(57)【要約】【課題】使用者の状態に応じて、表示部を、様々な位置に位置させることができたり、様々な姿勢とすることができるヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】ヘッドマウントディスプレイ本体部１は、ヘッドホーン５で両耳を挟み込むようにして頭部に装着され、（ａ）において２点鎖線で示されるように、ディスプレイアーム３と表示部４をディスプレイアーム収納部６から引き出して表示部４を眼の前に位置させた状態で使用される。（ａ）の実線は、ディスプレイアーム収納部６中に収納した状態を示している。（ｂ）は、この状態からディスプレイアーム収納部６を軸７の周りに回動させて、リアアーム２とディスプレイアーム収納部６の相対的な角度を変えた状態を示している。このような状態でディスプレイアーム３をディスプレイアーム収納部６から引き出せば、表示部４は、顔面の上方に位置することになる。【選択図】  図１
2004236102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、頭部に装着されるリアアームと、表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに、前後方向の進退が可能であり、かつ、前記リアアームとの上下方向の相対角度が可変となるように取り付けられていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、頭部に装着されるリアアームと、表示部が取り付けられたディスプレイアームと、前記ディスプレイアームを収納する収納部を有し、前記収納部が前記リアアームに対し、上下方向の相対角度が可変となるように取り付けられていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記収納部が前記リアアームから分離可能とされていることを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、頭部に装着されるリアアームと、表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに、前記ディスプレイアームの一端を中心として、前記表示部が眼の前方に位置する位置と、前記表示部が頭部の後方に位置する位置との間を回動可能なように取り付けられていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、表示部の、上下方向の傾きを調整する上下方向傾斜調整機構と左右方向の傾きを調整する左右方向傾斜調整機構に加え、上下・左右・前後方向位置を調整する、上下方向位置調整機構、左右方向位置調整機構、前後方向位置調整機構が設けられていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
頭部に装着されるリアアームと、前記表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに取り付けられているヘッドマウントディスプレイであって、前記上下方向傾斜調整機構、前記左右方向傾斜調整機構、前記上下方向位置調整機構、前記左右方向位置調整機構、前記前後方向位置調整機構のうち少なくとも１つは、前記ディスプレイアームと前記表示部との結合点、又は前記ディスプレイアーム内に設けられてい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。
【請求項７】
前記上下方向傾斜調整機構と前記左右方向傾斜調整機構が、自在接手からなり一体化されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記上下方向位置調整機構と前記左右方向位置調整機構が、自在接手からなり一体化されていることを特徴とする請求項５から請求項７のうちいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項９】
頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、表示部が、ヘッドマウントディスプレイ本体部の装着時における眼球の回転中心近傍を中心として左右方向、上下方向の少なくとも一方に回動可能とされていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１０】
頭部に装着されるリアアームと、前記表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに取り付けられているヘッドマウントディスプレイであって、前記ディスプレイアームの途中に、前記表示部を上下方向に回動させる回動軸を有し、当該回動軸の延長線は、ヘッドマウントディスプレイ本体部の装着時に、眼球の回転中心近傍を通り、頭部の左右方向を向いていることを特徴とする請求項９に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１１】
