JP5223760B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ユーザの頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイに関する。

近年、ユーザの頭部に装着されるタイプの画像表示装置、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display：HMD）が広く知られている。ヘッドマウントディスプレイは、例えばバーチャルリアリティや個人用シアターとして、既に製品化がなされている。将来的には、その携帯性故に、例えばウェアラブルコンピュータなどの分野においての利用が期待されている。

これらのヘッドマウントディスプレイは、一般的に、ユーザの眼前に配設しユーザに認識させるための画像を投影する投影部と、同投影部をユーザの眼前に位置させる支持部材とを備えており、この支持部材を頭部に装着し、投影部に画像を表示したり、また、投影部から画像光を出射して瞳孔に入射させ、網膜に直接結像することで、ユーザに画像を認識させるようにしている。

現在までに、ヘッドマウントディスプレイの支持部材は、様々な形状が提案されている。中でも、略眼鏡型とした支持部材（以下、眼鏡型フレームともいう。）を備えるヘッドマウントディスプレイは、装着が容易でありながら、投影部を眼前に比較的正確に配置することができるという長所を有している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−１７６０９６号公報

ところで、支持部材として眼鏡型フレームを用いたヘッドマウントディスプレイでは、ユーザの眼前に配設される投影部は、装着性や安定性の観点からできるだけ軽量であることが望まれる。

そのため、必ずしも眼前に配設する必要のない回路や光源等は、眼前に配設される投影部とは別の筐体内に収容し、相互をケーブルで接続することで各種信号のやり取りを行う場合がある。

この場合、投影部から延出するケーブルは、ユーザが眼鏡型フレームを装着した際に、テンプルに沿わせて後方へ伸延させるのが一般的である。

しかしながら、眼鏡型フレームは、テンプルを指先でつまんで前方へ移動させながら取り外すこととなるため、後方へ伸延させたケーブルがユーザの耳と干渉したり、ユーザが長髪の場合には髪の毛と干渉することとなり、ユーザに煩わしさを感じさせてしまう場合があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、ケーブルがユーザの耳や髪の毛に干渉するのを可及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。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、画像情報に応じた画像をユーザの眼の網膜に投影する投影部を眼鏡型フレームに取付け又は内蔵したヘッドマウントディスプレイにおいて、前記投影部から伸延するケーブルを支持するケーブル支持部を備え、前記ケーブル支持部を前記眼鏡型フレームのテンプルの中途に基端を配設し、他端を前記ユーザの頭部から遠ざかる方向に向けて伸延させると共に、基端を中心として他端を前記ユーザの耳方向に回動可能とした。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ケーブル支持部の基端を、前記眼鏡型フレームのヨロイ部と前記ユーザの耳と間に配置したことに特徴を有する。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ケーブル支持部の基端位置を前記テンプルの伸延方向に沿って調整可能としたことに特徴を有する。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ケーブル支持部の基端を、前記テンプルの上下方向において前記ユーザの耳よりも高い位置で前記テンプルと連結したことに特徴を有する。

また、請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ケーブル支持部の基端位置を上下方向に調整可能としたことに特徴を有する。

また、請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記テンプルが開状態から閉状態への移行に連動して、前記ケーブル支持部の他端を前記テンプルの伸延方向に向けることに特徴を有する。

また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ケーブル支持部を前記テンプルから着脱自在としたことに特徴を有する。

本発明に係るヘッドマウントディスプレイによれば、ケーブルがユーザの耳や髪の毛に干渉するのを可及的に防止することができる。

本実施形態に係るＨＭＤの外観を示す説明図である。 本実施形態に係るＨＭＤの電気的構成及び光学的構成を示した説明図である。 頭部装着具を装着したユーザＰを示す説明図である。 従来技術を示す説明図である。 本実施形態に係るＨＭＤに備えられた頭部装着具の特徴を示す説明図である。 第１の変形例を示す説明図である。 第２の変形例を示す説明図である。 第２の変形例に係るケーブル延出機構を示した説明図である。 第２の変形例に係るケーブル延出機構を示した説明図である。 第２の変形例に係る支持部倒伏機構を示した説明図である。 第３の変形例に係る支持部倒伏機構を示した説明図である。 第３の変形例に係る支持部倒伏機構の動作を示した説明図である。 第４の変形例に係る支持部倒伏機構を示した説明図である。

以下、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ１（以下、ＨＭＤ１ともいう。）について、図面を参照しながら説明する。

〔ＨＭＤの構成〕
まず、ＨＭＤ１の全体的な構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、ＨＭＤ１の外観を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ１は、画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として出射するコントロールユニット２と、コントロールユニット２から出射された画像光を伝送する光ファイバケーブル５０（後述）を備えたケーブル３と、頭部に装着することで、伝送された画像光を走査してユーザの眼に投射し、ユーザに対して画像を表示するための頭部装着具４とを備えている。なお、ケーブル３は、後述の投影部１０に備えられた水平走査部８０及び垂直走査部９０と後述の光源ユニット１１との間で同期をとるための水平駆動信号６１、垂直駆動信号６２を伝送する駆動信号伝送用ケーブルも有している。

