JP2012063613A - Head-mounted display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、頭部装着型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a head-mounted display device.
従来、頭部装着型表示装置(Head Mounted Display:HMD)において、光学ユニット内の光軸が衝撃によってずれることを防ぐために、光学ユニットの筐体内に緩衝材を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a head mounted display (HMD), a device having a buffer material in a housing of an optical unit is known in order to prevent the optical axis in the optical unit from being displaced by an impact ( For example, see Patent Document 1.)
しかしながら、特許文献1の場合、筐体の外側は保護されておらず、比較的大きな衝撃が光学ユニットに加わったときには、筐体の破損やそれに伴う内部の部品の破損を十分に防ぐことは難しい。緩衝材を大きくすることにより耐衝撃性を向上することも可能であるが、装着感を軽減するために小型化および軽量化が要求されるHMDにおいては、そのような構成は適さない。 However, in the case of Patent Document 1, the outside of the housing is not protected, and when a relatively large impact is applied to the optical unit, it is difficult to sufficiently prevent the housing and the accompanying internal components from being damaged. . Although it is possible to improve the impact resistance by increasing the cushioning material, such a configuration is not suitable for an HMD that requires a reduction in size and weight in order to reduce the feeling of wearing.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装着感を増すことなく耐衝撃性を向上して比較的大きな衝撃からも光学ユニットを保護することができる頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a head-mounted display device capable of improving impact resistance and protecting an optical unit from a relatively large impact without increasing the wearing feeling. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、第1の磁性部材を有し、映像を表示する光学ユニットと、装着者の頭部に装着されるフレームとを備え、該フレームが、前記第1の磁性部材に対して前記光学ユニットを支持可能な大きさの磁気吸引力を発生させる第2の磁性部材を有する取り付け部を備える頭部装着型表示装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes an optical unit that has a first magnetic member and displays an image, and a frame that is worn on a wearer's head, the frame being attached to the optical element with respect to the first magnetic member. Provided is a head-mounted display device including a mounting portion having a second magnetic member that generates a magnetic attractive force large enough to support a unit.
本発明によれば、光学ユニットを磁気吸引力によりフレームの取り付け部に取り付け、フレームを頭部に装着して光学ユニットを眼前に配置することにより、装着者は映像を観察することができる。
この場合に、物体などに接触して、第1の磁性部材と第2の磁性部材との間に作用する磁気吸引力に対して十分に大きい衝撃が与えられたときに、その衝撃によって光学ユニットと取り付け部との間の接続が切断されることにより、光学ユニットが受ける衝撃が低減される。これにより、簡略な構成によって、装着感を増すことなく耐衝撃性を向上し、比較的大きな衝撃からも光学ユニットを保護することができる。
According to the present invention, the wearer can observe an image by attaching the optical unit to the attachment portion of the frame by a magnetic attractive force, attaching the frame to the head, and placing the optical unit in front of the eyes.
In this case, when a sufficiently large impact is applied to the magnetic attractive force acting between the first magnetic member and the second magnetic member in contact with an object or the like, the impact is applied to the optical unit. By disconnecting the connection between the optical unit and the mounting portion, the impact received by the optical unit is reduced. Thereby, with a simple configuration, the impact resistance can be improved without increasing the feeling of wearing, and the optical unit can be protected from a relatively large impact.
上記発明においては、前記第1の磁性部材および前記第2の磁性部材のうち一方が、同一の磁極を中心に向けて放射状に配列された複数の棒状の磁石を備え、前記第1の磁性部材および前記第2の磁性部材のうち他方が、他方の磁極の磁石を備えてもよい。
このようにすることで、第2の磁性部材が備える磁石が、第1の磁性部材が備える放射状に配列された磁石の略中心位置に配置されるように、磁気吸引力によって光学ユニットが取り付け部に対して位置決めされる。これにより、光学ユニットを適切な位置に容易に取り付けることができる。
In the above invention, one of the first magnetic member and the second magnetic member includes a plurality of rod-shaped magnets arranged radially with the same magnetic pole as the center, and the first magnetic member The other of the second magnetic members may include a magnet having the other magnetic pole.
By doing so, the optical unit is attached by the magnetic attraction force so that the magnet included in the second magnetic member is arranged at the substantially central position of the radially arranged magnet included in the first magnetic member. Is positioned with respect to. Thereby, an optical unit can be easily attached to an appropriate position.
