JP2012089984A - Head-mounted image display device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は頭部装着型画像表示装置に関する。 The present invention relates to a head-mounted image display device.
従来、左、右いずれか一方の眼と対向する位置に表示部を配置可能としたヘッドマウントディスプレイが知られている。このヘッドマウントディスプレイでは、連結部により連結された2つの保持部の一方にディスプレイアームを回動可能に支持するアーム支持部が設けられ、ディスプレイアームの先端部に表示部が設けられている(下記公報参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a head mounted display in which a display unit can be arranged at a position facing either the left eye or the right eye is known. In this head-mounted display, an arm support part that rotatably supports a display arm is provided on one of two holding parts connected by a connecting part, and a display part is provided at the tip of the display arm (described below). See the official gazette).
上記ヘッドマウントディスプレイの装着時、ディスプレイアームは使用者の頭部に対して左右及び上下方向に回動可能である。したがって、表示部を使用しないとき、表示部を目の前方から移動させることができる。 When the head mounted display is mounted, the display arm can be rotated left and right and up and down with respect to the user's head. Therefore, when the display unit is not used, the display unit can be moved from the front of the eyes.
しかし、上記ヘッドマウントディスプレイの非装着時(収納時等)、ディスプレイアームを連結部に近づく方向へ回動させたとき、表示部やディスプレイアームが連結部より外側(ヘッドマウントディスプレイの装着時では連結部より上方)に出るので、その分大きな収納スペースが必要になり、表示部等の破損を招くこともある。 However, when the head-mounted display is not attached (during storage, etc.), when the display arm is rotated in the direction approaching the connecting part, the display part or display arm is outside the connecting part (when the head-mounted display is attached, it is connected) Therefore, a large storage space is required, and the display unit or the like may be damaged.
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は非装着時に小型化を図ることができる頭部装着型画像表示装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a head-mounted image display device that can be reduced in size when not worn.
上記課題を解決するため請求項1記載の発明は、使用者の頭部に装着されるヘッドバンド部と、前記ヘッドバンド部の両端部の内面にそれぞれ回動可能に取り付けられる2つの保持部と、前記使用者の側頭部に接触し、前記2つの保持部にそれぞれ保持される2つの接触部と、前記2つの保持部の一方に支持されたディスプレイアーム部と、前記ディスプレイアーム部に取り付けられ、前記使用者の眼の前方に配置される表示部とを備え、少なくとも前記ディスプレイアーム部と前記表示部とが前記ヘッドバンド部の内側の位置に移動できるように前記保持部が回動可能であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
請求項2記載の発明は、請求項1記載の頭部装着型画像表示装置において、前記ディスプレイアーム部が伸縮可能であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to the first aspect, the display arm portion can be extended and contracted.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の頭部装着型画像表示装置において、前記ディスプレイアーム部が所定位置で停止可能であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the head mounted image display device according to the first or second aspect, the display arm unit can be stopped at a predetermined position.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項記載の頭部装着型画像表示装置において、前記保持部が正逆回動可能であり、前記表示部が前記使用者の右眼及び左眼のいずれの前方にも配置可能であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to any one of the first to third aspects, the holding portion is capable of forward and reverse rotation, and the display portion is positioned on the right side of the user. It can be placed in front of either the left eye or the left eye.
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の頭部装着型画像表示装置において、前記接触部はヘッドホン部であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to any one of the first to fourth aspects, the contact portion is a headphone portion.
