JP2019047217A - 頭部装着型の表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＭＤを観察する状態と外界を観察する状態とを切り替えることが可能なＨＭＤを提供する。【解決手段】頭部装着型の表示装置ＨＭＤ１００は、表示部１１１と連結され、使用者の顔面と接触する第一の接触部１２１と、使用者の後頭部と接触する第二の接触部１３１と、第一の接触部と第二の接触部とを連結する少なくとも１つのフレーム１４１と、第一の接触部と第二の接触部との間の位置を視線と略平行な第一の方向に調整することが可能な第一の調整機構として、また、第一の接触部と第二の接触部との間の位置を第一の方向とは異なる方向の第二の方向へ回転して調整することが可能な第二の調整機構として機能する調整機構１６１、から構成される。第二の調整機構は、第一の接触部と第二の接触部とが第一の方向へ所定の距離だけ離れた状態で、第二の方向へ調整することが可能になる。【選択図】図１

Description

本発明は，画像表示素子などに表示した画像を観察する頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）に関するものである。

画像表示素子に表示された画像を拡大して観察する頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）が広く知られている。ＨＭＤを快適に使用する為に、ＨＭＤの装着性を向上させる様々な技術が開示されている。特許文献１には、ＨＭＤのフレームに開放されたフレームを用いることで、あらゆる頭部形状の人にも安定した装着性を提供する技術が開示されている。特許文献２には、ＨＭＤのフレームを回動可能にすることで、使用者が装着し易い回転角度でＨＭＤを装着できるようにした技術が開示されている。

特許第３６０３４０１号公報 特許第５１７０１４４号公報

ＨＭＤを装着している状態で、ＨＭＤを観察する状態と外界を観察する状態とを切り替えたい場合、特許文献１に開示されたＨＭＤでは、外界を観察する度にＨＭＤを取り外す必要がある。一方、特許文献２に開示されたＨＭＤでは、表示部を持ち上げることで、外界を観察できる状態に切り替えることができるが、額が前方に出っ張っている使用者や、ヘルメットを装着している使用者の場合、表示部が額やヘルメットとぶつかる可能性がある。

本発明は、ＨＭＤの表示部を観察する状態と外界を観察する状態とを容易に切り替えることが可能なＨＭＤを提供することを目的とする。

上記の目的を達成する為に、本発明の頭部装着型の表示装置は、表示部と連結され、使用者の顔面と接触する第一の接触部と、前記使用者の後頭部と接触する第二の接触部と、前記第一の接触部と前記第二の接触部とを連結する少なくとも１つのフレームと、前記第一の接触部と前記第二の接触部との間の位置を第一の方向に調整することが可能な第一の調整機構と、前記第一の接触部と前記第二の接触部との間の位置を前記第一の方向とは異なる方向の第二の方向へ調整することが可能な第二の調整機構と、から構成され、前記第二の調整機構は、前記第一の接触部と前記第二の接触部とが前記第一の方向へ所定の距離だけ離れた状態で、前記第二の方向へ調整することが可能になることを特徴とする。

本発明によれば、ＨＭＤの表示部を観察する状態と外界を観察する状態とを容易に切り替えることが可能なＨＭＤを提供することが出来る。

第一の実施形態のＨＭＤの構造を示す側面図である。 第一の実施形態のＨＭＤの構造を示す上面図である。 第一の実施形態の位置調整機構の構造を示す断面図である。 第一の実施形態のＨＭＤの動作および効果を示す側面図である。 第二の実施形態のＨＭＤの構造を示す側面図である。 第二の実施形態の位置調整機構の構造を示す断面図である。 第二の実施形態のＨＭＤの動作および効果を示す側面図である。 第二の実施形態のロック機構の構造および効果を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

（第一の実施形態）
図１、図２は、それぞれ、額が前方へ出っ張った観察者１０１が、本実施形態の頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ１００）を装着した状態を表す側面図、上面図である。

表示部１１１は、内部に画像表示素子や観察光学系などが配置されたユニットである。表示部１１１は第一の接触部１２１を介して観察者１０１の顔面に接触して保持される。観察者１０１は表示部１１１の内部に配置された画像表示素子を、同じく内部に配置された観察光学系を通して観察することで、画像を拡大して観察することができる。第一の接触部１２１は観察者１０１の顔面の一部、例えば、額や頬、鼻などに接触している。第一の接触部１２１の材質にウレタンなどの弾性体を用いると、観察者１０１の顔面にフィットし易くなり、ＨＭＤ１００の装着安定性を向上させることができる。

