JP2018170606A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】使用者の顔に表示部が接触することを効果的に防止できるヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】ヘッドマウントディスプレイ1は、使用者Uの頭部の位置に装着される装着部2と、画像を表示する表示部76と、装着部2と表示部76とを接続するアーム72と、装着部2に対して所定の回転軸を中心として回転可能に設けられる回転機構3であって、回転軸に沿って延び且つアーム72を支持する支持部を有する回転機構3と、回転機構3の支持部を介して装着部2とアーム72とを回転可能に連結する第1ボールジョイント73と、表示部76とアーム72とを回転可能に連結する第2ボールジョイント74と、回転機構3の回転範囲を規制する規制部5とを備えたことを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。
アームの一端側を使用者の頭部等に保持し、アームの他端側に固定された表示装置をユーザの眼前に配置させて使用されるヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display、HMD)が知られている。特許文献1は、ハウジング、連結軸、第一の球継手、第二の球継手、及び、画像表示部を備えたヘッドマウントディスプレイを開示する。ハウジングは、使用者の頭部に装着される。連結軸は、ハウジングと画像表示部とを連結し、使用者の眼の前に画像表示部を保持する。第一の球継手及び第二の球継手は、それぞれ、ユニバーサルボールジョイントである。第一の球継手は、ハウジングと連結軸とを回動可能に連結する。第二の球継手は、画像表示部と連結軸とを回動可能に連結する。連結軸に対する画像表示部の回動は、第二の球継部によって所定角度内に制限される。
画像表示部の位置を調整する過程で、使用者の顔に対する画像表示部の接触を防止したいという要求がある。これに対し、特許文献1に記載されたヘッドマウントディスプレイにおいて、ヘルメット状のハウジング側の球継部(第一の球継部)を動かしたときの方が、回動中心から画像表示部までの距離が大きくなるので、画像表示部側の球継部(第二の球継部)を動かしたときよりも、画像表示部の可動範囲が大きくなる。このため、ハウジング側の球継部(第一の球継部)の回動が制限された方が、画像表示部側の球継部(第二の球継部)の回動が制限される場合よりも、使用者の顔に対する画像表示部の接触を効果的に防止できるため好ましい。しかし、上記のヘッドマウントディスプレイでは、画像表示部側の球継部の回動が制限されるため、使用者の顔に対する画像表示部の接触が防止できない場合がある。
本発明の目的は、使用者の顔に表示部が接触することを効果的に防止できるヘッドマウントディスプレイを提供することである。
本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、使用者の頭部の位置に装着される装着部と、画像を表示する表示部と、前記装着部と前記表示部とを接続するアームと、前記装着部に対して所定の回転軸を中心として回転可能に設けられる回転機構であって、前記装着部に設けられた台座に対して、前記回転軸を中心として回転可能に連結する連結部、及び、前記回転軸に沿って延び且つ前記アームを支持する支持部を有する回転機構と、前記回転機構の前記支持部を介して前記装着部と前記アームとを回転可能に連結する第1調整部と、前記表示部と前記アームとを回転可能に連結する第2調整部と、前記回転機構の回転範囲を規制する規制部とを備えたことを特徴とする。
ヘッドマウントディスプレイ(HMD)は、使用者の頭部に装着部が装着された状態で、アーム、第1調整部、及び、第2調整部によって、使用者の眼前に表示部を保持させて使用される。表示部と第1調整部の回動中心との間の距離の方が、表示部と第2調整部の回動中心との間の距離よりも大きいので、表示部の可動範囲は第1調整部を回転させたときの方が、第2調整部を回転させたときよりも大きくなる。HMDは、第1調整部によるアームの回転範囲の規制を、回転機構の回転を規制部によって規制することで実現できる。即ち、HMDは、装着部側の調整部の回転範囲を規制部によって規制する。このため、HMDは、使用者の顔に表示部が接触することを、より表示部の可動範囲が大きくなる第1調整部の可動範囲を規制部によって規制することで効果的に防止できる。
本発明において、前記規制部は、前記台座のうち前記連結部に対向する台座面と、前記連結部のうち前記台座側に対向する連結部面の少なくとも一方に形成されてもよい。この場合、規制部は、台座に対する連結部の回転を規制することによって、第1調整部によるアームの回転範囲を適切に規制できる。
本発明において、前記規制部は、前記台座面及び前記連結部面の一方に設けられた突出部と、前記台座面及び前記連結部面の他方に設けられ、前記突出部に係合する溝部とを備えてもよい。この場合、第1規制部は、突出部を溝部に係合させることによって、台座に対する連結部の回転を規制できる。
