JP3376122B2 - 頭部装着式ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、両眼及び両耳に、夫々
再生された映像及び音声を同時に供給する、所謂人工現
実感（バーチャルリアリティ）を得るための映像音声再
生装置等に用いて好適な頭部装着式ディスプレイ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置には音声再生機能を備えて
いないものもあるが、少なくともバックライト付き液晶
を用いた映像表示部と、その映像を眼に導くためにプリ
ズム，レンズ，ミラー等を有する光学系を備えており、
それらを両眼前にそれぞれ固定するようになされてい
る。然るに、これらの表示部や光学系は何れも可成りの
重量があるため、快適で確実な装着手段の出現が望まれ
ているにも拘わらず、これまでのところ満足すべきもの
が提案されていない。

【０００３】従来の装着手段には、大きく分けて五つの
形式がある。第１のものは特開平５−８５４４６号公報
に記載されているようなヘルメット型のものである。第
２のものは特開平５−１９６８９８号公報に記載されて
いるような眼鏡型のものであり、第３のものは特開平６
−２２２４６号公報に記載されているようなヘッドホン
型のものである。また、第４のものは環状をしたヘアバ
ンド型のものであり、第５のものは図１３及び図１４に
示したような比較的硬質なＵ字形をしたバンド型のもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然るに、上記したヘル
メット型のものは、着脱性が悪く、圧迫感が強いという
ことのほかに、頭が密閉されるので蒸れるという問題点
がある。その点、眼鏡型のものは、着脱性はよいものの
重量の大半を鼻で受けるので、装着感が極めて悪いとい
う問題点がある。また、ヘッドホン型のものも着脱性は
よいが、耳部における二つの支持点で支持しているだけ
のため、アイマスク部の重量に対して前後のバランスを
とるためにバラスト部を必要とし、全体として重くなる
という問題点がある。更に、一般的なヘアバンド型のも
のは、アイマスク部（本発明における本体部に相当する
もので、以下、ゴーグル部という）が重いとバンドによ
る圧迫が強くなって装着感が悪くなり、またＵ字形のバ
ンド型のものは、確実に支持するためには三つの支持点
のうち側頭部から後頭部にかけての両側２点において比
較的強い弾性の締めつけ力が必要であり、そのために頭
が痛くなるという問題点があった。

【０００５】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、装着時の安定性と頭部の動きに対する追従性がよ
く、また快適な装着感が得られ且つ着脱の操作性に優れ
た頭部装着式ディスプレイ装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の頭部装着式ディスプレイ装置は、映像表
示部及び光学系を装備した本体部と、前記表示部を目で
観察できるように前記本体部を眼前に固定するための支
持部とを有し、前記支持部は、頭部に対して一平面上に
ない複数箇所の支持点を有するようにする。

【０００７】また、好ましくは、本発明の頭部装着式デ
ィスプレイ装置は、映像表示部及び光学系を装備した本
体部と、前記表示部を目で観察できるように前記本体部
を眼前に固定するための支持部とを有し、前記支持部
は、頭部に対して一平面上にない複数箇所の支持点をつ
なぐ支持フレーム構造をなすようにする。

【０００８】更に、好ましくは、本発明の頭部装着式デ
ィスプレイ装置は、前記支持部が、頭頂を前後に挟む少
なくとも２点の支持点を有するようにする。

【０００９】

【作用】本発明におけるディスプレイ装置は、好ましく
は４点で頭部に支持される。その場合、二つの支持点は
それぞれ左右の耳の近傍に位置し、残りの２点のうち一
方は前頭部、好ましくは額部に位置し、他方は頭頂部に
おける後方部に位置するようにするとよい。その場合、
前者の２点は、ディスプレイ装置を上方へ離脱させる力
に対して下向きの力が働くように作用し、後者の２点
は、ゴーグル部の重力による荷重を分散させるように作
用する。

【００１０】そのため、軽い装着感が得られるとともに
安定性が高く、また後頭部には支持点がなくフレームや
パッドが存在しないので、頭部を動かし易く、しかも椅
子に座って使用する場合には、背もたれやヘッドレスト
との接触を気にしなくてよく、非常に快適である。ま
た、頭部へ装着したり外したりするのは、お面の場合と
同じ操作で行えるので、極めて簡単である。

【００１１】

【実施例】第１実施例 本発明の第１実施例を図１及び図２によって説明する。
図１は本実施例装置を頭部へ装着した状態を示す正面図
であり、図２は同じく側面図であるが、何れも本発明の
原理を説明するためのものでもある。

