JP2019537287A - ヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の実施例に係るヘッドマウントディスプレイ装置は、ユーザの着用時、ユーザの顔に対向配置され、一側に設けられる映像出力手段を通してユーザに仮想現実映像を提供するディスプレイ部；ディスプレイ部に設けられ、ユーザの着用時、ディスプレイ部に収容されたユーザの顔を撮影して第１生体データを獲得する第１生体データ獲得部；及び、ディスプレイ部に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの皮膚に接触して第２生体データを獲得する第２生体データ獲得部；を含むことを特徴とする。本発明の実施例によれば、ユーザに仮想現実映像を提供することはもちろん、仮想現実映像を確認中であるユーザの顔から生体データを獲得することで、仮想現実映像を確認中であるユーザの認知及び感情状態をリアルタイムで確認可能であり、それを通して様々な体験要素を含むコンテンツを開発可能であり、さらにユーザの現在の状態に適したコンテンツをリアルタイムで提供してユーザの体験満足度を向上させることができる。
Description
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ装置に関し、さらに詳細には、着用が容易であり、着用時、ユーザの生体データを測定できるヘッドマウントディスプレイ装置に関する。
一般に、ヘッドマウントディスプレイ装置（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ−Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、ユーザの頭に着用可能な構造で形成され、ユーザが実際と類似した空間的、時間的体験が可能となるようにユーザに仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）映像を提供するディスプレイ装置である。
このようなヘッドマウントディスプレイ装置は、ユーザの目の部位に着用可能であるようにゴーグル（ｇｏｇｇｌｅ）形態に形成される本体と、本体に連結され、本体をユーザの頭に固定できるようにバンド形態に形成される着用部とで構成される。ここで、本体には、仮想現実映像を出力する手段として、スマートフォン等のような携帯用端末装置が設けられるか、またはモニタ等のようにＰＣ等に連結されるディスプレイ装置が設けられる。
しかし、従来のヘッドマウントディスプレイ装置は、単にユーザが携帯用端末装置に設けられた映像出力手段から出力される映像を視覚的にのみ確認できるように作製されることで、活用度が低く、映像出力手段に提供されるコンテンツの種類が極めて限定的である問題点があった。
また、従来のヘッドマウントディスプレイ装置は、本体と着用部が一体に形成されるか、または着用部が頭の全体を囲むゴム材質のバンド形態に形成されることで、着用が容易でなく、ユーザが一時的に仮想体験を中断し、視野を確保するためには、必ず装備を頭から脱去しなければならない不便さがあった。
併せて、従来のヘッドマウントディスプレイ装置の本体は、ユーザの頭を囲むゴム材質のバンドを通して支持されることで、ユーザの顔に安定的に固定されず、それによってユーザの体験の途中でユーザの顔から離脱される問題点があった。
また、従来のヘッドマウントディスプレイ装置は、本体の一面にユーザの着用時にユーザの顔に密着する緩衝材が一体に備えられることで、緩衝材が変形または破損した場合、取り替えが不可能である問題点があった。従って、ユーザは、緩衝材が変形または破損した場合、ヘッドマウントディスプレイ装置の全体を取り替えるか、または緩衝材が変形または破損した状態でヘッドマウントディスプレイ装置を使用しなければならない問題点があった。
本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、着用が容易であり、着用時、ユーザの生体データを測定してユーザの身体的、認知的、感情的変化を感知できるヘッドマウントディスプレイ装置を提供することである。
本発明の課題は、以上において言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
前記課題を解決するための本発明の実施例に係るヘッドマウントディスプレイ装置は、ユーザの着用時、ユーザの顔に対向配置され、一側に設けられる映像出力手段を通してユーザに仮想現実映像を提供するディスプレイ部；前記ディスプレイ部に設けられ、ユーザの着用時、前記ディスプレイ部に収容されたユーザの顔を撮影して第１生体データを獲得する第１生体データ獲得部；及び、前記ディスプレイ部に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの皮膚に接触して第２生体データを獲得する第２生体データ獲得部；を含むことを特徴とする。
前記ディスプレイ部は、ユーザの頭に着用可能な着用部；及び、前記着用部に回転可能に結合され、ユーザの操作によってユーザの顔に選択的に対向配置され、一側にユーザの顔の一部を収容できる顔面収容空間と、他側に前記映像出力手段を収容できるディスプレイ収容空間が形成されるディスプレイ本体；を含むことができる。
前記着用部は、内側にユーザの頭を収容できる頭収容空間が形成され、ユーザの着用時、ユーザの頭周りに配置されるバンド部、及び前記バンド部から延びて前記ディスプレイ本体に回転可能に結合されるバンド支持部を含む着用本体；前記着用本体に設けられ、ユーザの操作によって前記着用本体の内径を調節可能な内径調節手段；及び、前記バンド部の内面に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの頭に支持される緩衝部；を含むことができる。
前記内径調節手段は、前記バンド部に結合される支持板、及び前記支持板の中央部に回転可能に設けられ、一側にピニオンギアを備える回転調節部材を含む調節部；前記バンド部の内面に設けられて前記調節部に対向配置され、一面に長手方向に沿ってガイドレールが形成される案内板；及び、前記ガイドレールに収容され、一側に前記ピニオンギアに歯合されるラックギアを備え、他側に前記バンド部に結合される結合手段を備え、前記回転調節部材の回転時、一側または他側に移動して前記バンド部の内径を調節する移動部材；を含むことができる。
前記ディスプレイ本体は、内部が一方向に貫通され、一側及び他側に開口部が形成されるハウジング部；前記ハウジング部に収容されて前記着用部に回転可能に結合され、前記ディスプレイ本体の回転角度を制限する回転支持部；前記ハウジング部の一側開口部に配置され、一側に前記ディスプレイ収容空間が形成され、前記ハウジング部の貫通方向に沿って線形移動可能な据え置きフレーム；前記ハウジング部の他側開口部に配置され、内側に前記顔面収容空間が形成される顔面収容フレーム；前記顔面収容フレームに設けられるレンズ；及び、前記据え置きフレームに結合され、ユーザの操作によって前記据え置きフレームを移動させて前記ディスプレイ収容空間を前記レンズから予め設定された距離だけ離隔させる焦点調節手段；を含むことができる。
前記回転支持部は、前記ディスプレイ本体に設けられ、内側に前記着用部の一部を収容できる回転支持本体；前記回転支持本体と前記回転支持本体に収容された前記着用部の一部を貫通し、前記回転支持本体と前記着用部を回転可能に連結する回転軸；前記回転支持本体に結合され、前記着用部の一部に対向する一面に前記ディスプレイ本体の回転時に前記着用部の一部が係止して支持され得るように複数個の係止ジョーが形成される回転制限部材；及び、前記回転支持本体と前記着用部の一部を互いに連結し、前記回転支持本体を弾性的に支持する弾性部材；を含むことができる。
