JP2021129291A - ヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】 目立たないだけでなく、使用者が装置全体を取り外すことなく、使用状態から非使用状態にすばやく簡単に切り替えることができるヘッドマウントディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 ヘッドマウントディスプレイ装置1は、表示アセンブリ10、表示アセンブリ10に接続され、モータホルダ32と、モータホルダ32に設置されたモータ33と、第1の収容部34Aおよび第2の収容部34Bを有し、第1の収容部34Aは、モータ33の一部を収容し、且つ第2の収容部34Bは、モータホルダ32の一部を収容する第1の接続要素34と、を含む回転アセンブリ30、および回転アセンブリ30に接続された固定アセンブリ20を含む。回転アセンブリ30は、固定アセンブリ20に対して表示アセンブリ10を回転させる。
【選択図】 図3

Description

本開示は、ヘッドマウント装置に関するものであり、特に、ヘッドマウントディスプレイ装置に関するものである。
今日、仮想現実(Virtual Reality; VR)および拡張現実(Augmented Reality; AR)技術は、仮想現実の表示装置および拡張現実眼鏡などの家庭用電化製品に徐々に適用されてきている。現在の仮想現実または拡張現実の表示装置は、通常、ヘッドマウントディスプレイ装置であり、使用者が手で持つ必要がないため、便利であるが、一般的なヘッドマウントディスプレイ装置は、ほとんどの場合、ヘルメット、眼鏡、またはゴーグルの形をしており、日常生活で用いるのには制限があるだけでなく、例えば、短い休憩をとりたいときも、装置全体を取り外す必要があるなど、使用中の着脱にも不便である。
これに鑑みて、本発明は、上記の問題を改善し、目立たないだけでなく、使用者が装置全体を取り外すことなく、使用状態から非使用状態にすばやく簡単に切り替えることが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を目的とする。
本発明の実施形態は、表示アセンブリ、回転アセンブリ、および固定アセンブリを含むヘッドマウントディスプレイ装置を提供する。回転アセンブリは表示アセンブリに接続され、モータホルダ、モータ、および第1の接続要素を含む。モータはモータホルダに設置される。第1の接続要素は、第1の収容部および第2の収容部を有し、第1の収容部は、モータの一部を収容し、且つ第2の収容部は、モータホルダの一部を収容する。固定アセンブリは、回転アセンブリに接続される。
本開示のいくつかの実施形態によれば、回転アセンブリは、固定アセンブリに対して表示アセンブリを回転させる。モータホルダは、第1の貫通孔および第1の突出中空構造を有する。モータは出力軸を有し、出力軸は第1の貫通孔を介して第1の収容部に挿入され、且つ同時に、第1の突出中空構造が第2の収容部に挿入される。回転アセンブリは、第2の接続要素をさらに含み、第2の接続要素は、突出部および収容部を有し、モータホルダは、第2の貫通孔および第2の突出中空構造を有し、突出部は第2の貫通孔に挿入され、且つ第2の突出中空構造は収容部に挿入される。第1の接続要素および第2の接続要素はそれぞれフックを有し、フックと表示アセンブリとが係合される。
本開示のいくつかの実施形態によれば、モータの出力軸が回転し、第1の接続要素を介して表示アセンブリを第1の位置と第2の位置の間で回転させる。第1の位置と第2の位置の間にある表示アセンブリの回転の角度は、110度である。
本開示のいくつかの実施形態によれば、モータは複数の位置決め部を有し、モータホルダは複数の位置決め孔を有し、位置決め部は、位置決め孔に対応して、モータをモータホルダに設置させる。
本開示のいくつかの実施形態によれば、モータは遊星歯車減速機モータである。
本開示のいくつかの実施形態によれば、固定アセンブリは本体を有し、モータホルダと本体とが接続される。本体は帽子形状である。
本開示は、以下の詳細な説明および添付の図面を通じて明確に理解することができる。業界の標準的な慣行に従って、さまざまな構成要素は縮尺通りには描かれておらず、説明の目的でのみ使用されていることに留意されたい。実際、さまざまな構成要素の寸法は、明確に説明できるようにするために、任意に増加または減少されていることがある。