また、上記発明においては、前記光学ユニットは、外部から入力された映像を前記装着者の瞳に導く観察光学系が固定された鏡枠部材を備え、該鏡枠部材に前記第1の磁性部材が固定されていてもよい。
このようにすることで、光学ユニットが鏡枠部材に対して位置決めされるので、衝撃などによって光学ユニットにおける鏡枠部材の位置がずれてしまっても、装着者の瞳に対する、光学ユニットに表示される映像の位置を一定に保持することができる。
In the above invention, the optical unit includes a lens frame member to which an observation optical system for guiding an image input from the outside to the pupil of the wearer is fixed, and the first magnetic member is attached to the lens frame member. May be fixed.
By doing so, the optical unit is positioned with respect to the lens frame member. Therefore, even if the position of the lens frame member in the optical unit is shifted due to an impact or the like, it is displayed on the optical unit with respect to the wearer's pupil. The position of the video to be recorded can be kept constant.
また、上記発明においては、前記第1の磁性部材が、前記光学ユニットに備えられ、外部から入力された映像を前記装着者の瞳に導く観察光学系が固定された磁性体からなる鏡枠部材であり、前記第2の磁性部材が、磁石であってもよい。
このようにすることで、従来光学ユニットが備える鏡枠部材を利用し、構成を簡略にすることができる。
Moreover, in the said invention, the said 1st magnetic member is provided in the said optical unit, The lens-frame member which consists of a magnetic body to which the observation optical system which guides the image | video input from the outside to the said wearer's pupil was fixed And the second magnetic member may be a magnet.
By doing in this way, a structure can be simplified using the lens-frame member with which the conventional optical unit is provided.
また、上記発明においては、前記鏡枠部材が、鉄、コバルト、ニッケルまたはフェライト系ステンレスのいずれかからなっていることが好ましい。
このようにすることで、鏡枠部材と磁石との間に十分に大きな磁気吸引力を発生させて光学ユニットを安定に支持することができる。
Moreover, in the said invention, it is preferable that the said lens-frame member consists of either iron, cobalt, nickel, or ferritic stainless steel.
By doing so, it is possible to stably support the optical unit by generating a sufficiently large magnetic attractive force between the lens frame member and the magnet.
また、上記発明においては、前記フレームが、前記第1の磁性部材との間に前記光学ユニットを支持可能な大きな磁気吸引力を発生させる第3の磁性部材を備えてもよい。
このようにすることで、映像を観察しないときには、光学ユニットを取り付け部から取り外して第3の磁性部材に取り付けることにより、光学ユニットを眼前から退避させた位置に保持することができる。
In the invention described above, the frame may include a third magnetic member that generates a large magnetic attractive force capable of supporting the optical unit between the frame and the first magnetic member.
In this way, when the image is not observed, the optical unit can be held at a position retracted from the front of the eye by removing the optical unit from the attachment portion and attaching it to the third magnetic member.
また、上記発明においては、前記装着者の両眼に配置される左右一対の前記光学ユニットと、該各光学ユニットが取り付けられる左右一対の前記取り付け部とを備え、前記第1の磁性部材および前記第2の磁性部材が、左右において互いに反対の磁極を有する磁石であることとしてもよい。
このようにすることで、左右の一方の光学ユニットと、左右の他方の取り付け部との間には斥力が生じるので、光学ユニットを取り付け部に取り付ける際に左右を誤ってしまうことを防止することができる。
Further, in the above invention, the optical device includes a pair of left and right optical units disposed in both eyes of the wearer, and a pair of left and right mounting portions to which the respective optical units are attached, the first magnetic member and the The second magnetic member may be a magnet having opposite magnetic poles on the left and right.
By doing so, a repulsive force is generated between one of the left and right optical units and the other left and right mounting portions, so that it is possible to prevent the right and left from being mistaken when mounting the optical unit to the mounting portion. Can do.
本発明によれば、装着感を増すことなく耐衝撃性を向上して比較的大きな衝撃からも光学ユニットを保護することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to improve the impact resistance without increasing the feeling of wearing, and to protect the optical unit from a relatively large impact.
