JP5126682B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ユーザの頭部に装着して、画像を見ることができるヘッドマウントディスプレイに関するものである。

従来から、特許文献１や特許文献２に示されるようなヘッドマウントディスプレイが知られている。このようなヘッドマウントディスプレイ５０は、図１１に示されるように、ユーザの頭部に装着される頭部装着部５１と、頭部装着部５１の前側方に取り付けられた画像生成部５２とから構成されている。図１１に示される頭部装着部５１は、ノーズパッド５１ａ及びイヤーパッド５１ｂを有し、メガネのフレーム形状をしている。画像生成部５２で生成された画像光は、直接ユーザの眼球に照射されるようになっている。ユーザは、画像生成部５２が生成する画像を視認すると同時に、外界を視認することができる。

このようなヘッドマウントディスプレイ５０は、今後、生産工場の作業現場等で多用されることが想定される。例えば、画像生成部５２に指示書や設計図等を表示させれば、作業者は、必要に応じて指示書や設計図等を閲覧することにより、より確実な作業を行うことができる。作業者は、紙媒体の指示書や設計図を手に取って閲覧する必要がないので、作業を中止することなく、作業をしながら、画像表示部５２に表示された指示書や設計図を見ることができるので、作業性が向上するだけでなく、作業ミスを防止することが可能となる。

しかし、作業者が集中して作業を行い、顔を被作業物に近づけ過ぎると、この被作業物と画像表示部５２が衝突し、画像表示部５２が破損するだけでなく、ノーズパッド５１ａ等で作業者の鼻や眼球を傷付けてしまう危険性がある。

そこで、特許文献３に示されるように、頭部装着部と画像生成部との間に弾性部材を設けたヘッドマウントディスプレイが提案されている。しかしながら、被作業物と画像表示部が衝突した際の衝撃を、前記弾性部材が吸収することにより低減するはできるが、ユーザが怪我をする可能性及び、画像表示部が破損する可能性を完全に排除することができなかった。

特開２０００−２４９９６７号公報 特開２０００−２４９９７１号公報 特開２００４−２３３８７９号公報

本発明は、上記問題を解決し、ユーザの怪我及び画像表示部の破損を防止することができるヘッドマウントディスプレイを提供するためになされたものである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、ユーザの頭部に装着される頭部装着部と、
前記頭部装着部の前側方に取り付けられ、前記ユーザに画像を視認させる画像生成部を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、
障害物が前記画像生成部に近接又は接触した際に、前記画像生成部を前記頭部装着部から脱落させる脱落手段を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の脱落手段は、請求項１に記載の発明において、
頭部装着部に設けられた取付部材と、
常時は画像生成部を前記取付部材に結合させているが、作動力が付与されると、画像生成部と前記取付部材との結合を解除するロック手段と、
電力が投入された際に、前記ロック手段に作動力を付与する作動力付与手段と、
障害物の画像生成部への近接を検知する近接検知手段と、
前記近接検知手段が障害物の画像生成部への近接を検知した際に、前記作動力付与手段に電力を投入する電力入力手段とから構成されることを特徴とする。

請求項３に記載の脱落手段は、請求項１に記載の発明において、
頭部装着部に設けられた取付部材と、
前記取付部材及び画像生成部の一方に取り付けられた磁性部材と、
前記取付部材及び画像生成部の他方に取り付けられ、前記磁性部材と磁力により結合させるマグネットと、
電力が投入された際に、前記磁性部材と前記マグネットとを離間させることにより、磁力による結合を解除させる離間手段と、
障害物の画像生成部への近接を検知する近接検知手段と、
障害物の画像生成部への近接を検知した際に、前記離間手段に電力を投入するリリースドライバとから構成されることを特徴とする。

請求項４に記載の脱落手段は、請求項１に記載の発明において、
頭部装着部に設けられた取付部材と、
前記取付部材及び画像生成部の一方に突設され、その途中部分に係合凹部を有する係合突起と、
前記取付部材及び画像生成部の他方に凹陥形成され、前記係合手段が侵入する係合穴と、
前記係合侵入穴の両側方から、前記係合穴内に突出するようにスライド自在に配設され、その先端が前記係合突起の係合凹部に係合することで、前記係合突起を挟持する一対の挟持部材と、
前記一対の挟持部材を、互いに近接させる方向に付勢する付勢部材とから構成されることを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、障害物が前記画像生成部に近接又は接触した際に、前記画像生成部を前記頭部装着部から脱落させる脱落手段を設けたことを特徴とする。
このため、障害物が前記画像生成部に近接又は接触した際に、画像生成部が、頭部装着部から脱落するので、画像表示部の破損や、作業者の怪我を防止することが可能となる。