本発明において、前記突出部及び前記溝部は、それぞれ、前記回転軸を中心とした円形に沿って複数配置されてもよい。この場合、ユーザは、規制部の複数の突出部の何れかに溝部を係合させることによって、支持体に対する装着部の取り付け角度に合わせて、第1調整部によるアームの回転範囲を適切且つ容易に規制できる。
本発明において、前記規制部は、前記台座面と前記連結部面との摩擦力によって、前記台座に対する前記連結部の回転を規制してもよい。この場合、HMDは、台座に対する連結部の回転の規制を、簡易な構成で実現できる。
本発明において、前記回転機構は、前記台座と前記連結部とが近接する向きに付勢することによって前記台座と前記連結部とを接続する付勢部を更に備えてもよい。この場合、付勢部は、台座に対して連結部が離隔することを抑制できるので、台座に対する連結部の回転を適切に規制できる。
本発明において、前記台座は、前記回転軸に沿って延びる貫通孔を有し、前記連結部は、前記貫通孔に挿通する留め部を介して前記台座に接続し、前記貫通孔の内壁に前記留め部が当接してもよい。この場合、HMDは、台座に対して連結部がぐらついたり脱離したりすることを、留め部によって適切に防止できる。
本発明の一実施形態について説明する。図1に示すように、ヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display、以下、「HMD」という。)1は、ビデオ透過型のHMDである。HMD1は、使用者Uが被った帽子Hの鍔Hbに取り付けられて使用される。HMD1は、装着部2、回転機構3、規制部5、アーム72、第1ボールジョイント73、第2ボールジョイント74、及び、表示部76を備える。以下、図の説明の理解を助けるため、HMD1の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側を定義する。HMD1の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側は、例えば、図1の上側、下側、左斜め上側、右斜め下側、左斜め下側、及び、右斜め上側にそれぞれ対応する。HMD1の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側は、それぞれ、HMD1が着用された使用者Uにとって、上側、下側、右側、左側、前側、及び、後側に対応する。図4〜図7において、表示部76は省略されている。
<装着部2>
図1に示すように、装着部2は、帽子Hの鍔HbにHMD1を固定する。図2に示すように、装着部2は、屈曲した板状の部材である。装着部71は、第1部分2A、第2部分2B、第3部分2C、第4部分2D、第5部分2E、及び、第6部分2Fを有する。
図1に示すように、装着部2は、帽子Hの鍔HbにHMD1を固定する。図2に示すように、装着部2は、屈曲した板状の部材である。装着部71は、第1部分2A、第2部分2B、第3部分2C、第4部分2D、第5部分2E、及び、第6部分2Fを有する。
図3に示すように、第1部分2Aは長方形の板状である。第1部分2Aの長手方向は、左右方向に対して傾斜する。第1部分2Aの長手方向に沿って前側から後側に向かう方向は、左斜め後側を向く。以下、第1部分2Aの長手方向のうち左斜め後側を「第1側」といい、右斜め前側を「第2側」という。長手方向と直交する方向を「直交方向」という。直交方向のうち左斜め前側を「第3側」といい、右斜め後側を「第4側」という。
図2に示すように、第1部分2Aの主平面は、上下方向と直交する。第2部分2Bは、円弧状に湾曲した板状である。第2部分2Bは、第1部分2Aの下側面のうち長手方向中央よりも第2側の部分から下側に向けて、第2側に湾曲しながら延びる。第3部分2Cは長方形の板状である。第3部分2Cは、第2部分2Bのうち第1部分2Aと接続する側と反対側の端部から、第1部分2Aの第1側の端部に向けて、斜め上方向に延びる。第1部分2Aと第3部分2Cとの間の上下方向の間隔は、第1側に向かう程小さくなる。第4部分2Dは、第3部分2Cの左端部に接続し、第1側に向けて下側に傾斜しながら延びる。第5部分2E、第6部分2Fはそれぞれ、長方形の板状である。第5部分2Eは、第4部分2Dのうち第1側の端部から第2側に向けて、第3部分2Cと並行に延びる。第3部分2Cと第5部分2Eとの間は離隔する。第6部分2Fは、第5部分2Eの下側の端部から第2側に向けて、第1部分2Aと並行に延びる。
装着部2の第1部分2Aと第3部分2Cとの間の隙間に、帽子Hの鍔Hb(図1参照)が挿通される。このとき、第1部分2Aと第3部分2Cとは帽子Hの鍔Hbを上下方向から挟み、装着部2を鍔Hbに保持する。これによって装着部2は、帽子Hを被った使用者Uの頭部の位置に装着される。