この発明によれば、非装着時に小型化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size when not mounted.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はこの発明の第1実施形態に係る頭部装着型画像表示装置の正面図である。なお、図1ではディスプレイアーム部30がスライド機構の働きにより伸ばされており、ディスプレイ使用位置から状態から90°下側へ回動した位置にある。また、図1において、頭部装着型画像表示装置の前後方向(図面と直交する方向)へ延びる軸をX軸とし、左右方向へ延びる軸をY軸とし、上下方向へ延びる軸をZ軸とした。
FIG. 1 is a front view of a head-mounted image display apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
頭部装着型画像表示装置1は、使用者(図示せず)の頭部に装着されるヘッドバンド部10と、ヘッドバンド部10の両端部の内面にそれぞれ正逆回動可能に取り付けられた左右のヘッドホンアーム部(保持部)20と、左右のヘッドホンアーム部20の一方に支持されたディスプレイアーム部30と、ディスプレイアーム部30に取り付けられ、使用者の眼の前方に配置されるディスプレイ部(表示部)40と、左右のヘッドホンアーム部20に支持され、音声を出力するヘッドホン部(接触部)50とを備える。
The head-mounted
ヘッドバンド部10は円弧状である。ヘッドバンド部10は、バネ性を有する薄い鋼板からなり、使用者の側頭部を押圧してヘッドホン部50を使用者の耳に当接させるバンド本体部11と、バンド本体部11の両端部に後述する長さ調節機構によりスライド可能に設けられた筐体部70と、バンド本体部11の表面を覆い、バンド本体部11の接触による頭部の痛みを和らげるヘッドパッド13とを有する。なお、ヘッドパッド13は、ディスプレイアーム部30をヘッドバンド部10側へ回動したとき、ディスプレイ部40がバンド本体部11に接触してディスプレイ部40に傷が付くのを防止する。
The
ディスプレイアーム部30は、スライド機構を構成する3つの筒状部材31,32,33を有する。筒状部材33はヘッドホンアーム部20に支持されている。筒状部材33に筒状部材32が挿抜可能に連結され、筒状部材32に筒状部材31が挿抜可能に連結されている。したがって、ディスプレイアーム部30を伸縮させることができる。
The
また、ディスプレイアーム部30の筒状部材31にはディスプレイヒンジ部35を介してディスプレイ部40が回動可能に支持されている。ディスプレイヒンジ部35はいわゆるボールジョイントを備えている。ボールジョイントは、例えばディスプレイヒンジ部35に設けられ、先端部に球状部を有する軸部(図示せず)と、ディスプレイ部40に設けられ、球状部を回動可能に支持するソケット(図示せず)とで構成される。したがって、ディスプレイ部40の向きを自在に変えることができる。
Further, the
図2は頭部装着型画像表示装置の一部の拡大斜視図、図3は筐体部70の第1筐体部76を外した状態を示す斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a part of the head-mounted image display device, and FIG. 3 is a perspective view showing a state where the
ヘッドホンアーム部20はプラスチック製である。ヘッドホンアーム部20は筐体部70の端部の内面71と直交する軸AX3を中心軸として回動自在であり、ヘッドホンアーム部20にはディスプレイアーム部30が連結されているので、ヘッドホンアーム部20の回動につれてディスプレイアーム部30が一体に回動する。
The
ヘッドホンアーム部20の一端部は筐体部70に形成された孔(図示せず)に嵌め込まれ、関節部材80を介して筐体部70に回転可能に支持されている。ヘッドホンアーム部20にはビス81によってほぼ円形のヘッドバンドアームヒンジクリックばね82が固定されている。ヘッドバンドアームヒンジクリックばね82の周縁部と筐体部70の内壁面との間にはクリック受け板83が挟持されている。クリック受け板83には、ヘッドホンアーム部20が回転したとき、ヘッドバンドアームヒンジクリックばね82に形成された凸部(図示せず)が落ち込む凹部(図示せず)が周方向へ所定間隔をおいて形成されている。凸部は例えば図3においてヘッドバンドアームヒンジクリックばね82に「・」87で示された位置を裏側へ膨らませて形成される。
