ヘッドマウントディスプレイ

本発明は、ヘッドマウントディスプレイ(head mounted display)に関する。

近年、人体の頭部に装着され、装着者に対してパーソナルに画像を視認させるヘッドマウントディスプレイや、これを利用したウェアラブルコンピューターが開発されている。ヘッドマウントディスプレイをモバイルコンピューターに接続すれば、コンピューターグラフィック画面が虚像としてユーザーの眼前に形成されるので、ディスプレイをユーザーの頭部に装着可能なウェアラブルコンピューターが提供される。 ヘッドマウントディスプレイの具体的形態としては、特許文献1,2にも記載されるように、少なくとも一方の目に映像を映し出すヘッドマウントディスプレイにおいて、メガネをかけたユーザーが使うことを想定し、メガネの上から装着するタイプが存在する。特に、ユーザーのメガネによって、ヘッドマウントディスプレイが支えられてヘッドマウントディスプレイの装着状態が維持されるタイプである。 特許文献1,2に記載のヘッドマウントディスプレイにあっては、装着者の顔前に配置されるメインフレーム(フロント部)の両端に連続する一対のテンプルを有したメガネフレーム類似の装着具を採用する。 特許文献1にあっては、ヘッドマウントディスプレイをメガネのフロントフレーム上面に乗せ、額に当てる装着形態を提案する。 特許文献2については、ヘッドマウントディスプレイをメガネのブリッジ部に上側から接触する装着形態を提案する。

特開2012−60616号公報

特開2011−160166号公報

しかし、特許文献1,2に記載の発明にあっては、以下のような問題がある。 ヘッドマウントディスプレイの表示部はある程度重さがあり、特許文献1,2のようにメガネのフロント部に乗せると、重さでメガネごと下がってしまう、長時間の使用で、鼻当て部が痛いなど、装着性に課題がある。 また、メガネのフロント部は、形状がさまざまで、乗せることができないメガネも存在するため、ユーザーが選択する任意のメガネに対する汎用性が劣る。 さらに、人の額や鼻の形状も様々でメガネフレームとの組合せも様々であるから、額とメガネのフロント部との距離が非常に近い人や、鼻とブリッジとの距離が非常に近い人は、ヘッドマウントディスプレイのフロント部をメガネのフロント部に乗せることができないこともある。 ヘッドマウントディスプレイのフロント部をメガネのフロント部に乗せることができたとして、装着者が下を向いたり、スポーツや作業などのアクティビティがあったりすると、ヘッドマウントディスプレイが少し前にずれて脱落するおそれがある。 特許文献1に記載の発明にあっては、既に装着しているメガネが頭部に接触する箇所に加えて、額という接触箇所が増加し、増加する接触箇所が顔面であることから、装着の快適性が悪化する。増加する接触箇所が顔面であることから、表情筋の変化により、表示部のずれや、ヘッドマウントディスプレイの脱落の懸念がある。額への接触箇所が汗、脂等で汚れやすく、複数人で共用する場合に不快感を与えやすい。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、装着者が装着しているメガネの形状、装着者の顔の形状に左右され難く同メガネに支持させて安定して装着でき、装着性、表示性の優れたヘッドマウントディスプレイを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項1記載の発明は、画像を生成する画像生成部、及び装着者の少なくとも一方の眼前に配置され前記画像を表示する表示部を有する画像表示ユニットと、 前記画像表示ユニットが取り付けられる装着具と、を備え、 前記装着具は、装着者の顔前に配置されるメインフレームと、前記メインフレームの両端に連続する一対のHMDテンプルと、を備え、 前記一対のHMDテンプルは、装着者が装着しているメガネに支持される支点が設けられて装着されるヘッドマウントディスプレイにおいて、 装着者の耳より前方で前記メガネのテンプルに接して前記支点を構成する一対の支持部が前記一対のHMDテンプルに連結して設けられたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイである。 なお、ヘッドマウントディスプレイの有するテンプルを「HMDテンプル」と称して、メガネのテンプルと区別する。

