(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、
光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップと
を備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、
前記アイカップは、
弾性変形可能な本体部と、
前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、
前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部と
を備え、
前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、
前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、
前記装着部は、前記表示部に対して係合する第１係合部を備え、
前記第１係合部が前記表示部に係合する力の大きさは、前記弾性力の大きさの前記最大値以上であることを特徴とするアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記アイカップは、前記本体部に設けられ、前記第１開口部とは異なる、前記保持機構が挿通される第２開口部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記第２開口部は、長円状であることを特徴とする請求項２に記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記表示部は、
形成した画像光を射出する画像形成部と、
前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部と
を備え、
前記アイカップは、
前記装着部の端部に一体的に設けられ、前記反射部に対して前記第１方向側から対向する特定位置から離間し、且つ前記反射部の少なくとも一部を覆う第１位置と、前記特定位置から離間し、且つ前記第１位置にある場合に比べて前記反射部から離間する第２位置との間を、弾性変位する切替部を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、
光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップと
を備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、
前記アイカップは、
弾性変形可能な本体部と、
前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、
前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部と
を備え、
前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、
前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、
前記表示部は、
形成した画像光を射出する画像形成部と、
前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部と
を備え、
前記アイカップは、
前記装着部の端部に一体的に設けられ、前記反射部に対して前記第１方向側から対向する特定位置から離間し、且つ前記反射部の少なくとも一部を覆う第１位置と、前記特定位置から離間し、且つ前記第１位置にある場合に比べて前記反射部から離間する第２位置との間を、弾性変位する切替部を備えたことを特徴とするアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記反射部は、外光が透過可能なハーフミラーであることを特徴とする請求項４又は５に記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記第２位置にある前記切替部は、前記反射部よりも前記射出方向側にあることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記ヘッドマウントディスプレイは、前記表示部に設けられ、前記表示部に関する操作がなされる操作部を備え、
前記アイカップは、前記操作部を露出させ、且つ前記表示部によって閉塞される第３開口部を備えたことを特徴する請求項１から７のいずれかに記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項９】
画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、
光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップと
を備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、
前記アイカップは、
弾性変形可能な本体部と、
前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、
前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部と
を備え、
前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、
前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、
前記ヘッドマウントディスプレイは、前記表示部に設けられ、前記表示部に関する操作がなされる操作部を備え、
前記アイカップは、前記操作部を露出させ、且つ前記表示部によって閉塞される第３開口部を備えたことを特徴するアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１０】
前記表示部は、
形成した画像光を射出する画像形成部と、
前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部と
を備え、
前記第２開口部は、前記第１方向と平行な方向に長い長円状であることを特徴とする請求項３に記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１１】
前記表示部は、
形成した画像光を射出する画像形成部と、
前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部と
を備え、
前記装着部は、前記画像形成部の光軸を基準とした周方向に延び、前記表示部に係合する第２係合部を備え、
前記アイカップは、前記第２係合部が前記表示部に係合する位置を位置決めする位置決め部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１２】
画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、
光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップと
を備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、
前記アイカップは、
弾性変形可能な本体部と、
前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、
前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部と
を備え、
前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、
前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、
前記表示部は、
形成した画像光を射出する画像形成部と、
前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部と
を備え、