One end of the
ヘッドバンドアームヒンジクリックばね82のバネ力でヘッドバンドアームヒンジクリックばね82の凸部がクリック受け板83の凹部に落ち込むことでヘッドホンアーム部20が回転したときにクリック感が得られる。その結果、ディスプレイアーム部30及びディスプレイ部40を使用者の眼の前方、上方及び下方にクリック感をもって停止させることができる。
A click feeling is obtained when the
ヘッドバンドアームヒンジクリックばね82には、配線線用のケーブルを通すための長孔84が形成されている。また、ヘッドバンドアームヒンジクリックばね82には、筐体部70の内壁面に形成された突起部72,73に当接する突設部85が形成されている。突起部72,73に突設部85を当接させることでディスプレイアーム部30(ヘッドホンアーム部20)の回転範囲が制限される。
The headband arm hinge click spring 82 has a
図4はディスプレイアーム部30の一端部の断面図、図5(a)はディスプレイアーム部30のクリック機構を説明する断面図、図5(b)はディスプレイアーム部30のヒンジ機構90の拡大断面図である。
4 is a cross-sectional view of one end of the
ヒンジ機構90は、ディスプレイアーム部30の一端部30aと、ヘッドホンアーム部20に回転可能に支持された第2ヒンジ部92と、第2ヒンジ部92に嵌合された第1ヒンジ部91とで構成されている。
The
ディスプレイアーム部30の一端部30aには軸AX2方向へそれぞれ突出する2つの軸部34が形成されている。軸部34が第1ヒンジ部91と第2ヒンジ部92とでそれぞれ回動可能に支持されているので、ディスプレイアーム部30は軸部34(軸AX2)を中心軸として回動することができ、ディスプレイ部40の左右方向の位置を変えることができる。
Two
ディスプレイアーム部30の一端部30aに形成された凸部38が摺動可能に係合する凹溝93が第2ヒンジ部92に形成されている。凹溝93の底面と凸部38の先端部との間には板ばね95が配置され、ディスプレイアーム部30を軸AX2周りに回動させたときに摩擦力を発生させてディスプレイアーム部30にトルクを発生させる。
A
また、第2ヒンジ部92には軸部34に嵌合する環状突起94が形成されている。軸部34の端面が環状突起94の内周面によって回動可能に支持されているので、ディスプレイアーム部30は第2ヒンジ部92の軸AX1を中心軸として回動することができ、ディスプレイ部40の上下方向の位置を変えることができる。
The
また、第2ヒンジ部92の外周面には軸AX1を挟んで対向する位置にクリック溝37が形成されている。クリック溝37とヘッドホンアーム部20に取り付けられたクリックばね25とでクリック機構が構成される。クリックばね25はヘッドホンアーム部20に形成された凹部26に取り付けられ、クリックばね25の弾性力で山部27をクリック溝37に押し付ける。そのため、ディスプレイアーム部30を軸AX1周りへ回動したときクリック感をもって所定位置に停止させることができる。
A
なお、2ヵ所にクリック溝37を形成したのは、ディスプレイアーム部20を使用位置(ディスプレイ部40が一方の眼の前方にあるときの位置)から180°回動させて他の眼の前方に配置させて使用するときであってもディスプレイ部4の上下方向の位置を調節することができるようにするためである。
The
上述したように、ディスプレイアーム部30は、スライド機構、ヒンジ機構90及びディスプレイヒンジ部35に様々な動きを許容する自由度を持っている。すなわち、スライド機構は直線運動である1自由度、ヒンジ機構90は軸AX1、AX2周りへ回動可能である2自由度、ディスプレイヒンジ部35はX、Y、Z軸周りに回動可能である3自由度を持っている。したがって、ディスプレイアーム部30は合計6自由度の動きをすることができる。その結果、ディスプレイ部40の位置調整(ディスプレイ部40に内蔵された表示素子(図示せず)上に表示された画像を眼球網膜上に結像させるための位置調整)を容易に行うことができる。