図1は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の斜視図である。 図2は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の底面図である。 図3は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の分解図である。 図4は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の部分構造の正面断面図である。 図5は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の部分構造の上面図である。 図6は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の部分構造の概略図である。 図7は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の部分構造の左側面図である。 図8は、本開示の実施形態による第1の接続要素の概略図である。 図9は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の部分構造の右側面図である。 図10は、本開示の実施形態による第2の接続要素の概略図である。 図11は、本開示の一実施形態による、使用者の頭上に装着されたヘッドマウントディスプレイ装置の側面図である。 図12は、本開示の一実施形態による、使用者の頭上に装着されたヘッドマウントディスプレイ装置の正面図である。 図13は、本開示の一実施形態による、使用者の頭上に装着されたヘッドマウントディスプレイ装置の側面図である。 図14は、本開示の一実施形態による、使用者の頭上に装着されたヘッドマウントディスプレイ装置の正面図である。
本発明の目的、特徴並び発明の効果をより詳細に理解させるため、以下好適な実施例と添付の図面により、本発明の技術的特徴をより詳細に説明する。実施形態の中の各構成要素の配置は、説明のためのものであり、本発明を限定するものではない。「上」、「下」、「左」、「右」、「前」または「後」などの方向の用語は、添付の図面のための参照方向である。従って、方向を表す用語の使用は、本開示を限定するものではなく説明のためのものである。
また、この明細書では、関連する表現が用いられる。例えば、「より低い」、「底部」、「より高い」、または「上部」は、もう1つに対する1つの構成要素の位置を説明するのに用いられる。仮に装置が上下反転された場合、「より低い」側の構成要素は、「より高い」側の構成要素となる、ということが了解されるべきである。
用語「約」および「大抵」は、一般的に、所定値の+/−20%を意味し、より一般的に、所定値の+/−10%を意味し、さらにより一般的に、所定値の+/−5%を意味する。本開示の所定値は、近似値である。特定の説明がないとき、所定値は、「約」または「おおよそ」の意味を含む。
図1に示すように、図1は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置1の斜視図である。ヘッドマウントディスプレイ装置1は、表示アセンブリ10、回転アセンブリ30、および固定アセンブリ20を含む。表示アセンブリ10は、外枠11、画像取り込み部12、およびディスプレイ画面13または光学機械(図2)を含む。外枠11は、上面11Aと、複数の孔部11B、11Cとを有する(図3)。画像取り込み部12およびディスプレイ画面13は、外枠11に設置される。画像取り込み部12は、外部の画像を取り込むことができる。また、画像取り込み部12は、空間位置を検出するように構成されたカメラ、GPS、無線測位などを含むこともできる。ディスプレイ画面13は、例えば、液晶ディスプレイ(液晶ディスプレイ、LCD)、発光ダイオード(LED)ディスプレイ(OLEDディスプレイまたはマイクロLEDディスプレイなど)、または使用者の目に画面を投影する他の同様の装置であることができる。 表示アセンブリ10は、モーションセンサ(図示せず)をさらに含むことができる。モーションセンサは、加速度計(例えば、重力センサ)、ジャイロスコープ(例えば:ジャイロスコープセンサ)、またはヘッドマウントディスプレイ装置1の直線運動、直線運動の方向、および回転運動(回転角速度または回転角度など)を検出することができる任意のセンサであることができる。