頭部に装着される前記リアアームと、前記表示部が取り付けられた前記ディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに取り付けられているヘッドマウントディスプレイであって、前記ディスプレイアーム先端が、眼球表面から眼球の回転中心までの距離とアイレリーフとの和にほぼ等しい曲率半径を有する円弧状の長穴を有し、前記表示部がその横方向に並んで設けられた少なくとも２本のピンを有し、前記表示部は、前記ピンが前記長穴に嵌り込んだ状態で左右に揺動可能とされていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は頭部に装着して映像を観測するヘッドマウントディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネル（ＬＣＤ）等の標示デバイス上に表示された映像を、接眼レンズやハーフミラー等を有する光学系を介して拡大した虚像として観察する眼鏡タイプの映像表示装置が種々提案され、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれている。
【０００３】
この映像表示装置は、多くの場合、頭に巻いた形で頭部に装着する構成とされ、両眼に対応する位置に映像表示系を形成した両眼タイプと左右眼の一方の眼に対応する位置に映像表示系を形成した片眼タイプとがある。このうち、両眼タイプのものは、主として映像を楽しむための目的に使用されるが、片眼タイプのものは、例えばウエアラブルパソコン等の表示装置等や、作業者に指示を表示する表示装置としての使用方法が期待されている。その例として、特開平８−３０５２９８号（特許文献１）、特開平１０−１１１４７０号公報に記載されるような方式のものが公知となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０５２９８号
【特許文献２】特開平１０−１１１４７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッドマウントディスプレイの表示部は、眼の前に置いて使用するが、眼の前に常時あることが望ましい場合（他の作業はしないので、他に邪魔されたくない）もあれば、眼の前にはあって欲しくない場合（他の作業の合間にちょっと見る程度の使用や、使用者の好みによっては、少し下目で見たほうが楽な場合等）があり、その置かれる位置としては、眼前のさまざまな位置が要望される。
【０００６】
しかしながら、従来のヘッドマウントティスプレイは、ほとんど、表示部が眼の正面に置かれるものである。表示部が眼の正面以外に置かれる方式のものが、特許文献１に記載されているが、これは上部に視線を振るためのものであり、しかも視野外におかれるものであるため、好きな位置に置いて使うということができないものである。又、特許文献２には、下側、内側に向く位置に置かれる例が記載されている。しかし、これは、表示部を自由な位置に置くというものではなく、そもそも眼を振らないで中心位置で見ることで疲労を少なくしようという目的のものであり、楽な位置の下側か内側に寄せて表示部を置くというものである。
【０００７】
さらに、ヘッドマウントディスプレイの非使用時に毎回取り外すという行為は面倒である。よって、ヘッドマウントディスプレイの非使用時に、装着したままでも邪魔にならないような構造を有するヘッドマウントディスプレイが望ましいが、従来このようなものは存在しなかった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、使用者の状態に応じて、表示部を、様々な位置に位置させることができたり、様々な姿勢とすることができるヘッドマウントディスプレイを提供すること、又、非使用時にも邪魔にならない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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、頭部に装着されるリアアームと、表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに、前後方向の進退が可能であり、かつ、前記リアアームとの上下方向の相対角度が可変となるように取り付けられていることを特徴とするもの（請求項１）である。
【００１０】
一般にリアアームは前方方向が高くなるような位置で頭部に装着した方が、装着感が良い。これに対して表示部が取り付けられたディスプレイアームの角度は、好ましい表示部の位置に応じて可変となっていた方が好ましい。本手段においては、リアアームとディスプレイアームの上下方向の相対角度が可変となるようにされているので、リアアームを装着感の良い角度で装着しながら、表示部を眼に対して好適な位置に位置させることが可能となる。
【００１１】
前記課題を解決するための第２の手段は、頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、頭部に装着されるリアアームと、表示部が取り付けられたディスプレイアームと、前記ディスプレイアームを収納する収納部を有し、前記収納部が前記リアアームに対し、上下方向の相対角度が可変となるように取り付けられていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１２】
本手段においては、ディスプレイアームを収納するための収納部が設けられ、ディスプレイアームは使用状態でないときには、この収納部に引き込まれ、使用時には収納部から引き出される。そして、収納部がリアアームに対し、上下方向の相対角度が可変となるように取り付けられているので、前記第１の手段と同様の作用効果を奏する。