請求項２に記載の脱落手段は、請求項１に記載の発明において、頭部装着部に設けられた取付部材と、常時は画像生成部を前記取付部材に結合させているが、作動力が付与されると、画像生成部と前記取付部材との結合を解除するロック手段と、電力が投入された際に、前記ロック手段に作動力を付与する作動力付与手段と、障害物の画像生成部への近接を検知する近接検知手段と、前記近接検知手段が障害物の画像生成部への近接を検知した際に、前記作動力付与手段に電力を投入する電力入力手段とから構成したことを特徴とする。
このため、障害物が前記画像生成部に接触する前に、確実に、前記画像生成部を前記頭部装着部から脱落させる脱落手段を実現することが可能となる。

請求項３に記載の脱落手段は、請求項１に記載の発明において、頭部装着部に設けられた取付部材と、前記取付部材及び画像生成部の一方に取り付けられた磁性部材と、前記取付部材及び画像生成部の他方に取り付けられ、前記磁性部材と磁力により結合させるマグネットと、電力が投入された際に、前記磁性部材と前記マグネットを離間させることにより、磁力による結合を解除させる離間手段と、障害物の画像生成部への近接を検知する近接検知手段と、障害物の画像生成部への近接を検知した際に、前記離間手段に電力を投入するリリースドライバとから構成したことを特徴とする。
このため、障害物が前記画像生成部に接触する前に、確実に、前記画像生成部を前記頭部装着部から脱落させる脱落手段を実現することが可能となる。

請求項４に記載の脱落手段は、請求項１に記載の発明において、頭部装着部に設けられた取付部材と、前記取付部材及び画像生成部の一方に突設され、その途中部分に係合凹部を有する係合突起と、前記取付部材及び画像生成部の他方に凹陥形成され、前記係合手段が侵入する係合穴と、前記係合侵入穴の両側方から、前記係合穴内に突出するようにスライド自在に配設され、その先端が前記係合突起の係合凹部に係合することで、前記係合突起を挟持する一対の挟持部材と、前記一対の挟持部材を、互いに近接させる方向に付勢する付勢部材とから構成したことを特徴とする。
このため、電子・電気部品を使用することなく、機械的な構造のみで、脱落手段を実現することができ、過大にコストアップにならずに、脱落手段を備えたヘッドマウントディスプレイを提供することが可能となる。

（ヘッドマウントディスプレイの構造）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は本発明のヘッドマウントディスプレイ本体１０の全体図である。ヘッドマウントディスプレイ１００（図２に示す）は、ヘッドマウントディスプレイ本体１０と制御部４０とから構成されている。ヘッドマウントディスプレイ本体１０は、ユーザの頭部に装着される頭部装着部１と、ユーザに画像を視認させる画像生成部２とから構成されている。図１に示される頭部装着部１は、眼鏡のフレーム形状をしていて、フロントフレーム１ａ、テンプル１ｂ、ノーズパッド１ｃ、イヤーパッド１ｄとから構成されている。フロントフレーム１ａの中央部には、ノーズパッド１ｃが取り付けられている。フロントフレーム１ａの両端には、テンプル１ｂが、フロントフレーム１ａに対して略垂直の状態から内側に折り畳めるように、回動自在に取り付けられている。

制御部４０は、ユーザの腰等のユーザの身体に取り付けられるようになっている。制御部４０と画像生成部２とはケーブル８で接続している。なお、ケーブル８内には、画像・制御信号伝送線８ａが配設されている。

頭部装着部１の前側方には、取付部材３を介して、画像生成部２が取り付けられている。図１に示された実施形態では、取付部材３は、テンプル１ｂの前端に固着しているが、フロントフレーム１ａの、テンプル１ｂに隣接する端部に固着している構造であっても差し支えない。画像生成部２の前端には、障害物の画像生成部２への近接を、非接触で検知する近接検知手段として作用する近接センサー４が設けられている。近接センサー４には、電磁誘導を利用した高周波発信型、磁石を用いた磁気型、静電容量の変化を利用した静電気容量型、赤外線の反射光をセンシングする赤外線検知型、超音波の反射波を検知する超音波検知型等の近接センサーが含まれる。