本発明によれば、HMDテンプルに設けられた支持部が、装着者が装着しているメガネのテンプルに接して支点を構成するので、装着者が装着しているメガネの形状、装着者の顔の形状に左右され難く、前傾荷重とならず同メガネに支持させて安定して装着でき、装着性、表示性の優れたヘッドマウントディスプレイを構成することができる。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの装着状態を示す左側面図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの上面図であり、HMDテンプルを内に寄せて配置した形態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの上面図であり、HMDテンプルを外に寄せて配置した形態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部の斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部の分解俯瞰斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部の分解仰視斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部の上面図であり、ゴムパッドを左に傾けた形態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部の上面図であり、ゴムパッドを右に傾けた形態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部の斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部にHMDテンプルの後方部を嵌入した状態を示す斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部とHMDテンプルとの連結部を垂直に切断した切断図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を幅方向中央面で切断した切断図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の左側面図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の左側面図であり、図11Aに示す形態に対しHMDテンプルに対する支持部の角度が異なる。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部と、同支持部が支持されるメガネを示す上面図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部と、同支持部が支持されるメガネを示す上面図であり、図12Aに示す形態に対しメガネの幅が異なる。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図であり、支持部がHMDテンプルから浮いている状態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図であり、支持部がHMDテンプルに接している状態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図であり、図14Aに示す形態に対して画像表示ユニットが下がっている形態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの斜視図であり、画像表示ユニットを装着具から取り外した状態を示し、画像表示ユニットを上下入れ替えて取り付けることができることを説明する図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの斜視図であり、図16Aに示す形態に対して画像表示ユニットを上下入れ替えて取り付けた形態を示す。

ヘッドマウントディスプレイを図16Bに示す状態から上下左右反転した状態を示す。

図17Aに示す形態に対して支持部を上下反転した形態を示す。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を上下反転する様子を示すための斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を上下反転する様子を示すための斜視図である。

本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を上下反転する様子を示すための斜視図である。

本発明の第2実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの斜視図である。

本発明の第2実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の斜視図である。

本発明の第2実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の斜視図であり、図20Aに示す形態に対してHMDテンプルに対する支持部の上下位置が異なる。

本発明の第2実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の仰視斜視図である。

本発明の第2実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図である。

本発明の第2実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図であり、図22Aに示す形態に対してHMDテンプルを基準にして支持部が下がっている形態を示す。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの斜視図である。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の斜視図である。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の斜視図であり、図24Aに示す形態に対してHMDテンプルに対する支持部の角度が異なる。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分の斜視図であり、図24A、図24Bに示す形態に対してHMDテンプルに対する支持部の角度が異なる。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの支持部を含む部分とメガネとを示す仰視斜視図である。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの上面図である。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの上面図であり、図26Aに示す形態に対してHMDテンプルの配置形態が異なる。

本発明の第3実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの上面図であり、図26A、図26Bに示す形態に対してHMDテンプルの配置形態が異なる。

本発明の第4実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図である。

本発明の第4実施形態に係るヘッドマウントディスプレイと、これを支持するメガネを示す左面図であり、図27Aに示す形態に対してメガネの形状と画像表示ユニットの配置が異なる。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。図中に左右方向軸X、前後方向軸Y、上下方向軸Zを示す。

〔第1実施形態〕 まず、本発明の第1実施形態につき図1から図18Cを参照して説明する。

図1、図2に示すように本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1Aは、画像表示ユニットaと、画像表示ユニットaが取り付けられる装着具とを備えて構成される。この装着具は、装着者Hの顔前に配置されるメインフレーム10と、メインフレーム10の両端に連続する一対のHMDテンプル20,20とを備えて構成される。 HMDテンプル20は、前方部21と後方部22とに分割されている。HMDテンプル20は、後方部22がストレートに形成されたストレート型のテンプルである。後述の左右転換を実施するために、特にストレート型のテンプルとしたものである。

