JP2006262224A

JP2006262224A - ヘッドマウントディスプレイ

Info

Publication number: JP2006262224A
Application number: JP2005078447A
Authority: JP
Inventors: Akinobu Senoo; 明展妹尾; Takeshi Fujii; 武藤井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP4517904B2

Abstract

【課題】着用中にコンバイナを必要としないときは良好な視界を確保することができるとともに、コンバイナを下向きにして平面上に置いた時に、コンバイナにかかる衝撃を緩和することのできるようにしたヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】ハウジングと、ハウジングに固定され、使用者の眼前に情報を出射する画像表示装置並びに画像表示装置に表示された画像の虚像を使用者の眼前に設置されたコンバイナの前方に結像させる光学系とを備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、コンバイナを画像表示装置のフレイム下面に近接する折り畳み位置から使用者前方上位の跳上げ位置まで回動できるようにフレイムに保持するコンバイナ保持手段と、コンバイナを常時跳上げ位置に向かって附勢する跳上げ用スプリングと、コンバイナを前記跳上げ用スプリングに抗して使用位置に停止させるストッパー機構と、該ストッパー機構の解除手段とからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、頭に装着され、装着者の眼前に位置するコンバイナに画像や情報を表示して、外界の景色と、画像や情報とを重畳させて表示するヘッドマウントディスプレイに関する。

一般にヘッドマウントディスプレイは、ヘルメット等のハウジングに固定されて使用者の眼前に画像や情報を出射する画像表示装置と、この画像表示装置に表示された画像の虚像を使用者の眼前に設置されたコンバイナの前方に結像させる光学系とを備えており、画像表示装置からの画像を外景光と合わせて表示させるものであって、例えば本出願人が出願した特許文献１に示すものがある。
特許第２９５２８５８号公報

しかし、上記従来発明を含めた従来のヘッドマウントディスプレイでは、コンバイナアーム部が画像表示装置のフレイムに一体的に固定されている構造となっている。因みに上記従来発明では、コンバイナが支持部材により、ヘルメットに固定された構造となっている。また他の例として、図８に示すように、コンバイナ１０がコンバイナアーム１１によって画像表示装置のフレイム１２に固定された構造のものが知られている。

従って、これら従来手段では、コンバイナがハウジングから突き出た状態になっているので、ヘッドマウントディスプレイを頭部から取り外してコンバイナを下向きにして平面上に置いた時に、その際の衝撃やヘッドマウントディスプレイ自身の荷重によってコンバイナに集中荷重が負荷されてコンバイナが破損する恐れがあった。また、ヘッドマウントディスプレイを着用している場合において、常時コンバイナが眼前に垂れ下がっているので、コンバイナを使用しないときには前方視界の妨げとなっていた。

そこで本発明は、ヘッドマウントディスプレイを着用中にコンバイナを必要としないときは簡単な操作で使用者の前方上位の跳上げ位置まで跳ね上げて良好な視界を確保することができるとともに、ヘッドマウントディスプレイを頭部から取り外してコンバイナを下向きにして平面上に置いた時に、コンバイナがフレイム下面に近接する位置まで自然に折り畳まれてコンバイナにかかる衝撃を緩和することのできるようにしたヘッドマウントディスプレイを提供すること主たる目的とするものである。

上記目的を達成する為に本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明にあっては、使用者の頭部に装着されるハウジングと、該ハウジングに固定され、使用者の眼前に情報を出射する画像表示装置並びにこの画像表示装置に表示された画像の虚像を使用者の眼前に設置されたコンバイナの前方に結像させる光学系とを備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、前記コンバイナを画像表示装置のフレイム下面に近接する折り畳み位置から使用者前方上位の跳上げ位置まで回動できるように前記フレイムに保持するコンバイナ保持手段と、コンバイナを常時跳上げ位置に向かって附勢する跳上げ用スプリングと、コンバイナを前記跳上げ用スプリングに抗して使用位置に停止させるストッパー機構と、該ストッパー機構を解除する解除手段とからなり、前記コンバイナの使用位置における姿勢が、画像表示装置のフレイム下面に対して鋭角な傾斜姿勢となっている構造とした。尚、画像表示装置のフレイム下面は、ヘッドマウントディスプレイを頭部から取り外して水平な平面上に載置したときのハウジングの接地面と略平行な面となる。