コントロールユニット２は、内蔵したコンテンツ記憶部に記憶されたコンテンツ情報に基づいて画像信号を形成し、この画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光としてケーブル３へ出射する。また、コントロールユニット２には、外部入出力端子５が形成されており、外部からの画像信号を入力したり、図示しないパーソナルコンピュータ等との間で画像信号を形成するためのコンテンツ情報などの送受信を可能としている。なお、ここでコンテンツ情報とは、文字を表示させるためのデータ、画像を表示させるためのデータ及び動画を表示させるためのデータのうちの少なくとも１つのデータで構成されるものであり、例えば、パソコン等で使用される文書ファイルや画像ファイル、動画ファイル等である。

頭部装着具４は、ケーブル３により伝送されてきた画像光を、ユーザが表示画像として認識可能とするために走査する投影部１０と、この投影部１０を支持する眼鏡型フレーム６とで構成している。本実施形態に係るＨＭＤ１は、この眼鏡型フレーム６に特徴を有するものであり、具体的な構成については後に詳述する。

投影部１０は、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に強度変調された画像光を２次元方向に走査した画像光をユーザの眼Ｙに入射させ、ユーザの眼Ｙの網膜上で画像光を２次元方向に走査することにより、ユーザに画像情報に応じた画像を視認させる網膜走査ディスプレイを構成している。

この投影部１０には、ユーザの眼Ｙと対向する位置にハーフミラー９が設けられている。そのため、外光Ｌａはハーフミラー９を透過してユーザの眼Ｙに入射され、投影部１０から出射される画像光Ｌｂはハーフミラー９で反射してユーザの眼Ｙに入射されて、ユーザは外光Ｌａによる外景に画像光による画像を重ねて視認することができる。

このようにＨＭＤ１は、外光を透過しつつ、画像光をユーザの眼Ｙに投射するシースルー型のＨＭＤとしている。なお、本実施形態ではシースルー型のＨＭＤについて説明するが、必ずしもシースルー型である必要はなく、又光走査型である必要もない。

〔ＨＭＤの電気的構成及び光学的構成〕
次に、図２を参照しながら、ＨＭＤ１の電気的構成及び光学的構成について説明する。図２は、電気的構成及び光学的構成を示した説明図である。

図２に示すように、ＨＭＤ１は、コントロールユニット２と、ハーフミラー９と、投影部１０とを備え、コントロールユニット２内には、ＨＭＤ１全体の動作を統括制御する制御部３０と、この制御部３０から供給される画像信号Ｓから画像情報を画素単位で読み出し、読み出した画素単位の画像情報に基づいてＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色毎に強度変調されたレーザ光を生成して出射する光源ユニット１１が設けられている。なお、光源ユニット１１をコントロールユニット２内に設けるのではなく、投影部１０内に設けるようにしてもよい。

（光源ユニット１１）
光源ユニット１１には、画像を合成するための要素となる信号等を発生する画像信号供給回路１３が設けられている。外部入出力端子５を介して外部接続した図示しない機器類から供給される画像データや、比較的大容量の記憶領域を有するコンテンツ記憶部１４に予め記憶されたコンテンツ情報に基づく画像データが制御部３０に入力されると、制御部３０はその画像データに基づいて画像信号Ｓを生成して画像信号供給回路１３に送る。画像信号供給回路１３は、画像信号Ｓに基づいて、表示画像を形成するための要素となる各信号を画素単位で生成する。すなわち、画像信号供給回路１３からは、Ｒ（赤色）画像信号６０ｒ，Ｇ（緑色）画像信号６０ｇ，Ｂ（青色）画像信号６０ｂが生成されて出力される。また、画像信号供給回路１３は、水平走査部８０で使用される水平駆動信号６１と、垂直走査部９０で使用される垂直駆動信号６２とをそれぞれ出力する。なお、コンテンツ記憶部１４は、例えば、ハードディスクの如き磁気的記憶媒体や、ＣＤ−Ｒの如き光学的記録媒体や、フラッシュメモリ等とすることができる。

また、光源ユニット１１には、画像信号供給回路１３から画素単位で出力されるＲ画像信号６０ｒ、Ｇ画像信号６０ｇ、Ｂ画像信号６０ｂの各画像信号６０ｒ，６０ｇ，６０ｂをもとに、それぞれ強度変調されたレーザ光（「光束」とも呼ぶ。）を出射するように、Ｒレーザ６３，Ｇレーザ６４，Ｂレーザ６５をそれぞれ駆動するためのＲレーザドライバ６６，Ｇレーザドライバ６７，Ｂレーザドライバ６８が設けられている。各レーザ６３，６４，６５は、例えば、半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザとして構成することが可能である。なお、半導体レーザを用いる場合は駆動電流を直接変調して、レーザ光の強度変調を行うことができるが、固体レーザを用いる場合は、各レーザそれぞれに外部変調器を備えてレーザ光の強度変調を行う必要がある。

さらに、光源ユニット１１は、各レーザ６３，６４，６５より出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系７１，７２，７３と、このコリメートされたレーザ光を合波するためのダイクロイックミラー７４，７５，７６と、合波されたレーザ光を光ファイバケーブル５０に導く結合光学系７７とが設けられている。