前記装着部は、前記画像形成部の光軸を基準とした周方向に延び、前記表示部に係合する第２係合部を備え、
前記アイカップは、前記第２係合部が前記表示部に係合する位置を位置決めする位置決め部を備えたことを特徴とするアイカップ付ヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイカップ付ヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドマウントディスプレイにアイカップが装着されたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイが知られている。例えば特許文献１に開示のアイカップ付ヘッドマウントディスプレイは、アイカップの一例であるカバーと、ヘッドマウントディスプレイの一例である表示装置を備える。カバーは、弾性体によって形成される。カバーは、取付開口部、眼側開口部、及び突起部材を備える。取付開口部は、上方に向けて開口する。眼側開口部は、使用者の眼側に向けて開口する。取付開口部の内側空間と、眼側開口部の内側空間は、互いに連通する。突起部材は、眼側開口部の周端部から筒状に突起し、外部からの光が使用者の目に入るのを制限する。表示装置は、取付開口部に上方から差し込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ヘッドマウントディスプレイが、頭部装着部と支持部を備えることが考えられる。頭部装着部は、使用者の頭部に装着される。支持部は、頭部装着部に設けられ、表示装置を移動可能に支持する。使用者が、突起部材を、自身の眼周囲の顔面に密着するように押し付けることが考えられる。しかしながら、押し付けられることで弾性変形したカバーは、使用者の顔面から反力を受ける。これにより、表示装置は、突起部材が使用者の顔面から離間する位置まで、移動する虞があり、外部からの光の制限が不十分となる可能性があった。
【０００５】
本発明の目的は、アイカップが使用者の顔面に接触する位置にて、表示部を安定して保持できるアイカップ付ヘッドマウントディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一態様に係るアイカップ付ヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップとを備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、前記アイカップは、弾性変形可能な本体部と、前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部とを備え、前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、前記装着部は、前記表示部に対して係合する第１係合部を備え、前記第１係合部が前記表示部に係合する力の大きさは、前記弾性力の大きさの前記最大値以上であることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、保持手段が表示部を保持する力は、アイカップが使用者の顔面から受ける反力よりも大きい。よって、表示部は、使用者が自身の顔面にアイカップを押し当てた所望の位置にて、保持手段によって継続的に保持され、アイカップは、使用者が求める光の遮断状況と装着感とを得る弾性変形した状態を、継続的に保持することができる。故に、アイカップが使用者の顔面に接触する位置にて、使用者が所望する光の遮断状況と装着感とを継続的に維持できるアイカップ付ヘッドマウントディスプレイが実現される。以上より、アイカップが使用者の顔面に接触する位置にて、表示部を安定して保持できるアイカップ付ヘッドマウントディスプレイを実現できる。
【０００８】
この場合、第１係合部が表示部に係合する力の大きさが弾性力の大きさの最大値よりも大きいことによって、アイカップが使用者の顔面から反力を受けても、アイカップと表示部との位置関係に変化は生じない。表示部は、使用者が自身の顔面にアイカップ１５０を押し当てた所望の位置に継続的に保持され、アイカップは、使用者が求める光の遮断状況と装着感とを得る弾性変形した状態を、継続的に維持することができる。
【０００９】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記アイカップは、前記本体部に設けられ、前記第１開口部とは異なる、前記保持機構が挿通される第２開口部を備えてもよい。保持機構が、第２開口部に挿通されるので、アイカップは、表示部から脱落しにくくなり、使用者はアイカップの紛失を防止できる。
【００１０】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第２開口部は、長円状であってもよい。使用者は、表示部をアイカップに装着する位置を、第２開口部の長径方向に微調整できる。よって、表示部は、使用者の所望する位置にて保持され易い。
【００１１】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記表示部は、形成した画像光を射出する画像形成部と、前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部とを備え、前記アイカップは、前記装着部の端部に一体的に設けられ、前記反射部に対して前記第１方向側から対向する特定位置から離間し、且つ前記反射部の少なくとも一部を覆う第１位置と、前記特定位置から離間し、且つ前記第１位置にある場合に比べて前記反射部から離間する第２位置との間を、弾性変位する切替部を備えてもよい。この場合、使用者は、切替部を第１位置と第２位置との間で切り替えることによって、自身の眼に入る外光を調整できる。また、アイカップが切替部を有する単独の部品であることによって、コストの削減がなされる。さらに、使用者が、他の部品を使用することなく切替部の位置を切り替えることができるので、切替部の位置を切り替える使用者の手間が削減される。
本発明の第二態様に係るアイカップ付ヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップとを備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、前記アイカップは、弾性変形可能な本体部と、前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部とを備え、前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、前記表示部は、形成した画像光を射出する画像形成部と、前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部とを備え、前記アイカップは、前記装着部の端部に一体的に設けられ、前記反射部に対して前記第１方向側から対向する特定位置から離間し、且つ前記反射部の少なくとも一部を覆う第１位置と、前記特定位置から離間し、且つ前記第１位置にある場合に比べて前記反射部から離間する第２位置との間を、弾性変位する切替部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記反射部は、外光が透過可能なハーフミラーであってもよい。切替部が第２位置に配置されることによって、ハーフミラーが反射する画像光と、外光とを重ね合わせる使い方（Augmented Reality、以下「ＡＲ」という。）が可能となる。また、切替部が第１位置に配置されることによって、切替部が外光を遮断する使い方（Virtual Reality、以下「ＶＲ」という。）が可能となる。従って、使用者は、ＡＲとなる使い方と、ＶＲとなる使い方とを、切替部を備えたアイカップ単独の一部品によって行うことができる。
【００１３】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第２位置にある前記切替部は、前記反射部よりも前記射出方向側にあってもよい。切替部が第２位置にある場合に、反射部を覆っていた部位が、使用者の視野の死角に位置することによって使用者の視野を遮らない。よって、使用者は、アイカップ付ヘッドマウントディスプレイを違和感なく使用できる。
