JP2009044250A

JP2009044250A - 出力装置、およびヘッドマウントディスプレイ

Info

Publication number: JP2009044250A
Application number: JP2007204534A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ejima; 聡江島
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-06
Also published as: JP5070980B2

Abstract

【課題】
電池の収容が必要なＨＭＤにおいて、音質に影響を与えることを避けつつ、電池の膨張への対策を採るための技術を提供する
【解決手段】
電池収容部は、着脱可能なカバー部材を有し、内部に電池室が形成されている筐体と、カバー部材が筐体に装着されている際に、当該カバー部材の一部と係合してカバー部材の脱離を係止するロック部材と、電池室に収容される電池の膨張変位を、前記ロック部材に伝達して、当該ロック部材によるカバー部材の一部との係合を外させる変位伝達部材と、を有するようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ユーザの頭部に装着された状態で、ユーザが音声を楽しむことや、画像および音声を楽しむことができるヘッドホンやヘッドマウントディスプレイなどの出力装置に関する。

ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと略記する）などの出力装置は、ユーザの頭部に装着されると、ユーザは画像と音声を同時に楽しむことができ、近年、様々なタイプのＨＭＤが製造されている。現在、製造されているＨＭＤでは、ＨＭＤ本体（特にスピーカ部）にバッテリー部を組み込んでいるものがある。例えば、特許文献１には、バッテリー部を組み込んだＨＭＤの技術について記載されている。

特開２００２−２３２８１０公報

ＨＭＤのバッテリーとしては、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池などの二次電池が用いられることが多い。これらの二次電池は、充電と放電を繰り返すと、発熱し、内部の電解液が気化する場合が、希ではあるが起こり得る。その場合には、電池の内部圧力が高まり、電池が膨張することが知られている。電池が膨張した場合、電池の壁面は、電池を収容するバッテリーユニットのカバー部材に当たる。カバー部材は、電池の膨張を阻止すると、電池は、正常に作動しないだけでなく、電池およびユニット内部の破損するおそれがある。

また、従来は、バッテリーを左右いずれかの音声出力部内に配置していた。しかし、ステレオ再生することを前提とする音声出力部では、共振周波数など、音質への影響を考えると、左右が等しいまたは対称的構造であることが望まれる。特に、前述した電池の膨張への対策を考慮すると、音質への影響に配慮することが求められる。

本発明は、電池の収容が必要なＨＭＤにおいて、音質に影響を与えることを避けつつ、電池の膨張への対策を採るための技術を提供することを目的とする。

本発明は、音声を出力する音声出力部と、電池を収容する電池収容部と、を備える出力装置において、前記電池収容部は、着脱可能なカバー部材を有し、内部に電池室が形成されている筐体と、前記カバー部材が筐体に装着されている際に、当該カバー部材の一部と係合してカバー部材の脱離を係止するロック部材と、前記電池室に収容される電池の膨張変位を、前記ロック部材に伝達して、当該ロック部材によるカバー部材の一部との係合を外させる変位伝達部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドマウントディスプレイなどの出力装置において、音質に影響を与えることを避けつつ、電池の膨張への対策を採ることができる。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図１に本発明の実施形態に係るＨＭＤの一実施例を示す。

図１におけるＨＭＤ１００は、単眼式のＨＭＤであり、図１（ａ）はＨＭＤ１００の斜視図であり、図１（ｂ）はＨＭＤ１００の側面図である。

ＨＭＤ１００は、音声出力部１１０と、電気回路部１２０と、接続部１３０と、ヘッドバンド１４０と、画像出力部１５０と、アーム１６０と、アーム支持部１７０と、を有する。

音声出力部１１０は、音声出力装置（図示せず）から出力された音声出力信号を音声に変換し、出力する。本実施形態では、音声出力部１１０には、右音声出力部１１０Ｒと、左音声出力部１１０Ｌと、が設けられている。また、音声出力部１１０は、後述するヘッドバンド１４０と共に、ＨＭＤをユーザの頭部に装着させる際の、耳への当接部としても機能する。

