JP2001330794A - 頭部装着型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単で、安価にできると共に、長時間
の使用にも適する頭部装着型映像表示装置を提供する。 【解決手段】 映像表示手段３７と、該映像表示手段３
７により映出される映像および／または周囲の外界を観
察者の少なくとも一方の眼部１０２に投影するための光
学系１４，１５と、映像表示手段３７および光学系１
４，１５を内蔵する外装ブロック１と、観察者の頭部１
０１に支持され、外装ブロック１を観察位置に保持する
ための支持ブロック２とを備えた頭部装着型映像表示装
置において、支持ブロック２は、頭囲方向に円弧状に延
在する弾性変形可能なヘッドバンド５と、ヘッドバンド
５の両端部にそれぞれ結合して頭部１０１に当接可能に
設けた左右の支持部材６Ｌ，６Ｒと、左右の支持部材６
Ｌ，６Ｒの頭部１０１に対する位置を調整する左右の調
整手段７Ｌ，７Ｒとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示手段によ
り映出される映像を観察者の少なくとも一方の眼球網膜
上に投影するための光学系を有する頭部装着型映像表示
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】映像表示に用いる小型ディスプレイ装置
として、いわゆるヘッドマウンテッドディスプレイ（以
下、ＨＭＤと言う）等の種々の両眼用頭部装着型映像表
示装置が実用化されているが、さらに近年になってパー
ソナルコンピュータ（パソコン）からのデータ等の出力
画像を片方の眼で観察することができる単眼用頭部装着
型映像表示装置が各種提案されている。この単眼用頭部
装着型映像表示装置は、物品の管理や機械整備点検等の
作業に用いられ、一方の眼で表示装置のパソコン画面を
観察すると同時に他方の眼で周りの環境状態を観察する
ことができるようになっている。

【０００３】一方、頭部装着型映像表示装置は、頭部に
かぶったり、頭部に引掛けたりして装着するため、頭部
形状の大小にかかわらず全ての観察者に対応させるため
には調整機構を設ける必要がある。

【０００４】その調整機構として、例えば特開平１０３
０５２９８号公報には、映像表示装置本体を保持する円
弧状の保持部の両端部に締め付け力調整バンドを設けた
ものが開示されており、特開平７−１３１００号公報に
は、装置本体に取り付けた左右のヘッドバンドの遊端部
に面ファスナを設けたものが開示されている。

【０００５】また、特開平７−１０４２１０号公報に
は、装置本体を保持する円弧状の保持部の両端部に、頭
部に当接させるパッドを設けた押圧支持部材を変位可能
に取り付け、この押圧支持部材を調整手段により変位さ
せてパッドを頭部に当接させるようにしたものが開示さ
れており、特開平７−３３３５４７号公報には、装置本
体を保持する円弧状の保持部の両端部に、頭部に当接さ
せるパッドを設けた可動フレームを回動可能に取り付
け、この可動フレームを調整手段により回動させてパッ
ドを頭部に当接させるようにしたものが開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
締め付け力調整バンドや面ファスナを用いるものにあっ
ては、調整が簡単である反面、観察者の頭部を締め付け
ることになるため、長時間の装着にはあまり適している
とは言えない。また、パッドを設けた押圧支持部材を変
位させたり、パッドを設けた可動フレームを回動させる
ものにあっては、構成が複雑となり、コストアップにな
ることが懸念される。

【０００７】したがって、かかる点に着目してなされた
本発明の目的は、構成が簡単で、かつ安価にできると共
に、長時間の使用にも適する頭部装着型映像表示装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に係る発明は、映像表示手段と、該映像表示手段に
より映出される映像および／または周囲の外界を観察者
の少なくとも一方の眼部に投影するための光学系と、上
記映像表示手段および上記光学系を内蔵する外装ブロッ
クと、観察者の頭部に支持され、上記外装ブロックを観
察位置に保持するための支持ブロックとを備えた頭部装
着型映像表示装置において、上記支持ブロックは、頭囲
方向に円弧状に延在する弾性変形可能なヘッドバンド
と、該ヘッドバンドの両端部にそれぞれ結合して頭部に
当接可能に設けた左右の支持部材と、該左右の支持部材
の頭部に対する位置を調整する左右の調整手段とを有す
ることを特徴とするものである。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
頭部装着型映像表示装置において、上記左右の調整手段
の各々は、対応する上記支持部材の頭囲方向の位置およ
び頭幅方向の位置をそれぞれ調整する頭囲調整機構およ
び頭幅調整機構を有することを特徴とするものである。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
頭部装着型映像表示装置において、上記各頭囲調整機構
は、上記ヘッドバンドに対して頭囲方向にスライドする
第１スライド部材と、該第１スライド部材に対して頭囲
方向にスライドする第２スライド部材とを有し、該第２
スライド部材に上記頭幅調整機構を介して上記支持部材
が取り付けられていることを特徴とするものである。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
頭部装着型映像表示装置において、上記外装ブロックは
単眼用で、上記左右の頭囲調整機構の一方の第１スライ
ド部材または第２スライド部材に支持されていることを
特徴とするものである。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項３に記載の
頭部装着型映像表示装置において、上記ヘッドバンドは
中央部の曲率半径が６０ｍｍ〜７０ｍｍで、上記各頭囲
調整機構による最大調整量が４０ｍｍ〜７２ｍｍで、か
つ上記各頭幅調整機構による最大調整量が８ｍｍ〜２０
ｍｍであることを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による頭部装着型映
像表示装置の一実施の形態について図面を参照して説明
する。