第1部分2Aの上側面のうち長手方向略中央の部分に、台座21が設けられる。台座21は円柱状を有し、第1部分2Aの上側面から上側に向けて突出する。台座21の上側面を、「台座面21S」(図4参照)という。図4に示すように、台座21に貫通孔21Aが形成される。貫通孔21Aは、台座21の中心を通って上下方向に延びる。貫通孔21Aは、装着部2の台座21及び第1部分2Aを上下方向に貫通する。図5に示すように、貫通孔21Aは、径の異なる孔部211、212を有する。孔部211、212は上下方向に並ぶ。孔部211は、孔部212に対して上側に配置される。孔部211の径は、孔部212の径よりも小さい。図2に示すように、台座21の上側に、後述する回転機構3が設けられる。
<回転機構3>
図2に示すように、回転機構3は、装着部2の台座21の上側に設けられる。回転機構3は、装着部2に対して回転可能である。図2、図4、図5に示すように、回転機構3は、連結部3A、支持部3B、留め部3C(図4参照)、及び、付勢部3D(図5参照)を有する。
図2に示すように、回転機構3は、装着部2の台座21の上側に設けられる。回転機構3は、装着部2に対して回転可能である。図2、図4、図5に示すように、回転機構3は、連結部3A、支持部3B、留め部3C(図4参照)、及び、付勢部3D(図5参照)を有する。
図2に示すように、連結部3Aは円形板状である。連結部3Aの主平面は上下方向を向く。図5に示すように、連結部3Aの中心から下側に向けて、円柱状の突出部30が突出する。突出部30は、台座21の貫通孔21Aのうち孔部211に上側から嵌る。連結部3Aは、台座21に対して回転可能に連結される。連結部3Aのうち突出部30を除く部分の下側面を、「連結部面3S」という。連結部面3Sは、台座21の台座面21Sに対向する。連結部3Aの中心に、貫通孔31が形成される。貫通孔31には、螺子31Aが上側から下側に向けて挿通される。螺子31Aは、後述する留め部3Cに螺合する。螺子31Aに沿って上下方向に延びる線分は、回転機構3の回転軸3Rに対応する。
図2、図4に示すように、支持部3Bは、連結部3Aから回転軸3Rに沿って上側に延びる。支持部3Bは、連結部3Aから上側に離隔した位置に円筒部32を有する。図3に示すように、円筒部32の中心は左右方向に延びる。円筒部32の右端部に、後述する第1ボールジョイント73のソケット73Bが接続される。支持部3Bは、後述するアーム72、第1ボールジョイント73、第2ボールジョイント74、及び、表示部76を支持する。
図5に示すように、留め部3Cは、台座21の貫通孔21Aの孔部212に対して下側から挿通する。図4に示すように、留め部3Cは、板状部36A及び突出部36Bを有する。板状部36Aは円形板状である。図5に示すように、板状部36Aの径は、台座21の貫通孔21Aの孔部212の内径と略同一である。図4に示すように、突出部36Bは、板状部36Aの中心から上側に向けて突出する。突出部36Bは円柱状である。図5に示すように、突出部36Bの径は、台座21の貫通孔21Aの孔部212よりも小さく、孔部211の内径と略同一である。
連結部3Aの貫通孔31に上側から挿通する螺子31Aは、留め部3Cの突出部36Bに螺合する。連結部3Aは、留め部3Cを介して台座21に回転可能に接続される。このとき、留め部3Cの板状部36Aの側面は、台座21の貫通孔21Aの孔部212の内壁に当接する。留め部3Cの板状部36Aの下側面は、装着部2の第1部分2Aの下側面と略同一平面に沿って配置される。
図5に示すように、付勢部3Dはコイル状の圧縮ばねである。付勢部3Dは、台座21の貫通孔21Aの孔部212の内部に収容される。付勢部3Dは、螺子31Aが螺合した状態の留め部3Cの突出部36Bの周囲に配置される。付勢部3Dの上側の端部は台座21に接続され、下側の端部は留め部3Cに接続される。付勢部3Dは、留め部3Cを介して連結部3Aを台座21側に付勢する。つまり、連結部3Aと台座21とは、付勢部3Dによって互いに近接する向きに付勢される。これによって、連結部3Aは台座21に保持される。
一方、例えば使用者Uは、回転機構3の連結部3Aを、付勢部3Dの付勢力に逆らって上側に移動させることによって、台座21に対して連結部3Aを上側に離隔させることができる。なお、詳細は後述するが、使用者Uは、台座21に対して連結部3Aを上側に離隔させることによって、台座21に対して連結部3Aを、回転軸3Rを中心として回転させることができる。
<規制部5>
図4に示すように、規制部5は、突出部51及び溝部52を有する。なお、詳細は後述する。突出部51は、装着部2の台座21の台座面21Sに設けられる。溝部52は、回転機構3の連結部3Aの連結部面3Sに設けられる。連結部3Aが留め部3Cによって台座21に接続された状態で、図3に示すように、溝部52に突出部51が係合する。これによって、台座21に対する装着部2の回転が規制される。つまり、規制部5は、回転機構3の回転を規制する。
