ヘッドマウントディスプレイ
【課題】シースルー式のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の表示画像の適正な画角を確保しつつ、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感を軽減する。
【解決手段】ＨＭＤのうちの表示ユニット１２は、画像光形成部を収容する本体部分２１０と、その画像光形成部によって形成された画像光を観察眼３２０に向けて出射する出射部分２１４とを有する。本体部分も出射部分も、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有するが、出射部分の横長断面の縦寸法は、本体部分の横長断面の縦寸法より小さい。出射部分は、観察眼にとっての安定注視野領域の内側に概して全体的に存在する一方、本体部分は、安定注視野領域の外側に概して全体的に存在する。
【解決手段】ＨＭＤのうちの表示ユニット１２は、画像光形成部を収容する本体部分２１０と、その画像光形成部によって形成された画像光を観察眼３２０に向けて出射する出射部分２１４とを有する。本体部分も出射部分も、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有するが、出射部分の横長断面の縦寸法は、本体部分の横長断面の縦寸法より小さい。出射部分は、観察眼にとっての安定注視野領域の内側に概して全体的に存在する一方、本体部分は、安定注視野領域の外側に概して全体的に存在する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者の頭部に装着された頭部装着状態で観察者に画像を表示し、観察者がその表示画像を現実外界と共に観察することを可能にするシースルー式のヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」と略称する。）に関するものであり、特に、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感を軽減する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示すべき画像を表す画像光を観察者の眼に投射するために観察者の頭部に装着されるＨＭＤが既に知られている。このＨＭＤによれば、観察者は、画像が投影されるスクリーンを媒介にすることなく、画像を直接的に観察することができる。
【０００３】
ＨＭＤを、画像光形成方式によって分類すると、空間変調型、すなわち、画像信号に応じて作動する空間変調素子（例えば、液晶または有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス））を用いて、光源からの出射光から前記画像光を形成する方式と、走査型、すなわち、光源からの出射光であって、前記画像信号に応じた強度を有するものを走査することによって前記画像光を形成する方式とに分類される。
【０００４】
また、ＨＭＤを、表示画像の観察方式によって分類すると、シースルー式、すなわち、観察者が、当該ＨＭＤによる表示画像を、現実外界に重ねて観察することが可能である方式と、密閉式、すなわち、現実外界を表す外光の入射を完全にまたは部分的に（例えば、片眼についてのみ）遮断し、観察者が、主に、ＨＭＤによる表示画像のみを観察することが可能である方式とに分類される。
【０００５】
いずれにしても、この種のＨＭＤは、一般に、（ａ）画像を表示するための画像信号に応じた画像光を観察者の眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する表示ユニットと、（ｂ）観察者の頭部に装着される被装着部材（例えば、眼鏡のフレーム、眼鏡型の専用フレーム、ヘルメット、バンド、ゴーグル、片耳を利用して観察者の頭部に装着されるフレームなど）に装着され、前記表示ユニットを保持することにより、前記表示ユニットを前記被装着部材に取り付けるアタッチメントとを含むように構成される。表示ユニットの具体的形式の一例は、前記画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する単眼式である。
【０００６】
特許文献１は、シースルー式のＨＭＤであって、単眼式の表示ユニットを有するものを開示している。さらに、特許文献１は、観察眼の眼前に配置される長手状の表示ユニットを、その表示ユニットを観察眼の視線方向に投影した場合の投影図形の幅寸法が観察眼の瞳孔のサイズより小さくなるように、すなわち、４ｍｍ以下となるように設計し、それにより、現実外界を観察するための観察者の視界が表示ユニットによってできる限り遮蔽されないようにする技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＨＭＤを用いて画像を観察者に表示する場合には、ＨＭＤの本質的機能、すなわち、画像光を観察眼に投射するという機能を果たすために、ＨＭＤという物理的存在が観察者の視界内に配置されることを避け得ない。また、ＨＭＤは、頭部装着型であるため、観察者の眼に接近した位置に配置される傾向が強い。そのため、ＨＭＤがシースルー式である場合には、現実外界を観察するための観察者の視界がＨＭＤによって邪魔され、その結果、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が閉塞感や圧迫感を感じる可能性がある。
【０００９】
これに対し、本発明者は、ＨＭＤの位置、向き、大きさ、形状等の幾何学的条件を変えてＨＭＤを観察者の頭部に装着するという実験を行い、その結果、その幾何学的条件次第で、ＨＭＤの使用中に、観察者がそのＨＭＤから感じる閉塞感や圧迫感が軽減したり、増加することが判明した。すなわち、本発明者は、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の程度が、後述の人間の視覚特性（例えば、観察眼に対する対象物の相対的な位置と、その対象物を人間が識別したりその存在を判定する能力の高さとの関係）に依存することに気が付いたのである。
【００１０】
さらに、本発明者は、観察眼の眼前に配置される長手状の表示ユニットを、その表示ユニットを観察眼の視線方向に投影した場合の投影図形の幅寸法を小さくすれば、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感が軽減することを確認した。同時に、本発明者は、そのようにしてＨＭＤを小型化するにも限界があり、例えば、特許文献１に開示されているようにして表示ユニットを単純に小型化してしまうと、その表示ユニットによって表示可能な画像のサイズすなわち画角が小さくなり、ＨＭＤの本質的機能である画像表示機能が制限されてしまうことにも気が付いた。
【００１１】
すなわち、本発明者は、ＨＭＤによって達成される画角と、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の程度との間にトレードオフの関係があることに気が付いたのである。
【００１２】
以上説明したいくつかの知見に基づき、本発明は、シースルー式のＨＭＤであって、観察者が、ＨＭＤの表示画像の適正な画角を確保しつつ、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感を軽減するものを提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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が、このように、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することにより、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となる。
【００１４】
（１） 観察者の頭部に装着された頭部装着状態で観察者に画像を表示し、観察者がその表示画像を現実外界と共に観察することを可能にするシースルー式のヘッドマウントディスプレイであって、
前記画像を表示するための画像信号に応じた画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する単眼式の表示ユニットと、
観察者の頭部に装着される被装着部材に装着され、前記表示ユニットを保持することにより、前記表示ユニットを前記被装着部材に取り付けるアタッチメントと
を含み、
前記表示ユニットは、概して長手方向に延びる形状を有するとともに、前記頭部装着状態で、観察者の顔前において観察者に対する前後方向と交差する方向（例えば、略左右方向、略上下方向など）に延びるように配置され、
その表示ユニットは、前記画像光を形成する画像光形成部を収容する本体部分と、その形成された画像光を前記観察眼に向けて出射する出射部分とを、前記長手方向に沿って互いに並ぶように有しており、
前記本体部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面（例えば、横長長方形、横長長円など）を有しており、
前記出射部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面（例えば、横長長方形、横長長円など）を有するとともに、その横長断面の形状は、前記表示ユニットによって表示される前記画像を観察者が知覚する横長長方形状を成す画像表示エリアの形状（例えば、横長長方形）を反映しており、
前記出射部分の横長断面の縦寸法は、前記本体部分の横長断面の縦寸法より小さくなるように設定されており、
前記アタッチメントは、前記表示ユニットを観察者に対し、前記頭部装着状態において、前記出射部分は、前記観察眼の眼前に、かつ、その観察眼にとっての安定注視野領域の内側に概して全体的に存在する一方、前記本体部分は、前記安定注視野領域の外側に概して全体的に存在するように保持するヘッドマウントディスプレイ。
【００１５】
本項における「シースルー式」のＨＭＤに該当するためには、ＨＭＤが、観察者が表示画像を現実外界と共に観察することを可能にする機能を有すればよい。よって、このシースルー式のＨＭＤには、ハーフミラーの如き部分反射・部分透過光学素子を用いて、表示画像を形成する画像光を、現実外界を表す外光と一緒に、同一光軸に沿って観察者の眼に入射させる狭義のシースルー式のＨＭＤはもとより、そのような部分反射・部分透過光学素子がフルミラーの如き完全反射型または完全透過型の光学素子に置換されていて、観察者が、フルミラー上に表示画像を観察すると同時に、そのフルミラーの周辺において現実外界を観察するシーアラウンド式とでも称すべき形式のＨＭＤも該当する。
【００１６】
本項における「表示ユニット」は、前記画像光の進行方向に関し、上流側の部分と下流側の部分とを有する。また、「表示ユニット」は、横断面（外形）の縦寸法（頭部装着状態において）に関し、大きい寸法大部分ＬＰと、小さい寸法小部分ＳＰとを有する。したがって、「表示ユニット」においては、上流側の部分であって、寸法大部分ＬＰと寸法小部分ＳＰとのうちの少なくとも寸法大部分ＬＰを有する部分を、同項における「本体部分」と定義し、下流側の部分であって、寸法大部分ＬＰと寸法小部分ＳＰとのうちの少なくとも寸法小部分ＳＰを有する部分を、同項における「出射部分」と定義することが可能である。
【００１７】
（２） さらに、前記本体部分の、前記被装着部材に対する相対的な位置と角度とのうちの少なくとも一方を調整する調整機構を含み、
前記アタッチメントは、その調整機構を、前記頭部装着状態において、前記観察眼にとっての誘導視野領域の外側に位置するように保持する（１）項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【００１８】
（３） 前記表示ユニットは、それの長手方向に延びる、概して中空であるハウジングを有し、
前記画像光形成部は、前記ハウジング内に配置され、入射光を２次元空間的に変調して前記画像光を生成する、概して板状を成す空間光変調素子であって、前記出射部分の断面形状より大きい形状を有するものを含み、
その空間光変調素子は、前記画像光形成部の長手方向と一致する光軸方向を有し、かつ、前記ハウジング内において、前記光軸方向に変位可能に支持されており、
前記画像光形成部は、さらに、前記ハウジング内に配置され、前記空間光変調素子を前記光軸方向において前後に変位させることによって前記画像光のピント位置を調整するピント調整機構を含み、
前記空間光変調素子および前記ピント調整機構は、前記本体部分内に収容される（１）または（２）項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【００１９】
（４） 前記出射部分は、前記画像形成部によって形成された前記画像光を前記観察眼に向けて反射する光学素子を含む（１）ないし（３）項のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の効果】
【００２０】
前述のように、本発明者は、ＨＭＤによって達成される画角と、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の程度との間にトレードオフの関係があることに気が付いた。さらに、本発明者は、そのようなトレードオフの存在にもかかわらず、表示ユニットの断面の幾何学的特徴を、その表示ユニットの各部位ごとに実現すべき機能に応じて、長手方向に沿って非一様にし、さらに、表示ユニットのそれぞれの部位ごとに、対象物の位置に依存した人間の視覚特性を考慮して、観察眼に対する相対的な配置位置を決定すれば、ＨＭＤによって達成される画角の確保と、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の軽減とを両立できることにも気が付いた。
【００２１】
このような知見に基づき、本発明によれば、表示ユニットの断面の幾何学的特徴が、その表示ユニットを構成する本体部分と出射部分との間において互いに異ならせられ、そのうえで、それら本体部分と出射部分とが、それぞれの機能を踏まえて、観察眼にとっての互いに異なる複数の視野領域にそれぞれ配置される。
【００２２】
その結果、本発明によれば、ＨＭＤの表示画像の適正な画角を確保しつつ、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感を軽減することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従うヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を左眼観察モードで、かつ、観察者の頭部に装着するために使用されるフレームと共に示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すＨＭＤを示す左眼観察モードで示す正面図であり、図２（ｂ）は、前記ＨＭＤを右眼観察モードで示す正面図である。
【図３】図３は、図１に示すＨＭＤを、表示ユニットを取り外した状態で、かつ、左眼観察モードで示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、図３に示すフレーム側部材を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すフレーム側部材の下板を部分的に示す底面図であり、図４（ｃ）は、図３に示す中間部材を示す斜視図であり、図４（ｄ）は、その中間部材を、図４（ｃ）とは異なるアングルで示す斜視図であり、図４（ｅ）は、その中間部材を、図４（ｃ）および図４（ｄ）のいずれとも異なるアングルで示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、図１に示す表示ユニットの背面部を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、前記表示ユニットのうちの係合部を取り出して拡大して示す正面図であり、図５（ｃ）は、図１に示すＨＭＤの背面部を組立状態で示す斜視図である。
【図６】図６は、図１に示す表示ユニットを示す縦断面図である。
【図７】図７（ａ）は、図６に示すピント調整機構を、ＬＣＤアジャスタを取り外した状態で示す側面図であり、図７（ｂ）は、そのピント調整機構を、ＬＣＤアジャスタが組み付けられた状態で示す側面図である。
【図８】図８は、図１に示す表示ユニットを示す分解斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、図８に示す表示ユニットを組立状態で示す平面図であり、図９（ｂ）は、前記表示ユニットを、出射部分が本体部分に対し、上下方向軸線回りの回動によって分離した状態で示す平面図であり、図９（ｃ）は、前記表示ユニットを、出射部分が本体部分に対し、並進運動によって分離した状態で示す平面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図８に示す連結機構を、凸部が凹部に係合している状態で拡大して示す部分側面断面図であり、図１０（ｂ）は、前記連結機構を、前記凸部が前記凹部の斜めの側壁面を乗り越えようとしている状態で拡大して示す部分側面断面図である。
【図１１】図１１は、図１に示す表示ユニットを、使用状態で、かつ、観察眼の眼球と、その観察眼にとっての複数の視野領域と共に示す側面図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）はそれぞれ、図１に示す表示ユニットのうちの出射部分が観察眼にとっての安定注視野領域の内側に存在することを示す平面図および側面図であり、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）はそれぞれ、前記表示ユニットのうちの本体部分が観察眼にとっての安定注視野領域の外側に存在することを示す平面図および側面図である。
【図１３】図１３は、図１に示すＨＭＤのアイレリーフが左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに一致することを示す平面図である。
【図１４】図１４は、図１に示す上下位置調整機構が前記表示ユニットの位置を、鉛直線に対して傾斜した方向において調整するように構成されていることを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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例として図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１には、本発明の一実施形態に従うヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」と略称する。）１０が斜視図で示されている。このＨＭＤ１０は、シースルー型の表示ユニット１２と、アタッチメント１４とを備えている。
【００２６】
表示ユニット１２は、単眼式であり、画像を表す画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼（他方の眼は、非観察眼）に投射するように構成されている。表示ユニット１２は、概して長手方向に延びる形状を有するとともに、観察者の頭部に装着された状態（以下、「頭部装着状態」という）において、観察眼の眼前で、かつ、観察者に対する前後方向と交差する方向（本実施形態においては、略左右方向）に延びるように配置される。
【００２７】
表示ユニット１２は、表示画像の観察方式として、シースルー型、すなわち、観察者が、この表示ユニット１２による表示画像に重ねて現実外界を観察することを可能にする方式を採用する。
【００２８】
観察者の頭部に被装着部材としてのフレーム２０が装着され、図１に示すように、そのフレーム２０にアタッチメント１４が装着され、そのアタッチメント１４に表示ユニット１２が装着される。その結果、表示ユニット１２がアタッチメント１４を介してフレーム２０に装着される。
【００２９】
まず、フレーム２０を説明するに、フレーム２０は、図示しないが、観察者の両耳にかけられる状態で観察者の頭部に装着される。本実施形態においては、フレーム２０が、ＨＭＤ１０による表示画像を観察するのに専用のフレームとして機能する。ただし、観察者が視力矯正や眼球保護のために装着する通常の眼鏡（例えば、近視用・遠視用眼鏡、サングラス、作業用保護眼鏡など）をフレーム２０として代用することが可能である。また、本実施形態においては、前記被装着部材の一例として眼鏡型のフレーム２０が使用されるが、それに代えて、他の形式の被装着部材、例えば、観察者の頭部に装着されるヘルメットやバンド、ゴーグルなどを使用することが可能である。