【００１４】図１は単眼式ＨＭＤを頭部に装着した状態
を線図的に示す平面図、図２は上記単眼式ＨＭＤの横断
面図、図３は上記単眼式ＨＭＤを頭部に装着した状態で
の外装ブロックの水平面内での回動状態を示す図、図４
は同じく外装ブロックの垂直面内での回動状態を示す
図、図５は支持ブロックの具体的構成を示す図、図６は
眼鏡使用下における眼鏡とフェースパットとの位置関係
を示す図、図７は上記単眼式ＨＭＤを頭部大・頭幅小の
観察者へ装着した状態を示す図、図８は同じく頭部中・
頭幅大の観察者へ装着した状態を示す図、図９は同じく
頭部中・頭幅小の観察者へ装着した状態を示す図、図１
０は同じく頭部小・頭幅大の観察者へ装着した状態を示
す図、図１１は同じく頭部小・頭幅小の観察者へ装着し
た状態を示す図である。

【００１５】本実施の形態の単眼式ＨＭＤは、図１に示
すように、外装ブロック１と、該外装ブロック１を観察
者の頭部１０１に近接する観察位置に保持するための支
持ブロック２とを有している。

【００１６】外装ブロック１は、主に単一の映像表示手
段と光学系とを内蔵するビュワー部３と、入力回路、主
制御回路、切り換えスイッチ等を内蔵すると共に、イヤ
ホーンを収納するアーム部４とを有しており、パソコン
（図示せず）からの映像信号、音声信号がＨＭＤ用コン
トローラ（図示せず）を介して上記入力回路で取り込ま
れて映像、音声が再生されるようになっている。

【００１７】また、支持ブロック２は、頭部１０１への
装着状態において、後頭部から両側頭部に亘って円弧状
に延在する弾性変形可能なヘッドバンド５と、該ヘッド
バンド５の両端部にそれぞれ結合して左右のこめかみ近
傍部１０６に当接可能に設けた左右の支持部材６Ｌ，６
Ｒと、該左右の支持部材６Ｌ，６Ｒの頭部１０１に対す
る位置を調整する左右の調整手段７Ｌ，７Ｒとを有して
いる。

【００１８】左側の調整手段７Ｌは、対応する支持部材
６Ｌの頭囲方向の位置を調整する頭囲調整機構８Ｌと、
頭幅方向の位置を調整する頭幅調整機構９Ｌとを有して
いる。頭囲調整機構８Ｌは、ヘッドバンド５の左端部に
おいて、ヘッドバンド５に対して頭囲方向にスライドす
る第１スライド部材１１Ｌと、該第１スライド部材１１
Ｌに対して頭囲方向にスライドする第２スライド部材１
２Ｌとを有しており、この第２スライド部材１２Ｌに頭
幅調整機構９Ｌを介して支持部材６Ｌが取り付けられて
いる。

【００１９】同様に、右側の調整手段７Ｒは、対応する
支持部材６Ｒの頭囲方向の位置を調整する頭囲調整機構
８Ｒと、頭幅方向の位置を調整する頭幅調整機構９Ｒと
を有している。頭囲調整機構８Ｒは、ヘッドバンド５の
右端部において、ヘッドバンド５に対して頭囲方向にス
ライドする第１スライド部材１１Ｒと、該第１スライド
部材１１Ｒに対して頭囲方向にスライドする第２スライ
ド部材１２Ｒとを有しており、この第２スライド部材１
２Ｒに頭幅調整機構９Ｒを介して支持部材６Ｒが取り付
けられている。

【００２０】本実施の形態では、外装ブロック１を右側
の第２スライド部材１２Ｒにジョイント部１３を介して
ポイント回動可能に支持する。なお、この外装ブロック
１は、第１スライド部材１１Ｒにジョイント部１３を介
してポイント回動可能に支持してもよい。

【００２１】次に、図２〜図４を参照して、外装ブロッ
ク１の具体的構成について説明する。ビュワー部３およ
びアーム部４には、双方の本体部に亘って映像信号、音
声信号処理用の複合回路基板部２１が内蔵される。複合
回路基板部２１は、リジット基板である入力回路基板２
２と、リジツト基板である主制御回路基板２４と、リジ
ット基板である駆動回路基板２６と、リジット基板であ
るＬＣＤ基板２７と、入力回路基板２２と主制御回路基
板２４とを接続するフレキシブルプリント基板（以下、
ＦＰＣと記載する）２３と、主制御回路基板２４、ＬＣ
Ｄ駆動回路基板２６、ＬＣＤ回路基板２７を接続するＦ
ＰＣ２５とからなる。

【００２２】主制御回路基板２４にはＨＭＤ全体の制御
を司るＣＰＵ３３および画面表示状態の切り換えスイッ
チ３４、３５が実装され、入力回路基板２２にはシリア
ル信号ケーブルおよびイヤホーン接続コード用のコネク
タ３１および入力回路ＩＣ３２が実装される。

【００２３】また、駆動回路基板２６にはＬＣＤ駆動回
路ＩＣ３６が実装され、ＬＣＤ基板２７には映像表示手
段であるフィールド・シーケンシャル方式のＳｉチップ
液晶（以下、単にＬＣＤと言う）３７およびマイクロホ
ン３８用の接続コネクタ（図示せず）が実装される。