As described above, the
また、筐体部70に収容された電気基板75とディスプレイ部40に収容された電気基板(図示せず)とは、ディスプレイヒンジ部35、ディスプレイアーム部30、ヘッドホンアーム部20、関節部材80のヘッドバンドアームヒンジクリックばね82の配線用の長孔84を介して延びるケーブル(図示せず)によって電気的に接続されている。電気基板75には図示しない電源や電源保持回路等が設けられており、表示素子(図示せず)を駆動するための電力が電気基板75からケーブルを介してディスプレイ部40に供給される。
In addition, the
図6は筐体部70の断面図である。なお、筐体部70内に配置される電気基板の図示は省略されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
筐体部70は第1筐体部76と第1筐体部76と嵌合する第2筐体部77とで構成されている。第1筐体部76及び第2筐体部77はそれぞれプラスチック成形されている。第1筐体部76と第2筐体部77との間に形成された空間部78には、ヘッドバンド本体部11に固定されたかまぼこ型の断面を有する長さ調節部材12がスライド可能に配置されている。長さ調節部材12にはバンド本体部11が例えばインサート成形によって一体的に保持されている。長さ調節部材12の底面(円弧の面に相対する平面)には所定ピッチのギザ14(例えば平目のローレット目)が付けられている(図1参照)。第2筐体部77にはこのギザ14の谷部に係合可能な山型の板バネ部材79が支持されている。板バネ部材79のバネ力で板バネ部材79の山部が長さ調節部材12のギザ14の谷部へ押し付けられることで長さ調節部材12をスライドさせたときにクリック感が得られる。その結果、ヘッドバンド部10の長さを調節するとき、長さ調節部材12を所定の位置でクリック感をもって停止させることができる。長さ調節機構は長さ調節部材12と板バネ部材79とで構成されている。
The
また、筐体部70には、ディスプレイアーム部30を縮小させたとき、余剰となったケーブルを巻き取る巻取リール(図示せず)と巻取リールをリール巻取り方向へ付勢する付勢ばね(図示せず)とが設けられている。
Further, the
図7はヘッドホン部50のヘッドホンアーム部20への接続状態を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a connection state of the
ヘッドホンアーム部20の他端部にはヘッドホンヒンジピン22を介してヘッドホン部50が接続されている。
A
ヘッドホン部50は円筒状である。ヘッドホン部50の中央部及びヘッドホンアーム部20の他端部にはヘッドホンヒンジピン22によって連結されるヒンジアーム6及びヒンジアーム23がそれぞれ設けられている。ヘッドホンヒンジピン22の中間部はヒンジアーム23に固定されており、ヘッドホンヒンジピン22の両端部はヒンジアーム6にそれぞれ形成された断面が長孔(図示せず)のいわゆるばか孔に回動可能に支持されている。
The
その結果、ヘッドホン部50は上下方向及び左右方向へ回動させることができる。また、ヒンジアーム6がヘッドホン部50の中央部に形成されているため、ヘッドホン部50は使用者の耳を均等に押圧することができる。
As a result, the
上記構成の頭部装着型画像表示装置1を頭部に装着するとき、長さ調節機構を働かせてヘッドバンド部10の長さを調節する。この調節によって使用者の頭部にヘッドバンド部10を密着させるとともに、ヘッドホン部50を左右の耳に正確に押し当てることができる。その後、ディスプレイアーム部30のヒンジ機構90、ディスプレイヒンジ部35、スライド機構を用いて使用者の眼の前方に配置されるディスプレイ部40の位置を調整する。このとき、ディスプレイアーム部30は6自由度を持っているので、使用者はディスプレイ部40の位置を容易に調整することができる。その結果、使用者は適正に調整された画像を音声付で見ることができる。
When the head-mounted
次に、頭部装着型画像表示装置の折り畳み方法を図8を用いて説明する。 Next, a folding method of the head-mounted image display device will be described with reference to FIG.