【００３０】
フレーム２０は、それの基本的形状が、観察者の頭部に装着される通常の眼鏡に形状に似ていることに着目し、眼鏡型フレームと称することができる。このフレーム２０は、頭部装着状態において観察者の両眼のそれぞれの眼前に位置する一対のレンズ状透明体２２，２２（例えば、眼鏡のレンズを模したダミーレンズであって、実質的な光屈折を行わないもの）を、ＨＭＤ１０から観察者の両眼を物理的に保護するために備えている。
【００３１】
それら一対のレンズ状透明体２２，２２は、ブリッジ２４によって互いに連結され、それら一対のレンズ状透明体２２，２２とブリッジ２４とにより、フレーム２０のうちのフロント部２６が構成される。そのフロント部２６の左側部３０Ｌおよび右側部３０Ｒから一対のテンプル３４，３４がそれぞれ延び出ている。フレーム２０は、一対のテンプル３４，３４において観察者の両耳にかけられる。
【００３２】
フロント部２６は、さらに、頭部装着状態において、観察者の鼻に両側から接触する一対のパッド３６，３６を備えている。それら一対のパッド３６，３６が観察者の鼻に接触することにより、フレーム２０の、観察者の鼻、ひいては、両眼に対する相対的な位置（観察者から見た前後方向、左右方向および上下方向）がほぼ同じ位置に決まる。
【００３３】
次に、アタッチメント１４を説明するに、アタッチメント１４は、観察者の選択により、観察者の右眼が観察眼である右眼観察モードを実現するために表示ユニット１２がフレーム２０の右側部３０Ｒに取り付けられる状態と、観察者の左眼が観察眼である左眼観察モードを実現するために表示ユニット１２がフレーム２０の左側部３０Ｌに取り付けらける状態とに切り換わる。
【００３４】
図１および図２（ａ）には、ＨＭＤ１０が、左眼観察モードで使用される状態で示されており、これに対し、図２（ｂ）には、ＨＭＤ１０が、右眼観察モードで使用される状態で示されている。アタッチメント１４により、表示ユニット１２が、フレーム２０の右側部３０Ｒと左側部３０Ｌとの間で付け替えて使用されることが可能となっている。
【００３５】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、表示ユニット１２は、右眼観察モードと左眼観察モードとの間において、その向きを反転させて使用される。具体的には、表示ユニット１２がアタッチメント１４を介してフレーム２０に装着される向きが、右眼観察モードと左眼観察モードとの間において、頭部装着状態において観察者の左右方向に対して略平行である垂直面内で互いに反転させられる。
【００３６】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、アタッチメント１４は、フレーム２０の左側部３０Ｌに固定される左眼用フレーム側部材４０Ｌと、フレーム２０の右側部３０Ｒに固定される右眼用フレーム側部材４０Ｒとを備えている。それら左眼用フレーム側部材４０Ｌおよび右眼用フレーム側部材４０Ｒは、頭部装着状態において、略左右方向に延びる平面的な形状を成している。また、それら左眼用フレーム側部材４０Ｌおよび右眼用フレーム側部材４０Ｒは、頭部装着状態において、フレーム２０の前後中心線に関して互いに対称となる構造を有している。
【００３７】
図３ならびに図４（ｃ），図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、アタッチメント１４は、さらに、右眼用フレーム側部材４０Ｒと左眼用フレーム側部材４０Ｌとに共通の中間部材５０を備えている。その中間部材５０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、右眼用フレーム側部材４０Ｒと左眼用フレーム側部材４０Ｌとの間で付け替えて使用される。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、左眼用フレーム側部材４０Ｌは、係合部６０Ｌを有し、その係合部６０Ｌは、図３に示すように、中間部材５０に着脱可能かつスライド可能に装着される。図示しないが、同様に、右眼用フレーム側部材４０Ｒは、係合部６０Ｌと同様な係合部６０Ｒを有し、その係合部６０Ｒは、中間部材５０に着脱可能かつスライド可能に装着される。
【００３９】
具体的には、図４（ａ）に示すように、左眼用フレーム側部材４０Ｌは、互いに平行な上板６６と下板６８とを有し、上板６６には、上側スロット７０が開口する一方、下側には、上側スロット７０より広い幅を有する下側スロット７２が、上側スロット７０と同一垂直面上に位置するように、開口している。それら上側スロット７０および下側スロット７２は、同じ側の端部において開口部７４，７６を有する。それら開口部７４，７６を経て、中間部材５０が左眼用フレーム側部材４０Ｌ内に挿入されるとともに、中間部材５０が左眼用フレーム側部材４０Ｌから離脱される。
【００４０】
それら上板６６および下板６８ならびに上側スロット７０および下側スロット７２が、左眼用フレーム側部材４０Ｌの係合部６０Ｌを構成している。図示しないが、同様に、右眼用フレーム側部材４０Ｒの係合部６０Ｒは、上板６６および下板６８と、上側スロット７０および下側スロット７２とを有し、それらが、右眼用フレーム側部材４０Ｒの係合部６０Ｒを構成している。図４（ｂ）には、左眼用フレーム側部材４０Ｌの下側スロット７２が拡大されて底面図で示されている。
【００４１】
図４（ｃ），（ｄ）および（ｅ）に示すように、中間部材５０は、概してロッド状を成している。この中間部材５０は、右眼用フレーム側部材４０Ｒと左眼用フレーム側部材４０Ｌとのうち観察者によって選択された選択フレーム側部材４０（４０Ｌまたは４０Ｒ）の係合部６０（６０Ｌまたは６０Ｒ）に、頭部装着状態における観察者の略左右方向にスライド可能にかつ着脱可能に装着される。
【００４２】
具体的には、図４（ｃ），（ｄ）および（ｅ）に示すように、中間部材５０は、頭部８０と首部８２と胴部８４とを、概して軸方向に、かつ、それらの順に並ぶように有している。本実施形態においては、胴部８４は、それの長手方向に直線的に延びているが、互いに直線的に並んでいる頭部８０および首部８２に対して、頭部装着状態かつ側面視において、後方に折れ曲がっている。その理由は、後述する。
【００４３】
首部８２に第１係合部９０が中間部材５０の横方向に延びるように形成される一方、胴部８４に第２係合部９２が中間部材５０の長手方向に延びるように形成されている。第１係合部９０は、図３に示すように、選択フレーム側部材４０の係合部６０に着脱可能かつスライド可能に係合する部分である。一方、第２係合部９２は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、表示ユニット１２の係合部１００に着脱可能かつスライド可能に係合する部分である。
【００４４】
図３に示すように、中間部材５０の第１係合部９０が左眼用フレーム側部材４０Ｌの係合部６０Ｌに係合した状態で、中間部材５０の頭部８０が左眼用フレーム側部材４０Ｌの上面から露出し、その露出した頭部８０（それの断面形状は、例えば、三角形断面、矩形断面および半円断面のような凸状断面としたり、凹状断面とすることが可能である）が、観察者であるユーザの指により、観察者に対する左右方向に移動させられる。
【００４５】
さらに具体的には、図４（ｃ），図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、中間部材５０の第１係合部９０は、選択フレーム側部材４０の係合部６０の上側スロット７０にスライド可能に嵌合する上側スライド部１１０と、選択フレーム側部材４０の係合部６０の下側スロット７２にスライド可能に嵌合する下側スライド部１１２とを有する。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、選択フレーム側部材４０の上板６６のうちの下向き面１１４に、薄板状の第１弾性部材１１６（典型的には、例えば、ウレタンパッド、ゴムパッドなど、扁平状を成す部材であるが、板ばねなど、曲面を有する部材に置換してもよい）が、上側スロット７０に沿って延びるように装着されている。その第１弾性部材１１６の露出表面は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に装着された状態において、第１係合部９０のうちのスライド面（上向き面）１１８にスライド可能に接触し、それにより、中間部材５０と選択フレーム側部材４０との間に、略左右方向に、摩擦力が発生する。
【００４７】
その摩擦力は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に対して一方向にスライドする運動中、その運動に対抗する第１抵抗力として作用する。その結果、中間部材５０は、選択フレーム側部材４０に対し、観察者にとっての略左右方向における任意の位置で、停止することが可能である。ユーザが、その第１抵抗力に打ち勝つ大きさの操作力を中間部材５０に付与すると、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に対して略左右方向のうち選択された方向に移動させられる。
【００４８】
すなわち、選択フレーム側部材４０の係合部６０と中間部材５０の第１係合部９０とが互いに共同して、表示ユニット１２の、観察者の観察眼に対する相対的な位置を、略左右方向である位置調整方向において、観察者の操作に応じて調整する左右位置調整機構１２０を構成しているのである。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、選択フレーム側部材４０の下側スロット７２は、それの開口部７６において突起１２２を有する。下側スロット７２は、前後方向に延びる一対の側壁面１２４，１２４を有する。それら一対の側壁面１２４，１２４は、それぞれの幅方向が上下方向と一致している。突起１２２は、それら一対の側壁面１２４，１２４のうちの一方のみに、その側壁面１２４から直角に突出する障害物として構成されている。第１係合部９０は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に装着された状態で、一対の側壁面１２４，１２４にスライド可能に接触する一対のスライド面１２６，１２６を有する。
【００５０】
図４（ｅ）に示すように、中間部材５０の第１係合部９０は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０からみだりに離脱してしまうことを防止するために、第２弾性部材１３０を備えている。図４（ｂ）および図４（ｅ）に示すように、その第２弾性部材１３０は、第１係合部９０の一対のスライド面１２６，１２６のうち、選択フレーム側部材４０との係合状態で、選択フレーム側部材４０の、突起１２２を有する側壁面１２４に接触するものから、そのスライド面１２６に対して直角な方向に突出して露出している。
【００５１】
図４（ｂ）に示すように、第２弾性部材１３０は、本実施形態においては、波状を成す板ばねであるが、他の形状を有するばねに置換することが可能である。図４（ｅ）には、その波状の板ばねが、それの１個の山部において、スライド面１２６から露出している様子が示されている。その板ばねは、後述の第４弾性部材としての波状の板ばねと類似する形状および配置を有する。
【００５２】
中間部材５０が選択フレーム側部材４０に装着された状態においては、第２弾性部材１３０が、一方のスライド面１２６に弾性的に押し付けられるか、または、押し付けられないようになっているが、中間部材５０が選択フレーム側部材４０の係合部６０に対してスライドしてその係合部６０から離脱しようとする手前で、第２弾性部材１３０が突起１２２に押し付けられる。その結果、中間部材５０のスライド運動に対抗する第２抵抗力が発生する。
【００５３】
その第２抵抗力は、前記第１抵抗力より大きい力として発生させるようになっている。ユーザが、中間部材５０の離脱を意図することなく左右位置調整を行っている際、第２抵抗力より大きい操作力を中間部材５０に付与しない限り、突起１２２が第２弾性部材１３０を乗り越えることができず、よって、ユーザの意に反した中間部材５０の離脱および表示ユニット１２の脱落が防止される。
【００５４】
すなわち、突起１２２および第２弾性部材１３０が、ユーザの意に反して中間部材５０が選択フレーム側部材４０に対して右方または左方にスライドしてその選択フレーム側部材４０から離脱してしまうことを防止する左右方向離脱防止機構１３２を構成しているのである。
【００５５】
図４（ｃ），図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、中間部材５０の第２係合部９２は、概してＴ字状を成す断面で直線的に延びる形状を有している。具体的には、第２係合部９２は、直線的に延びる板状の底部１４０であって、前記Ｔ字のうちの横ストロークに相当するものと、その底部１４０の一表面上に一体的に形成された縦壁部１４２であって、前記Ｔ字のうちの縦ストロークに相当するものとを有する。その縦壁部１４２は、底部１４０の長手方向に延びてその底部１４０を二等分する垂直平面に沿って延びている。
【００５６】
これに対し、図５（ａ）に示すように、表示ユニット１２の係合部１００は、その表示ユニット１２の外面を構成する複数の面のうち、頭部装着状態において背面を構成する面に、上下方向に延びるように一体的に形成されている。その係合部１００は、概してＴ字状を成す断面で直線的に延びる係合溝１４４を有する。その係合溝１４４は、底面１４６と、前記Ｔ字のうちの横ストロークに相当する内部空間を長手方向に沿って定義する一対の幅広側壁面１４８，１４８と、前記Ｔ字のうちの縦ストロークに相当する内部空間を長手方向に沿って定義する一対の幅狭側壁面１５０，１５０とを有する。図５（ｂ）には、一対の幅狭側壁面１５０，１５０が拡大されて正面図で示されている。このような形状を有する係合溝１４４内に、中間部材５０の第２係合部９２がスライド可能に嵌合される。
【００５７】
係合溝１４４は、それの両端部１５４，１５６において開口している。その係合溝１４４の両端部１５４，１５６のうちの一方を経て、左眼観察モードへの移行のために中間部材５０が係合溝１４４内に挿入され、また、他方の端部１５４，１５６を経て、右眼観察モードへの移行のために中間部材５０が係合溝１４４内に挿入される。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、係合溝１４４の底面１４６に、薄板状の第３弾性部材１６０（典型的には、例えば、ウレタンパッド、ゴムパッドなど、扁平状を成す部材であるが、板ばねなど、曲面を有する部材に置換してもよい）が、その係合溝１４４に沿って延びるように装着されている。その第３弾性部材１６０の露出表面は、中間部材５０が表示ユニット１２に装着された状態において、第２係合部９２の底部１４０の先端面（後向き面）１６２にスライド可能に接触し、それにより、中間部材５０と表示ユニット１２との間に、略上下方向に、摩擦力が発生する。
【００５９】
その摩擦力は、中間部材５０が表示ユニット１２に対して一方向にスライドする運動中、その運動に対抗する第３抵抗力として作用する。その結果、中間部材５０は、表示ユニット１２に対し、観察者にとっての略上下方向における任意の位置で、停止することが可能である。ユーザが、その第３抵抗力に打ち勝つ大きさの操作力を中間部材５０に付与すると、中間部材５０が表示ユニット１２に対して略上下方向のうち選択された方向に移動させられる。
【００６０】
すなわち、中間部材５０の第２係合部９２と表示ユニット１２の係合部１００とが互いに共同して、表示ユニット１２の、観察者の観察眼に対する相対的な位置を、略上下方向である位置調整方向において、観察者の操作に応じて調整する上下位置調整機構１７０を構成しているのである。
【００６１】
以上要するに、本実施形態においては、表示ユニット１２の、フレーム２０に対する相対的な位置と角度とのうちの少なくとも一方を調整する調整機構として、左右位置調整機構１２０と、上下位置調整機構１７０とを有するのである。それら左右位置調整機構１２０および上下位置調整機構１７０は、互いに共同して位置調整機構１７２を構成する。
【００６２】
図５（ｂ）に示すように、一対の幅狭側壁面１５０，１５０のうち図において右側に示すものには、係合溝１４４の両端部１５４，１５６のうち左眼観察モードにおいて上側に位置するものにおいて、突起１７６が形成されている。また、一対の幅狭側壁面１５０，１５０のうち図において左側に示すものには、係合溝１４４の両端部１５４，１５６のうち右眼観察モードにおいて上側に位置するものにおいて、突起１７８が形成されている。前者の突起１７６は、左眼観察モードにおいて、観察者の意に反して表示ユニット１２が中間部材５０に対して下方にスライドして表示ユニット１２から離脱することを防止する（脱落防止を行う）ためのものであり、一方、後者の突起１７８は、右眼観察モードにおいて表示ユニット１２の脱落防止を行うためのものである。
【００６３】
図４（ｅ）および図５（ｃ）に示すように、第２係合部９２は、中間部材５０が表示ユニット１２からみだりに離脱してしまうことを防止するために、第４弾性部材１８０を備えている。その第４弾性部材１８０は、第２係合部９２の縦壁部１４２の両側面１８２，１８２のうち、左眼観察モードにおいて右側に位置するものから露出して、その側面１８２から直角に突出するように、第２係合部９２に装着されている。その第４弾性部材１８０は、本実施形態においては、図５（ｃ）に示すように、波状を成す板ばねであるが、他の形状を有するばねに置換することが可能である。
【００６４】
中間部材５０が表示ユニット１２に装着された状態においては、第４弾性部材１８０が、一方の幅広側壁面１４８，１４８に弾性的に押し付けられるか、または、押し付けられないようになっているが、表示ユニット１２が中間部材５０に対して下方にスライドして中間部材５０から離脱しようとする手前で、第４弾性部材１８０が突起１７６または１７８に押し付けられる。その結果、表示ユニット１２のスライド運動に対抗する第４抵抗力が発生する。
【００６５】
その第４抵抗力は、前記第３抵抗力より大きい力として発生させるようになっている。ユーザが、中間部材５０の離脱を意図することなく上下位置調整を行っている際、第３抵抗力より大きい操作力を中間部材５０に付与しない限り、突起１７６または１７８が第４弾性部材１８０を乗り越えることができず、よって、ユーザの意に反した表示ユニット１２の脱落（中間部材５０は選択フレーム側部材４０に残したままで）が防止される。
【００６６】
すなわち、突起１７６、１７８および第４弾性部材１８０が、ユーザの意に反して表示ユニット１２が中間部材５０に対して下方にスライドしてその中間部材５０から離脱してしまうことを防止する下方離脱防止機構１８６を構成しているのである。
【００６７】
以上、ＨＭＤ１０のアタッチメント１４を説明したが、次に、表示ユニット１２を説明する。
【００６８】
図１に示すように、表示ユニット１２は、それの長手方向に延びる、概して中空であるハウジング２００を有する。ハウジング２００は、合成樹脂製である。そのハウジング２００内に、前記画像光を形成する画像光形成部２０２（図６参照）が収容されている。表示ユニット１２は、画像光形成部２０２を収容する本体部分２１０と、その画像光形成部２０２によって形成された画像光を観察眼に向けて出射する出射口２１２が形成された出射口部分２１４とを、前記長手方向に沿って互いに並ぶように有している。
【００６９】
本体部分２１０は、頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有している。同様に、出射口部分２１４は、頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有している。その横長断面の形状は、表示ユニット１２によって表示される前記画像を観察者が知覚する横長長方形状を成す画像表示エリアの形状を反映している。また、出射口部分２１４の横長断面の縦寸法は、本体部分２１０の横長断面の縦寸法より小さくなるように設定されている。
【００７０】