【００２４】ビュワー部３は、ビュワー本体部とプリズ
ム部とで構成される。ビュワー本体部は、図２および図
３に示すように、アーム部４に対してヒンジピン４１
ａ，４１ｂにより水平方向θ１に回動可能に支持される
ビュワー本体３ａと、このビュワー本体３ａに内蔵され
る部材であって、複合回路基板部２１のＬＣＤ駆動回路
ＩＣ３６が実装される駆動回路基板２６およびＬＣＤ３
７が実装されるＬＣＤ基板２７と、マイクロホン３８と
からなる。

【００２５】なお、ビュワー本体３ａは、経年変化や温
度による変形が少なく、漏れ光防止にも有効である金属
製とする。また、ＬＣＤ駆動回路ＩＣ３６は、ビュワー
本体３ａ内にてＬＣＤ３７に接近して配置し、極力放射
ノイズ発生を抑えている。

【００２６】上記プリズム部は、ビュワー本体３ａに固
着される板金製のプリズム保持金具１６と、この保持金
具１６に固定支持される光学系としてのフリーシェイプ
ドプリズム（自由曲面プリズム）１４と、該プリズム１
４に対してシースルー面で接着固定される光学系として
のシースループリズム１５と、上記保持金具１６または
ビュワー本体３ａに固定支持される撥水処理済みの保護
用透明板である接眼側アクリル板１７および対物側アク
リル板１８と、上記保持金具１６またはビュワー本体３
ａの外部に挿入される保護カバー１９とからなる。

【００２７】保護カバー１９は、弾性変形可能な合成ゴ
ム材料（エラストマ）を適用し、内開口１９ａ、外開口
１９ｂ、鼻当て部１９ｃを有している。この保護カバー
１９は、弾性変形させて保持金具１６またはビュワー本
体３ａに挿入して取り付けられるので、シースルー以外
の外光は遮蔽され、同時に内部への防水，防塵も行って
いる。

【００２８】なお、上記保護カバー１９は着脱自在であ
り、上記外開口１９ｂのない保護カバーを別途に用意し
ておき、それと交換することでシースルー画面を観察し
ない状態での使用も可能となっている。

【００２９】ビュワー部３は、ヒンジピン４１ａ，４１
ｂを中心にしてθ１方向（図３参照）に回動させること
ができるが、観察者側に向けてビュワー部３を回動させ
たとき、観察者の右眼部１０２にプリズム部が当接する
より先に保護カバー１９の鼻当て部１９ｃが観察者の鼻
部１０７に当接するので、右眼部１０２が保護される。
同時に表示像位置が所定距離以上は近視側に接近するこ
とがない。

【００３０】アーム部４は、ビュワー部３をθ１方向に
回動可能に支持するヒンジピン４１ａ，４１ｂと、頭部
の外周に沿うような曲率を有するアーム本体４ａと、こ
のアーム本体４ａ内部に内蔵される部材であって、ＨＭ
Ｄ全体の制御を司るＣＰＵ３３および表示画面切り換え
スイッチ３４、３５等が実装される主制御回路基板２４
と、コネクタ３１および入力回路ＩＣ３２が実装される
入力回路基板２２と、切り換えスイッチ３４、３５を操
作する操作釦４４、４５と、支持ブロック２とのジョイ
ント部１３等からなる。

【００３１】アーム部４のビュワー部３側ヒンジピン４
１ａ、４１ｂ周りは、図４に示すように、幅方向（上下
方向）のくびれ部４ｄが形成されている。このくびれ部
４ｄにより観察眼側の外界に対する視野がアーム部４に
よって制限されることが緩和できる。

【００３２】また、ヒンジピン４１ａ、４１ｂ周りの上
記アーム部４とビュワー部３との接続部分には、弾性変
形可能なゴムで形成される防水を兼ねる屈曲自在の防塵
カバー４２が取り付けられている。

【００３３】また、上記アーム本体４ａの後端側（ビュ
ワー側と反対側端部）には、コードブッシュに保覆され
たメインケーブル４７とイヤホーンコード４８が装着状
態での耳部１０４の上部位置から後方に向けて延出した
状態で配置されている。

【００３４】メインケーブル４７は、ＨＭＤ用コントロ
ーラ（図示せず）からのシリアル通信信号用ケーブルで
あり、高速通信を可能にすると同時にケーブルの配線本
数を減らし、その可撓性をよくしてＨＭＤの頭部装着時
に邪魔にならないようにしている。なお、パソコンから
ＨＭＤ用コントローラまでの通信信号は、パラレル信号
であるが、ＨＭＤコントローラでシリアル通信信号に変
換され、メインケーブル４７により本単眼式ＨＭＤに伝
達される。

【００３５】イヤホーンコード４８の先端に取り付けら
れるイヤホーン４９は、外界の音声と識別し易くするた
めにインナータイブのモノラルイヤホーンとし、アーム
本体４ａの後方内面に凹状のイヤホーン取り付け部４ｂ
に取り付け収納が可能になっている。その収納状態では
イヤホーン４９は発音開口を頭部側に向けた状態で取り
付けられており、その状態のままでも聴音可能になって
いる。

【００３６】ジョイント部１３は、ジョイント本体５１
と２分割のボール支持体５２とからなる。ジョイント本
体５１は、アーム本体４ａのスライド溝４ｃに摺動自在
に嵌入する部分とボール支持体５２を保持する保持部５
１ａとを有している。アーム部４は、Ｄ１方向にスライ
ド移動するとき、ジョイント本体５１の保持部５１ａを
逃げ部４ｄで逃げながらスライド溝４ｃに沿って移動す
る。