【００１４】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ヘッドマウントディスプレイは、前記表示部に設けられ、前記表示部に関する操作がなされる操作部を備え、前記アイカップは、前記操作部を露出させ、且つ前記表示部によって閉塞される第３開口部を備えてもよい。アイカップを装着した状態でも操作部が露出していることで、アイカップを外さずに表示部を操作できる。よって、使用者は、表示部に関する操作がし易い。
本発明の第三態様に係るアイカップ付ヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップとを備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、前記アイカップは、弾性変形可能な本体部と、前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部とを備え、前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、前記ヘッドマウントディスプレイは、前記表示部に設けられ、前記表示部に関する操作がなされる操作部を備え、前記アイカップは、前記操作部を露出させ、且つ前記表示部によって閉塞される第３開口部を備えたことを特徴する。
【００１５】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記表示部は、形成した画像光を射出する画像形成部と、前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部とを備え、前記第２開口部は、前記第１方向と平行な方向に長い長円状であってもよい。使用者は、表示部をアイカップに装着する位置を、自身の眼に対して近接する方向又は離間する方向に、調整できる。
【００１６】
前記アイカップ付ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記表示部は、形成した画像光を射出する画像形成部と、前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部とを備え、前記装着部は、前記画像形成部の光軸を基準とした周方向に延び、前記表示部に係合する第２係合部を備え、前記アイカップは、前記第２係合部が前記表示部に係合する位置を位置決めする位置決め部を備えてもよい。位置決め部の位置が画像光が射出される位置と一致していることで、使用者は反射部に対するヘッドマウントディスプレイの装着方向を直感的に理解することができる。
本発明の第四態様に係るアイカップ付ヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示部と、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に設けられ、前記表示部を保持する保持手段とを有するヘッドマウントディスプレイと、光を遮断する部材又は透過する光の光度を低下させる部材によって形成され、前記表示部に装着されるアイカップとを備えたアイカップ付ヘッドマウントディスプレイであって、前記アイカップは、弾性変形可能な本体部と、前記本体部に設けられ、前記表示部に装着される装着部と、前記本体部に対し、前記装着部とは反対側に設けられ、前記表示部の少なくとも一部を露出して開口する第１開口部とを備え、前記保持手段は、前記表示部を前記頭部装着部に対して相対移動可能に保持する保持機構を備え、前記保持手段が前記表示部を保持する力の大きさは、前記第１開口部と前記装着部が互いに近づく方向に前記本体部が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値以上であり、前記表示部は、形成した画像光を射出する画像形成部と、前記画像形成部に対して、前記画像形成部が前記画像光を射出する射出方向側に配置され、前記画像形成部から射出された前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の少なくとも一部を、前記射出方向に交差する第１方向側に反射する反射部とを備え、前記装着部は、前記画像形成部の光軸を基準とした周方向に延び、前記表示部に係合する第２係合部を備え、前記アイカップは、前記第２係合部が前記表示部に係合する位置を位置決めする位置決め部を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】アイカップ付ＨＭＤ１の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視方向における第１保持部１１０の断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視方向における表示部３０の断面図である。
【図４】切替部１５９Ｂが第１位置にあるアイカップ１５０の平面図である。
【図５】アイカップ１５０の斜視図である。
【図６】使用者によって保持されるアイカップ１５０の平面図である。
【図７】切替部１５９Ｂが第２位置にあるアイカップ１５０の平面図である。
【図８】アイカップ１５１の右側面図である。
【図９】アイカップ付ＨＭＤ２の平面図である。
【図１０】アイカップ付ＨＭＤ２の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具現化した実施形態であるヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、以下、「ＨＭＤ」という。）を説明する。図１〜図８では、本発明の第１実施形態であるアイカップ付ＨＭＤ１を示す。アイカップ付ＨＭＤ１の構成の詳説に先立って、アイカップ付ＨＭＤ１の概略を説明する。アイカップ付ＨＭＤ１は、例えば裸眼の使用者によって使用される。アイカップ付ＨＭＤ１では、画像光生成部３７（図３参照）が生成して射出した画像光が、反射部３５（図１参照）によって、使用者の片眼に向けて反射される。使用者は、画像光生成部３７が反射した光を認識する。アイカップ付ＨＭＤ１では、生成された画像光を外光と重ね合わせて使用者が視認する使い方（Augmented Reality、以下「ＡＲ」という。）と、生成された画像光を外光を遮断して使用者が視認する使い方（Virtual Reality、以下「ＶＲ」という。）とが可能である。使用者は、アイカップ１５０の切替部１５９Ｂを、第１位置（図４参照）と第２位置（図７参照）との間で弾性変位させることによって、アイカップ付ＨＭＤ１の使い方を、ＡＲとなる使い方と、ＶＲとなる使い方とに使い分けできる。アイカップ付ＨＭＤ１のＨＭＤ１０の投影形式は、虚像投影型である。
【００１９】
以下、図の説明の理解を助けるため、アイカップ付ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側、及び後側を定義する。アイカップ付ＨＭＤ１の上側、下側、前側、後側、左側、及び右側は、例えば、図１の上側、下側、前側、後側、左側、及び右側にそれぞれ対応する。アイカップ付ＨＭＤ１の上側、下側、後側、前側、左側、及び右側は、それぞれ、装着具８が着用された使用者にとって、上側、下側、後側、前側、右側、及び左側に対応する。
【００２０】
図１〜図６を参照し、アイカップ付ＨＭＤ１の構成を詳説する。アイカップ付ＨＭＤ１は、ＨＭＤ１０（図１参照）とアイカップ１５０とを備える。ＨＭＤ１０は、装着具８、保持機構１５、表示部３０を備える。アイカップ１５０は表示部３０に装着される。装着具８は、後部が開環する板状であり、使用者の頭部に装着可能である。保持機構１５は、装着具８と表示部３０を連結する機構であり、表示部３０を装着具８に対して相対移動可能に保持する機構である。アイカップ１５０は、表示部３０に装着される。以下、保持機構１５、表示部３０、及びアイカップ１５０を総称する場合、「装着体」という。装着体は、使用者にとっての左眼に画像光が照射される場合には、装着具８の右前部に装着される。一方、装着体は、使用者にとっての右眼に画像光が照射される場合には、装着具８の左前部に装着される。以下の説明では、使用者にとっての左眼に画像光を照射可能となっている状態を基準に、アイカップ付ＨＭＤ１の構成を説明する。尚、図３ではアイカップ１５０の図示を省略する。