次いで、図2は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置1の底面図である。図2に示すように、固定アセンブリ20は、本体部21と、前縁部22と、選択的なカウンターウェイト部23と、伝送部24と、ヘッドマウント部25とを含む。本体部21は、使用者の頭部を覆い、前縁部22は、本体部21から外向きに延びている。カウンターウェイト部23は、表示画面13に対して、使用者がヘッドマウントディスプレイ装置1を装着したときに、表示アセンブリ10の重さのバランスをとるように配置される。カウンターウェイト部23は、カウンターウェイト、制御ユニット、およびバッテリーなど(全て図示せず)を含むことができ、制御ユニットは、情報を生成し、伝送部24を介してその情報を表示画面13に送信する。伝送部24は、複数の伝送線24Aおよびフレキシブル回路基板24Bを介してカウンターウェイト部23と電気的に接続され、カウンターウェイト部23から前縁部22まで延び、前縁部22と他の装置と電気的に接続されて情報を伝送することができる。ヘッドマウント部25、伝送部24、およびカウンターウェイト部23は、本体部21によって覆われるか、または本体部21と重なる。ヘッドマウント部25は、使用者に応じて装着位置や締まり具合を調整することができる。本発明の実施形態では、本体部21と前縁部22は、縁のある帽子に結合されることができ、このような設計により、装着したときにより快適になるだけでなく、カウンターウェイト部23、伝送部24、およびヘッドマウント部25、全てが本体部21の内部に隠れることで、外観の見栄えを向上させる。
次いで、図3は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の分解図である。図3に示すように、回転アセンブリ30は表示アセンブリ10に接続され、固定アセンブリ20は回転アセンブリ30に接続される。回転アセンブリ30は、固定アセンブリ20に対して表示アセンブリ10を回転させるように用いられる。回転アセンブリ30は、上部カバー31、モータホルダ32、モータ33、第1の接続要素34、および第2の接続要素35を含み、上部カバー31とモータホルダ32は、互いに組み合わされて、ケーシングを形成し、モータ33を保護する。上部カバー31は固定アセンブリ20と接続され、より詳細には、上部カバー31は、固定アセンブリ20の前縁部22の下側に接続されることができる(図1に示されるように)。
次いで、図3〜図6を参照する。図4は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置1の部分構造の正面断面図であり、図5は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置1の部分構造の上面図であり、図6は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置1の部分構造の概略図である。図3および図4に示されるように、モータホルダ32は、受け部32A、複数の位置決め孔32B、第1の外側面32C、第1の貫通孔32D、第1の突出中空構造32E、第2の貫通孔32F、第2の外側面32G、および第2の突出中空構造32Hを有する。モータ33は、出力軸33Aおよび複数の位置決め部33Bを有する。
図5に示すように、モータホルダ32の内部は、モータ33の形状に対応した受け部32Aを有し、受け部32A内に例えば接着剤を塗布して、モータ33をモータホルダ32に固定することができる。また、図6に示されるように、モータホルダ32の複数の位置決め孔32Bは、モータ33の複数の位置決め部33Bに対応しており、モータ33をモータホルダ32に設置することができる。特定の実施形態では、モータの位置決め部33Bは、雌ネジを有するキャビティであり、そのため、ネジ(図示せず)を用いて、モータ33およびモータホルダ32を固定することができる。より詳細には、ネジをモータホルダ32の外側から位置決め孔32Bにねじ込み、モータ33の位置決め部33Bに螺合する。これにより、モータ33がモータホルダ32にさらに固定される。
図4に示すように、モータ33の出力軸33Aの長軸方向は、表示アセンブリ10のディスプレイ画面13の長軸方向と平行である。一実施形態では、モータ33は、遊星歯車減速機モータを採用している。これは、この遊星歯車減速機モータが小型軽量であり、モータと減速機が一体に形成されているためである。また、必要な負荷に応じて適切な減速比を選択した後、モータが提供した速度を減速機で減速して、トルクを増大させる目的を達成することができる。従って、一般的な機械的回転機構と比較して、モータ33を用いることは、よりよい積載能力を向上させるだけでなく、よりよい位置決め能力も有することができる。