画像表示ユニットaは、装着者Hの眼前に配置される表示部材a10と、表示部材a10に表示される画像を生成するための画像生成部(不図示)とが筺体a20に固定され、筐体a20に表示部材a10の基端部及び画像生成部が収容されてなる。 表示部材a10の筐体a20から突設された部分の一側面(後方側面)に画像が観察されるように表示部a11が構成される。 画像表示ユニットaは、筐体a20内の光源や液晶表示素子等で構成された画像生成部で生成された画像光を表示部材a10を介して装着者Hの瞳孔に導光する。画像生成部で生成された画像光は表示部材a10内を反射して進み、表示部材a10内に傾斜して配置されたホログラム素子a13に入射する。ホログラム素子a13は特定の波長(RGBに対応する3つの波長)の光のみを回折し、装着者Hの瞳孔に向けるように設けられている。これにより表示部材a10は、外界の光を透過させて装着者Hの瞳孔に入射させることが可能なシースルー型の表示部材を構成する。装着者Hは、外界の実観察像と、その実観察像の一部に重畳して表示部材a10を介して導光される画像光による表示画像(虚像)を視覚することができ、その表示画像の範囲でも表示部材a10を透過して実観察像を視覚することができる。 本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1Aは、片眼表示タイプであるが、両眼表示タイプを実施してもよい。

図1、図2に示すように、ヘッドマウントディスプレイ1Aは、一対のHMDテンプル20,20は、装着者Hが装着しているメガネ100に支持される支点が設けられて装着される。その支点は、一対の支持部30,30によって構成される。 すなわち、一対の支持部30,30のそれぞれは、装着者Hの耳H1より前方でメガネ100のテンプル101に接して支点を構成する。本実施形態の支持部30は、テンプル101の上端に接する、すなわち、テンプル101の上に乗せられる形態のものである。 このような一対の支持部30,30が一対のHMDテンプル20,20に連結して設けられている。詳しくは、HMDテンプル20の後方部22に支持部30が連結されている。 HMDテンプル20の前方部21は、支持部30と後方部22との連結部より前方で、後方部22に対し上下に回動可能となるように軸ヒンジ21aを介して連結されている。軸ヒンジ21aの軸方向がX軸方向である。

各HMDテンプル20の前端は、軸ヒンジ21bによって、メインフレーム10に連結されている。軸ヒンジ21bの軸方向がZ方向であり、典型的なメガネフレームのように、一対のHMDテンプル20,20を開いたり、閉じたりする動作が可能である。 また、軸ヒンジ21bがガイド孔10aに移動可能に保持されている。軸ヒンジ21bがガイド孔10aに沿って移動することで、一対のHMDテンプル20,20の前端を互いに近づけたり離したりできるように構成されている。すなわち、図3Aに示すように、比較的小さい頭部サイズに対応するように、一対のHMDテンプル20,20同士を互いに略平行の状態で比較的近くに配置したり、図3Bに示すように、比較的大きい頭部サイズに対応するように、一対のHMDテンプル20,20同士を互いに略平行の状態で比較的遠くに配置したりすることでき、図3Aに示す状態と図3Bに示す状態との間で適宜調整が可能である。また、図3Aの比較的小さい頭部サイズに対応する場合は、一対のHMDテンプル20,20の全体がやや前方に、図3Bの比較的大きい頭部サイズに対応する場合は、一対のHMDテンプル20,20の全体がやや後方に配置されるように、ガイド孔10aが斜めに形成されている。 所定のピッチで軸ヒンジ21bを段階的に移動可能とし、各位置で保持するように、ガイド孔10aの内縁にセレーションを形成しておくことが好ましい。また、軸ヒンジ21bの位置調整を許容するために、ガイド孔10aの形成部材に適度な弾性を持たせる。これにより、使用中に、軸ヒンジ21bが移動しないように保持することできるとともに、ガイド孔10aの延在方向に力を加えることで位置調整することができる。

次に、支持部30の単体の構造、HMDテンプル20への連結構造につき説明する(図4〜図10を適宜参照のこと)。 支持部30の斜視図を図4に、分解斜視図を図5,図6に示す。支持部30は、連結フレーム31と、左右回動フレーム32と、ゴムパッド33の3部品からなる。 ゴムパッド33は、メガネ100のテンプル101に接する部位であるため、滑り止め性のあるゴム材により構成されている。 左右回動フレーム32がゴムパッド33の内側に嵌め入れられて、ゴムパッド33が左右回動フレーム32に一体に固定される。なお、左右回動フレーム32及びゴムパッド33に互いを固定するための抜け止め形状が形成されており、ゴムパッド33の弾性変形を伴って、左右回動フレーム32がゴムパッド33の内側に嵌め入れられる。 連結フレーム31の後端部には、左右回動軸部31aが凸設されており、これに嵌合する軸受メス部32aが左右回動フレーム32に穿設されている。左右回動軸部31aが軸受メス部32aに嵌め入れられて、左右回動フレーム32が連結フレーム31に左右に回動可能に保持される。なお、左右回動軸部31a及び軸受メス部32aに互いを固定するための抜け止め形状が形成されており、左右回動軸部31aは弾性変形しやすいように割りが入っていて、左右回動軸部31aの弾性変形を伴って、左右回動軸部31aが軸受メス部32aに嵌め入れられる。 嵌め入れ後、左右回動軸部31aの弾性回復する力で、軸受メス部32aの内面を押圧している。これにより、左右回動フレーム32と連結フレーム31とが、弾性的な摩擦嵌め合いにより嵌合連結している。