前記据え置きフレームは、前記ハウジング部に収容されて前記顔面収容フレームの前方に配置され、前記レンズの周りを囲むフード、及び前記フードの端部から外側に延びて前記ハウジング部の内面に支持される拡張部を含む鍔部；前記鍔部の前面に設けられ、前記映像出力手段に加えられる垂直荷重を支持する第１支持部、及び前記第１支持部の端部から上向きに延びて前記第１支持部に支持された前記映像出力手段を前記レンズ方向に支持する第２支持部を含むディスプレイ支持部；前記鍔部、前記第１支持部及び前記第２支持部に設けられ、前記映像出力手段に接触する緩衝パッド；及び、前記鍔部に設けられ、一面に長手方向に沿ってラックギアが形成されて前記焦点調節手段に結合され、前記焦点調節手段の回動を直線運動に変換して前記鍔部を直線移動させる直線移動部材；を含むことができる。
前記顔面収容フレームは、一面に前記第２生体データ獲得部と結合可能な結合手段を備え、内側にユーザの目及び鼻を収容できる前記顔面収容空間が形成される顔面収容本体；前記顔面収容本体に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの鼻に密着して前記顔面収容空間に流入する光を遮断する鍔パッド；及び、前記顔面収容本体に設けられ、前記第２生体データ獲得部と電気的に連結されるソケット部；を含むことができる。
前記焦点調節手段は、前記直線移動部材のラックギアに歯合されるピニオンギア；前記ピニオンギアに回転力を伝達する動力伝達ギア；及び、前記動力伝達ギアに結合され、一部が前記ハウジング部の外側に露出し、ユーザの操作によって前記動力伝達ギアに回転力を伝達する操作部；を含むことができる。
前記第１生体データ獲得部は、前記顔面収容フレームに設けられ、前記レンズの中心軸方向に対して予め設定された角度で傾斜するように配置されるＩＲフィルタ；前記据え置きフレームと前記顔面収容フレームとの間に予め設定された角度で回転可能に設けられる角度調節部；前記角度調節部に設けられ、ユーザの顔の少なくとも一部である前記第１生体データを撮影可能な撮影部；及び、前記角度調節部に設けられ、前記撮影部の周りに配置されて光を発散するＩＲ光源部；を含むことができる。
前記角度調節部は、前記ハウジング部に設けられ、内側に収容空間を形成する収容フレーム；前記収容フレームに回転可能に結合される主動軸、前記主動軸に結合され、前記主動軸と共に回転可能な主動ギア、及び前記主動軸に結合され、前記主動軸及び前記主動ギアと共に回転可能であり、一部が前記ハウジング部の外側に突出してユーザの操作が可能な操作手段を含む操作部；及び、内側に前記撮影部及び前記ＩＲ光源部が設けられ、前記収容フレームの内部に収容される回転体、前記回転体に結合され、前記収容フレームに回転可能に結合される従動軸、及び前記従動軸の一側に結合されて前記主動ギアに歯合され、前記主動ギアの回転によって前記回転体及び前記従動軸と共に回転する従動ギアを含む回転部；を含むことができる。
前記第２生体データ獲得部は、前記ディスプレイ部に対向する一面に結合手段を備え、前記ディスプレイ部に脱着可能なマスク本体；前記マスク本体に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの皮膚に接触してユーザの生体信号である前記第２生体データを感知する感知手段；及び、前記マスク本体に設けられて前記感知手段と電気的に連結され、前記ディスプレイ部に備えられたソケット部に連結されて前記感知手段から感知された前記第２生体データを伝送するコネクタ；を含むことができる。
本発明の実施例によれば、ユーザに仮想現実映像を提供することはもちろん、仮想現実映像を確認中であるユーザの顔から生体データを獲得することで、仮想現実映像を確認中であるユーザの認知及び感情状態をリアルタイムで確認可能であり、それを通して様々な体験要素を含むコンテンツを開発可能であり、さらにユーザの現在の状態に適したコンテンツをリアルタイムで提供してユーザの体験満足度を向上させることができる。
また、ディスプレイ本体が着用部に回転可能な構造で結合され、着用部は片手で着用できる環状の構造物形態に形成されることで、着用が容易であり、必要に応じて自由にユーザの視野を確保可能であり便宜性が増大し得る。
また、構造物形態に形成された環状の着用部を通して、ディスプレイ本体をユーザの顔前面に安定的に固定でき、さらに体験中にユーザから多少過激な動きが発生した場合にもディスプレイ本体がユーザの顔から離脱されることを予防できる。
また、ユーザの顔に支持されるマスク本体をディスプレイ本体に脱着可能な構造で形成することで、取り替えが容易であり装備の使用寿命を延ばすことができ、さらにコストを節減することができる。
以下においては、添付の図面を参照して様々な実施例をより詳細に説明する。本明細書に記載の実施例は、多様に変形され得る。特定の実施例が図面で描写され、詳細な説明で詳しく説明され得る。しかし、添付の図面に開示された特定の実施例は、様々な実施例を容易に理解できるようにするためのものであるだけである。従って、添付の図面に開示された特定の実施例により技術的思想が制限されるものではなく、発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての均等物または代替物を含むものと理解されるべきである。
第１、第２等のように序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するのに使用され得るが、このような構成要素は、上述の用語により限定されることはない。上述の用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及された時は、その他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていてもよいが、中間に他の構成要素が存在してもよいと理解されるべきである。これに対して、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとか「直接接続されて」いると言及された時は、中間に他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。
一方、本明細書において使用される構成要素に対する「モジュール」または「部」は、少なくとも一つの機能または動作を遂行する。そして、「モジュール」または「部」は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより機能または動作を遂行することができる。また、特定ハードウェアで遂行されなければならないか、または少なくとも一つのプロセッサで遂行される「モジュール」または「部」を除く複数の「モジュール」または複数の「部」は、少なくとも一つのモジュールに統合されてもよい。単数の表現は、文脈上、明らかに異に意味しない限り、複数の表現を含む。
その他にも、本発明を説明するにあたって、関連の公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合、それについての詳細な説明は、縮約または省略する。
図１及び図２を参照すると、本発明の実施例に係るヘッドマウントディスプレイ装置１（以下、「ヘッドマウントディスプレイ装置１」という）は、ユーザの頭に取り付けられ、ユーザが実際と類似した空間的、時間的体験が可能であるようにユーザに仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）映像を提供すると同時に、ユーザの生体データを測定して仮想体験を進行中であるユーザの身体的、認知的、感情的変化を感知できる複合仮想体験装置であって、ディスプレイ部１０を含む。
ディスプレイ部１０は、ユーザの頭に着用可能な構造で形成され、ユーザの着用時、ユーザが仮想現実映像を確認することができるように一面がユーザの顔に対向配置される。ここで、ディスプレイ部１０の一側には、ユーザに仮想現実映像を提供する映像出力手段（図示しない）が設けられる。例えば、映像出力手段は、スマートフォン、タブレットＰＣ等のような携帯用端末装置、またはＰＣに連結され、ＰＣから提供される映像を出力できる携帯用モニタ等に適用され得る。
