JP6780562B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。

アームの一端側を使用者の頭部等に保持し、アームの他端側に固定された表示装置をユーザの眼前に配置させて使用されるヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、ＨＭＤ）が知られている。特許文献１は、ハウジング、連結軸、第一の球継手、第二の球継手、及び、画像表示部を備えたヘッドマウントディスプレイを開示する。ハウジングは、使用者の頭部に装着される。連結軸は、ハウジングと画像表示部とを連結し、使用者の眼の前に画像表示部を保持する。第一の球継手及び第二の球継手は、それぞれ、ユニバーサルボールジョイントである。第一の球継手は、ハウジングと連結軸とを回動可能に連結する。第二の球継手は、画像表示組部と連結軸とを回動可能に連結する。連結軸に対する画像表示部の回動は、第二の球継部によって所定角度内に制限される。

特開２００６−３１９４４０号公報

画像表示部の位置を調整する過程で、使用者の顔に対する画像表示部の接触を防止したいという要求がある。これに対し、特許文献１に記載されたヘッドマウントディスプレイにおいて、ヘルメット状のハウジング側の球継部（第一の球継部）を動かしたときの方が、回動中心から画像表示部までの距離が大きくなるので、画像表示部側の球継部（第二の球継部）を動かしたときよりも、画像表示部の可動範囲が大きくなる。このため、ハウジング側の球継部（第一の球継部）の回動が制限された方が、画像表示部側の球継部（第二の球継部）の回動が制限される場合よりも、使用者の顔に対する画像表示部の接触を効果的に防止できるため好ましい。しかし、上記のヘッドマウントディスプレイでは、画像表示部側の球継部の回動が制限されるため、使用者の顔に対する画像表示部の接触が防止できない場合がある。一方、画像表示部を大きく動かして位置調整をするなど、球継部の回動範囲を変更したい場合もある。

本発明の目的は、使用者の顔に表示部が接触することを効果的に防止できるヘッドマウントディスプレイを提供することである。

本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、使用者の頭部に着用される着用具と、前記着用具を装着した前記使用者にとって左右方向の位置である前記着用具の側面に装着される装着部と、画像を表示する表示部と、前記装着部と前記表示部とを接続するアームと、前記装着部と前記アームとを、第１軸を中心として回転可能に連結する第１調整部と、前記表示部と前記アームとを、第２軸を中心として回転可能に連結する第２調整部と、前記第１軸の向きを調整する角度調整部と、前記装着部に前記角度調整部を着脱可能に装着する着脱部とを備え、前記角度調整部が、前記装着部及び前記着用具の側面の間に配置されるとともに、前記着用具の側面に接触する第１平面、及び、前記装着部に対向する面となる第２平面を有し、前記第１平面は、前記第２平面に対して第１方向に第１傾斜角度分傾斜し、且つ、前記第１平面及び前記第２平面は、何れも、前記第１軸の方向と交差することを特徴とする。

ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）は、使用者の頭部に装着部が装着された状態で、アーム、第１調整部、及び、第２調整部によって、使用者の眼前に表示部を保持させて使用される。角度調整部は、第１平面を使用者の頭部に沿って配置させることによって、使用者の頭部に対して第２平面の向きを傾斜させることができる。つまり、ＨＭＤは、角度調整部が装着されない状態における第１軸の延びる方向に対して、角度調整部が装着された状態における第１軸の延びる方向を傾斜させることができる。なお、第１調整部によるアームの回転範囲は、第１軸が傾斜した状態で規制されるので、装着部側及び表示部側のそれぞれの調整部のうち、装着部側の回転範囲が規制されることになる。このため、使用者の顔に表示部が当たり難くなる。また、角度調整部を着脱可能に装着する着脱部を備えることで、第１調整部の回転範囲を必要に応じて変更することができる。従って、ＨＭＤは、使用者の顔に表示部が接触することを、角度調整部によって効果的に防止できる。

本発明において、前記第１平面は、前記第２平面に対して、前記第１方向と異なる第２方向に第２傾斜角度分更に傾斜してもよい。この場合、角度調整部は、第１平面を使用者の頭部に沿って配置させることによって、第２平面の向きを、第１平面に対して第１方向及び第２方向に傾斜させることができる。これによってＨＭＤは、使用者の顔に表示部が接触することを更に適切に抑制できる。

本発明において、前記着脱部は、前記装着部及び前記角度調整部の一方に設けられ、前記第１方向と直交する方向に沿って延びる溝部と、前記装着部及び前記角度調整部の他方に設けられ、前記溝部に係合可能な係合部とを備えてもよい。この場合、ＨＭＤは、着脱部の溝部に係合部を係合させることによって、装着部に角度調整部を装着できる。又、ＨＭＤの着脱部の溝部は、第１方向と直交する方向（直交方向）に延びる。このため、直交方向と交差する方向の力が角度調節部に作用しても、溝部から係合部が外れ難い。従って、ＨＭＤは、角度調整部が装着部から外れることを、着脱部によって適切に防止できる。

本発明において、前記第１平面と前記第２平面とのなす角度がそれぞれ異なる複数の角度調整部の何れかを、前記着脱部によって前記装着部に装着可能であってもよい。この場合、ＨＭＤは、装着部が装着される対象（例えば、ヘルメット）の形状に応じて複数の第２規制部の何れかを選択し、装着部に装着できる。