図4に示すように、規制部5は、突出部51及び溝部52を有する。なお、詳細は後述する。突出部51は、装着部2の台座21の台座面21Sに設けられる。溝部52は、回転機構3の連結部3Aの連結部面3Sに設けられる。連結部3Aが留め部3Cによって台座21に接続された状態で、図3に示すように、溝部52に突出部51が係合する。これによって、台座21に対する装着部2の回転が規制される。つまり、規制部5は、回転機構3の回転を規制する。
図6に示すように、溝部52は、溝部52A、52B、52C、52Dを有する。溝部52A〜52Dは、回転軸3Rと連結部3Aとが交差する点3Qを中心とした円形に沿って等間隔に配置される。溝部52A〜52Dは、上側から見た状態で時計回り方向に順番に配置される。溝部52Aは、円形に沿った位置のうち直交方向の最も第4側に設けられる。溝部52Bは、円形に沿った位置のうち長手方向の最も第2側に設けられる。溝部52Cは、円形に沿った位置のうち直交方向の最も第3側に設けられる。溝部52Dは、円形に沿った位置のうち長手方向の最も第1側に設けられる。
突出部51は、突出部51A、51B、51C、51Dを有する。突出部51A〜51Dは、回転軸3Rと台座21とが交差する点3Pを中心とした円形に沿って等間隔に配置される。突出部51A〜51Dは、上側から見た状態で時計回り方向に順番に配置される。突出部51Aは、円形に沿った位置のうち直交方向の最も第4側に設けられ、溝部52Aに係合する。突出部51Bは、円形に沿った位置のうち長手方向の最も第2側に設けられ、溝部52Bに係合する。突出部51Cは、円形に沿った位置のうち直交方向の最も第3側に設けられ、溝部52Cに係合する。突出部51Dは、円形に沿った位置のうち長手方向の最も第1側に設けられ、溝部52Dに係合する。なお、突出部51が溝部52に係合した状態で、台座21に対する連結部3Aの回転は規制される。
一方、例えば使用者Uが、付勢部3D(図5参照)の付勢力に逆らって回転機構3の連結部3Aを上側に移動させたとする。この場合、台座21に対して連結部3Aは上側に離隔し、突出部51は溝部52から外れる。連結部3Aは、回転軸3Rを中心として回転可能となる。例えばこの状態で、連結部3Aを、回転軸3Rを中心として回転させることによって、図6と異なる状態で突出部51A〜51dを溝部52A〜52Dに係合させることができる(図7参照、後述)。
<アーム72、第1ボールジョイント73、第2ボールジョイント74>
図2に示すように、アーム72は略棒状であり、樹脂や金属などで構成される。アーム72は上下方向に延びる。アーム72の上端部は、後述する第1ボールジョイント73及び回転機構3を介して装着部2に接続される。アーム72の下端部は、後述する第2ボールジョイント74を介して表示部76に接続される。つまり、アーム72は、装着部2と表示部76とを接続する。
図2に示すように、アーム72は略棒状であり、樹脂や金属などで構成される。アーム72は上下方向に延びる。アーム72の上端部は、後述する第1ボールジョイント73及び回転機構3を介して装着部2に接続される。アーム72の下端部は、後述する第2ボールジョイント74を介して表示部76に接続される。つまり、アーム72は、装着部2と表示部76とを接続する。
図3に示すように、第1ボールジョイント73は、ボールスタッド73A及びソケット73Bを備える。ボールスタッド73Aは、アーム72の上端部から延びる。ボールスタッド73Aの球体部73Cは、ボールスタッド73Aのうちアーム72側と反対側の端部に設けられる。ソケット73Bは、回転機構3の支持部3Bの円筒部32に接続される。ソケット73Bは、球体部73Cを摺動可能に支持する。球体部73Cがソケット73Bに対して摺動することによって、第1ボールジョイント73は、回転機構3を介して、装着部2とアーム72とを回転可能に連結する。第1ボールジョイント73の回転軸(「第1軸」という。)73Rは、ボールスタッド73Aの棒部に沿って延びる。なお、台座21の突出部51A〜51Dに連結部3Aの溝部52A〜52Dがそれぞれ係合した状態(図6参照)で、第1軸73Rの方向の範囲の中心は左右方向に延びる。
第2ボールジョイント74は、ボールスタッド74A及びソケット74Bを備える。ボールスタッド74Aは、アーム72の下端部から延びる。ボールスタッド74Aの球体部74Cは、ボールスタッド74Aのうちアーム72側と反対側の端部に設けられる。ソケット74Bは表示部76に接続し、球体部74Cを摺動可能に支持する。球体部74Cがソケット74Bに対して摺動することによって、第2ボールジョイント74は、表示部76とアーム72とを回転可能に連結する。第2ボールジョイント74の回転軸(「第2軸」という。)74Rは、ボールスタッド74Aの棒部に沿って延びる。
アーム72、第1ボールジョイント73、及び、第2ボールジョイント74は、表示部76と装着部71との間に介在する。第1ボールジョイント73及び第2ボールジョイント74は、装着部71に対する表示部76の位置を調整することによって、使用者Uの左眼に対する表示部76の位置を調整できる。
<表示部76>