図３から図１２を参照して、ディスプレイ部１０についてさらに詳細に説明する。
ディスプレイ部１０は、着用部１１を含むことができる。
図３を参照すると、着用部１１は、ユーザの頭に着用可能な構造で形成され得る。さらに詳細には、着用部１１は、ユーザの着用時、ユーザの頭周りを囲むことができるように環状のバンド構造で形成され得る。
図４及び図５を参照すると、着用部１１は、着用本体１１１と、内径調節手段１１２を含むことができる。
着用本体１１１は、一部分が切開された円形または楕円形の環状に形成され、内側にユーザの頭を収容できる頭収容空間１１１１ａが形成され、ユーザの着用時、ユーザの頭周りに配置されるバンド部１１１１を含むことができる。そして、着用本体１１１は、バンド部１１１１の一側端部から一方向に延びて後述するディスプレイ本体１２に回転可能に結合されるバンド支持部１１１２を含むことができる。ここで、バンド支持部１１１２の一側には、バンド支持部１１１２の内面から外側に突出してディスプレイ本体１２に収容され、後述するディスプレイ本体１２の回転支持部１２２に回転可能な構造で結合される複数個の回転支持片１１１２１が形成され得る。例えば、着用部１１は、所定の弾性力を有するプラスチック素材で形成され、着用部１１の内面には、着用部１１の剛性を補完するために、着用部１１の内面に沿って連続配置される補強手段が形成され得る。
内径調節手段１１２は、バンド部１１１１の切開された部位に設けられ、切開された部位によって分離されたバンド部１１１１の両端部を互いに連結し、ユーザの操作によって分離されたバンド部１１１１の両端部を一側または他側に移動させて着用本体１１１の内径を調節できる。
図４及び図６を参照して、内径調節手段１１２についてさらに詳細に説明する。
内径調節手段１１２は、調節部１１２１を含むことができる。
調節部１１２１は、バンド部１１１１の分離された両端部の間に配置され、バンド部１１１１に結合されてバンド部１１１１の分離された両端部を互いに連結する支持板１１２１１を含むことができる。例えば、支持板１１２１１は、バンド部１１１１の形状と連係され得るようにバンド部１１１１の内面に対応する弧状に形成され、一側にフック等のような締結手段を備え、バンド部１１１１に結合され得る。そして、調節部１１２１は、支持板１１２１１の中央部に回転可能に設けられる回転調節部材１１２１２を含むことができる。回転調節部材１１２１２は、支持板１１２１１の中央部に回転可能に設けられ得る。そして、回転調節部材１１２１２は、バンド部１１１１の外側に配置される把持手段、及びバンド部１１１１の内側に配置されるピニオンギア１１２１２ａを含むことができる。
また、内径調節手段１１２は、案内板１１２２を含むことができる。
案内板１１２２は、バンド部１１１１の内面に設けられて調節部１１２１の支持板１１２１１に対向配置され、バンド部１１１１の内面を支持できるようにバンド部１１１１の内面に対応する弧状に形成され得る。そして、バンド部１１１１の内面に接する案内板１１２２の一面には、後述する移動部材１１２３が設けられ得るように、案内板１１２２の長手方向に沿ってガイドレール１１２２１が形成され得る。例えば、ガイドレール１１２２１は、図６を基準に垂直方向に沿って案内板１１２２に複数個で形成され得る。そして、案内板１１２２は、一側にフック等のような締結手段を備えてバンド部１１１１に結合され得る。
また、内径調節手段１１２は、移動部材１１２３を含むことができる。
移動部材１１２３は、ガイドレール１１２２１に収容され、案内板１１２２の内面に沿って移動可能であるように、案内板１１２２の内面に対応する弧状に形成され得る。そして、移動部材１１２３の一側には、回転調節部材１１２１２のピニオンギア１１２１２ａに歯合されるラックギア１１２３１が形成され、移動部材１１２３の他側には、バンド部１１１１に結合される結合手段が形成され得る。従って、移動部材１１２３は、回転調節部材１１２１２の回転時、案内板１１２２の内面に沿って一側または他側に移動し、分離されたバンド部１１１１の両端部を回転調節部材１１２１２に隣接するように移動させるか、または回転調節部材１１２１２から離れるように移動させて、バンド部１１１１の内径を調節できる。
また、着用部１１は、緩衝部１１３をさらに含むことができる。
図４を参照すると、緩衝部１１３は、バンド部１１１１の内面に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの頭に支持され得る。さらに詳細には、緩衝部１１３は、バンド部１１１１の内面に脱着可能な設置板、設置板の一面に装着される緩衝材、そして、緩衝物の外面に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの皮膚に接触する外皮を含むことができる。例えば、設置板は、バンド部１１１１の内面に対応する形状に形成され、設置板の一面には、バンド部１１１１に締結される締結手段が備えられ得る。そして、緩衝材は、所定の厚さを有するスポンジ、ラテックス等の素材で形成され、外皮は、織物、革、ナイロン等の素材で形成され得る。また、緩衝部１１３は、バンド部１１１１の内面に複数個で設けられ得る。例えば、複数個の緩衝部１１３は、ユーザの着用時、ユーザの頭の前方及びユーザの頭の後方に配置され得るように、バンド部１１１１の内面に互いに対向する位置に設けられ得る。
また、ディスプレイ部１０は、ディスプレイ本体１２を含むことができる。
図４を参照すると、ディスプレイ本体１２は、着用部１１に回転可能に結合され、ユーザの操作によってユーザの顔に選択的に対向配置され得る。そして、ディスプレイ本体１２の一側には、ユーザの顔の一部を収容できる顔面収容空間１２ｂが形成され、ディスプレイ本体１２の他側には、映像出力手段を収容できるディスプレイ収容空間１２ａが形成され得る。
ディスプレイ本体１２についてさらに詳細に説明する。
ディスプレイ本体１２は、ハウジング部１２１を含むことができる。
図７及び図８を参照すると、ハウジング部１２１は、一方向に貫通され、一側及び他側に開口部が形成された管形の構造で形成され、内部に後述する回転支持部１２２、据え置きフレーム１２３、顔面収容フレーム１２４、焦点調節手段１２６及び第１生体データ獲得部２０を収容できる。そして、ハウジング部１２１の一側の側面には、ディスプレイ本体１２と連結されるケーブル（図示しない）を囲んで支持できるように外側に突出して内側にケーブルを収容可能なケーブル保護部１２１１が形成され得る。また、ケーブル保護部１２１１に対向するハウジング部１２１の他側の側面には、焦点調節手段１２６の一部が設置可能な貫通孔（図示しない）が形成され得る。そして、ハウジング部１２１の内面には、据え置きフレーム１２３の移動を案内し、据え置きフレーム１２３の移動を制限してディスプレイ収容空間１２ａとレンズ１２５との間に最小離隔距離を維持させる移動制限支持物１２１２が形成され得る。
また、ディスプレイ本体１２は、回転支持部１２２を含むことができる。
図９を参照すると、回転支持部１２２は、ハウジング部１２１に結合されてハウジング部１２１の内側上部に収容された状態で配置され、着用部１１の回転支持片１１１２１に回転可能に結合され得る。また、回転支持部１２２は、ディスプレイ本体１２の回転角度を制限できる。
図１０及び図１１を参照して、回転支持部１２２についてさらに詳細に説明する。
回転支持部１２２は、回転支持本体１２２１、回転軸１２２２、回転制限部材１２２３及び弾性部材１２２４を含むことができる。
回転支持本体１２２１は、ディスプレイ本体１２のハウジング部１２１に設けられ、内側に所定の収容空間を備え、着用部１１の一部、即ち、回転支持片１１１２１を収容できる。例えば、回転支持本体１２２１の中央部には、回転軸１２２２が設けられる支持構造が形成され、中央部の両側部には、回転支持片１１１２１を収容できる収容空間が形成され得る。