従って、各レーザ６３，６４，６５から出射したレーザ光は、コリメート光学系７１，７２，７３によってそれぞれ平行化された後に、ダイクロイックミラー７４，７５，７６に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー７４，７５，７６により、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過される。そして、これら３つのダイクロイックミラー７４，７５，７６にそれぞれ入射した３原色のレーザ光は、波長選択的に反射または透過して結合光学系７７に達し、集光されて光ファイバケーブル５０へ出力される。なお、光ファイバケーブル５０は、図１にて示したケーブル３内に収容されている。

（投影部１０）
光源ユニット１１とユーザの眼Ｙとの間に位置する投影部１０には、光源ユニット１１で生成され、光ファイバケーブル５０を介して出射されるレーザ光を平行光化するコリメート光学系７９と、このコリメート光学系７９で平行光化されたレーザ光を画像表示のために水平方向に往復走査する水平走査部８０と、水平走査部８０で水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する垂直走査部９０と、水平走査部８０と垂直走査部９０との間に設けられた第１リレー光学系８５と、このように水平方向と垂直方向に走査されたレーザ光を瞳孔１０１ａへ出射するための第２リレー光学系９５とが設けられている。

水平走査部８０及び垂直走査部９０は、光ファイバケーブル５０から入射されたレーザ光を画像としてユーザの網膜１０１ｂに投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とする光学系である。以下の説明において、この水平走査部８０及び垂直走査部９０を総称して走査部ともいう。

水平走査部８０は、レーザ光を水平方向に走査するため偏向面を有する共振型の偏向素子８１と、この偏向素子８１を共振させて偏向素子８１の偏向面を揺動させる駆動信号を水平駆動信号６１に基づいて発生する水平走査駆動回路８２を備えている。

一方、垂直走査部９０は、レーザ光を垂直方向に走査するため偏向面を有する非共振型の偏向素子９１と、この偏向素子９１の偏向面を非共振状態で強制的に揺動させる駆動信号を垂直駆動信号６２に基づいて発生する垂直走査制御回路９２とを備え、表示すべき画像の１フレームごとに、水平方向に走査された画像を形成するためのレーザ光を垂直方向に走査することで２次元走査された画像を形成している。

また、水平走査部８０と垂直走査部９０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系８５は、偏向素子８１の偏向面によって水平方向に走査されたレーザ光を偏向素子９１の偏向面に収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子９１の偏向面によって垂直方向に走査されて画像光Ｌｂとして、正の屈折力を持つ２つのレンズ９５ａ，９５ｂが直列配置された第２リレー光学系９５を介して、眼Ｙの前方に位置させたハーフミラー９で反射されてユーザの瞳孔１０１ａに入射し、網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた表示画像が投影される。これにより、ユーザはこの画像光Ｌｂを、表示画像として認識することとなる。

また、第２リレー光学系９５においては、レンズ９５ａによって、それぞれの走査光はその中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束レーザ光に変換される。つまりレンズ９５ａはテレセントリックな光学系となっている。そして、レンズ９５ｂによってそれぞれほぼ平行なレーザ光となると共に、これらのレーザ光の各中心線がユーザの瞳孔１０１ａに収束するように変換される。この第２リレー光学系９５は、走査部で走査された画像光Ｌｂ（レーザ光）をユーザの眼Ｙに入射させて、ユーザの網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像を投影する接眼光学系として機能する。

次に、頭部装着具４を構成する眼鏡型フレーム６の具体的な構成について、図３〜図９を用いながら説明する。

〔頭部装着具４の特徴〕
まず、頭部装着具４の特徴点について、図３を用いて説明する。図３は頭部装着具４を装着したユーザＰを示す説明図である。

図３に示すように、頭部装着具４は、視力矯正用の一般的な眼鏡の装着と同様に装着することで、投影部１０を容易に眼前に配置できるよう構成している。

また、特徴的には、眼鏡型フレーム６のテンプル１６の中途部に、ケーブル３を支持するケーブル支持部７を備えており、ケーブル３をユーザＰの頭部から遠ざかる方向、すなわち、図３によればユーザＰの側方へ伸延させるよう構成している。

したがって、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉するのを可及的に防止することができる。

この特徴点について、従来例を交えつつより詳細に説明すると、従来型のＨＭＤに係る頭部装着具３０４では、図４（ａ）に示すように、投影部３１０から延出するケーブル３０３は、ユーザＰが眼鏡型フレーム３０６を装着した際に、テンプル３１６に沿わせて後方へ伸延させるのが一般的であった。

それゆえ、ユーザＰが頭部装着具３０４を取り外す際に、顔面前方へ眼鏡型フレーム３０６をスライドさせると、図４（ｂ）に示すように、ケーブル３０３はユーザＰの耳の付け根に掛け回された状態となる場合があった。