本発明において、屈曲した板状の引掛部であって、前記装着部から、前記第１方向と直交する方向の一方側に延びる第１延伸部、前記第１延伸部のうち前記装着部側と反対側の端部に設けられ、前記装着部に対して前記第１調整部が設けられる側と反対側に延びる屈曲部、及び、前記屈曲部のうち、前記第１延伸部側と反対側の端部から、前記第１方向と直交する方向の他方側に延びる第２延伸部を有する引掛部を更に備え、前記第２延伸部に対して前記他方側に、前記着脱部によって前記装着部に装着された前記角度調整部が配置されてもよい。この場合、ＨＭＤは、例えば装着部がヘルメットの側面に装着された状態で、引掛部の屈曲部をヘルメットの下端部に引っ掛けるこができる。このため、ＨＭＤは、装着部をヘルメット等に安定的に保持できる。又、引掛部は、角度調整部と対向する位置でヘルメットに引っ掛けられることになるので、ヘルメットに対するＨＭＤの位置を更に安定化できる。

本発明において、前記角度調整部と引掛部との間の距離が伸縮可能であってもよい。この場合、ＨＭＤは、装着部が装着される対象（例えば、ヘルメット）の形状に応じて、角度調整部と引掛部との間の長さを調節できるので、装着部を更に安定的に装着できる。

ＨＭＤ１Ａの正面図である。 ＨＭＤ１Ａ（表示部７６を除く）を前側から見た斜視図である。 図２の状態において、装着部７１から角度調整部２を脱離させた場合の図である。 ＨＭＤ１Ａ（表示部７６を除く）を後側から見た斜視図である。 ＨＭＤ１Ａ（表示部７６を除く）の平面図である。 角度調整部２が脱離した状態のＨＭＤ１Ａ（表示部７６を除く）の平面図である。 ＨＭＤ１Ｂ（表示部７６を除く）を前側から見た斜視図である。 ＨＭＤ１Ｃ（表示部７６を除く）を前側から見た斜視図である。 ＨＭＤ１Ｃ（表示部７６を除く）を後側から見た斜視図である。 ＨＭＤ１Ｃの正面図である。 ＨＭＤ１Ｄ（表示部７６を除く）を前側から見た斜視図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、以下、「ＨＭＤ」という。）１Ａは、ビデオ透過型のＨＭＤである。ＨＭＤ１Ａは、使用者Ｕが被ったヘルメットＨに取り付けられるバンドＢに装着されて使用される。バンドＢは環状であり、ヘルメットＨの側面に沿って配置される。ＨＭＤ１Ａは、装着部７１、アーム７２、第１ボールジョイント７３、第２ボールジョイント７４（図２参照）、表示部７６、角度調整部２、着脱部３、及び、引掛部５を備える。以下、図の説明の理解を助けるため、ＨＭＤ１Ａの上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側を定義する。ＨＭＤ１Ａの上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側は、例えば、図１の上側、下側、左側、右側、手前側、及び、奥側にそれぞれ対応する。ＨＭＤ１Ａの上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側は、それぞれ、ＨＭＤ１Ａが着用された使用者Ｕにとって、上側、下側、右側、左側、前側、及び、後側に対応する。図２〜図６において、表示部７６は省略されている。

＜装着部７１＞
図１に示すように、装着部７１は、ヘルメットＨに取り付けられたバンドＢにＨＭＤ１Ａを固定する。図２に示すように、装着部７１は、屈曲した板状の部材である。装着部７１は、第１部分７１Ａ、第２部分７１Ｂ、第３部分７１Ｃ、及び、第４部分７１Ｄを有する。

第１部分７１Ａは上下方向に延びる。第１部分７１Ａの主平面は、左右方向と直交する。第２部分７１Ｂは、第１部分７１Ａの上端部から左側に向けて延びる。第３部分７１Ｃは、第２部分７１Ｂの左端部から下側に向けて延びる。第３部分７１Ｃの主平面は、左右方向を向く。第３部分７１Ｃは、第１部分７１Ａに対して左側に離隔する。第３部分７１Ｃの上下方向の長さは、第１部分７１Ａの上下方向の長さよりも長い。第３部分７１Ｃは、第１部分７１Ａの下端部よりも下側に突出する。第３部分７１Ｃの上下方向略中央よりも上側の部分（「特定部７１０」という。）は、下側の部分よりも板厚が大きい。第４部分７１Ｄは、第３部分７１Ｃの下端部から右側に向けて延びる。第４部分７１Ｄの左右方向の長さは、第２部分７１Ｂの左右方向の長さと略等しい。

図１に示すように、装着部７１の第１部分７１Ａ及び第３部分７１Ｃの間に形成される隙間に、バンドＢが挿通される。このとき、装着部７１の第３部分７１Ｃは、ヘルメットＨの右側の側面とバンドＢの内面との間に挟まれる。これによって、装着部７１はヘルメットＨを被った使用者Ｕの頭部の位置に装着される。

＜引掛部５＞
図２に示すように、引掛部５は、装着部７１の第４部分７１Ｄの右端部に接続される。引掛部５は、屈曲した板状の部材である。引掛部５は、第１延伸部５Ａ、屈曲部５Ｂ、及び、第２延伸部５Ｃを有する。第１延伸部５Ａは、装着部７１の第４部分７１Ｄの右端部から下側に向けて延びる。屈曲部５Ｂは、第１延伸部５Ａの下端部、即ち、第１延伸部５Ａのうち装着部７１と接続する側と反対側の端部から、左側に向けて延びる。第２延伸部５Ｃは、屈曲部５Ｂの左端部、即ち、屈曲部５Ｂのうち第１延伸部５Ａと接続する側と反対側の端部から、上側に向けて延びる。第２延伸部５Ｃの上下方向の長さは、第１延伸部５Ａの上下方向の長さよりも短い。装着部７１の第３部分７１Ｃと第４部分７１Ｄとの接続部分と、第２延伸部５Ｃの上端部との間には、隙間が形成される。