画像生成部２の後端からケーブル８が、延出している。テンプル１ｂには、線材支持部材９が取り付けられている。線材支持部材９には、支持穴９ａが連通形成されている。ケーブル８は、線材支持部材９の支持穴９ａを挿通し、線材支持部材９で支持されている。イヤーパッド１ｄには、線材支持部１ｆが形成され、当該線材支持部１ｆで、ケーブル８を支持している。

図２は本発明のヘッドマウントディスプレイ１００のブロック図である。画像生成部２は、制御部４０を有している。制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、不揮発性メモリー４４、周辺インターフェース４６、画像入力インターフェース４７、ＶＲＡＭ４８、コントローラ４９、リリースドライバ６５を有していて、これらは相互にバス５５で接続されている。また、近接センサー４も、バス５５に接続している。

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ ＰｒｏｃｅＳＳｉｎｇ Ｕｎｉｔの略）４１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ ＡｃｃｅＳＳ Ｍｅｍｏｒｙの略）４２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略）４３と協動して、各種演算、処理を行うものである。

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１によって処理されるプログラムや、ＣＰＵ４１で処理するデータを、そのアドレス空間に一時的に保存するものである。

ＲＯＭ４３には、ヘッドマウントディスプレイ本体１０を制御する各種プログラムやパラメータが保存されている。当該各種プログラムが、ＣＰＵ４１で処理されることにより、各種機能を実現している。

不揮発性メモリー４４は、ヘッドマウントディスプレイ１の各種設定を保存するものである。

コントローラ４９は、走査画像光照射部３０及び、ＶＲＡＭ４８、バス５５と接続している。コントローラ４９は、所謂ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有し、無線ＬＡＮを介してＰＣ９１等から取得した「画像データ」や「画像信号」に基づいて、ピクセルデータである「照射画像データ」を生成し、ＶＲＡＭ４８に保存するとともに、前記「照射画像データ」を「画像信号」として走査画像光照射部３０に出力する。また、コントローラ４９は、別体である走査画像光照射部３０に、画像・制御信号伝送線８ａを介して「制御信号」を出力する。制御信号には、走査画像光照射部３０の電力の投入・遮断、画像位置の調整等の制御信号が含まれる。

画像入力インターフェース４７は、ＶＲＡＭ４８及びバス５５と接続している。画像入力インターフェース４７は無線インターフェースを有していて、パーソナルコンピュータ９１や、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等の「画像信号」や「画像データ」を出力する機器又はネットワークに無線ＬＡＮにより接続している。画像入力部インターフェース４７には、「画像信号」や「画像データ」が、入力されるようになっている。画像入力部に「画像信号」や「画像データ」が入力された場合には、画像入力インターフェース４７は、当該「画像信号」や「画像データ」の物理的や論理的な形式を変換して「画像データ」としてＶＲＡＭ４８に保存する。

周辺インターフェース４６は、操作部６０、電源ランプ６１、バス５５と接続し、信号の物理的、論理的な形式を変換する。操作部６０は、ヘッドマウントディスプレイ１００の操作を行うためのものである。前記操作には、ヘッドマウントディスプレイ１００をＯＮ・ＯＦＦ状態にする操作が含まれる。電源ランプ６１は、ヘッドマウントディスプレイ１００がＯＮ状態の時に点灯するようになっている。

近接センサー４が、被検出物体の近接を検出した場合には、「検出信号」を、バス５５に出力する。当該「検出信号」はＲＡＭ４２の記憶領域に保存される。近接センサー４は、障害物の画像生成部２へ近接を検知する近接検知手段となっている。

リリースドライバ６５は、アクチュエータ７に、電力を供給する駆動回路である。リリースドライバ６５は、近接センサー４が障害物の画像生成部２への近接を検知した際に、アクチュエータ７に電力を投入する電力入力手段となっている。

走査画像光照射部３０は、強度が画像に応じて変調された光を２次元に走査した走査画像光を生成し、当該走査画像光をユーザの眼球に直接照射し、ユーザに画像を視認させる装置であり、図３に示されるような構成をしている。走査画像光照射部３０は、光源３１、コリメート光学系３２、走査光生成部３３、接眼レンズ３４、ミラー３５を有している。