図６に示すように、画像光形成部２０２は、入射光を２次元空間的に変調して前記画像光を生成する、概して板状を成す空間光変調素子としてのＬＣＤ２２０を有する。ＬＣＤ２２０は、複数の画素が２次元的に並んだ液晶ディスプレイである。
【００７１】
なお付言するに、本実施形態においては、表示ユニット１２が空間光変調型であるが、網膜走査型、すなわち、レーザ等、光源からの光束をスキャナによって走査し、その走査された光束を観察者の網膜に投射するものに変更してもよい。
【００７２】
画像光形成部２０２は、さらに、板状の駆動回路２２２を有する。その駆動回路２２２は、図示しないケーブルを介して、ＬＣＤ２２０に電気的に接続されている。駆動回路２２２は、外部から入力される画像信号に基づいてＬＣＤ２２０を駆動し、それにより、観察者に表示すべき画像を表す画像光をＬＣＤ２２０から出射させる。ＬＣＤ２２０は、バックライト光源を内蔵しているが、その光源に代えて、ＬＣＤ２２０から独立した光源を用いてもよい。駆動回路２２２およびＬＣＤ２２０（さらに、後述のピント調整機構２３０を含む）は、ハウジング２００のうち、本体部分２１０に属する部分内に収容されている。
【００７３】
ＬＣＤ２２０は、相対向する一対の長辺と相対向する一対の短辺とによって構成される長方形状の画像表示面を有しており、ＬＣＤ２２０は、頭部装着状態において、その画像表示面の一対の長辺が前後方向に延びるように、画像光形成部２０２内に配置される。
【００７４】
図６に示すように、画像光形成部２０２は、さらに、ＬＣＤ２２０を前記光軸方向において前後に変位させることによって前記画像光のピント位置を調整するピント調整機構２３０を有している。そのピント調整機構２３０は、ＬＣＤホルダ２３２と、支持機構２３４と、ＬＣＤアジャスタ２３６（操作部）と、運動変換機構２３８とを有する。ピント調整機構２３０は、ＬＣＤ２２０と同様に、ハウジング２００のうち、本体部分２１０に属する部分内に収容されている。
【００７５】
ＬＣＤ２２０は、画像光形成部２０２の長手方向と一致する光軸方向を有し、かつ、ハウジング２００内において、前記光軸方向に変位可能に支持されている。具体的には、ＬＣＤ２２０は、ＬＣＤホルダ２３２によって一体的に回転・移動可能に保持されており、そのＬＣＤホルダ２３２は、ハウジング２００の一部またはハウジング２００に固定の別部材（本実施形態においては、静止部材２４０）に設けられた支持機構２３４により、光軸方向に移動可能かつ回転不能に支持されている。
【００７６】
図６に示すように、ＬＣＤアジャスタ２３６は、光軸と同軸であるように、かつ、ＬＣＤホルダ２３２の外周部を包囲するように、ハウジング２００内に設置されている。ＬＣＤアジャスタ２３６は、ハウジング２００に、光軸方向に移動不能かつ同軸的に回転可能に支持されている。これにより、ＬＣＤアジャスタ２３６は、光軸方向における定位置において、ユーザの操作に応じて必要角度だけ回転させられる。ユーザからＬＣＤアジャスタ２３６へのアクセスを可能にするため、図１および図５（ｃ）に示すように、ＬＣＤアジャスタ２３６のうち、頭部装着状態において前方に位置する部分と、後方に位置する部分とがそれぞれ、ハウジング２００を構成する複数の面のうち、前面と後面とから露出させられている。ＬＣＤアジャスタ２３６の外周面には、ユーザによる操作性を向上させるために、複数の歯が形成されている。
【００７７】
運動変換機構２３８は、ＬＣＤアジャスタ２３６とＬＣＤホルダ２３２とに関連付けられる。運動変換機構２３８は、ＬＣＤアジャスタ２３６の回転運動をＬＣＤホルダ２３２の直線運動に変換し、それにより、ＬＣＤ２２０を光軸方向に沿って所望の位置に移動させる。運動変換機構２３８は、本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、ＬＣＤホルダ２３２の外周面に形成されたらせん状のカム溝２４２と、ＬＣＤアジャスタ２３６の内周面に形成された、半径方向に延びる駆動ピン（図示しない）とを有する。その駆動ピンは、カム溝２４２にがたなく係合し、その係合状態でカム溝２４２に沿って相対的に運動させられる。ＬＣＤアジャスタ２３６が回転させられると、前記駆動ピンが光軸回りに円運動を行い、その円運動は、カム溝２４２と支持機構２３４との共同作用により、ＬＣＤホルダ２３２の直線運動に変換される。
【００７８】
ただし、運動変換機構２３８は、カム機構以外の機構によって必要な運動変換を行うことが可能であり、例えば、ねじ機構（例えば、ＬＣＤアジャスタ２３６の内周面に形成されためねじと、ＬＣＤホルダ２３２の外周面に形成されたおねじであって前記めねじが螺合するもの）を採用してもよい。
【００７９】
図６に示すように、表示ユニット１２は、さらに、接眼光学系２４６を有する。その接眼光学系２４６は、複数の光学素子としての複数のレンズが直列に並んだ一次元配列として構成されている。それらレンズは、同じ光軸を共有する。その光軸は、ハウジング２００の長手方向に平行に、かつ、ミラーなどの部品によってその方向が曲げられることなく、一直線に延びる。接眼光学系２４６は、ハウジング２００のうち、本体部分２１０に属する部分内に収容されている。
【００８０】
すなわち、本実施形態においては、一列に並んだ駆動回路２２２、ＬＣＤ２２０、ピント調整機構２３０および接眼光学系２４６がいずれも、本体部分２１０内に収容されているのである。
【００８１】
接眼光学系２４６における複数のレンズのうち最も下流側に位置するもの（以下、「終端レンズ」という）２４８は、特別な措置を講じないと、ユーザが誤って終端レンズ２４８に触れてしまう可能性がある。ユーザが終端レンズ２４８に触れると、その終端レンズ２４８が汚れてしまい、表示画像の劣化の要因となり得る。
【００８２】
これに対し、本実施形態においては、接眼光学系２４６が、終端レンズ２４８より下流に配置された保護透明体（例えば、合成樹脂製の透明な円板）２５０を備えている。その保護透明体２５０は、ユーザによる終端レンズ２４８への直接アクセスを阻止し、それにより、その終端レンズ２４８を、画質を劣化させることなく、保護するように機能する。ユーザは、その保護透明体２５０を、必要に応じ、クリーニングまたは交換することにより、画像光の損失、ひいては画質の劣化を防止することができる。
【００８３】
出射口部分２１４は、接眼光学系２４６から出射する画像光を曲げて観察眼に誘導する部分反射・部分透過光学素子としてのハーフミラー（画像光を観察眼に向けて偏向する偏向部材の一例）２６０を有している。そのハーフミラー２６０は、出射口部分２１４の先端部に、上下方向軸線回りに回動可能に装着されている。ハーフミラー２６０は、格納位置と展開位置（使用位置）とに回動することが可能である。ハーフミラー２６０は、出射口部分２１４から観察眼に向かって突出する姿勢で出射口部分２１４に回動可能に装着されている。
【００８４】
接眼光学系２４６から出射する画像光は、ハーフミラー２６０で反射して、観察眼の瞳孔を通過して、網膜（図示しない）に入射する。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。観察眼には、ハーフミラー２６０で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２６０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である。
【００８５】
図８に示すように、表示ユニット１２は、本体部分２１０という部品と、出射口部分２１４という部品とに分割されており、それら部品は、互いに分離可能に連結される。出射口部分２１４を本体部分２１０から分離すると、ユーザは、保護透明体２５０にアクセスしてクリーニングすることが可能となる。
【００８６】
表示ユニット１２は、さらに、本体部分２１０と出射口部分２１４とを着脱可能に互いに連結する連結機構２７０を有している。その連結機構２７０は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、頭部装着状態において、出射口部分２１４（例えば、ハーフミラー２６０の先端部）が、観察者の顔のうち、観察眼もしくはそれの近傍部分または観察眼の前方に位置して観察眼を保護するツール（本実施形態においては、観察眼の前方にあるレンズ状透明体２２，２２）（以下、それらを「潜在的接触対象物」と総称する）に接触することに応答して出射口部分２１４に第１外力が作用すると、その第１外力により、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱することが可能であるように構成されている。
【００８７】
したがって、本実施形態によれば、ＨＭＤ１０の使用中に、万一、出射口部分２１４が前記潜在的接触対象物に接触してしまうことがあっても、その潜在的接触対象物に出射口部分２１４が接触し続けてしまうことがなくなり、その結果、使用中におけるＨＭＤ１０の、ユーザに対する安全性が向上する。
【００８８】
具体的には、連結機構２７０は、第１外力が前記潜在的接触対象物から出射口部分２１４に作用することによって出射口部分２１４に発生するモーメントであって、出射口部分２１４を本体部分２１０との接点を支点として回動させようとするものにより、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱することが可能であるように構成されている。連結機構２７０は、出射口部分２１４のうち、本体部分２１０との連結状態において、その本体部分２１０と接合する第１接合端部２７２と、本体部分２１０のうち、出射口部分２１４との連結状態において、その出射口部分２１４と接合する第２接合端部２７４とに跨るように配置されている。
【００８９】
図８に示すように、出射口部分２１４の第１接合端部２７２も本体部分２１０の第２接合端部２７４も、横断面が概して横長長方形状を成していて、第１接合端部２７２の端面も、第２接合端部２７４の端面も、概して互いに平行に、かつ、頭部装着状態において前後方向に延びる上側および下側水平エッジ２７６，２７８と、概して互いに平行に、かつ、頭部装着状態において上下方向に延びる前側および後側垂直エッジ２８０，２８２とを有している。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、第１外力が観察者の顔から出射口部分２１４に作用すると、出射口部分２１４が本体部分２１０に対して、一対の垂直エッジ２８０，２８２のうち、観察者から遠い前側垂直エッジ２８０（出射口部分２１４と本体部分２１０との接点）の回りに相対的に回動させられる。
【００９０】
図９（ｃ）に示すように、連結機構２７０は、出射口部分２１４を本体部分２１０から前記長手方向に引っ張る向きの第２外力が出射口部分２１４に作用すると、その第２外力により、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱することが可能であるように構成されている。
【００９１】
したがって、本実施形態によれば、保護透明体２５０をクリーニングするなどのメンテナンスを表示ユニット１２に対して行うことが必要である場合に、ユーザは、出射口部分２１４を本体部分２１０から簡単に取り外すことが可能となり、その結果、ＨＭＤ１０のメンテナンスし易さが向上する。
【００９２】
さらに、本実施形態においては、連結機構２７０が、第１外力による出射口部分２１４の離脱の方が、第２外力による出射口部分２１４の離脱より容易に行われるように構成されている。具体的には、例えば、連結機構２７０は、出射口部分２１４の回動による離脱を行うのに必要な第１外力の方が、出射口部分２１４の並進運動による離脱を行うのに必要な第２外力より小さくなるように構成されている。したがって、本実施形態によれば、万一、出射口部分２１４が前記潜在的接触対象物に接触してしまうことがあっても、その接触が継続しないようにする安全性設計が、表示ユニット１２のメンテナンス性を向上させる設計より優先的に実現される。
【００９３】
図８に示すように、連結機構２７０は、互いに係合・離脱可能な凸部２９０および凹部２９２を有している。それら凸部２９０および凹部２９２の一方は、本体部分２１０に形成され、他方は、出射口部分２１４に形成されている。
【００９４】
具体的には、本実施形態においては、凸部２９０が、出射口部分２１４の第１接合端部２７２のうち、上下方向に互いに対向する上板２９４と下板２９６とにそれぞれに片持ち状にかつ一体的に形成されたフック３００，３００の先端部に形成されている。各フック３００は、横長断面で薄板状を成し、出射口部分２１４から本体部分２１０に向かって、頭部装着状態において略左右方向に延び出している。上側および下側の凸部２９０，２９０は、平面視において互いに同じ位置において、かつ、側面視において互いに対向する向きに突出している。
【００９５】
各フック３００は、合成樹脂製であり、それの面に直角な方向に弾性変形することが可能であり、それにより、各凸部２９０が、出射口部分２１４に対して相対的に略上下方向に弾性変位することが可能である。すなわち、各フック３００は、片持ち弾性はりとして機能するのである。
【００９６】
これに対応して、凹部２９２が、本体部分２１０の第２接合端部２７４のうち、上下方向に互いに対向する上板３０２と下板３０４とにそれぞれに片持ち状にかつ一体的に形成された受け部３１０，３１０に形成されている。上側および下側の凹部２９２は、平面視において互いに同じ位置において、かつ、側面視において互いに反対向きに開口している。受け部３１０は、フック３００と同様に、本体部分２１０から出射口部分２１４に向かって、頭部装着状態において略左右方向に延び出している。
【００９７】
受け部３１０は、フック３００と同様に、本体部分２１０から片持ち状に延び出しているが、フック３００とは異なり、受け部３１０の材料力学的構造により、実質的にほとんど弾性変形しない。すなわち、受け部３１０は静止部材として作用するのに対し、フック３００は可動部材として作用するようになっているのである。
【００９８】
図１０（ａ）には、出射口部分２１４の第１接合端部２７２に形成された上側の凸部２９０が、本体部分２１０の第２接合端部２７４に形成された上側の凹部２９２内に係合している。その係合状態においては、それら凸部２９０および凹部２９２が、それぞれに形成された斜面３１２，３１４において互いに接触している。係合状態においては、第１外力または第２外力が出射口部分２１４、ひいては、凸部２９０に作用すると、図１０（ｂ）に示すように、凸部２９０が凹部２９２を、凸部２９０の、それら凸部２９０および凹部２９２が互いに対向する対向方向（図１０に示す例においては、上下方向）における弾性変位によって乗り越えることにより、凸部２９０が凹部２９２から離脱する。
【００９９】
上述のように、本実施形態においては、凸部２９０の外壁面のうち、その凸部２９０が凹部２９２を乗り越える際にその凹部２９２に接触することとなる部分に、凸部２９０の離脱可能方向に傾斜した斜面３１２が形成されている。これに対し、凹部２９２の内壁面のうち、その凹部２９２を凸部２９０が乗り越える際にその凸部２９０に接触することとなる部分に、凸部２９０の離脱可能方向に傾斜した斜面３１４が形成されている。いずれの斜面３１２，３１４も、凸部２９０が凹部２９２を乗り越えることを助ける向きを有する。その結果、係合状態において凸部２９０と凹部２９２とが互いに接触する部分に斜面に代えて垂直面が採用される場合に比較し、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されるのに必要な力が減少し、それにより、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されるべきときに分離されないかまたは分離されにくいといった事態が回避される。
【０１００】
図８に示すように、本実施形態においては、上側および下側の凸部２９０がいずれも、出射口部分２１４の上板２９４および下板２９６のうち対応するもののうち、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、観察者に対する前後方向（図８においては、左右方向）において概して中央である位置に対称的に配置されている。
【０１０１】
その対称的配置のおかげで、出射口部分２１４が本体部分２１０に対して、いずれの垂直エッジ２８０，２８２の回りに回動しようとする際にも、凸部２９０が凹部２９２から離脱するために必要な力の大きさが同じとなる。すなわち、凸部２９０が、いずれかの垂直エッジ２８０，２８２に接近するように配置されると、凸部２９０に近い垂直エッジ２８０または２８２の回りの回動による凸部２９０の離脱はてこの原理を利用できるために容易であるが、凸部２９０から遠い垂直エッジ２８０または２８２の回りの回動による凸部２９０の離脱はてこの原理を利用できないために困難となるというように、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱されるのに必要な力が出射口部分２１４の回動の向きに依存してしまう。これに対し、本実施形態によれば、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱されるのに必要な力が出射口部分２１４の回動の向きに依存せずに済む。
【０１０２】
図１２（ａ）には、表示ユニット１２が出射口部分２１４と本体部分２１０とに分割される分割位置が、観察眼３２０の位置との関係において平面図で示されている。図８に示すように、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されると、その本体部分２１０の第２接合端部２７４が露出する。その露出した第２接合端部２７４は、前記潜在的接触対象物（本実施形態においては、観察眼の前方にあるレンズ状透明体２２）に接触する可能性がある。
【０１０３】
図１２（ａ）に示すように、本実施形態においては、分割位置が、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、観察眼３２０のまっすぐ前方に位置しないように決定されている。その結果、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されると、その本体部分２１０の第２接合端部２７４が露出するが、その露出した第２接合端部２７４が前記潜在的接触対象物（特に、観察眼３２０）に接触してしまう可能性が軽減され、このことによっても、使用中におけるＨＭＤ１０の、ユーザに対する安全性が向上する。
【０１０４】
ＨＭＤ１０の複数の構成部品のうち、頭部装着状態において観察眼３２０の眼前に配置される可能性があるものは、表示ユニット１２およびアタッチメント１４（位置調整機構１７２を含む）である。
【０１０５】
一方、シースルー式のＨＭＤ１０の設計においては、ユーザの要望を満たす程度に画像表示機能（前記画像表示エリアの確保、目標解像度の実現およびピント調整機能を含む）および位置調整機能（位置調整機構１７２の機能）を実現するために必要な占有空間を確保しつつ、ＨＭＤ１０の頭部装着状態で、観察者がＨＭＤ１０の物理的存在から受ける視覚的圧迫感ができる限り軽減されるようにすることが望ましい。
【０１０６】
このような知見を背景に、本実施形態においては、表示ユニット１２の本体部分２１０および出射口部分２１４のそれぞれの形状およびサイズと、それら本体部分２１０および出射口部分２１４ならびに位置調整機構１７２のそれぞれの、観察眼３２０に対する相対的な配置が設定されている。
【０１０７】
まず、画像表示機能を確保するためのＨＭＤ１０の設計を説明するに、本実施形態においては、前記画像表示エリアの目標形状（横長長方形であることと、目標アスペクト比）および目標サイズ（ＨＭＤ１０の画角に適合するサイズ）を確保するため、出射口部分２１４が、頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有するように、表示ユニット１２が設計される。
【０１０８】
前述のように、出射口部分２１４の横長断面の形状は、前記画像表示エリアの形状を反映するように設定される。出射口部分２１４の横長断面は、頭部装着状態において、前後方向に延びる垂直面で出射口部分２１４を仮想的に切断することによって取得される断面である。この断面が、前後方向に延びるように横長であるためには、例えば、その断面を横長長方形としたり、横長の長円（楕円を含む）とすればよい。
【０１０９】