左右回動フレーム32の軸受メス部32aより前方側には、略扇形の回動規制孔32bが形成されており、連結フレーム31の左右回動軸部31aより前方側には、回動規制凸部31cが形成されている。回動規制凸部31cの前端部は、前方に突出する前方保持突起31c1を構成する。 左右回動軸部31aを軸受メス部32aに嵌め入れる際には、まず、前方保持突起31c1を回動規制孔32bに挿入して、ゴムパッド33取付側に配置し、左右回動軸部31aを軸受メス部32aに押し入れる。 図7A及び図7Bに示すように、回動規制凸部31cが回動規制孔32bの内縁に当接することで、左右回動フレーム32(これに一体に固定されたゴムパッド33)の左右回動を規制する。例えば、±5°に設定される。

連結フレーム31の後端部の左右回動軸部31aの逆側には、連結ハウジング31bが形成されている。連結ハウジング31bは、前面及び後面が開口しており、左右側面と上面に部材を有する構造であり、左右両側部の内側にはピボット突起31b1,31b1,上面部には後端から切り込まれるスリット31b2が形成されている。スリット31b2が形成されていることで、連結ハウジング31bの弾性変形により、左右両側部のピボット突起31b1,31b1が離れたり、近づいたりする変形がしやすくされている。ピボット突起31b1,31b1同士は、同軸に形成されていて対向配置されている。 図8B、図9等に示すように、連結ハウジング31bの後方から、HMDテンプル20の後方部22を挿し込む。後方部22は、前方から、軸ヒンジ21aと連結するヒンジ連結部22a、連結ハウジング31bと連結する支持部連結部22b、円柱部22cを有する。 連結ハウジング31bの後方から後方部22を挿し込み、ヒンジ連結部22aを連結ハウジング31bより前方に突出させ、支持部連結部22bを連結ハウジング31bに嵌合させる。支持部連結部22bに左右両側面には前後方向に延在するガイド溝22b1,22b1が形成されている。ガイド溝22b1,22b1にピボット突起31b1,31b1が嵌って、支持部連結部22bが連結ハウジング31bを左右に押し広げることで固定される。これにより、支持部30とHMDテンプル20とが、弾性的な摩擦嵌め合いにより嵌合連結している。

図10に示すように、連結ハウジング31bの内側上下面は、ピボット突起31b1を起点に前後の開口端に近づくほど上下面間を広げるように傾斜して形成されている。図11A及び図11Bに示すように、この傾斜面31b3に支持部連結部22bが当接することで、ピボット突起31b1を中心にした支持部30の上下回動が所望の角度範囲に規制される。

以上のように、支持部30は、HMDテンプル20の長手方向に対し略平行に長く形成され、耳側に近い後端部においてHMDテンプル20に対し上下及び左右の回動が可能に連結されている。支持部30、具体的にはHMDテンプル20に接する部位であるゴムパッド33を、HMDテンプル20の長手方向に対し略平行に長く形成することで、ゴムパッド33とHMDテンプル20との接触面積を大きく確保し、滑り止め効果を最大限発揮させることができる。 また、ピボット突起31b1,31b1がガイド溝22b1,22b1に沿って摩擦摺動により移動可能である。したがって、支持部30は、HMDテンプル20に沿って前後のスライド動作が可能に連結されている。 また、支持部30とHMDテンプル20とは、HMDテンプル20に対する支持部30の配置の操作を許容するとともに任意の配置で安定保持するように弾性的な摩擦嵌め合いにより嵌合連結している。摩擦嵌め合いの作用を受ける配置の操作とは、支持部30のHMDテンプル20に対する上下回動、左右回動、前後スライド移動である。