光源３１は、コントローラ４９がドットクロック毎に読み出した「画像信号」に応じて強度変調してレーザ光等の光を生成する装置である。

コリメート光学系３２は、光源３１が生成した光を、平行光化し、走査光生成部３３に出射する。

走査光生成部３３は、入射された光を、画像として照射するために、コントローラ４９から出力された信号に基づき、当該光を水平方向と垂直方向に走査して走査画像光を生成する。

接眼レンズ３４は、正の屈折力を持つレンズ系３４ａ、３４ｂを有している。走査光生成部３３から出射された走査画像光は、レンズ系３４ａによって、それぞれの走査画像光が、その走査画像光の中心線を相互に略平行にされる。略平行にされた走査画像光は、レンズ系３４ｂによって、これらの走査画像光の中心線がユーザの瞳孔Ｅａに収束するように集光され、ミラー３５で反射されて、ユーザの瞳孔Ｅａに収束する。

本実施形態では、制御部４０と画像生成部２と別体にして、制御部４０をユーザの身体に取り付けているが、制御部４０を画像生成部２内に設け一体構造とした、実施態であっても差し支えない。このとき、ケーブル８は落下防止ケーブルに置き換えられ、テンプル１ｂに取り付けられる。

（第１の実施形態）
図４に本発明の要部斜視図を示し、図５に本発明の要部断面図を示して、以下、第１の実施形態について本発明を説明する。図４に示されるように、取付部材３は、垂直板部３ａと、この垂直板部３ａの下端から水平に延出する取付部３ｂとから構成されている。図５に示される実施形態では、取付部３ｂの上方に平行に離間して垂直板部３ａの途中部分に接続した閉塞板部３ｃが形成されている。垂直板部３ａの上部は、テンプル１ｂの前端に固着される固着部３ｄとなっている。

取付部３ｂには、ピン穴３ｅ及びロック穴３ｆが連通形成されている。図に示される実施形態では、ロック穴３ｆの断面形状は、長方形状（正方形を含む）となっている。また、図４に示される実施形態では、ピン穴３ｅ及びロック穴３ｆは、所定の間隔をおいてそれぞれ２つ形成されている。

図４に示されるように、画像生成部２の後部上面には、上方に開口した、取付凹部２ａが凹陥形成されている。取付凹部２ａは、取付部材３の取付部３ｂの外縁形状に対応した形状になっていて、前記取付部３ｂが取付凹部２ａ内に侵入することができるようになっている。取付凹部２ａの底面には、所定間隔をおいて２つのピン２ｂが突設されている。ピン２ｂは、取付部材３のピン穴３ｅに侵入するようになっている。ピン２ｂの先端形状は、ピン穴３ｅ内に侵入し易いように、尖鋭な形状となっている。取付凹部２ａの底面には、所定間隔をおいて、２つの貫通穴２ｃが形成されている。取付凹部２ａの底面には、コイルスプリング２ｄが取り付けられている。このコイルスプリング２ｄは、上下方向に圧縮されるようになっている。

図５に示されるように、画像生成部２の内部には、ロック部材５が横方向にスライド自在に収納されている。ロック部材５には、所定間隔をおいて、板状のロック部５ａが形成されている。図５に示されるように、ロック部５ａは、取付凹部２ａの底面に形成された貫通穴２ｃを貫通して、この貫通穴２ｃから外部に突出している。ロック部５ａの先端の片面には、ロック部５ａの先端から基端側に向けて徐々に横幅が広くなっている形状のロック突起５ｂが突設されている。ロック突起５ｂには、ロック部５ａの先端から基端方向に向かって、傾斜面５ｄが形成されている。ロック突起５ｂの下端には、ロック部５ａと垂直に交わる水平な面の係止面５ｃが形成されている。

画像生成部２の内部には、スプリング６が収納されている。スプリング６の一端は、画像生成部２の内壁に取り付けられ、スプリング６の他端は、ロック部材５に取り付けられている。スプリング６は、ロック部材５を、ロック突起５ｂが突設されている側に、付勢している。

画像生成部２の内部には、アクチュエータ７が収納され、取り付けられている。このアクチュエータ７は、電動式のものであり、横方向にスライドするシャフト７ａを有している。シャフト７ａの先端は、ロック部材５に固着している。アクチュエータ７に電力を投入すると、シャフト７ａが、ロック突起５ｂの突設方向と反対側にスライドする。アクチュエータ７は、電力が投入された際に、後述するロック手段に作動力を付与する作動力付与手段となっている。