図１に示すように、装着部７１がヘルメットＨに装着された状態で、引掛部５の第２延伸部５Ｃと装着部７１との間の隙間から内側に向けて、ヘルメットＨの下端部が進入する。これによって、引掛部５はヘルメットＨの下端部に引っ掛けられる。

＜アーム７２、第１ボールジョイント７３、第２ボールジョイント７４＞
図２に示すように、アーム７２は略棒状であり、樹脂や金属などで構成される。アーム７２は上下方向に延びる。アーム７２の上端部は、後述する第１ボールジョイント７３及び引掛部５を介して装着部７１に接続される。アーム７２の下端部は、後述する第２ボールジョイント７４を介して表示部７６（図１参照）に接続される。つまり、アーム７２は、装着部７１と表示部７６とを接続する。

第１ボールジョイント７３は、ボールスタッド７３Ａ及びソケット７３Ｂを備える。図１に示すように、ボールスタッド７３Ａは、アーム７２の上端部から延びる。ボールスタッド７３Ａの非図示の球体部は、ボールスタッド７３Ａのうちアーム７２側と反対側の端部に設けられる。図２に示すように、ソケット７３Ｂは、引掛部５の第１延伸部５Ａの右側面に接続する。このため、第１ボールジョイント７３は、引掛部５の第１延伸部５Ａに対して屈曲部５Ｂが延びる側と反対側に配置される。ボールスタッド７３Ａの棒部は、ソケット７３Ｂに設けられた開口部７３Ｃを左右方向に通過する。ソケット７３Ｂは、ボールスタッド７３Ａの球体部を摺動可能に支持する。ボールスタッド７３Ａの球体部がソケット７３Ｂに対して摺動することによって、第１ボールジョイント７３は、引掛部５を介して装着部７１とアーム７２とを回転可能に連結する。第１ボールジョイント７３の回転軸（「第１軸」という。）７３Ｒは、ボールスタッド７３Ａの棒部に沿って延びる。

第２ボールジョイント７４は、ボールスタッド７４Ａ及びソケット７４Ｂを備える。ボールスタッド７４Ａは、アーム７２の下端部から延びる。ボールスタッド７４Ａの非図示の球体部は、ボールスタッド７４Ａのうちアーム７２側と反対側の端部に設けられる。ソケット７４Ｂは表示部７６（図１参照）に接続する。ボールスタッド７４Ａの棒部は、ソケット７４Ｂに設けられた開口部７４Ｃを左右方向に通過する。し、ボールスタッド７４Ａの球体部を摺動可能に支持する。ボールスタッド７４Ａの球体部がソケット７４Ｂに対して摺動することによって、第２ボールジョイント７４は、表示部７６とアーム７２とを回転可能に連結する。第２ボールジョイント７４の回転軸（「第２軸」という。）７４Ｒは、ボールスタッド７４Ａの棒部に沿って延びる。

アーム７２、第１ボールジョイント７３、及び、第２ボールジョイント７４は、表示部７６と装着部７１との間に介在する。第１ボールジョイント７３及び第２ボールジョイント７４は、装着部７１に対する表示部７６の位置を調整することによって、使用者Ｕの左眼に対する表示部７６（図１参照）の位置を調整できる。

＜表示部７６＞
図１に示すように、表示部７６は筐体７６Ａを備えている。筐体７６Ａは中空箱状である。筐体７６Ａの左側は開放する。筐体７６Ａの内部に収容されたレンズユニットの左側は露出する。筐体７６Ａの開口部にハーフミラー７６Ｂが設けられる。筐体７６Ａの内部に、レンズユニット、ピント調節機構、及び、液晶ユニットが収容される。ハーフミラー７６Ｂ、レンズユニット、及び、液晶ユニットは、左側から右側に向けて順番に並ぶ。ピント調節機構は、操作部材７６Ｃを有する。操作部材７６Ｃは、筐体７６Ａの前面に配置される。

液晶ユニットは、画像を表示させることによって、画像光を射出する。レンズユニットは、液晶ユニットから射出された画像光をハーフミラー７６Ｂに導く。ピント調節機構は、操作部材７６Ｃの回転に応じて、レンズユニットを左右方向に移動させる。使用者Ｕは、操作部材７６Ｃを回転させることによって、表示部７６のピント調節を行うことができる。

ハーフミラー７６Ｂは矩形板状である。ハーフミラー７６Ｂの両面のうち一方の面は、右斜め後方を向く。ハーフミラー７６Ｂの両面のうち他方の面は、左斜め前方を向く。ハーフミラー７６Ｂは、入射した光の一部（例えば５０％）を反射させ、他部を透過させることができる。ハーフミラー７６Ｂは、レンズユニットを通過して右側から入射する画像光を後側に反射させることができる。使用者Ｕの左眼は、ハーフミラー７６Ｂによって後側に反射された画像光に基づいて、虚像を視認できる。又、ハーフミラー７６Ｂは、外界の光を後側に透過させることができる。以下、ハーフミラー７６Ｂによって後側に反射させる画像光を、「反射光」という。ハーフミラー７６Ｂを後側に透過する外界の光を、「透過光」という。

＜角度調整部２＞
図２に示すように、角度調整部２は、装着部７１の特定部７１０に、後述する着脱部３によって着脱可能に装着される（図３参照）。図２〜図５に示すように、角度調整部２は、底面が直角三角形となる三角柱である。角度調整部２は、第１平面２１（図４参照）、第２平面２２（図３参照）、第３平面２３、第１底面２４、及び、非図示の第２底面２５を有する。第１平面２１、第２平面２２、及び、第３平面２３は、それぞれ、三角柱の３つの側面に対応する。第１底面２４は上側の底面に対応する。第２底面２５は下側の底面に対応する。第１底面２４及び第２底面２５はそれぞれ、直角三角形である。