以上説明した支持部30の可動機能により、次の作用効果がある。 図12Aに示すように、装着者Hが装着するメガネが比較的小さなメガネ100Aである場合は、ゴムバッド33を内側に回動させて配置することで、メガネ100Aのテンプルに載るように位置調整することができる。 図12Bに示すように、装着者Hが装着するメガネが比較的大きなメガネ100Bである場合は、ゴムバッド33を外側に回動させて配置することで、メガネ100Bのテンプルに載るように位置調整することができる。 なお、ゴムバッド33の内側、外側への位置調整は、上述したガイド孔10aに沿ったHMDテンプル20全体の移動によっても達成できる。これに対し、ゴムバッド33の左右回動による機能は、HMDテンプル20に対しても独立に移動する点で異なる。したがって、HMDテンプル20の装着時の位置が決まってしまった後にも、ゴムバッド33を独立して左右に移動させることができる。

図13A及び図13Bに示すように、テンプルより、フロント部の上端が高く、比較的その落差が大きいメガネ100Cに支持させて、本ヘッドマウントディスプレイ1Aを装着する場合につき言及する。 図13Aに示したように、HMDテンプル20が前方部21から後方部22までストレートであると、ゴムパッド33がメガネ100Cのテンプルから浮いてしまうことがある。この場合、図13Bに示すように、軸ヒンジ21aでHMDテンプル20を屈曲させることで、支持部30を下げ、ゴムパッド33をメガネ100Cのテンプルに接触させることができる。その際、支持部30を適宜に上下回動させてゴムパッド33の下面をメガネ100Cのテンプルの上面と平行にし、ゴムパッド33と同テンプルとの接触面積を大きく確保することができる。

図14A及び図14Bに示すように、テンプルとフロント部の上端高さが同じか、テンプルよりフロント部の上端が高く比較的その落差が小さいメガネ100Dに支持させて、本ヘッドマウントディスプレイ1Aを装着する場合につき言及する。 この場合も、支持部30を適宜に上下回動させてゴムパッド33の下面をメガネ100Dのテンプルの上面と平行にし、ゴムパッド33と同テンプルとの接触面積を大きく確保することができる。 図14Aの状態から図14Bの状態、又は図14Bの状態から図14Aの状態というように、軸ヒンジ21aを中心に前方部21を回動させることで、画像表示ユニットaが上下に移動し、表示部a11の高さ位置を調整することができる。 軸ヒンジ21aにおける連結も適度な抵抗力で摩擦摺動するように構成する。

支持部30を前後スライド移動させて、ゴムパッド33の前後方向位置を調整することが可能である。これにより、メガネ100(100C,100D)の形状に合わせてゴムパッド33の前後方向位置を調整することができる。例えば、メガネ100(100C,100D)のフラットな面や面積の大きい部分にゴムパッド33を配置したり、ゴムパッド33の前端をメガネ100(100C,100D)のテンプルからフロント部に掛けての立ち上がり部分に当接させて前ずれを防止したりすることができる。 また、装着者Hの顔の形状に合わせてゴムパッド33の前後方向位置を適宜に調整することができる。例えば、ゴムパッド33が顔側面に強く当たってしまう場合に、ゴムパッド33の前後方向位置を調整することで回避できる場合がある。 支持部30の前後スライド可動量は、支持部連結部22b及びガイド溝22b1,22b1を長尺に形成することで、拡大可能である。

図15に示すように、画像表示ユニットaはメインフレーム10に対して着脱可能であるとともに、上下転換設置可能に構成されている。画像表示ユニットaが取り付けられるユニット支持フレーム10bは、X軸回りに上下回動が可能である。すなわち、画像表示ユニットaの上下回動支持機構(煽り角調整機構)が構成される。その回動の軸は、表示部a11から離れているので、画像表示ユニットaの上下回動に伴い、表示部a11の煽り角のみならず表示部a11の高さ位置も変更される。 図13A、図13B、図14A、図14Bの各状態から、画像表示ユニットaの上下回動支持機構(煽り角調整機構)を用いて、表示部a11の煽り角や高さ位置をさらに調整可能であり、画像表示ユニットaの上下回動と、HMDテンプル20の可動を共働させて、表示部a11を適切な位置に調整可能である。