また、仮にユーザＰが長髪である場合には、耳の付け根とケーブルとの間に髪の毛が挟まり、ユーザＰに煩わしさを感じさせてしまう場合があった。

一方、本実施形態に係るＨＭＤ１の頭部装着具４では、図５（ａ）に示す如く前述のように構成し、ケーブル支持部７によりケーブル３をユーザＰの側方へ延出させている。

従って、ユーザＰが頭部装着具４を取り外した場合でも、図５（ｂ）に示すように、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉することがなく、ユーザＰに煩わしさを感じさせることがない。

〔頭部装着具４の構成概要〕
次に、頭部装着具４の具体的な構成について、再び図１及び図３を参照しながら説明する。

頭部装着具４は、図１及び図３に示すように、眼鏡型フレーム６と投影部１０とケーブル３の一部とで構成している。

眼鏡型フレーム６は、使用時に、使用者の眼前に位置するフロント部１５と、同フロント部１５の左右両端より後方へ伸延するテンプル１６,１６とで、外観視略眼鏡型に構成されている（図３参照）。

フロント部１５は、左右方向へ架け渡されたフロントフレーム１７と、同フロントフレーム１７の両端部近傍に設けられているバイザー挟持部１８,１８に取り付けられたバイザー部１９とを備えている。

フロントフレーム１７は、視力矯正用の一般的な眼鏡に比して前後方向に厚く、左右のテンプル１６,１６を左右方向に大きく開いた場合でも、撓みが少ないように形成している。

また、フロントフレーム１７の左右端部は後方へ屈曲伸延して略Ｌ字状のヨロイ部２１を形成しており、同ヨロイ部２１には、テンプル１６を揺動自在に連結する支軸としての丁番部２２がそれぞれ設けられている。また、フロントフレーム１７の略中央部には、フロント部１５を使用者の鼻部で支えるための鼻あて部２０が設けられている。

図１及び図３中において、右側のテンプル１６には、投影部１０が配設されており、同投影部１０より伸延するケーブル３は、テンプル１６と、テンプル１６の中途に突設したケーブル支持部７とよりなるケーブル延出機構３３のケーブル支持部７に連結している。

ケーブル支持部７は、外観略直方体形状に形成されており、ユーザＰ側となる基端を、眼鏡型フレーム６のヨロイ部２１とユーザＰの耳との間に配置する一方、他端を前記ユーザの頭部から遠ざかる方向すなわち、ユーザＰの側方へ伸延するよう構成している。ここでは、テンプル１６の伸延方向と略直交する方向、換言すればユーザＰの側頭面と略直交する方向にケーブル支持部７を伸延させており、ユーザＰの側頭面となす角度を６０°〜９０°、好ましくは８０°〜９０°程度とすることにより、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉することを防止している。なお、ユーザＰの側頭面となす角度を前後方向及び上下方向に８０°〜９０°程度とすることが好ましいが、下方向についてはユーザＰの側頭面に対して４５°〜６０°をなす方向にケーブル支持部７を伸延させることで、ユーザＰの耳や髪の毛に干渉することを防止しつつ、テンプル１６に対するケーブル支持部７やケーブル３による荷重を軽減することができる。

また、ケーブル支持部７の基端部分は、図示しない着脱機構により、テンプル１６から取り外し自在に構成している。

また、ケーブル支持部７の他端部には、電気的及び光学的に連結可能な伝送ジャック３１が配設されており、投影部１０より伸延しケーブル支持部７の側面から入ったケーブル３は、この伝送ジャック３１に接続されている。

そして、伝送ジャック３１と嵌合する伝送プラグ３２を先端に備えたケーブル３を、伝送ジャック３１に挿入することにより、ケーブル３をユーザＰの側方へ伸延させるよう構成している。

上述したようにケーブル延出機構を構成することにより、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛と干渉してしまうことを防止するようにしている。また、ケーブル支持部７は、テンプル１６に対して着脱可能に構成しているため、ケーブル支持部７を必要としない場合には、テンプル１６近傍をシンプルな構成に変更することができる。

次に、上述したケーブル延出機構の第１の変形例について図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、先に説明した頭部装着具４と同様の構成を有する部材については、同じ符号を付して説明を省略する。

〔第１の変形例〕
本第１の変形例に係るケーブル延出機構１１０は、前述のケーブル延出機構３３と比較すると、基本的な構成は同じであるが、図６に示すように、ケーブル支持部７をテンプル１６に沿ってユーザＰの前後方向へ移動可能とした点で異なる。

すなわち、本第１の変形例に係るケーブル延出機構１１０では、図６（ａ）に示すように、テンプル１６に、同テンプル１６の伸延方向に沿って水平移動用レール１１１が溝状に形成されている。また、テンプル１６の後部近傍は、ユーザＰの耳に掛け回すべく下方へ向けて湾曲させた形状としているが、水平移動用レール１１１は、テンプル前部近傍と同様に直線状としており、ケーブル支持部７を着脱可能とするために、その後端部を開放した状態としている。

この水平移動用レール１１１には、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、その内部にテンプル１６の伸延方向に三角波形状を有する波状部１１２が形成され、また、開口縁部にはテンプル１６の伸延方向へ延びる上下２条の脱落防止凸部１１３が形成されている。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すケーブル延出機構１１０の断面図（一部省略）を示しているが、説明の便宜上分解した状態を示している。また、水平移動用レール１１１の後部の一部から後端部にかけて波状部１１２を形成しておらず、これによりケーブル支持部７の着脱を容易にしている。