図３に示すように、第２平面２２は左右方向と直交する。第３平面２３は前後方向と直交する。第２平面２２と第３平面２３とのなす角度は９０度である。図４に示すように、第１平面２１は、第２平面２２（図３参照）の後端部と、第３平面２３（図２、図３参照）の左端部との間に亘って延びる。図５に示すように、第２平面２２に対して第１平面２１は、角度調整部２を上側から見た状態で、仮想的な中心線Ｃ１を中心として時計回り方向に略３０度傾斜する。以下、角度調整部２を上側から見た場合における時計回りの方向を、「第１回転方向Ｄ１」という。第１回転方向Ｄ１と直交する方向は、上下方向に対応する。第２平面２２に対する第１平面２１の第１回転方向Ｄ１の傾斜角度を、「第１傾斜角度θ１」という。第１平面２１から垂直方向に延びるベクトルを、「法線ベクトルＹ１」という。法線ベクトルＹ１は、左斜め後側を向く。

第１ボールジョイント７３のボールスタッド７３Ａの球体部がソケット７３Ｂに対して摺動することに応じ、第１軸７３Ｒの方向は変化する。ここで、第１平面２１に沿って延びる仮想平面２１Ｐ、及び、第２平面２２に沿って延びる仮想平面２２Ｐを定義する。この場合、仮想平面２１Ｐ、２２Ｐの交線は、中心線Ｃ１に対応する。つまり、中心線Ｃ１は、仮想平面２１Ｐ、２２Ｐに対して平行となる。仮想平面２１Ｐ、２２Ｐは何れも、第１軸７３Ｒの全ての方向に対して交差する。ソケット７３Ｂの開口部７３Ｃの中心と、ボールスタッド７３Ａの球体部の中心とを結ぶ直線に沿って延びる方向は、第１軸７３Ｒの方向の範囲の中心に対応する。第１軸７３Ｒの方向の範囲の中心は、中心線Ｃ１に対して直交する。

＜着脱部３＞
図２、図４、図５に示すように、着脱部３は、装着部７１に対して角度調整部２を着脱可能に装着する。着脱部３は、係合部３Ａ及び溝部３Ｂ（図３参照）を有する。図３に示すように、係合部３Ａは、角度調整部２に設けられる。溝部３Ｂは、装着部７１の特定部７１０に設けられる。

係合部３Ａは、第１係合部３１Ａ及び第２係合部３２Ａを有する。第１係合部３１Ａ及び第２係合部３２Ａは、角度調整部２の第２平面２２に設けられる。第１係合部３１Ａ及び第２係合部３２Ａは、角度調整部２の上下両側の底面（第１底面２４及び第２底面２５）のそれぞれの右端部の間に亘って、上下方向に延びる。第１係合部３１Ａ及び第２係合部３２Ａは、第２平面２２から右側に突出する。第１係合部３１Ａ及び第２係合部３２Ａは、前後方向に間隔を空けて配列される。第１係合部３１Ａは、第２係合部３２Ａに対して前側に配置される。第１係合部３１Ａは、右端部から前側に向けて突出する突出部３６Ａを有する。突出部３６Ａの上端部及び下端部のそれぞれから前側に向けて、突出部３６０が更に突出する。第２係合部３２Ａは、右端部から後側に向けて突出する突出部３７Ａを有する。突出部３７Ａの上端部及び下端部のそれぞれから後側に向けて、突出部３７０が更に突出する。

第１係合部３１Ａ及び第２係合部３２Ａの形状は、それぞれ、上下対称である。第１係合部３１Ａは、後述する第１溝部３１Ｂに係合可能である。第２係合部３２Ａは、後述する第２溝部３２Ｂに係合可能である。

溝部３Ｂは、第１溝部３１Ｂ及び第２溝部３２Ｂを有する。第１溝部３１Ｂ及び第２溝部３２Ｂは、それぞれ、装着部７１の特定部７１０の左側面に設けられた溝である。第１溝部３１Ｂ及び第２溝部３２Ｂの上端部はそれぞれ、特定部７１０の上端部に連通する。第１溝部３１Ｂ及び第２溝部３２Ｂはそれぞれ、上端部から下側に向けて直線状に延びる。また、第１溝部３１Ｂ及び第２溝部３２Ｂはそれぞれ、第１軸７３Ｒ（図２参照）の方向に直交する方向に延びる。特定部７１０の前側面に設けられた穴７０は、後側に向けて延び、第１溝部３１Ｂに連通する。特定部７１０の後側面にも同様の穴７０が設けられる（図４参照）。特定部７１０の後側面の穴７０は、前側に向けて延び、第２溝部３２Ｂに連通する。

第１係合部３１Ａは第１溝部３１Ｂに対して上側から挿通し、第２係合部３２Ａは第２溝部３２Ｂに対して上側から挿通する。第１係合部３１Ａ及び第２係合部３２Ａのそれぞれの下側の突出部３６０は、特定部７１０の穴７０に内側から嵌合する。これによって、図２、図４に示すように係合部３Ａは溝部３Ｂに係合され、角度調整部２は装着部７１に装着される。係合部３Ａの突出部３６０、３７０が溝部３Ｂの穴７０に嵌合するため、係合部３Ａは溝部３Ｂから脱離し難くなる。図４に示すように、引掛部５の第２延伸部５Ｃの上側に角度調整部２が配置される。