表示部１１１からは帯状のフレームが伸びており、観察者１０１の後頭部近傍に接触している第二の接触部１３１と連結している。フレーム１４１は、表示部１１１から伸びる前方フレーム１５１、第二の接触部１３１から伸びる後方フレーム１７１、前方フレーム１５１と後方フレーム１７１とを連結する調整機構１６１、の３つの部位から構成される。前方フレーム１５１と調整機構１６１とは互いに移動可能に構成されており、観察者１０１の視線と略平行な方向である第一の方向１８１への並進移動、調整機構１６１を中心とする回転方向である第二の方向１８２への回転移動、が可能である。

図３は、図２において調整機構１６１を切断線１６２で切断し、矢印１６３から見た断面図である。図３（ａ）は、図１、図２に示した観察状態、図３（ｂ）は、第一の方向１８１へ並進移動させた状態、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の状態から第二の方向１８２へ回転移動させた状態を表す。

調整機構１６１の内部には、前方フレーム１５１が挿入される溝１６４が形成されている。前方フレーム１５１を溝１６４に沿って並進移動させることで、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態へと、前方フレーム１５１を第一の方向１８１へ並進移動させることができる。図３（ｂ）に示すように、スリット１５２の端部はスリット幅が小さくなっている。そのため、前方フレーム１５１を第一の方向１８１へスリット１５２の終端まで並進移動させた時、スリット１５２の端部と調整機構１６１に形成されたボス１６５とが勘合する。図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、スリット１５２の端部とボス１６５とが勘合した状態を保ちつつ、前方フレーム１５１は調整機構１６１に対して第二の方向１８２へ回転移動することができる。すなわち、所定の距離だけ離れた状態で回転移動することができるようになる。回転移動する過程において、前方フレーム１５１は、第二の方向１８２とは異なる方向への移動を溝１６４により規制されている。このように、溝１６４とボス１６５が、前方フレーム１５１を第一の方向１８１へ並進移動させるための第一の位置調整機構１６１、前方フレーム１５１を第二の方向１８２へ移動させるための第二の位置調整機構１６１、として機能する。

図４は、ＨＭＤ１００を観察する状態から、表示部１１１を移動させて外界を観察する状態へと切り替える様子を表す。図４（ａ）は、図１に示した観察状態から、表示部１１１を第一の方向１８１へ並進移動させた状態を表し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した状態から、表示部１１１を第二の方向１８２へ回転移動させた状態、つまり、外界を観察する状態を表す。

図４（ａ）に示した状態は、前方フレーム１５１と調整機構１６１とが図３（ｂ）の状態であり、表示部１１１が第一の方向１８１へスリット１５２の終端まで並進移動した状態である。この時、表示部１１１は観察者１０１の顔面から十分離れた位置まで並進移動させる。図４（ｂ）に示した状態は、前方フレーム１５１と調整機構１６１とが図３（ｃ）の状態であり、表示部１１１が図４（ａ）に示した状態から第二の方向１８２へ回転移動した状態である。上述した通り、表示部１１１は、回転移動する過程において、第二の方向１８２とは異なる方向へ移動することは無い、つまり、回転移動中に表示部１１１が観察者１０１の顔面にぶつかることは無い。

以上説明した通り、本実施形態によれば、表示部１１１を、観察者１０１にぶつけることなく、上方へ逃がすことができ、ＨＭＤ１００を観察する状態と外界を観察する状態とを安全に切り替えることができる。特に、額が前方へ出っ張った観察者１０１や、第二の実施形態で説明するようにひさしのあるヘルメットを装着した観察者１０１が使用する場合において、より効果的に作用する。また、表示部１１１を上方へ逃がす過程において、調整機構１６１や後方フレーム１７１、第二の接触部１３１は、観察状態の配置のままでよく、観察者１０１の頭部から取り外す必要は無いため、観察状態の切り替えを容易に行うことができる。

本実施形態によれば、表示部を使用者の前方に飛び出させた後に、表示部を上方に逃がす構成である。その為、額が前方に出っ張っている使用者やヘルメットを装着している使用者においても、表示部を額やヘルメットにぶつけること無く上部に逃がすことができる。

（第二の実施形態）
図５は、ヘルメット２０２を装着した観察者２０１が、本実施形態の頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ２００）を装着した状態を表す側面図である。

尚、本実施形態における、表示部２１１、第一の接触部２２１、第二の接触部２３１の構成や機能については、第一の実施形態で説明した通りである。表示部２１１は第一の接触部２２１を介して観察者２０１の顔面に接触して保持される。