【００３７】なお、アーム部４のスライド移動方向は、
頭部１０１の中心Ｐ０を中心にした大きな円弧上をスラ
イドするものとするが、この移動は、頭部前後方向の直
線的スライド移動であってもよい。

【００３８】上記２分割のボール支持体５２は、右側の
第２スライド部材１２Ｒに固着されたボール５３を、適
切な摩擦保持カのある状態で回動可能に挟持して、ジョ
イント本体５１に固定支持されている。

【００３９】上記切り換えスイッチ３４，３５を押圧操
作するための操作釦４４、４５は、アーム本体４ａの外
側面の上下に沿って配設されている。その配設位置は、
ボール支持体５２の位置近傍であるがビュワー部３側寄
りの位置であって、アーム部４が最も後方にスライド移
動したときでも、頭部中心Ｐ０とボール５３とを結ぶ直
線に対して極端に後方側には移動しないようになってい
る。

【００４０】これら、操作釦４４，４５の外形形状は、
それぞれ異なった形状を有している。例えば、操作釦４
４にはその中央に突起４４ａを設け、操作釦４５にはそ
の中央に凹部４５ａを設ける。このように操作釦４４、
４５の形状が異なることにより、これら２つの操作釦４
４、４５で切り換えスイッチ３４、３５を操作して画面
切り換えるときに、どちらの操作釦を押圧しているかを
確実に認識させ、操作ミスを防止している。

【００４１】上述の画面切り換えは、上記操作釦４４を
操作して切り換えスイッチ３４側を押圧しながら、操作
釦４５を操作して切り換えスイッチ３５を繰り返し押圧
することによって、順次画面表示状態の切り換えを行う
ことになる。

【００４２】上記切り換えられる画面表示状態の種類と
しては、ＬＣＤ３７に表示される画面の反転表示（１８
０度回転表示）と、表示画面の明るさ切り換えと、画面
切り換え状態のリセットと、画面上の画像表示位置（眼
部で観察し易い位置に微調節するための切り換え）等で
ある。これらの表示切り換えが切り換えスイッチ３５を
繰り返し押圧することによって、順次段階的に切り換え
られる。

【００４３】ビュワー部３とアーム部４とに亘って内蔵
される回路基板部２１は、ビュワー部３内では、ＦＰＣ
２５を屈曲させてリジッドのＬＣＤ基板２７とＬＣＤ駆
動回路基板２６とを直交させた適切な姿勢で配置する。
特にアーム部４内では、ＦＰＣ２３およびＦＰＣ２５を
屈曲させることで、アーム部４の外形の曲率に沿わせた
姿勢でリジッド基板の入力回路基板２２と主制御回路基
板２４とを配置している。

【００４４】ここで、外装ブロック１の回動およびスラ
イド動作について説明すると、既に述べたようにアーム
部４がビュワー部３をヒンジピン４１ａ，４１ｂにより
回動可能に支持することから、ビュワー部３は、左右の
θ１方向の位置ＰａからＰｂ間（図３参照）を移動可能
である。

【００４５】また、アーム部４は、第２スライド部材１
２Ｒのボール５３にてジョイント部１３によりポイント
支持されることから、左右のθ２方向（図３参照）、上
下のθ３方向（図４参照）に回動し、ビュワー部３を位
置ＰａからＰｃまで、さらに位置ＰｇからＰｈまで同時
に移動可能である。

【００４６】さらに、アーム部４は、第２スライド部材
１２Ｒに対してジョイント本体５１を介してＤ１方向
（図３参照）にスライド可能に支持されることから、ビ
ュワー部３を位置ＰｄからＰｅまで移動可能である。

【００４７】次に、図５を参照して、支持ブロック２の
具体的構成について説明する。ヘッドバンド５は、観察
者の頭部１０１に合わせた円弧状、楕円形状、または円
弧状に近い自由曲線形状の弾性変形可能な薄板で形成さ
れる。

【００４８】左右の第１スライド部材１１Ｌ，１１Ｒは
同一構成からなり、ヘッドバンド５の両端部において頭
囲方向にスライド可能に設けられる。これら第１スライ
ド部材１１Ｌ，１１Ｒには、ヘッドバンド５に対するス
ライドを確実に行うため、図５にＡ−Ａ線断面図で示す
ように、それぞれヘッドバンド５が係合して挿入される
ガイド溝６１が形成されている。また、第１スライド部
材１１Ｌ，１１Ｒのヘッドバンド５に対するスライド位
置を調整するため、ヘッドバンド５の両端部にはそれぞ
れ外側に突出してスライドバネ６２が設けられ、第１ス
ライド部材１１Ｌ，１１Ｒの内側には対応するスライド
バネ６２と係合するように、頭囲方向に沿って鋸歯波状
にクリック溝６３が形成されており、これらスライドバ
ネ６２とクリック溝６３との係合により各第１スライド
部材１１Ｌ，１１Ｒが所望のスライド位置に位置決めさ
れる。

