JP5131254B2 - Ｈｍｄ用アタッチメント装置 - Google Patents

Description

本発明は、観察者の頭部に装着される眼鏡型フレームに単眼式のヘッドマウント型ディスプレイ装置（ＨＭＤ）を取り付けるアタッチメント装置に関するものであり、特に、そのアタッチメント装置の使い勝手を向上させる技術に関するものである。

画像を光学的に表示するディスプレイ装置の一種として、画像を表す画像光を観察者の片眼に投影して前記画像を観察者に表示する単眼式のディスプレイ装置が既に存在する。

この単眼式のディスプレイ装置の型式には、観察者が片眼の前方における現実外界を、表示画像と共に観察することができるシースルー型と、表示画像のみを観察することができるクローズド型とがある。

シースルー型のディスプレイ装置の一用途は、観察者が現実外界を観察しながら、その現実外界での作業を支援するために観察者が視認すべき参考画像を、例えば観察者の視野の周縁部において視認するという用途である。別の用途は、観察者が専ら表示画像を、例えば観察者の視野の中央位置において鑑賞するという用途である。

画像を光学的に表示するディスプレイ装置は、画像形成方式によっても分類される。

それの一形式は、例えば特開２００８−１７６０９６号公報に開示されているように、光源から入射した光束を観察者の網膜上に投射するとともに、その投射した光束を網膜上において画像光を走査し、それにより、面状の画像光を形成して、画像を虚像として観察者に表示する網膜走査型ディスプレイ装置である。

別の形式は、光源から一斉に入射した面状の光を、ＬＣＤ等、空間変調素子を用いて、各画素ごとに空間的に変調し、それにより、面状の画像光を形成して、画像を観察者に表示するディスプレイ装置である。

この種のディスプレイ装置は、さらに、設置方式によっても分類される。それの一形式は、観察者の頭部に装着された眼鏡型フレームにディスプレイ装置が搭載されるヘッドマウント型である。別の形式は、固着物（フロア、壁、テーブル等）等、静止部材にディスプレイ装置が設置される固定設置型である。

特開２００８−１７６０９６号公報

単眼式のヘッドマウント型ディスプレイ装置（以下、「ＨＭＤ」と略称する。）については、観察者の眼球の位置、観察者の眼球に対する画像の相対的な表示位置、観察者の観察中の姿勢等、諸条件に適合するようにするために、観察者の片眼、すなわち、観察者の両眼のうち画像を観察するために使用されるものに対して位置および角度が調節可能であることが要求される。

具体的には、例えば、ＨＭＤを観察者の片眼に対して相対的に上下方向における位置および左右方向における位置ならびに垂直面における角度が観察者によって調節可能であることが要求される。ＨＭＤを観察者の片眼に対して相対的に前後方向における位置も観察者によって調節可能であることが要求される場合もある。

そのようなＨＭＤの幾何学的調節を可能とするため、ＨＭＤを前記眼鏡型フレームに取り付けるアタッチメント装置が使用され、そのアタッチメント装置が、ＨＭＤの幾何学的調節を実現するように設計される。

観察者は、ＨＭＤによって表示される画像を右眼で観察することを希望する場合もあれば、左眼で観察することを希望する場合がある。

一方、右眼での観察時であるか左眼での観察時であるかを問わず、同一のＨＭＤおよびアタッチメント装置を用いて画像を表示可能であることが、ＨＭＤおよびアタッチメント装置の使い勝手を向上させるために望ましい。

すなわち、同一のＨＭＤおよびアタッチメント装置を右眼用の装着位置と左眼用の装着位置とに付け替えて使用可能であること、すなわち、ＨＭＤおよびアタッチメント装置の左右交換性が高いことが望ましいのである。

以上要するに、単眼式のＨＭＤおよびアタッチメント装置については、幾何学的調節機能と高い左右交換性との双方が要望されるのである。

しかしながら、特に、ＨＭＤが画像光を水平面内における光路に沿って出射する場合には、ＨＭＤをそれのアタッチメント装置と共に、例えば右眼用の装着位置から左眼用の装着位置に付け替えると、表示画像が１８０度回転してしまうのみならず、アタッチメント装置も反転してしまう。

そのため、従来では、ＨＭＤの装着位置を左右眼間で交換するとアタッチメント装置において反転することになる部品を、その左右交換に伴い、アタッチメント装置からわざわざ取り外し、反転した状態で取り付けることが行われていた。

その結果、従来では、ＨＭＤの左右交換に際し、不便であるうえに、アタッチメント装置から部品が脱落したり破損・変形する可能性があった。

以上説明した事情を背景として、本発明は、画像を表す画像光を観察者の片眼に投影して前記画像を観察者に表示するために観察者の頭部に装着されるヘッドマウント型ディスプレイ装置（ＨＭＤ）を、観察者の頭部に装着される眼鏡型フレームに取り付けるＨＭＤ用アタッチメント装置の使い勝手を向上させることを課題としてなされたものである。

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。

（１） 画像を表す画像光を観察者の片眼に投影して前記画像を観察者に表示するために観察者の頭部に装着されるヘッドマウント型ディスプレイ装置（ＨＭＤ）を、観察者の頭部に装着される眼鏡型フレームに取り付けるＨＭＤ用アタッチメント装置であって、
前記眼鏡型フレームに着脱可能に装着される本体部と、
その本体部と前記ディスプレイ装置との間に装着される可動部材であって、回転軸線まわりに、前記本体部に対して相対的に角度変位可能であるとともに、前記本体部に対して相対的に直線変位可能であり、かつ、選択された角度変位位置および直線変位位置に保持されるものと、
前記可動部材の、前記本体部に対する相対的直線変位に機械的に連動して、前記可動部材の、前記本体部に対する相対的角度変位の状態を、１８０度より小さい角度での相対的角度変位が可能な小角度変位可能状態と、１８０度以上の角度での相対的角度変位が可能な大角度変位可能状態とに選択的に切り換える状態切換え機構と
を含むＨＭＤ用アタッチメント装置。

このアタッチメント装置においては、観察者の片眼に対するＨＭＤの相対位置を調節するために、可動部材が、眼鏡型フレームに装着される本体部に対して直線変位させられるとともに、本体部に対して角度変位させられる。

さらに、このアタッチメント装置においては、本体部に対する可動部材の相対的角度変位（相対回転運動）の状態、すなわち、変更可能な角度範囲は、本体部に対する可動部材の相対的直線変位位置の如何を問わず、変化しないのではなく、その相対的直線変位位置に応じて変化する。ある相対的直線変位位置においては、可動部材が、本体部に対して小角度でしか角度変位することができない小角度変位可能状態であるのに対し、別の相対的直線変位位置においては、可動部材が、本体部に対して大角度で角度変位することができる大角度変位可能状態となる。

前記大角度変位状態においては、可動部材を本体部に対して１８０度回転させるなどして、ＨＭＤの装着位置を観察者の左眼から右眼に変更したり、右眼から左眼に変更することが可能となる。

ところで、可動部材のすべての相対的直線変位位置において、前記大角度変位可能状態が実現される場合を想定する。この場合には、本体部に対する可動部材の通常の位置において、可動部材が、本体部に対して、ＨＭＤの角度調節に必要な角度範囲を超えた範囲で、角度変位可能となる。そのため、可動部材が、本体部に対して、必要以上に大きい角度で傾斜させられることとなって、アタッチメント装置の使い勝手が悪化するおそれがある。

