JP2016192630A - ヘッドマウントディスプレイ及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用可能な可動範囲を広くするヘッドマウントディスプレイ及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】ＨＭＤは、第一ボールジョイント２、第二ボールジョイント３、及びアーム部９を備えている。第一ボールジョイント２は、第一棒部２１Ａと第一球体部２１Ｂとを有する。第二ボールジョイント３は、第二棒部３１Ａと第二球体部３１Ｂとを有する。第一棒部２１Ａは第一孔部２２１Ｄを通過する。第二棒部３１Ａは第二孔部３２１Ｄを通過する。第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置し、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合の表示筐体１１の位置である第一位置におけるハーフミラー５１の位置Ｐ１は、表示筐体１１が第二位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２より装着具８から遠い。
【選択図】図７

Description

本発明は、使用者の頭部に装着可能なヘッドマウントディスプレイ及び画像表示装置に関する。

従来、使用者の頭部に装着可能な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に記載の映像付与装置は、ヘッドセットに含まれる支持部材と光学系筐体とを備えている。映像付与装置においては、ボールジョイントが支持部材から下方に延び、光学系筐体に連結されている。光学系筐体は、ボールジョイントによって、支持部材に対して水平方向に移動可能である。

特許第４３６３９２９号公報

上記従来の映像付与装置においては、ボールジョイントのボール軸が上下方向に延びている。このため、光学系筐体は、主に水平方向に移動するように構成されており、上下方向の可動範囲が狭い。また、光学系筐体は、ボール軸を中心として水平方向に移動するが、ユーザの顔に接触する位置も可動範囲に含まれる。このため、使用者の頭部に装着された場合、光学系筐体がユーザの顔と干渉する範囲には、光学系筐体を配置することができない。従って、利用可能な可動範囲が狭くなるという問題点がある。

本発明の目的は、利用可能な可動範囲を広くするヘッドマウントディスプレイ及び画像表示装置を提供することである。

本発明の第一の態様に係るヘッドマウントディスプレイは、使用者の頭部に装着可能であり、弧状に湾曲する装着具と、表示部と、前記表示部からの画像光を偏向し、第一方向に前記画像光を射出可能な射出部とを有し、前記第一方向に直交する方向のうちの一方側である第二方向に延びる表示筐体と、前記装着具から前記表示筐体に延びるアーム部と、前記装着具と前記アーム部とを接続する第一ボールジョイントと、前記表示筐体における前記射出部よりも前記第二方向側の部位と前記アーム部とを接続する第二ボールジョイントと、前記第一ボールジョイントに含まれ、第一棒部と前記第一棒部の一端部に設けられた第一球体部とを有する第一ボールスタッドと、前記第一ボールジョイントに含まれ、前記第一球体部を摺動可能に支持し、前記第一棒部が通過する第一孔部を有する第一ソケットと、前記第二ボールジョイントに含まれ、第二棒部と前記第二棒部の一端部に設けられた第二球体部とを有する第二ボールスタッドと、前記第二ボールジョイントに含まれ、前記第二球体部を摺動可能に支持し、前記第二棒部が通過する第二孔部を有する第二ソケットとを備え、前記第一棒部が前記第一孔部の中心に位置し、前記第二棒部が前記第二孔部の中心に位置する場合の前記表示筐体の位置である第一位置における前記射出部の位置は、前記第一方向と前記第二方向とに直交し且つ前記装着具の外周面の中央に直交する仮想面と、前記画像光が射出される前記第一方向とが平行となる前記表示筐体の位置である第二位置における前記射出部の位置より、前記装着具から遠い。

この場合、表示筐体が第一位置にある場合の射出部の位置が、表示筐体が第二位置にある場合の射出部の位置より装着具から遠い。第二位置は、仮想面と、第一方向とが平行となる表示筐体の位置である。第二位置に表示筐体が位置する場合、ユーザがヘッドマウントディスプレイを装着した時に、視線の正面に射出部が位置することが想定される。第一位置は、第一棒部が第一孔部の中心に位置し、第二棒部が第二孔部の中心に位置する場合の表示筐体の位置である。このため、第一棒部が第一孔部の中心に位置し、第二棒部が第二孔部の中心に位置する場合の表示筐体の位置が、第二位置と同じ又は第二位置より装着具に近い場合に比べて、装着具から離れる方向への表示筐体の可動範囲が広く、且つ、装着具に近づく方向への表示筐体の可動範囲が狭い。即ち、顔から離れる方向への表示筐体の可動範囲が広く、顔に近づく方向の表示筐体の可動範囲が狭い。よって、顔から離れる方向における表示筐体の利用可能な可動範囲が広くなる。

前記ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第一ソケットは、前記装着具に設けられ、前記第一棒部は、前記第一棒部が前記第一孔部の中心に位置する場合において、前記第一ソケットに支持される前記第一球体部から前記装着具の前記外周面に直交する直交方向に延び、第一屈曲部において前記直交方向とは異なる方向に屈曲し、前記アーム部に支持されてもよい。この場合、第一屈曲部が設けられていない場合に比べて、表示筐体を、第一屈曲部が曲がる方向に位置させやすい。

前記ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第二ソケットは、前記表示筐体に設けられ、前記第二棒部は、前記アーム部から延び、第二屈曲部において前記装着具から離れる方向寄りに屈曲し、前記第二ソケットに支持される前記第二球体部に接続されてもよい。この場合、第二棒部に第二屈曲部が設けられていない場合に比べて、第一棒部が第一孔部の中心に位置し、第二棒部が第二孔部の中心に位置する場合において、表示筐体の位置が装着具から遠くなる。よって、第二棒部に第二屈曲部が設けられていない場合に比べて、顔から離れる方向への表示筐体の可動範囲が広く、顔に近づく方向の表示筐体の可動範囲が狭い。よって、顔から離れる方向における表示筐体の利用可能な可動範囲が広くなる。