回転軸１２２２は、断面の形状が円形であるピン（ｐｉｎ）の形態に形成され、図４に示されたように、回転支持本体１２２１と回転支持本体１２２１に収容された着用部１１の一部（回転支持片１１１２１）を貫通して回転支持本体１２２１と着用部１１を回転可能に連結できる。
また図１０及び図１１を参照すると、回転制限部材１２２３は、回転支持本体１２２１の下面に結合され、着用部１１の一部（回転支持片１１１２１の端部）に対向する一面にディスプレイ本体１２の回転時に着用部１１の一部が係止して支持され得るように複数個の係止ジョー１２２３１が形成され得る。これによって、ユーザは、ディスプレイ本体１２または着用部１１を上側または下側に回転させ、回転支持片１１１２１の端部を複数個の係止ジョー１２２３１のいずれか一つに係止するようにすることで、ディスプレイ本体１２または着用部１１の回転角度を調節できる。例えば、ユーザが本ヘッドマウントディスプレイ装置１を着用する場合、まず、ユーザは、回転支持片１１１２１が係止ジョー１２２３１に係止して支持されるように着用部１１を上側に回転させ、着用部１１をディスプレイ本体１２に対して所定の角度だけ傾斜した状態で固定する。その後、ユーザは、着用部１１が傾斜するように固定された状態でディスプレイ本体１２の一面をユーザの顔に密着させた後、着用部１１を下側に回転させ、着用部１１を頭に着用する。逆に、ユーザが着用部１１を先に着用する場合、ユーザは、係止ジョー１２２３１が回転支持片１１１２１に係止して支持されるようにディスプレイ本体１２を上側に回転させ、ディスプレイ本体１２を着用部１１に対して所定の角度だけ傾斜した状態で固定する。その後、ユーザは、ディスプレイ本体１２が傾斜するように固定された状態で着用部１１を頭に着用した後、ディスプレイ本体１２を下側に回転させ、ディスプレイ本体１２の一面をユーザの顔に密着させる。即ち、回転制限部材１２２３は、ユーザの着用方式によってディスプレイ本体１２または着用部１１を所定の角度だけ傾斜した状態で固定し、それを通して、ユーザの着用時、ディスプレイ本体１２あるいは着用部１１がユーザの顔またはユーザの頭の部位に下がることを防止し、より楽で安定した着用が可能となるようにする。
弾性部材１２２４は、回転支持本体１２２１と着用部１１の一部を互いに連結し、回転支持本体１２２１を弾性的に支持することができる。例えば、弾性部材１２２４は、両端部に環部が形成される引張コイルばねの形態に形成され得、回転支持本体１２２１の内側に少なくとも一つ以上設けられ得る。
また、ディスプレイ本体１２は、据え置きフレーム１２３を含むことができる。
図９を参照すると、据え置きフレーム１２３は、ハウジング部１２１に収容されてハウジング部１２１の一側開口部に配置され、後述する焦点調節手段１２６と連結され、焦点調節手段１２６の駆動によってハウジング部１２１の貫通方向に沿って一側または他側に線形移動され得る。そして、据え置きフレーム１２３の一側には、映像出力手段を設置可能なディスプレイ収容空間１２ａが形成され得る。
据え置きフレーム１２３についてさらに詳細に説明する。
据え置きフレーム１２３は、鍔部１２３１、ディスプレイ支持部１２３２、緩衝パッド１２３３及び直線移動部材１２３４を含むことができる。
鍔部１２３１は、後述するレンズ１２５の前方周りに設けられ、光または異物等がレンズ１２５に流入することを遮断できる。さらに詳細には、鍔部１２３１は、ハウジング部１２１に収容されて顔面収容フレーム１２４の前方に配置され、レンズ１２５の前方周りを囲むフード１２３１１、及びフード１２３１１の端部から外側に延びてハウジング部１２１の内面に支持される拡張部１２３１２を含むことができる。
ディスプレイ支持部１２３２は、鍔部１２３１の前面に設けられ、鍔部１２３１の前面と鍔部１２３１の前面に対向する一面との間にディスプレイ収容空間１２ａを形成し、ディスプレイ収容空間１２ａに設けられた映像出力手段（図示しない）を支持することができる。さらに詳細には、ディスプレイ支持部１２３２は、鍔部１２３１の前面に設けられ、映像出力手段に加えられる垂直荷重を支持する第１支持部１２３２１、及び第１支持部１２３２１の端部から上向きに延びて第１支持部１２３２１に支持された映像出力手段をレンズ１２５方向に支持する第２支持部１２３２２を含むことができる。例えば、第２支持部１２３２２は、第１支持部１２３２１の端部からレンズ１２５側に向かって予め設定された角度で傾斜するように延び得る。また、図面には示さないが、ディスプレイ支持部１２３２の内側には、弾性力を利用して第２支持部１２３２２を所定の角度だけ外側に折り曲げることができる弾性板（図示しない）がさらに備えられ得る。それを通して、ディスプレイ収容空間１２ａの幅を調節し、様々な厚さの映像出力手段を据え置くことができる。
緩衝パッド１２３３は、鍔部１２３１の前面、ディスプレイ収容空間１２ａに露出された第１支持部１２３２１の一面、及び鍔部１２３１の前面に対向する第２支持部１２３２２の一面に設けられ、映像出力手段（図示しない）に接触し得る。例えば、緩衝パッド１２３３は、映像出力手段に伝達される衝撃を吸収し、映像出力手段の離脱を防止できるように支持台上に対して所定の摩擦力を有するゴムまたはシリコーン材質で形成され得る。
図８を参照すると、直線移動部材１２３４は、鍔部１２３１の後面に設けられ、一方向に所定の長さだけ延び得る。そして、直線移動部材１２３４の一面には、長手方向に沿ってラックギア１２３４１が形成され、焦点調節手段１２６に備えられたピニオンギア１２６１に歯合され得る。従って、焦点調節手段１２６のピニオンギア１２６１が回転する場合、直線移動部材１２３４は、焦点調節手段１２６の回動を直線運動に変換し、鍔部１２３１を直線移動させることができる。
また、ディスプレイ本体１２は、顔面収容フレーム１２４を含むことができる。
図４及び図１２を参照すると、顔面収容フレーム１２４は、ハウジング部１２１に収容され、ハウジング部１２１の他側開口部に配置され得る。そして、顔面収容フレーム１２４の内側には、ユーザの顔の一部を収容できる顔面収容空間１２ｂが形成され得る。
顔面収容フレーム１２４についてさらに詳細に説明する。
顔面収容フレーム１２４は、顔面収容本体１２４１、鍔パッド１２４２及びソケット部１２４３を含むことができる。
顔面収容本体１２４１は、ハウジング部１２１の内側に設けられ、一面に第２生体データ獲得部３０と結合可能な結合手段（図示しない）を備えることができる。例えば、結合手段は、ベルクロ（登録商標）形態に形成され得る。しかし、結合手段は、これに限定されるものではなく、同じ機能を果たすことのできる範囲内で様々な形態に変更されて適用され得る。また、顔面収容本体１２４１の内側には、ユーザの目と鼻を収容できる顔面収容空間１２ｂが形成され得る。即ち、第２生体データ獲得部３０が設けられる顔面収容本体１２４１の一側は、前方に向かって予め設定された深さに陥没された構造で形成されることで、内側にユーザの目と鼻を収容できる顔面収容空間１２ｂが形成され得る。ここで、ユーザが本ヘッドマウントディスプレイ装置１を着用した場合、顔面収容空間１２ｂは、暗室のように光が遮断されて暗い状態を維持できる。
鍔パッド１２４２は、顔面収容本体１２４１に設けられ、ユーザの鼻が収容される顔面収容空間１２ｂに配置され得る。従って、本ヘッドマウントディスプレイ装置１をユーザが着用した場合、鍔パッド１２４２は、顔面収容空間１２ｂに位置するユーザの鼻に密着し、ディスプレイ本体１２の下側から顔面収容空間１２ｂに流入する光を遮断することができる。例えば、鍔パッド１２４２は、内側に複数個の切開溝が形成され、所定の厚さを有する板形態に形成され得る。また、鍔パッド１２４２は、ユーザの鼻に加圧された場合、弾性または伸縮性を通してユーザの鼻に完全に密着できるように、ゴム、シリコーン、伸縮可能な柔軟性素材等で形成され得る。そして、鍔パッド１２４２の一面には、顔面収容本体１２４１に結合可能な手段が備えられ得る。