一方、本体部に対する可動部材の相対的角度変位（相対回転運動）の状態を、前記大角度変位可能状態と前記小角度変位可能状態とに選択的に切り換えるために、部品の取付け・取外しを必要としたり、部品の交換を必要としたり、複雑な操作を観察者に要求することになると、これも、アタッチメント装置の使い勝手を悪化させる原因となる。

これに対して、本項に係るアタッチメント装置によれば、可動部材の、本体部に対する相対的角度変位の状態を、１８０度より小さい角度での相対的角度変位が可能な小角度変位可能状態と、１８０度以上の角度での相対的角度変位が可能な大角度変位可能状態とに選択的に切り換えることが、可動部材の、本体部に対する相対的直線変位に機械的に連動して行われる。

したがって、このアタッチメント装置によれば、部品の取付け・取外しを必要とすることも、部品の交換を必要とすることも、複雑な操作を観察者に要求することもなく、本体部に対する可動部材の相対的角度変位（相対回転運動）の状態を前記大角度変位可能状態と前記小角度変位可能状態とに選択的に切り換えることができる。

よって、このアタッチメント装置によれば、本体部に対する可動部材の相対回転運動の状態の切換えのために、当該アタッチメント装置の使い勝手を悪化させずに済む。

（２） 前記可動部材は、観察者により、前記相対的直線変位の方向に並んだ第１領域と第２領域とに選択的に位置させられ、
前記状態切換え機構は、前記可動部材が前記第１領域に位置するときに、前記小角度変位可能状態を実現する一方、前記可動部材が前記第２領域に位置するときに、前記大角度変位可能状態を実現する（１）項に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（３） 前記小角度変位可能状態は、前記可動部材の相対的角度変位が制限される状態であり、前記大角度変位可能状態は、前記可動部材の相対的角度変位が制限されない状態である（１）または（２）項に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（４） 前記回転軸線は、前記可動部材の前記本体部に対する相対的な直線変位に伴って、前記可動部材と一体的に直線変位させられる（１）ないし（３）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

このアタッチメント装置においては、可動部材の回転軸線の位置（可動部材の回転中心の位置）が、本体部に対する可動部材の相対的直線変位に伴って、可動部材と一体的に直線変位させられる。すなわち、可動部材の回転軸線の位置が、本体部に対する可動部材の相対的直線変位位置の如何を問わず固定されているわけではないのである。

したがって、このアタッチメント装置によれば、可動部材の回転アーム（すなわち、可動部材の回転中心から、その可動部材の力点までの距離）の長さが、本体部に対する相対的直線変位位置の如何を問わず、一定となる。

よって、このアタッチメント装置によれば、可動部材の操作感（すなわち、観察者から可動部材の力点に、その可動部材の回転方向に付与される近似的な直線運動に応答して可動部材に発生する角度変位の量）が、本体部に対する相対的直線変位の全位置において一定に維持される。このアタッチメント装置によれば、この理由によっても、使い勝手が向上する。

（５） さらに、
前記本体部の中心線に平行な方向に、前記本体部に対して相対的に直線変位可能であるとともに、選択された直線変位位置に保持される直線変位部材を含み、
前記可動部材は、前記直線変位部材に、相対的に直線変位不能、かつ、前記回転軸線まわりに相対的に角度変位可能に装着され、それにより、前記回転軸線は、前記直線変位部材と一体的に直線変位させられる（４）項に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（６） 前記可動部材は、当該アタッチメント装置が前記眼鏡型フレームに装着されている状態において、観察者が、前記ディスプレイ装置を前記本体部に対して相対的に直線変位させることにより、前記ディスプレイ装置の、上下方向における位置を観察者の片眼に対して調整することを可能とするとともに、観察者が、前記ディスプレイ装置を前記本体部に対して相対的に角度変位させることにより、前記ディスプレイ装置の、垂直面内における角度を観察者の片眼に対して調整することを可能とする（１）ないし（５）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（７） 前記可動部材は、前記ディスプレイ装置に位置調節機構を介して装着されており、
その位置調節機構は、観察者が、前記ディスプレイ装置を、前記本体部の中心線と交差する方向に、前記本体部に対して相対的に直線変位させることを可能にするとともに、選択された直線変位位置に前記ディスプレイ装置を保持する（１）ないし（６）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（８） 前記位置調節機構は、当該アタッチメント装置が前記眼鏡型フレームに装着されている状態において、観察者が、前記ディスプレイ装置を前記本体部に対して相対的に直線変位させることにより、前記ディスプレイ装置の、左右方向における位置を観察者の片眼に対して相対的に調整することを可能とする（７）項に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（９） 前記状態切換え機構は、
前記本体部に形成された第１係合部であって、前記本体部の中心線に沿って延びる第１係合面を有するとともに、その第１係合面の各位置の、前記本体部の中心線からの距離が、その中心線の方向における位置によって異なるものと、
その第１係合部に機械的に係合するために前記可動部材に形成された第２係合部であって、前記回転軸線を中心とする円周のうちの少なくとも一部に概して沿って延びる第２係合面を有するとともに、その第２係合面の各位置の、前記中心からの距離が、角度方向における位置によって異なるものと
を含む（１）ないし（８）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（１０） 前記状態切換え機構は、
前記本体部に、その本体部の中心線に沿って延びるように形成された溝であって、前記中心線に関して互いに対称であるように互いに対向する一対の側壁面を有するとともに、それら一対の側壁面間の距離が、前記中心線の方向における位置によって異なるものと、
前記可動部材に、前記回転軸線と同軸の係合凸部であって、その係合凸部の中心線に直角な方向における断面が、その中心線とを中心とする円周を概して構成する外周面を有するとともに、その外周面は部分的に、前記溝の一対の側壁面に機械的に係合し、かつ、その外周面上の各点の、前記中心線からの距離が、角度方向における位置によって異なるものと
を含む（１）ないし（８）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（１１） 前記溝は、前記本体部の中心線の方向において互いに異なる第１および第２の領域を有し、
前記第１の領域における一対の側壁面間の距離は、前記第２の領域における一対の側壁面間の距離より短くされており、
前記外周面は、一対の第１円弧部と、各第１円弧部の終端に接して延びる複数の直線部とを有しており、
前記一対の第１円弧部は、前記係合凸部が前記第１の領域における一対の側壁面間に位置するときに、前記第１領域における一対の側壁面に機械的に係合することが可能であるとともに、その係合状態において、前記一対の側壁面に対して相対的に摺動回転することが可能であり、
前記直線部は、前記一対の第１円弧部が前記第１の領域における一対の側壁面に機械的に係合している状態から、前記係合凸部が、当該直線部に接近する向きに相対的に摺動回転させられると、前記第１の領域における一対の側壁面に当接し、それにより、前記係合凸部が同じ向きにさらに摺動回転することを機械的に阻止するストッパとして機能し、それにより、前記可動部材の前記小角度変位可能状態が実現され、
前記直線部は、前記係合凸部が前記第２の領域における一対の側壁面間に位置するときに、ストッパとして機能せず、それにより、前記可動部材の前記大角度変位可能状態が実現される（１０）項に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（１２） 前記外周面は、さらに、前記一対の第１円弧部の直径より長い直径を有する一対の第２円弧部であって、前記係合凸部が前記第２の領域における一対の側壁面間に位置するときに、前記第２の領域における一対の側壁面に機械的に係合するとともにその一対の側壁面に対して相対的に摺動回転するものを有しており、その摺動回転により、前記可動部材の前記大角度変位可能状態が実現される（１１）項に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（１３） 前記本体部は、その本体部の中心線に関して対称となる形状を有する（１）ないし（１２）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