【００１３】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、前記収納部が前記リアアームから分離可能とされていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１４】
本手段においては、ディスプレイアームを収納した収納部をリアアームから取り外すことができるので、別の表示装置や別のディスプレイアームに取り替えることができる。又、通常、ヘッドマウントディスプレイにはヘッドホーンが設けられている場合が多いが、この場合には、収納部を取り外して、単なるヘッドホーンとして使用することができる。
【００１５】
前記課題を解決するための第４の手段は、頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、頭部に装着されるリアアームと、表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに、前記ディスプレイアームの一端を中心として、前記表示部が眼の前方に位置する位置と、前記表示部が頭部の後方に位置する位置との間を回動可能なように取り付けられていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１６】
本手段においては、ディスプレイアームがリアアームに、ディスプレイアームの一端を中心として、表示部が眼の前方に位置する位置と、表示部が頭部の後方に位置する位置との間を回動可能なように取り付けられている。よって、表示部が眼の前方の位置、すなわち使用位置にある状態から、ディスプレイアームを回動することにより、表示部を頭部の後方に待避させることができ、表示部が視野を遮らないようにすることができる。
【００１７】
前記課題を解決するための第５の手段は、頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、表示部の、上下方向の傾きを調整する上下方向傾斜調整機構と左右方向の傾きを調整する左右方向傾斜調整機構に加え、上下・左右・前後方向位置を調整する、上下方向位置調整機構、左右方向位置調整機構、前後方向位置調整機構が設けられていることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１８】
本手段においては、表示部が５つの自由度を有するので、表示部を適当な位置に置き、適当な角度で画像を観察することができる。なお、上下方向位置調整機構、左右方向位置調整機構、前後方向位置調整機構とは、それぞれ、主として上下方向、左右方向、前後方向の位置を調整する機構であり、干渉のある場合、すなわち、左右を調整した場合に前後方向位置が多少ずれるようなものも左右調整機構と称する。このように干渉があっても、上下方向位置調整機構、左右方向位置調整機構、前後方向位置調整機構のそれぞれを調整すれば、目的の位置に表示部を置くことが可能である。
【００１９】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第５の手段であって、頭部に装着されるリアアームと、前記表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに取り付けられているヘッドマウントディスプレイであって、前記上下方向傾斜調整機構、前記左右方向傾斜調整機構、前記上下方向位置調整機構、前記左右方向位置調整機構、前記前後方向位置調整機構のうち少なくとも１つは、前記ディスプレイアームと前記表示部との結合点、又は前記ディスプレイアーム内に設けられていることを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２０】
本手段においては、ディスプレイアームと前記表示部との結合点、又は前記ディスプレイアーム内を、各調整手段の内少なくとも１つを設ける位置としているので、ディスプレイアームを有効に使用できると共に、リアアームは、装着感の良い状態で装着することができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第５の手段又は第６の手段であって、前記上下方向傾斜調整機構と前記左右方向傾斜調整機構が、自在接手からなり一体化されていることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２２】
本手段においては、自在接手を用いることにより、表示部の上下方向傾斜調整機構と左右方向傾斜調整機構を一体化しているので構造が簡単になる。
【００２３】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第５の手段から第７の手段のいずれかであって、前記上下方向位置調整機構と前記左右方向位置調整機構が、自在接手からなり一体化されていることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００２４】
本手段においては、自在接手を用いることにより、表示部の上下方向位置調整機構と左右方向位置調整機構構を一体化しているので構造が簡単になる。
【００２５】