【００２１】
図１に示すように、装着具８は、第１部分８Ａ、第２部分８Ｂ，８Ｃ、及びパッド８Ｄ，８Ｅを有する。第１部分８Ａ及び第２部分８Ｂ，８Ｃは、それぞれ、湾曲した細長い板状部材である。第１部分８Ａは、左右方向に延び、且つ、前側に凸状に湾曲する。第２部分８Ｂは、第１部分８Ａの一方側（例えば、左側）の端部から延びる。第２部分８Ｃは、第１部分８Ａの他方側（例えば、右側）の端部から延びる。第２部分８Ｂ、８Ｃは、それぞれ、第１部分８Ａと接続する側と反対側（例えば、後側）の端部が互いに近づく方向に延びる。パッド８Ｄは、第２部分８Ｂの内面の後端側に設けられ、パッド８Ｅは、第２部分８Ｃの内面の後端側に設けられる。パッド８Ｄ，８Ｅは、例えばシリコン樹脂等、弾性を有する樹脂で構成される。
【００２２】
使用者は、装着具８の開環部を手で押し広げながら、自身の頭部を装着具８の内側に進入させる。装着具８の第１部分８Ａ、パッド８Ｄ，８Ｅは、夫々、使用者にとっての前頭部、右側頭部、及び左側頭部の夫々に接触する。その後、使用者が装着具８から手を離すことによって、装着具８は、使用者の頭部を挟み込んだ状態で固定される。装着具８に対して、例えば前方を向く力が作用した場合、使用者の頭部とパッド８Ｄ，８Ｅとの間に静止摩擦力が発生することにより、装着具８は使用者の頭部に対して前後方向にずれにくい。
【００２３】
図２及び図３を参照し、保持機構１５を説明する。保持機構１５は、第１保持部１１０、アーム９、及び第２保持部１２０を備える。第１保持部１１０は装着具８に設けられる。第２保持部１２０は表示部３０に設けられる。アーム９は、第１保持部１１０と第２保持部１２０とを連結する板状である。
【００２４】
図２に示すように、第１保持部１１０は、接続部材７０と第１ボールジョイント１１１を備える。接続部材７０は、連結部７１及び円筒部７２を有する。連結部７１は、第１部分８Ａ（図１参照）の右前部に対して着脱可能に連結する。連結部７１は、第１部分８Ａの上側、下側、及び外側に接触する。連結部７１は、ねじ７１２によって、第１部分８Ａの右前部に固定される。円筒部７２は円筒状の部材である。円筒部７２は、連結部７１から右側に突出する。円筒部７２の右端部は、開口する。円筒部７２の右端部の外側面には、ねじ山が形成されている。円筒部７２の右端部の外側面には、後述のソケット２２が螺合する。
【００２５】
第１ボールジョイント１１１は、第１ボールスタッド２１、ソケット２２、受け部２３、及び押え部２４を備える。第１ボールスタッド２１は、球体部２１Ａ及び棒部２１Ｂを有する。球体部２１Ａは、球状の部位である。棒部２１Ｂは、球体部２１Ａから右側に向けて延びる円柱状の部位である。棒部２１Ｂの断面の径は、球体部２１Ａの直径よりも小さい。棒部２１Ｂは、第１延設部２１１と第２延設部２１２を備える。第１延設部２１１は、球体部２１Ａから右方へ延びる。第２延設部２１２は、第１延設部２１１の右端部から、第１延設部２１１と交差して延びる。第１延設部２１１とは反対側の第２延設部２１２の端部は、ねじ９１２を介して、アーム９の一端部９Ａに固定される。
【００２６】
受け部２３は、接続部材７０の円筒部７２の内側に収容される。受け部２３の右側面に、円形に窪んだ凹部２３Ａが設けられる。凹部２３Ａは、第１ボールスタッド２１の球体部２１Ａの左側略半分の部分に左側から接触する。押え部２４は、右方に向けて湾曲する半球状の板状部材である。押え部２４は、左右方向に貫通する円形の孔２４Ａを有する。第１ボールスタッド２１の棒部２１Ｂは、孔２４Ａに挿通する。押え部２４の内側面に対応する壁部２４Ｂは、第１ボールスタッド２１の球体部２１Ａの右側略半分の部分に右側から接触する。球体部２１Ａは、受け部２３の凹部２３Ａと押え部２４の壁部２４Ｂとによって左右両側から挟まれる。
【００２７】
ソケット２２は、左右方向に延びる円筒状の部材である。ソケット２２の内径は、円筒部７２の右端部の外径と略同一である。ソケット２２の内側面のうち左端部分に、ねじ山が形成されている。このねじ山は、円筒部７２の外側面に形成されたねじ山に螺合する。これによって、ソケット２２は接続部材７０に接続する。第１ボールスタッド２１の球体部２１Ａ、受け部２３、及び押え部２４は、円筒部７２とソケット２２とで囲まれた空間に収容される。
【００２８】
ソケット２２の右端部に、中心に向けて湾曲しながら延びる壁部２２１が設けられる。壁部２２１には、左右方向に貫通する円形の孔２２Ａが形成される。第１ボールスタッド２１の棒部２１Ｂは、孔２２Ａに挿通する。壁部２２１の孔２２Ａの内面は、押え部２４の外側面２４Ｃに右側から接触する。押え部２４の右側の一部分は、孔２２Ａからソケット２２の外側にはみ出している。
【００２９】
円筒部７２にソケット２２が螺合した状態で、ソケット２２の壁部２２１は、押え部２４を左側に向けて押す。押え部２４の壁部２４Ｂに接触した状態の第１ボールスタッド２１の球体部２１Ａは、押え部２４に押されて左側に移動し、受け部２３に押し付けられる。これによって、受け部２３と押え部２４とによって球体部２１Ａが左右両側から挟まれた状態が維持される。
【００３０】
第１ボールスタッド２１は、ソケット２２の壁部２２１の孔２２Ａに棒部２１Ｂが接触しない範囲で、球体部２１Ａを中心に回動可能である。第１ボールスタッド２１の回動に伴って、球体部２１Ａは凹部２３Ａと壁部２４Ｂの夫々に対して摺動し、アーム９は球体部２１Ａを中心に装着具８に対して回動する。
【００３１】
図３を参照し、第２保持部１２０の構成を説明する。第２保持部１２０は、連結部材８１及び第２ボールジョイント１２２を有する。連結部材８１は、前後方向に延びる略角柱状の部材である。連結部材８１の前端部は、表示部３０に接続する。連結部材８１の後部の右面には、左方に凹んだ凹部である接続凹部８１４が設けられている。接続凹部８１４の中央部には、右方に延びる円筒部８１５が設けられている。接続凹部８１４の内面と、円筒部８１５との間に、第２ボールジョイント１２２に接続される接続部（図示略）が挿入されることで、第２ボールジョイント１２２と連結部材８１とが接続される。
【００３２】
第２ボールジョイント１２２の構成は、一部の構成を除き、第１ボールジョイント１１１と略同一である。以下では、上記における第１ボールジョイント１１１の説明との重複を避けるため、第２ボールジョイント１２２の説明を簡略化している。第２ボールジョイント１２２は、第２ボールスタッド４１、ソケット３２、受け部３３、及び押え部３４を備える。第２ボールスタッド４１、ソケット３２、受け部３３、及び押え部３４は、それぞれ、第１ボールジョイント１１１（図２参照）の第１ボールスタッド２１、ソケット２２、受け部２３、及び押え部２４に対応する。ソケット３２の形状は、第１ボールジョイント１１１のソケット２２と同一である。受け部３３と押え部３４の形状は、夫々、第１ボールジョイント１１１の受け部２３と押え部２４と構成がやや異なるが、詳細については省略する。
【００３３】
第２ボールスタッド４１は、球体部４１Ａ及び棒部４１Ｂを有する。球体部４１Ａ及び棒部４１Ｂの形状は、第１ボールスタッド２１（図２参照）の球体部２１Ａ及び棒部２１Ｂの形状と同一である。球体部４１Ａの左側略半分は、受け部３３の右側面に設けられた凹部３３Ａに接触する。球体部４１Ａの右側部は、部分的に、押え部３４に接触する。球体部４１Ａとは反対側の棒部４１Ｂの端部は、アーム９の他端部９Ｂに、非図示のねじを介して固定される。棒部４１Ｂは、押え部３４の孔３４Ａとソケット３２の孔３２Ａとに挿通されており、ソケット３２よりも右側にはみ出している。
【００３４】
第２ボールジョイント１２２は、球体部４１Ａを中心に回動可能である。第２ボールジョイント１２２の回動に伴って、球体部４１Ａは凹部３３Ａと押え部３４との夫々に対して摺動し、表示部３０は、アーム９に対して回動する。
【００３５】
図３を参照し、表示部３０の構成を説明する。表示部３０は、本体部３１、操作部５５、及び光学系ユニット６０を備える。本体部３１は、左右方向に延びる中空箱状である。本体部３１の左方向の端部は、本体開口部３１Ａである。本体部３１の右方向の端部は、閉塞された基端部３１Ｂである。基端部３１Ｂの後面は、連結部材８１の前端部と連結する。従って、第２ボールジョイント１２２の球体部４１Ａを中心とした回動に伴って、本体部３１はアーム９に対して回転可能である。