このアタッチメント装置によれば、観察者の頭部へのＨＭＤの装着位置を観察者の左眼用の位置とする場合と、右眼用の位置とする場合とで、本体部の形状が、観察者の頭部の中心を通過する垂直面に関して互いに対称となる。

その結果、このアタッチメント装置によれば、同じ本体部を、ＨＭＤの装着位置の如何を問わず、使用可能となり、よって、ＨＭＤの装着位置の如何によって形状が異なる本体部を使用せざるを得ない場合とは異なり、本体部の種類および部品点数が増加せずに済む。

（１４） 前記ディスプレイ装置は、前記画像光を、水平面に概して沿って延びる光路を経て観察者の片眼に投影する（１）ないし（１３）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

（１５） 当該アタッチメント装置は、観察者が、前記ディスプレイ装置を、部品の取外しも交換もせずに、観察者の右眼による画像観察を可能にする位置と、観察者の左眼による画像観察を可能にする位置とに付け替えることを可能にする（１）ないし（１４）項のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

本発明の一実施形態に従うアタッチメント装置を、ヘッドマウント型ディスプレイ装置（以下、「ＨＭＤ」と略称する。）および眼鏡型フレームと共に、観察者の頭部への装着状態で示す平面図である。 図１に示すＨＭＤにおける制御ユニットおよび表示ユニットのそれぞれの構成を概念的に表すブロック図および光路図である。 図１に示すアタッチメント装置を、ＨＭＤの表示ユニットおよび眼鏡型フレームと共に、観察者の頭部への装着状態で示す斜視図である。 図１に示すアタッチメント装置を、ＨＭＤの表示ユニットには装着されているが、眼鏡型フレームからは離脱している状態で示す斜視図である。 図５（ａ）は、図４に示すアタッチメント装置を、表示ユニットに装着されている状態で示す斜視図であり、図５（ｂ）は、そのアタッチメント装置のみを示す斜視図である。 図６（ａ）は、図５（ｂ）に示す本体部を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示す可動部材を示す斜視図であり、図６（ｃ）は、可動部材を本体部に離脱不能に保持させるためのリテーナを示す斜視図である。 図７（ａ）は、図６（ａ）に示す本体部を示す正面図であり、図７（ｂ）は、その本体部を示す側面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図であり、図７（ｄ）は、図７（ｂ）におけるＤ−Ｄ断面図である。 図８（ａ）は、図６（ａ）に示す直線変位部材を示す正面図であり、図８（ｂ）は、その直線変位部材を示す側面図であり、図８（ｃ）は、その直線変位部材を示す背面図であり、図８（ｄ）は、図８（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。 図９（ａ）は、図６（ｂ）に示す可動部材を示す正面図であり、図９（ｂ）は、その可動部材を示す平面図であり、図９（ｃ）は、その可動部材を示す側面図であり、図９（ｄ）は、図９（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。 図１０（ａ）は、図６（ｃ）に示すリテーナを示す正面図であり、図１０（ｂ）は、そのリテーナを示す側面図であり、図１０（ｃ）は、そのリテーナを示す背面図である。 図１１（ａ）は、図６（ｂ）に示すアタッチメント装置を、可動部材の回転軸線ＣＬ３を通過する一水平面で切断した場合に得られる断面図であり、図１１（ｂ）は、そのアタッチメント装置を、回転軸線ＣＬ３を通過する一垂直面で切断した場合に得られる断面図である。 図６（ａ）に示す本体部と図６（ｂ）に示す可動部材とを、組立て状態で、かつ、可動部材が正立位置にある状態で示す正面図である。 図６（ａ）に示す本体部と図６（ｂ）に示す可動部材とを、組立て状態で、かつ、可動部材が最大角度で傾斜した状態で示す正面図である。 図６（ａ）に示す本体部と図６（ｂ）に示す可動部材とを、組立て状態で、かつ、可動部材が最下端位置にある状態で示す正面図である。 図６（ａ）に示す本体部と図６（ｂ）に示す可動部材とを、組立て状態で、かつ、可動部材が最下端位置にある状態で、かつ、可動部材が正立位置から９０度回転した位置にある状態で示す正面図である。

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のうちの一つを図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の一実施形態に従うアタッチメント装置１０が、ヘッドマウント型ディプレイ装置（以下、「ＨＭＤ」と略称する。）１２および眼鏡型フレーム１４と共に、観察者の頭部への装着状態で、平面図で示されている。

ＨＭＤ１２は、画像を表す画像光を観察者の片眼に投影して前記画像を観察者に表示するために観察者の頭部に装着される。本実施形態においては、ＨＭＤ１２は、前記画像光を、水平面に概して沿って延びる光路を経て観察者の片眼に投影するように構成されている。

眼鏡型フレーム１４は、ＨＭＤ１２を観察者の頭部に装着するために観察者の頭部に装着される。具体的には、眼鏡型フレーム１４は、通常の眼鏡と同様な形状を有していて、観察者の両耳と鼻にかけられて観察者の頭部に装着される。眼鏡型フレーム１４は、通常の眼鏡（例えば、視力矯正用の眼鏡や、サングラス）のフレームとして構成したり、ＨＭＤ１２による表示画像を観察するために専用のフレームとして構成することが可能である。

アタッチメント装置１０は、ＨＭＤ１２を眼鏡型フレーム１４に着脱可能に取り付けるために使用される。

ＨＭＤ１２は、前述のように、画像光を観察者の片眼に投影して前記画像を観察者に表示する。すなわち、ＨＭＤ１２は、単眼式なのである。さらに、ＨＭＤ１２は、光源からの光束を観察者の網膜上に投射するとともに、その投射した光束を網膜上において走査することにより、観察者が画像を虚像として観察することを可能にする。すなわち、ＨＭＤ１２は、網膜走査型なのである。さらに、ＨＭＤ１２は、表示画像を観察者が現実外界に重ねて観察することを可能にする。すなわち、ＨＭＤ１２は、シースルー型なのである。

なお付言するに、本実施形態においては、ＨＭＤ１２の型式が網膜走査型とされているが、これに限定されず、例えば、光源からの面状の光を、ＬＣＤ等、空間変調素子を用いて、各画素ごとに空間的に変調し、その変調された光を観察者の網膜に投影する型式に変更することが可能である。

さらに付言するに、本実施形態においては、ＨＭＤ１２の型式がシースルー型とされているが、これに限らず、表示画像の観察と並行して現実外界を観察することができないクローズド型に変更することが可能である。

観察者は、表示画像（例えば、映画）を専ら鑑賞するという用途にＨＭＤ１２を使用することが可能である。観察者は、さらに、現実外界での作業を観察しながら、その作業を行うのに必要な情報を観察者に提供して観察者を支援するために、表示画像を参照画像として観察者に表示するという用途にＨＭＤ１２を使用することも可能である。

鑑賞という用途にＨＭＤ１２を使用する場合には、観察者は、通常、ＨＭＤ１２による表示画像の観察に集中し易いようにするために、その表示画像の位置が、観察者の片眼（両眼のうち、表示画像を観察する眼）の正面位置に設定されることを希望する。

これに対し、参考画像の表示という用途にＨＭＤ１２を使用する場合には、観察者は、通常、現実外界の作業状況の観察を邪魔されないようにしつつ、参考画像を観察可能とするために、その参考画像の表示位置が、観察者の片眼の正面位置から左右方向や上下方向にずれた位置に設定されることを希望する。