ソケット部１２４３は、顔面収容本体１２４１に設けられ、第２生体データ獲得部３０に備えられたコネクタ３３と電気的に連結され得る。例えば、ソケット部１２４３には、コネクタ３３に備えられたピン部３３２に連結可能な接続ピン、及びコネクタ３３に備えられたマグネット３３３に脱着可能な磁性体が備えられ得る。
また、ディスプレイ本体１２は、レンズ１２５を含むことができる。
図９及び図１２を参照すると、レンズ１２５は、顔面収容フレーム１２４の内側に複数個で設けられ、顔面収容フレーム１２４の幅方向に沿って対向配置され得る。例えば、レンズ１２５の周りには、レンズ１２５を支持し、顔面収容本体１２４１に設けられる環状の固定具が設けられ得る。そして、レンズ１２５は、両面が凸な球面構造で形成され得る。
また、ディスプレイ本体１２は、焦点調節手段１２６を含むことができる。
図７及び図８を参照すると、焦点調節手段１２６は、ハウジング部１２１に収容され、据え置きフレーム１２３に結合され得る。そして、焦点調節手段１２６は、ユーザの操作によって据え置きフレーム１２３を移動させ、ディスプレイ収容空間１２ａをレンズ１２５から予め設定された距離だけ離隔させることができる。
さらに詳細には、焦点調節手段１２６は、直線移動部材１２３４のラックギア１２３４１に歯合されるピニオンギア１２６１と、ピニオンギア１２６１に回転力を伝達する動力伝達ギア１２６２を含むことができる。また、焦点調節手段１２６は、ハウジング部１２１に回転可能に設けられ、一側は動力伝達ギア１２６２に結合され、他側はハウジング部１２１の外側に露出されてユーザの把持が可能な操作部１２６３を含むことができる。従って、ユーザは、操作部１２６３を時計または反時計回りに回転させることで動力伝達ギア１２６２に回転力を伝達できる。例えば、動力伝達ギア１２６２は、複数個で備えられ得る。そして、据え置きフレームには、複数個の動力伝達ギア１２６２を内部に収容するギア保護具が設けられ得る。
また、本ヘッドマウントディスプレイ装置１は、第１生体データ獲得部２０を含む。
図２及び図９を参照すると、第１生体データ獲得部２０は、ディスプレイ部１０の内部下側に設けられ、ユーザの着用時、ディスプレイ部１０に収容されたユーザの顔を撮影し、ユーザの顔の少なくとも一部である第１生体データを獲得する。さらに詳細には、第１生体データ獲得部２０は、ディスプレイ部１０に収容されたユーザの顔を撮影し、撮影された映像から視線の動き、瞳孔の周辺の虹彩領域を通した識別情報、目の周辺の筋肉の動きを通した表情の変化、目の周囲の血管で血流量の変化による心拍情報等を獲得できる。
図７及び図９を参照すると、第１生体データ獲得部２０は、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）フィルタ２１及び角度調節部２２を含むことができる。
ＩＲフィルタ２１は、顔面収容フレーム１２４に設けられ、レンズ１２５の中心軸方向に対して予め設定された角度で傾斜するように配置され得る。例えば、ＩＲフィルタ２１は、所定の厚さを有する板形構造で形成され、赤外線が透過され得る透明材質で形成され得る。
角度調節部２２は、据え置きフレーム１２３と顔面収容フレーム１２４との間に予め設定された角度で回転可能に設けられ得る。
角度調節部２２についてさらに詳細に説明する。
図１３及び図１４を参照すると、角度調節部２２は、収容フレーム２２１、操作部２２２及び回転部２２３を含むことができる。
収容フレーム２２１は、ハウジング部１２１に設けられ、内側に操作部２２２及び回転部２２３を収容できるように所定の収容空間を形成することができる。そして、収容フレーム２２１の両側部には、後述する操作部２２２の主動軸２２２１及び回転部２２３の従動軸２２３２が回転可能に設けられる貫通孔が形成され得る。
操作部２２２は、収容フレーム２２１に設けられて回転部２２３と結合され、ユーザの操作を通して回転部２２３に回転力を伝達できる。さらに詳細には、操作部２２２は、収容フレーム２２１に回転可能に結合される主動軸２２２１と、主動軸２２２１に結合され、主動軸２２２１と共に回転可能な主動ギア２２２２とを含むことができる。そして、操作部２２２は、主動軸２２２１に結合され、主動軸２２２１及び主動ギア２２２２と共に回転可能であり、一部がハウジング部１２１の外側に突出してユーザの操作が可能な操作手段２２２３を含むことができる。
回転部２２３は、収容フレーム２２１に設けられて操作部２２２と結合され、操作部２２２から回転力の伝達を受けて時計または反時計回りに回転できる。さらに詳細には、回転部２２３は、内側に後述する撮影部２３及びＩＲ光源部２４が設けられ、収容フレーム２２１の内部に収容される回転体２２３１を含むことができる。そして、回転部２２３は、回転体２２３１に結合され、収容フレーム２２１に回転可能に結合される従動軸２２３２、及び従動軸２２３２の一側に結合されて主動ギア２２２２に歯合され、主動ギア２２２２の回転によって回転体２２３１及び従動軸２２３２と共に回転する従動ギア２２３３を含むことができる。
また、第１生体データ獲得部２０は、撮影部２３及びＩＲ光源部２４を含むことができる。
また図７及び図９を参照すると、撮影部２３は、角度調節部２２に設けられ、ユーザの操作によって角度調節が可能となり得る。これによって、撮影部２３は、顔面収容空間１２ｂに収容されたユーザの顔の特定部分あるいは全体を撮影し、ユーザの顔の少なくとも一部である第１生体データを獲得できる。例えば、撮影部２３は、内側に少なくとも一つのレンズを含むカメラ本体と、カメラ本体と連結されるイメージセンサとを含むことができる。そして、ディスプレイ本体１２の下側に位置した撮影部２３は、顔面収容空間１２ｂに収容されたユーザの顔を撮影できるように、レンズ１２５の中心軸に対して所定の角度だけ傾斜した状態で配置され得る。また、撮影部２３は、赤外線カメラに適用され得る。
ＩＲ光源部２４は、撮影部２３の周りに配置され、撮影部２３の駆動時、ＩＲフィルタ２１を通過できる赤外線光を発散できる。また、ＩＲ光源部２４は、角度調節部２２に設けられ、ユーザの操作によって角度調節が可能となり得る。これによって、ユーザは、ＩＲ光源部２４の角度を調節し、顔面収容空間１２ｂに収容されたユーザの顔の特定部分あるいは全体に光を照射することができる。例えば、ＩＲ光源部２４は、赤外線ＬＥＤまたは赤外線ランプ等に適用され得る。
また、本ヘッドマウントディスプレイ装置１は、第２生体データ獲得部３０を含む。
図２を参照すると、第２生体データ獲得部３０は、ディスプレイ部１０に脱着可能であり、ユーザの着用時、ユーザの皮膚に接触してユーザの生体信号である第２生体データを獲得する。
図１５から図２３を参照して、第２生体データ獲得部３０についてさらに詳細に説明する。
図２及び図１５を参照すると、第２生体データ獲得部３０は、マスク本体３１を含むことができる。
マスク本体３１は、幅方向（Ｙ軸方向）及び高さ方向（Ｚ軸方向）に沿って湾曲した構造で形成され得る。そして、マスク本体３１は、内側にディスプレイ部１０に備えられたレンズ１２５とユーザの目を連通させる透視孔３１１ａが形成され得る。
また、マスク本体３１は、ディスプレイ部１０に脱着可能な構造で形成され得る。
図１５を参照すると、ディスプレイ部１０に対向するマスク本体３１の一面には、マスク本体３１をディスプレイ部１０に固定する結合手段３１４が備えられ得る。さらに詳細には、結合手段３１４は、後述する感知手段３２が設けられたマスク本体３１の一面に対向するマスク本体３１の他面に設けられ、マスク本体３１の縁の部位に沿って複数の領域に設けられ得る。例えば、結合手段４０は、ベルクロ（登録商標）形態に形成され得る。しかし、結合手段４０は、これに限定されるものではなく、同じ機能を果たすことができる範囲内で様々な形態に変更されて適用され得る。
また、マスク本体３１は、フレーム部３１１を含むことができる。