なお、音声出力部１１０には、音声出力装置（図示せず）から出力された音声出力信号を受信するためのケーブル（図示せず）などが接続される。

電気回路部１２０は、電池が収容できる電池収容部１２１を有しており、音声出力部１１０と、後述する画像出力部１５０と、に電池からの電力供給を行う。

本実施形態では、電気回路部１２０は、図１および図２に示すように、音声出力部１１０Ｒ，１１０Ｌのいずれとも独立して設けられる。ただし、機械的および電気的に接続される。本実施形態では、右音声出力部１１０Ｒに接続される。もちろん、左音声出力部１１０Ｌ側に設けられてもよい。また、電気回路部１２０には、後述する操作部１２２が備えられており、操作部１２２からの指示信号を受け付ける。電気回路部１２０は、受け付けた指示信号を音声出力部１１０および画像出力部１５０に供給する。

図２および図３に電気回路部１２０の構成例を、断面図により示す。電気回路部１２０は、電池収容部１２１と、操作部１２２と、を有している。電池収容部１２１および操作部１２２は、図２に示すような筐体Ａの形状に形成される。この筐体Ａは、本実施形態では、あたかもヘッドバンド１４０の一部に設けたように、または、ヘッドバンド１４０の端部を置き換えた位置に設けられる。

電池収容部１２１は、電池室１２１０と、カバー部材１２１１と、ロック部材１２１２と、圧接部材１２１３と、変位伝達部材１２１４と、を有している。

電気回路部１２０は、その一端に、音声出力部１１０Ｒが連結される。電池収容部１２１は、電気回路部１２０に設けられるため、音声出力部１１０Ｒとは異なる筐体に収容されることとなる。従って、電池収容部１２１および収容する電池による、音声出力部１１０Ｒの音質に与える影響は少ないと言える。

電池室１２１０は、ユーザがＨＭＤ１００を装着時に、扁平形状の電池２００が、その扁平な面がヘッドバンド１４０の延長方向に沿うように、電池２００を収容する空間を形成している。電池室１２１０は、筐体Ａの、音声出力部１１０Ｒが取り付けられる面とは反対側の面において開口している。具体的には、当該ヘッドマウントディスプレイがユーザの頭部に装着された場合に、頭部とは対向しない側の面に開口している。この開口を塞ぐものとして、カバー部材１２１１が用意される。

電池室１２１０の、開口から見て奥側には、変位伝達部材１２１４を収容する空間１２１０Ａが設けられている。また、電池室１２１０の奥側の壁面（カバー部材１２１１の対向面）１２１０Ｂには、変位可能に、ロック部材１２１２が設けられている。さらに、電池が収容された場合に、当該電池の側面の一方に、圧接部材１２１３が配置され、電池の側面に圧接する。

また、電池室１２１０は、後述するカバー部材１２１１の取付部１２１１Ｂを引っ掛けて支える引掛部１２１０Ｃを有する。

ロック部材１２１２は、電池室１２１０の壁面１２１０Ｂに、変位可能に取り付けられるためのフック部１２１２Ａと、カバー部材１２１１の係止片１２１１Ｃに設けられた係合孔Ｈと係合する爪部Ｔと、爪部Ｔを支持する係止部１２１２Ｃと、係止部１２１２Ｃおよびフック部１２１２Ａを支持する支持部１２１２Ｂと、を有する（図３（ｂ））。ロック部材１２１２の爪部Ｔが、後述するカバー部材１２１１の係止片１２１１Ｃに設けられた孔部Ｈに嵌合することにより、カバー部材１２１１を固定する。

爪部Ｔは、カバー部材１２１１が筐体Ａの開口に装着された時、孔部Ｈに係合して、カバー部材１２１１の脱離を係止する。また、変位伝達部材１２１４の第二の方向（図３（ｂ）においてＹ方向）への伸びによる変位を支持部１２１２Ｂが受け、この変位により、支持部１２１２Ｂが変位して、爪部Ｔが孔部Ｈから外れて、係合を解除する。

カバー部材１２１１は、ふた部１２１１Ａと、取付部１２１１Ｂ、係止片１２１１Ｃと、を有する。ふた部１２１１Ａは、電池室１２１０の開口を覆って配置される。取付部１２１１Ｂは、電池室１２１０の引掛部１２１０Ｃに引っ掛かり可能となっている。係止片１２１１Ｃには、図３（ａ）に示すように、孔部Ｈが設けられており、ロック部材１２１２の爪部Ｔと係合可能となっている。