【００３６】
本体部３１の前壁部３１Ｃの左右方向の略中央部には、孔３９が形成される。孔３９は、前壁部３１Ｃを前後方向に貫通する。操作部５５は、前壁部３１Ｃの孔３９に設けられた略円柱状のダイヤルである。操作部５５の後部は本体部３１内部に配置され、操作部５５の前部は前壁部３１Ｃよりも前方に突出する。操作部５５は、回転軸Ｐを中心に回動可能である。回転軸Ｐは、孔３９を通過して前後方向に延びる仮想的な軸線である。操作部５５の後面には、カム溝６２が設けられる。カム溝６２は、回転軸Ｐを基準とした周方向に沿って、回転軸Ｐとの離間距離が変化するように円弧状に延びる。
【００３７】
光学系ユニット６０は、本体部３１の内部に収容される。光学系ユニット６０は、画像光生成部３７、レンズユニット３６、及び反射部３５を備える。画像光生成部３７は、本体部３１の内部の右側に配置される。画像光生成部３７は、周知の液晶パネル（図示略）を備え、ケーブル（図示略）に接続する。ケーブルは、基端部３１Ｂに設けられた穴部（図示略）から本体部３１の外側へ引き出され、外部機器（図示略）と接続する。画像光生成部３７がケーブルを介して取得する画像情報に基づき、液晶パネルは、画像光を生成する。液晶パネルは、生成した画像光を左方へ出射する。尚、液晶パネルの代わりに、Digital Mirror Device（ＤＭＤ）、有機ＥＬ等の二次元表示装置が用いられてもよい。また、液晶パネルの代わりに、２次元的に走査された光を使用者の網膜上に投影する網膜走査型の投影装置（Retinal Scanning Display）が用いられてもよい。
【００３８】
レンズユニット３６は、画像光生成部３７の左側に配置される。レンズユニット３６は複数のレンズ（図示略）を備える。複数のレンズは、画像光生成部３７から出射された光を集光し、本体開口部３１Ａ側へ導く。レンズユニット３６は、本体部３１によって、左右方向に移動可能に保持される。レンズユニット３６は、前側の端部に、凸部３６Ａを備える。凸部３６Ａは、操作部５５のカム溝６２に係合する。使用者が回転軸Ｐまわりに操作部５５を回動させると、レンズユニット３６は左方向又は右方向へ移動する。レンズユニット３６が移動することによって、画像光生成部３７から出射された画像光の焦点距離が変化する。従って、使用者は表示部３０のピント調整を行うことができる。
【００３９】
反射部３５は、レンズユニット３６の左側に配置され、本体開口部３１Ａによって保持される。反射部３５は、一例として、右前方から左後方へ延びる板状である。反射部３５は、一例として、外光が透過可能なハーフミラーである。本実施形態では、反射部３５は、反射面に入射した光の一部（例えば５０％）後方へ反射させ、光の他部を透過させることができる。換言すると、反射部３５は、反射面に入射した光の少なくとも一部を、後方向に反射させる。反射部３５の反射面は、例えば、透明な樹脂やガラスの基板上に、アルミや銀などの金属を所定の反射率（例えば５０％）となるように蒸着することで形成される。反射部３５は、例えば、全反射ミラー、回折格子、プリズム、及びホログラム等の他の偏光部材であってもよい。また、反射部３５が反射する光の方向は、後方に代えて、例えば右後方又は左後方であってもよい。
【００４０】
反射部３５は、レンズユニット３６が導く画像光を後方向へ反射し、使用者にとっての左眼に入射させる。使用者は、反射部３５によって反射された画像光に基づく虚像を視認できる。即ち、反射部３５が、使用者に向けて画像光を反射する位置が、表示部３０が使用者に向けて画像を表示する位置である。以下の説明では、表示部３０から反射部３５に到達する光の光軸を「光軸Ｋ１」といい、反射部３５から照射される光の光線を「仮想線Ｋ２」という。光軸Ｋ１と仮想線Ｋ２は、反射部３５が配置される位置にて、互いに直交する。反射部３５は光軸Ｋ１に対して傾斜する。
【００４１】
図４及び図５を参照し、アイカップ１５０の構成を説明する。アイカップ１５０は、表示部３０の本体部３１の外表面に装着される。アイカップ１５０は、光を遮断可能であって、且つ弾性変形可能な部材によって形成される。アイカップ１５０は、例えば、シリコンゴムによって形成される。以下、表示部３０の本体部３１に装着された状態を基準に、アイカップ１５０の構成を説明する。
【００４２】
アイカップ１５０は、本体部１５２、第１開口部１５５、第２開口部１５６、第３開口部１５７、装着部１５３、及び開閉部１５９を備える。本実施形態では、アイカップ１５０は、単独の部品である。つまり、本体部１５２、装着部１５３、第１開口部１５５、第２開口部１５６、第３開口部１５７、及び開閉部１５９は、互いに一体的に形成される。本体部１５２は、前後方向に沿う略円筒状であり、且つ後方に向かうにつれて拡径する。本体部１５２は、前後方向、左右方向、上下方向に弾性変形可能である。第１開口部１５５は、本体部１５２の後端部であり、後方に向けて開口する。第１開口部１５５は、左右方向に長い略長円状である。第１開口部１５５は、右方に向かうにつれて後方に向かうように湾曲して延びる。第１開口部１５５は、使用者の片眼を覆って、使用者の顔面に密着可能である。本実施形態では、一例として、第１開口部１５５の左端部は、使用者の片眼の鼻との間で顔面に接触し、第１開口部１５５の右端部は、使用者の顔面の側部に接触する（図６参照）。
【００４３】
第２開口部１５６は、本体部１５２の右部を左右方向に貫通する円形状の開口部である。第２開口部１５６には、第２保持部１２０のソケット３２が挿通されている。第２開口部１５６の内径は、ソケット３２の外径よりも僅かに大きい。第３開口部１５７は、本体部１５２の前端部であり、前方に向けて開口する。第３開口部１５７は、正面視で左右方向に長い略長円状である。第３開口部１５７が囲む内側空間には、表示部３０の本体部３１の後部が配置される。第３開口部１５７が囲む内側空間の右側に、第２保持部１２０の連結部材８１が配置される。第３開口部１５７は、表示部３０の本体部３１の後部によって閉塞される。つまり、操作部５５は第３開口部１５７から前方に向けて露出する。
【００４４】
装着部１５３は、本体部１５２の前端部に設けられる。装着部１５３は、一対の第１係合部１５４を有する。一対の第１係合部１５４は、上下方向に厚さを有する板状であり、反射部３５（図３参照）よりも右側に配置される。図４では、一対の第１係合部１５４のうちで上側にある第１係合部１５４を図示する。一対の第１係合部１５４の一方は、第３開口部１５７の上部の左右方向略中心部から前方に突出する。一対の第１係合部１５４の他方は、第３開口部１５７の下部の左右方向略中心部から前方へ突出する。一対の第１係合部１５４は、互いに離間する方向に弾性変位した状態で、本体部３１を上下方向から挟み込むことにより、表示部３０の本体部３１に係合する。本実施形態では、一対の第１係合部１５４と本体部３１との間で生じる静止摩擦力が、一対の第１係合部１５４が本体部３１に対して係合する係合力である。一対の第１係合部１５４の係合力の最大値は、第１係合部１５４と本体部３１との間で生じる最大静止摩擦力である。
【００４５】
開閉部１５９は、第３開口部１５７の左端部に設けられる。つまり、開閉部１５９は、仮想線Ｋ２（図３参照）上で反射部３５よりも後方となる位置から、左方に離間して設けられる。開閉部１５９は、接続部１５９Ａと切替部１５９Ｂを備える。接続部１５９Ａは、第３開口部１５７に接続する。接続部１５９Ａは、本体部３１の本体開口部３１Ａよりも左側に配置される。切替部１５９Ｂは、接続部１５９Ａから前側に延びる。切替部１５９Ｂは被覆面１５９Ｃ（図７参照）を含む。被覆面１５９Ｃは、平面視において、接続部１５９Ａを中心とした反時計回り側における、切替部１５９Ｂの端面である。
【００４６】