一方、ケーブル支持部７の基端部には、波状部１１２と係合する係合突片１１４が形成され、同基端部のやや他端よりの部位には脱落防止凸部１１３と嵌合する凹溝１１５,１１５が形成されている。

また、係合突片１１４は、波状部１１２と係合するものの、水平移動用レール１１１の伸延方向に所定の力が加われば、波状部１１２の山部分を乗り越えることができる程度の突出長さとしている。

従って、本第１の変形例に係るケーブル延出機構１１０では、ユーザＰが所定の力でケーブル支持部７をテンプル１６に沿って動かせば、ケーブル支持部７の基端位置をテンプル１６の伸延方向に沿って調整することができる。

これにより、頭部装着具４を装着するユーザＰの耳の位置や髪の長さなどに個人差があっても、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉するのを可及的に防止することができる。

しかも、水平移動用レール１１１は、図６（ｃ）中の一点鎖線で示すユーザＰの耳の最も高い位置（以下、「耳の頂部位置」ともいう。）よりも、テンプル１６の上下方向において高い位置に形成している。

すなわち、ケーブル支持部７の基端を、テンプル１６の上下方向においてユーザＰの耳よりも高い位置でテンプル１６と連結可能に構成している。

したがって、ケーブル支持部７の他端部より延出するケーブル３の位置が、耳の頂部位置よりも高い位置となり、ケーブル３がユーザＰの耳に接触してしまうことを更に防止することができる。

また、水平移動用レール１１１の後端部を開放しているため、ケーブル支持部７をこの開放部分まで移動させることにより取り外すことができ、ケーブル支持部７を必要としない場合には、テンプル１６近傍をシンプルな構成に変更することができる。

次に、ケーブル延出機構の更なる他の変形例である第２の変形例について、図７〜図１０を用いて説明する。

〔第２の変形例〕
本第２の変形例に係るケーブル延出機構１２０は、前述の第１の変形例に係るケーブル延出機構１１０と比較すると、基本的な構成は同じであるが、図７に示すように、ケーブル支持部７を更にテンプル１６の上下方向に移動可能とした点、及び、ケーブル支持部７をユーザＰの耳方向に回動可能に構成した点で異なる。

すなわち、本第２の変形例に係るケーブル延出機構１２０では、図７に示す如く第１の変形例と同様に、テンプル１６に、同テンプル１６の伸延方向に沿って水平移動用レール１１１が溝状に形成されており、この水平移動用レール１１１に垂直位置調整板１２１を介してケーブル支持部７が配設されている。

また、ケーブル支持部７は、回動軸１２２を介して、ケーブル支持部７の他端側を回動自在に構成している。

これらの構成について図８及び図９を用いながら、更に具体的に説明する。図８は、ケーブル延出機構１２０の拡大斜視図、図９は、水平移動用レール１１１と、垂直位置調整板１２１と、ケーブル支持部７との係合状態を示す断面説明図である。

図８及び図９に示すように、テンプル１６に形成された水平移動用レール１１１には、垂直位置調整板１２１が配設されている。

この垂直位置調整板１２１のテンプル１６と対向する面には、第１の変形例におけるケーブル支持部７の基端部と同様に、係合突片１１４及び凹溝１１５,１１５が形成されており、係合突片１１４は波状部１１２と係合し、凹溝１１５,１１５は脱落防止凸部１１３,１１３と嵌合した状態で、テンプルの伸延方向に沿って垂直位置調整板１２１を移動可能としている。

また、ケーブル支持部７の基端部と垂直位置調整板１２１との間にも、これと同様の構造が９０度回転させた状態で形成されている。

すなわち、垂直位置調整板１２１には、ケーブル支持部７と対向する面に開口させた状態で、テンプル１６の上下方向へ向けて垂直移動用レール１２３が溝状に形成されている。

この垂直移動用レール１２３には、図８及び図９に示すように、水平移動用レール１１１と同様、その内部に上下方向に三角波形状を有する波状部１１２が形成され、また、開口縁部には上下方向へ伸延する２条の脱落防止凸部１１３が形成されている。

一方、ケーブル支持部７の基端部には、垂直位置調整板１２１に形成した波状部１１２と係合する係合突片１１４が形成され、同基端部のやや他端よりの部位には、垂直位置調整板１２１の脱落防止凸部１１３と嵌合する凹溝１１５,１１５が形成されている。

また、係合突片１１４は、垂直位置調整板１２１の波状部１１２と係合するものの、垂直移動用レール１２３の伸延方向に所定の力が加われば、波状部１１２の山部分を乗り越えることができる程度の突出長さとしている。

従って、本第２の変形例に係るケーブル延出機構１１０では、ユーザＰが所定の力でケーブル支持部７をテンプル１６に沿って動かせば、ケーブル支持部７の基端位置をテンプル１６の伸延方向に沿って調整することができ、また、ユーザＰが所定の力でケーブル支持部７を上下方向に動かせば、ケーブル支持部７の基端位置を上下方向に調整することができる。