表示部２１１からは帯状のフレームが伸びており、観察者２０１の後頭部近傍に接触している第二の接触部２３１と連結している。フレームは、表示部２１１から伸びる前方フレーム２５１、第二の接触部２３１から伸びる後方フレーム２７１、前方フレーム２５１と後方フレーム２７１とを連結する調整機構２６１、の３つの部位から構成される。前方フレーム２５１と調整機構２６１とは互いに移動可能に構成されており、観察者２０１の視線と略平行な方向である第一の方向２８１への並進移動、調整機構２６１を中心とする回転方向である第二の方向２８２への回転移動、が可能である。

調整機構２６１からは帯状のベルト２９１が観察者２０１の頭部を覆うように伸びている。ベルト２９１の一部は観察者２０１の頭部と接触しており、第一の接触部２２１、第二の接触部２３１と併せて、ＨＭＤ２００を観察者２０１の頭部でＨＭＤ２００を保持する作用を果たしている。ベルト２９１は頭部に沿って回転可能に構成されており、観察者２０１は、ＨＭＤ２００が安定して保持される任意の位置までベルト２９１を移動し、必要に応じて固定して用いることができる。

図６は、調整機構２６１の断面図である。図６（ａ）は、図１に示した観察状態、図６（ｂ）は、第一の方向２８１へ並進移動させた状態、図６（ｃ）は、図６（ｂ）の状態から第二の方向２８２へ回転移動させた状態、図６（ｄ）は、図６（ｃ）の状態から第三の方向２８３へ並進移動させた状態を表す。

調整機構２６１の内部には、前方フレーム２５１が挿入される溝２６４が形成されている。前方フレーム２５１を溝２６４に沿って並進移動させることで、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態へと、前方フレーム２５１を第一の方向２８１へ並進移動させることができる。図６（ｂ）に示すように、スリット２５２の端部はスリット幅が小さくなっている。そのため、前方フレーム２５１を第一の方向２８１へスリット２５２の終端まで並進移動させた時、スリット２５２の端部と調整機構２６１に形成されたボス２６５とが勘合する。図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、スリット２５２の端部とボス２６５とが勘合した状態を保ちつつ、前方フレーム２５１は調整機構２６１に対して第二の方向２８２へ回転移動することができる。回転移動する過程において、前方フレーム２５１は、第二の方向２８２とは異なる方向への移動を溝２６４により規制されている。図６（ｃ）の状態から、前方フレーム２５１を溝２６４に沿って並進移動させることで、図６（ｄ）の状態へと、前方フレーム２５１を第三の方向２８３へ並進移動させることができる。

このように、溝２６４とボス２６５が、前方フレーム２５１を第一の方向２８１および第三の方向２８３へ並進移動させるための第一の位置調整機構２６１、前方フレーム２５１を第二の方向２８２へ移動させるための第二の位置調整機構２６１、として機能する。

図７は、ＨＭＤ２００を観察する状態から、表示部２１１を移動させて外界を観察する状態へと切り替える様子を表す。図７（ａ）は、図５に示した観察状態から、表示部２１１を第一の方向２８１へ並進移動させた状態を表し、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した状態から、表示部２１１を第二の方向２８２へ回転移動させた状態を表す。図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示した状態から、表示部２１１を第三の方向２８３へ並進移動させ、表示部２１１をヘルメット２０２に近づけて保持した状態を表す。観察者２０１は図７（ｃ）の状態で外界を観察する。

図７（ａ）に示した状態は、前方フレーム２５１と調整機構２６１とが図６（ｂ）の状態であり、表示部２１１が第一の方向２８１へスリット２５２の終端まで並進移動した状態である。この時、表示部２１１はヘルメット２０２のひさしから十分離れた位置まで並進移動させる。図７（ｂ）に示した状態は、前方フレーム２５１と調整機構２６１とが図６（ｃ）の状態であり、表示部２１１が図７（ａ）に示した状態から第二の方向２８２へ回転移動した状態である。上述した通り、表示部２１１は、回転移動する過程において、第二の方向２８２とは異なる方向へ移動することは無い、つまり、回転移動中に表示部２１１がヘルメット２０２のひさしにぶつかることは無い。図７（ｃ）に示した状態は、前方フレーム２５１と調整機構２６１とが図６（ｄ）の状態であり、表示部２１１が第三の方向２８３へ並進移動した状態である。この時、表示部２１１は第一の接触部２２１を介してヘルメット２０２と接触しているため、安定して保持される。

図７（ｂ）、図７（ｃ）の状態において、第一の接触部２２１は観察者２０１の顔面から離れており、ＨＭＤ２００を観察者２０１の頭部で保持する作用を果たしていないが、ベルト２９１がＨＭＤ２００を観察者２０１の頭部に保持する作用を果たしている。この作用により、観察者２０１は、ＨＭＤ２００を観察する状態と外界を観察する状態とを安定して切り替えることができる。