図3に示すように、表示部76は筐体76Aを備えている。筐体76Aは中空箱状である。筐体76Aの左側は開放する。筐体76Aの内部に収容されたレンズユニットの左側は露出する。筐体76Aの開口部にハーフミラー76Bが設けられる。筐体76Aの内部に、レンズユニット、ピント調節機構、及び、液晶ユニットが収容される。ハーフミラー76B、レンズユニット、及び、液晶ユニットは、左側から右側に向けて順番に並ぶ。ピント調節機構は、操作部材76Cを有する。操作部材76Cは、筐体76Aの前面に配置される。
図3に示すように、表示部76は筐体76Aを備えている。筐体76Aは中空箱状である。筐体76Aの左側は開放する。筐体76Aの内部に収容されたレンズユニットの左側は露出する。筐体76Aの開口部にハーフミラー76Bが設けられる。筐体76Aの内部に、レンズユニット、ピント調節機構、及び、液晶ユニットが収容される。ハーフミラー76B、レンズユニット、及び、液晶ユニットは、左側から右側に向けて順番に並ぶ。ピント調節機構は、操作部材76Cを有する。操作部材76Cは、筐体76Aの前面に配置される。
液晶ユニットは、画像を表示させることによって、画像光を射出する。レンズユニットは、液晶ユニットから射出された画像光をハーフミラー76Bに導く。ピント調節機構は、操作部材76Cの回転に応じて、レンズユニットを左右方向に移動させる。使用者Uは、操作部材76Cを回転させることによって、表示部76のピント調節を行うことができる。
ハーフミラー76Bは矩形板状である。ハーフミラー76Bの両面のうち一方の面は、右斜め後方を向く。ハーフミラー76Bの両面のうち他方の面は、左斜め前方を向く。ハーフミラー76Bは、入射した光の一部(例えば50%)を反射させ、他部を透過させることができる。ハーフミラー76Bは、レンズユニットを通過して右側から入射する画像光を後側に反射させることができる。使用者Uの左眼は、ハーフミラー76Bによって後側に反射された画像光に基づいて、虚像を視認できる。又、ハーフミラー76Bは、外界の光を後側に透過させることができる。以下、ハーフミラー76Bによって後側に反射させる画像光を、「反射光」という。ハーフミラー76Bを後側に透過する外界の光を、「透過光」という。
<HMD1の使用方法>
台座21の突出部51A〜51Dに連結部3Aの溝部52A〜52Dがそれぞれ係合された状態(図6参照)のHMD1が用意される。図1に示すように、帽子Hの鍔Hbのうち右斜め前側の部分に、装着部2が装着される。装着部2の第1部分2A及び第3部分2Cは、鍔Hbを上下両側から挟む。これによって、HMD1は鍔Hbに保持される。
台座21の突出部51A〜51Dに連結部3Aの溝部52A〜52Dがそれぞれ係合された状態(図6参照)のHMD1が用意される。図1に示すように、帽子Hの鍔Hbのうち右斜め前側の部分に、装着部2が装着される。装着部2の第1部分2A及び第3部分2Cは、鍔Hbを上下両側から挟む。これによって、HMD1は鍔Hbに保持される。
なお、図6に示すように、帽子Hの鍔Hbのうち装着部2が取り付けられる部分の端部は、前後方向に対して傾斜する。このため、鍔Hbの端部が装着部2の第2部分2B(図2参照)に接触した状態で、第1部分2Aの延びる方向(長手方向)は、左右方向に対して傾斜する。これによって、第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲の中心は、左右方向を向く。つまり、第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲は、使用者U(図1参照)の正面方向(前方向)に対して、より後側の範囲に規制される。従って、表示部76(図1参照)は使用者Uの顔に近付き難くなる。
図1に示すように、使用者Uは表示部76を持ち、表示部76のハーフミラー76Bが使用者Uの左眼の前側に対向して配置されるように、表示部76の位置を調節する。第1ボールジョイント73及び第2ボールジョイント74が自在に回動するため、使用者Uは表示部76を容易に移動させることができる。表示部76の液晶パネルに画像が表示される。表示された画像に基づく画像光は、筐体76Aの開口を介してハーフミラー76Bに出射される。ハーフミラー76Bは、画像光を後側に反射させる。又、使用者Uの前方の外界光は、ハーフミラー76Bを後側に透過させる。ハーフミラー76Bから出射される反射光及び透過光は、使用者Uの左眼に進入する。これによって、使用者Uは、画像が重ねられた状態の外界の景色を認識できる。
<本実施形態の主たる作用、効果>