観察者のいずれの希望をも満たすように、本実施形態においては、アタッチメント装置１０が、ＨＭＤ１２の、観察者の片眼に対する相対的な位置を観察者が調節することを可能とするように構成されている。

ＨＭＤ１２は、前述のように、単眼式であるため、観察者の両眼のうちのいずれにでも装着可能であるとともに、いずれの眼に装着されても正常に画像を再生することが可能であることが理想的である。すなわち、同じアタッチメント装置１０およびＨＭＤ１２を、観察者の右眼による画像観察を可能にする位置と、観察者の左眼による画像観察を可能にする位置とに付け替えることが可能であることが理想的である。

しかも、その付け替えのために観察者に要求される作業が、観察者にとって単純であることがアタッチメント装置１０およびＨＭＤ１２の使い勝手を向上させるために理想的である。

それらの要望を同時に満たすべく、アタッチメント装置１０は、観察者が、アタッチメント装置１０の部品の取外しも交換もせずに、ＨＭＤ１２を、観察者の右眼による画像観察を可能にする位置と、観察者の左眼による画像観察を可能にする位置とに付け替えることを可能にする。

以上、ＨＭＤ１２と眼鏡型フレーム１４とアタッチメント装置１０とを順に概略的に説明したが、次に、詳細に説明する。

図２には、ＨＭＤ１２の構成がブロック図および光路図で概念的に表されている。

図１および図２に示すように、本実施形態においては、ＨＭＤ１２が、制御ユニット２０と表示ユニット２２とに物理的に互いに分離されて構成されている。ＨＭＤ１２については、表示ユニット２２のみが観察者の頭部に装着される一方、制御ユニット２０は、例えば、観察者に携帯される。

図２に示すように、本実施形態においては、制御ユニット２０に、線状の画像光（例えば、ＲＧＢカラーレーザビーム）を発生させて出射する光源部２４が組み込まれている。ただし、その光源部２４が、制御ユニット２０にではなく、表示ユニット２２に組み込まれる態様で本発明を実施することが可能である。

図２に示すように、制御ユニット２０は、外部入出力端子２６と、その外部入出力端子２６に接続された制御部２８と、その制御部２８に接続されたコンテンツ記憶部３０とを備えている。コンテンツ記憶部３０は、例えば、ハードディスク等、磁気記録媒体としたり、ＣＤ−Ｒ等、光学記録媒体としたり、フラッシュメモリとすることが可能である。

外部入出力端子２６には、パーソナルコンピュータ等、外部機器（図示しない）が接続され、その外部機器から、外部入出力端子２６を介して、ＨＭＤ１２によって再生されるべき画像データ（例えば、映像データ等、静止画像コンテンツまたは動画像コンテンツを表すデータ）が入力される。

その入力された画像データは、制御部２８により、必要に応じて、コンテンツ記憶部３０に保存されるが、いずれにしても、制御部２８は、前記外部機器から入力された画像データを画像信号に変換する。

図２に示すように、光源部２４は、信号処理回路３２を備えている。その信号処理回路３２は、制御部２８に接続されていて、その制御部２８から画像信号を供給される。

信号処理回路３２は、画像光を成分光（ＲＧＢ）ごとに強度変調するために、制御部２８から供給された画像信号から、赤色（Ｒ）レーザビーム（成分画像光）の輝度を表すＲ輝度信号と、緑色（Ｇ）レーザビーム（成分画像光）の輝度を表すＧ輝度信号と、青色（Ｂ）レーザビーム（成分画像光）の輝度を表すＢ輝度信号とを生成する。

この制御部２８は、さらに、後述の水平走査および垂直走査の基準となる水平同期信号および垂直同期信号も生成する。

前述のように、アタッチメント装置１０は、観察者が、観察者の右眼による画像観察を可能にする位置と、観察者の左眼による画像観察を可能にする位置とに付け替えることを可能にする。

それに伴い、信号処理装置３２は、観察者によるスイッチ（図示しない）もしくは前記外部機器の操作に応答して手動的に、またはアタッチメント装置１０の装着位置を検出してその結果に応じて自動的に、画像信号によって再生される画像の、観察者の片眼に対する向きが、観察者によって選択された画像観察位置、すなわち、アタッチメント装置１０の装着位置に適合するように、画像信号を生成するように設計されている。

例えば、信号処理装置３２は、観察者の右眼による画像観察に適合する向きをデフォールト状態として、その状態で画像が再生されるように画像信号を生成し、観察者からの特別の指令があると、それに応答して、デフォールト状態から１８０度回転した位置に画像が再生されるように画像信号を生成するように設計されている。

図２に示すように、光源部２４は、３個のレーザ３４，３６，３８と、３個のコリメータレンズ４０，４２，４４と、３個のダイクロイックミラー５０，５２，５４と、結合光学系５６とを備えている。

３個のレーザ３４，３６，３８は、赤色レーザビームを発生させるＲレーザ３４と、緑色レーザビームを発生させるＧレーザ３６と、青色レーザビームを発生させるＢレーザ３８とである。

いずれのレーザ３４，３６，３８も、例えば、半導体レーザとして構成したり、固体レーザとして構成することが可能である。ただし、半導体レーザは、それ自体で強度変調が可能であるのに対し、固体レーザはそれが不可能であるため、各レーザ３４，３６，３８を固体レーザとして構成する場合には、強度変調器を追加することが必要である。

３個のコリメータレンズ４０，４２，４４は、３個のレーザ３４，３６，３８から出射した３色のレーザビームをそれぞれコリメートするレンズである。３個のダイクロイックミラー５０，５２，５４は、それら３個のコリメータレンズ４０，４２，４４から出射した３色のレーザビームを互いに結合するために、それら３色のレーザビームに対して波長選択的に反射および透過を行う。

それら３色のレーザビームは、ダイクロイックミラー５０，５２，５４を代表する１個の代表ダイクロイックミラーにおいて互いに結合される。本実施形態においては、その代表ダイクロイックミラーとしてダイクロイックミラー５０が選定されている。このダイクロイックミラー５０において結合されたレーザビームは、合成レーザビーム（合成画像光）として結合光学系５６に入射して集光される。

図２に示すように、信号処理回路３２は、３個のレーザドライバ７０，７２，７４を経て３個のレーザ３４，３６，３８にそれぞれ電気的に接続されている。この信号処理回路３２は、Ｒ輝度信号、Ｇ輝度信号およびＢ輝度信号に基づき、各レーザ３４，３６，３８から出射するレーザビームの強度を、対応するレーザドライバ７０，７２，７４を介して変調する。

図２に示すように、結合光学系５６から出射したレーザビーム（合成画像光。以下、単に「レーザビーム」という。）は、光伝送媒体としての光ファイバ８２を介して、表示ユニット２２におけるコリメータレンズ８４に伝送される。そのコリメータレンズ８４においてコリメートされて出射したレーザビームは、表示ユニット２２における走査部８８に入射する。

図２に示すように、走査部８８は、水平走査装置９０と垂直走査装置９２とを含んでいる。

水平走査装置９０は、入射したレーザビームを偏向するとともに、その偏向光を水平方向に走査するために往復揺動させられる偏向面（例えば、反射面）９４を有する共振型の偏向素子９６と、信号処理回路３２から供給された水平同期信号に基づき、偏向素子９６を駆動する水平走査駆動回路９８とを備えている。