以下に、本発明の一実施形態に係るHMD1について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るHMD1は、図1に示されるように、使用者の頭部に装着されるフレーム2(装着部)と、使用者の眼前に配置され映像を表示する左右一対の光学ユニット3と、該光学ユニット3をフレーム2に取り付ける取り付け部4とを備えている。
Below, HMD1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings.
As shown in FIG. 1, the HMD 1 according to the present embodiment includes a frame 2 (mounting unit) that is mounted on the user's head and a pair of left and right
フレーム2は、使用者の前頭部から側頭部を囲むように形成された環状のフレーム本体2aと、該フレーム本体2aの略中央に設けられフレーム本体2aが頭部に装着された状態で装着者の顔の略中心線に沿って延びるシャフト2bとを有している。使用者の頭部の形状に合わせてフレーム本体2aを安定に装着できるように、前頭部に当たる位置には弾性部材からなるパッド2cが設けられている。
The
フレーム本体2aは、装着者の眼の上方に配置される位置に、磁性部材5(第3の磁性部材5)を有している。磁性部材5は、金属などの磁性体でもよく、磁石でもよい。磁性部材5として磁石を用いる場合は、後述する、光学ユニット3に設けられた磁石の中心に向けられている磁極の磁石が用いられる。
シャフト2bには、ガイドレール6が略垂直に交差して周方向に揺動可能に取り付けられている。
The frame
A
光学ユニット3は、図2に示されるように、外部装置から入力された映像を表示する表示素子7と、該表示素子7の動作を制御する回路が形成された回路基板8と、表示素子7に表示された映像を装着者の瞳の方向に導光するプリズム9とからなる観察光学系を備えている。表示素子7、回路基板8およびプリズム9は鏡枠(鏡枠部材)10に固定され、互いに相対位置が一定に保持されるようになっている。観察光学系および鏡枠10は、筐体11内に収納されている。
As shown in FIG. 2, the
鏡枠10の、装着者の瞳に対して背面側に配置される面には、図3に示されるように、複数(図示する例では4つ)の棒状の磁石(第1の磁性部材)12が設けられている。これらの磁石12は、同一の磁極を中心に向けて放射状に配列されている。また、左右の光学ユニット3において、中心に向けられる磁極は反対になっている。以下、説明を簡単にするために、装着者の左側に配置される光学ユニット3においては、磁石12がS極を中心に向けて配置されていることとする。
As shown in FIG. 3, a plurality of (four in the illustrated example) rod-shaped magnets (first magnetic members) are provided on the surface of the
取り付け部4は、シャフト2bを挟んだ両側において、ガイドレール6に長手方向に移動可能に設けられている。取り付け部4は、図4に示されるように、一の面に磁石(第2の磁性部材)13を有している。ここで、磁石13は、左右のうち対応する側の光学ユニット3に設けられた磁石12の、中心に向けられた磁極と反対の磁極を有する。すなわち、本実施形態においては、装着者の左側に配置される取り付け部4にはN極の磁石13が設けられている。
The
このようにすることで、左側の取り付け部4に設けられた磁石13が、左側の光学ユニット3に設けられた磁石12との間に作用する磁気吸引力によってこれらの磁石12の略中心位置に引き付けられる。これにより、左側の光学ユニット3を、鏡枠10が取り付け部4に対して所定の位置に配置されるように、左側の取り付け部4に位置決めして取り付けることができる。右側の光学ユニット3についても同様に、所定の位置に位置決めして右側の取り付け部4に取り付けることができる。なお、このときに、鏡枠10の磁性が磁石12,13間の磁気吸引力に影響を与えないように、鏡枠10は非磁性体または十分に磁性の弱い磁性体から構成されている。
By doing in this way, the
ここで、光学ユニット3側の磁石12と取り付け部4側の磁石13との間の磁気吸引力の大きさは、各光学ユニット3の重量よりも十分に大きく、装着者が手で光学ユニット3を取り付け部4から比較的容易に取り外し可能な大きさである。具体的には、光学ユニット3側の磁石12と取り付け部4側の磁石13との間の磁気吸引力の大きさは、5〜15Kg重程度が好ましい。このようにすることで、取り付け部4の位置に光学ユニット3を安定に保持しつつ、フレーム2または光学ユニット3が物体と接触して衝撃を受けたときに、筐体11などの他の部分に比べて低い強度で接続されている取り付け部4と光学ユニット3との接続が切り離される。
Here, the magnitude of the magnetic attractive force between the
次に、このように構成されたHMD1の作用について説明する。
本実施形態に係るHMD1により映像を観察するには、フレーム2を頭部に装着し、外部装置から光学ユニット3に映像を入力する。装着者は、自身の瞳の正面に映像が配置されるように各光学ユニット3をガイドレール6に沿って左右方向にスライドさせ、また、映像を適切な視線角度で観察できるように、ガイドレール6を中心軸にして光学ユニット3を上下方向に揺動させる。これにより、外部装置により撮影した映像を、適切な状態で眼前で観察することができる。
Next, the operation of the HMD 1 configured as described above will be described.