本発明のヘッドマウントディスプレイは上記のごとく構成したから、ヘッドマウントディスプレイの着用時においてコンバイナを必要としないときは、コンバイナを使用者の前方上位の跳上げ位置まで跳ね上げることにより前方視界が開けて、従来のようなコンバイナによる視界の妨げを解消することができる。また、ヘッドマウントディスプレイを頭部から取り外してコンバイナを下向きにして平面上に置いた時に、コンバイナがその傾斜姿勢の故に先端部分にかかる負荷によって自然に跳上げスプリングに抗して画像表示装置のフレイム下面に近接する折り畳み位置まで回動して折り畳まれ、これによりコンバイナにかかる衝撃を緩和すると共に、コンバイナに集中荷重が負荷されることを回避してコンバイナが破損することを未然に防止することができる、といった顕著な効果がある。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、コンバイナ保持手段は、画像表示装置のフレイムに固定されたアームホルダーに対して軸方向にスライド可能に取り付けられた可動軸を含み、この可動軸にコンバイナを保持するコンバイナアームの基端部が枢支されている構造とするのがよい。また、前記ストッパー機構は、コンバイナアームに設けられた係合突起と、アームホルダーに設けられて係合突起に係脱自在に係合するストッパーとからなり、前記ストッパー解除手段は、前記可動軸をコンバイナアームと共に軸方向に押しつけて係合突起とストッパーとの係合を強制する圧縮スプリングを備え、この可動軸を圧縮スプリングに抗してコンバイナアームと共にスライドさせることによりストッパーを係合突起から離反させて跳上げスプリングによりコンバイナを跳上げ位置に回動するように形成するのがよい。
これにより、コンバイナを必要としないときは、可動軸を圧縮スプリングに抗して軸方向に押し込むだけで、ワンタッチでコンバイナを跳上げ位置に回動して使用者眼前から逃避させて良好な視界を確保することができる。

また、本発明では、コンバイナを跳上げ位置から使用位置に向かって回動したときに前記ストッパーまたは係合突起が係合突起またはストッパーを乗り越えて使用位置で係合するように、係合突起とストッパーによる係合部に指向性を持たせて形成するのがよい。
これにより、再度コンバイナを使用したいときは、単にコンバイナを跳上げ位置から使用位置に向かって回動するだけで、ワンタッチで簡単に、しかも位置再現性よく、使用位置に復帰させることができる。特に、位置再現性はコンバイナに表示する画像等(例えば位置を表示する十字マーク画像)の表示位置精度に影響を与えるので、コンバイナを正確に復帰させることができることは好ましい。

上記発明において、前記可動軸の露出した一端に可動軸を圧縮スプリングに抗して軸方向に押し込むためのプッシュボタンを設けるのがよい。
これにより、ストッパー機構の解除操作、即ち、可動軸を圧縮スプリングに抗して軸方向に押し込む操作を楽に行うことができる。

以下において、本発明にかかるヘッドマウントディスプレイを図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態であるヘッドマウントディスプレイの全体構成を示す平面図であり、図２はその前部の拡大斜視図、図３は図１のヘッドマウントディスプレイを装着したときの左側面図、図４は図１におけるコンバイナとストッパー機構の各状態を説明するための右側面図、図５は図３のＥ−Ｅ方向から見たコンバイナとストッパー機構の正面図、図６は図５においてストッパー機構を解除した状態を示す図である。
図１〜３において、符号Ａは使用者の頭部に装着されるハウジングであって、その前部に画像表示装置Ｂが取り付けられており、この画像表示装置Ｂに光透過材料からなるコンバイナＣがコンバイナ保持手段Ｄを介して保持されている。

画像表示装置Ｂは、内部にＣＲＴＢ１と、複数のレンズの組み合わせからなる光学系（光学部材）Ｂ２とを備え、ＣＲＴＢ１からの画像表示を、光学系Ｂ２を介してコンバイナＣに投射し、画像の虚像をコンバイナの前方に結像させるようにしてある。なお、ＣＲＴに代えて、液晶パネルおよびバックライトにより画像表示を行ってもよい。