同様に、垂直走査装置９２は、入射したレーザビームを偏向するとともに、その偏向光を上下方向に走査するために往復揺動させられる偏向面（例えば、反射面）１００を有する非共振型の偏向素子１０２と、信号処理回路３２から供給された垂直同期信号に基づく鋸波形状の駆動信号により、偏向素子１０２を強制駆動する垂直走査駆動回路１０４とを備えている。

図２に示すように、水平走査装置９０から出射したレーザビームは、第１リレー光学系１０６を介して、かつ、それによって収束させられた後に、垂直走査装置９２に入射する。

走査部８８によって走査されたレーザビームは、第２リレー光学系１０８を介して、かつ、それによって収束させられた後に、表示ユニット２２の出射口１０９（図５参照）から出射する。図１に示すように、表示ユニット２２のハウジング１１０にハーフミラー１１２が装着されている。

表示ユニット２２から出射したレーザビームは、図１および図２に示すように、ハーフミラー１１２に入射する。その入射したレーザビームは、ハーフミラー１１２において反射した後、観察者の片眼の眼球１２０内の瞳孔１２２を通過し、最終的に網膜１２４に入射する。

網膜１２４に入射したレーザビームは、その網膜１２４上において走査され、その結果、レーザビームが、面状の画像光に変換される。それにより、観察者が２次元画像を虚像として観察することが可能となる。

観察者の片眼には、ハーフミラー１１２において反射した画像光のみならず、現実外界からの光（外光）がハーフミラー１１２を透過して入射する。その結果、観察者は、画像光によって表示される画像の観察と並行して現実外界を観察することが可能となる。すなわち、観察者は、画像光によって形成される画像を、現実外界の画像に重ねて観察することが可能となるのである。

次に、図３および図４を参照することにより、眼鏡型フレーム１４の構成を詳細に説明する。

図３に示すように、眼鏡型フレーム１４は、観察者への装着状態において左右に延びるフロント部１３０と、左右一対のヨロイ部１３２，１３２と、左右一対のテンプル部１３４，１３４とを有している。フロント部１３０の両端部に一対のヨロイ部１３２，１３２の基端部がそれぞれ固定的に取り付けられ、また、一対のヨロイ部１３２，１３２の自由端部に一対のテンプル部１３４，１３４が、ヒンジ１３６，１３６まわりに、水平面上において折り畳み可能に連結されている。

フロント部１３０は、それの中央位置において、一対の鼻当て部１４０，１４０を有している。眼鏡型フレーム１４が観察者に装着される状態において、一対の鼻当て部１４０，１４０は、観察者の鼻に両側から接触させられる。

フロント部１３０は、さらに、保護カバー１４２を備えている。この保護カバー１４２は、観察者への装着状態において、観察者の両眼を前方から覆いつつ左右に延びるようにフロント部１３０に固定されている。

この保護カバー１４２は、透明体であり、表示ユニット２２からの出射光が透過することを許容する。この保護カバー１４２は、表示ユニット２２が誤って観察者の眼に触れることを防止する。

図４には、一対のテンプル部１３４，１３４が、観察者にとって左側のものは格納される一方、観察者にとって右側のものは展開される状態で示されている。

図４から明らかなように、各テンプル部１３４は、対応するヨロイ部１３２との連結部であるヒンジ１３６の位置より観察者の前方に延長された延長部１４４を有している。その延長部１４４が、アタッチメント装置１０の本体部１５０のうちの取付部１５２の取付穴１５４内に挿入され、それにより、アタッチメント装置１０が眼鏡型フレーム１４に着脱可能に取り付けられる。

眼鏡型フレーム１４が観察者の頭部に装着されている状態、すなわち、一対のテンプル部１３４，１３４が一対のヨロイ部１３２，１３２に対して展開させられている状態において、取付部１５２は、対応する延長部１４４と、対応するヨロイ部１３２とによって両側から挟まれる。それにより、表示ユニット２２が眼鏡型フレーム１４に、容易に離脱して脱落しないように、強固に保持される。

図４に示す例においては、アタッチメント装置１０が左側のテンプル部１３４の延長部１４４に取り付けられ、それにより、観察者の左眼による画像観察を可能にする位置（左側の装着位置）に表示ユニット２２が装着されている。

これに対し、アタッチメント装置１０が右側のテンプル部１３４の延長部１４４に取り付けられれば、観察者の右眼による画像観察が可能にする位置（右側の装着位置）に表示ユニット２２が装着されることになる。

次に、図３ないし図１５を参照することにより、アタッチメント装置１０の構成および作動を詳細に説明する。

図５（ａ）には、アタッチメント装置１０の全体外観が、ＨＭＤ１２のうちの表示ユニット２２と共に、それのハウジング１１０にアタッチメント装置１０が取り付けられている状態で、斜視図で示されている。図５（ｂ）には、アタッチメント装置１０のみが斜視図で示されている。

表示ユニット２２は、観察者の頭部に装着された状態において、かつ、平面視において、概してＬ字状を成している。具体的には、図１に示すように、表示ユニット２２においては、平面視において、前後方向に延びる第１部１６０と、左右方向に延びる第２部１６２とが、概してＬ字状を成すように、互いに連結されている。

図３に示すように、第１部１６０は、対応するテンプル部１３４の外側に位置する一方、第２部１６２は、対応するテンプル部１３４の前方に位置している。

図５（ａ）に示すように、本体部１５０は、第１部１６０の内側面、すなわち、対応するテンプル部１３４に対向する側面に装着されている。本体部１５０は、直線変位部材１６４（図６（ａ）参照）および可動部材１６６を介して第１部１６０に装着されている。

図６には、アタッチメント装置１０が分解斜視図で示されている。

図６に示すように、本体部１５０に直線変位部材１６４が直線変位可能に（図６において上下方向に移動可能に）嵌合されている。その直線変位部材１６４に可動部材１６６が回転可能に（図６において左右方向に延びる回転軸線まわりに回転可能に）嵌合されている。可動部材１６６は、リテーナ１６８により、直線変位部材１６４に、軸方向に離脱不能、かつ、前記回転軸線まわりに相対的に回転可能に保持されている。

図６(ａ)には、本体部１５０が、直線変位部材１６４が組み付けられた状態で斜視図で示されている。図６（ｂ）には、可動部材１６６が斜視図で示されている。図６（ｃ）には、リテーナ１６８が斜視図で示されている。

それら本体部１５０、直線変位部材１６４、可動部材１６６およびリテーナ１６８が互いに共同してアタッチメント装置１０を構成している。

図７（ａ）に示すように、本体部１５０は、中心線ＣＬ１を有している。本体部１５０は、その中心線ＣＬ１に沿って延びるとともに、その中心線ＣＬ１に関して対称となる形状を有している。

本体部１５０は、前述の取付部１５２と、連結部１７０とを、中心線ＣＬ１に沿って並んで有している。連結部１７０は、逆Ｔ字状を成す断面で中心線ＣＬ１に沿って延びる係合溝１７２を有している。

図１１（ａ）には、係合溝１７２が横断面図で示されている。係合溝１７２は、底壁面１７２と、その底壁面１７２に近い一対の第１側壁面１７４，１７４と、係合溝１７２の開口に近い一対の第２側壁面１７６，１７６とを有している。一対の第１側壁面１７４，１７４間の距離は、一対の第２側壁面１７６，１７６間の距離より長い。

一対の第１側壁面１７４，１７４は、いずれも、全長において直線を成しているのに対し、一対の第２側壁面１７６，１７６は、長さ方向において、対向面間の距離が変化する。一対の第２側壁面１７６，１７６のそのような構成および機能は後述する。