【００１２】本実施例における支持部１は、頭部への装
着状態において、頭頂近傍より、前後，左右の四方に分
岐された弾性体の支持フレーム構造をしている。図１に
示すように左フレーム１ａと右フレーム１ｂの先端に
は、それぞれ左パッド２，右パッド３が配設されてお
り、それらのパッド２，３による頭部への支持点は耳の
近傍、好ましくは後頭部方向へ僅かに寄った位置と成さ
れている。両フレーム１ａ，１ｂは、両パッド２，３の
間隔を縮めるように弾性力が付勢されており、この付勢
力によって、両パッド２，３を介して支持点近傍に圧迫
感を与えないようにするために、柔軟な素材、例えば合
成樹脂等で構成されている。図１における装着状態にお
いて、仮に本実施例のディスプレイ装置に頭部から上方
へ外そうとする力Ｆ１が加えられた場合には、各パッド
２，３と頭部との間には、より大きな垂直抗力Ｆ２が生
じて、下向きの摩擦力Ｆ３が働き、外れ難くなる。従っ
て、ディスプレイ装置は、安定した装着状態が保たれて
いる。

【００１３】一方、本実施例の支持部１には、図２に示
されているように、前フレーム１ｃに前パッド４が、ま
た後フレーム１ｄに後パッド５が配設されており、それ
らのパッド４，５は頭頂を前後に挟む二つの支持点を構
成している。また、前フレーム１ｃには前パッド４より
先端に、ゴーグル部６が配設されている。このゴーグル
部６には、上記したように映像表示部及び光学系が装備
されており、本発明装置における本体部を構成してい
る。このようにディスプレイ装置の重力Ｆ４が全てゴー
グル部６に集中しているとすると、パッド４，５には大
きな垂直抗力Ｆ２と摩擦力Ｆ３とが働くため、荷重が分
散され、その結果、装着バランスが良好で安定した装着
状態が得られる。上記の前パッド４は、前頭部であれば
どの位置でもよいが、より安定した装着状態を得るため
には額部が望ましい。

【００１４】本実施例は、上記のように、頭部を、一平
面上にない四つのパッド、即ち四つの支持点で支持する
ようにしているので、荷重の分散と摩擦の増大が達成さ
れる。特に、荷重の分散により軽い装着感が得られ、四
つの各支持点での安定性も高い。また、後頭部にはフレ
ームやパッドが存せず、広い開放部ができるので、ヘッ
ドレストがあったり背もたれの高い椅子に座って使用す
る場合には、非常に快適である。また、この開放部のお
かげで、ヘルメットのように上から被る必要がなく、眼
鏡を掛けたままでも、お面を被るようにして簡単に着脱
することができる。更に、支持点の頭部との接触部を最
小限にすることができたので、装着時の解放感があり、
また体温や発汗による蒸れもない。

【００１５】第２実施例 本発明の第２実施例を図３乃至図６を用いて説明する。
図３は、本実施例のディスプレイ装置を頭部に装着した
状態を示した斜視図である。図４は、本実施例の斜視説
明図である。図５は、頭部へ装着した状態を示す側面説
明図である。図６は、後下方向から視た本実施例による
ディスプレイ装置の斜視図である。

【００１６】本実施例における支持部１１は、側面から
視て側頭部近傍でＪ型に屈曲した左フレーム１１ａ，右
フレーム１１ｂと、それらを連結しているゴーグル部１
６の取付部，頂帯部１７によって、閉じた構成とされて
いる。左フレーム１１ａと右フレーム１１ｂには、それ
ぞれ弾性のある材質からなる支持フレーム１８，１９を
介して、左パッド１２，右パッド１３が取り付けられて
いる。これらの支持フレーム１８，１９は、それぞれ左
フレーム１１ａ，右フレーム１１ｂにビス止めされてお
り、左パッド１２にはケーブル２０が接続されている。
また、左フレーム１１ａと右フレーム１１ｂには、それ
ぞれ左右の耳位置に合わせてスピーカ２１，２２が取り
付けられている。そして、ケーブル２０によって送られ
てきた映像信号と音声信号はパッド１２，支持フレーム
１８，左フレーム１１ａを介して、ゴーグル部１６に内
蔵されている映像表示部と、スピーカ２１，２２とに送
られるようになっている。ゴーグル部１６に内蔵されて
いる映像表示部や光学系には種々のものが知られている
が、図５にはその一例が透視的に示されている。