＜ＨＭＤ１Ａの使用方法＞
装着部７１に角度調整部２が装着された状態のＨＭＤ１Ａが用意される。図１に示すように、ＨＭＤ１Ａの装着部７１の第１部分７１Ａと第３部分７１Ｃとの間に、環状のバンドＢが通される。第１部分７１ＡはバンドＢの外側の面に沿って配置され、第３部分７１ＣはバンドＢの内側の面に沿って配置される。角度調整部２は、バンドＢの内側に配置される。引掛部５は、バンドＢの下端部よりも下側に配置される。

次に、ヘルメットＨにバンドＢが装着される。バンドＢは、ヘルメットＨの側面を覆う。装着部７１の第３部分７１Ｃ及び角度調整部２は、ヘルメットＨの側面とバンドＢとの間に挟まれる。図５に示すように、角度調整部２の第１平面２１は、ヘルメットＨの側面のうち右斜め前側の部分に接触する。第１平面２１から垂直に延びる法線ベクトルＹ１は、第２平面２２から垂直に延びる方向（左方向）に対し、後側に第１傾斜角度θ１分傾斜する。一方、第２平面２２はヘルメットＨの側面から右側に離隔し、左右方向と直交する。なお、第２平面２２の主平面の向く方向（左右方向）は、第１ボールジョイント７３のソケット７３Ｂが接続される引掛部５の第１延伸部５Ａの主平面の向く方向（左右方向）と一致する。

ここで、角度調整部２が装着されない場合とされた場合とにおける、第１軸７３Ｒの方向の範囲の違いを説明する。図６に示すように、角度調整部２が装着されない場合、引掛部５の第１延伸部５Ａ（図４参照）は左右方向に対して傾斜する。このため、第１軸７３Ｒの方向の範囲の中心は、右斜め前方向を向く。一方、図５に示すように、角度調整部２が装着された場合、第１軸７３Ｒの方向の範囲の中心は、右方向を向く。つまり、図５（Ａ）に示すように、角度調整部２が装着された場合の第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向の範囲は、角度調整部２が装着されない場合の第１軸７３Ｒの方向の範囲に対し、第１回転方向Ｄ１と反対方向（反時計回り方向）に第１傾斜角度θ１分傾斜する。つまり、第１軸７３Ｒの方向は、使用者Ｕ（図１参照）の正面方向（前方向）に対して、より後側の範囲に規制される。このため、表示部７６（図１参照）は使用者Ｕの顔に近付き難くなる。

図１に示すように、引掛部５の屈曲部５Ｂは、ヘルメットＨの側部の下端部に接触する。引掛部５の第２延伸部５Ｃは、ヘルメットＨの内側に配置される。引掛部５はヘルメットＨの下端部に引掛けられる。これによって、装着部７１の下端部は引掛部５によってヘルメットＨに固定されるので、装着部７１はヘルメットＨに安定的に保持される。

次に、使用者Ｕは表示部７６を持ち、表示部７６のハーフミラー７６Ｂが使用者Ｕの左眼の前側に対向して配置されるように、表示部７６の位置を調節する。第１ボールジョイント７３及び第２ボールジョイント７４が自在に回動するため、使用者Ｕは表示部７６を容易に移動させることができる。表示部７６の液晶パネルに画像が表示される。表示された画像に基づく画像光は、筐体７６Ａの開口を介してハーフミラー７６Ｂに出射される。ハーフミラー７６Ｂは、画像光を後側に反射させる。又、使用者Ｕの前方の外界光は、ハーフミラー７６Ｂを後側に透過させる。ハーフミラー７６Ｂから出射される反射光及び透過光は、使用者Ｕの左眼に進入する。これによって、使用者Ｕは、画像が重ねられた状態の外界の景色を認識できる。

＜第１実施形態の主たる作用、効果＞
ＨＭＤ１Ａは、使用者Ｕが被ったヘルメットＨに装着部７１が装着された状態で、アーム７２、第１ボールジョイント７３、及び、第２ボールジョイント７４によって、使用者Ｕの眼前に表示部７６を保持させて使用される。角度調整部２は、第１平面２１をヘルメットＨの側面に沿って配置させることによって、ヘルメットＨの側面に対して第２平面２２の向きを第１傾斜角度θ１分傾斜させることができる。このため、ＨＭＤ１Ａは、角度調整部２が装着されない状態における第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向の範囲に対して、角度調整部２が装着された状態における第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向の範囲を、使用者Ｕの正面方向に対して後向きに傾斜させることができる。又、装着部７１側及び表示部７６側のそれぞれのボールジョイントのうち、装着部７１側のボールジョイントである第１ボールジョイント７３の移動可能な範囲が、角度調整部２によって規制されることになる。この場合、表示部７６は、使用者Ｕの顔に当たり難くなる。また、ＨＭＤ１Ａは、着脱部３に対して角度調整部２を着脱できる。このため、使用者Ｕは、第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向の範囲を必要に応じて変更できる。このため、ＨＭＤ１Ａは、使用者Ｕの顔に表示部７６が接触することを、角度調整部２によって効果的に防止できる。

ＨＭＤ１Ａは、角度調整部２を装着部７１に着脱可能に装着するための着脱部３を備える。着脱部３は、角度調整部２に設けられた係合部３Ａと、装着部７１に設けられた溝部３Ｂとを有する。この場合、ＨＭＤ１Ａは、溝部３Ｂに係合部３Ａを係合させることによって、装着部７１に角度調整部２を装着できる。又、ＨＭＤ１Ａの着脱部３の溝部３Ｂは、上下方向に沿って延びる。このため、装着部７１又は角度調整部２に対して上下方向と交差する方向（例えば、前後方向や左右方向）の力が作用しても、溝部３Ｂから係合部３Ａが外れ難い。従って、ＨＭＤ１Ａは、角度調整部２が装着部７１から外れることを、着脱部３によって適切に防止できる。