In order to observe an image with the HMD 1 according to the present embodiment, the
装着者は、映像の観察が不要なときには、取り付け部4から光学ユニット3を取り外し、目の上方に配置されているフレーム2の磁性部材5に光学ユニット3を磁気吸引力によって取り付けることにより、光学ユニット3を眼前から視界に入らない位置へ退避させることができる。
When the wearer does not need to observe an image, the wearer removes the
操作者が、不注意などによりHMD1を落下させたり物体にぶつけたりして比較的大きな衝撃がHMD1に加わったとき、比較的弱い磁気吸引力によって接続されている取り付け部4と光学ユニット3との間が切断され、光学ユニット3がフレーム2から外れる。使用者は、外れた光学ユニット3を取り付け部4に取り付けることにより、HMD1を再び使用することができる。
When a relatively large impact is applied to the HMD 1 by the operator dropping the HMD 1 or hitting an object due to carelessness or the like, the
このときに、装着者は、各光学ユニット3を、取り付け部4側の磁石12との間に作用する磁気吸引力に案内されることにより、取り付け部4の所定の位置に取り付けることができる。ここで、装着者が誤って左側の光学ユニット3を右側の取り付け部4に取り付けようとした場合、左右の光学ユニット3と取り付け部4とでは各磁石12,13の磁極が反転しているので、斥力によって取り付けることができない。
At this time, the wearer can attach each
このように、本実施形態によれば、HMD1が比較的大きな衝撃を受けたときに、その衝撃によって光学ユニット3がフレーム2から外れるように構成することにより、衝撃のエネルギーの一部が、光学ユニット3と取り付け部4との間の磁気吸引力の切断に消費され、光学ユニット3に加わる衝撃が低減される。これにより、装着感を増大させない簡便な構成でありながら、比較的大きな衝撃からも光学ユニット3を保護することができるという利点がある。また、光学ユニット3がフレーム2から外れても、装着者が左右を間違えることなく、また、取り付け部4に対して適切な位置に光学ユニット3を容易に取り付けることができるという利点がある。
As described above, according to the present embodiment, when the HMD 1 receives a relatively large impact, the
さらに、光学ユニット3側の磁石12が、筐体11ではなく鏡枠10に固定されているので、衝撃によって鏡枠10の位置が筐体11内でずれてしまっても、光学ユニット3を取り付け部4に再び取り付けたときに、観察光学系と取り付け部4との相対位置は、光学ユニット3が取り付け部4から外れる前と同一に保持される。したがって、装着者は、光学ユニット3を取り付け部4に取り付けるだけで、最初に調節した適切な状態で映像の観察を開始することができる。
Furthermore, since the
なお、本実施形態においては、光学ユニット3に複数の磁石12を放射状に設け、取り付け部4に1つの磁石13を設けることとしたが、光学ユニット3および取り付け部4に設けられる磁性部材の構成はこれに限定されるものではなく、取り付け部4が光学ユニット3を磁気吸引力により支持できるように構成されていればよい。
In the present embodiment, the plurality of
例えば、図5に示されるように、鏡枠10に磁石を設けずに、鏡枠10を磁性体から構成してもよい。このようにすることで、光学ユニット3の構成をより簡素にしてさらに軽量化を図ることができる。このときに用いられる磁性体としては、取り付け部4側の磁石13との間に十分に大きな磁気吸引力が発生するように、例えば、鉄、コバルト、ニッケルまたはフェライト系ステンレスなどの強磁性体が好ましい。
For example, as shown in FIG. 5, the
あるいは、図6および図7に示されるように、鏡枠10と取り付け部4の一致する位置に、互いに引き付け合う磁性部材14,15を配置してもよい。例えば、鏡枠10と取り付け部4に、互いに磁極の異なる磁石を設けてもよく、または、鏡枠10と取り付け部4の一方に磁石を設け、鏡枠10と取り付け部4の他方に磁性を有する金属片を設けてもよい。このようにしても、光学ユニット3を、取り付け部4に対して所定の位置に位置決めして取り付けることができる。
Alternatively, as shown in FIGS. 6 and 7,
また、本実施形態においては、筐体11を間に挟んで鏡枠10と取り付け部4とが磁気吸引力によって接続させられることとしたが、これに代えて、鏡枠10を筐体11の一部から露出させて鏡枠10と取り付け部4とが直接接続されてもよい。この場合に、鏡枠10と取り付け部4との互いに隣接する位置に、嵌合する凹凸形状を設けてもよい。このようにすることで、光学ユニット3を取り付け部4に取り付けたときに、凹凸形状の嵌合によって、鏡枠10の取り付け部4に対する位置決め精度をさらに向上することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、HMD1として、使用者の両眼前に配置される左右一対の光学ユニット3を備えたものについて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、HMD1として、一方の眼前にのみ配置される1つの光学ユニットを備えたものを用いてもよい。
Moreover, although this embodiment demonstrated what provided the left-right paired