切替部１５９Ｂは、接続部１５９Ａを支点して、第１位置（図４参照）と第２位置（図７参照）との間を左右方向に沿って弾性変位する。第１位置にある切替部１５９Ｂは、接続部１５９Ａから右前方に向けて湾曲して延び、且つ、本体部３１の本体開口部３１Ａの前端から左端までの部位を外側から覆う。この場合、被覆面１５９Ｃは、前側及び右側から反射部３５を覆って本体開口部３１Ａを閉塞する。切替部１５９Ｂは、外光が前側から本体開口部３１Ａの内部に進入することを阻止する。切替部１５９Ｂが第１位置にある場合、アイカップ付ＨＭＤ１は、ＶＲとなる使い方が可能となる。即ち、使用者は、表示部３０が表示する画像光を外景を視認することなく認識できる。
【００４７】
図７に示すように、第２位置にある切替部１５９Ｂは、接続部１５９Ａから右側へ延び、第１位置にある場合に比べて反射部３５（図３参照）から左方に離間する。第２位置にある切替部１５９Ｂは、延設方向に亘って反射部３５に対して左側に配置される。この場合、切替部１５９Ｂは、使用者にとっての左眼の視野から右方に外れ、且つ被覆面１５９Ｃは、前方に向けてめくれる。開閉部１５９は本体開口部３１Ａを開放し、外光が前側から本体開口部３１Ａの内部に進入可能となる。切替部１５９Ｂが第２位置にある場合、アイカップ付ＨＭＤ１は、ＡＲとなる使い方が可能となる。即ち、使用者は、表示部３０が表示する画像光を外景と重ね合わせて認識できる。
【００４８】
以下、図１で示されるパッド８Ｄ，８Ｅ、第１保持部１１０、及び第２保持部１２０を総称する場合、「保持手段８０」（図１参照）という。保持手段８０は、表示部３０を使用者に対して移動可能に保持する。表示部３０に対して外力が作用した場合であっても、保持手段８０が所定の位置で表示部３０を保持する力の大きさが、表示部３０に作用する外力の大きさよりも大きければ、表示部３０は所定の位置から移動することなく保持される。
【００４９】
本実施形態では、保持手段８０の保持力は、第１保持力、第２保持力、及び第３保持力を含む。第１保持力は、第１保持部１１０において、球体部２１Ａと、凹部２３Ａ及び押え部２４との間で生じる静止摩擦力である（図２参照）。第２保持力は、第２保持部１２０において、球体部４１Ａと、凹部３３Ａ及び押え部３４との間で生じる静止摩擦力である（図３参照）。第３保持力は、一対のパッド８Ｄと使用者の頭部との間で生じる静止摩擦力である（図１参照）。第１保持力、第２保持力、及び第３保持力のそれぞれの向きは、表示部３０に作用する外力の向きとは反対方向である。第１保持力、第２保持力、第３保持力がいずれも、表示部３０に作用する外力の大きさよりも大きければ、表示部３０に外力が作用しても、表示部３０は所定の位置で継続して保持される。第１保持力、第２保持力、及び第３保持力の大きさの最大値は、それぞれの保持力に対応する最大静止摩擦力である。
【００５０】
図４を参照し、アイカップ１５０を表示部３０に装着する方法の概略を説明する。切替部１５９Ｂは第１位置に配置されている。使用者は、一対の第１係合部１５４を本体部３１よりも後側に配置させて、アイカップ１５０の第２開口部１５６に左方からソケット３２を挿通する。ソケット３２が第２開口部１５６に挿通された後、第２開口部１５６は連結部材８１の右面に当接する。使用者は、一対の第１係合部１５４を互いに離間するように押し広げた後、アイカップ１５０を、第２開口部１５６を中心に回動する。アイカップ１５０が回動することで、第３開口部１５７の内側空間に本体部３１の後部が配置される。一対の第１係合部１５４が本体部３１に対して上下方向の両側となる位置まで、アイカップ１５０は回動する。このとき、第１位置にある切替部１５９Ｂは、本体部３１の本体開口部３１Ａを閉塞する。その後、使用者は、一対の第１係合部１５４から手を離す。これにより、一対の第１係合部１５４は、本体部３１に密着して係合し、装着部１５３は本体部３１に装着される。
【００５１】
図１〜図３、及び図６を参照し、上述の方法によってアイカップ１５０が装着された表示部３０を、使用者が所望の位置に移動させる方法を説明する。本実施形態では、使用者が所望する表示部３０の位置は、アイカップ１５０の第１開口部１５５が使用者の片眼を覆って顔面に密着する位置である。移動前の表示部３０は、例えば使用者の顔面よりも右上側に離間して配置され（図示略）、且つ、装着具８は使用者の頭部に装着されている。図６では、使用者にとっての左側の顔面を二点鎖線Ｗ１によって図示し、使用者にとっての左手を二点鎖線Ｗ２によって図示する。
【００５２】
使用者は、片手でアイカップ１５０を掴んで、自身の左眼の前方となる位置に向けて、表示部３０を付勢する。アーム９は、装着具８に対して球体部２１Ａを中心に回動すし、表示部３０とアイカップ１５０は、アーム９に対して回動する。この結果、第１開口部１５５は、使用者にとっての左眼を覆って、使用者の顔面に接触する（図６参照）。
【００５３】
図６に示すように、使用者は、アイカップ１５０を後方に向けて付勢する。第２保持部１２０の球体部４１Ａ（図３参照）が回動し、本体部３１は、第１開口部１５５と第３開口部１５７とが互いに近接する方向に弾性変形する（矢印Ｒ方向）。第１開口部１５５は、仮想線Ｋ２（図３参照）を基準とした周方向に亘って、使用者の顔面に対して押し付けられて密着する。これにより、本体開口部３１Ａには外光が進入しなくなる。使用者は、アイカップ１５０から手を離す。
【００５４】
使用者がアイカップ１５０から手を離した後における、本体部３１に生じている弾性力と、保持手段８０の保持力との関係を説明する。本体部３１が弾性変形することによって生じる弾性力が、第１開口部１５５を介して使用者の顔面に伝わるとき、アイカップ１５０は、第１開口部１５５を介して使用者の顔面から反力を受ける。以下、本体部３１が弾性変形することによって生じる弾性力を、「本体部３１の弾性力」といい、本体部３１の弾性力によってアイカップ１５０が使用者の顔面から受ける反力を、「アイカップ１５０が受ける反力」という。アイカップ１５０が受ける反力は、表示部３０に対して作用する前方を向く外力に該当する。アイカップ１５０が受ける反力の向き（矢印Ｑ）は、使用者の顔面に伝わる本体部３１の弾性力の向きとは反対方向である。また、アイカップ１５０が受ける反力の大きさは、使用者の顔面に伝わる本体部３１の弾性力の大きさと同じである。本体部３１の弾性力の大きさ（即ちアイカップ１５０が受ける反力の大きさ）は、本体部３１の内側面の少なくとも一部が使用者の顔面に接触するとき、最大となる。
【００５５】
本実施形態では、保持手段８０の第１保持力をＮ１、第２保持力をＮ２、第３保持力をＮ３、反力をＱとした場合に、式（１）〜式（３）がそれぞれ成立する。式（１）〜式（３）は、保持手段８０の保持力の大きさが、本体部３１の弾性力の大きさの最大値以上であることを示す。
Ｎ１≧Ｑ        ・・・（１）
Ｎ２≧Ｑ        ・・・（２）
Ｎ３≧Ｑ        ・・・（３）
【００５６】
式（１）〜式（３）では、アイカップ１５０が受ける反力が前方を向くため、Ｎ１、Ｎ２、及びＮ３は、いずれも後方を向く静止摩擦力である。式（１）〜式（３）が成立するので、使用者が弾性変形した本体部３１から手を離した場合であっても、本体部３１が弾性変形した状態のまま、アイカップ１５０と表示部３０は、変位することなく継続的に保持される。これにより、使用者は、所望する光の遮断状況と装着感とを継続的に得ることができる。
【００５７】
使用者がアイカップ１５０から手を離した後における、本体部３１の弾性力（即ち、アイカップ１５０が受ける反力）と、一対の第１係合部１５４の係合力との関係を説明する。一対の第１係合部１５４の係合力をＴとした場合に、式（４）が成立する。式（４）は、一対の第１係合部１５４の係合力の大きさが、本体部３１の弾性力の大きさの最大値以上であることを示す。
Ｔ≧Ｑ        ・・・（４）
これにより、アイカップ１５０から受ける反力が生じた場合であっても、一対の第１係合部１５４と表示部３０との互いの位置関係は、ずれることがない。
【００５８】
尚、上記説明では、アイカップ１５０が受ける反力が前方を向く場合に限定して説明したが、上記反力が左右方向におけるベクトル成分を有する場合も同様である。使用者は、所望する光の遮断状況と装着感とを得るために、第１開口部１５５を顔面に接触させたまま、本体部３１を例えば右後方に付勢する場合がある。この場合、アイカップ１５０が受ける反力は左前方を向く。使用者がアイカップ１５０から手を離した後における第１保持力、第２保持力、及び第３保持力は、いずれも、右後方を向く。この場合であっても、式（１）〜（３）が成立することによって、本体部３１が弾性変形した状態のまま、アイカップ１５０と表示部３０は、変位することなく継続的に保持される。また、この場合であっても式（４）が成立することによって、表示部３０とアイカップ１５０との互いの位置関係は、ずれることがない。