本実施形態によれば、出射口部分２１４が、側面視において、横長断面を有するように観察眼に対して配置されるため、出射口部分２１４の断面のアクペクト比が、その横長断面より正方形断面に近い断面形状を表す場合に比較して、観察者の前方視界が出射口部分２１４によって遮蔽される面積が減少する。
【０１１０】
さらに、本実施形態によれば、出射口部分２１４の横長断面の縦寸法（本実施形態においては、頭部装着状態において、上下方向寸法）が、本体部分２１０の横長断面の縦寸法（本実施形態においては、頭部装着状態において、上下方向寸法）より小さくなるように設定されている。したがって、本実施形態によれば、出射口部分２１４の横長断面の縦寸法が本体部分２１０の横長断面の縦寸法と同じであるかまたはそれより大きい場合に比較して、観察者の前方視界が出射口部分２１４によって遮蔽される面積が減少する。
【０１１１】
次に、表示画像の解像度を確保するためのＨＭＤ１０の設計を説明するに、本実施形態においては、表示画像の解像度を確保するため、ＬＣＤ２２０のサイズ（表示面のサイズ）が、出射口部分２１４の断面のサイズより大きくなるように設計される。将来における技術の進歩や量産効果により、より小さいＬＣＤ２２０でありながら安価にして同等の性能を実現できるＬＣＤ２２０が誕生するかもしれないが、現時点では、ＬＣＤ２２０は比較的大きい。このようなＬＣＤ２２０のサイズの設計に伴い、そのＬＣＤ２２０を収容する本体部分２１０の断面のサイズが、出射口部分２１４の断面のサイズより大きくなるように設計される。
【０１１２】
とはいえ、本実施形態によれば、本体部分２１０が、側面視において、横長断面を有するように観察眼に対して配置されるため、本体部分２１０の断面のアクペクト比が、その横長断面より正方形断面に近い断面形状を表す場合に比較して、観察者の前方視界が本体部分２１０によって遮蔽される面積が減少する。
【０１１３】
次に、位置調整機能を確保するためのＨＭＤ１０の設計を説明するに、本実施形態においては、前述のように、表示ユニット１２を観察眼３２０に対して前後方向において調整する前後位置調整機構を有しないというように、位置調整機構１７２の機能が単純化されてそれのサイズが、そのような前後位置調整機構をも有する形式の位置調整機構より小型化されている。とはいえ、位置調整機構１７２を、ＬＣＤ２２０の上下方向サイズと同等にまで小型化することは困難であり、位置調整機構１７２は、表示ユニット１２の本体部分２１０より大型化することを避け得ない。
【０１１４】
すなわち、本実施形態においては、表示ユニット１２の本体部分２１０および出射口部分２１４ならびに位置調整機構１７２につき、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、上下方向サイズを互いに比較すると、出射口部分２１４、本体部分２１０および位置調整機構１７２の順に大型化するのである。
【０１１５】
ところで、光を少なくとも部分的に遮蔽する障害物が観察眼３２０の眼前に存在する場合、人間は、その障害物から圧迫感や閉塞感といった不快感を感じる。しかし、そのような不快感の程度は、障害物の、観察眼３２０に対する相対的な位置の如何を問わず、同じであるというわけではなく、障害物の位置によって異なる。強い不快感を感じる位置もあれば、それほど不快感を感じない位置もあるのである。このような人間の視野特性（知覚特性）を考慮してＨＭＤ１０の各部位の、観察眼３２０に対する相対的な位置を決めることが望ましい。
【０１１６】
図１１には、観察眼３２０に対する４つの視野領域であってよく知られているものが側面図で示されている。それら視野領域は、中央に位置する有効視野領域と、それの外側に位置する安定注視野領域と、さらに外側に位置する誘導視野領域と、さらに外側に位置する補助視野領域とを有する。公開されているある定義によれば、視野領域の分類は次のとおりである。
【０１１７】
１．有効視野領域
眼球運動のみで対象を捉えることができ、ノイズの中から目的とする対象（視覚的情報）を受容することができる領域であり、人間がまっすぐ前方を見ているときにおける観察眼３２０の視線（以下、「前方観察時視線」という）に対して、左右約１５度、上約８度、下約１２度以内の領域である。
【０１１８】
２．安定注視野領域
眼球運動に観察者の頭部の運動を伴うことによって無理なく対象を注視することができる領域であり、観察眼３２０の前方観察時視線に対して、左右約３０−４５度、上約２０−３０度、下約２５−４０度以内の領域である。
【０１１９】
３．誘導視野領域
呈示された対象を識別することはできず、その存在しか判定することができないが、人間の空間座標感覚に影響を与える領域であり、観察眼３２０の前方観察時視線に対して、左右約３０−１００度、上下約２０−８５度以内の領域である。
【０１２０】
４．補助視野領域
呈示された対象への知覚は極度に低下し、強い刺激などに注視動作を誘発する程度の働きをする領域であり、観察眼３２０の前方観察時視線に対して、左右約１００−２００度、上下約８５−１３５度以内の領域である。
【０１２１】
本実施形態においては、上述の人間の視覚特性を考慮し、ＨＭＤ１０の各部位の、観察眼３２０に対する相対的な位置が決定された。
【０１２２】
なお付言するに、図６および図１２に示すように、本体部分２１０は、画像光の進行方向に関して上流側の部分ＵＳと下流側の部分ＤＳとを有し、その下流側の部分ＤＳの端部において本体部分２１０が出射口部分２１４に着脱可能に連結されている。また、本体部分２１０は、上流側の部分ＵＳにおいて下流側の部分ＤＳより大きい上下方向サイズを有している。上流側の部分ＵＳの内部には、他の光学素子より大きい光学素子であるＬＣＤ２２０が収容されているからである。
【０１２３】
１．表示ユニット１２のうちの出射口部分２１４の位置
図１１の側面図で示すように、出射口部分２１４は、画像光を観察眼３２０に投射するという本質的な役割を果たさざるを得ない以上、有効視野領域内に配置せざるを得ない。また、出射口部分２１４の上下方向サイズからして、出射口部分２１４全体を有効視野領域内に配置することができず、図１２（ａ）の平面図および図１２（ｂ）の側面図に示すように、出射口部分２１４および下流側の部分ＤＳの一部は、安定注視野領域にも及ぶが、その安定注視野領域の外側、すなわち、誘導視野領域には及ばないように配置される。この条件は、位置調整機構１７２による表示ユニット１２の移動可能範囲全域において成立する。
【０１２４】
したがって、本実施形態によれば、出射口部分２１４が一部でも誘導視野領域内に存在する場合より、ＨＭＤ１０の使用中、観察者がその出射口部分２１４から受ける不快感が軽減される。
【０１２５】
２．表示ユニット１２のうちの本体部分２１０の位置
図１１の側面図に示すように、本体部分２１０は、出射口部分２１４に対し、上下方向にそれぞれ突出している。正確には、本実施形態においては、図６に示すように、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳが、下流側の部分ＤＳおよび出射口部分２１４（実質的に同じ上下方向サイズを有する）に対し、上下方向にそれぞれ突出している。これは、本体部分２１０が、前記画像表示エリアのサイズより大きいＬＣＤ２２０およびピント調整機構２３０を収容するためである。図１２（ａ）の平面図，図１２（ｂ）の側面図，図１２（ｃ）の平面図および図１２（ｄ）の側面図に示すように、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳおよび下流側の部分ＤＳの一部は、安定注視野領域内には一切存在せず、誘導視野領域と補助視野領域とに跨るように配置される。この条件は、位置調整機構１７２による表示ユニット１２の移動可能範囲全域において成立する。
【０１２６】
したがって、本実施形態によれば、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳが一部でも安定注視野領域内に存在する場合より、ＨＭＤ１０の使用中、観察者がその本体部分２１０から受ける不快感が軽減される。
【０１２７】
本実施形態においては、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳおよび下流側の部分ＤＳの一部とが互いに共同して、前記（１）項における「本体部分」の一例を構成し、また、本体部分２１０のうちの下流側の部分ＤＳの一部と、出射口部分２１４とが互いに共同して、前記（１）項における「出射部分」の一例を構成している。
【０１２８】
３．位置調整機構１７２の位置
図１の斜視図および図１１の側面図に示すように、位置調整機構１７２は、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、本体部分２１０より後方に位置する。位置調整機構１７２は、図１に示すように、側面視において、表示ユニット１２の背面に配置されて、その表示ユニット１２から上方に突出する部分を有している。そのため、図１１および図１２（ａ）−図１２（ｄ）には示されていないが、位置調整機構１７２は、表示ユニット１２の本体部分２１０より大きい上下方向サイズを有する。
【０１２９】
そして、図１１，図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に示すように、位置調整機構１７２は、全体的に補助視野領域内に存在し、それの内側にある誘導視野領域には一切存在しない。この条件は、位置調整機構１７２のうちの可動部の移動可能範囲全域において成立する。
【０１３０】
したがって、本実施形態によれば、位置調整機構１７２が一部でも誘導視野領域内に存在する場合より、ＨＭＤ１０の使用中、観察者がその位置調整機構１７２から受ける不快感が軽減される。
【０１３１】
次に、図１３を参照することにより、ＨＭＤ１０のアイレリーフの設定を説明する。
【０１３２】
前述のように、本実施形態においては、ＨＭＤ１０の観察モードを左眼観察モードと右眼観察モードとの間において切り換えるために、同じ表示ユニット１２が左眼用フレーム側部材４０Ｌと右眼用フレーム側部材４０Ｒとの間において付け替えられる。本実施形態においては、表示ユニット１２とフレーム２０との間に、表示ユニット１２とフレーム２０との間における前後方向距離（後述のアイレリーフの長さに影響を及ぼす要因）を変化させる動きを行う部材が介在していない。したがって、ユーザによる付け替え操作次第で、表示ユニット１２とフレーム２０との間における前後方向距離が、左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに異なってしまうことが回避される。
【０１３３】
また、前述のように、本実施形態においては、観察者は、表示ユニット１２の、フレーム２０に対する相対的な位置のうち、観察者にとっての前後方向における位置を、左右方向における位置および上下方向における位置とは異なり、調整することができない。このことは、前後方向位置は、左右方向位置および上下方向位置ほどには、観察者間に個体差（例えば、好みの違い）がないから、観察者ごとに調整する必要性がそれほど高くないということを前提とするとともに、ＨＭＤ１０の構造上、表示ユニット１２の、フレーム２０に対する相対的な前後方向位置が左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに共通することが保証されることを意味する。
【０１３４】
また、本実施形態においては、フレーム２０が眼鏡型であるため、観察者が自身の頭部にフレーム２０を、特別の注意を払うことなく、フレーム２０の一対のパッド３６，３６が観察者の鼻の両側部にそれぞれ接触するように装着するだけで、観察眼３２０に対するフレーム２０の相対的な位置がほぼ一つに決まる。すなわち、観察眼３２０に対するフレーム２０の相対的な位置が、ＨＭＤ１０の毎回の使用において一定であるとともに、各回の使用中に一定に維持されるのである。
【０１３５】
そうすると、図１３に示すように、ＨＭＤ１０のアイレリーフ、すなわち、表示ユニット１２内における画像光の光路の最終点（画像光がハーフミラー２６０に入射する点であり、画像光がハーフミラー２６０から観察眼３２０に向かって出射する点でもある）とＨＭＤ１０の射出瞳（観察眼３２０内における瞳孔位置の近傍）との間の距離が、左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに共通することが保証される。すなわち、左眼観察モード用のアイレリーフＥＲＬと、右眼観察モード用のアイレリーフＥＲＲとが、常に、互いに一致することが保証されるのである。
【０１３６】
したがって、本実施形態によれば、ＨＭＤ１０のアイレリーフの左右差、すなわち、アイレリーフが左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに異なることが防止されるため、アイレリーフの左右差が原因で観察者が違和感を覚えるという事態が回避される。
【０１３７】
次に、図１４を参照することにより、側面視における表示ユニット１２の、観察眼３２０の視線に対する向きの設定と、上下位置調整機構１７０による表示ユニット１２の位置調整方向の設定とを説明する。図１４に示すように、表示ユニット１２には、その表示ユニット１２に対し、それの前後方向に延びるユニット基準線ＲＬが設定されている。また、観察者がまっすぐ前方を見る場合の観察眼３２０の視線が、前述の前方観察時視線ＳＬである。
【０１３８】
従来においては、側面視においてユニット基準線ＲＬと前方観察時視線ＳＬとが互いに一致するかまたは互いに平行であるように、表示ユニット１２を観察眼３２０に対して位置決めするのが一般的であった。
【０１３９】
しかし、本発明者らの研究により、観察者がまっすぐ前方を見る場合には、観察眼３２０の筋肉にある程度の緊張が生じるため、実際の視線を前方観察時視線ＳＬに維持しつつＨＭＤ１０の表示画像を観察し続けると、観察眼３２０が疲労しやすいという事実が判明した。
【０１４０】
また、本発明者らは、観察者が、前方観察時視線ＳＬに対し、観察眼３２０から前方に遠ざかるにつれて下方に少しだけ傾斜した直線の方向を見る場合には、同じ視線を維持しても、観察眼３２０が疲労しにくいという事実も判明した。
【０１４１】
それらの知見に基づき、本実施形態においては、表示ユニット１２のユニット基準線ＲＬが、側面視において、前方観察時視線ＳＬに対し、観察眼３２０から前方に遠ざかるにつれて下方に角度θ（例えば、約１０度）だけ傾斜するように、アタッチメント１４が表示ユニット１２を保持するようにＨＭＤ１０が設計されている。
【０１４２】
表示ユニット１２が、側面視において、このように前方観察時視線ＳＬに対して傾斜する姿勢で配置されるようにするために、図４（ｃ）−図４（ｅ）に示すように、表示ユニット１２に略上下方向にスライド可能に係合する胴部８４は、それの長手方向に直線的に延びているが、頭部装着状態かつ側面視において、同じ中間部材５０において互いに直線的に並んでいる頭部８０および首部８２に対して後方に折れ曲がっている。
【０１４３】
その結果、本実施形態によれば、観察者は、観察眼３２０の筋肉をそれほど緊張させることなく、ＨＭＤ１０の表示画像を観察することが可能となり、よって、観察者がＨＭＤ１０の表示画像を連続して観察しても、観察眼３２０がそれほど疲労せずに済む。
【０１４４】
さらに、本実施形態においては、ユニット基準線ＲＬの上述の設定に併せて、上下位置調整機構１７０が、側面視において、観察眼３２０の眼前を通過する鉛直線ＶＬに対し、観察眼３２０から下方に遠ざかるにつれて後方に角度ψだけ傾斜した直線の方向を上下位置調整方向として、その上下位置調整方向に表示ユニット１２の位置を調整するように設計されている。角度ψは、上下位置調整方向と鉛直線ＶＬの方向との間で構成される２つの角度のうち小さい方である。上下位置調整機構１７０は、側面視において、表示ユニット１２を平行移動させる。その結果、本実施形態によれば、表示ユニット１２の、前記上下位置調整方向におけるいずれの位置においても、側面視において観察眼３２０の実際の視線とユニット基準線ＲＬとが成す角度が、角度θに維持される。本実施形態においては、角度θが角度ψと一致するように選択されているが、異なるように選択することが可能である。
【０１４５】
さらに、本実施形態においては、図１４に示すように、表示ユニット１２が、側面視において、観察眼３２０の前方に位置するレンズ状透明体２２の前面に近接して配置される。そのレンズ状透明体２２は、頭部装着状態における表示ユニット１２と同様に、前傾角ψを有し、基本的には、それらレンズ状透明体２２および表示ユニット１２は、ほぼ同じ前傾角ψを有している。
【０１４６】
よって、表示ユニット１２は、上下位置調整機構１７０により、レンズ状透明体２２を側面視において近似する一直線に対してほぼ平行に変位させられることになる。このことは、表示ユニット１２が、レンズ状透明体２２の前面に最も接近する位置において両者間に必要間隔が確保されさえすれば、表示ユニット１２の全移動範囲においてその表示ユニット１２がレンズ状透明体２２の前に接触しないこと、すなわち、干渉しないことが保証される。
【０１４７】
なお付言するに、本実施形態においては、上下位置調整機構１７０により、表示ユニット１２が、上下位置調整方向において直線的に変位させられるが、観察眼３２０の中心を中心とする円弧に沿って表示ユニット１２を変位させるように上下位置調整機構１７０を変更してもよい。このことは、左右位置調整機構１２０についても該当する。
【０１４８】
以上、本発明の一実施形態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［発明の概要］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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者の頭部に装着された頭部装着状態で観察者に画像を表示し、観察者がその表示画像を現実外界と共に観察することを可能にするシースルー式のヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」と略称する。）に関するものであり、特に、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感を軽減する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示すべき画像を表す画像光を観察者の眼に投射するために観察者の頭部に装着されるＨＭＤが既に知られている。このＨＭＤによれば、観察者は、画像が投影されるスクリーンを媒介にすることなく、画像を直接的に観察することができる。
【０００３】
ＨＭＤを、画像光形成方式によって分類すると、空間変調型、すなわち、画像信号に応じて作動する空間変調素子（例えば、液晶または有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス））を用いて、光源からの出射光から前記画像光を形成する方式と、走査型、すなわち、光源からの出射光であって、前記画像信号に応じた強度を有するものを走査することによって前記画像光を形成する方式とに分類される。
【０００４】
また、ＨＭＤを、表示画像の観察方式によって分類すると、シースルー式、すなわち、観察者が、当該ＨＭＤによる表示画像を、現実外界に重ねて観察することが可能である方式と、密閉式、すなわち、現実外界を表す外光の入射を完全にまたは部分的に（例えば、片眼についてのみ）遮断し、観察者が、主に、ＨＭＤによる表示画像のみを観察することが可能である方式とに分類される。
【０００５】
いずれにしても、この種のＨＭＤは、一般に、（ａ）画像を表示するための画像信号に応じた画像光を観察者の眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する表示ユニットと、（ｂ）観察者の頭部に装着される被装着部材（例えば、眼鏡のフレーム、眼鏡型の専用フレーム、ヘルメット、バンド、ゴーグル、片耳を利用して観察者の頭部に装着されるフレームなど）に装着され、前記表示ユニットを保持することにより、前記表示ユニットを前記被装着部材に取り付けるアタッチメントとを含むように構成される。表示ユニットの具体的形式の一例は、前記画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する単眼式である。
【０００６】