頭部装着部１と画像生成部２が分離している状態から、画像生成部２を頭部装着部１に取り付けるには、ピン２ｂをピン穴３ｅに挿入させるようにして、画像生成部２を取付部材３側に移動させる。すると、ピン２ｂがピン穴３ｅにガイドされながら、ロック部５ａの先端が、ロック穴３ｆ内に侵入する。この際に、ロック突起５ｂの傾斜面５ｄが、ロック穴３ｆの側面と当接し、スライド部材５がロック突起５ｂの突設方向と反対方向にスライドしながら、ロック突起５ｂがロック穴３ｆ内に侵入し、ロック突起５ｂの係止面５ｃがロック穴３ｆを乗り越えると、スプリング６の付勢力により、スライド部材５がロック突起５ｂの突設されている側にスライドし、ロック状態となり（図５の状態）、画像生成部２が取付部材３に結合される。この際に、コイルスプリング２ｄは、取付部３ｂと当接して、圧縮される。ロック状態では、係止面５ｃが取付部３ｂの上面と密接し、ロック突起５ｂがロック穴３ｆを乗り越えることができないので、画像生成部２が取付部材３から外れることがない。

画像生成部２が取付部材３を介して頭部装着部１に取り付けられている状態において、アクチュエータ７に電力が投入されると、シャフト７ａがスライドして、ロック部材５が、ロック突起５ｂの突設方向と反対側にスライドし、ロック突起５ｂがロック穴３ｅｆを乗り越えることができる状態となり、画像生成部２と取付部材３との結合状態が解除され、コイルスプリング２ｄの付勢力や重力により、画像生成部２が取付部材３から離脱する。

このように、ロック部材５と、取付部材３に形成されたロック穴３ｆとから、常時は画像生成部２を取付部材３に結合させているが、作動力が付与されると、画像生成部２と取付部材３との結合を解除するロック手段が構成されている。ロック手段は、図４や図５に示されるような構造に限定されず、常時は画像生成部２を取付部材３に結合させているが、作動力が付与されると、画像生成部２と取付部材３との結合を解除する構造のものであれば全て含まれる。

近接センサー４が障害物の近接を検知すると、ＣＰＵ４１からリリースドライバ６５に信号が投入され、リリースドライバ６５がアクチュエータ７に電力を投入する。すると、シャフト７ａがスライドすることにより、前述したように、画像生成部２が取付部材３から脱落し、障害物と画像生成部２とが衝突することがない。画像生成部２が取付部材３から脱落しても、線材支持部材９により、ケーブル８が支持されているので、画像生成部２が落下することがなく、ケーブル８で吊された状態となる。このため、画像生成部２が破損することがない。

（第２の実施形態）
図６に第２の実施形態の要部斜視図を示し、図７に要部断面図を示す。第２の実施形態の頭部装着部１の構造は、第１の実施形態の頭部装着部１と同一である。以下、第１の実施形態と異なる点について、第２の実施形態のヘッドマウントディスプレイを説明する。図６に示されるように、取付部材１３は、垂直板部１３ａと、この垂直板部１３ａの下端から水平に延出する水平板部１３ｂとから構成されている。垂直板部１３ａの上部は、テンプル１ｂの前端に固着される固着部１３ｄとなっている。

水平板部１３ｂの下面には、鉄板等の板状の磁性部材１４が取り付けられている。

図６に示されるように、画像生成部２の後部上面には、上方に開口した、取付凹部２ｅが凹陥形成されている。取付凹部２ｅは、取付部材１３の水平部１３ｂ及び磁性部材１４の外縁形状に対応した形状になっていて、水平部１３ｂ及び磁性部材１４が取付凹部２ｅ内に侵入することができるようになっている。

取付凹部２ｅの底面には、板状のマグネットであるマグネット１６が取り付けられている。このため、マグネット１６の磁力により、取付部材１３に取り付けられた磁性部材１４を吸着し、画像生成部２が取付部材１３に結合されるようになっている。

図６、図７に示される第２の実施形態では、２つの貫通穴１６ａが、マグネット１６に貫通形成されている。図７に示されるように、取付凹部２ｅの底面の貫通穴１６ａに対応する位置には、画像生成部２の内部に連通する連通穴２ｆが形成されている。