圧接部材１２１３は、例えば、ばね材により構成される。この圧接部材１２１３は、電池室１２１０に収容された電池２００の側面に圧接して、当該電池を固定する。

変位伝達部材１２１４は、第一の方向（例えば、図３（ｂ）のＸ軸方向）に縮むと、それとは異なる第二の方向（例えば、図３（ｂ）のＹ軸方向）に伸びて、方向を変換して変位を伝達する構造体である。本実施形態では、変位伝達部材１２１４は、第一の部材１２１４１と第二の部材１２１４２とにより構成される。第一の部材１２１４１は、一部が電池底面に接する平坦部１２１４１Ｃを有し、その両側１２１４１Ｂおよび１２１４１Ｄが斜面となって、ほぼ台形状に折り曲げられている。第一の部材１２１４１の一端部１２１４１Ａがロック部材１２１２と連結されると共に、電池の膨張により第一の方向（例えば、図３（ｂ）のＸ軸方向）に押圧される位置に配置されて、前記電池２００の膨張によるＸ軸方向への変位をＹ軸方向の変位に変換して、前記ロック部材１２１２に伝達する。

この変位伝達部材１２１４は、第一の部材１２１４１と第二の部材１２１４２とが、例えば、図３（ｂ）に示すように、Ｘ字状に交差する部分１２１４Ｇを有する。第二の部材１２１４２を設け、Ｘ字状に交差させることにより、電池を安定に支持することができる。

第一の部材１２１４１と第二の部材１２１４２とは、二つの部材で構成しても、また、一体の部材により構成してもよい。いずれにしても、変位伝達部材１２１４は、第一の方向（図３（ｂ）においてＸ軸方向）に縮むと、それと直交する第二の方向（図３（ｂ）においてＹ軸方向）に伸びる伸縮自在な構造体を構成する。本実施形態では、弾性を有する構成となっている。例えば、ばね材により構成される。具体的には、板状乃至リボン状のばね材を折り返して形成される。もちろん、これに限定されない。

変位伝達部材１２１４は、電池２００と、電池室１２１０の壁面１２１０Ｂとの間に配置されている。変位伝達部材１２１４の一端部１２１４１Ａがロック部材１２１２の支持部１２１２Ｂと連結される。このため、変位伝達部材１２１４は、電池２００の膨張により第一の方向（Ｘ軸方向）に押圧されて、Ｘ軸方向に縮むよう変位すると共に、第二の方向（Ｙ軸方向）に伸びるよう変位して、ロック部材１２１２の支持部１２１２Ｂに、この変位を伝達する。

ロック部材１２１２は、変位伝達部材１２１４のＹ軸方向への伸びによる変位を支持部１２１２Ｂが受けて、係止部１２１２Ｃが、Ｙ軸方向において、係止片１２１１Ｃから遠ざかるように変位する。その結果、爪部Ｔが、カバー部材の孔部Ｈから外れて、両者による係合が解除される。

変位伝達部材１２１４は、第二の方向への力が加わると、張力が発生する。例えば、カバー部材１２１１を筐体Ａの開口に装着する際、係止片１２１１Ｃが爪部Ｔを押圧すると、係止部１２１２Ｃおよび支持部１２１２Ｂが変位する。この変位により、支持部１２１２Ｂに連結されている変位伝達部材１２１４に、その連結部１２１４１Ａにおいて第二の方向へ伸びる力が伝達され、当該変位伝達部材１２１４１に張力が生じる。ここで、爪部Ｔが孔部Ｈの位置に達すると、変位伝達部材１２１４の張力により、ロック部材１２１２の支持部１２１２Ｂおよび係止部１２１２Ｃが、Ｙ軸方向に変位して、爪部Ｔを孔部Ｈに挿入させる。これにより、カバー部材１２１１とロック部材１２１２との係合状態が維持される。

また、変位伝達部材１２１４は、Ｘ軸方向への押圧によって付勢され、ロック部材１２１２によるロック解除時に、Ｘ軸方向に伸びて電池２００を押圧するよう作用する。

操作部１２２は、ユーザからＨＭＤ本体１００への、電源のオン／オフ、音量調整などの支持を操作ボタン１２２０から受け付ける。受け付けた操作は、図示しない電気回路において、電気信号に変換され、音声出力部１１０および画像出力部１５０に供給される。

接続部１３０は、左音声出力部１１０Ｌに接続される。また、接続部１３０には、後述する画像出力部１５０が、アーム１６０と、アーム指示部１７０と、を介して接続されている。

なお、接続部１３０には、電気回路部１２０が有する電池収容部１２１を設けるようにしてもよい。また、接続部１３０は、電気回路部１２０と同様の構成、例えば、操作部１２２からの指示信号を受け付けるような構成を持つようにしてもよい。