【００４９】また、第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒは
同一構成からなり、対応する第１スライド部材１１Ｌ，
１１Ｒに頭囲方向にスライド可能に設けられる。第１ス
ライド部材１１Ｌ，１１Ｒに対する第２スライド部材１
２Ｌ，１２Ｒのスライドを確実に行うため、第１スライ
ド部材１１Ｌ，１１Ｒの外壁内周側には頭囲方向に沿っ
てガイド溝６４が形成され、この第１スライド部材１１
Ｌ，１１Ｒを挿入する第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒ
には対応するガイド溝６４に係合する凸部６５が形成さ
れている。また、第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒの第
１スライド部材１１Ｌ，１１Ｒに対するスライド位置を
調整するため、第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒには対
応する第１スライド部材１１Ｌ，１１Ｒの外壁外周側に
向けて突出してスライドバネ６６が設けられ、第１スラ
イド部材１１Ｌ，１１Ｒの外壁外周側には対応するスラ
イドバネ６６と係合するように、頭囲方向に沿って鋸歯
波状にクリック溝６７が形成されており、これらスライ
ドバネ６６とクリック溝６７との係合により各第２スラ
イド部材１２Ｌ，１２Ｒが所望のスライド位置に位置決
めされる。

【００５０】さらに、第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒ
の外側面には、ジョイント部１３のジョイント本体５１
が侵入する凹部６８が形成され、第２スライド部材１２
Ｌ，１２Ｒの一方、本実施の形態では右側の第２スライ
ド部材１２Ｒの凹部６８にボール５３のネジ部５３ａが
ナット５３ｂにより固定され、このボール５３に上述し
たように、アーム部４のジョイント部１３が所定の摩擦
保持カを有する状態でポイント回動可能に支持されてい
る。

【００５１】左右の支持部材６Ｌ，６Ｒおよび頭幅調整
機構９Ｌ，９Ｒも、それぞれ同一構成からなっている。
ここでは右側の支持部材６Ｒおよび頭幅調整機構９Ｒの
構成について説明する。図５にＡ−Ａ線断面図およびＢ
−Ｂ線断面図を示すように、支持部材６Ｒは、第２スラ
イド部材１２Ｒに対して頭幅方向にスライド可能な第３
スライド部材７１Ｒを有している。第３スライド部材７
１Ｒは、第２スライド部材１２Ｒの上下に位置する上ス
ライダ７２ａおよび下スライダ７２ｂと、これらスライ
ダ７２ａ，７２ｂを頭部側で連結するパット座７３と、
パット座７３に上下に分離して設けた発泡ゴム（スポン
ジ）製のフェースパット７４ａ，７４ｂとを有してい
る。

【００５２】フェースパット７４ａ，７４ｂは、図３に
示すように、装着状態で耳部１０４と頭部中心Ｐ０を通
る線より距離Ｘ０前方のこめかみ近傍部１０６に当接
し、図６に示すように、観察者が眼鏡１１０をかけてい
る場合には、フェースパット７４ａと７４ｂとの間に眼
鏡１１０のフレーム１１１が位置して、眼鏡１１０の使
用下においても本単眼式ＨＭＤを問題なく装着できるよ
うになっている。なお、図６では外装ブロック１の図示
を省略してある。

【００５３】頭幅調整機構９Ｒを構成するため、上スラ
イダ７２ａおよび下スライダ７２ｂには、それぞれスラ
イド方向に沿ってガイド穴７５ａおよび７５ｂが形成さ
れ、第２スライド部材１２Ｒには、ガイド穴７５ａおよ
び７５ｂにそれぞれ係合するガイド７６ａおよび７６ｂ
が形成され、これらガイド穴７５ａ，７５ｂと対応する
ガイド７６ａ，７６ｂとの係合により、第３スライド部
材７１Ｒが第２スライド部材１２Ｒに対して頭幅方向に
確実にスライドできるようになっている。

【００５４】また、第３スライド部材７１Ｒの第２スラ
イド部材１２Ｒに対するスライド位置を調整するため、
上スライダ７２ａおよび下スライダ７２ｂには、対向し
て複数の位置決め穴、本実施の形態では３個の位置決め
穴７７ａ，７７ｂ，７７ｃがスライド方向に沿って形成
され、第２スライド部材１２Ｒの内部には、上下の対向
する位置決め穴７７ａ，７７ｂまたは７７ｃに選択的に
係合可能なロック部材７８，７９が設けられる。

【００５５】ロック部材７８は、第２スライド部材１２
Ｒの上面から選択的に突出して上スライダ７２ａの位置
決め穴７７ａ，７７ｂまたは７７ｃに係合する係合突部
７８ａと、この係合突部７８ａと一体に形成され、上ス
ライダ７２ａが位置しない第２スライド部材１２Ｒの上
面から選択的に突出する操作用突部７８ｂとを有するコ
字状に形成されている。同様に、ロック部材７９は、第
２スライド部材１２Ｒの下面から選択的に突出して下ス
ライダ７２ｂの位置決め穴７７ａ，７７ｂまたは７７ｃ
に係合する係合突部７９ａと、この係合突部７９ａと一
体に形成され、下スライダ７２ｂが位置しない第２スラ
イド部材１２Ｒの下面から選択的に突出する操作用突部
７９ｂとを有するコ字状に形成されている。

【００５６】ロック部材７８，７９は、第２スライド部
材１２Ｒ内において圧縮コイルバネ８０を介して結合さ
れ、係合突部７８ａ，７９ａおよび操作用突部７８ｂ，
７９ｂが第２スライド部材１２Ｒの上，下面から突出す
るように付勢される。

【００５７】この頭幅調整機構９Ｒによると、観察者が
操作用突部７８ｂ，７９ｂを圧縮コイルバネ８０のバネ
力に抗して第２スライド部材１２Ｒの内側に向けて指で
挟むように押圧し、係合突部７８ａ，７９ａの先端が第
２スライド部材１２Ｒの上，下面から突出しないように
することで、第３スライド部材７１Ｒを第２スライド部
材１２Ｒに対して頭幅方向にスライド可能となり、所望
のスライド位置において操作用突部７８ｂ，７９ｂから
指を離し、圧縮コイルバネ８０のバネ力により係合突部
７８ａ，７９ａを位置決め穴７７ａ，７７ｂまたは７７
ｃに係合させることで、第３スライド部材７１Ｒが第２
スライド部材１２Ｒに対して所望の位置に位置決めされ
る。