図７に示されるように、画像生成部２の内部には、アクチュエータ１５が収納され取り付けられている。図７に示される第２の実施形態では、アクチュエータ１５は、上下方向にスライドするプッシャー１５ａを有するプッシュソレノイドである。アクチュエータ１５に電力が投入されると、プッシャー１５ａが上方にスライドし、マグネット１６の貫通穴１６ａから突出し、磁性部材１４を押圧する。磁性部材１４がプッシャー１５ａで押圧されると、磁性部材１４とマグネット１６が離間し、磁性部材１４とマグネット１６との磁力による結合が解除され、画像生成部２が取付部材１３から脱落するようになっている。

このように、図６、図７に示される第２の実施形態では、プッシャー１５ａを有するアクチュエータ１５により、磁性部材１４とマグネット１６を離間させ、磁性部材１４とマグネット１６との磁力による結合を解除させる離間手段を構成しているが、離間手段はこのような構成に限定されず、磁性部材１４とマグネット１６を離間させる構造のものであれば全て含まれる。

近接センサー４が障害物の近接を検知すると、リリースドライバ６５に信号が投入され、リリースドライバ６５がアクチュエータ１５に電力を投入する。すると、プッシャー１５ａが、磁性部材１４を押圧し、前述したように、画像生成部２が取付部材１３から脱落し、障害物と画像生成部２とが衝突することがない。画像生成部２が取付部材１３から脱落しても、線材支持部材９により、ケーブル８が支持されているので、画像生成部２が落下することがなく、ケーブル８で吊された状態となる。このため、画像生成部２が破損することがない。

なお、取付部材１３の水平部１３ｂの下面に、磁性部材１４を取り付けた実施形態について第２の実施形態を説明したが、取付部材１３を磁性材で構成すれば磁性部材１４は不要である。また、マグネット１６を、取付部材１３側に取り付け、磁性部材１４を画像生成部２側に取り付けた実施形態であっても差し支えない。

（第３の実施形態）
図８に第３の実施形態の要部斜視図を示し、図９に要部横断面図を示し、図１０に要部縦断面図を示す。第３の実施形態の頭部装着部１の構造は、第１の実施形態の頭部装着部１と同一である。以下、第１の実施形態と異なる点について、第３の実施形態のヘッドマウントディスプレイ本体１０を説明する。なお、第３の実施形態では、近接センサー４やリリースドライバ６５、アクチュエータは不要である。

図８に示されるように、取付部材２３は、垂直板部２３ａと、この垂直板部２３ａの下端から水平に延出する水平板部２３ｂとから構成されている。垂直板部２３ａの上部は、テンプル１ｂの前端に固着される固着部２３ｄとなっている。

水平板部２３ｂの下面から下方に、係合突起２３ｅが突設されている。係合突起２３ｅの途中部分の両側には、係合凹部２３ｆが形成されている。係合突起２３ｅの先端２３ｈは、係合突起２３ｅの係合凹部２３ｆが形成されている部分の幅よりも広くなっている。係合突起２３ｅの表面の係合凹部２３ｆが形成されている位置には、押圧突起２３ｇが突設されている。図８〜１０に示される実施形態では、押圧突起２３ｇは、係合突起２３ｅの両面に、上下に突設されている。

図８に示されるように、画像生成部２の基部には、上方に開口した、取付凹部２ｇが凹陥形成されている。取付凹部２ｇは、取付部材２３の水平部２３ｂの外縁形状に対応した形状になっていて、前記水平部２３ｂが取付凹部２ｇ内に侵入することができるようになっている。取付凹部２ｇの底面には、画像生成部２の内部に連通する係合穴２ｈが形成されている。係合穴２ｈは、長穴形状若しくは長方形状をしている。係合穴２ｈに、係合突起２３ｅが侵入可能になっている。

図１０に示されるように、画像生成部２の内部には、一対のスライド部材２４が、その先端で対向して、係合穴２ｈの下方両方向から、係合穴２ｈの直下に突出するように、横方向スライド自在に配設されている。一対のスライド部材２４の先端２４ａは、係合穴２ｈの直下に位置している。略円弧形状の板バネ２５が、一対のスライド部材２４の先端２４ａ部分に、ピン２６で取り付けられている。板バネ２５は、係合穴２ｈ方向に膨出している。板バネ２５によって、一対のスライド部材２４が、互いに近接する方向に付勢され、一対のスライド部材２４が、引き合わされるようになっている。図９の（Ａ）に示されるように、板バネ２５は、スライド部材２４から離間している。