次いで、図4および図6〜図8を参照する。図7は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置1の部分構造の左側面図であり、図8は、本開示の実施形態による第1の接続要素34の概略図である。図7に示すように、第1の接続要素34は、モータホルダ32の第1の外側面32Cに接続され、且つ表示アセンブリ10の外枠11の上面11Aに接続される。図8に示すように、第1の接続要素34は、第1の収容部34A、第2の収容部34B、およびフック34Cを有し、第1の収容部34Aは、モータ33の一部を収容し、第2の収容部34Bは、モータホルダの一部32を収容する。
図4に示されるように、第1の接続要素34と表示アセンブリ10の接続をより詳細に説明する。第1の接続要素34のフック34Cは、表示アセンブリ10の外枠11の孔部11Bと係合されて固定される(図3)。
図4および図6に示されるように、第1の接続要素34とモータホルダ32およびモータ33との接続をより詳細に説明する。モータホルダ32の第1の貫通孔32Dおよび第1の突出中空構造32Eは第1の外側面32Cに位置し、且つ第1の貫通孔32Dを囲んでいる第1の突出中空構造32Eは外向きに突出する。モータ33の出力軸33Aは、モータホルダ32の第1の貫通孔32Dを介して第1の接続要素34の第1の収容部34Aに挿入され、且つ同時に、モータホルダ32の第1の突出中空構造32Eも第1の接続要素34の第2の収容部34Bに挿入され、これにより、第1の接続要素34は、モータ33とモータホルダ32を接続する。
また、本発明の実施形態において、モータ33の出力軸33Aの断面形状は、円形ではなく、例えば、半円形であってもよい。第1の接続要素34の第1の収容部34Aは、モータ33の出力軸33Aの断面形状およびサイズと協働し、出力軸33Aが第1の収容部34Aに挿入された後、モータ33と第1の接続要素34が緊密に嵌合した状態となる。すなわち、モータ33の出力軸33Aが出力したトルクは、第1の接続要素34を駆動して、第1の接続要素34をそれに応じて回転させることができる。
次いで、図4および図9〜図10を参照する。図9は、本開示の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置1の部分構造の右側面図であり、図10は、本開示の実施形態による第2の接続要素の概略図である。図9に示すように、回転アセンブリ30は、第2の接続要素35をさらに含むことができ、第2の接続要素35は、モータホルダ32の第2の外側面32Gに接続され、第2の外側面32Gは、第1の外側面32Cの反対側に位置し、且つ第2の接続要素35は、表示アセンブリ10の外枠11の上面11Aに接続される。図10に示すように、第2の接続要素35は、突出部35A、収容部35B、およびフック35Cを有する。
図4を参照して、第2の接続要素35と表示アセンブリ10の接続をより詳細に説明する。第1の接続要素34と同様に、第2の接続要素35のフック35Cは、表示アセンブリ10の外枠11の孔部11Cと係合されて固定される。また、もう1つの実施形態では、係合した後に、さらにネジによって螺合して、第1の接続要素34および第2の接続要素35と表示アセンブリ10との接続をさらに強固にすることもできる。
図4を参照して、第2の接続要素35とモータホルダ32の接続をより詳細に説明する。モータホルダ32の第2の貫通孔32Fおよび第2の突出中空構造32Hは、第2の外側面32Gに位置し、且つ第2の貫通孔32Fを囲んでいる第2の突出中空構造32Hは外向きに突出する。第2の接続要素35の突出部35Aは、モータホルダ32の第2の貫通孔32Fに挿入され、且つモータホルダ32の第2の突出中空構造32Hが第2の接続要素35の収容部35Bに挿入され、第2の接続要素をモータホルダ32に接続させる。
上記からわかるように、第2の接続要素35は、モータ33に直接接続されていないため、回転アセンブリ30が回転しているときは、単にモータホルダ32と表示アセンブリ10を接続する補助の働きをするだけである。すなわち、モータ33の回転は、第1の接続要素34を介して全体を駆動し、第2の接続要素35は、それに応じて受動的に回転する。従って、いくつかの実施形態では、第2の接続要素35が設けられなくてもよい。
次いで、図11〜図14を参照して、回転アセンブリ30の動作を説明する。図11および図13は、本開示の一実施形態による、使用者の頭上に装着されたヘッドマウントディスプレイ装置1の側面図である。図12および図14は、本開示の一実施形態による、使用者の頭上に装着されたヘッドマウントディスプレイ装置1の正面図である。まず、図11および図12に示すように、使用者がヘッドマウントディスプレイ装置1を用いるとき、ディスプレイ画面13は第1の位置P1に位置し、使用者がヘッドマウントディスプレイ装置1を用いないとき、回転アセンブリ30を制御して、図13および図14に示されるように、ディスプレイ画面13を第1の位置P1から第2の位置P2に外向きに回転させることができる。