前記ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第一屈曲部における前記第一棒部の屈曲角度は、前記第二屈曲部における前記第二棒部の屈曲角度と同じであってもよい。この場合、第一屈曲部における第一棒部の屈曲角度が、第二屈曲部における第二棒部の屈曲角度と同じであるので、第一ボールスタッドと第二ボールスタッドとを同じ部品にできる可能性が高くなる。よって、同じ部品でない場合に比べて、部品共通化によってコストダウンできる可能性が高くなる。

前記ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第一棒部が前記第一孔部の中心にある位置から前記第一孔部の端部に接触する位置まで回動する第一回動角度は、前記第二棒部が前記第二孔部の中心にある位置から前記第二孔部の端部に接触する位置まで回動する第二回動角度と同じであってもよい。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、第一回動角度と第二回動角度とが同じ角度であるので、第一回動角度と第二回動角度とが異なる場合に比べて、ユーザに、表示筐体の可動範囲を把握させ易くすることができる。また、第一回動角度と第二回動角度とが同じ角度であるので、第一ソケットの第一孔部と第二ソケットの第二孔部とが同じ径となり、第一ソケットと第二ソケットとを同じ部品にできる可能性が高くなる。よって、同じ部品でない場合に比べて、部品共通化によってコストダウンできる可能性が高くなる。

前記ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記表示筐体を前記装着具に近づける方向に前記第一棒部が回動して前記第一孔部の端部に当接し、且つ、前記表示筐体を前記装着具に近づける方向に前記第二棒部が回動して前記第二孔部の端部に当接した場合の前記表示筐体の位置である第三位置における前記射出部の位置は、前記第二位置における前記射出部の位置より、前記装着具に近くてもよい。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、ユーザに第二位置より装着具に近い位置まで表示筐体を調整させることができるので、製造誤差などを加味しても、ユーザの視線の正面に射出部を位置させ易くすることができる。

前記ヘッドマントディスプレイにおいて、前記第一球体部を中心とする前記射出部の可動範囲において、前記第二位置における前記射出部の位置と、前記第三位置における前記射出部の位置との間の第一角度は、前記第二位置における前記射出部の位置と、前記第一位置における前記射出部の位置との間の第二角度より小さくてもよい。この場合、第一角度が第二角度以上である場合に比べて、顔から離れる方向における表示筐体の利用可能な可動範囲が広くなる。

本発明の第二の態様に係る画像表示装置は、表示部と、前記表示部からの画像光を偏向し、第一方向に前記画像光を射出可能な射出部とを有し、前記第一方向に直交する方向のうちの一方側である第二方向に延びる筐体である表示筐体と、頭部に装着可能な装着具から前記表示筐体に延びるアーム部と、前記装着具と前記アーム部とを接続する第一ボールジョイントと、前記表示筐体における前記射出部よりも前記第二方向側の部位と前記アーム部とを接続する第二ボールジョイントと、前記第一ボールジョイントに含まれ、第一棒部と前記第一棒部の一端部に設けられた第一球体部とを有する第一ボールスタッドと、前記第一ボールジョイントに含まれ、前記第一球体部を摺動可能に支持し、前記第一棒部が通過する第一孔部を有する第一ソケットと、前記第二ボールジョイントに含まれ、第二棒部と前記第二棒部の一端部に設けられた第二球体部とを有する第二ボールスタッドと、前記第二ボールジョイントに含まれ、前記第二球体部を摺動可能に支持し、前記第二棒部が通過する第二孔部を有する第二ソケットとを備え、前記第二棒部は、前記第一棒部が前記第一孔部の中心に位置し、前記第二棒部が前記第二孔部の中心に位置する場合において、前記装着具から離れる方向寄りに屈曲する屈曲部を備える。

この場合、第二棒部は、第一棒部が第一孔部の中心に位置し、第二棒部が第二孔部の中心に位置する場合において、装着具から離れる方向に屈曲する屈曲部を備えている。このため、第一棒部が第一孔部の中心に位置し、第二棒部が第二孔部の中心に位置する場合において、第二棒部に屈曲部が設けられていない場合に比べて表示筐体の位置が装着具から遠くなる。よって、第二棒部に屈曲部が設けられていない場合に比べて、顔から離れる方向への表示筐体の可動範囲が広く、顔に近づく方向の表示筐体の可動範囲が狭い。よって、顔から離れる方向における表示筐体の利用可能な可動範囲が広くなる。

表示筐体１１が第二位置にあるＨＭＤ１の平面図である。 表示筐体１１が第二位置にあるＨＭＤ１の右側面図である。 アーム部９の斜視図である。 アーム部９の他の斜視図である。 第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置する第一ボールジョイント２の近傍の断面図である。 表示筐体１１が第一位置にあるＨＭＤ１の平面図である。 図６に示すＨＭＤ１の要部拡大図である。 表示筐体１１が第三位置にあるＨＭＤ１の平面図である。 表示筐体１１が第四位置にあるＨＭＤ１の平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。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。）１は、光学透過型のシースルーＨＭＤである。使用者の眼前の景色からの光は、ハーフミラー５１を透過することによって使用者の眼８０に直接導かれる。ＨＭＤ１の投影形式は、虚像投影型である。ハーフミラー５１は、後述する液晶パネル５６２に表示された画像の画像光を偏向し、画像光を第一方向に射出し、使用者の片側の眼に導く。ＨＭＤ１は、使用者に対して、眼前の景色に画像を重ねて認識させることができる。ＨＭＤ１は、装着具８、アーム部９、及び表示筐体１１を備える。