ヘッドバンド１４０は、ユーザの頭部を挟むことができるように湾曲した形状を持っている。そして、両端に、電気回路部１２０と、接続部１３０と、が連結固定されている。ヘッドバンド１４０には、音声出力装置からの音声出力信号を伝達する配線（図示せず）を設けてもよい。

画像出力部１５０は、画像出力装置（図示せず）から出力された画像出力信号を画像に変換し、出力する。本実施形態では、画像出力部１５０には、アーム１６０と、アーム支持部１７０と、を介して、接続部１３０に、接続され、支持されている。

次に、電池２００が膨張していない場合と、電池が膨張した場合の電池収容部１２１の動作を図４〜図５を用いて説明する。
（電池が膨張していない場合）
まず、電池２００が膨張していないときは、図４（ａ）に示すように、カバー部材１２１１は、カバー部材１２１１の取付部１２１１Ｂと、電池室１２１０の引掛部１２１０Ｃとがひっかかることと、カバー部材１２１１の係止片１２１１Ｃの孔部Ｈと、ロック部材１２１２の係止部１２１２Ｃの爪部Ｔとが嵌合することと、により固定されている。これにより、電池２００は、電池室１２１０内に固定されている。

この場合、変位伝達部材１２１４は、通常の厚さの電池により軽く押圧される。ただし、ロック部材１２１２を変位させるほどの変位はしていない。一方、爪部Ｔが孔部Ｈから外れる方向に変位することに対して、張力が働いて、これを抑制する状態にある。
（電池が膨張した場合）
一方、電池２００が膨張した場合における電池収容部１２１の動作について、説明する。

電池２００は、充電および放電を繰り返すことにより、膨張する可能性がある。その場合、電池２００は、電池室１２１０を覆うカバー部材１２１１により拘束されている。このため、電池の膨張に起因する電池の変位の力は、変位伝達部材１２１４に作用する。変位伝達部材１２１４の第一の部材１２１４１の平坦部１２１４１Ｃに電池２００による圧力が作用すると、第一の部材１２１４１の斜面部１２１４１Ｂおよび１２１４１Ｄが角度が開くように変位して、すなわち、変位伝達部材１２１４は、Ｙ軸方向に伸び、第一の部材１２１４１の一端１２１４１Ａが変位して、ロック部材１２１２を図３（ｂ）に示すＹ軸方向に変位させる（図４（ｂ）矢視方向）。このとき、変位伝達部材１２１４は、Ｘ軸方向に縮むように変位して付勢される、すなわち、弾性によるポテンシャルエネルギが蓄積されることとなる。

ロック部材１２１２が変位して、その係止部１２１２Ｃと共に爪部Ｔが、カバー部材１２１１の係止片１２１１Ｃから遠ざかるよう変位する。その結果、カバー部材１２１１の係止片１２１１Ｃの孔部Ｈから、ロック部材１２１２の係止部１２１２Ｃの爪部Ｔが抜かれることとなる。従って、爪部Ｔの孔部Ｈとの係合が解除される。すなわち、ロックが解除される（図４（ｃ））。

なお、カバー部材１２１１の係止片１２１１Ｃの孔部Ｈと、ロック部材１２１２の係止部１２１２Ｃの爪部１２１２Ｔとのロックが解除されと、変位伝達部材１２１４のＸ軸方向への変位による付勢が解放される。このとき、変位伝達部材１２１４により、電池２００は開口方向に押される。

なお、ヘッドマウントディスプレイの使用状況によっては、電池の自重によって、図５（ａ）と図５（ｂ）に示すように、膨張した電池２００は、カバー部材１２１１と共に、ＨＭＤから落下する。

本実施形態では、電池室１２１０の開口がユーザの頭部とは対向しない側の面にあることから、扁平形状の電池２００の最大面積を有する面が地面に対してほぼ垂直になるよう電池２００を収容できるように電池室１２１０を設けておけば、電池２００が膨張した場合は、電池２００がユーザから遠ざかる方向に排出され、ユーザの背中方向もしくは胸元方向に落下することとなる。

また、本実施形態におけるカバー部材１２１１は、開口から外れる構造となっているため、カバー部材１２１１と膨張した電池２００とが、ロック解除に伴って、一緒に排出される。