特許文献１は、シースルー式のＨＭＤであって、単眼式の表示ユニットを有するものを開示している。さらに、特許文献１は、観察眼の眼前に配置される長手状の表示ユニットを、その表示ユニットを観察眼の視線方向に投影した場合の投影図形の幅寸法が観察眼の瞳孔のサイズより小さくなるように、すなわち、４ｍｍ以下となるように設計し、それにより、現実外界を観察するための観察者の視界が表示ユニットによってできる限り遮蔽されないようにする技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＨＭＤを用いて画像を観察者に表示する場合には、ＨＭＤの本質的機能、すなわち、画像光を観察眼に投射するという機能を果たすために、ＨＭＤという物理的存在が観察者の視界内に配置されることを避け得ない。また、ＨＭＤは、頭部装着型であるため、観察者の眼に接近した位置に配置される傾向が強い。そのため、ＨＭＤがシースルー式である場合には、現実外界を観察するための観察者の視界がＨＭＤによって邪魔され、その結果、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が閉塞感や圧迫感を感じる可能性がある。
【０００９】
これに対し、本発明者は、ＨＭＤの位置、向き、大きさ、形状等の幾何学的条件を変えてＨＭＤを観察者の頭部に装着するという実験を行い、その結果、その幾何学的条件次第で、ＨＭＤの使用中に、観察者がそのＨＭＤから感じる閉塞感や圧迫感が軽減したり、増加することが判明した。すなわち、本発明者は、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の程度が、後述の人間の視覚特性（例えば、観察眼に対する対象物の相対的な位置と、その対象物を人間が識別したりその存在を判定する能力の高さとの関係）に依存することに気が付いたのである。
【００１０】
さらに、本発明者は、観察眼の眼前に配置される長手状の表示ユニットを、その表示ユニットを観察眼の視線方向に投影した場合の投影図形の幅寸法を小さくすれば、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感が軽減することを確認した。同時に、本発明者は、そのようにしてＨＭＤを小型化するにも限界があり、例えば、特許文献１に開示されているようにして表示ユニットを単純に小型化してしまうと、その表示ユニットによって表示可能な画像のサイズすなわち画角が小さくなり、ＨＭＤの本質的機能である画像表示機能が制限されてしまうことにも気が付いた。
【００１１】
すなわち、本発明者は、ＨＭＤによって達成される画角と、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の程度との間にトレードオフの関係があることに気が付いたのである。
【００１２】
以上説明したいくつかの知見に基づき、本発明は、シースルー式のＨＭＤであって、観察者が、ＨＭＤの表示画像の適正な画角を確保しつつ、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感を軽減するものを提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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が、このように、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することにより、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となる。
【００１４】
（１） 観察者の頭部に装着された頭部装着状態で観察者に画像を表示し、観察者がその表示画像を現実外界と共に観察することを可能にするシースルー式のヘッドマウントディスプレイであって、
前記画像を表示するための画像信号に応じた画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する単眼式の表示ユニットと、
観察者の頭部に装着される被装着部材に装着され、前記表示ユニットを保持することにより、前記表示ユニットを前記被装着部材に取り付けるアタッチメントと
を含み、
前記表示ユニットは、概して長手方向に延びる形状を有するとともに、前記頭部装着状態で、観察者の顔前において観察者に対する前後方向と交差する方向（例えば、略左右方向、略上下方向など）に延びるように配置され、
その表示ユニットは、前記画像光を形成する画像光形成部を収容する本体部分と、その形成された画像光を前記観察眼に向けて出射する出射部分とを、前記長手方向に沿って互いに並ぶように有しており、
前記本体部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面（例えば、横長長方形、横長長円など）を有しており、
前記出射部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面（例えば、横長長方形、横長長円など）を有するとともに、その横長断面の形状は、前記表示ユニットによって表示される前記画像を観察者が知覚する横長長方形状を成す画像表示エリアの形状（例えば、横長長方形）を反映しており、
前記出射部分の横長断面の縦寸法は、前記本体部分の横長断面の縦寸法より小さくなるように設定されており、
前記アタッチメントは、前記表示ユニットを観察者に対し、前記頭部装着状態において、前記出射部分は、前記観察眼の眼前に、かつ、その観察眼にとっての安定注視野領域の内側に概して全体的に存在する一方、前記本体部分は、前記安定注視野領域の外側に概して全体的に存在するように保持するヘッドマウントディスプレイ。
【００１５】
本項における「シースルー式」のＨＭＤに該当するためには、ＨＭＤが、観察者が表示画像を現実外界と共に観察することを可能にする機能を有すればよい。よって、このシースルー式のＨＭＤには、ハーフミラーの如き部分反射・部分透過光学素子を用いて、表示画像を形成する画像光を、現実外界を表す外光と一緒に、同一光軸に沿って観察者の眼に入射させる狭義のシースルー式のＨＭＤはもとより、そのような部分反射・部分透過光学素子がフルミラーの如き完全反射型または完全透過型の光学素子に置換されていて、観察者が、フルミラー上に表示画像を観察すると同時に、そのフルミラーの周辺において現実外界を観察するシーアラウンド式とでも称すべき形式のＨＭＤも該当する。
【００１６】
本項における「表示ユニット」は、前記画像光の進行方向に関し、上流側の部分と下流側の部分とを有する。また、「表示ユニット」は、横断面（外形）の縦寸法（頭部装着状態において）に関し、大きい寸法大部分ＬＰと、小さい寸法小部分ＳＰとを有する。したがって、「表示ユニット」においては、上流側の部分であって、寸法大部分ＬＰと寸法小部分ＳＰとのうちの少なくとも寸法大部分ＬＰを有する部分を、同項における「本体部分」と定義し、下流側の部分であって、寸法大部分ＬＰと寸法小部分ＳＰとのうちの少なくとも寸法小部分ＳＰを有する部分を、同項における「出射部分」と定義することが可能である。
【００１７】
（２） さらに、前記本体部分の、前記被装着部材に対する相対的な位置と角度とのうちの少なくとも一方を調整する調整機構を含み、
前記アタッチメントは、その調整機構を、前記頭部装着状態において、前記観察眼にとっての誘導視野領域の外側に位置するように保持する（１）項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【００１８】
（３） 前記表示ユニットは、それの長手方向に延びる、概して中空であるハウジングを有し、
前記画像光形成部は、前記ハウジング内に配置され、入射光を２次元空間的に変調して前記画像光を生成する、概して板状を成す空間光変調素子であって、前記出射部分の断面形状より大きい形状を有するものを含み、
その空間光変調素子は、前記画像光形成部の長手方向と一致する光軸方向を有し、かつ、前記ハウジング内において、前記光軸方向に変位可能に支持されており、
前記画像光形成部は、さらに、前記ハウジング内に配置され、前記空間光変調素子を前記光軸方向において前後に変位させることによって前記画像光のピント位置を調整するピント調整機構を含み、
前記空間光変調素子および前記ピント調整機構は、前記本体部分内に収容される（１）または（２）項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【００１９】
（４） 前記出射部分は、前記画像形成部によって形成された前記画像光を前記観察眼に向けて反射する光学素子を含む（１）ないし（３）項のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の効果】
【００２０】
前述のように、本発明者は、ＨＭＤによって達成される画角と、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の程度との間にトレードオフの関係があることに気が付いた。さらに、本発明者は、そのようなトレードオフの存在にもかかわらず、表示ユニットの断面の幾何学的特徴を、その表示ユニットの各部位ごとに実現すべき機能に応じて、長手方向に沿って非一様にし、さらに、表示ユニットのそれぞれの部位ごとに、対象物の位置に依存した人間の視覚特性を考慮して、観察眼に対する相対的な配置位置を決定すれば、ＨＭＤによって達成される画角の確保と、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感の軽減とを両立できることにも気が付いた。
【００２１】
このような知見に基づき、本発明によれば、表示ユニットの断面の幾何学的特徴が、その表示ユニットを構成する本体部分と出射部分との間において互いに異ならせられ、そのうえで、それら本体部分と出射部分とが、それぞれの機能を踏まえて、観察眼にとっての互いに異なる複数の視野領域にそれぞれ配置される。
【００２２】
その結果、本発明によれば、ＨＭＤの表示画像の適正な画角を確保しつつ、ＨＭＤの使用中にそのＨＭＤから観察者が感じる閉塞感や圧迫感を軽減することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従うヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を左眼観察モードで、かつ、観察者の頭部に装着するために使用されるフレームと共に示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すＨＭＤを示す左眼観察モードで示す正面図であり、図２（ｂ）は、前記ＨＭＤを右眼観察モードで示す正面図である。
【図３】図３は、図１に示すＨＭＤを、表示ユニットを取り外した状態で、かつ、左眼観察モードで示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、図３に示すフレーム側部材を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すフレーム側部材の下板を部分的に示す底面図であり、図４（ｃ）は、図３に示す中間部材を示す斜視図であり、図４（ｄ）は、その中間部材を、図４（ｃ）とは異なるアングルで示す斜視図であり、図４（ｅ）は、その中間部材を、図４（ｃ）および図４（ｄ）のいずれとも異なるアングルで示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、図１に示す表示ユニットの背面部を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、前記表示ユニットのうちの係合部を取り出して拡大して示す正面図であり、図５（ｃ）は、図１に示すＨＭＤの背面部を組立状態で示す斜視図である。
【図６】図６は、図１に示す表示ユニットを示す縦断面図である。
【図７】図７（ａ）は、図６に示すピント調整機構を、ＬＣＤアジャスタを取り外した状態で示す側面図であり、図７（ｂ）は、そのピント調整機構を、ＬＣＤアジャスタが組み付けられた状態で示す側面図である。
【図８】図８は、図１に示す表示ユニットを示す分解斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、図８に示す表示ユニットを組立状態で示す平面図であり、図９（ｂ）は、前記表示ユニットを、出射部分が本体部分に対し、上下方向軸線回りの回動によって分離した状態で示す平面図であり、図９（ｃ）は、前記表示ユニットを、出射部分が本体部分に対し、並進運動によって分離した状態で示す平面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図８に示す連結機構を、凸部が凹部に係合している状態で拡大して示す部分側面断面図であり、図１０（ｂ）は、前記連結機構を、前記凸部が前記凹部の斜めの側壁面を乗り越えようとしている状態で拡大して示す部分側面断面図である。
【図１１】図１１は、図１に示す表示ユニットを、使用状態で、かつ、観察眼の眼球と、その観察眼にとっての複数の視野領域と共に示す側面図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）はそれぞれ、図１に示す表示ユニットのうちの出射部分が観察眼にとっての安定注視野領域の内側に存在することを示す平面図および側面図であり、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）はそれぞれ、前記表示ユニットのうちの本体部分が観察眼にとっての安定注視野領域の外側に存在することを示す平面図および側面図である。
【図１３】図１３は、図１に示すＨＭＤのアイレリーフが左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに一致することを示す平面図である。
【図１４】図１４は、図１に示す上下位置調整機構が前記表示ユニットの位置を、鉛直線に対して傾斜した方向において調整するように構成されていることを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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例として図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１には、本発明の一実施形態に従うヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」と略称する。）１０が斜視図で示されている。このＨＭＤ１０は、シースルー型の表示ユニット１２と、アタッチメント１４とを備えている。
【００２６】
表示ユニット１２は、単眼式であり、画像を表す画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼（他方の眼は、非観察眼）に投射するように構成されている。表示ユニット１２は、概して長手方向に延びる形状を有するとともに、観察者の頭部に装着された状態（以下、「頭部装着状態」という）において、観察眼の眼前で、かつ、観察者に対する前後方向と交差する方向（本実施形態においては、略左右方向）に延びるように配置される。
【００２７】
表示ユニット１２は、表示画像の観察方式として、シースルー型、すなわち、観察者が、この表示ユニット１２による表示画像に重ねて現実外界を観察することを可能にする方式を採用する。
【００２８】
観察者の頭部に被装着部材としてのフレーム２０が装着され、図１に示すように、そのフレーム２０にアタッチメント１４が装着され、そのアタッチメント１４に表示ユニット１２が装着される。その結果、表示ユニット１２がアタッチメント１４を介してフレーム２０に装着される。
【００２９】
まず、フレーム２０を説明するに、フレーム２０は、図示しないが、観察者の両耳にかけられる状態で観察者の頭部に装着される。本実施形態においては、フレーム２０が、ＨＭＤ１０による表示画像を観察するのに専用のフレームとして機能する。ただし、観察者が視力矯正や眼球保護のために装着する通常の眼鏡（例えば、近視用・遠視用眼鏡、サングラス、作業用保護眼鏡など）をフレーム２０として代用することが可能である。また、本実施形態においては、前記被装着部材の一例として眼鏡型のフレーム２０が使用されるが、それに代えて、他の形式の被装着部材、例えば、観察者の頭部に装着されるヘルメットやバンド、ゴーグルなどを使用することが可能である。
【００３０】
フレーム２０は、それの基本的形状が、観察者の頭部に装着される通常の眼鏡に形状に似ていることに着目し、眼鏡型フレームと称することができる。このフレーム２０は、頭部装着状態において観察者の両眼のそれぞれの眼前に位置する一対のレンズ状透明体２２，２２（例えば、眼鏡のレンズを模したダミーレンズであって、実質的な光屈折を行わないもの）を、ＨＭＤ１０から観察者の両眼を物理的に保護するために備えている。
【００３１】
それら一対のレンズ状透明体２２，２２は、ブリッジ２４によって互いに連結され、それら一対のレンズ状透明体２２，２２とブリッジ２４とにより、フレーム２０のうちのフロント部２６が構成される。そのフロント部２６の左側部３０Ｌおよび右側部３０Ｒから一対のテンプル３４，３４がそれぞれ延び出ている。フレーム２０は、一対のテンプル３４，３４において観察者の両耳にかけられる。
【００３２】
フロント部２６は、さらに、頭部装着状態において、観察者の鼻に両側から接触する一対のパッド３６，３６を備えている。それら一対のパッド３６，３６が観察者の鼻に接触することにより、フレーム２０の、観察者の鼻、ひいては、両眼に対する相対的な位置（観察者から見た前後方向、左右方向および上下方向）がほぼ同じ位置に決まる。
【００３３】
次に、アタッチメント１４を説明するに、アタッチメント１４は、観察者の選択により、観察者の右眼が観察眼である右眼観察モードを実現するために表示ユニット１２がフレーム２０の右側部３０Ｒに取り付けられる状態と、観察者の左眼が観察眼である左眼観察モードを実現するために表示ユニット１２がフレーム２０の左側部３０Ｌに取り付けらける状態とに切り換わる。
【００３４】
図１および図２（ａ）には、ＨＭＤ１０が、左眼観察モードで使用される状態で示されており、これに対し、図２（ｂ）には、ＨＭＤ１０が、右眼観察モードで使用される状態で示されている。アタッチメント１４により、表示ユニット１２が、フレーム２０の右側部３０Ｒと左側部３０Ｌとの間で付け替えて使用されることが可能となっている。
【００３５】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、表示ユニット１２は、右眼観察モードと左眼観察モードとの間において、その向きを反転させて使用される。具体的には、表示ユニット１２がアタッチメント１４を介してフレーム２０に装着される向きが、右眼観察モードと左眼観察モードとの間において、頭部装着状態において観察者の左右方向に対して略平行である垂直面内で互いに反転させられる。
【００３６】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、アタッチメント１４は、フレーム２０の左側部３０Ｌに固定される左眼用フレーム側部材４０Ｌと、フレーム２０の右側部３０Ｒに固定される右眼用フレーム側部材４０Ｒとを備えている。それら左眼用フレーム側部材４０Ｌおよび右眼用フレーム側部材４０Ｒは、頭部装着状態において、略左右方向に延びる平面的な形状を成している。また、それら左眼用フレーム側部材４０Ｌおよび右眼用フレーム側部材４０Ｒは、頭部装着状態において、フレーム２０の前後中心線に関して互いに対称となる構造を有している。
【００３７】
図３ならびに図４（ｃ），図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、アタッチメント１４は、さらに、右眼用フレーム側部材４０Ｒと左眼用フレーム側部材４０Ｌとに共通の中間部材５０を備えている。その中間部材５０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、右眼用フレーム側部材４０Ｒと左眼用フレーム側部材４０Ｌとの間で付け替えて使用される。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、左眼用フレーム側部材４０Ｌは、係合部６０Ｌを有し、その係合部６０Ｌは、図３に示すように、中間部材５０に着脱可能かつスライド可能に装着される。図示しないが、同様に、右眼用フレーム側部材４０Ｒは、係合部６０Ｌと同様な係合部６０Ｒを有し、その係合部６０Ｒは、中間部材５０に着脱可能かつスライド可能に装着される。