直線変位部材１６４は、それの両側面１８０，１８０（図８（ａ）参照）において、一対の第１側壁面１７４，１７４に摺動可能に接触する姿勢で、本体部１５０に嵌合されている。したがって、直線変位部材１６４は、本体部１５０の中心線ＣＬ１に平行な方向（図６（ａ）において上下方向）に、本体部１５０に対して相対的に直線変位可能である。

図７（ａ）および（ｃ）に示すように、本体部１５０は、さらに、片持ち状の弾性片１８４（本実施形態においては、２本）を備えており、その弾性片１８４の自由端部に突起１８６が形成されている。この突起１８６の機能は後述する。

本体部１５０は、さらに、ストッパ１８８を備えている。このストッパ１８８は、直線変位部材１６４が本体部１５０から離脱することを阻止する機能を有する。

図８（ａ）に示すように、直線変位部材１６４は、概して矩形板状を成すベースプレート２００であって前述の両側面１８０，１８０を有するものを有している。

図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、ベースプレート２００の表面には、複数の溝２０２が一列に並んだ溝列（本実施形態においては、２列）が形成されている。直線変位部材１６４が本体部１５０に嵌合された状態で、それら溝２０２のうちのいずれかに本体部１５０の突起１８６が弾性的に係合する。

本実施形態においては、それら溝２０２および突起１８６が互いに共同して、直線変位部材１６４を、本体部１５０に対して、任意の直線変位位置に保持するためのデテント機構を構成している。

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、ベースプレート２００の裏面には、円形断面を有する係合部２０４が形成されている。この係合部２０４は、中心線ＣＬ３を有している。

図９（ａ）に示すように、可動部材１６６は、中心線ＣＬ２を有している。また、図９（ｃ）に示すように、可動部材１６６は、概してＵ字状を成す断面で一直線に沿って延びる形状を有している。具体的には、可動部材１６６は、ベースプレート２１０と、そのベースプレート２１０の両端部からそれぞれ直角にかつ同じ向きに延びる一対の連結プレート２１２，２１２とを有している。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）に示すように、ベースプレート２１０の両面のうち、一対の連結プレート２１２，２１２が突き出る側とは反対側の表面には、その表面から***した係合凸部２１４が形成されている。この係合凸部２１４は、中心線（これは、直線変位部材１６４の中心線ＣＬ３と一致するため、以下、説明の便宜上、これも「中心線ＣＬ３」と称する。）と同軸の円形断面を有している。この係合凸部２１４は、真円ではない円を成す外周面２１６を有している。その外周面２１６の構成の詳細および機能は後述する。

図９（ｄ）に示すように、ベースプレート２１０には、それを厚さ方向に貫通する段付き穴２２０が形成されている。その段付き穴２２０は、小径穴２２２と大径穴２２４とを、中心線ＣＬ３と同軸に、一列に並んで有している。小径穴２２２に直線変位部材１６４の係合部２０４の外周面が摺動によって回転可能に嵌合されており、それにより、可動部材１６６は、ベースプレート２１０において直線変位部材１６４に回転可能に装着されている。

大径穴２２４にリテーナ１６８が摺動によって回転可能に嵌合される。リテーナ１６８が係合部２０４の先端面に離脱不能に固定されている。その結果、リテーナ１６８により、可動部材１６６が直線変位部材１６４から軸方向に離脱することが阻止される。

リテーナ１６８は、そのリテーナ１６８の一表面と段付き穴２２０の肩面との間と、係合凸部２１４の先端面と直線変位部材１６４の一表面との間とにそれぞれ摺動抵抗を付与する。その付与された摺動抵抗により、可動部材１６６は、任意の角度変位位置に保持される。

本実施形態においては、可動部材１６６は、直線変位部材１６４と一体的に、本体部１５０に対して相対的に直線変位させられる。さらに、可動部材１６６は、直線変位部材１６４に固定された回転軸線（これは、図８（ｂ）に示す中心線ＣＬ３と一致するため、以下、説明の便宜上、「回転軸線ＣＬ３」と称する。）まわりに、直線変位部材１６４に対して相対的に回転可能に、直線変位部材１６４に装着されている。

上述のように、可動部材１６６は、直線変位部材１６４と一体的に、本体部１５０に対して相対的に直線変位させられるため、可動部材１６６の回転軸線ＣＬ３は、可動部材１６６の本体部１５０に対する相対的な直線変位に伴って、可動部材１６６と一体的に、すなわち、直線変位部材１６４と一体的に、直線変位させられる。

本実施形態においては、可動部材１６６が直線変位部材１６４を用いて本体部１５０に装着されるが、可動部材１６６が本体部１５０に直接的に装着される態様で本発明を実施することが可能である。

可動部材１６６は、アタッチメント装置１０が眼鏡型フレーム１４に装着されている状態において、観察者が、ＨＭＤ１２を本体部１５０に対して相対的に直線変位させ、それにより、ＨＭＤ１２の、上下方向Ｙにおける位置を観察者の片眼に対して調整することを可能とする。

可動部材１６６は、さらに、観察者が、ＨＭＤ１２を本体部１５０に対して相対的に角度変位させ、それにより、ＨＭＤ１２の、垂直面内における角度θを観察者の片眼に対して調整することを可能とする。

図５（ａ）に示すように、可動部材１６６は、一対の連結プレート２１２，２１２においてＨＭＤ１２の表示ユニット２２のハウジング１１０に形成された一対の長穴２３０，２３０に、摺動により、直線変位可能に挿入されている。

一対の連結プレート２１２，２１２は、アタッチメント装置１０が眼鏡型フレーム１４に装着されている状態において、観察者が、ＨＭＤ１２を本体部１５０に対して相対的に直線変位させ、それにより、ＨＭＤ１２の、左右方向Ｘにおける位置を観察者の片眼に対して相対的に調整することを可能とする。

すなわち、本実施形態においては、一対の連結プレート２１２，２１２と一対の長穴２３０，２３０とが互いに共同して、ＨＭＤ１２の、左右方向Ｘにおける位置を観察者の片眼に対して相対的に調整することを可能とする位置調節機構２３１を構成しているのである。

図９（ｂ）および（ｃ）に示すように、各連結プレート２１２の外側面には、複数の溝２３２が一列に並んだ溝列が形成されている。表示ユニット２２のハウジング１１０には、各長穴２３０の近傍位置に、片持ち状の弾性片（図示しない）であってそれの自由端部に突起（図示しない）を有するものが形成されている。各連結プレート２１２が、対応する長穴２３０に挿入された状態において、いずれかの溝２３２に前記突起が弾性的に係合する。それにより、可動部材１６６がハウジング１００に対し、任意の直線変位位置に保持される。

すなわち、それら溝２３０と前記弾性片とが互いに共同して、可動部材１６６を任意の直線変位位置に保持するデテント機構を構成しているのである。

図９（ｃ）に示すように、各連結プレート２１２の先端部にストッパ２３４が形成されている。このストッパ２３４は、各連結プレート２１２が、対応する長穴２３０に挿入された後に、その長穴２３０から離脱することを阻止する。

図１２に示すように、本実施形態においては、本体部１５０における一対の第２側壁面１７６，１７６と、可動部材１６６における係合凸部２１４の外周面２１６とが互いに共同して状態切換え機構２３６を構成している。