図１６を参照すると、フレーム部３１１は、ユーザの着用時、ユーザの額の部位とユーザの目の周辺部位に対向配置され、ユーザの額の部位とユーザの目の周辺部位を囲む構造で形成され得る。そして、フレーム部３１１の内側には、ユーザの目及びユーザの鼻が位置し得る透視孔３１１ａが形成され得る。
フレーム部３１１についてさらに詳細に説明する。
フレーム部３１１は、第１支持部３１１１と、第２支持部３１１２とを含むことができる。
第１支持部３１１１は、ユーザの着用時、ユーザの額の部分に対向配置され得る。そして、第１支持部３１１１の内側中央には、後述するコネクタ３３が設けられ得るように、一方向（図１のＸ軸方向）に沿って所定の深さに陥没された取り付け溝３１１１ａが形成され得る。ここで、取り付け溝３１１１ａには、取り付け溝３１１１ａに設けられたコネクタ３３の一部がフレーム部３１１の外側に露出され得るように貫通孔３１１１ｂが形成され得る。例えば、取り付け溝３１１１ａには、コネクタ３３を第１支持部３１１１に固定する締結手段（図示しない）が締結可能な締結孔がさらに形成され得る。
第２支持部３１１２は、マスク本体３１の幅方向（図２のＹ軸方向）に沿って第１支持部３１１１の一側及び他側端部からマスク本体３１の下側に湾曲するように延び得る。ここで、マスク本体３１の下側に湾曲するように延びるということは、マスク本体３１の端部からマスク本体３１の高さ方向（図２のＺ軸方向）に沿って下向きに曲率を描いて延びることを意味し得る。また、第２支持部３１１２は、ユーザの着用時、ユーザの顔の側頭部及び頬骨の部分に対向配置され得るように、図面を基準に第１支持部３１１１の端部から垂直方向に延びる第１延長区間と、第１延長区間の端部から水平方向に延びる第２延長区間とを含むことができる。これによって、第１支持部３１１１及び第２支持部３１１２の内側には、ユーザの目と、ユーザの鼻が収容され得る透視孔３１１ａが形成され得る。一方、図面には示さないが、第２支持部３１１２は、マスク本体３１の高さ方向（図２のＺ軸方向）に沿って長さ調節が可能な構造で形成され得る。このとき、第１支持部３１１１と第２支持部３１１２の内側には、第２支持部３１１２の移動を案内し、所定の位置に移動された第２支持部３１１２を固定する長さ調節部材（図示しない）が備えられ得る。従って、ユーザは、自身の目と鼻の位置に合うように第２支持部３１１２の長さを調節し、ディスプレイ部１０を安定的に支持することができる。
例えば、フレーム部３１１は、反りに対する所定の強度を有するプラスチック素材またはカーボン素材で形成され得る。また、フレーム部３１１には、フレーム部３１１をより軽量化できるように、フレーム部３１１を貫通する複数個の貫通孔が形成され得る。しかし、フレーム部３１１は、これに限定されるものではなく、様々な素材に適用され得る。
また、マスク本体３１は、緩衝部３１２を含むことができる。
図１７及び図１８を参照すると、緩衝部３１２は、ユーザの顔に対向するフレーム部３１１の一面に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの顔に支持されてディスプレイ部１０の荷重をユーザの顔に均等に分布させることができる。例えば、緩衝部３１２は、所定の厚さを有するＰＥ素材のフォーム（ＦＯＡＭ）形態に形成され得る。しかし、緩衝部３１２は、これに限定されるものではなく、同じ機能を果たすことができるようにスポンジ、ゲル（ＧＥＬ）、ラテックス、エアフォーム等の素材に変更されて適用され得る。また、緩衝部３１２は、図１９に示されたように、フレーム部３１１の一面に設けられ、フレーム部３１１の縁領域に沿って配置され得る。
また、マスク本体３１は、弾性部材３１３をさらに含むことができる。
図１７及び図１８を参照すると、弾性部材３１３は、伸縮性を有する弾性織物（ｅｌａｓｔｉｃ ｆａｂｒｉｃ）素材で形成され、フレーム部３１１及び緩衝部３１２を囲み、後述する感知手段３２を弾性的に支持することができる。ここで、フレーム部３１１の縁領域に配置された緩衝部３１２とフレーム部３１１との間には、緩衝空間３１３ａが形成され得る。従って、ユーザの着用時、弾性部材３１３は、ユーザの額に加圧されて緩衝空間３１３ａ側にいざると同時に外側に伸びてユーザの額に対応する形状に弾性変形され、これによって、弾性部材３１３の内側に設けられた感知手段３２を弾性的に支持してユーザの額に完全に密着させることができる。例えば、弾性部材３１３は、緩衝部３１２に比べてさらに高い弾性係数を有する素材で形成され得る。そして、弾性部材３１３の表面は、皮膚との接触時、摩擦力を最小化できるようにナイロンまたはスエード材質等で形成され得る。
また、第２生体データ獲得部３０は、感知手段３２を含むことができる。
図１７及び図１８を参照すると、感知手段３２は、ユーザの着用時、ユーザの顔に対向するマスク本体３１の一側に設けられ、マスク本体３１の弾性部材３１３に弾性支持されてユーザの皮膚に接触できる。これによって、感知手段３２は、ユーザの生体信号である第２生体データを感知できる。また、感知手段３２は、金属素材からなるディスク形態の電極または軟性基板に印刷された薄膜形態の電極で形成され、ディスプレイ部１０に連結されて電源が印加される場合、ユーザの生体信号を感知できる。例えば、感知手段３２は、マスク本体３１の一側に圧入または接着方式を通して設けられ得る。そして、感知手段３２には、電磁波遮蔽のためのＥＭＩシールド（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｈｉｅｌｄ）処理がさらに遂行され得る。
即ち、本ヘッドマウントディスプレイ装置１は、マスク本体３１の一側に、ユーザの顔に支持されてディスプレイ部１０の荷重をユーザの顔に分散させる緩衝部３１２、及び弾性織物素材で形成され、ユーザの額の部位に加圧される場合、外側に伸びてユーザの額に密着する弾性部材３１３を備えることで、感知手段３２が皮膚に当たる面を安定的に確保することができる。また、ディスプレイ部１０をユーザの顔に安定的に支持し、ユーザの動きによりディスプレイ部１０がユーザの顔から離脱されることを予防できる。また、感知手段３２をユーザの額に完全に密着させ、ユーザの皮膚と感知手段３２との間に遊びが形成されることを防止し、それを通して感知手段３２の離脱を予防できる。また、感知手段３２を弾性的に支持し、それを通してユーザの額に加えられる圧力を最小化し、ユーザの皮膚に跡がつくか、痛みの発生を最小化できる。
一方、感知手段３２は、自体弾性力を利用してユーザの額に密着可能な構造で形成され得る。
図２０を参照すると、感知手段３２は、マスク本体３１に設けられ、外部から外力が加えられる場合、一方向に線形移動して圧縮され、外力が解除される場合、弾性力により他方向に線形移動して本来の状態に復元される弾性支持構造で形成され得る。
弾性支持構造で形成された感知手段３２についてさらに詳細に説明する。
感知手段３２は、支持リング３２１、案内ハウジング３２２、電極部３２３及び弾性支持部材３２４を含むことができる。支持リング３２１は、周りに沿って内側中心に向かって圧入溝が形成された円形の環状に形成され、マスク本体３１に設けられ得る。例えば、支持リング３２１は、マスク本体３１に圧入された形態に設けられ得る。案内ハウジング３２２は、支持リング３２１の内部に締結され、内部に中心軸方向に沿って案内孔３２２ａが形成され得る。そして、案内ハウジング３２２の内部には、電極部３２３の移動を制限する段差部が形成され得る。例えば、案内ハウジング３２２の外周面と、支持リング３２１の内周面には、互いに締結可能なネジ山が形成され得る。電極部３２３は、案内ハウジング３２２の内部に設けられ、案内孔３２２ａに沿って線形移動可能な状態で配置され得る。そして、電極部３２３の一側及び他側は、それぞれ案内ハウジング３２２の外側に突出し得る。ここで、電極部３２３の一側には、案内ハウジング３２２の内部に形成された段差部に係止して支持される突出片が形成され得る。弾性支持部材３２４は、案内ハウジング３２２の内部に設けられ、コイルばねの形態に形成されて電極部３２３を弾性支持することができる。