画像生成部２を、取付部材２３を介して、頭部装着部１に取り付けるには、係合突起２３ｅを、係合穴２ｈ内に挿入させる（図１０の（Ａ）の状態）。すると、係合突起２３ｅの先端２３ｈが、互いに引き合わされているスライド部材２４の先端２４ａを押し拡げ、係合突起２３ｅの先端部２３ｈが、一対のスライド部材２４の先端２４ａを乗り越えると、一対のスライド部材２４の先端２４ａが、係合突起２３ｅの係合凹部２３ｆを挟持する（図１０の（Ｂ）の状態）。スライド部材２４の先端２４ａの形状は、係合突起２３ｅの係合凹部２３ｆに対応した形状となっている。このため、一対のスライド部材２４の先端２４ａが、係合突起２３ｅの係合凹部２３ｆと係合し、画像生成部２と取付部材２３とが結合する。係合凹部２３ｆとスライド部材２４とが係合している状態では、図９の（Ａ）に示されるように、一対のスライド部材２４と、係合突起２３ｅとが一直線に配置されている。

係合突起２３ｅの先端２３ｈが、互いに引き合わされているスライド部材２４の先端２４ａを押し拡げる際に、押圧突起２３ｇが板バネ２５を押圧し、図１０の（Ｂ）に示されるように、板バネ２５が変形する。係合突起２３ｅと、一対のスライド部材２４が係合している状態では、板バネ２５が、係合突起２３ｅを上方に付勢している。

画像生成部２が、取付部材２３に結合している状態で、画像生成部２に障害物が当接すると、図９の（Ｂ）に示されるように係合突起２３ｅに対して、スライド部材２４が傾き（Ｂ）、係合凹部２３ｆとスライド部材２４との係合状態が解除される（図９の（Ｃ）の状態）。係合凹部２３ｆとスライド部材２４との係合状態が解除されると、係合突起２３ｅは、板バネ２５により、上方に付勢されているので、係合突起２３ｅが、係合穴２ｈから脱出し、画面生成部２が、取付部材２３から脱落する。障害物が接触した瞬間に、板バネ２５により係合突起２３ｅが係合穴２ｈからすばやく押し出されるので、画面生成部２が眼に接触するのを防止できる

例えば工場の加工現場等の機械作業を行う場所で、作業支援等の目的でヘッドマウントディスプレイが用いられる場合に、第３の実施形態で提供される様な脱落手段が無いと、機械にケーブル８が巻き込まれたときに画像生成部２と頭部装着部１とが一体となって引っ張られるので、ユーザがその機械に巻き込まれる可能性がある。しかし、第３の実施形態のように脱落手段を有していれば、機械にケーブル８が巻き込まれても、画像生成部２が頭部装着部１から脱落するので、ユーザがその機械に巻き込まれる危険を防止することが可能となる。

以上の説明では、画像生成部２は、強度が画像に応じて変調された光を２次元に走査した走査画像光を生成し、当該走査画像光をユーザの眼球に直接照射し、ユーザに画像を視認させる装置であるが、本発明の画像生成部２はこれに限定されず、ＬＣＤ等の表示装置を用い、ユーザに画像を視認させるものであれば全て含まれる。

以上説明した、ヘッドマウントディスプレイは、１つの画像生成部２が、頭部装着部１の側前部に取り付けられているが、２つの画像生成部２が頭部装着部１の両側前部に取り付けられ、ユーザが両眼で画像を視認することができるヘッドマウントディスプレイであっても差し支えない。また、以上説明したヘッドマウントディスプレイの、頭部装着部１は、眼鏡のフレーム形状をしているが、頭部装着部１は、この形状に限定されず、ヘルメット形状等であってもよく、ユーザの頭部に装着される構造のものであれはすべて含まる。このような構造のヘッドマウントディスプレイにも、本発明を適用することができることは言うまでもない。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うヘッドマウントディスプレイもまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の実施の形態を示すヘッドマウントディスプレイの全体図である。 画像生成部の断面図である。 ヘッドマウントディスプレイのブロック図である。 要部の斜視図である。（第１の実施形態） 要部の断面図である。（第１の実施形態） 要部の斜視図である。（第２の実施形態） 要部の断面図である。（第２の実施形態） 要部の斜視図である。（第３の実施形態） 要部の横断面図である。（第３の実施形態） 要部の縦断面図である。（第３の実施形態） 従来の実施の形態を示すヘッドマウントディスプレイの説明図である。