次に、画像表示ユニットaの左右転換につき説明する。 本ヘッドマウントディスプレイ1Aは、右眼表示の形態と左眼表示の形態と間で相互に転換可能である。 まず、図16Aに示す右眼表示の形態から、図15に示したように画像表示ユニットaを取り外しY軸回りに上下反転させて取り付けることで図16Bの状態とする。 次に図16B中に矢印Rで示すようにヘッドマウントディスプレイ1Aを、Y軸回りに180°回転させると図17Aに示す状態となるから、このまま装着すれば、画像表示ユニットaは左眼前に配置される。しかし、図17Aに示すようにゴムバッド33が上を向いているので、支持部30をY軸回りに180°回転させて図17Bに示す状態とし、支持部30を使用可能とする。 支持部30のY軸回りの回転操作は、図18A、図18B、図18Cで示すように、まず、HMDテンプル20の後方部22に対して支持部30を後方に移動させて、連結ハウジング31bを支持部連結部22bから離脱し円柱部22cに配置する。円柱部22cは、連結ハウジング31bが回転する程度に小径に構成されている。したがって、支持部30をY軸回りに180°回転させることができる。すなわち、支持部30がHMDテンプル20に保持されたままHMDテンプル20の長手方向軸を中心に180°転換設置可能に構成されている。 支持部30を180°転換ができたら、支持部30を前方に戻して連結ハウジング31bを支持部連結部22bに嵌合させる。 以上のような連結ハウジング31b及び円柱部22cを要部とした180°転換機構が構成されているので、支持部30を取り外すことがなく、支持部30の紛失を防止することができ、また不意な支持部30の脱落も防止できる。

〔第2実施形態〕 次に、本発明の第2実施形態のヘッドマウントディスプレイ1Bにつき図19から図22Bを参照して説明する。 本実施形態と上記第1実施形態と異なる点は、支持部30Bの構造、可動機構である。また、上記第1実施形態の軸ヒンジ21aを軸にした上下回動機構を採用しておらず、HMDテンプル20Bは、左右それぞれで一体である。上記第1実施形態と対応する要素には同符号を使用する。 図20A、図20B、図21に示すように支持部30Bは、T型可動連結バー34と、可動フレーム35と、ゴムバッド36と、バーエンド37とから構成されている。 T型可動連結バー34の主軸34aは、HMDテンプル20Bに形成された上下方向の孔20B1に嵌入保持されており、この部分の弾性的な摩擦嵌め合いにより支持部30B全体が上下スライド移動及びZ軸回りの回動が可能とされている。 主軸34aの上端部には、孔20B1を通らない大きさのバーエンド37が固定されている。 主軸34aの下端部から主軸34aに直交する双方向に側方軸34bが延設されており、可動フレーム35の両側側壁部35aに設けられた孔35bに嵌入保持されている。この部分の弾性的な摩擦嵌め合いにより可動フレーム35及びこれに一体のゴムバッド36が上下に回動可能とされている。図21に示すようにゴムバッド36は、可動フレーム35の下面に固定されている。 以上の支持部30Bの可動機構を有するので、図22A及び図22Bに示すようにメガネ100(100C,100D)の形状に合わせてゴムバッド36の上下位置、上下角度、左右角度を調整してゴムバッド36とメガネ100(100C,100D)との接触面積を大きく確保することができる。