この状態切換え機構２３６は、可動部材１６６の、本体部１５０に対する相対的角度変位の状態（運動状態）を切り換える。この状態切換え機構１８０は、可動部材１６６の、本体部１５０に対する相対的直線変位に機械的に連動して、可動部材１６６の、本体部１５０に対する相対的角度変位の状態を切り換える。

具体的には、この状態切換え機構１８０は、可動部材１６６の、本体部１５０に対する相対的直線変位に機械的に連動して、可動部材１６６が、１８０度より小さい角度での相対的角度変位が可能である小角度変位可能状態と、１８０度以上の角度での相対的角度変位が可能である大角度変位可能状態とに選択的に切り換える。

図１２に示すように、可動部材１６６は、観察者により、本体部１５０に対する相対的直線変位の方向に並んだ第１領域と第２領域とに選択的に位置させられる。前記第１領域は、可動部材１６６の、本体部１５０に対する最上端位置を含むように規定される一方、前記第２領域は、可動部材１６６の、本体部１５０に対する最下端位置を含むように規定される。

状態切換え機構１８０は、可動部材１６６が前記第１領域に位置するときに、前記小角度変位可能状態を実現する一方、可動部材１６６が前記第２領域に位置するときに、前記大角度変位可能状態を実現する。

本実施形態においては、前記小角度変位可能状態は、可動部材１６６の相対的角度変位が制限される状態であり、前記大角度変位可能状態は、可動部材１６６の相対的角度変位が制限されない状態である。

前記大角度変位可能状態において、観察者は、可動部材１６６を、本体部１５０に対して、１８０度回転させることも、１８０度より大きい角度回転させることも可能である。それにより、観察者は、可動部材１６６を本体部１５０から取り外すことなく、同じ表示ユニット２２を、観察者の左眼による画像観察に適した位置と、右眼による画像観察に適した位置との間で付け替えることが可能となる。

一対の第２側壁面１７６，１７６は、前記第１領域においては、距離Ｗ１を隔てて互いに対向しているのに対し、前記第２領域においては、距離Ｗ２であって距離Ｗ１より長い距離隔てて互いに対向している。前記第２領域においては、前記第１領域との近傍位置において、距離Ｗ２が距離Ｗ１と等しい距離から距離Ｗ２の最大値に徐々に変化する除変領域が存在する。

このような一対の第２側壁面１７６，１７６に係合凸部２１４の外周面２１６が局部的に、かつ、選択的に点接触または線接触する。

図１２に示すように、外周面２１６は、中心線ＣＬ３を中心とする一つの真円で構成されているわけではなく、同心であるが直径が異なる２種類の円弧部によって構成されている。具体的には、外周面２１６は、直径Ｄ１を有する一対の第１円弧部２４０，２４０と、直径Ｄ１より長い直径Ｄ２を有する一対の第２円弧部２４２，２４２とが複合されて構成されている。

外周面２１６においては、一対の第１円弧部２４０，２４０と一対の第２円弧部２４２，２４２との間に、第１対の直線部２４４，２４４と第２対の直線部２４６，２４６とが存在する。いずれの対の直線部２４４，２４４，２４６，２４６も、互いに平行な２本の直線部として構成されている。ある第１円弧部２４０とある第２円弧部２４２との間に存在する１個の直線部２４４，２４６は、第１円弧部２４０の一端と第２円弧部２４２の一端とを互いに接続する。

直径Ｄ１は、距離Ｗ１と一致する一方、直径Ｄ２は、距離Ｗ２と一致する。したがって、一対の第１円弧部２４０，２４０が一対の第２側壁面１７６，１７６の全体領域（長さ領域全域）のうちの前記第１領域に点接触している状態では、可動部材１６６が本体部１５０に対してスムーズに回転する。

可動部材１６６を同じ向きにさらに回転させると、図１３に示すように、第１対の直線部２４４，２４４および第２対の直線部２４６，２４６のいずれかが、一対の第２側壁面２７６，２７６の全体領域のうちの前記第１領域に局部的に線接触するに至る。ここに、各対の直線部２４４，２４４，２４６，２４６間の距離は、直径Ｄ１と等しく、よって、距離Ｗ１と等しい。

したがって、いずれかの対の直線部２４４，２４４，２４６，２４６が一対の第２側壁面１７６，１７６の全体領域のうちの前記第１領域に局部的に線接触するに至ると、可動部材１６６を同じ向きにさらに回転させることが不可能となる。各直線部２４４，２４６上の各点の、中心線ＣＬ３からの距離が、角度変位につれて、直径Ｄ１に等しい距離から、直径Ｄ２に等しい距離に増加するからである。

よって、この状態においては、該当する対の直線部２４４，２４４，２４６，２４６が、本体部１５０に対する可動部材１６６の回転限度を規制するストッパとして機能する。

したがって、図１３は、可動部材１６６を、本体部１５０に対して一方向に、最大角度で傾斜している状態で示していることになる。

図１４に示すように、可動部材１６６を、本体部１５０に対して下方に移動させると、やがて、外周面２１６が、一対の第２側壁面１７６，１７６の全体領域のうちの前記第２領域に進入する。この状態においては、一対の第１円弧部２４０，２４０がそれぞれ互いに同時に一対の第２側壁面１７６，１７６に点接触することも、いずれかの対の直線部２４４，２４４，２４６，２４６が一対の第２側壁面１７６，１７６に線接触することもない。

したがって、外周面２１６が、一対の第２側壁面１７６，１７６の全体領域のうちの前記第２領域にある状態においては、可動部材１６６が、本体部１５０に対して、前記最大傾斜角度を超えて自由に回転することが可能となる。

可動部材１６６が同じ向きにさらに回転させられると、やがて、一対の第２円弧部２４２，２４２が、図１５に示すように、一対の第２側壁面１７６，１７６の全体領域のうち、距離Ｗ２を隔てて互いに対向する領域に点接触するに至る。この状態においては、可動部材１６６は、本体部１５０に対して、摺動により、前記最大傾斜角度を超えて自由に回転することが可能である。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、可動部材１６６が、本体部１５０に対して、通常の直線変位領域、すなわち、前記第１領域にある場合には、いずれかの対の直線部２４４，２４４，２４６，２４６と一対の第２側壁面１７６，１７６とが互いに線接触してそれら直線部２４４，２４４，２４６，２４６がストッパとして機能することが可能であるため、可動部材１６６が本体部１５０に対して回転可能な角度が規制される。

したがって、可動部材１６６が、通常の直線変位領域にある状態で、可動部材１６６が本体部１５０に対して必要以上に大きな角度で回転することが防止される。

よって、本実施形態によれば、可動部材１６６の無駄な動きが防止され、その結果、アタッチメント装置１０の使い勝手が向上する。

さらに、可動部材１６６が、本体部１５０に対して、通常の直線変位領域を超えて直線変位させられて前記第２領域に進入すると、いずれかの対の直線部２４４，２４４，２４６，２４６と一対の第２側壁面１７６，１７６との間に隙間が形成される。その結果、いずれの直線部２４４，２４６もストッパとして機能しない。

よって、可動部材１６６が本体部１５０に対して、前記最大傾斜角度を超えて自由に回転することが可能となり、ＨＭＤ１２の装着位置を、観察者の左眼に対応する位置から、右眼に対応する位置に変更したり、逆に、観察者の右眼に対応する位置から、左眼に対応する位置に変更することが、アタッチメント装置１０の部品を交換したり部品を取り外したりすることなく、行うことが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、アタッチメント装置１０の左右交換性が向上し、ひいては、使い勝手も向上する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、状態切換え機構２３６が、可動部材１６６の、本体部１５０に対する相対的直線変位に機械的に連動して、可動部材１６６の、本体部１５０に対する相対的角度変位の状態を、１８０度より小さい角度での相対的角度変位が可能な小角度変位可能状態と、１８０度以上の角度での相対的角度変位が可能な大角度変位可能状態とに選択的に切り換える。