前記課題を解決するための第９の手段は、頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観察するヘッドマウントディスプレイであって、表示部が、ヘッドマウントディスプレイ本体部の装着時における眼球の回転中心近傍を中心として左右方向、上下方向の少なくとも一方に回動可能とされていることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００２６】
本手段においては、表示部が、ヘッドマウントディスプレイ本体部の装着時における眼球の回転中心近傍を中心として左右方向、上下方向の少なくとも一方に回動可能とされている。表示部の回動中心がヘッドマウントディスプレイ本体部の装着時における眼球の回転中心近傍にあるので、表示部の位置調整のために表示部を回動させた場合でも、視線の方向と表示部の位置関係が一定に保たれる。よって、表示部を見る視線の方向を変えたい場合に表示部を回動させた場合でも、回動前と同じ感覚で画像を観察することができる。
【００２７】
なお、「眼球の回転中心近傍」の「近傍」とは、表示部を回動させたとき、視線と表示部と位置関係のずれが、気にならない程度であれば、回動中心が眼球の回転中心から多少ずれていてもよいことを意味する。又、ヘッドマウントディスプレイの製造の際には、個人の眼の構造のばらつきを考慮して製造するものではなく、又、装着状態によっても、回動中心がどこにあるかが変わるので、個人間のばらつきや装着状態のばらつきによって生じる回動中心の位置ずれも、この近傍の範囲に含まれる。このことは他の手段（請求項）においても同じである。
【００２８】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第９の手段であって、頭部に装着されるリアアームと、前記表示部が取り付けられたディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに取り付けられているヘッドマウントディスプレイであって、前記ディスプレイアームの途中に、前記表示部を上下方向に回動させる回動軸を有し、当該回動軸の延長線は、ヘッドマウントディスプレイ本体部の装着時に、眼球の回転中心近傍を通り、頭部の左右方向を向いていることを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００２９】
本手段においては、回動軸の延長線は、ヘッドマウントディスプレイ本体部の装着時に、眼球の回転中心近傍を通り、頭部の左右方向を向いているので、この回動軸を中心に表示部を上下に回動させた場合、表示部の上下の回動中心が眼球の回転中心近傍にあるようにすることができる。
【００３０】
前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第９の手段又は第１０の手段であって、頭部に装着される前記リアアームと、前記表示部が取り付けられた前記ディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアームに取り付けられているヘッドマウントディスプレイであって、前記ディスプレイアーム先端が、眼球表面から眼球の回転中心までの距離とアイレリーフとの和にほぼ等しい曲率半径を有する円弧状の長穴を有し、前記表示部がその横方向に並んで設けられた２本のピンを有し、前記表示部は、前記ピンが前記長穴に嵌り込んだ状態で左右に揺動可能とされていることを特徴とするもの（請求項１１）である。
【００３１】
本手段においては、表示部を左右に揺動させると、ピンが長穴に拘束され、長穴は、眼球表面から眼球の回転中心までの距離とアイレリーフとの和にほぼ等しい曲率半径を有するので、表示部が回動し、その左右方向の回動中心が眼球の回転中心近傍にあるようにすることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、頭部に装着される部分（ヘッドマウントディスプレイ本体部）を示す概要図である。ヘッドマウントディスプレイ本体部１は、頭部の後部に装着されて、頭部を挟み込むような弾性を有するリアアーム２と、リアアーム２に取り付けられた左右のヘッドホーン５と、先端部に表示部４を取り付けたディスプレイアーム３と、リアアーム２に、軸７を介して回動可能に取り付けられたディスプレイアーム収納部６を主要部として構成されている。
【００３３】
このヘッドマウントディスプレイ本体部１は、ヘッドホーン５で両耳を挟み込むようにして頭部に装着され、（ａ）において２点鎖線で示されるように、ディスプレイアーム３と表示部４をディスプレイアーム収納部６から引き出して、表示部４を眼の前に位置させた状態で使用される。（ａ）の実線は、この状態からディスプレイアーム３を矢印方向に移動させて、ディスプレイアーム収納部６中に収納した状態を示している。
【００３４】
（ｂ）は、この状態からディスプレイアーム収納部６を軸７の周りに回動させて、リアアーム２とディスプレイアーム収納部６の相対的な角度を変えた状態を示している。このような状態でディスプレイアーム３をディスプレイアーム収納部６から引き出せば、表示部４は、顔面の上方に位置することになる。このように、リアアーム２の装着状態に合わせて、表示部４が眼の前に来るように、ディスプレイアーム収納部６を回動させればよい。