コンバイナＣは、図３並びに図４に示すように、画像表示装置Ｂのフレイム１の下面に近接する折り畳み位置から使用者前方上位の跳上げ位置まで回動できるように、前記コンバイナ保持手段Ｄを介して画像表示装置Ｂのフレイム１に取り付けられている。コンバイナ保持手段Ｄは、画像表示装置Ｂのフレイム１に固定されたアームホルダー２に対して軸方向にスライド可能に取り付けられた可動軸３を含み、この可動軸３にコンバイナＣを保持するコンバイナアーム４の基端部が枢支されている。

また、可動軸３には、コンバイナＣを常時跳上げ位置に向かって附勢する跳上げ用スプリング５が設けられており（図５、図６）、この跳上げ用スプリング５に抗してコンバイナＣを使用位置に停止させるストッパー機構６並びに該ストッパー機構６を解除する解除手段７とが設けられている。

前記ストッパー機構６は、図５並びに図６に詳しく示すように、コンバイナアーム４に設けられた係合突起６ａと、アームホルダー２に設けられて係合突起６ａに係脱自在に係合するストッパー６ｂとからなる。またストッパー解除手段７は、前記可動軸３をコンバイナアーム４と共に軸方向（図５の右方向）に押しつけて前記係合突起６ａとストッパー６ｂとの係合を強制する圧縮スプリング７ａを備え、この可動軸３を図６に示すように圧縮スプリング７ａに抗してコンバイナアーム４と共にスライドさせることにより、ストッパー６ｂを係合突起６ａから離反できるように形成されている。また、前記係合突起６ａは図７に示すようにラチェット歯のような指向性のある形態で形成されている。即ち、コンバイナ跳上げ方向と逆の方向に面した係合突起６ａの一側面が緩やかな傾斜面６ａ’に形成されていて、コンバイナＣが跳上げ位置から使用位置に向かって回動したときに係合突起６ａがストッパー６ｂを乗り越えて図７の仮想線で示す使用位置で係合するように、係合突起６ａとストッパー６ｂによる係合部に指向性が付与されている。

また本実施例では、前記可動軸３の露出した一端に、可動軸３をコンバイナアーム４とともに圧縮スプリング７ａに抗して軸方向に押し込むためのプッシュボタン８が設けられている。

尚、本発明でいうコンバイナＣの使用位置とは、使用者の右眼前方にあって画像表示装置Ｂのフレイム１の下面１ａに対して鋭角に、本実施例では約４５度に傾斜した姿勢である。また、コンバイナの折り畳み位置とは、フレイム１の下面１ａに近接した姿勢であり、跳上げ位置とはフレイム１の前方上位に略垂直に立ち上げた姿勢をいう。尚、画像表示装置のフレイム下面１ａは、ヘッドマウントディスプレイを頭部から取り外して水平な平面上に載置したときのハウジングＡの接地面と略平行な面となる。

上記のごとく構成された本発明では、ヘッドマウントディスプレイの着用時において、コンバイナＣを必要としないときは、プッシュボタン８を押して可動軸３を圧縮スプリング７ａに抗して軸方向に押し込んで係合突起６ａとストッパー６ｂとの係合を解除すると、コンバイナＣは跳上げスプリング５によって跳上げ位置に跳ね上げられ、これによりワンタッチでコンバイナＣを使用者眼前から逃避させることができる。また、再度コンバイナを使用するために、コンバイナを跳上げ位置から跳上げスプリング５に抗して使用位置に向かって回動させると、係合突起６ａとストッパー６ｂによる係合部に指向性が付与されているので、係合突起６ａがストッパー６ｂを乗り越えて使用位置で係合し、これによりワンタッチでコンバイナを使用位置に復帰させることができる。