1 頭部装着型表示装置
2 フレーム
2a フレーム本体
2b シャフト
2c パッド
3 光学ユニット
4 取り付け部
5 磁性部材(第3の磁性部材)
6 ガイドレール
7 表示素子(観察光学系)
8 回路基板(観察光学系)
9 プリズム(観察光学系)
10 鏡枠(鏡枠部材)
11 筐体
12 磁石(第1の磁性部材)
13 磁石(第2の磁性部材)
14 磁性部材(第1の磁性部材)
15 磁性部材(第2の磁性部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head-mounted
6
8 Circuit board (observation optical system)
9 Prism (observation optical system)
10 Mirror frame (mirror frame member)
11
13 Magnet (second magnetic member)
14 Magnetic member (first magnetic member)
15 Magnetic member (second magnetic member)
Claims (7)
装着者の頭部に装着されるフレームとを備え、
該フレームが、前記第1の磁性部材に対して前記光学ユニットを支持可能な大きさの磁気吸引力を発生させる第2の磁性部材を有する取り付け部を備える頭部装着型表示装置。 An optical unit having a first magnetic member and displaying an image;
A frame to be worn on the wearer's head,
A head-mounted display device, wherein the frame includes a mounting portion having a second magnetic member that generates a magnetic attractive force large enough to support the optical unit with respect to the first magnetic member.
前記第1の磁性部材および前記第2の磁性部材のうち他方が、他方の磁極の磁石を備える請求項1に記載の頭部装着型表示装置。 One of the first magnetic member and the second magnetic member includes a plurality of rod-shaped magnets arranged radially with the same magnetic pole as the center,
The head-mounted display device according to claim 1, wherein the other of the first magnetic member and the second magnetic member includes a magnet of the other magnetic pole.
前記第2の磁性部材が、磁石である請求項1に記載の頭部装着型表示装置。 The first magnetic member is provided in the optical unit, and is a lens frame member made of a magnetic body to which an observation optical system for guiding an image input from the outside to the wearer's pupil is fixed,
The head-mounted display device according to claim 1, wherein the second magnetic member is a magnet.
該各光学ユニットが取り付けられる左右一対の前記取り付け部とを備え、
前記第1の磁性部材および前記第2の磁性部材が、左右において互いに反対の磁極を有する磁石である請求項1に記載の頭部装着型表示装置。 A pair of left and right optical units disposed in both eyes of the wearer;
A pair of left and right mounting parts to which each optical unit is mounted;
The head-mounted display device according to claim 1, wherein the first magnetic member and the second magnetic member are magnets having magnetic poles opposite to each other on the left and right.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020027020A (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | 日本精工株式会社 | Table device |
JP2020178160A (en) * | 2019-04-15 | 2020-10-29 | 凸版印刷株式会社 | Head-mounted display system |
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2010
- 2010-09-16 JP JP2010208297A patent/JP2012063613A/en not_active Withdrawn
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