【００３５】
（ｃ）は、ディスプレイアーム収納部６を軸７から取り外した状態を示している。破線で示す穴は、軸７が嵌め込まれる穴８である。このようにして、ディスプレイアーム収納部６をリアアーム２から取り外し可能とすることにより、表示部４を別のものに交換したり、ヘッドマウントディスプレイ本体部１を単なるヘッドホーンとして使用することができる。
【００３６】
図２は、本発明の第２の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を示す概要図である。以下の図においては、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。図２に示される実施の形態は、図１に示される実施の形態とは、ディスプレイアーム収納部が無く、代わりに、ディスプレイアーム３が支持部９により支えられ、支持部９の中を前後に移動可能とされている点のみが異なる。
【００３７】
支持部９は、軸７によりリアアーム２に対して回動可能となっており、支持部９を上下方向に回動させることにより、ディスプレイアーム３の延出角度を変え、表示部４が顔面の前に位置する位置を変えることができる。このことは、図１に示した実施の形態と同じである。２点鎖線が、表示部４の使用状態の位置を示すことも図１と同じである。実線は、表示部４が待機位置にある様子を示している。
【００３８】
図３は、本発明の第３の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した状態を示す概要図である。ディスプレイアーム３は、リアアーム２にピン１０により回動可能に結合されている。２点鎖線が表示部４の使用状態における表示部４とディスプレイアーム３の位置を示している。この状態から、ディスプレイアーム３を、ピン１０を軸として矢印のように後方に回動させると、表示部４は実線で示すように頭部の後方に移動する。よって、眼の前に視線を遮るようなものがなくなり、視界が確保できる。このように簡単な構成で、表示部４を視野の外に出すことができる。
【００３９】
図４は、本発明の第４の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を示す概要図である。ディスプレイアーム３は、リアアーム２にピン１１により、蝶番機構で回動可能に結合されている。２点鎖線が表示部４の使用状態における表示部４とディスプレイアーム３の位置を示している。
【００４０】
この状態から、ディスプレイアーム３を、ピン１１を軸として矢印のように後方に回動させると、表示部４は実線で示すように頭部の後方に移動する。よって、眼の前に視線を遮るようなものがなくなり、視界が確保できる。このように簡単な構成で、表示部４を視野の外に出すことができる。図４に示す実施の形態は、図３に示すものとは、ディスプレイアーム３の回動方向が異なるだけで、作用効果は同一である。
【００４１】
図５は、本発明の第５の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。（ａ）は平断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ部の拡大平断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ部の拡大縦断面図、（ｅ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【００４２】
ヘッドマウントディスプレイ本体部１は、頭部の後部に装着されるリアアーム２と、リアアーム２に取り付けられ、リアアーム２内の穴２ａに収納されたり、リアアーム２から延出されたりすることが可能なディスプレイアーム３と、ディスプレイアーム３の先端部に取り付けられ、画像の表示を行う表示部４と、リアアーム２に取り付けられた左右のヘッドホーン５を主要部として構成されている。図５に示す例では、ヘッドマウントディスプレイ本体部１は、ヘッドホーン５によって頭部に装着されている。又、ディスプレイアーム３は、先端部３ａ、中央部３ｂ、後端部３ｃの３つの部分から成り立っている。又、表示部４には、支持部４ａが設けられている。
【００４３】
（ｂ）に示すように、支持部４ａにはモータ１３が取り付けられており、その回転軸が表示部４に取り付けられて、表示部４はこの回転軸を回動中心として回動可能とされている。よって、モータ１３を回転させることによって、表示部４の上下方向の傾斜度を変えることができる。又、先端部３ａには、モータ１４が取り付けられており、その回転軸に支持部４ａが取り付けられている。すなわち、支持部４ａはこの回転軸を回動中心として回動可能とされている。よって、モータ１４を回転させることにより、表示部４の左右方向の傾斜度を変えることができる。
【００４４】
又、（ｃ）に示すように、先端部３ａの他端にはモータ１５が取り付けられており、その回転軸が中央部３ｂに固定されている。すなわち、先端部３ａはこの回転軸を回動中心として回動可能とされている。よって、モータ１５を回転させることによって、先端部３ａを、中央部３ｂに対して上下方向に折れ曲がらせることができ、これにより、表示部４を、顔面の前方で、円弧状に上下運動させ、眼の前に位置させることができる。
【００４５】