回転アセンブリ30を制御する方法は、表示アセンブリ10のセンサによる方法であることができ、センサは、使用者の声または行動を感知し、次いでモータ33を作動させることができる。従って、使用者は、音声制御またはタッチ制御により、モータ33に表示アセンブリ10を駆動させ、第1の位置P1から第2の位置P2に回転させることができる。より詳細には、モータ33は、駆動された後に作動し始めて、出力軸33Aにトルクを出力させる。この出力されたトルクは、表示アセンブリ10の重量より大きい。従って、出力軸33Aはトルクを出力し、角度θ回転させる。出力軸33Aと緊密に嵌合した第1の連結要素34も、出力軸33Aを軸に同じ角度θ回転し、同じ角度θを回転させるために、第1の接続要素34と強固に接続された表示アセンブリ10もそれに応じて同じ角度θ回転させる。従って、表示画面13は、使用者の視野の真正面に位置していた元の第1の位置P1から第2の位置P2に外向きに回転される。この第2の位置P2は使用者の視覚に影響を与えず、使用者が普通に他の活動を行うことができる。
使用者がヘッドマウントディスプレイ装置1を使い続けたいときは、音声制御またはタッチ制御によりモータ33を駆動して、モータ33の出力軸33Aにトルクを出力させ、元の回転方向と反対の方向に向けて、同じ角度θ回転させることができる。出力軸33Aと緊密に嵌合した第1の連結要素34も、出力軸33Aを軸に同じ方向および同じ角度θ回転し、同じ角度θを回転させるために、第1の接続要素34と強固に接続された表示アセンブリ10もそれに応じて同じ角度θ回転させる。従って、表示画面13は、使用者の視野の上方に位置する第2の位置P2から使用者の視野の真正面に位置する第1の位置P1に戻る内向きに反転される。このような設計により、使用者がヘッドマウントディスプレイ装置1を一時的に用いたくないときでも、ヘッドマウントディスプレイ装置1全体を取り外す必要がなく、回転アセンブリ30を制御するだけで、表示画面13を視野から遠ざけることができ、使用上より便利になる。
特定の実施形態では、音声制御またはタッチ制御を介してモータ33を作動させること以外に、ヘッドマウントディスプレイ装置1の任意の位置に物理的なボタンを設置し、信号を送信してモータ33を作動させることもできる。特定の実施形態では、物理的なボタンは、本体部21または前縁部22に設置されることができる。
いくつかの実施形態では、使用者の視野の範囲を考慮して、第1の位置P1から第2の位置P2に回転する角度θは、110度であるが、回転の角度θはこれに限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。例えば、表示画面13が第1の位置P1に位置する角度θが0度である場合、表示画面13は、110度以上または110度以下で使用者から離れる方向に回転されることもでき、または、表示画面は、使用者に向かって回転されることもでき、即ち、回転の角度θは0度以下である。
また、本発明の実施形態では、モータ33は、表示画面13を駆動して、0度から110度の2つの角度θで前後に回転させるが、これに限定されず、モータ33は、必要に応じて表示画面13を駆動して、複数の角度θで移動することができる。従って、用途において、使用者が異なっても、この回転アセンブリを用いて、モータ33に表示画面13を駆動させて適切な角度で移動させ、さまざまな使用者のそれぞれの最適な表示位置を得て、使用上の快適さを向上させることができる。
本開示及びそれらの利点の一部の実施形態が詳細に説明されてきたが、添付の請求の範囲によって定義されるように、本開示の精神および範囲を逸脱せずに、本明細書において種々の変更、置換、および代替をすることができることを理解すべきである。また、本出願の範囲は、本明細書中に述べられたプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、及びステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者が本開示の開示から容易に理解するように、本明細書で述べられた対応する実施形態と、実質的に同様の機能を実行するか、または実質的に同様の結果を達成する、現存の、または後に開発される、開示、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップが本開示に従って利用され得る。よって、添付の特許請求の範囲は、上述のプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを含むように意図される。また、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような変更および同様の配置を包含するように、最も広義な解釈が与えられるべきである。