【００５８】左側の支持部材６Ｌおよび頭幅調整機構９
Ｌについても、上記右側の支持部材６Ｒおよび頭幅調整
機構９Ｒと同様に構成され、第３スライド部材７１Ｌが
第２スライド部材１２Ｌに対して所望の位置に位置決め
される。

【００５９】ここで、本発明者による検討によると、観
察者の頭部１０１の大小および頭幅の大小に拘わらず、
フェースパット７４ａ，７４ｂを観察者のこめかみ近傍
部１０６に当接させて観察者の頭部１０１に確実に装着
できるようにするには、頭囲の統計的な値から、ヘッド
バンド５はその中央部の曲率半径Ｒが６０ｍｍ〜７０ｍ
ｍの円弧状、楕円形状、または円弧状に近い自由曲線形
状とし、頭囲調整機構８Ｌ，８Ｒの各々の最大調整量は
４０ｍｍ〜７２ｍｍ、頭幅調整機構９Ｌ，９Ｒの各々の
最大調整量は８ｍｍ〜２０ｍｍとすればよいことがわか
った。

【００６０】そこで本実施の形態では、ヘッドバンド５
の中央部の曲率半径Ｒを６８ｍｍとする。また、第１ス
ライド部材１１Ｌ，１１Ｒの各々は、鋸歯波状のクリッ
ク溝６３を１ピッチ３．７３ｍｍで１２ステップ移動で
きるように形成して、４４．７６ｍｍｍ移動可能とし、
第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒの各々は、鋸歯波状に
クリック溝６７を１ピッチ３．２１ｍｍで７ステップ移
動できるように形成して、２２．４７ｍｍｍ移動可能と
して、頭囲調整機構８Ｌ，８Ｒの各々の最大調整量を、
６７．２３ｍｍとする。また、第３スライド部材７１
Ｌ，７１Ｒの各々の上スライダ７２ａおよび下スライダ
７２ｂに形成する３個の位置決め穴７７ａ，７７ｂ，７
７ｃの間隔は４ｍｍとして、頭幅調整機構９Ｌ，９Ｒの
各々の最大調整量を８ｍｍとする。

【００６１】上述のように構成された本実施の形態の単
眼式ＨＭＤにおいて、観察を行うには、まず、左右のフ
ェースパット７４ａ，７４ｂが、観察者の左右のこめか
み近傍部１０６にそれぞれ当接するように、第１スライ
ド部材１１Ｌ，１１Ｒ、第２スライド部材１２Ｌ，１２
Ｒ、および第３スライド部材７１Ｌ，７１Ｒを調整し
て、ヘッドバンド５を観察者の頭部１０１に装着する。
イヤホーン４９は、耳部１０４に挿入しておく。そこ
で、コントローラを操作して映像信号を本単眼式ＨＭＤ
にケーブル４７を介して送出させると、入力された映像
信号による画像がビュワー部３のＬＣＤ３７で映出さ
れ、このＬＣＤ３７からの表示像に係る光Ｌ１はプリズ
ム１４を経て観察者の右眼部１０２のアイポイント（Ｅ
Ｐ）上に結像する。

【００６２】一方、前方の外界からの光Ｌ２は、シース
ループリズム１５およびプリズム１４を透過して同様に
観察者の右眼部１０２のアイポイント（ＥＰ）上で結像
する。したがって、観察者は、ＬＣＤ３７の表示画像を
前方外界像上に重畳させて観察することができる。

【００６３】また、音声信号は、イヤホーン４９を介し
て聞き取られる。なお、イヤホーン４９は、イヤホーン
開口部が耳側に向いてアーム部４のイヤホーン取り付け
部４ｂに収納されるので、収納状態のままでも音声を聴
取することができる。

【００６４】上述のようにアーム部４が第２スライド部
材１２Ｒに対してＤ１方向にスライド可能であり、ま
た、θ２，θ３方向に回動可能であって、しかも、ビュ
ワー部３もアーム部４のヒンジピン４１ａ，４１ｂを中
心にθ１方向に回動可能である。したがって、ビュワー
部３を右眼部１０２に対して容易に作業状況に適した所
望の観察位置、姿勢に調節することができる。

【００６５】例えば、ビュワー部３に映出される画面の
位置が不適切であれば、操作釦４４，４５を操作してＬ
ＣＤ３７上の表示画面位置をずらして観察する。さら
に、上記画面の方向や位置を大きく変化させる必要があ
れば、上述したようにビュワー部３を左右θ１方向に回
動させるか、あるいは、アーム部４を左右θ２方向に、
または、上下θ３方向に回動させる。表示光軸Ｏ方向の
距離が不適切であれば、上記回動操作に加えてアーム部
４をＤ１方向に適切な位置までスライドさせる。

【００６６】このように、第１スライド部材１１Ｌ，１
１Ｒ、第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒ、および第３ス
ライド部材７１Ｌ，７１Ｒの各スライド位置を調整する
と共に、ビュワー部３の左右θ１方向の回動位置と、ア
ーム部４の左右θ２方向、上下θ３方向の各回動位置、
およびＤ１方向のスライド位置を適切に調整することに
より、観察者の頭部１０１の大小および頭幅の大小に拘
わらず、本単眼式ＨＭＤを観察者の頭部１０１に確実に
装着して、ビュワー部３を右眼部１０２に対して作業状
況に適した所望の観察位置、姿勢に調節することができ
る。