【００５９】
図４及び図７を参照し、使用者がアイカップ付ＨＭＤ１の使い方を、ＶＲとなる使い方からＡＲとなる使い方に切り替える方法を説明する。表示部３０は、使用者が所望する上述した位置に配置されている。使用者は、開閉部１５９の切替部１５９Ｂを片手で保持して左方に向けて付勢する。これにより、切替部１５９Ｂは、第１位置（図４参照）から第２位置（図７参照）に弾性変位する。外光が前側から本体開口部３１Ａの内側に進入する。アイカップ付ＨＭＤ１は、ＶＲとなる使い方が可能となる。なお、開閉部１５９は、本体部１５２の厚さよりも薄い板状としてもよい。切替部１５９Ｂの厚さが、本体部１５２の厚さよりも薄いので、第２位置にある切替部１５９Ｂは、被覆面１５９Ｃが前方に向けてめくれた姿勢を維持し易い。また、本体部１５２の硬度よりも開閉部１５９の硬度を低くしてもよい。この場合であっても、第２位置にある切替部１５９Ｂは、被覆面１５９Ｃが前方に向けてめくれた姿勢を維持し易い。
【００６０】
以上説明したように、保持手段８０が表示部３０を保持する力は、アイカップ１５０から受ける反力よりも大きい。換言すると、保持手段８０が表示部３０を保持する力は、本体部３１の弾性力の最大値以上である。よって、表示部３０は、使用者が自身の顔面にアイカップ１５０を押し当てた所望の位置で、保持手段８０によって継続的に保持される。また、アイカップ１５０は、使用者が求める光の遮断状況と装着感とを得る弾性変形した状態を、継続的に保持できる。故に、アイカップ１５０の第１開口部１５５が使用者の顔面に密着する位置にて、使用者が所望する光の遮断状況と装着感とを継続的に維持できるアイカップ付ＨＭＤ１が実現される。以上より、アイカップ１５０が使用者の顔面に接触する位置にて、表示部３０を安定して保持できるアイカップ付ＨＭＤ１が実現される。
【００６１】
一対の第１係合部１５４が表示部３０に対する係合力の大きさが、本体部３１の弾性力の最大値よりも大きいことによって、アイカップ１５０が使用者の顔面から反力を受けても、アイカップ１５０と表示部３０との位置関係に変化は生じない。よって、表示部３０は、使用者が自身の顔面にアイカップ１５０を押し当てた所望の位置にて、継続的に保持される。故に、アイカップ１５０は、使用者が求める光の遮断状況と装着感とを得る弾性変形した状態を、継続的に維持することができる。
【００６２】
アイカップ１５０は、第２開口部１５６にソケット３２が挿通された状態で、表示部３０の本体部３１に装着される。よって、アイカップ１５０は、本体部３１から脱落しにくくなるので、使用者はアイカップ１５０の紛失を防止できる。
【００６３】
切替部１５９Ｂが、第１位置と第２位置との間を弾性変位可能であることで、本体開口部３１Ａに前側から進入する外光の光量は、変化する。使用者は、自身の左眼に入る外光の光量を調整できる。また、アイカップ１５０が単独の部品であるので、本体部１５２と開閉部１５９が互いに異なる部品によって形成されている場合に比べ、コストの削減がなされる。さらに、使用者が、アイカップ１５０とは異なる他の部品を使用することなく、切替部１５９Ｂの位置を切り替えることができるので、切替部１５９Ｂの位置を切り替える使用者の手間が削減される。
【００６４】
反射部３５が、外光が透過可能なハーフミラーであるので、切替部１５９Ｂが第２位置に配置された場合、使用者はＡＲとなる使い方でアイカップ付ＨＭＤ１を使用できる。また、切替部１５９Ｂが第１位置に配置されることによって、使用者はＶＲとなる使い方でアイカップ付ＨＭＤ１を使用できる。従って、使用者は、ＡＲとなる使い方と、ＶＲとなる使い方とを、切替部１５９Ｂを備えた単独のアイカップ１５０の一部品によって行うことができる。
【００６５】
第２位置にある切替部１５９Ｂは、反射部３５に対して左側に配置される。第２位置にある切替部１５９Ｂは、使用者にとっての左眼の視野の死角に配置されるので、使用者の視野を遮らない。よって、使用者は、ＶＲとなる使い方でアイカップ付ＨＭＤ１を違和感なく使用できる。
【００６６】
使用者は、操作部５５を、回転軸Ｐを中心に回動させることによって、表示部３０のピント調整ができる。換言すると、使用者は、操作部５５を回動することによって、表示部３０に関する操作が可能である。アイカップ１５０が本体部３１に装着された状態でも、第３開口部１５７は操作部５５を前方に向けて露出させる。よって、使用者は、アイカップ１５０を表示部３０から外すことなく、表示部３０に関する操作ができる。故に、使用者は、表示部３０に関する操作をし易い。
【００６７】
上記実施形態において、装着具８は、本発明の「頭部装着部」の一例である。画像光生成部３７は、本発明の「画像形成部」の一例である。後方向は、本発明の「第１方向」の一例である。左方向は、本発明の「射出方向」の一例である。
【００６８】
上記実施形態は、種々の変形が可能である。アイカップ１５０が単独の部品であることに代えて、例えば、本体部１５２、一対の第１係合部１５４、及び開閉部１５９は、互いに異なる部材から形成されていてもよい。アイカップ１５０は、シリコンゴムに代えて、例えばウレタンゴム等によって形成されてもよい。また、アイカップ１５０は、光を遮断可能な部材である代わりに、半透明の部材であってもよい。つまり、アイカップ１５０は、透過する光の光度を低下させる部材によって形成されてもよい。つまり、操作部５５は、表示部３０のピントを調整可能である代わりに、例えば、画像光生成部３７が生成する画像光の光量を調整可能であってもよい。また、表示部３０は、反射部３５を備えなくてもよい。例えば、画像光生成部３７とレンズユニット３６は、前後方向に長い中空箱状の本体部３１に収容されていれば、使用者は、画像光生成部３７が後方に向けて射出した画像光を視認できる。
【００６９】
第１開口部１５５は、仮想線Ｋ２を基準とした周方向に亘って使用者の顔面に密着しなくてもよい。例えば、仮想線Ｋ２を基準とした周方向における第１開口部１５５の一部に、前方に向けて凹む凹部が設けられてもよい。この場合、使用者がアイカップ１５０を自身の顔面に向けて付勢することにより、第１開口部１５５は、仮想線Ｋ２を基準とした周方向において、使用者の顔面に部分的に接触する。
【００７０】
また、開閉部１５９の厚さは、本体部１５２の厚さ以上であってもよい。この場合、例えば、第２位置にある切替部１５９Ｂと、本体部１５２とを係合する特定係合部が設けられてもよい。特定係合部は、例えば、切替部１５９Ｂのうち被覆面１５９Ｃとは反対側の端面に設けられた第１係合片と、本体部１５２の左端面に設けられた第２係合片とを含んでもよい。第１係合片と第２係合片が互いに係合することによって、切替部１５９Ｂは、第２位置にて、被覆面１５９Ｃが前方に向けてめくれた姿勢を維持できる。なお、第１係合片と第２係合片は脱着可能な接着部が設けられていてもよい。また、第１係合片に代えて凸部が設けられてもよい。この場合、第２係合片に代えて、凸部が係合可能な凹部が設けられる。
【００７１】
アイカップ１５０の形状は、図１、図４、及び図５等で示した形状に限定されない。使用者の顔の骨格は、使用者の性別及び人種等に応じて大きく変わるのが一般的であり、アイカップ１５０の形状は、使用者の顔面の骨格に応じて種々の変形が可能である。また、アイカップ１５０は、裸眼の使用者がＨＭＤ１０を使用する場合に用いられる代わりに、眼鏡を着用した使用者がＨＭＤ１０を使用する場合に用いられてもよい。この場合、第１開口部１５５は、使用者の眼鏡のレンズを覆うことが可能となる程度に、図５で示す形状よりも大きくなる。
【００７２】