【００３９】
具体的には、図４（ａ）に示すように、左眼用フレーム側部材４０Ｌは、互いに平行な上板６６と下板６８とを有し、上板６６には、上側スロット７０が開口する一方、下側には、上側スロット７０より広い幅を有する下側スロット７２が、上側スロット７０と同一垂直面上に位置するように、開口している。それら上側スロット７０および下側スロット７２は、同じ側の端部において開口部７４，７６を有する。それら開口部７４，７６を経て、中間部材５０が左眼用フレーム側部材４０Ｌ内に挿入されるとともに、中間部材５０が左眼用フレーム側部材４０Ｌから離脱される。
【００４０】
それら上板６６および下板６８ならびに上側スロット７０および下側スロット７２が、左眼用フレーム側部材４０Ｌの係合部６０Ｌを構成している。図示しないが、同様に、右眼用フレーム側部材４０Ｒの係合部６０Ｒは、上板６６および下板６８と、上側スロット７０および下側スロット７２とを有し、それらが、右眼用フレーム側部材４０Ｒの係合部６０Ｒを構成している。図４（ｂ）には、左眼用フレーム側部材４０Ｌの下側スロット７２が拡大されて底面図で示されている。
【００４１】
図４（ｃ），（ｄ）および（ｅ）に示すように、中間部材５０は、概してロッド状を成している。この中間部材５０は、右眼用フレーム側部材４０Ｒと左眼用フレーム側部材４０Ｌとのうち観察者によって選択された選択フレーム側部材４０（４０Ｌまたは４０Ｒ）の係合部６０（６０Ｌまたは６０Ｒ）に、頭部装着状態における観察者の略左右方向にスライド可能にかつ着脱可能に装着される。
【００４２】
具体的には、図４（ｃ），（ｄ）および（ｅ）に示すように、中間部材５０は、頭部８０と首部８２と胴部８４とを、概して軸方向に、かつ、それらの順に並ぶように有している。本実施形態においては、胴部８４は、それの長手方向に直線的に延びているが、互いに直線的に並んでいる頭部８０および首部８２に対して、頭部装着状態かつ側面視において、後方に折れ曲がっている。その理由は、後述する。
【００４３】
首部８２に第１係合部９０が中間部材５０の横方向に延びるように形成される一方、胴部８４に第２係合部９２が中間部材５０の長手方向に延びるように形成されている。第１係合部９０は、図３に示すように、選択フレーム側部材４０の係合部６０に着脱可能かつスライド可能に係合する部分である。一方、第２係合部９２は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、表示ユニット１２の係合部１００に着脱可能かつスライド可能に係合する部分である。
【００４４】
図３に示すように、中間部材５０の第１係合部９０が左眼用フレーム側部材４０Ｌの係合部６０Ｌに係合した状態で、中間部材５０の頭部８０が左眼用フレーム側部材４０Ｌの上面から露出し、その露出した頭部８０（それの断面形状は、例えば、三角形断面、矩形断面および半円断面のような凸状断面としたり、凹状断面とすることが可能である）が、観察者であるユーザの指により、観察者に対する左右方向に移動させられる。
【００４５】
さらに具体的には、図４（ｃ），図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、中間部材５０の第１係合部９０は、選択フレーム側部材４０の係合部６０の上側スロット７０にスライド可能に嵌合する上側スライド部１１０と、選択フレーム側部材４０の係合部６０の下側スロット７２にスライド可能に嵌合する下側スライド部１１２とを有する。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、選択フレーム側部材４０の上板６６のうちの下向き面１１４に、薄板状の第１弾性部材１１６（典型的には、例えば、ウレタンパッド、ゴムパッドなど、扁平状を成す部材であるが、板ばねなど、曲面を有する部材に置換してもよい）が、上側スロット７０に沿って延びるように装着されている。その第１弾性部材１１６の露出表面は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に装着された状態において、第１係合部９０のうちのスライド面（上向き面）１１８にスライド可能に接触し、それにより、中間部材５０と選択フレーム側部材４０との間に、略左右方向に、摩擦力が発生する。
【００４７】
その摩擦力は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に対して一方向にスライドする運動中、その運動に対抗する第１抵抗力として作用する。その結果、中間部材５０は、選択フレーム側部材４０に対し、観察者にとっての略左右方向における任意の位置で、停止することが可能である。ユーザが、その第１抵抗力に打ち勝つ大きさの操作力を中間部材５０に付与すると、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に対して略左右方向のうち選択された方向に移動させられる。
【００４８】
すなわち、選択フレーム側部材４０の係合部６０と中間部材５０の第１係合部９０とが互いに共同して、表示ユニット１２の、観察者の観察眼に対する相対的な位置を、略左右方向である位置調整方向において、観察者の操作に応じて調整する左右位置調整機構１２０を構成しているのである。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、選択フレーム側部材４０の下側スロット７２は、それの開口部７６において突起１２２を有する。下側スロット７２は、前後方向に延びる一対の側壁面１２４，１２４を有する。それら一対の側壁面１２４，１２４は、それぞれの幅方向が上下方向と一致している。突起１２２は、それら一対の側壁面１２４，１２４のうちの一方のみに、その側壁面１２４から直角に突出する障害物として構成されている。第１係合部９０は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０に装着された状態で、一対の側壁面１２４，１２４にスライド可能に接触する一対のスライド面１２６，１２６を有する。
【００５０】
図４（ｅ）に示すように、中間部材５０の第１係合部９０は、中間部材５０が選択フレーム側部材４０からみだりに離脱してしまうことを防止するために、第２弾性部材１３０を備えている。図４（ｂ）および図４（ｅ）に示すように、その第２弾性部材１３０は、第１係合部９０の一対のスライド面１２６，１２６のうち、選択フレーム側部材４０との係合状態で、選択フレーム側部材４０の、突起１２２を有する側壁面１２４に接触するものから、そのスライド面１２６に対して直角な方向に突出して露出している。
【００５１】
図４（ｂ）に示すように、第２弾性部材１３０は、本実施形態においては、波状を成す板ばねであるが、他の形状を有するばねに置換することが可能である。図４（ｅ）には、その波状の板ばねが、それの１個の山部において、スライド面１２６から露出している様子が示されている。その板ばねは、後述の第４弾性部材としての波状の板ばねと類似する形状および配置を有する。
【００５２】
中間部材５０が選択フレーム側部材４０に装着された状態においては、第２弾性部材１３０が、一方のスライド面１２６に弾性的に押し付けられるか、または、押し付けられないようになっているが、中間部材５０が選択フレーム側部材４０の係合部６０に対してスライドしてその係合部６０から離脱しようとする手前で、第２弾性部材１３０が突起１２２に押し付けられる。その結果、中間部材５０のスライド運動に対抗する第２抵抗力が発生する。
【００５３】
その第２抵抗力は、前記第１抵抗力より大きい力として発生させるようになっている。ユーザが、中間部材５０の離脱を意図することなく左右位置調整を行っている際、第２抵抗力より大きい操作力を中間部材５０に付与しない限り、突起１２２が第２弾性部材１３０を乗り越えることができず、よって、ユーザの意に反した中間部材５０の離脱および表示ユニット１２の脱落が防止される。
【００５４】
すなわち、突起１２２および第２弾性部材１３０が、ユーザの意に反して中間部材５０が選択フレーム側部材４０に対して右方または左方にスライドしてその選択フレーム側部材４０から離脱してしまうことを防止する左右方向離脱防止機構１３２を構成しているのである。
【００５５】
図４（ｃ），図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、中間部材５０の第２係合部９２は、概してＴ字状を成す断面で直線的に延びる形状を有している。具体的には、第２係合部９２は、直線的に延びる板状の底部１４０であって、前記Ｔ字のうちの横ストロークに相当するものと、その底部１４０の一表面上に一体的に形成された縦壁部１４２であって、前記Ｔ字のうちの縦ストロークに相当するものとを有する。その縦壁部１４２は、底部１４０の長手方向に延びてその底部１４０を二等分する垂直平面に沿って延びている。
【００５６】
これに対し、図５（ａ）に示すように、表示ユニット１２の係合部１００は、その表示ユニット１２の外面を構成する複数の面のうち、頭部装着状態において背面を構成する面に、上下方向に延びるように一体的に形成されている。その係合部１００は、概してＴ字状を成す断面で直線的に延びる係合溝１４４を有する。その係合溝１４４は、底面１４６と、前記Ｔ字のうちの横ストロークに相当する内部空間を長手方向に沿って定義する一対の幅広側壁面１４８，１４８と、前記Ｔ字のうちの縦ストロークに相当する内部空間を長手方向に沿って定義する一対の幅狭側壁面１５０，１５０とを有する。図５（ｂ）には、一対の幅狭側壁面１５０，１５０が拡大されて正面図で示されている。このような形状を有する係合溝１４４内に、中間部材５０の第２係合部９２がスライド可能に嵌合される。
【００５７】
係合溝１４４は、それの両端部１５４，１５６において開口している。その係合溝１４４の両端部１５４，１５６のうちの一方を経て、左眼観察モードへの移行のために中間部材５０が係合溝１４４内に挿入され、また、他方の端部１５４，１５６を経て、右眼観察モードへの移行のために中間部材５０が係合溝１４４内に挿入される。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、係合溝１４４の底面１４６に、薄板状の第３弾性部材１６０（典型的には、例えば、ウレタンパッド、ゴムパッドなど、扁平状を成す部材であるが、板ばねなど、曲面を有する部材に置換してもよい）が、その係合溝１４４に沿って延びるように装着されている。その第３弾性部材１６０の露出表面は、中間部材５０が表示ユニット１２に装着された状態において、第２係合部９２の底部１４０の先端面（後向き面）１６２にスライド可能に接触し、それにより、中間部材５０と表示ユニット１２との間に、略上下方向に、摩擦力が発生する。
【００５９】
その摩擦力は、中間部材５０が表示ユニット１２に対して一方向にスライドする運動中、その運動に対抗する第３抵抗力として作用する。その結果、中間部材５０は、表示ユニット１２に対し、観察者にとっての略上下方向における任意の位置で、停止することが可能である。ユーザが、その第３抵抗力に打ち勝つ大きさの操作力を中間部材５０に付与すると、中間部材５０が表示ユニット１２に対して略上下方向のうち選択された方向に移動させられる。
【００６０】
すなわち、中間部材５０の第２係合部９２と表示ユニット１２の係合部１００とが互いに共同して、表示ユニット１２の、観察者の観察眼に対する相対的な位置を、略上下方向である位置調整方向において、観察者の操作に応じて調整する上下位置調整機構１７０を構成しているのである。
【００６１】
以上要するに、本実施形態においては、表示ユニット１２の、フレーム２０に対する相対的な位置と角度とのうちの少なくとも一方を調整する調整機構として、左右位置調整機構１２０と、上下位置調整機構１７０とを有するのである。それら左右位置調整機構１２０および上下位置調整機構１７０は、互いに共同して位置調整機構１７２を構成する。
【００６２】
図５（ｂ）に示すように、一対の幅狭側壁面１５０，１５０のうち図において右側に示すものには、係合溝１４４の両端部１５４，１５６のうち左眼観察モードにおいて上側に位置するものにおいて、突起１７６が形成されている。また、一対の幅狭側壁面１５０，１５０のうち図において左側に示すものには、係合溝１４４の両端部１５４，１５６のうち右眼観察モードにおいて上側に位置するものにおいて、突起１７８が形成されている。前者の突起１７６は、左眼観察モードにおいて、観察者の意に反して表示ユニット１２が中間部材５０に対して下方にスライドして表示ユニット１２から離脱することを防止する（脱落防止を行う）ためのものであり、一方、後者の突起１７８は、右眼観察モードにおいて表示ユニット１２の脱落防止を行うためのものである。
【００６３】
図４（ｅ）および図５（ｃ）に示すように、第２係合部９２は、中間部材５０が表示ユニット１２からみだりに離脱してしまうことを防止するために、第４弾性部材１８０を備えている。その第４弾性部材１８０は、第２係合部９２の縦壁部１４２の両側面１８２，１８２のうち、左眼観察モードにおいて右側に位置するものから露出して、その側面１８２から直角に突出するように、第２係合部９２に装着されている。その第４弾性部材１８０は、本実施形態においては、図５（ｃ）に示すように、波状を成す板ばねであるが、他の形状を有するばねに置換することが可能である。
【００６４】
中間部材５０が表示ユニット１２に装着された状態においては、第４弾性部材１８０が、一方の幅広側壁面１４８，１４８に弾性的に押し付けられるか、または、押し付けられないようになっているが、表示ユニット１２が中間部材５０に対して下方にスライドして中間部材５０から離脱しようとする手前で、第４弾性部材１８０が突起１７６または１７８に押し付けられる。その結果、表示ユニット１２のスライド運動に対抗する第４抵抗力が発生する。
【００６５】
その第４抵抗力は、前記第３抵抗力より大きい力として発生させるようになっている。ユーザが、中間部材５０の離脱を意図することなく上下位置調整を行っている際、第３抵抗力より大きい操作力を中間部材５０に付与しない限り、突起１７６または１７８が第４弾性部材１８０を乗り越えることができず、よって、ユーザの意に反した表示ユニット１２の脱落（中間部材５０は選択フレーム側部材４０に残したままで）が防止される。
【００６６】
すなわち、突起１７６、１７８および第４弾性部材１８０が、ユーザの意に反して表示ユニット１２が中間部材５０に対して下方にスライドしてその中間部材５０から離脱してしまうことを防止する下方離脱防止機構１８６を構成しているのである。
【００６７】
以上、ＨＭＤ１０のアタッチメント１４を説明したが、次に、表示ユニット１２を説明する。
【００６８】
図１に示すように、表示ユニット１２は、それの長手方向に延びる、概して中空であるハウジング２００を有する。ハウジング２００は、合成樹脂製である。そのハウジング２００内に、前記画像光を形成する画像光形成部２０２（図６参照）が収容されている。表示ユニット１２は、画像光形成部２０２を収容する本体部分２１０と、その画像光形成部２０２によって形成された画像光を観察眼に向けて出射する出射口２１２が形成された出射口部分２１４とを、前記長手方向に沿って互いに並ぶように有している。
【００６９】
本体部分２１０は、頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有している。同様に、出射口部分２１４は、頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有している。その横長断面の形状は、表示ユニット１２によって表示される前記画像を観察者が知覚する横長長方形状を成す画像表示エリアの形状を反映している。また、出射口部分２１４の横長断面の縦寸法は、本体部分２１０の横長断面の縦寸法より小さくなるように設定されている。
【００７０】
図６に示すように、画像光形成部２０２は、入射光を２次元空間的に変調して前記画像光を生成する、概して板状を成す空間光変調素子としてのＬＣＤ２２０を有する。ＬＣＤ２２０は、複数の画素が２次元的に並んだ液晶ディスプレイである。
【００７１】
なお付言するに、本実施形態においては、表示ユニット１２が空間光変調型であるが、網膜走査型、すなわち、レーザ等、光源からの光束をスキャナによって走査し、その走査された光束を観察者の網膜に投射するものに変更してもよい。
【００７２】
画像光形成部２０２は、さらに、板状の駆動回路２２２を有する。その駆動回路２２２は、図示しないケーブルを介して、ＬＣＤ２２０に電気的に接続されている。駆動回路２２２は、外部から入力される画像信号に基づいてＬＣＤ２２０を駆動し、それにより、観察者に表示すべき画像を表す画像光をＬＣＤ２２０から出射させる。ＬＣＤ２２０は、バックライト光源を内蔵しているが、その光源に代えて、ＬＣＤ２２０から独立した光源を用いてもよい。駆動回路２２２およびＬＣＤ２２０（さらに、後述のピント調整機構２３０を含む）は、ハウジング２００のうち、本体部分２１０に属する部分内に収容されている。
【００７３】
ＬＣＤ２２０は、相対向する一対の長辺と相対向する一対の短辺とによって構成される長方形状の画像表示面を有しており、ＬＣＤ２２０は、頭部装着状態において、その画像表示面の一対の長辺が前後方向に延びるように、画像光形成部２０２内に配置される。
【００７４】
図６に示すように、画像光形成部２０２は、さらに、ＬＣＤ２２０を前記光軸方向において前後に変位させることによって前記画像光のピント位置を調整するピント調整機構２３０を有している。そのピント調整機構２３０は、ＬＣＤホルダ２３２と、支持機構２３４と、ＬＣＤアジャスタ２３６（操作部）と、運動変換機構２３８とを有する。ピント調整機構２３０は、ＬＣＤ２２０と同様に、ハウジング２００のうち、本体部分２１０に属する部分内に収容されている。
【００７５】
ＬＣＤ２２０は、画像光形成部２０２の長手方向と一致する光軸方向を有し、かつ、ハウジング２００内において、前記光軸方向に変位可能に支持されている。具体的には、ＬＣＤ２２０は、ＬＣＤホルダ２３２によって一体的に回転・移動可能に保持されており、そのＬＣＤホルダ２３２は、ハウジング２００の一部またはハウジング２００に固定の別部材（本実施形態においては、静止部材２４０）に設けられた支持機構２３４により、光軸方向に移動可能かつ回転不能に支持されている。
【００７６】
図６に示すように、ＬＣＤアジャスタ２３６は、光軸と同軸であるように、かつ、ＬＣＤホルダ２３２の外周部を包囲するように、ハウジング２００内に設置されている。ＬＣＤアジャスタ２３６は、ハウジング２００に、光軸方向に移動不能かつ同軸的に回転可能に支持されている。これにより、ＬＣＤアジャスタ２３６は、光軸方向における定位置において、ユーザの操作に応じて必要角度だけ回転させられる。ユーザからＬＣＤアジャスタ２３６へのアクセスを可能にするため、図１および図５（ｃ）に示すように、ＬＣＤアジャスタ２３６のうち、頭部装着状態において前方に位置する部分と、後方に位置する部分とがそれぞれ、ハウジング２００を構成する複数の面のうち、前面と後面とから露出させられている。ＬＣＤアジャスタ２３６の外周面には、ユーザによる操作性を向上させるために、複数の歯が形成されている。
【００７７】
運動変換機構２３８は、ＬＣＤアジャスタ２３６とＬＣＤホルダ２３２とに関連付けられる。運動変換機構２３８は、ＬＣＤアジャスタ２３６の回転運動をＬＣＤホルダ２３２の直線運動に変換し、それにより、ＬＣＤ２２０を光軸方向に沿って所望の位置に移動させる。運動変換機構２３８は、本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、ＬＣＤホルダ２３２の外周面に形成されたらせん状のカム溝２４２と、ＬＣＤアジャスタ２３６の内周面に形成された、半径方向に延びる駆動ピン（図示しない）とを有する。その駆動ピンは、カム溝２４２にがたなく係合し、その係合状態でカム溝２４２に沿って相対的に運動させられる。ＬＣＤアジャスタ２３６が回転させられると、前記駆動ピンが光軸回りに円運動を行い、その円運動は、カム溝２４２と支持機構２３４との共同作用により、ＬＣＤホルダ２３２の直線運動に変換される。
【００７８】