以下、図１の下側、上側、左側、及び右側を、夫々、ＨＭＤ１の前側、後側、左側、及び右側とし、図２の上側及び下側を夫々ＨＭＤ１の上側及び下側と定義して説明する。ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側、及び後側は、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、右側、左側、前側、及び後側に対応する。また、ハーフミラー５１が画像光を射出する方向を、第一方向という場合がある。第一方向に直交する方向のうちの一方側（ＨＭＤ１が図１に示す姿勢にある場合においてはＨＭＤ１の右側）を第二方向という場合がある。第二方向の反対方向を第三方向という場合がある。ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側、及び後側は、装着具８を基準として定義される。第一方向、第二方向及び第三方向は、表示筐体１１を基準として定義される。そのため、ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側、及び後側と、第一方向、第二方向及び第三方向との関係は、装着具８に対する表示筐体１１の位置に応じて変化する。

図１及び図２に示すように、装着具８は、樹脂や金属（例えば、ステンレス）などの、可撓性を有する材質で構成される。装着具８は弧状に形成されている。装着具８は、第一部分８１及び第二部分８２、８３を有する。なお、以下では、理解を容易とするために、装着具８を第一部分８１及び第二部分８２、８３に区分して説明するが、装着具８は、第一部分８１及び第二部分８２、８３のそれぞれの部材に分かれておらず、全体として一体の部材である。

第一部分８１及び第二部分８２、８３は、それぞれ、湾曲した細長い板状部材である。第一部分８１は、装着具８のうち、位置８Ａと位置８Ｂとの間で左右方向に延びる部分である。第一部分８１は、前側に凸状に湾曲する。位置８Ａは、装着具８の中央８４よりも左側、且つ、前後方向の中央よりも前側に位置する。位置８Ａは、装着具８の中で、最も左側に位置する。位置８Ｂは、装着具８の左右方向の中央８４よりも右側、且つ、前後方向の中央よりも前側に位置する。位置８Ｂは、装着具８の中で、最も右側に位置する。装着具８の中央８４は、例えば、装着具８の最も前側の位置である。装着具８の中央８４は、左右方向において、装着具８の中心に位置してもよい。第二部分８２は、装着具８のうち、位置８Ａから後側に延びる部分である。第二部分８３は、装着具８のうち、位置８Ｂから後側に延びる部分である。第二部分８２、８３は、それぞれ、後端部が互いに近づく方向に延びる。装着具８は、使用者の前頭部、右側頭部、及び、左側頭部のそれぞれに、第一部分８１、第二部分８２、８３を接触させた状態で、使用者の頭部に着用される。この状態で、第一部分８１は使用者の額に沿って左右方向に延びる。以下の説明においては、装着具８のうち第一部分８１及び第二部分８２、８３で囲まれた領域を、「装着具８の内側」という場合があり、装着具８の内側と反対側を「装着具８の外側」という場合がある。

図１に示すように、第二方向に延びる表示筐体１１は、図１における左端部にハーフミラー５１を有する。より詳細には、表示筐体１１は、本体部１２Ａと突出部１２Ｂとを有する。本体部１２Ａは、角が湾曲した略直方体状の形状を有し、第二方向に延びる。突出部１２Ｂは、本体部１２Ａの第二方向側の端部から第一方向側に突出する。突出部１２Ｂの第一方向側の端部の第二方向側には、後述する第二ボールジョイント３が接続されている。

本体部１２Ａの内側には、ハーフミラー５１、液晶パネル５６２、レンズユニット５３、及び図示しない制御基板が設けられている。ハーフミラー５１は、本体部１２Ａの第三方向の端部に位置する偏向部材である。液晶パネル５６２は、第二方向において本体部１２Ａの中央部に設けられている。液晶パネル５６２は矩形板状であり、第三方向側に表示面を有する。レンズユニット５３は、液晶パネル５６２とハーフミラー５１との間に設けられている。

制御基板は、図示しない信号線を介して外部機器から画像データを受信する。制御基板は、受信した画像データに応じた画像を液晶パネル５６２に表示する。液晶パネル５６２に表示された画像の画像光は、第三方向に射出される（矢印８７１参照）。なお、本発明において、液晶パネル５６２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。更に、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。

レンズユニット５３は、複数のレンズを備えている。レンズユニット５３は、液晶パネル５６２から射出された画像光を、ハーフミラー５１に導く。ハーフミラー５１は矩形板状である。ハーフミラー５１は、第一方向に向かうほど、第三方向に位置するように斜めに延びる。ハーフミラー５１は、レンズユニット５３を通過して入射する画像光を第一方向に反射させることができる（矢印８７２参照）。使用者の左の眼８０は、ハーフミラー５１によって第一方向に反射された画像光に基づいて、虚像を視認できる。ハーフミラー５１は、第一方向の反対方向から入射した外界の光を、第一方向に透過させることができる。ハーフミラー５１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構成される。

なお、本発明において、上記のハーフミラー５１の代わりに、入射した画像光を第三方向に透過させない鏡面反射部材が用いられてもよい。この場合、第一方向の反対方向から入射した外界の光は、反射部材を透過しない。又、ハーフミラー５１の代わりに、プリズムや回折格子のような透過型光路偏向部材が用いられてもよい。

図１及び図２に示すように、アーム部９は、装着具８から表示筐体１１に延びる部材である。アーム部９は、装着具８が使用者の頭部に着用された状態で、表示筐体１１のハーフミラー５１を、使用者の左の眼８０の前方に配置させる。図２に示すように、アーム部９は装着具８から上下方向に対して下端部が前方に傾斜する向きに延びる。図１に示すように、アーム部９は、上下方向の中央部が右方向に向けて膨らむように湾曲している。アーム部９は、例えば、樹脂や金属などで構成される。