【００６７】以下、観察者の頭部および頭幅の大小に応
じた本単眼式ＨＭＤの装着態様について簡単に説明す
る。

【００６８】図１は、頭部および頭幅がともに大きい観
察者への装着状態を示しており、第１スライド部材１１
Ｌ，１１Ｒはヘッドバンド５に対して中間のスライド位
置よりも観察者前方に繰り出された位置にあり、第２ス
ライド部材１２Ｌ，１２Ｒは対応する第１スライド部材
１１Ｌ，１１Ｒに対して中間のスライド位置よりも前方
にスライドした位置にあり、第３スライド部材７１Ｌ，
７１Ｒは係合突部７８ａ，７９ａが位置決め穴７７ａに
係合して、第３スライド部材７１Ｌ，７１Ｒの間隔（頭
幅）が最も広くなる第1の位置に位置決めされている。
また、アーム部４は、第２スライド部材１２Ｒに対して
中間のスライド位置よりも前方にスライドした位置にあ
る。

【００６９】図７は、頭部が大きく頭幅が小さい観察者
への装着状態を示しており、図１の場合に対して、第１
スライド部材１１Ｌ，１１Ｒは若干前方にスライドした
位置にあり、第３スライド部材７１Ｌ，７１Ｒは第3の
位置、すなわち係合突部７８ａ，７９ａが位置決め穴７
７ｃに係合して、第３スライド部材７１Ｌ，７１Ｒの間
隔（頭幅）が最も狭くなる位置に位置決めされている。
また、アーム部４は、図１の場合よりも若干前方にスラ
イドした位置にある。

【００７０】図８は、頭部が中の大きさで頭幅が大きい
観察者への装着状態を示しており、第１スライド部材１
１Ｌ，１１Ｒはヘッドバンド５に対して中間のスライド
位置よりも観察者後方に繰り込まれた位置にあり、第２
スライド部材１２Ｌ，１２Ｒは対応する第１スライド部
材１１Ｌ，１１Ｒに対して図１の場合よりも若干後方に
スライドした位置にあり、第３スライド部材７１Ｌ，７
１Ｒは第1の位置に位置決めされている。また、アーム
部４は、第２スライド部材１２Ｒに対してほぼ中間のス
ライド位置にある。

【００７１】図９は、頭部が中の大きさで頭幅が小さい
観察者への装着状態を示しており、第１スライド部材１
１Ｌ，１１Ｒは図８の場合よりも若干前方に繰り出され
た位置にあり、第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒは図８
の場合よりも若干後方にスライドした位置にあり、第３
スライド部材７１Ｌ，７１Ｒは第３の位置に位置決めさ
れている。また、アーム部４は、図８の場合よりも若干
前方にスライドした位置にある。

【００７２】図１０は、頭部が小さく頭幅が大きい観察
者への装着状態を示しており、第１スライド部材１１
Ｌ，１１Ｒはヘッドバンド５に対して最も繰り込まれた
位置にあり、第２スライド部材１２Ｌ，１２Ｒは図９の
場合よりも若干前方にスライドした位置にあり、第３ス
ライド部材７１Ｌ，７１Ｒは第1の位置に位置決めされ
ている。また、アーム部４は、第２スライド部材１２Ｒ
に対して中間のスライド位置よりも後方にスライドした
位置にある。

【００７３】図１１は、頭部および頭幅がともに小さい
観察者への装着状態を示しており、第１スライド部材１
１Ｌ，１１Ｒは図１０の場合と同様にヘッドバンド５に
対して最も繰り込まれた位置にあり、第２スライド部材
１２Ｌ，１２Ｒは図１０の場合よりも後方にスライドし
た位置にあり、第３スライド部材７１Ｌ，７１Ｒは第３
の位置に位置決めされている。また、アーム部４は、第
２スライド部材１２Ｒに対してほぼ中間のスライド位置
にある。

【００７４】以上、観察者の頭部および頭幅の大小に応
じた本単眼式ＨＭＤの装着態様について説明したが、上
記の態様に限らず、観察者の頭部および頭幅の大きさに
応じて適宜調整して本単眼式ＨＭＤを観察者の頭部１０
１に確実に装着して、ビュワー部３を右眼部１０２に対
して所望の観察位置、姿勢に調節することができる。

【００７５】また、本単眼式ＨＭＤにおいて右眼部１０
２から左眼部１０３へ観察眼側を切り換えるには、上記
左右の支持部材６Ｌ，６Ｒが同一構造であることから、
アーム部４、ビュワー部３を取り付けたまま、ヘッドバ
ンド５を左右反転して頭部に装着すれば、簡単に観察眼
側を切り換えることができる。ただし、観察開始時に一
方の切り換えスイッチ３４（操作釦４４の操作による）
を操作しながら他方の切り換えスイッチ３５（操作釦４
５の操作による）を押圧してビュワー部３の表示画面を
反転（上下、左右切り換えて１８０度回転）させる必要
がある。