〔第3実施形態〕 次に、本発明の第3実施形態のヘッドマウントディスプレイ1Cにつき図23から図26Cを参照して説明する。 本実施形態と上記第1実施形態と異なる点は、支持部30Cがメガネ100のテンプル101の内面と外面とを挟んで挟持する構造を有する点と、HMDテンプル20Cの前方部21C及び支持部30Cの可動機構がボールジョイントである点である。上記第1実施形態の軸ヒンジ21aを軸にした上下回動機構はボールジョイントに置き換わる。HMDテンプル20Cは、前方部21Cと後方部22Cとに分割されている。上記第1実施形態と対応する要素には同符号を使用する。 図24A、図24B、図24C、図25に示すように支持部30Cは、可動連結フレーム38と、挟持弾性部材39とから構成され、可動連結フレーム38には、ジョイントボールを保持する球状内面を有したボール保持部38aが設けられている。可動連結フレーム38本体は、鞍状にテンプル101を跨る形状に構成され、その内側に弾性変形量の大きい挟持弾性部材39が固定又は一体に形成されている。 後方部22Cの前端部として形成されたジョイントボール22C1は、ボール保持部38aに嵌入保持される。この部分の弾性的な摩擦嵌め合いにより支持部30C全体が上下及び左右に所定の角度範囲で回動可能とされているとともに、後方部22Cの長手方向軸(Y軸)回りに360°回転可能である。後者の360°回転により画像表示ユニットaの左右転換に対応できる。 前方部21Cの後端部として形成されたジョイントボール(不図示)が、ジョイントボール22C1の前端面に開口し球状内面を有したボール保持穴に嵌入保持される。この部分の弾性的な摩擦嵌め合いにより前方部21Cが上下及び左右に所定の角度範囲で回動可能とされている。 挟持弾性部材39をゴム材等により構成し、テンプル101を受け入れつつ挟持圧力を与える弾性を付与するとともに、滑り止め性を付与するとよい。 以上の可動機構を有するので、メガネ100の形状に合わせて支持部30Cの上下角度、左右角度、メインフレーム10に対する上下位置を調整して支持部30Cによってテンプル101が挟持される面積を大きく確保することができる。 また、前方部21Cの上下回動により、メガネ100のフロント部の高さに応じた前方部21Cの後方部22Cに対する角度や、画像表示ユニットaの高さ調整が可能である。

本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1Cにあっては、支持部30Cがメガネ100のテンプル101の内面と外面とを挟んで挟持する構造であるので、支持部30Cの左右回動機能は、テンプル101に平行にするために使用される。 左右のテンプル101,101間の距離が装着者やメガネ100の種類によって異なることに対応するためには、次の機構が機能する。すなわち、図26A、図26B及び図26Cに示すように、前方部21Cが軸ヒンジ21bを起点に後方に広がる角度まで軸ヒンジ21b回りに回動可能に構成しておく。図26A、図26B及び図26Cにおける前方部21Cの角度(Z軸回りの角度)によって支持部30Cの左右位置を左右のテンプル101,101間の距離に合わせて調整することができる。 このような前方部21Cの角度によらず、後方部22Cが装着者の頭側部に沿うように、前方部21Cと後方部22Cとのボールジョイントによって、後方部22Cを前方部21Cに対して回動させることで、装着性は維持される。 なお、後方部22Cと前方部21Cとのボールジョイントを、後方部22Cと支持部30Cとのボールジョイントより前方に配置してもよい。 なお、挟持弾性部材39の変形性によりテンプル101と支持部30Cとの配向差を許容することできる。

〔第4実施形態〕 次に、本発明の第4実施形態のヘッドマウントディスプレイ1Dにつき図27A及び図27Bを参照して説明する。 本実施形態は上記第3実施形態に対して変更箇所を最小とする実施形態である。上記第3実施形態と対応する要素には同符号を使用する。 本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1Dにあっては、上記第3実施形態と同様に支持部30Dがメガネ100(100C,100D)のテンプル101の内面と外面とを挟んで挟持する構造を有するものの、連結部38bの前端部に形成されたボール保持穴に、HMDテンプル20Dの前方部21Dの後端部のジョイントボール21D1が嵌入保持された構造とされる。 また、連結部38bの後端部に形成された接続部に、HMDテンプル20Dの後方部22Dの前端部を接続し、支持部30Dと後方部22Dとを一体的に固定したものである。 支持部30Dがテンプル101を挟持することで、ヘッドマウントディスプレイ1Dは装着者に十分に保持されるので、連結部38bに対し後方部22Dは着脱可能とされている。 なお、本実施形態においても、第1実施形態で説明したガイド孔10aによる軸ヒンジ21bの位置調整機構を採用してもよい。これにより、支持部30Dの左右位置調整の自由度がより高くなる。上記第2、第3実施形態に対しても同位置調整機構を適用して実施することができる。