これにより、ケーブル支持部７の基端部の位置調整に更なる自由度を付与することができ、頭部装着具４を装着するユーザＰの耳の位置や髪の長さなどに個人差があっても、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉するのを更に防止することができる。

また前述したように、本第２の変形例では、ケーブル支持部７をユーザの耳方向に回動可能に構成している点にも特徴を有する。

すなわち、ケーブル支持部７は、同ケーブル支持部７の基端部側となる基端部片１２４と、他端部側となる他端部片１２５とを回動軸１２２を介して連結することにより、ケーブル支持部７の他端部片１２５をユーザの耳方向に回動可能な支持部倒伏機構１２６を構成している。なお、以下の説明において、ケーブル支持部７がユーザＰの側方にケーブル３を伸延させている状態、すなわち、基端部片１２４に対して他端部片１２５が直線状となっている状態をケーブル支持部７の起立状態という。また、ケーブル支持部７がテンプル１６に沿ってケーブル３を伸延させている状態、すなわち、基端部片１２４に対して他端部片１２５がＬ字状にテンプルの後端方向（テンプル１６の伸延方向において、ヨロイ部２１から遠ざかる方向）へ向けて折曲した状態をケーブル支持部７の倒伏状態という。

このような構成を備えることにより、ユーザＰが画像を観察している際には、ケーブル支持部７を起立状態から倒伏状態へ変化させることにより、ユーザＰの側方に延出させたケーブルを、テンプル１６に沿わせて配設することができ、側方に延出させたケーブル３の重量に由来する眼鏡型フレーム６のアンバランスな感覚をユーザＰに感じさせることがない。

しかも、画像の観察が終了し、頭部装着具４を取り外す際には、再びケーブル支持部７の他端部片１２５をユーザＰの側方へ向けて回動させて起立状態とすることにより、取り外しの際にケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉してしまうことを防止することができる。

また、図１０（ａ）に示すように、頭部装着具４をユーザＰが取り外した後、テンプル１６を矢印で示す方向へ折り畳むことで頭部装着具４を保管することとなるが、その際、図１０（ｂ）に示すように他端部片１２５を再びテンプル１６に沿わせる方向へ回動しておくことにより、可及的にコンパクトな状態で収納することができる。なお、図１０（ａ）及び（ｂ）において、投影部１０とケーブル支持部７の基端部片１２４とを連結するケーブル３は、説明の便宜上図示を省略している。

次に、前述の支持部倒伏機構１２６の変形例を、第３の変形例として、図１０〜図１２を参照しながら説明する。

〔第３の変形例〕
本第３の変形例に係る支持部倒伏機構１３０は、前述の第２の変形例に係る支持部倒伏機構１２６と比較すると、ケーブル延出機構１２０を備えている点で基本的な構成を同じくしているが、図１０（ａ）に示す状態から、テンプル１６,１６を折畳んで図１０（ｂ）に示した状態とした際に、他端部片１２５が基端部片１２４に対し、テンプル１６の後端方向へ向けて自動的に倒伏する点で異なる。

また、テンプル１６,１６が折り畳まれた図１０（ｂ）に示した状態から、両テンプル１６,１６を開いて図１０（ａ）に示した状態とした際に、テンプル１６の後端方向へ向けて倒伏したままの他端部片１２５を、基端部片１２４と直線状となるようにワンタッチで起立状態へ復帰可能に構成した点においても異なる。

すなわち、本第３の変形例に係る支持部倒伏機構１３０では、図１１に示すように、ヨロイ部２１内に形成されたワイヤ巻取部１３１と、ケーブル支持部７の回動軸１２２近傍に形成された他端部片倒伏部１３２とをワイヤ１３３で連結することにより構成している。

ワイヤ巻取部１３１は、平面視略４分の１円弧状のラック部１３４と、同ラック部１３４に係合して回動するピニオン１３５とを備えている。

ラック部１３４は、内部を空洞状に形成したヨロイ部２１内に固定されており、丁番部２２の回動軸となる丁番軸１３６を中心とする円周上に、波状面を丁番軸１３６側へ向けて配設している。

ピニオン１３５は、テンプル１６の先端部にて丁番軸１３６と連結する長板状の丁番軸連結片１３７の中途部に、前記ラック部１３４の波状面と噛み合う状態で回動自在に配設されている。

また、ピニオン１３５には、巻取筒１３８を同軸に配設しており、ピニオン１３５の回動に追従してワイヤ１３３を巻取可能に構成している。

上述してきた構成を備えるワイヤ巻取部１３１は、テンプル１６を閉じる方向へ移動させることにより、ラック部１３４に沿ってピニオン１３５を回動させ、巻取筒１３８にてワイヤを巻き取ることができる。

一方、他端部片倒伏部１３２は、回動軸１２２にワイヤ１３３とゼンマイバネ状の弾性体１３９とが巻回されており、ワイヤ１３３が引かれて回動軸１２２が所定の方向へ回動されることにより弾性力が蓄えられるよう構成している。