ＨＭＤ１Ａは、装着部７１の下端部に引掛部５を有する。ＨＭＤ１Ａは、装着部７１がヘルメットＨの側面に装着された状態で、引掛部５の屈曲部５ＢをヘルメットＨの下端部に引っ掛けるこができる。なお、装着部７１の上側部はバンドＢによってヘルメットＨに保持される。このためＨＭＤ１Ａは、装着部７１の上下方向の全域に亘ってヘルメットＨに安定的に保持できる。又、ＨＭＤ１Ａにおいて、引掛部５の第１延伸部５Ａの右側面に第１ボールジョイント７３が接続される。この場合、表示部７６に作用する重力に応じた力が第２ボールジョイント７４に作用した場合でも、ＨＭＤ１Ａは引掛部５によって表示部７６を安定的に保持できる。更に、角度調整部２と第２延伸部５Ｃとは、上下方向に対向する。この場合、ＨＭＤ１Ａは、角度調整部２と対向する位置で引掛部５によってヘルメットＨに支持されるので、ヘルメットＨに対するＨＭＤ１Ａの位置を更に安定化できる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るＨＭＤ１Ｂについて、図７を参照して説明する。図７において、表示部７６は省略されている。ＨＭＤ１Ｂが第１実施形態に係るＨＭＤ１Ａと異なる点は、角度調整部２の上下方向が反転された状態で装着部７１に装着される点である。各構成は、ＨＭＤ１Ａと同一である。なお、着脱部３の係合部３Ａは上下対称の形状を有する。このため、角度調整部２が上下反転された状態でも、溝部３Ｂに係合する。図７に示すように、角度調整部２の第２底面２５は上側に配置される。第３平面２３は後側に配置される。第１平面２１から垂直に延びるベクトルを、「法線ベクトルＹ２」という。法線ベクトルＹ２は左斜め前側を向く。

＜第２実施形態の主たる作用、効果＞
ＨＭＤ１Ｂは、角度調整部２のヘルメットＨの側面のうち左斜め前側の部分に第１平面２１を接触させた状態で使用される。この場合、使用者Ｕの右眼の前側に表示部７６が配置されることになる。又、ＨＭＤ１Ａ（図１参照）の場合と同様、第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向は、使用者Ｕ（図１参照）の正面方向（前方向）に対して、より後側の範囲に規制されるので、表示部７６（図１参照）は使用者Ｕの顔に当たり難くなる。このため、ＨＭＤ１Ｂは、使用者Ｕの顔に表示部７６が接触することを、角度調整部２によって効果的に防止できる。このように、ＨＭＤ１Ａ、１Ｂは、角度調整部２を装着部７１に装着する場合の上下方向の向きを反転させて使用することによって、使用者Ｕの右眼又は左眼の何れに表示部７６が近接されて使用される場合でも、使用者Ｕの顔に表示部７６が接触することを適切に防止できる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るＨＭＤ１Ｃについて、図８、図９を参照して説明する。図８、図９において、表示部７６は省略されている。第１実施形態に係るＨＭＤ１Ａと異なる点は、角度調整部２の代わりに角度調整部６が使用される点である。角度調整部６を除く構成は、ＨＭＤ１Ａと同様である。

図９に示すように、角度調整部６は、矩形板状の板状部６５を有する。板状部６５の主平面は、左右方向を向く。板状部６５の右側面（「第２平面６２」という。）に、着脱部３の係合部３Ａ（図３参照）が設けられる。角度調整部６が着脱部３を介して装着部７１に装着された状態で、装着部７１の特定部７１０の左側面と板状部６５の第２平面６２とは対向する。

板状部６５の左側面の上側部分から左側に向けて、突出部６Ａが突出する。突出部６Ａは三角錐である。突出部６Ａは、第１平面６１（図９参照）、第３平面６３（図８参照）、第４平面６４（図８参照）を有する。第１平面６１、第２平面６２の上側部分、第３平面６３、及び、第４平面６４は、それぞれ、三角錐の４つの平面に対応する。第３平面６３は前後方向と直交する。第３平面６３は、第２平面６２の前端部から左側に向けて延びる。第４平面６４は上下方向と直交する。第４平面６４は、第２平面６２の上端部から左側に向けて延びる。第３平面６３の上端部と第４平面６４の前端部とは接続する。

図９に示すように、第１平面６１は、第３平面６３、第４平面６４のそれぞれの斜辺を２辺として有する三角形である。第１平面６１から垂直に延びるベクトルを、「法線ベクトルＹ３」という。法線ベクトルＹ３は、左斜め後方向に対して下側に更に傾斜した方向を向く。つまり、第２平面６２に対して第１平面６１は、図９に示すように、角度調整部６を上側から見た状態で時計回り方向（第１回転方向Ｄ１）に略３０度（第１傾斜角度θ１）傾斜し、更に、図８に示すように、角度調整部６を前側から見た状態で、仮想的な中心線Ｃ２を中心として反時計回り方向に略３０度傾斜する。以下、角度調整部６を前側から見た場合における反時計回りの方向を、「第２回転方向Ｄ２」という。第２回転方向Ｄ２は、第１回転方向Ｄ１と相違する。第２回転方向Ｄ２の軸方向は、前後方向に対応する。第２平面６２に対する第１平面６１の第２回転方向Ｄ２の傾斜角度を、「第２傾斜角度θ２」という。