本実施形態においては、連結部１７０が前記（９）項における「第１係合部」の一例を構成し、一対の第２側壁面１７６，１７６が同項における「第１係合面」の一例を構成し、係合凸部２１４が同項における「第２係合部」の一例を構成し、外周面２１６が同項における「第２係合面」の一例を構成している。

以上、本発明の実施の形態のうちの一つを図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記［発明の開示］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

Claims (14)

1. 画像を表す画像光を観察者の片眼に投影して前記画像を観察者に表示するために観察者の頭部に装着されるヘッドマウント型ディスプレイ装置（ＨＭＤ）を、観察者の頭部に装着される眼鏡型フレームに取り付けるＨＭＤ用アタッチメント装置であって、
   前記眼鏡型フレームに着脱可能に装着される本体部と、
   その本体部と前記ディスプレイ装置との間に装着される可動部材であって、回転軸線まわりに、前記本体部に対して相対的に角度変位可能であるとともに、前記本体部に対して相対的に直線変位可能であり、かつ、選択された角度変位位置および直線変位位置に保持されるものと、
   前記可動部材の、前記本体部に対する相対的直線変位に機械的に連動して、前記可動部材の、前記本体部に対する相対的角度変位の状態を、１８０度より小さい角度での相対的角度変位が可能な小角度変位可能状態と、１８０度以上の角度での相対的角度変位が可能な大角度変位可能状態とに選択的に切り換える状態切換え機構と
   を含むＨＭＤ用アタッチメント装置。
2. 前記可動部材は、観察者により、前記相対的直線変位の方向に並んだ第１領域と第２領域とに選択的に位置させられ、
   前記状態切換え機構は、前記可動部材が前記第１領域に位置するときに、前記小角度変位可能状態を実現する一方、前記可動部材が前記第２領域に位置するときに、前記大角度変位可能状態を実現する請求項１に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
3. 前記小角度変位可能状態は、前記可動部材の相対的角度変位が制限される状態であり、前記大角度変位可能状態は、前記可動部材の相対的角度変位が制限されない状態である請求項１または２に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
4. 前記回転軸線は、前記可動部材の前記本体部に対する相対的な直線変位に伴って、前記可動部材と一体的に直線変位させられる請求項１ないし３のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
5. さらに、
   前記本体部の中心線に平行な方向に、前記本体部に対して相対的に直線変位可能であるとともに、選択された直線変位位置に保持される直線変位部材を含み、
   前記可動部材は、前記直線変位部材に、相対的に直線変位不能、かつ、前記回転軸線まわりに相対的に角度変位可能に装着され、それにより、前記回転軸線は、前記直線変位部材と一体的に直線変位させられる請求項４に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
6. 前記可動部材は、当該アタッチメント装置が前記眼鏡型フレームに装着されている状態において、観察者が、前記ディスプレイ装置を前記本体部に対して相対的に直線変位させることにより、前記ディスプレイ装置の、上下方向における位置を観察者の片眼に対して調整することを可能とするとともに、観察者が、前記ディスプレイ装置を前記本体部に対して相対的に角度変位させることにより、前記ディスプレイ装置の、垂直面内における角度を観察者の片眼に対して調整することを可能とする請求項１ないし５のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
7. 前記可動部材は、前記ディスプレイ装置に位置調節機構を介して装着されており、
   その位置調節機構は、観察者が、前記ディスプレイ装置を、前記本体部の中心線と交差する方向に、前記本体部に対して相対的に直線変位させることを可能にするとともに、選択された直線変位位置に前記ディスプレイ装置を保持する請求項１ないし６のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
8. 前記位置調節機構は、当該アタッチメント装置が前記眼鏡型フレームに装着されている状態において、観察者が、前記ディスプレイ装置を前記本体部に対して相対的に直線変位させることにより、前記ディスプレイ装置の、左右方向における位置を観察者の片眼に対して相対的に調整することを可能とする請求項７に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
9. 前記状態切換え機構は、
   前記本体部に形成された第１係合部であって、前記本体部の中心線に沿って延びる第１係合面を有するとともに、その第１係合面の各位置の、前記本体部の中心線からの距離が、その中心線の方向における位置によって異なるものと、
   その第１係合部に機械的に係合するために前記可動部材に形成された第２係合部であって、前記回転軸線を中心とする円周のうちの少なくとも一部に概して沿って延びる第２係合面を有するとともに、その第２係合面の各位置の、前記中心からの距離が、角度方向における位置によって異なるものと
   を含む請求項１ないし８のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
10. 前記状態切換え機構は、
    前記本体部に、その本体部の中心線に沿って延びるように形成された溝であって、前記中心線に関して互いに対称であるように互いに対向する一対の側壁面を有するとともに、それら一対の側壁面間の距離が、前記中心線の方向における位置によって異なるものと、
    前記可動部材に、前記回転軸線と同軸の係合凸部であって、その係合凸部の中心線に直角な方向における断面が、その中心線とを中心とする円周を概して構成する外周面を有するとともに、その外周面は部分的に、前記溝の一対の側壁面に機械的に係合し、かつ、その外周面上の各点の、前記中心線からの距離が、角度方向における位置によって異なるものと
    を含む請求項１ないし８のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
11. 前記溝は、前記本体部の中心線の方向において互いに異なる第１および第２の領域を有し、
    前記第１の領域における一対の側壁面間の距離は、前記第２の領域における一対の側壁面間の距離より短くされており、
    前記外周面は、一対の第１円弧部と、各第１円弧部の終端に接して延びる複数の直線部とを有しており、
    前記一対の第１円弧部は、前記係合凸部が前記第１の領域における一対の側壁面間に位置するときに、前記第１領域における一対の側壁面に機械的に係合することが可能であるとともに、その係合状態において、前記一対の側壁面に対して相対的に摺動回転することが可能であり、
    前記直線部は、前記一対の第１円弧部が前記第１の領域における一対の側壁面に機械的に係合している状態から、前記係合凸部が、当該直線部に接近する向きに相対的に摺動回転させられると、前記第１の領域における一対の側壁面に当接し、それにより、前記係合凸部が同じ向きにさらに摺動回転することを機械的に阻止するストッパとして機能し、それにより、前記可動部材の前記小角度変位可能状態が実現され、
    前記直線部は、前記係合凸部が前記第２の領域における一対の側壁面間に位置するときに、ストッパとして機能せず、それにより、前記可動部材の前記大角度変位可能状態が実現される請求項１０に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
12. 前記外周面は、さらに、前記一対の第１円弧部の直径より長い直径を有する一対の第２円弧部であって、前記係合凸部が前記第２の領域における一対の側壁面間に位置するときに、前記第２の領域における一対の側壁面に機械的に係合するとともにその一対の側壁面に対して相対的に摺動回転するものを有しており、その摺動回転により、前記可動部材の前記大角度変位可能状態が実現される請求項１１に記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
13. 前記本体部は、その本体部の中心線に関して対称となる形状を有する請求項１ないし１２のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。
14. 前記ディスプレイ装置は、前記画像光を、水平面に概して沿って延びる光路を経て観察者の片眼に投影する請求項１ないし１３のいずれかに記載のＨＭＤ用アタッチメント装置。

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