保持手段８０は、アーム９、第１保持部１１０、及び第２保持部１２０を備える代わりに、例えば、装着具８と本体部３１とを連結するフレキシブルアームを備えてもよい。フレキシブルアームは、所定の値よりも大きい外力が加えられると、変形する。フレキシブルアームが変形することで、表示部３０は、使用者の所望する位置まで移動して保持される。所定の値よりも小さい外力がフレキシブルアームに加えられても、フレキシブルアームの剛性に起因して生じる力（以下、「抵抗力」という。）が外力に勝るため、フレキシブルアームは変形しない。つまり、フレキシブルアームの抵抗力が、フレキシブルアームが表示部３０を保持する力となる。フレキシブルアームが表示部３０を保持する力の大きさが、本体部３１の弾性力の大きさの最大値よりも大きければ、上記実施形態同様、アイカップ１５０は、使用者の顔面に密着する位置にて、継続的に保持される。
【００７３】
一対の第１係合部１５４は、上下方向に並んで設けられる代わりに、例えば、左右方向に並んで設けられてもよい。この場合であっても、一対の第１係合部１５４は、互いに離間する方向に弾性変形した状態で、表示部３０の本体部３１に密着して係合する。また、一対の第１係合部１５４は、本体部１５２から前方に延びる板状である代わりに、例えば本体部１５２から前方へ延びる軸状であってもよい。この場合、一対の第１係合部１５４は、表示部３０の本体部３１の設けられた一対の係合穴（図示略）に夫々係合することによって、表示部３０に係合してもよい。この場合、使用者が、第１係合部１５４を本体部３１の係合穴から引き抜くために要する力が、第１係合部１５４が表示部３０を係合する係合力に相当する。
【００７４】
図８では、アイカップ１５０（図４参照）の変形例であるアイカップ１５１を図示する。アイカップ１５１は、表示部３０の本体部３１に装着可能である。アイカップ１５１は、第２開口部１５６（図４参照）に代えて、第２開口部２５６を有する。第２開口部２５６は、前後方向に長い長円状である。第２開口部２５６の長手方向において、第２開口部２５６とソケット３２（図４参照）との間には隙間がある。アイカップ１５１が本体部３１に装着される場合、使用者は、アイカップ１５０を本体部３１に装着させる方法と同様の方法によって、第２開口部２５６にソケット３２を挿通する。使用者は、第２開口部２５６の長手方向における、第２開口部２５６とソケット３２との間の隙間の大きさを限度として、一対の第１係合部１５４が本体部３１に係合する位置を前後方向に調整できる。従って、使用者は、表示部３０をアイカップ１５１に装着する位置を、自身の眼に対して近接する方向又は離間する方向に、調整できる。尚、第２開口部２５６は、前後方向に長い長円状である代わりに、例えば、上下方向に長い長円状であってもよい。この場合であっても、使用者は、第２開口部２５６の長手方向に沿って、第１係合部１５４が本体部３１に係合する位置を調整できる。
【００７５】
図９、図１０を参照し、本発明の第２実施形態であるアイカップ付ＨＭＤ２を説明する。以下、第１実施形態と同様の部材については、同一の符号を用いて説明する。アイカップ付ＨＭＤ２は、アイカップ１５０（図４参照）に代えてアイカップ２５０を備える点を除いて、アイカップ付ＨＭＤ１と同一の構成を有する。図９、図１０では、図１で示される装着具８、第１保持部１１０、及びアーム９の図示を省略する。
【００７６】
アイカップ２５０の構成を、アイカップ２５０が表示部３０に装着された状態を基準にして説明する。アイカップ２５０は、本体部２５２、第１開口部２５５、装着部２５３、及び位置決め開口部２５９を含む。アイカップ２５０は、アイカップ１５０と同じ部材によって形成される。本体部２５２は、背面視で左右方向に長い長円状となる板状である。本体部２５２は前方に湾曲しており、本体部２５２の左右方向及び上下方向の略中心部が前端部となる。第１開口部２５５は、本体部２５２の後端部であり、左右方向に長い長円状である。第１開口部２５５は、使用者の片眼を覆って使用者の顔面に密着可能である。
【００７７】
装着部２５３は、本体部１５２の前端部に設けられる。装着部２５３は、第２係合部２５４を備える。第２係合部２５４は、側面視で円環状の帯状部材であり、光軸Ｋ１を基準とした周方向に延びる。第２係合部２５４の後端部は、本体部２５２の前端部に接続する。第２係合部２５４は、押し広げられた状態で、光軸Ｋ１を基準とした周方向に亘って本体開口部３１Ａに外側から密着することで、本体開口部３１Ａに係合する。位置決め開口部２５９は、第２係合部２５４よりも左側で本体部２５２を前後方向に貫通する矩形状の孔である。背面視において、位置決め開口部２５９の内側に、反射部３５は収容されている（図１０参照）。
【００７８】
アイカップ２５０の表示部３０に対する装着方法を説明する。使用者は、第２係合部２５４を押し広げて、本体開口部３１Ａを左方から挿通する。反射部３５が背面視において位置決め開口部２５９の内側に配置された場合、使用者は、第２係合部２５４から手を離す。これにより、第２係合部２５４は本体部３１の本体開口部３１Ａに係合し、アイカップ２５０は表示部３０に装着される。
【００７９】
第２実施形態では、使用者は、反射部３５を背面視で位置決め開口部２５９の内側に配置することで、本体部３１に装着されるアイカップ２５０の左右方向位置を位置決めする。アイカップ２５０が位置決めされる左右方向位置は、使用者にとって直感的に理解し易い位置となる。よって、使用者は、第２係合部２５４に本体部３１を挿通させる方向を直感的に理解でき、第２係合部２５４に本体部３１の基端部３１Ｂを挿通する誤った作業を避けることができる。
【００８０】
第１開口部２５５が使用者の片眼を覆って使用者の顔面に接触する状態で、使用者が本体部２５２を後方に付勢する場合を説明する。使用者が本体部３１を後方に付勢することで、本体部２５２は、位置決め開口部２５９と第１開口部２５５とが互いに近接する方向（矢印Ｇ方向）に弾性変形し、第１開口部２５５は、仮想線Ｋ２を基準とした周方向に亘って使用者の顔面に密着する。使用者が本体部３１から手を離すと、アイカップ２５０は、第１開口部２５５を介して使用者の顔面から反力を受ける（矢印Ｈ）。アイカップ２５０が受ける反力の大きさは、本体部２５２が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさと同じである。アイカップ２５０が受ける反力の大きさは、本体部２５２の内側面の少なくとも一部が使用者の顔面に接触したとき、最大となる。
【００８１】
第２実施形態においては、第１実施形態と同様、第１保持力、第２保持力、及び第３保持力は、いずれも、本体部２５２が弾性変形することによって生じる弾性力の大きさの最大値よりも大きい。よって、使用者が、本体部２５２が弾性変形した状態で本体部３１から手を離した場合であっても、表示部３０とアイカップ２５０は、第１開口部２５５が使用者の顔面に接触する位置にて、継続的に保持される。第２実施形態において、位置決め開口部２５９は、本発明の「位置決め部」の一例である。
【００８２】
尚、第２係合部２５４は、例えば、光軸Ｋ１から離間する方向に凹む凹部を備えてもよい。この場合、第２係合部２５４は、光軸Ｋ１を基準とした周方向において部分的に、本体開口部３１Ａに外側から密着する。
【符号の説明】
【００８３】
１，２        アイカップ付ＨＭＤ
８        装着具
１０      ＨＭＤ
１５      保持機構
３０      表示部
３５      反射部
３７      画像光生成部
５５      操作部
８０      保持手段
１５０、１５１、２５０    アイカップ
１５２，２５２            本体部
１５３，２５３            装着部
１５４    第１係合部
１５５，２５５            第１開口部
１５６，２５６            第２開口部
１５７    第３開口部
１５９Ｂ  切替部
２５４    第２係合部
２５９    位置決め開口部
Ｋ１      光軸
【図１】
0006551285.tif 000002
【図２】
0006551285.tif 000003
【図３】
0006551285.tif 000004
【図４】
0006551285.tif 000005
【図５】
0006551285.tif 000006
【図６】
0006551285.tif 000007
【図７】
0006551285.tif 000008
【図８】
0006551285.tif 000009
【図９】
0006551285.tif 000010
【図１０】
0006551285.tif 000011