一方、弾性支持構造で形成された感知手段３２は、マスク本体３１の弾性部材３１３に設けられるか、またはフレーム部３１１の一面に設けられた緩衝部３１２に設けられ得る。参考までに、感知手段３２が緩衝部３１２に設けられる場合、緩衝部３１２は、ユーザの皮膚に直接的に接触できるようにフレーム部３１１の一面に対応する形状に形成され得る。このとき、マスク本体３１は、弾性部材３１３が設けられない構造で形成され得る。
また、感知手段３２は、ユーザの着用時、前頭葉の部位に対向配置され、ユーザの脳波信号を感知できる。
図１８及び図２１を参照すると、感知手段３２は、ユーザの着用時、ユーザの額の部分に対向する位置に配置され得る。即ち、感知手段３２は、ユーザの着用時、ユーザの額の部分に位置する第１支持部３１１１の一面に対向する位置に配置され得る。ここで、感知手段３２は、複数個で備えられ得る。さらに詳細には、複数個の感知手段３２は、接地部（ｇｒｏｕｎｄ）、基準部（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）及び測定部（ｃｈａｎｎｅｌ１、ｃｈａｎｎｅｌ２）で構成され得る。例えば、接地部（ｇｒｏｕｎｄ）と基準部（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）は、第１支持部３１１１の中央部に対応する位置に配置され、マスク本体３１の高さ方向（Ｚ軸方向）に沿って所定の距離だけ離隔配置され得る。そして、測定部（ｃｈａｎｎｅｌ１、ｃｈａｎｎｅｌ２）は、接地部（ｇｒｏｕｎｄ）及び基準部（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）が位置した第１支持部３１１１の中央部を基準にマスク本体３１の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って第１支持部３１１１の一側及び他側に互いに対向配置され得る。例えば、対向配置された各測定部（ｃｈａｎｎｅｌ１、ｃｈａｎｎｅｌ２）は、複数個で備えられ得る。
また、感知手段３２は、ユーザの着用時、側頭部及び頬骨の部分に対向配置され、ユーザの生体信号を感知できる。
図１６及び図２１を参照すると、感知手段３２は、ユーザの着用時、ユーザの側頭部及び頬骨の部分に対向するように、第２支持部３１１２の一面に対向する位置に配置され得る。ここで、ユーザの側頭部及び頬骨の部分に接触する感知手段３２は、ユーザの心拍信号（ＰＰＧ：Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ）、心電図信号（ＥＣＧ：Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）、筋電図信号（ＥＭＧ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ）、皮膚温度信号（Ｓｋｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の少なくとも一つを感知できる。
一方、図面には示さないが、感知手段３２は、ユーザの顔以外の身体部位に接触した他の感知手段と電気的に連結され得る。これによって、上述した生体信号以外の生体信号をさらに感知できる。例えば、他の感知手段と連結された感知手段３２は、体脂肪（ＢＩＡ：Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）、ストレス反応（ＧＳＲ：Ｇａｌｖａｎｉｃ Ｓｋｉｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）等をさらに感知できる。
また、感知手段３２は、マスク本体３１内で位置調節が可能な構造で設けられ得る。
図２２を参照すると、マスク本体３１には、ユーザの操作によって感知手段３２の移動を案内する移動調節部材３２５が設けられ得る。移動調節部材３２５は、環状に形成され、移動調節部材３２５の内側には、感知手段３２の移動を案内する案内孔３２５ａが形成され得る。参考までに、図２２では、案内孔３２５ａが水平方向に沿って湾曲した円弧状に示されているが、案内孔３２５ａの形状は、これに限定されるものではなく、水平または垂直方向に沿って感知手段３２の移動を案内できる様々な形状に変更されて適用され得る。
また、第２生体データ獲得部３０は、コネクタ３３を含むことができる。
図１７及び図２３を参照すると、コネクタ３３は、マスク本体３１に設けられて感知手段３２と電気的に連結され、ディスプレイ部１０に備えられたソケット部１２４３に連結され、感知手段３２から感知された少なくとも一つの第２生体データを制御手段（図示しない）に伝送することができる。ここで、コネクタ３３は、磁力を利用してディスプレイ部１０のソケット部１２４３に結合され得る。例えば、コネクタ３３は、マスク本体３１に設けられるコネクタハウジング３３１、感知手段３２と電気的に連結され、コネクタハウジング３３１の内側中央部に配置されるピン部３３２、及びピン部３３２の周りに配置されるマグネット３３３を含むことができる。併せて、コネクタ３３は、ソケット部１２４３の中心に一致する場合にのみ磁力によってソケット部１２４３に結合され得る。これによって、ユーザは、コネクタ３０とソケット部を迅速に連結できる。また、コネクタ３３とソケット部１２４３は、磁力によってより安定的に固定され得る。
このように、本発明の実施例によれば、ユーザに仮想現実映像を提供することはもちろん、仮想現実映像を確認中であるユーザの顔から生体データを獲得することで、仮想現実映像を確認中であるユーザの認知及び感情状態をリアルタイムで確認可能であり、それを通して様々な体験要素を含むコンテンツを開発可能であり、さらにユーザの現在の状態に適したコンテンツをリアルタイムで提供してユーザの体験満足度を向上させることができる。
また、ディスプレイ本体１２が着用部１１に回転可能な構造で結合され、着用部１１は片手で着用できる環状の構造物形態に形成されることで、着用が容易であり、必要に応じて自由にユーザの視野を確保可能であり便宜性が増大し得る。
また、構造物形態に形成された環状の着用部１１を通して、ディスプレイ本体１２をユーザの顔前面に安定的に固定でき、さらに体験中にユーザから多少過激な動きが発生した場合にもディスプレイ本体１２がユーザの顔から離脱されることを予防できる。
また、ユーザの顔に支持されるマスク本体３１をディスプレイ本体１２に脱着可能な構造で形成することで、取り替えが容易であり装備の使用寿命を延ばすことができ、さらにコストを節減することができる。
以上においては、本発明の好ましい実施例について図示し、説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外れることなく当該発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者により様々な変形実施が可能であることはもちろん、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならないものである。
本実施例に係るヘッドマウントディスプレイ装置は、実際と類似した空間的、時間的体験が可能となり得るゲーム、教育、国防、医療等の産業分野で使用され得る。
Claims (12)
- ユーザの着用時、ユーザの顔に対向配置され、一側に設けられる映像出力手段を通してユーザに仮想現実映像を提供するディスプレイ部；
前記ディスプレイ部に設けられ、ユーザの着用時、前記ディスプレイ部に収容されたユーザの顔を撮影して第１生体データを獲得する第１生体データ獲得部；及び
前記ディスプレイ部に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの皮膚に接触して第２生体データを獲得する第２生体データ獲得部；