ただし、運動変換機構２３８は、カム機構以外の機構によって必要な運動変換を行うことが可能であり、例えば、ねじ機構（例えば、ＬＣＤアジャスタ２３６の内周面に形成されためねじと、ＬＣＤホルダ２３２の外周面に形成されたおねじであって前記めねじが螺合するもの）を採用してもよい。
【００７９】
図６に示すように、表示ユニット１２は、さらに、接眼光学系２４６を有する。その接眼光学系２４６は、複数の光学素子としての複数のレンズが直列に並んだ一次元配列として構成されている。それらレンズは、同じ光軸を共有する。その光軸は、ハウジング２００の長手方向に平行に、かつ、ミラーなどの部品によってその方向が曲げられることなく、一直線に延びる。接眼光学系２４６は、ハウジング２００のうち、本体部分２１０に属する部分内に収容されている。
【００８０】
すなわち、本実施形態においては、一列に並んだ駆動回路２２２、ＬＣＤ２２０、ピント調整機構２３０および接眼光学系２４６がいずれも、本体部分２１０内に収容されているのである。
【００８１】
接眼光学系２４６における複数のレンズのうち最も下流側に位置するもの（以下、「終端レンズ」という）２４８は、特別な措置を講じないと、ユーザが誤って終端レンズ２４８に触れてしまう可能性がある。ユーザが終端レンズ２４８に触れると、その終端レンズ２４８が汚れてしまい、表示画像の劣化の要因となり得る。
【００８２】
これに対し、本実施形態においては、接眼光学系２４６が、終端レンズ２４８より下流に配置された保護透明体（例えば、合成樹脂製の透明な円板）２５０を備えている。その保護透明体２５０は、ユーザによる終端レンズ２４８への直接アクセスを阻止し、それにより、その終端レンズ２４８を、画質を劣化させることなく、保護するように機能する。ユーザは、その保護透明体２５０を、必要に応じ、クリーニングまたは交換することにより、画像光の損失、ひいては画質の劣化を防止することができる。
【００８３】
出射口部分２１４は、接眼光学系２４６から出射する画像光を曲げて観察眼に誘導する部分反射・部分透過光学素子としてのハーフミラー（画像光を観察眼に向けて偏向する偏向部材の一例）２６０を有している。そのハーフミラー２６０は、出射口部分２１４の先端部に、上下方向軸線回りに回動可能に装着されている。ハーフミラー２６０は、格納位置と展開位置（使用位置）とに回動することが可能である。ハーフミラー２６０は、出射口部分２１４から観察眼に向かって突出する姿勢で出射口部分２１４に回動可能に装着されている。
【００８４】
接眼光学系２４６から出射する画像光は、ハーフミラー２６０で反射して、観察眼の瞳孔を通過して、網膜（図示しない）に入射する。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。観察眼には、ハーフミラー２６０で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２６０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である。
【００８５】
図８に示すように、表示ユニット１２は、本体部分２１０という部品と、出射口部分２１４という部品とに分割されており、それら部品は、互いに分離可能に連結される。出射口部分２１４を本体部分２１０から分離すると、ユーザは、保護透明体２５０にアクセスしてクリーニングすることが可能となる。
【００８６】
表示ユニット１２は、さらに、本体部分２１０と出射口部分２１４とを着脱可能に互いに連結する連結機構２７０を有している。その連結機構２７０は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、頭部装着状態において、出射口部分２１４（例えば、ハーフミラー２６０の先端部）が、観察者の顔のうち、観察眼もしくはそれの近傍部分または観察眼の前方に位置して観察眼を保護するツール（本実施形態においては、観察眼の前方にあるレンズ状透明体２２，２２）（以下、それらを「潜在的接触対象物」と総称する）に接触することに応答して出射口部分２１４に第１外力が作用すると、その第１外力により、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱することが可能であるように構成されている。
【００８７】
したがって、本実施形態によれば、ＨＭＤ１０の使用中に、万一、出射口部分２１４が前記潜在的接触対象物に接触してしまうことがあっても、その潜在的接触対象物に出射口部分２１４が接触し続けてしまうことがなくなり、その結果、使用中におけるＨＭＤ１０の、ユーザに対する安全性が向上する。
【００８８】
具体的には、連結機構２７０は、第１外力が前記潜在的接触対象物から出射口部分２１４に作用することによって出射口部分２１４に発生するモーメントであって、出射口部分２１４を本体部分２１０との接点を支点として回動させようとするものにより、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱することが可能であるように構成されている。連結機構２７０は、出射口部分２１４のうち、本体部分２１０との連結状態において、その本体部分２１０と接合する第１接合端部２７２と、本体部分２１０のうち、出射口部分２１４との連結状態において、その出射口部分２１４と接合する第２接合端部２７４とに跨るように配置されている。
【００８９】
図８に示すように、出射口部分２１４の第１接合端部２７２も本体部分２１０の第２接合端部２７４も、横断面が概して横長長方形状を成していて、第１接合端部２７２の端面も、第２接合端部２７４の端面も、概して互いに平行に、かつ、頭部装着状態において前後方向に延びる上側および下側水平エッジ２７６，２７８と、概して互いに平行に、かつ、頭部装着状態において上下方向に延びる前側および後側垂直エッジ２８０，２８２とを有している。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、第１外力が観察者の顔から出射口部分２１４に作用すると、出射口部分２１４が本体部分２１０に対して、一対の垂直エッジ２８０，２８２のうち、観察者から遠い前側垂直エッジ２８０（出射口部分２１４と本体部分２１０との接点）の回りに相対的に回動させられる。
【００９０】
図９（ｃ）に示すように、連結機構２７０は、出射口部分２１４を本体部分２１０から前記長手方向に引っ張る向きの第２外力が出射口部分２１４に作用すると、その第２外力により、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱することが可能であるように構成されている。
【００９１】
したがって、本実施形態によれば、保護透明体２５０をクリーニングするなどのメンテナンスを表示ユニット１２に対して行うことが必要である場合に、ユーザは、出射口部分２１４を本体部分２１０から簡単に取り外すことが可能となり、その結果、ＨＭＤ１０のメンテナンスし易さが向上する。
【００９２】
さらに、本実施形態においては、連結機構２７０が、第１外力による出射口部分２１４の離脱の方が、第２外力による出射口部分２１４の離脱より容易に行われるように構成されている。具体的には、例えば、連結機構２７０は、出射口部分２１４の回動による離脱を行うのに必要な第１外力の方が、出射口部分２１４の並進運動による離脱を行うのに必要な第２外力より小さくなるように構成されている。したがって、本実施形態によれば、万一、出射口部分２１４が前記潜在的接触対象物に接触してしまうことがあっても、その接触が継続しないようにする安全性設計が、表示ユニット１２のメンテナンス性を向上させる設計より優先的に実現される。
【００９３】
図８に示すように、連結機構２７０は、互いに係合・離脱可能な凸部２９０および凹部２９２を有している。それら凸部２９０および凹部２９２の一方は、本体部分２１０に形成され、他方は、出射口部分２１４に形成されている。
【００９４】
具体的には、本実施形態においては、凸部２９０が、出射口部分２１４の第１接合端部２７２のうち、上下方向に互いに対向する上板２９４と下板２９６とにそれぞれに片持ち状にかつ一体的に形成されたフック３００，３００の先端部に形成されている。各フック３００は、横長断面で薄板状を成し、出射口部分２１４から本体部分２１０に向かって、頭部装着状態において略左右方向に延び出している。上側および下側の凸部２９０，２９０は、平面視において互いに同じ位置において、かつ、側面視において互いに対向する向きに突出している。
【００９５】
各フック３００は、合成樹脂製であり、それの面に直角な方向に弾性変形することが可能であり、それにより、各凸部２９０が、出射口部分２１４に対して相対的に略上下方向に弾性変位することが可能である。すなわち、各フック３００は、片持ち弾性はりとして機能するのである。
【００９６】
これに対応して、凹部２９２が、本体部分２１０の第２接合端部２７４のうち、上下方向に互いに対向する上板３０２と下板３０４とにそれぞれに片持ち状にかつ一体的に形成された受け部３１０，３１０に形成されている。上側および下側の凹部２９２は、平面視において互いに同じ位置において、かつ、側面視において互いに反対向きに開口している。受け部３１０は、フック３００と同様に、本体部分２１０から出射口部分２１４に向かって、頭部装着状態において略左右方向に延び出している。
【００９７】
受け部３１０は、フック３００と同様に、本体部分２１０から片持ち状に延び出しているが、フック３００とは異なり、受け部３１０の材料力学的構造により、実質的にほとんど弾性変形しない。すなわち、受け部３１０は静止部材として作用するのに対し、フック３００は可動部材として作用するようになっているのである。
【００９８】
図１０（ａ）には、出射口部分２１４の第１接合端部２７２に形成された上側の凸部２９０が、本体部分２１０の第２接合端部２７４に形成された上側の凹部２９２内に係合している。その係合状態においては、それら凸部２９０および凹部２９２が、それぞれに形成された斜面３１２，３１４において互いに接触している。係合状態においては、第１外力または第２外力が出射口部分２１４、ひいては、凸部２９０に作用すると、図１０（ｂ）に示すように、凸部２９０が凹部２９２を、凸部２９０の、それら凸部２９０および凹部２９２が互いに対向する対向方向（図１０に示す例においては、上下方向）における弾性変位によって乗り越えることにより、凸部２９０が凹部２９２から離脱する。
【００９９】
上述のように、本実施形態においては、凸部２９０の外壁面のうち、その凸部２９０が凹部２９２を乗り越える際にその凹部２９２に接触することとなる部分に、凸部２９０の離脱可能方向に傾斜した斜面３１２が形成されている。これに対し、凹部２９２の内壁面のうち、その凹部２９２を凸部２９０が乗り越える際にその凸部２９０に接触することとなる部分に、凸部２９０の離脱可能方向に傾斜した斜面３１４が形成されている。いずれの斜面３１２，３１４も、凸部２９０が凹部２９２を乗り越えることを助ける向きを有する。その結果、係合状態において凸部２９０と凹部２９２とが互いに接触する部分に斜面に代えて垂直面が採用される場合に比較し、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されるのに必要な力が減少し、それにより、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されるべきときに分離されないかまたは分離されにくいといった事態が回避される。
【０１００】
図８に示すように、本実施形態においては、上側および下側の凸部２９０がいずれも、出射口部分２１４の上板２９４および下板２９６のうち対応するもののうち、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、観察者に対する前後方向（図８においては、左右方向）において概して中央である位置に対称的に配置されている。
【０１０１】
その対称的配置のおかげで、出射口部分２１４が本体部分２１０に対して、いずれの垂直エッジ２８０，２８２の回りに回動しようとする際にも、凸部２９０が凹部２９２から離脱するために必要な力の大きさが同じとなる。すなわち、凸部２９０が、いずれかの垂直エッジ２８０，２８２に接近するように配置されると、凸部２９０に近い垂直エッジ２８０または２８２の回りの回動による凸部２９０の離脱はてこの原理を利用できるために容易であるが、凸部２９０から遠い垂直エッジ２８０または２８２の回りの回動による凸部２９０の離脱はてこの原理を利用できないために困難となるというように、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱されるのに必要な力が出射口部分２１４の回動の向きに依存してしまう。これに対し、本実施形態によれば、出射口部分２１４が本体部分２１０から離脱されるのに必要な力が出射口部分２１４の回動の向きに依存せずに済む。
【０１０２】
図１２（ａ）には、表示ユニット１２が出射口部分２１４と本体部分２１０とに分割される分割位置が、観察眼３２０の位置との関係において平面図で示されている。図８に示すように、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されると、その本体部分２１０の第２接合端部２７４が露出する。その露出した第２接合端部２７４は、前記潜在的接触対象物（本実施形態においては、観察眼の前方にあるレンズ状透明体２２）に接触する可能性がある。
【０１０３】
図１２（ａ）に示すように、本実施形態においては、分割位置が、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、観察眼３２０のまっすぐ前方に位置しないように決定されている。その結果、出射口部分２１４が本体部分２１０から分離されると、その本体部分２１０の第２接合端部２７４が露出するが、その露出した第２接合端部２７４が前記潜在的接触対象物（特に、観察眼３２０）に接触してしまう可能性が軽減され、このことによっても、使用中におけるＨＭＤ１０の、ユーザに対する安全性が向上する。
【０１０４】
ＨＭＤ１０の複数の構成部品のうち、頭部装着状態において観察眼３２０の眼前に配置される可能性があるものは、表示ユニット１２およびアタッチメント１４（位置調整機構１７２を含む）である。
【０１０５】
一方、シースルー式のＨＭＤ１０の設計においては、ユーザの要望を満たす程度に画像表示機能（前記画像表示エリアの確保、目標解像度の実現およびピント調整機能を含む）および位置調整機能（位置調整機構１７２の機能）を実現するために必要な占有空間を確保しつつ、ＨＭＤ１０の頭部装着状態で、観察者がＨＭＤ１０の物理的存在から受ける視覚的圧迫感ができる限り軽減されるようにすることが望ましい。
【０１０６】
このような知見を背景に、本実施形態においては、表示ユニット１２の本体部分２１０および出射口部分２１４のそれぞれの形状およびサイズと、それら本体部分２１０および出射口部分２１４ならびに位置調整機構１７２のそれぞれの、観察眼３２０に対する相対的な配置が設定されている。
【０１０７】
まず、画像表示機能を確保するためのＨＭＤ１０の設計を説明するに、本実施形態においては、前記画像表示エリアの目標形状（横長長方形であることと、目標アスペクト比）および目標サイズ（ＨＭＤ１０の画角に適合するサイズ）を確保するため、出射口部分２１４が、頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有するように、表示ユニット１２が設計される。
【０１０８】
前述のように、出射口部分２１４の横長断面の形状は、前記画像表示エリアの形状を反映するように設定される。出射口部分２１４の横長断面は、頭部装着状態において、前後方向に延びる垂直面で出射口部分２１４を仮想的に切断することによって取得される断面である。この断面が、前後方向に延びるように横長であるためには、例えば、その断面を横長長方形としたり、横長の長円（楕円を含む）とすればよい。
【０１０９】
本実施形態によれば、出射口部分２１４が、側面視において、横長断面を有するように観察眼に対して配置されるため、出射口部分２１４の断面のアクペクト比が、その横長断面より正方形断面に近い断面形状を表す場合に比較して、観察者の前方視界が出射口部分２１４によって遮蔽される面積が減少する。
【０１１０】
さらに、本実施形態によれば、出射口部分２１４の横長断面の縦寸法（本実施形態においては、頭部装着状態において、上下方向寸法）が、本体部分２１０の横長断面の縦寸法（本実施形態においては、頭部装着状態において、上下方向寸法）より小さくなるように設定されている。したがって、本実施形態によれば、出射口部分２１４の横長断面の縦寸法が本体部分２１０の横長断面の縦寸法と同じであるかまたはそれより大きい場合に比較して、観察者の前方視界が出射口部分２１４によって遮蔽される面積が減少する。
【０１１１】
次に、表示画像の解像度を確保するためのＨＭＤ１０の設計を説明するに、本実施形態においては、表示画像の解像度を確保するため、ＬＣＤ２２０のサイズ（表示面のサイズ）が、出射口部分２１４の断面のサイズより大きくなるように設計される。将来における技術の進歩や量産効果により、より小さいＬＣＤ２２０でありながら安価にして同等の性能を実現できるＬＣＤ２２０が誕生するかもしれないが、現時点では、ＬＣＤ２２０は比較的大きい。このようなＬＣＤ２２０のサイズの設計に伴い、そのＬＣＤ２２０を収容する本体部分２１０の断面のサイズが、出射口部分２１４の断面のサイズより大きくなるように設計される。
【０１１２】
とはいえ、本実施形態によれば、本体部分２１０が、側面視において、横長断面を有するように観察眼に対して配置されるため、本体部分２１０の断面のアクペクト比が、その横長断面より正方形断面に近い断面形状を表す場合に比較して、観察者の前方視界が本体部分２１０によって遮蔽される面積が減少する。
【０１１３】
次に、位置調整機能を確保するためのＨＭＤ１０の設計を説明するに、本実施形態においては、前述のように、表示ユニット１２を観察眼３２０に対して前後方向において調整する前後位置調整機構を有しないというように、位置調整機構１７２の機能が単純化されてそれのサイズが、そのような前後位置調整機構をも有する形式の位置調整機構より小型化されている。とはいえ、位置調整機構１７２を、ＬＣＤ２２０の上下方向サイズと同等にまで小型化することは困難であり、位置調整機構１７２は、表示ユニット１２の本体部分２１０より大型化することを避け得ない。
【０１１４】
すなわち、本実施形態においては、表示ユニット１２の本体部分２１０および出射口部分２１４ならびに位置調整機構１７２につき、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、上下方向サイズを互いに比較すると、出射口部分２１４、本体部分２１０および位置調整機構１７２の順に大型化するのである。
【０１１５】
ところで、光を少なくとも部分的に遮蔽する障害物が観察眼３２０の眼前に存在する場合、人間は、その障害物から圧迫感や閉塞感といった不快感を感じる。しかし、そのような不快感の程度は、障害物の、観察眼３２０に対する相対的な位置の如何を問わず、同じであるというわけではなく、障害物の位置によって異なる。強い不快感を感じる位置もあれば、それほど不快感を感じない位置もあるのである。このような人間の視野特性（知覚特性）を考慮してＨＭＤ１０の各部位の、観察眼３２０に対する相対的な位置を決めることが望ましい。
【０１１６】
図１１には、観察眼３２０に対する４つの視野領域であってよく知られているものが側面図で示されている。それら視野領域は、中央に位置する有効視野領域と、それの外側に位置する安定注視野領域と、さらに外側に位置する誘導視野領域と、さらに外側に位置する補助視野領域とを有する。公開されているある定義によれば、視野領域の分類は次のとおりである。
【０１１７】
１．有効視野領域
眼球運動のみで対象を捉えることができ、ノイズの中から目的とする対象（視覚的情報）を受容することができる領域であり、人間がまっすぐ前方を見ているときにおける観察眼３２０の視線（以下、「前方観察時視線」という）に対して、左右約１５度、上約８度、下約１２度以内の領域である。
【０１１８】
２．安定注視野領域
眼球運動に観察者の頭部の運動を伴うことによって無理なく対象を注視することができる領域であり、観察眼３２０の前方観察時視線に対して、左右約３０−４５度、上約２０−３０度、下約２５−４０度以内の領域である。
【０１１９】
３．誘導視野領域