【００７６】なお、上述のように左眼部１０３側に観察
眼側を切り換えた状態であっても、上述と同様に第１ス
ライド部材１１Ｌ，１１Ｒ、第２スライド部材１２Ｌ，
１２Ｒおよび第３スライド部材７１Ｌ，７１Ｒにより装
着状態を調整できると共に、アーム部４の回動とスライ
ド移動、さらに、ビュワー部３の回動により観察位置や
姿勢を調整することができ、また、同様に鼻当て１９ｃ
の作用によりビュワー部３が鼻部１０７に当接したり、
近視位置への移動が防止される。

【００７７】さらに、上記左右の支持部材６Ｌ，６Ｒが
同一構造であることから、右側の第２スライド部材１２
Ｒからアーム部４およびジョイント部１３とともにボー
ル５３を取り外して、左側の第２スライド部材１２Ｌに
付け換えることでも左、または、右への観察眼切り換え
ができる。この場合も表示画面の反転操作が必要であ
る。

【００７８】なお、上記実施の形態では、ＬＣＤ３７と
してフィールド・シーケンシャル方式のＳｉチップ液晶
を用いたが、色フィルタを有する受光型のＬＣＤや、自
発光型の有機ＥＬを用いることもできる。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、映像表示手段および光
学系を内蔵する外装ブロックと、この外装ブロックを観
察位置に保持するための支持ブロックとを備えた頭部装
着型映像表示装置において、上記支持ブロックを、観察
者の頭囲方向に円弧状に延在する弾性変形可能なヘッド
バンドと、該ヘッドバンドの両端部にそれぞれ結合して
頭部に当接可能に設けた左右の支持部材と、該左右の支
持部材の頭部に対する位置を調整する左右の調整手段と
を有して構成したので、簡単かつ安価にできると共に、
観察者の頭部および頭幅の大小に拘わらず、観察者の頭
部に確実に装着でき、長時間使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による頭部装着型映像表示装置の一実
施の形態に係る単眼式ＨＭＤを頭部に装着した状態を線
図的に示す平面図である。

【図２】 図１に示す外装ブロックの具体的構成を示す
横断面図である。

【図３】 同じく、外装ブロックの水平面内での回動状
態を示す図である。

【図４】 同じく、外装ブロックの垂直面内での回動状
態を示す図である。

【図５】 図１に示す支持ブロックの具体的構成を示す
図である。

【図６】 眼鏡使用下における眼鏡とフェースパットと
の位置関係を示す図である。

【図７】 図１に示す単眼式ＨＭＤを頭部大・頭幅小の
観察者へ装着した状態を示す図である。

【図８】 同じく、頭部中・頭幅大の観察者へ装着した
状態を示す図である。

【図９】 同じく、頭部中・頭幅小の観察者へ装着した
状態を示す図である。

【図１０】 同じく、頭部小・頭幅大の観察者へ装着し
た状態を示す図である。

【図１１】 同じく、頭部小・頭幅小の観察者へ装着し
た状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 外装ブロック ２ 支持ブロック ３ ビュワー部 ４ アーム部 ５ ヘッドバンド ６Ｌ，６Ｒ 支持部材 ７Ｌ，７Ｒ 調整手段 ８Ｌ，８Ｒ 頭囲調整機構 ９Ｌ，９Ｒ 頭幅調整機構 １１Ｌ，１１Ｒ 第１スライド部材 １２Ｌ，１２Ｒ 第２スライド部材 １３ ジョイント部 １４ フリーシェイプドプリズム（自由曲面プリズム） １５ シースループリズム ３７ Ｓｉチップ液晶（ＬＣＤ） １０１ 頭部 １０２ 右眼部 １０６ こめかみ近傍部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像表示手段と、該映像表示手段により
   映出される映像および／または周囲の外界を観察者の少
   なくとも一方の眼部に投影するための光学系と、上記映
   像表示手段および上記光学系を内蔵する外装ブロック
   と、観察者の頭部に支持され、上記外装ブロックを観察
   位置に保持するための支持ブロックとを備えた頭部装着
   型映像表示装置において、 上記支持ブロックは、頭囲方向に円弧状に延在する弾性
   変形可能なヘッドバンドと、該ヘッドバンドの両端部に
   それぞれ結合して頭部に当接可能に設けた左右の支持部
   材と、該左右の支持部材の頭部に対する位置を調整する
   左右の調整手段とを有することを特徴とする頭部装着型
   映像表示装置。
2. 【請求項２】 上記左右の調整手段の各々は、対応する
   上記支持部材の頭囲方向の位置および頭幅方向の位置を
   それぞれ調整する頭囲調整機構および頭幅調整機構を有
   することを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型映像
   表示装置。
3. 【請求項３】 上記各頭囲調整機構は、上記ヘッドバン
   ドに対して頭囲方向にスライドする第１スライド部材
   と、該第１スライド部材に対して頭囲方向にスライドす
   る第２スライド部材とを有し、該第２スライド部材に上
   記頭幅調整機構を介して上記支持部材が取り付けられて
   いることを特徴とする請求項２に記載の頭部装着型映像
   表示装置。
4. 【請求項４】 上記外装ブロックは単眼用で、上記左右
   の頭囲調整機構の一方の第１スライド部材または第２ス
   ライド部材に支持されていることを特徴とする請求項３
   に記載の頭部装着型映像表示装置。
5. 【請求項５】 上記ヘッドバンドは中央部の曲率半径が
   ６０ｍｍ〜７０ｍｍで、上記各頭囲調整機構による最大
   調整量が４０ｍｍ〜７２ｍｍで、かつ上記各頭幅調整機
   構による最大調整量が８ｍｍ〜２０ｍｍであることを特
   徴とする請求項３に記載の頭部装着型映像表示装置。