図１、図３、及び図４に示すように、アーム部９の上端部には、左方に突出する筒部９３が設けられている。筒部９３の左側の端部は、後端に向かうほど右方に位置するように斜めに形成されている。図３及び図４に示すように、筒部９３の内側には、後述する第一ボールスタッド２１の第一棒部２１Ａの右端部が配置されている。アーム部９の下端部の左側には、後述する第二ボールスタッド３１の第二棒部３１Ａの右端部が配置されている。

図１に示すように、装着具８とアーム部９の上端部とは、第一ボールジョイント２によって接続されている。表示筐体１１とアーム部９の下端部とは、第二ボールジョイント３によって接続されている。

装着具８とアーム部９との接続態様について詳述する。図１に示すように、装着具８の右前部には、接続部材７が設けられている。接続部材７は、第一部分８１の周囲に図示しないネジやスナップフィットなどによって接続されている。後述する第一ボールジョイント２の第一ソケット２２は、接続部材７によって装着具８に接続される。すなわち、第一ソケット２２は、装着具８に設けられている。

第一ボールジョイント２は、例えば、ステンレス、真鍮、チタン、アルミニウムなどの金属で構成される。図５に示すように、第一ボールジョイント２は、第一ボールスタッド２１と第一ソケット２２とを備えている。第一ボールスタッド２１は、第一棒部２１Ａと第一球体部２１Ｂとを有する。第一球体部２１Ｂは、第一棒部２１Ａの一端部である左端部に設けられた球状の部位である。第一ソケット２２は、第一球体部２１Ｂを摺動可能に支持する。以下、第一ボールジョイント２について詳述する。

以下の説明において、装着具８における接続部材７と第一ソケット２２が配置される位置における、装着具８の外周面８７に直交する方向を「直交方向」という。直交方向のうち、装着具８の内側に向かう方向を「直交方向内側」という場合があり、装着具８の外側に向かう方向を「直交方向外側」という場合がある。なお、直交方向外側は、装着具８の外周面８７に対する法線方向でもある。

図５に示すように、第一ソケット２２は、第一蓋部２２１と第一受け部２２２とを有する。第一受け部２２２は、底部２２２Ａ、側部２２２Ｂ、及び第一接触部２２２Ｃを有する。底部２２２Ａは、接続部材７に接続される円形板状の部位である。

側部２２２Ｂは、底部２２２Ａの周囲から直交方向外側に延びる筒状の部位である。側部２２２Ｂの外側の面にはねじ山が形成されている。底部２２２Ａ及び側部２２２Ｂは、例えば樹脂材料によって一体成形される。側部２２２Ｂで囲まれた部分に、第一接触部２２２Ｃが配置されている。第一接触部２２２Ｃは、第一球体部２１Ｂの表面形状に対応した凹形状を有する。第一接触部２２２Ｃは、緩衝材として機能する弾性変形可能な弾性部材（例えば、ゴムやウレタンなどの樹脂材料）で構成される。第一接触部２２２Ｃは、第一ボールスタッド２１の第一球体部２１Ｂの直交方向内側の部分に接触する。

第一蓋部２２１は、壁部２２１Ａ、側部２２１Ｂ、及び第一接触部２２１Ｃを有する。壁部２２１Ａは、円形板状の部位である。壁部２２１Ａの面積の大きな一対の面は、直交方向を向く。壁部２２１Ａの直径は、第一受け部２２２の側部２２２Ｂの外径よりも僅かに大きい。壁部２２１Ａの中心には、壁部２２１Ａを直交方向に貫通する円形の第一孔部２２１Ｄが設けられている。第一孔部２２１Ｄは、第一棒部２１Ａが通過する円形の孔を規定する、壁部２２１Ａの一部である。第一球体部２１Ｂは、第一孔部２２１Ｄに対して、直交方向内側に配置される。

第一ボールスタッド２１と第一孔部２２１Ｄとの間の隙間に、第一接触部２２１Ｃが配置されている。第一接触部２２１Ｃは、摺動性を有する樹脂材料（例えば、フッ素樹脂やポリアセタール）で構成される。第一接触部２２１Ｃは、第一球体部２１Ｂにおける直交方向外側の部分に接触する。なお、第一接触部２２１Ｃが設けられなくてもよい。以下の説明において、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄに当接する場合、第一棒部２１Ａが第一接触部２２１Ｃを介して第一孔部２２１Ｄに当接してもよいし、第一孔部２２１Ｄに直接当接してもよい。よって、以下の説明において、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄに当接する場合は、第一棒部２１Ａが第一接触部２２１Ｃを介して第一孔部２２１Ｄに当接する場合と、第一孔部２２１Ｄに直接当接する場合との意味を含むものとする。

側部２２１Ｂは、壁部２２１Ａの周囲から直交方向内側に延びる筒状の部位である。壁部２２１Ａ及び側部２２１Ｂは、例えば樹脂材料によって一体成形される。側部２２１Ｂの内側の面にねじ山が形成されている。側部２２１Ｂのねじ山は、第一受け部２２２の側部２２２Ｂのねじ山に嵌る。これによって、第一蓋部２２１は第一受け部２２２に螺合する。

第一棒部２１Ａは、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置する場合において、第一ソケット２２に支持される第一球体部２１Ｂから直交方向外側に延び、第一屈曲部２３において直交方向とは異なる方向に延び、アーム部９に支持される。本実施形態においては、第一棒部２１Ａは、第一屈曲部２３において、直交方向よりも後寄りに屈曲している。第一棒部２１Ａの第一球体部２１Ｂとは反対側の端部２４は、螺子４１によって、アーム部９に固定されている。図５に示す例においては、第一屈曲部２３における第一棒部２１Ａの屈曲角度Ｒ３１は、一例として３０度である。

第一球体部２１Ｂ及び第一棒部２１Ａが第一ソケット２２に対して摺動することによって、第一ボールジョイント２は、装着具８に対してアーム部９を任意の方向に移動させることができる。アーム部９の可動範囲は、第一孔部２２１Ｄに第一棒部２１Ａが当接することよって制限される。