第１平面６１に沿って延びる仮想平面２３Ｐを定義する。この場合、仮想平面２１Ｐ（図５参照）、２３Ｐの交点は、中心線Ｃ２に対応する。つまり、中心線Ｃ２は、仮想平面２１Ｐ、２３Ｐに対して平行となる。仮想平面２３Ｐは、第１軸７３Ｒの全ての方向に対して交差する。

つまり、角度調整部６は、第１実施形態に係るＨＭＤ１Ａの角度調整部２の第１平面２１に対し、第２平面２２に対して第２回転方向Ｄ２に第２傾斜角度θ２更に傾斜した形状を有するといえる。このため、図１０に示すように、装着部７１がヘルメットＨ（図１参照）に装着され、角度調整部６の第１平面６１がヘルメットＨの側面に接触した場合、第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向の範囲の中心は、右斜め上方向を向く。つまり、第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向の範囲は、第１実施形態に係るＨＭＤ１Ａにおける第１軸７３Ｒの方向に対し、上側に第２傾斜角度θ２分傾斜する。この場合、表示部７６の位置は上側に移動する。

＜第３実施形態の主たる作用、効果＞
ＨＭＤ１Ｃにおいて、角度調整部６は、第１平面６１をヘルメットＨの側面に沿って配置させることによって、ヘルメットＨの側面に対して第２平面６２の向きを、第１回転方向Ｄ１に第１傾斜角度θ１分傾斜させ、且つ、第２回転方向Ｄ２に第２傾斜角度θ２分傾斜させることができる。このため、ＨＭＤ１Ｃは、第１ボールジョイント７３の第１軸７３Ｒの方向の範囲を、使用者Ｕの顔の正面方向に対して後向きに傾斜させつつ上向きに傾斜させることができる。これによって、ＨＭＤ１Ｃは、使用者Ｕの顔に表示部７６が接触することを更に適切に抑制しつつ、表示部７６の上下方向の位置を角度調整部６によって調整できる。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係るＨＭＤ１Ｄについて、図１１を参照して説明する。図１１において、表示部７６は省略されている。第１実施形態に係るＨＭＤ１Ａと異なる点は、装着部７１の形状である。装着部７１を除く構成は、ＨＭＤ１Ａと同一である。装着部７１は、第１部分７１Ａ、第２部分７１Ｂ、第３部分７１Ｃ、第４部分７１Ｄに加えて、第５部分８１、及び、凹部８２を更に有する。第５部分８１及び凹部８２を、「伸縮部８」という。

凹部８２は、装着部７１の第３部分７１Ｃの右側面に設けられる。凹部８２は、第３部分７１Ｃの右側面の上下方向略中央から下側に向けて、第３部分７１Ｃの下端部まで延びる。凹部８２の底部に、上下方向に長い長穴８２Ａが貫通する。

第５部分８１は板状を有し、上下方向に延びる。第５部分８１の主平面は、左右方向を向く。第５部分８１には、上下方向に長い長穴８３が設けられる。第５部分８１の下端部に、第４部分７１Ｄが接続する。第４部分７１Ｄは、第５部分８１の下端部から右側に向けて延びる。第４部分７１Ｄに接続する引掛部５の形状は、ＨＭＤ１Ａ（図２参照）と同一である。

第５部分８１は、凹部８２に右側から嵌合する。第５部分８１は、凹部８２に沿って上下方向に移動可能である。第３部分７１Ｃに対して第５部分８１が上下方向に移動することによって、装着部７１の第３部分７１Ｃは伸縮する。つまり、角度調整部２と引掛部５との間の上下方向の距離は、伸縮部８によって伸縮する。角度調整部２と引掛部５との間の上下方向の距離が伸縮部８によって伸縮することに応じ、引掛部５に接続するアーム７２、第１ボールジョイント７３、第２ボールジョイント７４、及び、表示部７６も、角度調整部２に対して上下方向に移動する。

第５部分８１の長穴８３、及び、凹部８２の長穴８２Ａに対して、螺子８４が右側から挿通される。螺子８４は、第３部分７１Ｃに対する第５部分８１の上下方向の移動を規制する。このため、螺子８４は、表示部７６を所定の高さに維持できる。

第４実施形態において、ＨＭＤ１Ｄは、伸縮部８を伸縮させることによって、角度調整部２と引掛部５との間の上下方向の距離をヘルメットＨの形状に合わせて調整できる。このため、ＨＭＤ１Ｄは、ヘルメットＨの形状に関わらず、装着部７１をヘルメットＨに適切に保持できる。又、ＨＭＤ１Ｄは、引掛部５をヘルメットＨに引っ掛けない状態で使用することもできる。この場合、ＨＭＤ１Ｄは、装着部７１がヘルメットＨの側面に装着された状態で伸縮部８を伸縮させることによって、角度調整部２から第１ボールジョイント７３までの間の上下方向の長さを変更できる。従って、ＨＭＤ１Ｄは、アーム７２に保持された表示部７６の高さを、伸縮部８によって調整できる。

＜変形例＞
本発明は上記の各実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。ＨＭＤ１Ａ〜１Ｄのそれぞれの表示部７６は、ハーフミラー７６Ｂを有しない構成であってもよい。表示部７６は後側に開口を有してもよい。液晶ユニットは、開口を介して画像光を後側に射出し、使用者Ｕの左眼に入射させてもよい。ＨＭＤ１Ａ〜１Ｄが装着される対象は、ヘルメットＨに限定されず、使用者Ｕの頭部に着用される他の着用具（例えば、帽子等）であってもよい。ＨＭＤ１Ａ〜１Ｄは、バンドＢを更に備えた構成であってもよい。この場合、例えばバンドＢは、装着部７１に直接接続されていてもよい。又、例えば、装着部７１の第１部分７１Ａの下端部が第４部分７１Ｄまで下側に延び、第４部分７１Ｄに接続してもよい。これによって、装着部７１にループ状の部位が形成されてもよい。バンドＢは、このループ状の部位に挿通されていてもよい。第１ボールジョイント７３は、装着部７１の第１部分７１Ａの右側面に接続されていてもよい。角度調整部２は、装着部７１の第３部分７１Ｃの左端部の全域に亘って設けられてもよい。