符号の説明

１ 頭部装着部
１ａ フロントフレーム
１ｂ テンプル
１ｃ ノーズパッド
１ｄ イヤーパッド
１ｆ 線材支持部
２ 画像生成部
２ａ 取付凹部（第２の実施形態）
２ｂ ピン
２ｃ 貫通穴
２ｄ コイルスプリング
２ｅ 取付凹部（第２の実施形態）
２ｆ 連通穴
２ｇ 取り付け凹部（第３の実施形態）
２ｈ 係合穴
３ 取付部材
３ａ 垂直板部
３ｂ 取付部
３ｃ 閉塞板部
３ｄ 固着部
３ｅ ピン穴
３ｆ ロック穴
４ 近接センサー
５ ロック突起材
５ａ ロック部
５ｂ ロック突起
５ｃ 係止面
５ｄ 傾斜面
６ スプリング
７ アクチュエータ
７ａ シャフト
８ ケーブル
８ａ 画像・制御信号伝送線
９ 線材支持部材
９ａ 支持穴
１０ ヘッドマウントディスプレイ本体
１３ 取付部材（第２の実施形態）
１３ａ 垂直板部
１３ｂ 水平板部
１３ｄ 固着部
１４ 磁性部材
１５ アクチュエータ（第２の実施形態）
１５ａ プッシャー
１６ マグネット
１６ａ 貫通形成
２３ 取付部材（第３の実施形態）
２３ａ 垂直板部
２３ｂ 水平板部
２３ｄ 固着部
２３ｅ 係合突起
２３ｆ 係合凹部
２３ｇ 係合突起
２３ｈ 係合突起の先端
２４ スライド部材
２４ａ スライド部材の先端
２５ 板バネ
２６ ピン
３０ 走査画像光照射部
３１ 光源
３２ コリメート光学系
３３ 走査光生成部
３４ 接眼レンズ
３４ａ レンズ系
３４ｂ レンズ系
３５ ミラー
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＲＯＭ
４４ 不揮発性メモリー
４６ 周辺インターフェース
４７ 画像入力インターフェース
４８ ＶＲＡＭ
４９ コントローラ
５５ バス
６０ 操作部
６１ 電源ランプ
６５ リリースドライバ
９１ パーソナルコンピュータ
５０ 従来のヘッドマウントディスプレイ
５１ 頭部装着部
５１ａ ノーズパッド
５１ｂ イヤーパッド
５２ 画像生成部
５２ａ ハーフミラー
５５ バス
１００ ヘッドマウントディスプレイ
Ｅ 眼球

Claims (4)

1. ユーザの頭部に装着される頭部装着部と、
   前記頭部装着部の前側方に取り付けられ、前記ユーザに画像を視認させる画像生成部を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、
   障害物が前記画像生成部に近接又は接触した際に、前記画像生成部を前記頭部装着部から脱落させる脱落手段を設けたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 脱落手段は、
   頭部装着部に設けられた取付部材と、
   常時は画像生成部を前記取付部材に結合させているが、作動力が付与されると、画像生成部と前記取付部材との結合を解除するロック手段と、
   電力が投入された際に、前記ロック手段に作動力を付与する作動力付与手段と、
   障害物の画像生成部への近接を検知する近接検知手段と、
   前記近接検知手段が障害物の画像生成部への近接を検知した際に、前記作動力付与手段に電力を投入する電力入力手段とから構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 脱落手段は、
   頭部装着部に設けられた取付部材と、
   前記取付部材及び画像生成部の一方に取り付けられた磁性部材と、
   前記取付部材及び画像生成部の他方に取り付けられ、前記磁性部材と磁力により結合させるマグネットと、
   電力が投入された際に、前記磁性部材と前記マグネットとを離間させることにより、磁力による結合を解除させる離間手段と、
   障害物の画像生成部への近接を検知する近接検知手段と、
   障害物の画像生成部への近接を検知した際に、前記離間手段に電力を投入するリリースドライバとから構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 脱落手段は、
   頭部装着部に設けられた取付部材と、
   前記取付部材及び画像生成部の一方に突設され、その途中部分に係合凹部を有する係合突起と、
   前記取付部材及び画像生成部の他方に凹陥形成され、前記係合手段が侵入する係合穴と、
   前記係合侵入穴の両側方から、前記係合穴内に突出するようにスライド自在に配設され、その先端が前記係合突起の係合凹部に係合することで、前記係合突起を挟持する一対の挟持部材と、
   前記一対の挟持部材を、互いに近接させる方向に付勢する付勢部材とから構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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