を含む、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記ディスプレイ部は、
ユーザの頭に着用可能な着用部；及び
前記着用部に回転可能に結合され、ユーザの操作によってユーザの顔に選択的に対向配置され、一側にユーザの顔の一部を収容できる顔面収容空間と、他側に前記映像出力手段を収容できるディスプレイ収容空間が形成されるディスプレイ本体；
を含む、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記着用部は、
内側にユーザの頭を収容できる頭収容空間が形成され、ユーザの着用時、ユーザの頭周りに配置されるバンド部、及び前記バンド部から延びて前記ディスプレイ本体に回転可能に結合されるバンド支持部を含む着用本体；
前記着用本体に設けられ、ユーザの操作によって前記着用本体の内径を調節可能な内径調節手段；及び
前記バンド部の内面に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの頭に支持される緩衝部；
を含む、請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記内径調節手段は、
前記バンド部に結合される支持板、及び前記支持板の中央部に回転可能に設けられ、一側にピニオンギアを備える回転調節部材を含む調節部；
前記バンド部の内面に設けられて前記調節部に対向配置され、一面に長手方向に沿ってガイドレールが形成される案内板；及び
前記ガイドレールに収容され、一側に前記ピニオンギアに歯合されるラックギアを備え、他側に前記バンド部に結合される結合手段を備え、前記回転調節部材の回転時、一側または他側に移動して前記バンド部の内径を調節する移動部材；
を含む、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記ディスプレイ本体は、
内部が一方向に貫通され、一側及び他側に開口部が形成されるハウジング部；
前記ハウジング部に収容されて前記着用部に回転可能に結合され、前記ディスプレイ本体の回転角度を制限する回転支持部；
前記ハウジング部の一側開口部に配置され、一側に前記ディスプレイ収容空間が形成され、前記ハウジング部の貫通方向に沿って線形移動可能な据え置きフレーム；
前記ハウジング部の他側開口部に配置され、内側に前記顔面収容空間が形成される顔面収容フレーム；
前記顔面収容フレームに設けられるレンズ；及び
前記据え置きフレームに結合され、ユーザの操作によって前記据え置きフレームを移動させて前記ディスプレイ収容空間を前記レンズから予め設定された距離だけ離隔させる焦点調節手段；
を含む、請求項２から４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記回転支持部は、
前記ディスプレイ本体に設けられ、内側に前記着用部の一部を収容できる回転支持本体；
前記回転支持本体と前記回転支持本体に収容された前記着用部の一部を貫通し、前記回転支持本体と前記着用部を回転可能に連結する回転軸；
前記回転支持本体に結合され、前記着用部の一部に対向する一面に前記ディスプレイ本体の回転時に前記着用部の一部が係止して支持され得るように複数個の係止ジョーが形成される回転制限部材；及び
前記回転支持本体と前記着用部の一部を互いに連結し、前記回転支持本体を弾性的に支持する弾性部材；
を含む、請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記据え置きフレームは、
前記ハウジング部に収容されて前記顔面収容フレームの前方に配置され、前記レンズの周りを囲むフード、及び前記フードの端部から外側に延びて前記ハウジング部の内面に支持される拡張部を含む鍔部；
前記鍔部の前面に設けられ、前記映像出力手段に加えられる垂直荷重を支持する第１支持部、及び前記第１支持部の端部から上向きに延びて前記第１支持部に支持された前記映像出力手段を前記レンズ方向に支持する第２支持部を含むディスプレイ支持部；
前記鍔部、前記第１支持部及び前記第２支持部に設けられ、前記映像出力手段に接触する緩衝パッド；及び
前記鍔部に設けられ、一面に長手方向に沿ってラックギアが形成されて前記焦点調節手段に結合され、前記焦点調節手段の回動を直線運動に変換して前記鍔部を直線移動させる直線移動部材；
を含む、請求項５または６に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記顔面収容フレームは、
一面に前記第２生体データ獲得部と結合可能な結合手段を備え、内側にユーザの目及び鼻を収容できる前記顔面収容空間が形成される顔面収容本体；
前記顔面収容本体に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの鼻に密着して前記顔面収容空間に流入する光を遮断する鍔パッド；及び
前記顔面収容本体に設けられ、前記第２生体データ獲得部と電気的に連結されるソケット部；
を含む、請求項５から７のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記焦点調節手段は、
前記直線移動部材のラックギアに歯合されるピニオンギア；
前記ピニオンギアに回転力を伝達する動力伝達ギア；及び
前記動力伝達ギアに結合され、一部が前記ハウジング部の外側に露出し、ユーザの操作によって前記動力伝達ギアに回転力を伝達する操作部；
を含む、請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記第１生体データ獲得部は、
前記顔面収容フレームに設けられ、前記レンズの中心軸方向に対して予め設定された角度で傾斜するように配置されるＩＲフィルタ；
前記据え置きフレームと前記顔面収容フレームとの間に予め設定された角度で回転可能に設けられる角度調節部；
前記角度調節部に設けられ、ユーザの顔の少なくとも一部である前記第１生体データを撮影可能な撮影部；及び
前記角度調節部に設けられ、前記撮影部の周りに配置されて光を発散するＩＲ光源部；
を含む、請求項５から９のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記角度調節部は、
前記ハウジング部に設けられ、内側に収容空間を形成する収容フレーム；
前記収容フレームに回転可能に結合される主動軸、前記主動軸に結合され、前記主動軸と共に回転可能な主動ギア、及び前記主動軸に結合され、前記主動軸及び前記主動ギアと共に回転可能であり、一部が前記ハウジング部の外側に突出してユーザの操作が可能な操作手段を含む操作部；及び
内側に前記撮影部及び前記ＩＲ光源部が設けられ、前記収容フレームの内部に収容される回転体、前記回転体に結合され、前記収容フレームに回転可能に結合される従動軸、及び前記従動軸の一側に結合されて前記主動ギアに歯合され、前記主動ギアの回転によって前記回転体及び前記従動軸と共に回転する従動ギアを含む回転部；
を含む、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 前記第２生体データ獲得部は、
前記ディスプレイ部に対向する一面に結合手段を備え、前記ディスプレイ部に脱着可能なマスク本体；
前記マスク本体に設けられ、ユーザの着用時、ユーザの皮膚に接触してユーザの生体信号である前記第２生体データを感知する感知手段；及び
前記マスク本体に設けられて前記感知手段と電気的に連結され、前記ディスプレイ部に備えられたソケット部に連結されて前記感知手段から感知された前記第２生体データを伝送するコネクタ；
を含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
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