HMD1は、使用者Uが被った帽子Hの鍔Hbに装着部2が装着された状態で、アーム72、第1ボールジョイント73、及び、第2ボールジョイント74によって、使用者Uの眼前に表示部76を保持させて使用される。なお、第1ボールジョイント73の球体部73Cの中心と表示部76との間の距離の方が、第2ボールジョイント74の球体部74Cの中心と表示部76との間の距離よりも大きい。このため、表示部76の可動範囲は、第1ボールジョイント73を回転させたときの方が、第2ボールジョイント74を回転させたときよりも大きくなる。これに対し、HMD1は、第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲を、回転機構3の回転を規制部5によって規制することで実現できる。この場合、アーム72の移動可能な範囲は、アーム72の両端部のボールジョイント(第1ボールジョイント73及び第2ボールジョイント74)のうち装着部2側の第1ボールジョイント73によって規制される。このため、HMD1は、使用者Uの顔に表示部76が接触することを、表示部76の可動範囲がより大きくなる第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲を規制することで効果的に防止できる。
HMD1は、使用者Uが被った帽子Hの鍔Hbに装着部2が装着された状態で、アーム72、第1ボールジョイント73、及び、第2ボールジョイント74によって、使用者Uの眼前に表示部76を保持させて使用される。なお、第1ボールジョイント73の球体部73Cの中心と表示部76との間の距離の方が、第2ボールジョイント74の球体部74Cの中心と表示部76との間の距離よりも大きい。このため、表示部76の可動範囲は、第1ボールジョイント73を回転させたときの方が、第2ボールジョイント74を回転させたときよりも大きくなる。これに対し、HMD1は、第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲を、回転機構3の回転を規制部5によって規制することで実現できる。この場合、アーム72の移動可能な範囲は、アーム72の両端部のボールジョイント(第1ボールジョイント73及び第2ボールジョイント74)のうち装着部2側の第1ボールジョイント73によって規制される。このため、HMD1は、使用者Uの顔に表示部76が接触することを、表示部76の可動範囲がより大きくなる第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲を規制することで効果的に防止できる。
装着部2は台座21を有し、回転機構3は連結部3Aを有する。台座21の台座面21Sと、連結部3Aの連結部面3Sとは対向する。連結部3Aは、台座21に対して回転軸3Rを中心として回転可能である。この場合、HMD1は、装着部2に対して回転機構3を安定的に保持できると同時に、必要に応じて、装着部2に対して回転機構3を回転させることができる。又、台座21の台座面21Sに突出部51が設けられ、連結部3Aの連結部面3Sに溝部52が設けられる。この場合、規制部5は、突出部51を溝部52に係合させることによって、台座21に対する回転機構3の回転を適切に規制できる。
回転機構3は付勢部3Dを有する。付勢部3Dは、留め部3Cを介して連結部3Aを台座21側に付勢する。つまり、連結部3A及び支持部3Bと台座21とは、付勢部3Dによって互いに近接する向きに付勢される。このため、台座21に対して連結部3Aが離隔することによって溝部52から突出部51が脱離することを防止できる。従って、HMD1は、台座21に対する連結部3Aの回転を、規制部5によって適切に規制できる。
留め部3Cは、連結部3Aを台座21に回転可能に接続する。このとき、留め部3Cの板状部36Aの側面は、台座21の貫通孔21Aの孔部212の内壁に当接する。つまり、留め部3Cの側面全体は、台座21によって適切に支持される。このため、HMD1は、回転機構3が台座21に対してぐらついたり、脱離したりすることを、留め部3Cによって適切に防止できる。
使用者Uは付勢部3Dの付勢力に逆らって回転機構3の連結部3Aを上側に移動させることによって、溝部52から突出部51を脱離させることができる。この場合、回転機構3は、回転軸3Rを中心として回転可能となる。ここで、規制部5の突出部51A〜51D及び溝部52A〜52Dは、それぞれ、点3P、3Qを中心とする円形に沿って等間隔に配置される。このため、例えば図6に示すように、突出部51A〜51Dがそれぞれ溝部52A〜52Dに係合した状態から、回転機構3を上側から見た状態で時計回りに90度回転させることによって、それぞれの突出部51を異なる溝部52に係合させ、図7に示す配置とすることができる。
図7において、突出部51Aは溝部52Dに係合し、突出部51Bは溝部52Aに係合し、突出部51Cは溝部52Bに係合し、突出部51Dは溝部52Cに係合する。ここで例えば、第1軸73Rを中心として第1ボールジョイント73が180度回転され、アーム72が移動したとする。この場合、HMD1は、帽子Hの鍔Hbのうち左斜め前側の部分に装着部2を装着して使用可能な状態になる。
図7に示すように、帽子Hの鍔Hbのうち左斜め前側の部分にHMD1の装着部2が装着された場合、装着部2の長手方向の第1側は右斜め後側を向き、第2側は左斜め前側を向く。第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲の中心は、左方向を向く。この場合、使用者Uは、表示部76のハーフミラー76Bが使用者Uの右眼の前側に対向して配置されるように、表示部76の位置を調節することが可能となる。このように、HMD1は、規制部5の突出部51を係合させる溝部52を変更することによって、帽子Hの鍔Hbのうち左右何れの側にも装着部2を装着して使用できる。