表示筐体１１とアーム部９との接続態様について詳述する。なお、本実施形態では、一例として、第二ボールジョイント３は、第一ボールジョイント２と共通の部品であるため、第一ボールジョイント２と同様の構成を有する。よって、説明は適宜省略する。図１及び図６に示すように、第二ボールジョイント３は、表示筐体１１におけるハーフミラー５１よりも第二方向側の部位、より詳細には、突出部１２Ｂの第一方向側の端部とアーム部９とを接続する。

図７に示すように、第二ボールジョイント３は、第二ボールスタッド３１と第二ソケット３２とを備えている。第二ボールスタッド３１は、第二棒部３１Ａ及び第二球体部３１Ｂを有する。第二球体部３１Ｂは、第二棒部３１Ａの一端部に設けられた球状の部位である。第二ソケット３２は、表示筐体１１に設けられている。第二ソケット３２は、突出部１２Ｂの第一方向側の端部の第二方向側に位置する。第一ソケット２２（図５参照）と同様に、第二ソケット３２は、第二球体部３１Ｂを摺動可能に支持する。

第二ソケット３２は、第二蓋部３２１と図示しない第二受け部とを有する。第二蓋部３２１と図示しない第二受け部とは、図５に示す第一ボールジョイント２の第一蓋部２２１及び第一受け部２２２と同様の構成を有する。

第二蓋部３２１は、壁部３２１Ａ、側部３２１Ｂ、及び、図示しない第二接触部を有する。壁部３２１Ａは、円形板状の部位である。壁部３２１Ａの面積の大きな一対の面は、第二方向を向く。壁部３２１Ａの中心には、壁部３２１Ａを第二方向に貫通する円形の第二孔部３２１Ｄが設けられている。第二孔部３２１Ｄは、第二棒部３１Ａが通過する円形の孔を規定する、壁部３２１Ａの一部である。第二孔部３２１Ｄは、第一孔部２２１Ｄ（図５参照）と同じ径である。第二球体部３１Ｂは、第二孔部３２１Ｄに対して第三方向側に配置される。

第二ボールスタッド３１と第二孔部３２１Ｄとの間の隙間に、図示しない第二接触部が配置されている。第二接触部の形状は、第一接触部２２１Ｃ（図５参照）と同様である。第二接触部は、摺動性を有する樹脂材料（例えば、フッ素樹脂やポリアセタール）で構成される。第二接触部は、第一球体部２１Ｂにおける第二方向側の部分に接触する。なお、第二接触部が設けられなくてもよい。以下の説明において、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄに当接する場合、第二棒部３１Ａが第二接触部を介して第二孔部３２１Ｄに当接してもよいし、第二孔部３２１Ｄに直接当接してもよい。よって、以下の説明において、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄに当接する場合は、第二棒部３１Ａが第二接触部を介して第二孔部３２１Ｄに当接する場合と、第二孔部３２１Ｄに直接当接する場合との意味を含むものとする。

側部３２１Ｂは、壁部３２１Ａの周囲から第三方向に延びる筒状の部位である。壁部３２１Ａ及び側部３２１Ｂは、例えば樹脂材料によって一体成形される。側部３２１Ｂの内側の面にねじ山が形成されている。側部３２１Ｂのねじ山は、第二受け部のねじ山に嵌る。これによって、第二蓋部３２１は第二受け部に螺合する。

第二棒部３１Ａは、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合（図６及び図７参照）において、第二ソケット３２に支持される第二球体部３１Ｂから第二方向に延び、第二屈曲部３３において第二方向とは異なる方向に延び、アーム部９に支持される。本実施形態においては、図１、図２、図６〜図９に示すＨＭＤ１の姿勢において、第二棒部３１Ａは、アーム部９から延び、第二屈曲部３３において装着具８から離れる方向寄りに屈曲し、第二ソケット３２に支持される第二球体部３１Ｂに接続されている。装着具８から離れる方向寄りとは、離れる方向の成分を含む任意の方向のことを示す。例えば、装着具８から離れる方向の一例は、前方向である。この場合、前方向の成分を含む任意の方向（例えば、左前方向、右前方向）は、装着具８から離れる方向寄りの範囲に含まれる。第二屈曲部３３における第二棒部３１Ａの屈曲角度Ｒ３２（図７参照）は、一例として３０度である。第一屈曲部２３における第一棒部２１Ａの屈曲角度Ｒ３１（図５参照）と、第二屈曲部３３における第二棒部３１Ａの屈曲角度Ｒ３２（図７参照）とは互いに同じ角度である。なお、第二棒部３１Ａの第二球体部３１Ｂとは反対側の端部は、図示しない螺子によって、アーム部９の下端部に固定されている。

第二球体部３１Ｂ及び第二棒部３１Ａが第二ソケット３２に対して摺動することによって、第二ボールジョイント３は、アーム部９に対して表示筐体１１を任意の方向に移動させることができる。表示筐体１１の可動範囲は、第二孔部３２１Ｄに第二棒部３１Ａが当接することよって制限される。

また、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心にある位置から第一孔部２２１Ｄの端部に接触する位置まで回動する角度を第一回動角度Ｒ４１（図５参照）とする。第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心にある位置から第二孔部３２１Ｄの端部に接触する位置まで回動する角度を第二回動角度Ｒ４２（図６参照）とする。第一回動角度Ｒ４１と第二回動角度Ｒ４２とは同じ角度（例えば、２０度）である。