呈示された対象を識別することはできず、その存在しか判定することができないが、人間の空間座標感覚に影響を与える領域であり、観察眼３２０の前方観察時視線に対して、左右約３０−１００度、上下約２０−８５度以内の領域である。
【０１２０】
４．補助視野領域
呈示された対象への知覚は極度に低下し、強い刺激などに注視動作を誘発する程度の働きをする領域であり、観察眼３２０の前方観察時視線に対して、左右約１００−２００度、上下約８５−１３５度以内の領域である。
【０１２１】
本実施形態においては、上述の人間の視覚特性を考慮し、ＨＭＤ１０の各部位の、観察眼３２０に対する相対的な位置が決定された。
【０１２２】
なお付言するに、図６および図１２に示すように、本体部分２１０は、画像光の進行方向に関して上流側の部分ＵＳと下流側の部分ＤＳとを有し、その下流側の部分ＤＳの端部において本体部分２１０が出射口部分２１４に着脱可能に連結されている。また、本体部分２１０は、上流側の部分ＵＳにおいて下流側の部分ＤＳより大きい上下方向サイズを有している。上流側の部分ＵＳの内部には、他の光学素子より大きい光学素子であるＬＣＤ２２０が収容されているからである。
【０１２３】
１．表示ユニット１２のうちの出射口部分２１４の位置
図１１の側面図で示すように、出射口部分２１４は、画像光を観察眼３２０に投射するという本質的な役割を果たさざるを得ない以上、有効視野領域内に配置せざるを得ない。また、出射口部分２１４の上下方向サイズからして、出射口部分２１４全体を有効視野領域内に配置することができず、図１２（ａ）の平面図および図１２（ｂ）の側面図に示すように、出射口部分２１４および下流側の部分ＤＳの一部は、安定注視野領域にも及ぶが、その安定注視野領域の外側、すなわち、誘導視野領域には及ばないように配置される。この条件は、位置調整機構１７２による表示ユニット１２の移動可能範囲全域において成立する。
【０１２４】
したがって、本実施形態によれば、出射口部分２１４が一部でも誘導視野領域内に存在する場合より、ＨＭＤ１０の使用中、観察者がその出射口部分２１４から受ける不快感が軽減される。
【０１２５】
２．表示ユニット１２のうちの本体部分２１０の位置
図１１の側面図に示すように、本体部分２１０は、出射口部分２１４に対し、上下方向にそれぞれ突出している。正確には、本実施形態においては、図６に示すように、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳが、下流側の部分ＤＳおよび出射口部分２１４（実質的に同じ上下方向サイズを有する）に対し、上下方向にそれぞれ突出している。これは、本体部分２１０が、前記画像表示エリアのサイズより大きいＬＣＤ２２０およびピント調整機構２３０を収容するためである。図１２（ａ）の平面図，図１２（ｂ）の側面図，図１２（ｃ）の平面図および図１２（ｄ）の側面図に示すように、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳおよび下流側の部分ＤＳの一部は、安定注視野領域内には一切存在せず、誘導視野領域と補助視野領域とに跨るように配置される。この条件は、位置調整機構１７２による表示ユニット１２の移動可能範囲全域において成立する。
【０１２６】
したがって、本実施形態によれば、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳが一部でも安定注視野領域内に存在する場合より、ＨＭＤ１０の使用中、観察者がその本体部分２１０から受ける不快感が軽減される。
【０１２７】
本実施形態においては、本体部分２１０のうちの上流側の部分ＵＳおよび下流側の部分ＤＳの一部とが互いに共同して、前記（１）項における「本体部分」の一例を構成し、また、本体部分２１０のうちの下流側の部分ＤＳの一部と、出射口部分２１４とが互いに共同して、前記（１）項における「出射部分」の一例を構成している。
【０１２８】
３．位置調整機構１７２の位置
図１の斜視図および図１１の側面図に示すように、位置調整機構１７２は、ＨＭＤ１０の頭部装着状態において、本体部分２１０より後方に位置する。位置調整機構１７２は、図１に示すように、側面視において、表示ユニット１２の背面に配置されて、その表示ユニット１２から上方に突出する部分を有している。そのため、図１１および図１２（ａ）−図１２（ｄ）には示されていないが、位置調整機構１７２は、表示ユニット１２の本体部分２１０より大きい上下方向サイズを有する。
【０１２９】
そして、図１１，図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に示すように、位置調整機構１７２は、全体的に補助視野領域内に存在し、それの内側にある誘導視野領域には一切存在しない。この条件は、位置調整機構１７２のうちの可動部の移動可能範囲全域において成立する。
【０１３０】
したがって、本実施形態によれば、位置調整機構１７２が一部でも誘導視野領域内に存在する場合より、ＨＭＤ１０の使用中、観察者がその位置調整機構１７２から受ける不快感が軽減される。
【０１３１】
次に、図１３を参照することにより、ＨＭＤ１０のアイレリーフの設定を説明する。
【０１３２】
前述のように、本実施形態においては、ＨＭＤ１０の観察モードを左眼観察モードと右眼観察モードとの間において切り換えるために、同じ表示ユニット１２が左眼用フレーム側部材４０Ｌと右眼用フレーム側部材４０Ｒとの間において付け替えられる。本実施形態においては、表示ユニット１２とフレーム２０との間に、表示ユニット１２とフレーム２０との間における前後方向距離（後述のアイレリーフの長さに影響を及ぼす要因）を変化させる動きを行う部材が介在していない。したがって、ユーザによる付け替え操作次第で、表示ユニット１２とフレーム２０との間における前後方向距離が、左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに異なってしまうことが回避される。
【０１３３】
また、前述のように、本実施形態においては、観察者は、表示ユニット１２の、フレーム２０に対する相対的な位置のうち、観察者にとっての前後方向における位置を、左右方向における位置および上下方向における位置とは異なり、調整することができない。このことは、前後方向位置は、左右方向位置および上下方向位置ほどには、観察者間に個体差（例えば、好みの違い）がないから、観察者ごとに調整する必要性がそれほど高くないということを前提とするとともに、ＨＭＤ１０の構造上、表示ユニット１２の、フレーム２０に対する相対的な前後方向位置が左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに共通することが保証されることを意味する。
【０１３４】
また、本実施形態においては、フレーム２０が眼鏡型であるため、観察者が自身の頭部にフレーム２０を、特別の注意を払うことなく、フレーム２０の一対のパッド３６，３６が観察者の鼻の両側部にそれぞれ接触するように装着するだけで、観察眼３２０に対するフレーム２０の相対的な位置がほぼ一つに決まる。すなわち、観察眼３２０に対するフレーム２０の相対的な位置が、ＨＭＤ１０の毎回の使用において一定であるとともに、各回の使用中に一定に維持されるのである。
【０１３５】
そうすると、図１３に示すように、ＨＭＤ１０のアイレリーフ、すなわち、表示ユニット１２内における画像光の光路の最終点（画像光がハーフミラー２６０に入射する点であり、画像光がハーフミラー２６０から観察眼３２０に向かって出射する点でもある）とＨＭＤ１０の射出瞳（観察眼３２０内における瞳孔位置の近傍）との間の距離が、左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに共通することが保証される。すなわち、左眼観察モード用のアイレリーフＥＲＬと、右眼観察モード用のアイレリーフＥＲＲとが、常に、互いに一致することが保証されるのである。
【０１３６】
したがって、本実施形態によれば、ＨＭＤ１０のアイレリーフの左右差、すなわち、アイレリーフが左眼観察モードと右眼観察モードとの間において互いに異なることが防止されるため、アイレリーフの左右差が原因で観察者が違和感を覚えるという事態が回避される。
【０１３７】
次に、図１４を参照することにより、側面視における表示ユニット１２の、観察眼３２０の視線に対する向きの設定と、上下位置調整機構１７０による表示ユニット１２の位置調整方向の設定とを説明する。図１４に示すように、表示ユニット１２には、その表示ユニット１２に対し、それの前後方向に延びるユニット基準線ＲＬが設定されている。また、観察者がまっすぐ前方を見る場合の観察眼３２０の視線が、前述の前方観察時視線ＳＬである。
【０１３８】
従来においては、側面視においてユニット基準線ＲＬと前方観察時視線ＳＬとが互いに一致するかまたは互いに平行であるように、表示ユニット１２を観察眼３２０に対して位置決めするのが一般的であった。
【０１３９】
しかし、本発明者らの研究により、観察者がまっすぐ前方を見る場合には、観察眼３２０の筋肉にある程度の緊張が生じるため、実際の視線を前方観察時視線ＳＬに維持しつつＨＭＤ１０の表示画像を観察し続けると、観察眼３２０が疲労しやすいという事実が判明した。
【０１４０】
また、本発明者らは、観察者が、前方観察時視線ＳＬに対し、観察眼３２０から前方に遠ざかるにつれて下方に少しだけ傾斜した直線の方向を見る場合には、同じ視線を維持しても、観察眼３２０が疲労しにくいという事実も判明した。
【０１４１】
それらの知見に基づき、本実施形態においては、表示ユニット１２のユニット基準線ＲＬが、側面視において、前方観察時視線ＳＬに対し、観察眼３２０から前方に遠ざかるにつれて下方に角度θ（例えば、約１０度）だけ傾斜するように、アタッチメント１４が表示ユニット１２を保持するようにＨＭＤ１０が設計されている。
【０１４２】
表示ユニット１２が、側面視において、このように前方観察時視線ＳＬに対して傾斜する姿勢で配置されるようにするために、図４（ｃ）−図４（ｅ）に示すように、表示ユニット１２に略上下方向にスライド可能に係合する胴部８４は、それの長手方向に直線的に延びているが、頭部装着状態かつ側面視において、同じ中間部材５０において互いに直線的に並んでいる頭部８０および首部８２に対して後方に折れ曲がっている。
【０１４３】
その結果、本実施形態によれば、観察者は、観察眼３２０の筋肉をそれほど緊張させることなく、ＨＭＤ１０の表示画像を観察することが可能となり、よって、観察者がＨＭＤ１０の表示画像を連続して観察しても、観察眼３２０がそれほど疲労せずに済む。
【０１４４】
さらに、本実施形態においては、ユニット基準線ＲＬの上述の設定に併せて、上下位置調整機構１７０が、側面視において、観察眼３２０の眼前を通過する鉛直線ＶＬに対し、観察眼３２０から下方に遠ざかるにつれて後方に角度ψだけ傾斜した直線の方向を上下位置調整方向として、その上下位置調整方向に表示ユニット１２の位置を調整するように設計されている。角度ψは、上下位置調整方向と鉛直線ＶＬの方向との間で構成される２つの角度のうち小さい方である。上下位置調整機構１７０は、側面視において、表示ユニット１２を平行移動させる。その結果、本実施形態によれば、表示ユニット１２の、前記上下位置調整方向におけるいずれの位置においても、側面視において観察眼３２０の実際の視線とユニット基準線ＲＬとが成す角度が、角度θに維持される。本実施形態においては、角度θが角度ψと一致するように選択されているが、異なるように選択することが可能である。
【０１４５】
さらに、本実施形態においては、図１４に示すように、表示ユニット１２が、側面視において、観察眼３２０の前方に位置するレンズ状透明体２２の前面に近接して配置される。そのレンズ状透明体２２は、頭部装着状態における表示ユニット１２と同様に、前傾角ψを有し、基本的には、それらレンズ状透明体２２および表示ユニット１２は、ほぼ同じ前傾角ψを有している。
【０１４６】
よって、表示ユニット１２は、上下位置調整機構１７０により、レンズ状透明体２２を側面視において近似する一直線に対してほぼ平行に変位させられることになる。このことは、表示ユニット１２が、レンズ状透明体２２の前面に最も接近する位置において両者間に必要間隔が確保されさえすれば、表示ユニット１２の全移動範囲においてその表示ユニット１２がレンズ状透明体２２の前に接触しないこと、すなわち、干渉しないことが保証される。
【０１４７】
なお付言するに、本実施形態においては、上下位置調整機構１７０により、表示ユニット１２が、上下位置調整方向において直線的に変位させられるが、観察眼３２０の中心を中心とする円弧に沿って表示ユニット１２を変位させるように上下位置調整機構１７０を変更してもよい。このことは、左右位置調整機構１２０についても該当する。
【０１４８】
以上、本発明の一実施形態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［発明の概要］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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の頭部に装着された頭部装着状態で観察者に画像を表示し、観察者がその表示画像を現実外界と共に観察することを可能にするシースルー式のヘッドマウントディスプレイであって、
前記画像を表示するための画像信号に応じた画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する単眼式の表示ユニットと、
観察者の頭部に装着される被装着部材に装着され、前記表示ユニットを保持することにより、前記表示ユニットを前記被装着部材に取り付けるアタッチメントと
を含み、
前記表示ユニットは、概して長手方向に延びる形状を有するとともに、前記頭部装着状態で、観察者の顔前において観察者に対する前後方向と交差する方向に延びるように配置され、
その表示ユニットは、前記画像光を形成する画像光形成部を収容する本体部分と、その形成された画像光を前記観察眼に向けて出射する出射部分とを、前記長手方向に沿って互いに並ぶように有しており、
前記本体部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有しており、
前記出射部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有するとともに、その横長断面の形状は、前記表示ユニットによって表示される前記画像を観察者が知覚する横長長方形状を成す画像表示エリアの形状を反映しており、
前記出射部分の横長断面の縦寸法は、前記本体部分の横長断面の縦寸法より小さくなるように設定されており、
前記アタッチメントは、前記表示ユニットを観察者に対し、前記頭部装着状態において、前記出射部分は、前記観察眼の眼前に、かつ、その観察眼にとっての安定注視野領域の内側に概して全体的に存在する一方、前記本体部分は、前記安定注視野領域の外側に概して全体的に存在するように保持するヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
さらに、前記本体部分の、前記被装着部材に対する相対的な位置と角度とのうちの少なくとも一方を調整する調整機構を含み、
前記アタッチメントは、その調整機構を、前記頭部装着状態において、前記観察眼にとっての誘導視野領域の外側に位置するように保持する請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記表示ユニットは、それの長手方向に延びる、概して中空であるハウジングを有し、
前記画像光形成部は、前記ハウジング内に配置され、入射光を２次元空間的に変調して前記画像光を生成する、概して板状を成す空間光変調素子であって、前記出射部分の断面形状より大きい形状を有するものを含み、
その空間光変調素子は、前記画像光形成部の長手方向と一致する光軸方向を有し、かつ、前記ハウジング内において、前記光軸方向に変位可能に支持されており、
前記画像光形成部は、さらに、前記ハウジング内に配置され、前記空間光変調素子を前記光軸方向において前後に変位させることによって前記画像光のピント位置を調整するピント調整機構を含み、
前記空間光変調素子および前記ピント調整機構は、前記本体部分内に収容される請求項１または２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記出射部分は、前記画像形成部によって形成された前記画像光を前記観察眼に向けて反射する光学素子を含む請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１】
観察者の頭部に装着された頭部装着状態で観察者に画像を表示し、観察者がその表示画像を現実外界と共に観察することを可能にするシースルー式のヘッドマウントディスプレイであって、
前記画像を表示するための画像信号に応じた画像光を観察者の両眼のうちの一方である観察眼に投射することにより、観察者に前記画像を表示する単眼式の表示ユニットと、
観察者の頭部に装着される被装着部材に装着され、前記表示ユニットを保持することにより、前記表示ユニットを前記被装着部材に取り付けるアタッチメントと
を含み、
前記表示ユニットは、概して長手方向に延びる形状を有するとともに、前記頭部装着状態で、観察者の顔前において観察者に対する前後方向と交差する方向に延びるように配置され、
その表示ユニットは、前記画像光を形成する画像光形成部を収容する本体部分と、その形成された画像光を前記観察眼に向けて出射する出射部分とを、前記長手方向に沿って互いに並ぶように有しており、
前記本体部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有しており、
前記出射部分は、前記頭部装着状態において、観察者に対して前後方向に延びる横長断面を有するとともに、その横長断面の形状は、前記表示ユニットによって表示される前記画像を観察者が知覚する横長長方形状を成す画像表示エリアの形状を反映しており、
前記出射部分の横長断面の縦寸法は、前記本体部分の横長断面の縦寸法より小さくなるように設定されており、
前記アタッチメントは、前記表示ユニットを観察者に対し、前記頭部装着状態において、前記出射部分は、前記観察眼の眼前に、かつ、その観察眼にとっての安定注視野領域の内側に概して全体的に存在する一方、前記本体部分は、前記安定注視野領域の外側に概して全体的に存在するように保持するヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
さらに、前記本体部分の、前記被装着部材に対する相対的な位置と角度とのうちの少なくとも一方を調整する調整機構を含み、
前記アタッチメントは、その調整機構を、前記頭部装着状態において、前記観察眼にとっての誘導視野領域の外側に位置するように保持する請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記表示ユニットは、それの長手方向に延びる、概して中空であるハウジングを有し、
前記画像光形成部は、前記ハウジング内に配置され、入射光を２次元空間的に変調して前記画像光を生成する、概して板状を成す空間光変調素子であって、前記出射部分の断面形状より大きい形状を有するものを含み、
その空間光変調素子は、前記画像光形成部の長手方向と一致する光軸方向を有し、かつ、前記ハウジング内において、前記光軸方向に変位可能に支持されており、
前記画像光形成部は、さらに、前記ハウジング内に配置され、前記空間光変調素子を前記光軸方向において前後に変位させることによって前記画像光のピント位置を調整するピント調整機構を含み、
前記空間光変調素子および前記ピント調整機構は、前記本体部分内に収容される請求項１または２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記出射部分は、前記画像形成部によって形成された前記画像光を前記観察眼に向けて反射する光学素子を含む請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−４４８３２（Ｐ２０１３−４４８３２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１１０９（Ｐ２０１１−１８１１０９）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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