なお、図7の状態において、第1ボールジョイント73の第1軸73Rの方向の範囲は、図6の場合と同様、使用者Uの正面方向(前方向)に対して、より後側の範囲に規制される。従って、表示部76は使用者Uの顔に近付き難くなる。このため、HMD1は、装着部2が鍔Hbの左斜め前側及び右斜め前側の何れの側に装着された場合でも、使用者Uの顔に表示部76が接触することを効果的に防止できる。
<変形例>
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。HMD1の表示部76は、ハーフミラー76Bを有しない構成であってもよい。表示部76は後側に開口を有してもよい。液晶ユニットは、開口を介して画像光を後側に射出し、使用者Uの左眼に入射させてもよい。HMD1は、鍔Hbの左右両端部に装着される場合に限定されず、中央部に装着されてもよい。HMD1が装着される対象は、帽子Hの鍔Hbに限定されず、例えば、帽子Hの下側の縁部に装着されてもよい。又、HMD1は、使用者Uが被った状態のヘルメットに装着されてもよい。
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。HMD1の表示部76は、ハーフミラー76Bを有しない構成であってもよい。表示部76は後側に開口を有してもよい。液晶ユニットは、開口を介して画像光を後側に射出し、使用者Uの左眼に入射させてもよい。HMD1は、鍔Hbの左右両端部に装着される場合に限定されず、中央部に装着されてもよい。HMD1が装着される対象は、帽子Hの鍔Hbに限定されず、例えば、帽子Hの下側の縁部に装着されてもよい。又、HMD1は、使用者Uが被った状態のヘルメットに装着されてもよい。
規制部5は、台座21の台座面21Sに突出部51は設けられていなくてもよく、連結部3Aの連結部面3Sに溝部52は設けられていなくてもよい。例えば規制部5として、周知のラチェット機構が設けられていてもよい。台座21に対する回転機構3の回転は、ラチェット機構によって規制されてもよい。又、回転機構3の螺子31Aは、台座21に対して直接螺合されていてもよい。つまり、留め部3Cは設けられていなくてもよい。使用者Uは、螺子31Aを緩めることによって回転機構3を回転可能な状態とし、螺子31Aを締めることによって回転機構3の回転を規制してもよい。
上記において、台座21と連結部3Aとは、付勢部3Dによって、互いに近接する向きに付勢される。このため、連結部面3Sは台座面21Sに押し付けられる。ここで規制部5は、台座面21Sと連結部面3Sとの摩擦力によって、台座21に対する連結部3A及び支持部3Bの回転を規制してもよい。突出部51及び溝部52は設けられなくてもよい。なお、この場合、台座面21Sに対する連結部面3Sの回転を規制するために、台座面21Sと連結部面3Sとのそれぞれの摩擦係数は高い方が好ましい。この場合、台座21に対する連結部3A及び支持部3Bの回転を抑制するための構成を、容易に実現できる。
連結部面3Sに突出部51が設けられ、台座面21Sに規制部5の溝部52が設けられてもよい。連結部面3S及び台座面21Sのそれぞれに、突出部51と溝部との両方が設けられてもよい。つまり、台座面21Sの突出部が連結部面3Sの溝部に係合すると同時に、連結部面3Sの突出部が台座面21Sの溝部に係合してもよい。
突出部51及び溝部52のそれぞれの数が上記実施形態の具体例に限定されないことは言うまでもない。突出部51及び溝部52のそれぞれの数は、1〜3でもよいし、5以上でもよい。突出部51及び溝部52はそれぞれ、等間隔で配置されていなくてもよい。但し、複数の回転位置で突出部51が溝部52に係合可能とするために、突出部51及び溝部52はそれぞれ、点3P、3Qを中心とする円形に沿って等間隔で配列されることが好ましい。この場合、使用者Uは、帽子Hの鍔Hbに対する装着部2の取付角度に合わせて、突出部51を係合させる溝部52を切り替えることができる。従って、HMD1は、第1ボールジョイント73によるアーム72の可動範囲を、規制部5によって適切且つ容易に規制できる。
上記実施形態では、図8(A)に示すように、留め部3Cの板状部36Aの側面は、台座21の貫通孔21Aの孔部212の内壁に当接した。留め部3Cの板状部36Aの下側面は、装着部2の第1部分2Aの下側面と略同一平面に沿って配置された。この場合、連結部3Aの連結部面3Sと台座21の台座面21Sとの間の摩擦力が、台座21に対する連結部3A及び支持部3Bの回転を規制する力として作用してもよい。なお、付勢部3Dは、留め部3Cを介して連結部3Aを台座21側に付勢するので、連結部面3Sと台座面21Sとの間には強い摩擦力が作用し易い。このため、台座21に対する連結部3A及び支持部3Bの回転は、連結部面3Sと台座面21Sとの間の摩擦力によって適切に規制される。