ＨＭＤ１の動作の概要について説明する。初めに使用者は、ＨＭＤ１の装着具８を頭部に着用する。使用者は、表示筐体１１を左手で持ち、ハーフミラー５１が左の眼８０（図１参照）の前方に配置されるように位置を調節する。図示外の外部機器から、画像データの出力が開始される。図示しない制御基板は、図示しない通信線を介して、画像データを受信する。制御基板は、受信した画像データに応じた画像を、液晶パネル５６２に表示させる。液晶パネル５６２に表示された画像の画像光は、レンズユニット５３が有する複数のレンズを第三方向に通過する。ハーフミラー５１は、画像光を第一方向側に反射させる。画像光は使用者の左の眼８０に入射する。又、ハーフミラー５１は、前側から入射した外界の光を後側に透過させる。これによって使用者は、ＨＭＤ１の表示筐体１１に対して前側の景色に虚像を重ねて認識する。

表示筐体１１及びハーフミラー５１の可動範囲について説明する。以下の説明においては、図６及び図７に示すように、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置し、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合の表示筐体１１の位置を第一位置という。図１に示すように、仮想面８６と、画像光が射出される第一方向とが平行となる表示筐体１１の位置を第二位置という。仮想面８６は第一方向と第二方向とに直交する上下方向に延びる面であって、装着具８の外周面８７の中央８４に直交する面である。本実施形態では、仮想面８６は、前後方向にも平行である。装着具８の外周面８７の中央８４は、左右対称の装着具８の中央であり、ユーザの左右の眼球の中央に配置される部位である。しかし、例えば装着具８が左右対称でなくても、ユーザの左右の眼球の中央に配置されることが想定される部位が、装着具８の外周面８７の中央８４である。第二位置に表示筐体１１が位置する場合、ユーザがＨＭＤ１を装着した時に、視線の正面にハーフミラー５１が位置することが想定される。

図８に示すように、表示筐体１１を装着具８に近づける方向に第一棒部２１Ａが回動して第一孔部２２１Ｄの端部（図８における前側の端部）に当接し、且つ、表示筐体１１を装着具８に近づける方向に第二棒部３１Ａが回動して第二孔部３２１Ｄの端部（図８における後側の端部）に当接した場合の表示筐体１１の位置を第三位置という。図９に示すように、表示筐体１１を装着具８から離す方向に第一棒部２１Ａが回動して第一孔部２２１Ｄの端部（図９における後側の端部）に当接し、且つ、表示筐体１１を装着具８から離す方向に第二棒部３１Ａが回動して第二孔部３２１Ｄの端部（図９における右側の端部）に当接した場合の表示筐体１１の位置を第四位置という。

本実施形態における表示筐体１１は、第一位置（図６参照）を中心として、第三位置（図８参照）及び第四位置（図９参照）との間で移動可能である。第一位置（図６参照）と第三位置（図８参照）との間の可動範囲に第二位置（図１参照）がある。この可動範囲は、第一孔部２２１Ｄにおける第一棒部２１Ａが移動可能な範囲、及び第二孔部３２１Ｄにおける第二棒部３１Ａが移動可能な範囲によって規定される。

表示筐体１１が第一位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ１（図６参照）は、表示筐体１１が第二位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２（図１参照）より、装着具８から遠い。表示筐体１１が第三位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ３（図８参照）は、表示筐体１１が第二位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２（図１参照）より装着具８に近い。

図７には、表示筐体１１が第一位置〜第三位置にある場合におけるハーフミラーの位置Ｐ１〜Ｐ３と、表示筐体１１が第四位置（図９参照）にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ４とを図示している。

図７に示すように、第一球体部２１Ｂを中心とするハーフミラー５１の可動範囲において、表示筐体１１が第二位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２と、表示筐体１１が第三位置にある場合おけるハーフミラー５１の位置Ｐ３との間の角度を、第一角度Ｒ１１という。表示筐体１１が第二位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２と、表示筐体１１が第一位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ１との間の角度を、第二角度Ｒ１２という。表示筐体１１が第四位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ４と、表示筐体１１が第一位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ１との間の角度を、第三角度Ｒ１３という。第一角度Ｒ１１は、第二角度Ｒ１２より小さい。また、第三角度Ｒ１３は、第一角度Ｒ１１と第二角度Ｒ１２との夫々より大きい。

以上のように、本実施形態におけるＨＭＤ１が構成される。表示筐体１１が第一位置（図６及び図７参照）にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ１は、表示筐体１１が第二位置（図１参照）にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２より装着具８から遠い。前述したように、第二位置に表示筐体１１が位置する場合、ユーザがＨＭＤ１を装着した時に、左の眼８０の視線の正面にハーフミラー５１が位置することが想定される（図１参照）。第一位置は、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置し、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合の表示筐体１１の位置である（図６及び図７参照）。このため、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置し、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合の表示筐体１１の位置が、第二位置と同じ又は第二位置より装着具に近い場合に比べて、装着具８から離れる方向への表示筐体１１の可動範囲が広く、且つ、装着具８に近づく方向への表示筐体１１の可動範囲が狭い。即ち、ユーザの顔から離れる方向への表示筐体１１の可動範囲が広く、顔に近づく方向の表示筐体１１の可動範囲が狭い。よって、顔から離れる方向における表示筐体１１の利用可能な可動範囲が広くなる。

また、図５に示すように、第一ソケット２２は、装着具８に設けられている。そして、第一棒部２１Ａは、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置する場合において、第一ソケット２２に支持される第一球体部２１Ｂから直交方向に延び、第一屈曲部２３において直交方向とは異なる方向に屈曲し、アーム部９に支持される。このため、第一屈曲部２３が設けられていない場合に比べて、表示筐体１１を、第一屈曲部２３が曲がる方向に位置させやすい。