また、また、ヘッドマウントディスプレイを頭部から取り外してコンバイナＣを下向きにして平面上に置いた時に、コンバイナＣがフレイム１の下面１ａに対して約４５度に傾斜した姿勢にあり、且つ、フレイム下面１ａが、ヘッドマウントディスプレイを頭部から取り外して水平な平面上に載置したときのハウジングＡの接地面と略平行な面であるので、コンバイナはその先端部分にかかる負荷によって自然に跳上げスプリング５に抗して画像表示装置のフレイム下面１ａに近接する折り畳み位置まで回動して折り畳まれる。これによりコンバイナにかかる衝撃や荷重による負荷を緩和してコンバイナが破損することを防止する。

本発明では、上記した実施例に限らず、その構成要旨を逸脱しない範囲内で適宜改変して実施することが可能である。例えば、ストッパー機構に於ける係合突起６ａ並びにストッパー６ｂはコンバイナアーム４又はアームホルダー２の何れに設けてもよい。またハウジングＡは実施例で示したようなハチマキ状のものに限らず、ヘルメットやその他人体頭部に保持できる形態のものであればどのようなものであってもよい。また、コンバイナＣの使用位置とは、使用者の左眼前方にあってもよい。

本発明は、人体頭部に装着して外界に画像や情報を重畳させて表示させる表示装置全般に利用することが可能である。

本発明にかかるヘッドマウントディスプレイの全体図を示す平面図。本発明にかかるヘッドマウントディスプレイの前部を示す拡大斜視図本発明にかかるヘッドマウントディスプレイを人体頭部に装着した状態を示す一部の左側面図。本発明に於けるコンバイナとストッパー機構を示す右側面図。図３におけるＥ−Ｅ線に沿った正面図。図５同様の正面図であって、ストッパー機構の解除状態を示す図。本発明におけるストッパー機構部分の拡大断面図。従来例を示す側面図。

符号の説明

Ａハウジング
Ｂ画像表示装置
Ｃコンバイナ
Ｄコンバイナ保持手段
１画像表示装置のフレイム
１ａフレイムの下面
２アームホルダー
３可動軸
４コンバイナアーム
５跳上げスプリング
６ストッパー機構
６ａ係合突起
６ｂストッパー
７解除手段
７ａ圧縮スプリング

Claims

使用者の頭部に装着されるハウジングと、該ハウジングに固定され、使用者の眼前に情報を出射する画像表示装置並びにこの画像表示装置に表示された画像の虚像を使用者の眼前に設置されたコンバイナの前方に結像させる光学系とを備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、前記コンバイナを画像表示装置のフレイム下面に近接する折り畳み位置から使用者前方上位の跳上げ位置まで回動できるように前記フレイムに保持するコンバイナ保持手段と、コンバイナを常時跳上げ位置に向かって附勢する跳上げ用スプリングと、コンバイナを前記跳上げ用スプリングに抗して使用位置に停止させるストッパー機構と、該ストッパー機構を解除する解除手段とからなり、前記コンバイナの使用位置における姿勢が、画像表示装置のフレイム下面に対して鋭角な傾斜姿勢となっていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
前記コンバイナ保持手段は、画像表示装置のフレイムに固定されたアームホルダーに対して軸方向にスライド可能に取り付けられた可動軸を含み、この可動軸にコンバイナを保持するコンバイナアームの基端部が枢支されてい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。
前記ストッパー機構は、コンバイナアームに設けられた係合突起と、アームホルダーに設けられて係合突起に係脱自在に係合するストッパーとからなり、前記ストッパー解除手段は、前記可動軸をコンバイナアームと共に軸方向に押しつけて係合突起とストッパーとの係合を強制する圧縮スプリングを備え、この可動軸を圧縮スプリングに抗してコンバイナアームと共にスライドさせることによりストッパーを係合突起から離反させて跳上げスプリングによりコンバイナを跳上げ位置に回動するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
コンバイナを跳上げ位置から使用位置に向かって回動したときに前記ストッパーまたは係合突起が係合突起又はストッパーを乗り越えて使用位置で係合するように、係合突起とストッパーによる係合部に指向性が付与されていることを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
前記可動軸の露出した一端に可動軸を圧縮スプリングに抗して軸方向に押し込むためのプッシュボタンが設けられていることを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。