図８（ａ）、図８（ｂ）は、調整機構２６１が有するロック機構を説明する図であり、図７（ｃ）において調整機構２６１を切断線３１１で切断し、矢印３１２から見た断面図である。

調整機構２６１は、押圧部材３２１が係合した構造を有している。図８（ａ）はロック機構を解除した状態を表しており、この状態から押圧部材３２１がベルト２９１に近づく方向にネジを進めた様子が図８（ｂ）の状態である。図８（ｂ）の状態は、押圧部材３２１からの押圧力によりベルト２９１が調整機構２６１に押し付けられた状態であり、前方フレーム２５１と調整機構２６１との摩擦抵抗により前方フレーム２５１の移動が制限されている。

観察者２０１は、表示部２１１を上方に逃がした状態、つまり、図７（ｂ）や図７（ｃ）の状態でロック機構により前方フレーム２５１の位置を固定する。これにより、観察者２０１は、作業性や快適性などの観点で、好ましい位置で表示部２１１を保持することができる。

以上説明した通り、本実施形態によれば、表示部２１１を、ヘルメット２０２にぶつけることなく、上方へ逃がすことができ、ＨＭＤ２００を観察する状態と外界を観察する状態とを安全に切り替えることができる。また、表示部２１１をヘルメット２０２に近づけて、或いは、接触させて保持することができるため、表示部２１１が前方に飛び出すことでフロントヘビーになる影響を軽減することができる。また、ベルト２９１がＨＭＤ２００を保持しているため、表示部２１１を上方に逃がす動作を安定して行うことができる。また、表示部２１１の位置を任意の位置で固定するロック機構を有しているため、観察者２０１が、作業性のよい位置、装着快適性のよい位置、装着安定性のよい位置で自由に固定して使用することができる。

本実施形態によれば、表示部を上方に逃がした後に、表示部を頭部やヘルメットに近づけて保持することができる。その為、表示部を額やヘルメットに近づけて、或いは、接触させて保持することにより、表示部が前方に飛び出すことでフロントヘビーになる影響を軽減し、安定して外界を観察することができる。また、ベルトがＨＭＤを保持しているため、表示部を上方に逃がす動作を安定して行うことができる。また、表示部の位置を任意の位置で固定するロック機構を有しているため、観察者が、作業性や装着性のよい位置で自由に固定して使用することができる。

１００（２００） ＨＭＤ
１１１（２１１） 表示部
１２１（２２１） 第一の接触部
１３１（２３１） 第二の接触部
１４１（２４１） フレーム
１６１（２６１） 調整機構

Claims (10)

1. 表示部と連結され、使用者の顔面と接触する第一の接触部と、
   前記使用者の後頭部と接触する第二の接触部と、
   前記第一の接触部と前記第二の接触部とを連結する少なくとも１つのフレームと、
   前記第一の接触部と前記第二の接触部との間の位置を第一の方向に調整することが可能な第一の調整機構と、
   前記第一の接触部と前記第二の接触部との間の位置を前記第一の方向とは異なる方向の第二の方向へ調整することが可能な第二の調整機構と、
   から構成され、
   前記第二の調整機構は、前記第一の接触部と前記第二の接触部とが前記第一の方向へ所定の距離だけ離れた状態で、前記第二の方向へ調整することが可能になることを特徴とする頭部装着型の表示装置。
2. 前記第一の方向は、前記使用者の視線と略平行な方向であることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型の表示装置。
3. 前記第二の方向は、前記第二の調整機構を中心とする回転方向であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の頭部装着型の表示装置。
4. 前記表示部は、観察光学系を通して前記使用者に対する画像を表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の頭部装着型の表示装置。
5. 前記第二の方向への調整により、前記使用者が前記表示部に表示される画像を観察する状態と外界を観察する状態をと、を切り替えることが可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の頭部装着型の表示装置。
6. 前記第二の調整機構の内部には、前記少なくとも１つのフレームが挿入される溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の頭部装着型の表示装置。
7. 前記少なくとも１つのフレームにはスリットが形成され、当該スリットが前記第二の調整機構の内部のボスと、勘合することによって、前記第二の方向へ調整することが可能になることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の頭部装着型の表示装置。
8. 前記第一の接触部は、弾性体で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の頭部装着型の表示装置。
9. 当該スリットの終端が前記第二の調整機構の内部のボスと、勘合することによって、前記第二の方向へ調整することが可能になることを特徴とする請求項７に記載の頭部装着型の表示装置。
10. 前記少なくとも１つのフレームの移動を制限するロック機構を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のずれか１項に記載の頭部装着型の表示装置。

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