また、他端部片１２５はこの回動軸１２２の回動に追従して移動するよう構成しているが、他端部片１２５が倒伏状態となって停止しても、ワイヤ１３３が引かれていれば、回動軸１２２は更に回動できるよう構成している。

また、回動軸１２２の上部には、起立スイッチ１４０が配設されており、弾性体１３９に弾性力が蓄えられた状態で、ユーザＰがこの起立スイッチ１４０を押下することにより、弾性体１３９に蓄えられた弾性力を開放し、回動軸１２２を上述の所定の方向とは逆の方向へ回動させるよう構成している。

上述してきた構成を備える他端部片倒伏部１３２は、ワイヤ１３３が引かれることにより、回動軸１２２が回動し、他端部片１２５を倒伏状態とすると共に、さらにワイヤ１３３が引かれることにより、弾性体１３９に弾性力が蓄えられる。また、弾性体１３９に弾性力が蓄えられた状態で、起立スイッチ１４０が押下されると、弾性力を開放して回動軸１２２を回動し、ワイヤ１３３を巻き戻すこととなる。

また、ワイヤ１３３は、上記構成でも一部説明したが、ワイヤ巻取部１３１の巻取筒１３８と、他端部片倒伏部１３２の回動軸１２２とに接続されており、定滑車１４１を介して動力を伝達可能に構成している。

そして、本第３の変形例に係る支持部倒伏機構１３０を備えた頭部装着具４は、図１１に示す状態から、徐々にテンプル１６を閉じる方向へ移動させることにより、図１２に示すように、ピニオン１３５が回動し、ワイヤ１３３が引っ張られて他端部片１２５がテンプル１６に沿って倒伏することとなる。

また、テンプル１６が開状態から閉状態に至るまでにワイヤ巻取部１３１にて巻き取られるワイヤ１３３の長さは、他端部片１２５を倒伏させるのに必要な長さ、すなわち、回動軸１２２の周方向の４分の１の長さよりも長くしている。

したがって、他端部片１２５が倒伏した後も、ワイヤ巻取部１３１は巻き取られて回動軸１２２が回動し、弾性体１３９に弾性力が蓄えられることとなる。

一方、テンプル１６を閉状態から開状態とした場合には、他端部片１２５は、倒伏状態のままである。そこで、ユーザＰは、頭部装着具４の装着前に起立スイッチ１４０を押下することにより、他端部片１２５をワンタッチで起立状態とすることができ、ケーブル支持部７から延出させたケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉してしまうことを防止することができる。

次に、支持部倒伏機構の更なる他の変形例を、第４の変形例として図１３を参照しながら説明する。

〔第４の変形例〕
本第４の変形例に係る支持部倒伏機構１５０は、前述の第３の変形例に係る支持部倒伏機構１３０と比較すると、他端部片１２５が起立状態から倒伏状態へ自動的に移動する点で基本的な構成を同じくしているが、他端部片１２５の移動を電気的に行う点で相違している。

すなわち、本第４の変形例に係る支持部倒伏機構１５０では、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ケーブル支持部７の他端部片１２５内部に、モータ１５１が配設されている。なお、このモータ１５１の一例としては、ステッピングモータやＤＣモータが挙げられる。

このモータ１５１は、図示しない配線により、コントロールユニット２内の制御部３０に電気的に接続されており、同制御部３０によって駆動制御されるよう構成している。

モータ１５１の駆動軸１５２には、図１３（ｂ）に示すように、モータ１５１の回動力を伝達する駆動傘歯車１５３が配設されている。

また、駆動軸１５２には、受動傘歯車１５４が同軸に配設されてる。なお、本第４の変形例における駆動軸１５２は、基端部片１２４に対して固定されている。そして、受動傘歯車１５４と駆動傘歯車１５３とを噛み合わせて、モータ１５１が駆動することにより、他端部片１２５を基端部片１２４に対して回動可能に構成している。

また、テンプル１６に固定した投影部１０のヨロイ部２１と対向する面には、投影部１０とフロント部１５とが近接状態か、又は、離隔状態かの信号（以下、状態信号という。）を送信する離隔検知スイッチ１５５が配設されており、同離隔検知スイッチ１５５は、図示しない配線により制御部３０に対して、状態信号を送信可能としている。

そして、本第４の変形例に係る支持部倒伏機構１５０を備えた頭部装着具４は、図１３（ａ）の実線で示す状態から、徐々にテンプル１６を閉じる方向へ移動させて図１３（ａ）の破線で示す状態とすることにより、離隔検知スイッチ１５５が制御部３０に対して、投影部１０とフロント部１５とが離隔状態である旨を示す状態信号を送信する。

この状態信号を受信した制御部３０は、モータ１５１を所定量回動させて、他端部片１２５をテンプル１６に沿わせて倒伏させることとなる。

このように動作することにより、ユーザＰに対して、側方に延出させたケーブル３の重量に由来する眼鏡型フレーム６のアンバランスな感覚を感じさせることがない。

しかも、本第４の変形例に係る支持部倒伏機構１５０によれば、離隔検知スイッチ１５５が近接状態である旨の状態信号を送信し、テンプル１６が閉状態から開状態となったことを制御部３０が検知した場合には、他端部片１２５が起立する方向へモータ１５１を回動させることにより、自動的にケーブル支持部７が起立状態となり、ユーザＰが４を装着する際に、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉してしまうことを防止することができる。