本実施形態では、電池収容部１２１を、音声出力部１１０とは別の筐体に収めて構成することにより、音質に与える影響が小さくすることができる。そのため、左右の音室特性が異なることがない。

なお、本実施形態ではＨＭＤについて説明したが、音声の出力のみを行うヘッドホンに本発明を適用することができる。

（ａ）本発明に係るヘッドマウントディスプレイの一実施形態を示す斜視図である。（ｂ）本発明に係るヘッドマウントディスプレイの一実施形態を示す側面図である。本発明に係る電気回路部の一構成例を示す断面図である。（ａ）図２においてカバー部材の上面図である。（ｂ）図２において電気回路部の拡大図である。電池が膨張した状態の電気回路部の断面図である。電池が膨張した状態の電気回路部の断面図である。

符号の説明

１００：ＨＭＤ、１１０：音声出力部、１２０：電気回路部、１２１：電池収容部、１２１０：電池室、１２１０Ａ：変位伝達部材を収容する空間、１２１０Ｂ：壁面、１２１０Ｃ：引掛部、１２１１：カバー部材、１２１１Ａ：ふた部、１２１１Ｂ：取付部、１２１１Ｃ：係止片、Ｈ：孔部、１２１２：ロック部材、１２１２Ａ：フック部、１２１２Ｂ：支持部、１２１２Ｃ：係止部、Ｔ：爪部、１２１３：圧接部材、１２１４：変位伝達部材、１２１４１：第１の部材、１２１４１Ａ：変位伝達部材の一端、１２１４１Ｂ：斜面部、１２１４１Ｃ：平坦部、１２１４１Ｄ：斜面部、１２１４２：第２の部材、１２１４Ｇ：交差部、１２２：操作部、１２２０：操作ボタン、１３０：接続部、１４０：ヘッドバンド、１５０：画像出力部、１６０：アーム、１７０：アーム支持部、Ａ：筐体、２００：電池

Claims

音声を出力する音声出力部と、電池を収容する電池収容部と、を備える出力装置において、
前記電池収容部は、着脱可能なカバー部材を有し、内部に電池室が形成されている筐体と、前記カバー部材が筐体に装着されている際に、当該カバー部材の一部と係合してカバー部材の脱離を係止するロック部材と、前記電池室に収容される電池の膨張変位を、前記ロック部材に伝達して、当該ロック部材によるカバー部材の一部との係合を外させる変位伝達部材と、を有すること
を特徴とする出力装置。
請求項１に記載の出力装置において、
前記変位伝達部材は、第一の方向に縮むと、それとは異なる第二の方向に伸びて、方向を変換して変位を伝達する構造体であり、一端が前記ロック部材と連結されると共に、前記電池の膨張により前記第一の方向に押圧される位置に配置されて、前記電池の膨張による前記第一の方向への変位を、前記ロック部材に伝達し、
前記ロック部材は、前記変位伝達部材の伸びによる変位を受けると、前記カバー部材の一部との係合を解除すること
を特徴とする出力装置。
請求項２に記載の出力装置において、
前記変位伝達部材は、弾性を有し、前記第二の方向への張力により、前記ロック部材による前記カバー部材の一部との係合状態を維持すること、
を特徴とする出力装置。
請求項３に記載の出力装置において、
前記変位伝達部材は、前記第一の方向への押圧によって付勢され、前記ロック部材によるロック解除時に、前記第一の方向に伸びて前記電池を押圧すること
を特徴とする出力装置。
請求項１、２、３および４のいずれか一項に記載の出力装置において、
前記カバー部材は、その一部に、前記ロック部材と係合するための孔部を有する係止片を有し、
前記ロック部材は、その一部に、前記孔部に係合する爪部を有する係止部と、該係止部を変位可能に支持する支持部と、を有し、前記爪部は、前記カバー部材が前記筐体の開口に装着された時、前記孔部に係合して、当該カバー部材の脱離を係止し、前記変位伝達部材の第二の方向への伸びによる変位を前記支持部が受け、この変位により、係止部が変位して、爪部が前記孔部から外れて、係合を解除すること、
を特徴とする出力装置。
請求項１、２、３、４および５のいずれか一項に記載の出力装置において、
前記電池収納部は、前記音声出力部から離れて設けられていること
を特徴とする出力装置。
請求項１、２、３、４、５および６のいずれか一項に記載の出力装置に、画像を出力する画像出力部が設けられていること
を特徴とするヘッドマウントディスプレイ。