上記の各実施形態において、角度調整部２に着脱部３の係合部３Ａが設けられ、装着部７１に着脱部３の溝部３Ｂが設けられた。これに対し、角度調整部２に着脱部３の溝部３Ｂが設けられ、装着部７１に着脱部３の係合部３Ａが設けられてもよい。係合部３Ａ及び溝部３Ｂの延びる方向は上下方向に限定されず、水平方向（前後方向又は左右方向）であってもよいし、上下方向及び水平方向の何れとも交差する方向であってもよい。着脱部３は、係合部３Ａ及び溝部３Ｂ以外の構成で、角度調整部２を装着部７１に着脱可能に装着されてもよい。例えば角度調整部２は、装着部７１に螺子によって着脱可能に装着されてもよい。

角度調整部２の第１傾斜角度θ１が上記の具体例（略３０度）に限定されないことは言うまでもない。角度調整部６の第１傾斜角度θ１及び第２傾斜角度θ２が上記の具体例（略３０度）に限定されないことは言うまでもない。又、第１傾斜角度θ１及び第２傾斜角度θ２がそれぞれ異なる複数の角度調整部２、６が予め用意されてもよい。複数の角度調整部２、６は、何れも、着脱部３によって装着部７１に装着可能であってもよい。この場合、使用者Ｕは、装着部７１が装着されるヘルメットＨの形状や、装着部７１がヘルメットＨに取り付けられる場合の部位に応じて、適切な第１傾斜角度θ１及び第２傾斜角度θ２を有する角度調整部２、６を選択し、装着部７１装着して使用できる。

装着部７１に第４部分７１Ｄは設けられていなくてもよい。引掛部５の第１延伸部５Ａは、装着部７１の第３部分７１Ｃの下端部から更に下側に向けて延びていてもよい。引掛部５の屈曲部５Ｂは、第１延伸部５Ａの下端部から左側に向けて、角度調整部２の真下に左端部が配置されるまで更に延びてもよい。引掛部５は、第２延伸部５Ｃを有しない構成であってもよい。装着部７１に引掛部５は設けられていなくてもよい。

＜その他＞
第１ボールジョイント７３は、本発明の「第１調整部」の一例である。第２ボールジョイント７４は、本発明の「第２調整部」の一例である。第１回転方向Ｄ１は、本発明の「第１方向」の一例である。第２回転方向Ｄ２は、本発明の「第２方向」の一例である。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ ：ＨＭＤ
２ ：角度調整部
３ ：着脱部
３Ａ ：係合部
３Ｂ ：溝部
５ ：引掛部
５Ａ ：第１延伸部
５Ｂ ：屈曲部
５Ｃ ：第２延伸部
６ ：角度調整部
８ ：伸縮部
２１、６１ ：第１平面
２２、６２ ：第２平面
７１ ：装着部
７２ ：アーム
７３ ：第１ボールジョイント
７４ ：第２ボールジョイント
７６ ：表示部

Claims (6)

1. 使用者の頭部に着用される着用具と、
   前記着用具を装着した前記使用者にとって左右方向の位置である前記着用具の側面に装着される装着部と、
   画像を表示する表示部と、
   前記装着部と前記表示部とを接続するアームと、
   前記装着部と前記アームとを、第１軸を中心として回転可能に連結する第１調整部と、
   前記表示部と前記アームとを、第２軸を中心として回転可能に連結する第２調整部と、
   前記第１軸の向きを調整する角度調整部と、
   前記装着部に前記角度調整部を着脱可能に装着する着脱部と
   を備え、
   前記角度調整部が、前記装着部及び前記着用具の側面の間に配置されるとともに、前記着用具の側面に接触する第１平面、及び、前記装着部に対向する面となる第２平面を有し、
   前記第１平面は、前記第２平面に対して第１方向に第１傾斜角度分傾斜し、且つ、
   前記第１平面及び前記第２平面は、何れも、前記第１軸の方向と交差することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記第１平面は、前記第２平面に対して、前記第１方向と異なる第２方向に第２傾斜角度分更に傾斜したことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記着脱部は、
   前記装着部及び前記角度調整部の一方に設けられ、前記第１方向と直交する方向に沿って延びる溝部と、
   前記装着部及び前記角度調整部の他方に設けられ、前記溝部に係合可能な係合部と
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記第１平面と前記第２平面とのなす角度がそれぞれ異なる複数の角度調整部の何れかを、前記着脱部によって前記装着部に装着可能であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 屈曲した板状の引掛部であって、
   前記装着部から、前記第１方向と直交する方向の一方側に延びる第１延伸部、
   前記第１延伸部のうち前記装着部側と反対側の端部に設けられ、前記装着部に対して前記第１調整部が設けられる側と反対側に延びる屈曲部、及び、
   前記屈曲部のうち、前記第１延伸部側と反対側の端部から、前記第１方向と直交する方向の他方側に延びる第２延伸部
   を有する引掛部を更に備え、
   前記第２延伸部に対して、前記他方側に、前記着脱部によって前記装着部に装着された前記角度調整部が配置されたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記角度調整部と引掛部との間の距離が伸縮可能であることを特徴とする請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ。

Images