なお、この第４の変形例及び前述の第３の変形例は、ケーブル延出機構１２０を例にとって説明したが、テンプル１６に対してケーブル支持部７の基端部の位置を変更可能か否かにかかわらず、ケーブル支持部７が回動軸１２２を備える構成とすれば、第１の変形例に示したケーブル延出機構１１０に適用可能であるのは勿論のこと、始めに説明したケーブル支持部７の基端部をテンプル１６に固定した頭部装着具４に適用するようにしても良い。

上述してきたように、本実施形態に係るＨＭＤ１によれば、以下の効果が期待できる。

（１）画像情報に応じた画像をユーザＰの眼Ｙの網膜１０１ｂに投影する投影部１０を眼鏡型フレーム６に取付け又は内蔵したＨＭＤ１において、投影部１０から伸延するケーブル３を支持するケーブル支持部７を備え、ケーブル支持部７を眼鏡型フレーム６のテンプル１６の中途に基端を配設し、他端をユーザＰの頭部から遠ざかる方向に向けて伸延させたため、例えばユーザＰが装着している頭部装着具４を取り外す場合に、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉するのを可及的に防止することができる。

（２）また、ケーブル支持部７の基端を、眼鏡型フレーム６のヨロイ部２１とユーザＰの耳との間に配置したため、例えばユーザＰが装着している頭部装着具４を取り外す場合に、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉するのを更に防止することができる。

（３）また、ケーブル支持部７は、基端を中心として他端をユーザＰの耳方向に回動可能としたため、例えば、ユーザＰが画像を観察している際には、ケーブル支持部７を起立状態から倒伏状態へ変化させることにより、ユーザＰの側方に延出させたケーブルを、テンプル１６に沿わせて配設することができ、側方に延出させたケーブル３の重量に由来する眼鏡型フレーム６のアンバランスな感覚を、ユーザＰが感じてしまうのを防止することができる。

（４）また、ケーブル支持部７の基端位置をテンプル１６の伸延方向に沿って調整可能としたため、頭部装着具４を装着するユーザＰの耳の位置や髪の長さなどに個人差があっても、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉するのを可及的に防止することができる。

（５）また、ケーブル支持部７の基端を、テンプル１６の上下方向においてユーザＰの耳よりも高い位置でテンプル１６と連結したため、ケーブル支持部７の他端部より延出するケーブル３の位置が、耳の頂部位置よりも高い位置となり、ケーブル３がユーザＰの耳に接触してしまうことを更に防止することができる。

（６）また、ケーブル支持部７の基端位置を上下方向に調整可能としたため、ケーブル支持部７の基端部の位置調整に更なる自由度を付与することができ、頭部装着具４を装着するユーザＰの耳の位置や髪の長さなどに個人差があっても、ケーブル３がユーザＰの耳や髪の毛に干渉するのを更に防止することができる。

（７）また、テンプル１６が開状態から閉状態への移行に連動して、ケーブル支持部７の他端（他端部片１２５）をテンプル１６の伸延方向に向けることとしたため、可及的にコンパクトな状態で収納することができる。

（８）また、ケーブル支持部７をテンプル１６から着脱自在としたため、ケーブル支持部７を必要としない場合には、テンプル１６近傍をシンプルな構成に変更することができる。

最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ ヘッドマウントディスプレイ
３ ケーブル
４ 頭部装着具
６ 眼鏡型フレーム
７ ケーブル支持部
１０ 投影部
１５ フロント部
１６ テンプル
１７ フロントフレーム
２１ ヨロイ部
２２ 丁番部
１２４ 基端部片
１２５ 他端部片
Ｐ ユーザ
Ｓ 画像信号
Ｙ 眼

Claims (7)

1. 画像情報に応じた画像をユーザの眼の網膜に投影する投影部を眼鏡型フレームに取付け又は内蔵したヘッドマウントディスプレイにおいて、
   前記投影部から伸延するケーブルを支持するケーブル支持部を備え、
   前記ケーブル支持部を前記眼鏡型フレームのテンプルの中途に基端を配設し、他端を前記ユーザの頭部から遠ざかる方向に向けて伸延させると共に、基端を中心として他端を前記ユーザの耳方向に回動可能としたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記ケーブル支持部の基端を、前記眼鏡型フレームのヨロイ部と前記ユーザの耳との間に配置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. 前記ケーブル支持部の基端位置を前記テンプルの伸延方向に沿って調整可能とし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. 前記ケーブル支持部の基端を、前記テンプルの上下方向において前記ユーザの耳よりも高い位置で前記テンプルと連結したことを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記ケーブル支持部の基端位置を上下方向に調整可能としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記テンプルが開状態から閉状態への移行に連動して、前記ケーブル支持部の他端を前記テンプルの伸延方向に向けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記ケーブル支持部を前記テンプルから着脱自在としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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