さらに、（ｄ）に示すように、後端部３ｃの先端にはモータ１６が取り付けられており、その回転軸が中央部３ｂに固定されている。すなわち、中央部３ｂはこの回転軸を回動中心として回動可能とされている。よって、モータ１６を回転させることによって、中央部３ｂを、後端部３ｃに対して左右方向に折れ曲がらせることができ、これにより、表示部４を、顔面の前方で、円弧状に左右運動させ、眼の前に位置させることができる。
【００４６】
中央部３ｂが（ａ）に示すような状態となっているときは、ディスプレイアーム３を構成する先端部３ａ、中央部３ｂ、後端部３ｃは１つの円弧上にあり、この円弧の半径は、リアアーム２の半径と同一になるようにされている。
【００４７】
一方、リアアーム２には、モータ１７が取り付けられており、その回転軸には円盤１８が取り付けられている。円盤１８は、合成ゴム等の弾性体、又はフッ素樹脂等の表面が滑性を有する材料から作られており、その外周が後端部３ｃの内側と接触している（ディスプレイアーム３の位置により順次３ｂ、３ａの内側と接触する）。よって、モータ１７を回転させると円盤１８が回転し、後端部３ｃとの摩擦力により、ディスプレイアーム３が穴２ａの中に引き込まれたり、穴２ａから延出されたりする。このことにより、表示部４を、ディスプレイアーム３が構成する円弧に沿って、顔面の前方に位置させたり、頭部の側方に位置させたりすることができる。
【００４８】
この例では、表示部は、上下方向の傾斜（モータ１３による）、左右方向の傾斜（モータ１４による）、上下方向の位置（モータ１５による）、左右方向の位置（モータ１６による）、前後方向の位置（モータ１７による）の５つの自由度を有し、これらは全てモータにより位置決めされることになる。
【００４９】
なお、円盤１８が合成ゴム等の弾性体、又はフッ素樹脂等の表面が滑性を有する材料から作られているので、ディスプレイアーム３の引き込み、延出に際して所定値以上の抵抗力がかかると、円盤１８とディスプレイアーム３の間でスリップが起こり、ディスプレイアーム３が無理に駆動されることが防止される。
【００５０】
図６は、図５に示したヘッドマウントディスプレイ本体部１を頭部に装着した状態を、顔面の左側から見た様子を示す概要図である。
（ａ）は、画像を観察する画像観察状態を示す図であり、ディスプレイアーム３を延出させて表示部４を顔面前方に位置させている。一般にリアアーム２は、前方が少し上部となるように傾けて装着する方が装着感がよい。それに対して、ディスプレイアーム３では、先端部３ａは水平にした方が装着感がよいので、中央部３ｂの向きに対して先端部３ａを少し下側に折り曲げた状態とし、先端部３ａが水平となるようにしている。なお、図面には現れていないが、中央部３ｂを適当に内側に折り曲げることにより、表示部４を眼の前に位置させ、その上で表示部４の上下左右方向の傾きを調整して、画像を観察しやすいようにしている。
【００５１】
（ｂ）は、表示部４を待避位置又は緊急待避位置としたときの様子を示す図であり、モータ１５の回転により先端部３ａが下側に折れ曲がり、それにより、表示部４が眼の前から退き、前方の視界が開けた状態となる。待避位置は、一般に画像の観察を一時的に中断するときに表示部４を位置させる位置であり、緊急待避位置は、物体が近づいてきて危険が予想されるようなときに、表示部４を眼の前から待避させて前方視界を確保するために表示部４を位置させる位置である。この場合は、（ｂ）に示すような表示部４の位置を、待避位置及び緊急待避位置に共用している。
【００５２】
（ｃ）は、表示部４を収納位置まで待避させた様子を示す図である。収納位置とは、ヘッドマウントディスプレイ１の形状を小さくして持ち運びがし易いようにした位置である。表示部４をこの位置とするには、まず、図５のモータ１４を回転させて表示部４を眼の前から退けた状態（図６（ｃ）の２点鎖線で示す）とすると共に、図５のモータ１５，１６を回転させて、先端部３ａ、中央部３ｂ、後端部３ｃが円弧状となるようにし、その上で、モータ１７を回転させてディスプレイアーム３をリアアーム２の穴２ａ中に引き込む。ヘッドマウントディスプレイ本体部１を長時間使用しない場合、又は頭部から外す場合には、このように、表示部４を収納位置に待避させた状態とする。
【００５３】
図７は、本発明の第６の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。（ａ）は全体の平断面図、（ｂ）はＡ部の拡大図である。本実施の形態は、図７のＡ部を除き図５に示したものと全く同じであるので、異なる部分のみを説明する。すなわち、この実施の形態においては、（ｂ）に示すように、先端部３ａの先端部に表示部４が自由継手（ユニバーサルジョイント）の一種である球状継手１９により結合されている。よって、表示部４は、球状継手１９を中心として自由な回動が可能であり、上下方向の傾斜、左右方向の傾斜が自由に調整できる。よって、自動ではないが、簡単な機構により、図５に示した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５４】