また、図７に示すように、第二ソケット３２は、表示筐体１１に設けられている。そして、第二棒部３１Ａは、アーム部９から延び、第二屈曲部３３において装着具８から離れる方向寄りに屈曲し、第二ソケット３２に支持される第二球体部３１Ｂに接続される。このため、第二棒部３１Ａに第二屈曲部３３が設けられていない場合に比べて、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置し、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合において、表示筐体１１の位置が装着具８から遠くなる。よって、第二棒部３１Ａに第二屈曲部３３が設けられていない場合に比べて、顔から離れる方向への表示筐体１１の可動範囲が広く、顔に近づく方向の表示筐体１１の可動範囲が狭い。よって、顔から離れる方向における表示筐体１１の利用可能な可動範囲が広くなる。

また、第一屈曲部２３における第一棒部２１Ａの屈曲角度Ｒ３１（図５参照）は、第二屈曲部３３における第二棒部３１Ａの屈曲角度Ｒ３２（図７参照）と同じである。このため、屈曲角度Ｒ３１と屈曲角度Ｒ３２とが異なる角度である場合に比べて、第一ボールスタッド２１と第二ボールスタッド３１とを同じ部品にできる可能性が高くなる。よって、同じ部品でない場合に比べて、部品共通化によってコストダウンできる可能性が高くなる。

また、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心にある位置から第一孔部２２１Ｄの端部に接触する位置まで回動する第一回動角度Ｒ４１（図５参照）は、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心にある位置から第二孔部３２１Ｄの端部に接触する位置まで回動する第二回動角度Ｒ４２（図７参照）と同じである。よって、ＨＭＤ１は、第一回動角度Ｒ４１と第二回動角度Ｒ４２とが異なる場合に比べて、ユーザに、表示筐体１１の可動範囲を把握させ易くすることができる。また、第一回動角度Ｒ４１と第二回動角度Ｒ４２とが同じ角度であるので、第一ソケット２２の第一孔部２２１Ｄと第二ソケット３２の第二孔部３２１Ｄとが同じ径となり、第一ソケット２２と第二ソケット３２とを同じ部品にできる可能性が高くなる。よって、同じ部品でない場合に比べて、部品共通化によってコストダウンできる可能性が高くなる。

また、仮に、第三位置（図８参照）が、第二位置（図１参照）と同じ位置である場合、ユーザの頭部に対する装着具８の装着具合、部品の交差、又は製造誤差等によって、ユーザの視線の正面にハーフミラー５１が位置しない可能性がある。本発明においては、表示筐体１１が第三位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ３（図８参照）は、表示筐体１１が第二位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２（図１参照）より、装着具８に近い。このため、ＨＭＤ１は、ユーザに第二位置より装着具８に近い位置まで表示筐体１１の位置を調整させることができるので、ユーザの頭部に対する装着具８の装着具合、部品の交差、又は製造誤差等を加味してもユーザの視線の正面にハーフミラー５１を位置させ易くすることができる。

また、図７に示すように、第一角度Ｒ１１は、第二角度Ｒ１２より小さい。このため、第一角度Ｒ１１が第二角度Ｒ１２以上である場合に比べて、顔から離れる方向における表示筐体１１の利用可能な可動範囲が広くなる。

上記実施形態において、液晶パネル５６２は本発明の「表示部」の一例である。ハーフミラー５１は本発明の「射出部」の一例である。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、図７に示す第一角度Ｒ１１は、第二角度Ｒ１２以上であってもよい。表示筐体１１が第三位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ３（図８参照）は、表示筐体１１が第二位置にある場合におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２（図１参照）と同じ位置であってもよい。第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心にある位置から第一孔部２２１Ｄの端部に接触する位置まで回動する第一回動角度Ｒ４１（図５参照）が、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心にある位置から第二孔部３２１Ｄの端部に接触する位置まで回動する第二回動角度Ｒ４２（図７参照）と異なっていてもよい。

また、第一屈曲部２３における第一棒部２１Ａの屈曲角度Ｒ３１（図５参照）は、第二屈曲部３３における第二棒部３１Ａの屈曲角度Ｒ３２（図７参照）と異なっていてもよい。また、第一孔部２２１Ｄ及び第二孔部３２１Ｄは、円形に限定されない。第一孔部２２１Ｄ及び第二孔部３２１Ｄは、平面視で中心が定義可能な形状（例えば、長方形及び楕円形等の点対称な形状）であれば何でもよい。

また、第二ソケット３２（図７参照）は、表示筐体１１ではなく、アーム部９に設けられてもよい。この場合、例えば、第二棒部３１Ａは、アーム部９に配置された第二球体部３１Ｂから延び、第二屈曲部３３において装着具８から離れる方向に屈曲し、表示筐体１１に接続されてもよい。

また、第一ソケット２２（図５参照）は、装着具８ではなく、アーム部９に設けられてもよい。この場合、例えば、第一棒部２１Ａは、装着具８の外周面８７に直交する直交方向に延び、第一屈曲部２３において直交方向とは異なる方向に屈曲し、第一ソケット２２に支持される第一球体部２１Ｂに接続されてもよい。

装着具８は、アーム部９を介して表示筐体１１を保持することが可能であれば、前記した実施形態と異なる形状であってもよい。例えば、眼鏡型のフレーム、ヘッドホン型のフレームなどが、装着具として用いられてもよい。或いは、専用の装着具でなく、ヘルメット、防止、一般の眼鏡など、ユーザの頭部に装着されているものを装着具としてもよい。

また、第二棒部３１Ａは、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置し、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合において、装着具８から離れる方向寄りに屈曲しなくてもよい。例えば、第二棒部３１Ａが屈曲せず、直線状に延びてもよい。また、第一棒部２１Ａと第二棒部３１Ａとの両方が屈曲せず、直線状に延びてもよい。この場合においても、第一棒部２１Ａが第一孔部２２１Ｄの中心に位置し、第二棒部３１Ａが第二孔部３２１Ｄの中心に位置する場合の表示筐体１１の位置である第一位置におけるハーフミラー５１の位置Ｐ１（図５及び図７参照）は、仮想面８６と、画像光が射出される第一方向とが平行となる表示筐体１１の位置である第二位置におけるハーフミラー５１の位置Ｐ２（図１参照）より、装着具８から遠ければよい。また、ＨＭＤ１は、装着具８を備えない構成であってもよい。この場合、アーム部９と表示筐体１１とを含む部材が本発明の「画像表示装置」に相当する。