1 ヘッドマウントディスプレイ装置
10 表示アセンブリ
11 外枠
11A 上面
11B、11C 複数の孔部
12 画像取り込み部
13 ディスプレイ画面
20 固定アセンブリ
21 本体部
22 前縁部
23 カウンターウェイト部
24 伝送部
24A 伝送線
24B フレキシブル回路基板
25 ヘッドマウント部
30 回転アセンブリ
31 上部カバー
32 モータホルダ
32A 受け部
32B 位置決め孔
32C 第1の外側面
32D 第1の貫通孔
32E 第1の突出中空構造
32F 第2の貫通孔
32G 第2の外側面
32H 第2の突出中空構造
33 モータ
33A 出力軸
33B 複数の位置決め部
34 第1の接続要素
34A 第1の収容部
34B 第2の収容部
34C フック
35 第2の接続要素
35A 突出部
35B 収容部
35C フック
P1 第1の位置
P2 第2の位置
θ 角度

Claims (10)

  1. 表示アセンブリ、
    前記表示アセンブリに接続され、
    モータホルダと、
    前記モータホルダに設置されたモータと、
    第1の収容部および第2の収容部を有し、前記第1の収容部は、前記モータの一部を収容し、且つ前記第2の収容部は、前記モータホルダの一部を収容する第1の接続要素と、を含む回転アセンブリ、および
    前記回転アセンブリに接続された固定アセンブリを含み、
    前記回転アセンブリは、前記固定アセンブリに対して前記表示アセンブリを回転させる、ヘッドマウントディスプレイ装置。
  2. 前記モータホルダは、第1の貫通孔および第1の突出中空構造を有し、前記モータは出力軸を有し、前記出力軸は前記第1の貫通孔を介して前記第1の収容部に挿入され、且つ前記第1の突出中空構造は前記第2の収容部に挿入される、請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  3. 前記回転アセンブリは、第2の接続要素をさらに含み、前記第2の接続要素は、突出部および収容部を有し、前記モータホルダは、第2の貫通孔および第2の突出中空構造を有し、前記突出部は前記第2の貫通孔に挿入され、且つ前記第2の突出中空構造は前記収容部に挿入される、請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  4. 前記第1の接続要素および前記第2の接続要素はそれぞれフックを有し、前記フックと前記表示アセンブリとが係合される、請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  5. 前記モータの前記出力軸が回転し、前記第1の接続要素を介して前記表示アセンブリを第1の位置と第2の位置の間で回転させる、請求項4に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  6. 前記第1の位置と前記第2の位置との間にある前記表示アセンブリの回転の角度は110度である、請求項5に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  7. 前記モータは複数の位置決め部を有し、前記モータホルダは複数の位置決め孔を有し、前記位置決め部は、前記位置決め孔に対応して、前記モータを前記モータホルダに設置させる、請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  8. 前記モータは遊星歯車減速機モータである、請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  9. 前記固定アセンブリは本体を有し、前記モータホルダと前記本体は接続される、請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
  10. 前記本体は帽子形状である、請求項9に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
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