また、テンプル101を挟持する構造の支持部を第1、第2実施形態に適用して実施することもできる。

以上の実施形態によれば、メガネ100に接して支持される支持部30をHMDテンプル20の前端のヒンジ部(21b)と耳H1の間に一対配置したため、ヘッドマウントディスプレイの重量は、メガネ100のフロント部に集中せず、耳と鼻に分散され、左右バランスも良く、安定して重さを感じにくいという優れた装着性を奏する。 また、メガネ100のフロントフレームの形状に左右されないので、装着に際し、メガネの種類を限定せず使用可能である。 支持部30を上下左右に可動保持しているので、支持部30をメガネ100のテンプル101の形状に柔軟に添わせることができ、滑り止め効果を有効に発揮できる。 第1、第3,第4実施形態によれば、支持部30をHMDテンプルの長手方向軸まわりに回転可能に保持したので、画像表示ユニットaをメインフレーム10に対し、上下逆に取り付け、メインフレーム10を上下反転させて表示部a11の配置を左右に切り替えた場合でも、支持部30をメガネ100のテンプル101側に向けることができ、支持部30を用いて支持した装着形態をとることができる。 第2実施形態にあっては、バーエンド37に形成したメス螺子と主軸34aの上端部に形成したオス螺子とを螺合して固定する構造としておき、バーエンド37を取り外して主軸34aを上下反転させて取り付け直せば、画像表示ユニットaの左右転換に対応可能である。

以上説明したように本発明は、画像を生成する画像生成部、及び装着者の少なくとも一方の眼前に配置され前記画像を表示する表示部を有する画像表示ユニットと、 前記画像表示ユニットが取り付けられる装着具と、を備え、 前記装着具は、装着者の顔前に配置されるメインフレームと、前記メインフレームの両端に連続する一対のHMDテンプルと、を備え、 前記一対のHMDテンプルは、装着者が装着しているメガネに支持される支点が設けられて装着されるヘッドマウントディスプレイにおいて、 装着者の耳より前方で前記メガネのテンプルに接して前記支点を構成する一対の支持部が前記一対のHMDテンプルに連結して設けられたことを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部は、前記HMDテンプルの長手方向に対し略平行に長く形成され、耳側に近い後端部において前記HMDテンプルに対し上下及び左右の回動が可能に連結されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部は、前記HMDテンプルに沿って前後のスライド動作が可能に連結されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部は、ボールジョイントによって前記HMDテンプルに連結されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部は、前記HMDテンプルに対し上下のスライド動作が可能に連結されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部と前記HMDテンプルとは、前記HMDテンプルに対する前記支持部の配置の操作を許容するとともに任意の配置で安定保持するように弾性的な摩擦嵌め合いにより嵌合連結していることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記HMDテンプルは、前方部と後方部とに分割されており、前記後方部には前記支持部が連結され、前記前方部は前記支持部と前記後方部との連結部より前方で前記後方部に対し上下及び/又は左右に回動可能に連結されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記画像表示ユニットが前記メインフレームに対し上下転換設置可能に構成されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部が前記HMDテンプルに保持されたまま前記HMDテンプルの長手方向軸を中心に180°転換設置可能に構成されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部の前記メガネのテンプルに接する部位は滑り止め性のある部材により構成されていることを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記支持部は、前記テンプルの内面と外面とを挟んで挟持する構造を有することを特徴とする。

好ましくは本発明は、前記一対のHMDテンプルの前端を互いに近づけたり離したりできるように、前記一対のHMDテンプルのそれぞれの前端が前記メインフレームに対し移動可能に連結されていることを特徴とする。

本発明は、ウェアラブルコンピューター用のディスプレイ等に利用することができる。

1A ヘッドマウントディスプレイ 1B ヘッドマウントディスプレイ 1C ヘッドマウントディスプレイ 1D ヘッドマウントディスプレイ 10 メインフレーム 20 HMDテンプル 20B HMDテンプル 20C HMDテンプル 20D HMDテンプル 21 前方部 21C 前方部 21D 前方部 21a 軸ヒンジ 21b 軸ヒンジ 22 後方部 22C 後方部 22C1 ジョイントボール 22D 後方部 22a ヒンジ連結部 22b 支持部連結部 22b1 ガイド溝 22c 円柱部 30 支持部 30B 支持部 30C 支持部 30D 支持部 33 ゴムパッド 36 ゴムバッド 100 メガネ 100A メガネ 100B メガネ 100C メガネ 100D メガネ 101 テンプル a 画像表示ユニット a10 表示部材 a11 表示部 a13 ホログラム素子 a20 筐体 H 装着者 H1 耳