図８は、本発明の第７の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。（ａ）は全体の平断面図、（ｂ）はＡ部の拡大図、（ｃ）はＣ部の拡大図である。本実施の形態は、図７に示したものとほとんど同じであるので、異なる部分のみを説明する。すなわち、この実施の形態においては、ディスプレイアーム３が先端部３ａと後端部３ｃの２つにより構成されており、（ｂ）に示すように、先端部３ａと後端部３ｃが、自由継手の一種である球状継手２０により結合されている。よって、先端部３ａは、球状継手２０を中心として自由な回動が可能であり、上下方向、左右方向の位置が自由に調整できる。よって、自動ではないが、簡単な機構により、図５に示した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５５】
図９は、本発明の第８の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。（ａ）は全体の平断面図（一部は平面図）、（ｂ）はＡ部のＥ−Ｅ縦断面図、（ｃ）は、Ｂ部の拡大図、（ｄ）は装着状況を顔面左側から見た図である。
【００５６】
この実施の形態においては、先端部３ａの先端部にコ字状部３ｄが設けられており、コ字の上下の部分には、円弧状の長穴３ｅが設けられている。そして、表示部４には、（ｂ）に示すように、その上下に、左右方向に２本ずつのピン４ｂが設けられており、このピン４ｂが長穴３ｅに嵌り込んでいる。よって、表示部４は左右方向に揺動が可能であるが、ピン４ｂが長穴３ｅに拘束されているため、長穴３ｅの曲率中心を回動中心として回動する。
【００５７】
長穴３ｅの曲率中心は、ヘッドマウントディスプレイ本体部１を頭部に装着したときに、その位置が眼球の回転中心２１に一致するようにされている。もちろん、表示部４と眼球の回転中心２１の距離は個人によっても、ヘッドマウントディスプレイ本体部１の装着状態によっても異なるので、平均的な人間が平均的な装着を行ったときに、これらが一致するように設計されている。従って、実際の装着状態においては、これらの間に少しのずれが生じることがある。
【００５８】
表示部４の左右方向への揺動が眼球の回転中心２１を中心とした回動動作となるので、表示部４の左右位置が変更され、それによって、追随する視線の方向が変化しても、視線と表示部４の位置の相対関係がほぼ一定に保たれる。
【００５９】
Ｂ部では、後端部３ｃにモータ２２が取り付けられており、回転軸に先端部３ａが取り付けられている。よって、先端部３ａはモータ２２の回転によって上下方向に回動する。この回転軸は、ヘッドマウントディスプレイ本体部１の装着状態において眼球の回転中心２１の真横にあり、回転軸の延長線２３が眼球の回転中心２１を通るようにされている。よって、モータ２２を回転させたとき、先端部３ａと表示部４が回動するが、その回動中心は眼球の回転中心２１に一致する。よって、（ｄ）に示すように、表示部４の位置が上下方向で変わっても、視線と表示部４との相対的な位置関係は一定に保たれる。実際には、個人差、装着状況によって多少のずれがあることは、表示部４の左右揺動に伴う回動と同じである。
この実施の形態のその他の部分は、図５に示すものとほとんど変わるところがないので説明を省略する。
【００６０】
なお、以上説明した実施の形態においては、ディスプレイアーム本体部１を、いずれも片眼用のものとして説明しているが、本発明は、片眼用のヘッドマウントディスプレイのみでなく、両眼用のヘッドマウントディスプレイにも適用が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、使用者の状態に応じて、表示部を、様々な位置に位置させることができたり、様々な姿勢とすることができるヘッドマウントディスプレイを提供することができる。又、非使用時にも邪魔にならないヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、頭部に装着される部分（ヘッドマウントディスプレイ本体部）を示す概要図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を示す概要図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した状態を示す概要図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を示す概要図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。
【図６】図５に示したヘッドマウントディスプレイ本体部１を頭部に装着した状態を、顔面の左側から見た様子を示す概要図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイ本体部を、頭部に装着した様子を示す図である。
【符号の説明】
１…ヘッドマウントディスプレイ本体部、２…リアアーム、２ａ…穴、３…ディスプレイアーム、３ａ…先端部、３ｂ…中央部、３ｃ…後端部、３ｅ…長穴、４…表示部、４ａ…支持部、４ｂ…ピン、５…ヘッドホーン、６…ディスプレイアーム収納部、７…軸、８…穴、９…支持部、１０…ピン、１１…ピン、１３…、１４…モータ、１５…モータ、１６…モータ、１７…モータ、１８…円盤、１９…球状継手、２０…球状継手、２１…眼球の回転中心、２２…モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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