又、図8(B)に示すように、台座21の貫通孔21Aは、孔部211を有さず、代わりに孔部213を有していてもよい。孔部213は、孔部212の下側に配置されてもよい。孔部213の径は、孔部212よりも小さくてもよい。連結部3Aのうち突出部30を除く部分の側面は、孔部212の内壁に当接してもよい。留め部3Cの突出部36Bの側面は、孔部213の内壁に当接してもよい。留め部3Cの板状部36Aは、装着部2の第1部分2Aの下側面よりも下側に突出してもよい。この場合、装着部2の第1部分2Aの下側面2Tと、板状部36Aの上側面3Tとの間の摩擦力が、台座21に対する連結部3A及び支持部3Bの回転を規制する力として作用してもよい。なお、付勢部3Dは、留め部3Cを装着部2側に付勢するので、第1部分2Aの下側面2Tと板状部36Aの上側面3Tとの間には強い摩擦力が作用し易い。このため、台座21に対する連結部3A及び支持部3Bの回転は、下側面2Tと上側面3Tとの間の摩擦力によって適切に規制される。
<その他>
第1ボールジョイント73は、本発明の「第1調整部」の一例である。第2ボールジョイント74は、本発明の「第2調整部」の一例である。
第1ボールジョイント73は、本発明の「第1調整部」の一例である。第2ボールジョイント74は、本発明の「第2調整部」の一例である。
1 :HMD
2 :装着部
3 :回転機構
3A :連結部
3B :支持部
3C :留め部
3D :付勢部
3R :回転軸
3S :連結部面
5 :規制部
21 :台座
21A :貫通孔
21S :台座面
51、51A、51B、51C、51D :突出部
52、52A、52B、52C、52D :溝部
71 :装着部
72 :アーム
73 :第1ボールジョイント
74 :第2ボールジョイント
74A :ボールスタッド
74B :ソケット
74C :球体部
76 :表示部
2 :装着部
3 :回転機構
3A :連結部
3B :支持部
3C :留め部
3D :付勢部
3R :回転軸
3S :連結部面
5 :規制部
21 :台座
21A :貫通孔
21S :台座面
51、51A、51B、51C、51D :突出部
52、52A、52B、52C、52D :溝部
71 :装着部
72 :アーム
73 :第1ボールジョイント
74 :第2ボールジョイント
74A :ボールスタッド
74B :ソケット
74C :球体部
76 :表示部
Claims (7)
- 使用者の頭部の位置に装着される装着部と、
画像を表示する表示部と、
前記装着部と前記表示部とを接続するアームと、
前記装着部に対して所定の回転軸を中心として回転可能に設けられる回転機構であって、
前記装着部に設けられた台座に対して、前記回転軸を中心として回転可能に連結する連結部、及び、
前記回転軸に沿って延び且つ前記アームを支持する支持部
を有する回転機構と、
前記回転機構の前記支持部を介して前記装着部と前記アームとを回転可能に連結する第1調整部と、
前記表示部と前記アームとを回転可能に連結する第2調整部と、
前記回転機構の回転範囲を規制する規制部と
を備えたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 前記規制部は、
前記台座のうち前記連結部に対向する台座面と、前記連結部のうち前記台座側に対向する連結部面の少なくとも一方に形成された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。 - 前記規制部は、
前記台座面及び前記連結部面の一方に設けられた突出部と、
前記台座面及び前記連結部面の他方に設けられ、前記突出部に係合する溝部と
を備えた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。 - 前記突出部及び前記溝部は、それぞれ、前記回転軸を中心とした円形に沿って複数配置された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。
- 前記規制部は、前記台座面と前記連結部面との摩擦力によって、前記台座に対する前記連結部の回転を規制することを特徴とする請求項2から4の何れかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記回転機構は、前記台座と前記連結部とが近接する向きに付勢することによって前記台座と前記連結部とを接続する付勢部を更に備えたことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記台座は、前記回転軸に沿って延びる貫通孔を有し、
前記連結部は、前記貫通孔に挿通する留め部を介して前記台座に接続し、
前記貫通孔の内壁に前記留め部が当接することを特徴とする請求項1から6の何れかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
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