１ ＨＭＤ
２ 第一ボールジョイント
３ 第二ボールジョイント
８ 装着具
９ アーム部
１１ 表示筐体
２１ 第一ボールスタッド
２１Ａ 第一棒部
２１Ｂ 第一球体部
２２ 第一ソケット
２３ 第一屈曲部
３１ 第二ボールスタッド
３１Ａ 第二棒部
３１Ｂ 第二球体部
３２ 第二ソケット
３３ 第二屈曲部
５１ ハーフミラー
８６ 仮想面
２２１Ｄ 第一孔部
３２１Ｄ 第二孔部
５６２ 液晶パネル

Claims (8)

1. 使用者の頭部に装着可能であり、弧状に湾曲する装着具と、
   表示部と、前記表示部からの画像光を偏向し、第一方向に前記画像光を射出可能な射出部とを有し、前記第一方向に直交する方向のうちの一方側である第二方向に延びる表示筐体と、
   前記装着具から前記表示筐体に延びるアーム部と、
   前記装着具と前記アーム部とを接続する第一ボールジョイントと、
   前記表示筐体における前記射出部よりも前記第二方向側の部位と前記アーム部とを接続する第二ボールジョイントと、
   前記第一ボールジョイントに含まれ、第一棒部と前記第一棒部の一端部に設けられた第一球体部とを有する第一ボールスタッドと、
   前記第一ボールジョイントに含まれ、前記第一球体部を摺動可能に支持し、前記第一棒部が通過する第一孔部を有する第一ソケットと、
   前記第二ボールジョイントに含まれ、第二棒部と前記第二棒部の一端部に設けられた第二球体部とを有する第二ボールスタッドと、
   前記第二ボールジョイントに含まれ、前記第二球体部を摺動可能に支持し、前記第二棒部が通過する第二孔部を有する第二ソケットと
   を備え、
   前記第一棒部が前記第一孔部の中心に位置し、前記第二棒部が前記第二孔部の中心に位置する場合の前記表示筐体の位置である第一位置における前記射出部の位置は、前記第一方向と前記第二方向とに直交し且つ前記装着具の外周面の中央に直交する仮想面と、前記画像光が射出される前記第一方向とが平行となる前記表示筐体の位置である第二位置における前記射出部の位置より、前記装着具から遠いことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記第一ソケットは、前記装着具に設けられ、
   前記第一棒部は、前記第一棒部が前記第一孔部の中心に位置する場合において、前記第一ソケットに支持される前記第一球体部から前記装着具の前記外周面に直交する直交方向に延び、第一屈曲部において前記直交方向とは異なる方向に屈曲し、前記アーム部に支持される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. 前記第二ソケットは、前記表示筐体に設けられ、
   前記第二棒部は、前記アーム部から延び、第二屈曲部において前記装着具から離れる方向寄りに屈曲し、前記第二ソケットに支持される前記第二球体部に接続され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。
4. 前記第一屈曲部における前記第一棒部の屈曲角度は、前記第二屈曲部における前記第二棒部の屈曲角度と同じである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. 前記第一棒部が前記第一孔部の中心にある位置から前記第一孔部の端部に接触する位置まで回動する第一回動角度は、前記第二棒部が前記第二孔部の中心にある位置から前記第二孔部の端部に接触する位置まで回動する第二回動角度と同じであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記表示筐体を前記装着具に近づける方向に前記第一棒部が回動して前記第一孔部の端部に当接し、且つ、前記表示筐体を前記装着具に近づける方向に前記第二棒部が回動して前記第二孔部の端部に当接した場合の前記表示筐体の位置である第三位置における前記射出部の位置は、前記第二位置における前記射出部の位置より、前記装着具に近いことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記第一球体部を中心とする前記射出部の可動範囲において、前記第二位置における前記射出部の位置と、前記第三位置における前記射出部の位置との間の第一角度は、前記第二位置における前記射出部の位置と、前記第一位置における前記射出部の位置との間の第二角度より小さいことを特徴とする請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 表示部と、前記表示部からの画像光を偏向し、第一方向に前記画像光を射出可能な射出部とを有し、前記第一方向に直交する方向のうちの一方側である第二方向に延びる筐体である表示筐体と、
   頭部に装着可能な装着具から前記表示筐体に延びるアーム部と、
   前記装着具と前記アーム部とを接続する第一ボールジョイントと、
   前記表示筐体における前記射出部よりも前記第二方向側の部位と前記アーム部とを接続する第二ボールジョイントと、
   前記第一ボールジョイントに含まれ、第一棒部と前記第一棒部の一端部に設けられた第一球体部とを有する第一ボールスタッドと、
   前記第一ボールジョイントに含まれ、前記第一球体部を摺動可能に支持し、前記第一棒部が通過する第一孔部を有する第一ソケットと、
   前記第二ボールジョイントに含まれ、第二棒部と前記第二棒部の一端部に設けられた第二球体部とを有する第二ボールスタッドと、
   前記第二ボールジョイントに含まれ、前記第二球体部を摺動可能に支持し、前記第二棒部が通過する第二孔部を有する第二ソケットと
   を備え、
   前記第二棒部は、前記第一棒部が前記第一孔部の中心に位置し、前記第二棒部が前記第二孔部の中心に位置する場合において、前記装着具から離れる方向寄りに屈曲する屈曲部を備えることを特徴とする画像表示装置。

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