図8は折り畳まれた状態を示す頭部装着型画像表示装置の正面図である。なお、図8の頭部装着型画像表示装置101では筐体部170の外形が図1の頭部装着型画像表示装置1の筐体部70の外形と異なるため、参照符号の上位の数字を変えているが、両者の基本構造は同じである。
FIG. 8 is a front view of the head-mounted image display device showing a folded state. In the head-mounted
頭部装着型画像表示装置101を折り畳むとき、まず、ヘッドバンド部10を短くする。次に、ディスプレイアーム部30の長さを最も短くする。その後、軸AX1を中心軸としてディスプレイアーム部30をディスプレイ使用位置からヘッドバンド部10から離れる方向へ90°回動させる(図1参照)。最後に、軸AX3を中心軸としてヘッドホン部50がヘッドバンド部10に近づく方向へ180°回動させる。その結果、ヘッドホンアーム部20、ヘッドホン部50、ディスプレイアーム部30及びディスプレイ部40がヘッドバンド部10の内側に移動する。このとき、図8に示すようにディスプレイアーム部30はヘッドホンアーム部20とヘッドホン部50との間に位置する。
When the head-mounted
この実施形態によれば、ヘッドホンアーム部20、ヘッドホン部50、ディスプレイアーム部30及びディスプレイ部40がヘッドバンド部1の内側に移動させることができるので、非装着時に小型化を図ることができる。また、ディスプレイアーム部30を折り畳んだとき、ディスプレイアーム部30やディスプレイ部40がヘッドバンド部10の外側(上方)に出ないので、頭部装着型画像表示装置1をかばん等への出し入れするときにディスプレイ部40等をかばんの縁に引っ掛けて破損させることがない。更に、頭部装着型画像表示装置1(101)は非装着時に従来の装置より小型になるので、より小さいサイズのかばん等に収納可能になる。
According to this embodiment, since the
なお、上記各実施形態では、ディスプレイ部40が使用者の右眼の前方に配置されるようにしたが、ヘッドホンアーム部20を図1の位置から後方へ90°回動させ、頭部装着型画像表示装置1を装着したとき、ディスプレイ部40が使用者の左眼の前方に配置されるようにしてもよい。また、上記実施形態では接触部を音声を出力可能なヘッドホン部50としたが、これに代えて音声を出力しない例えば耳当てとしてもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記実施形態では、ディスプレイアーム部30を伸縮可能としたが、ディスプレイアーム部30は伸縮可能でなくてもよい。更に、上記実施形態ではヘッドホンアーム部20を正逆回動可能であるとしたが、ヘッドホンアーム部20は正逆回動可能でなくてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
1:頭部装着型画像表示装置、10:ヘッドバンド部、20:ヘッドホンアーム部(保持部)、30:ディスプレイアーム部、40:ディスプレイ部(表示部)、50:ヘッドホン部(接触部)。 1: head-mounted image display device, 10: headband unit, 20: headphone arm unit (holding unit), 30: display arm unit, 40: display unit (display unit), 50: headphone unit (contact unit).
Claims (5)
前記ヘッドバンド部の両端部の内面にそれぞれ回動可能に取り付けられる2つの保持部と、
前記使用者の側頭部に接触し、前記2つの保持部にそれぞれ保持される2つの接触部と、
前記2つの保持部の一方に支持されたディスプレイアーム部と、
前記ディスプレイアーム部に取り付けられ、前記使用者の眼の前方に配置される表示部と
を備え、
少なくとも前記ディスプレイアーム部と前記表示部とが前記ヘッドバンド部の内側の位置に移動できるように前記保持部が回動可能であることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。 A headband unit to be worn on the user's head;
Two holding parts rotatably attached to the inner surfaces of both ends of the headband part,
Two contact portions that contact the user's temporal region and are respectively held by the two holding portions;
A display arm portion supported by one of the two holding portions;
A display unit attached to the display arm unit and disposed in front of the user's eyes;
A head-mounted image display device, wherein the holding unit is rotatable so that at least the display arm unit and the display unit can move to a position inside the headband unit.
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JP2016110177A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社トプコン | Three-dimensional input device and input system |
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