【００１７】ゴーグル部１６には、モード切替スイッチ
２３，モード表示ランプ２４，眼幅調整ノブ２５が設け
られている。そして、ゴーグル部１６の上下位置には、
前パッド１４と顔パッド２６が配設されている。この顔
パッド２６は、主に遮光効果を持たせるためのものであ
る。頂帯部１７は、三つのブロックに分かれており、各
ブロック間では或る程度の可撓性が付与されており、そ
れらのブロック内にはカラー調整のために必要な電圧調
整回路等の搭載された電子基板１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
が内蔵されている。

【００１８】また、頂帯部１７の内側には後パッド１５
が、図６に示されているようにして配設されており、且
つ左フレーム１１ａと右フレーム１１ｂに設けられてい
るハイトノブ２７，２８によって、各個人の頭部形状に
応じてその高さ位置を調整できるようになされている。
但し、このパッド１５を、図３に示すように直接頂帯部
１７の下側に取り付けるようにしても差し支えない。本
実施例はこのような構成をしているから、図４に一点鎖
線で示したように、後頭部に相当する位置に広い開放部
Ａが形成されている。このように、本実施例における支
持部１１は、パッド１２，１３，１４，１５による４箇
所の支持点をつないだ支持フレーム構造となっている。
尚、各パッド１２，１３，１４，１５は、何れも適度な
弾性と柔軟性を持ち、頭部に対する摩擦の大きな材質で
形成されている。また、図６において符号２９は、接眼
窓を示している。

【００１９】本実施例のディスプレイ装置を装着するた
めには、左右のフレーム１１ａ，１１ｂを両手で持って
左右のパッド１２，１３を両側へ広げ、お面を被るよう
にして頭部に前方から装着する。そして、後パッド１５
を、左右のハイトノブ２７，２８により各個人の頭部の
形状に合わせて調整する。その結果、前パッド１４と後
パッド１５が全体の重量を分散して支持するようにな
る。また、左右のパッド１２，１３は耳の後部を頭部中
心に向かって支持フレーム１８，１９の弾性により加圧
する。このようにして、上記四つのパッド１２，１３，
１４，１５は、一平面上には位置しない４箇所の支持点
で頭部を包み込むように配設されているので、それぞれ
頭部表面に対して略垂直方向へ加圧し、常に安定した装
着状態が維持される。

【００２０】このように本実施例においては、支持部１
１は全体として閉じた環状の支持フレーム構造であるた
め、図１３に示した従来のＵ字状のバンド型に比べて剛
性が高く、その分だけ軽量化が図れる。その外、第１実
施例の説明で述べた効果は、本実施例に対しても同じこ
とがいえる。即ち、４箇所の支持点への荷重の分散によ
り軽い装着感が得られ、安定性も高い。また、後頭部に
相当する位置にはフレームやパッドがなく開放部Ａが形
成されているので、ヘッドレストがあったり背もたれの
高い椅子に座って使用する場合に非常に快適である。ま
た、この広い開放部のおかげで、頭部への着脱もヘルメ
ットのように上から被る必要がなく、眼鏡を掛けた状態
でも、お面を被るようにして簡単に着脱することができ
る。更に、支持点の頭部との接触部を最小限にすること
ができるので、装着時に解放感があり、体温や発汗によ
る蒸れもない。

【００２１】第３実施例 本発明の第３実施例を図７の斜視図を用いて説明する。
本実施例は第２実施例と可成り似ているので、実質的に
同一視できるものには同一の符号が付けられている。本
実施例が第２実施例と異なる点は、左右のパッド１２，
１３がヘッドホンのマッフルと同じようにスピーカ２
１，２２を囲むような形状をなし、耳の周辺を加圧する
ようにしている点と、左右のフレーム１１ａ，１１ｂに
保持グリップ３０，３１を設けた点である。この保持グ
リップ３０，３１は各フレーム１１ａ，１１ｂと一体に
構成してもよいし、別体に構成してビス，接着等で取り
付けるようのしてもよい。尚、図７においては明示され
ていないが、頂帯部１７の下側に後パッド１５が配設さ
れていることは言うまでもない。

【００２２】上記のような構成の本実施例においては、
保持グリップ３０，３１が左右のフレーム１１ａ，１１
ｂの補強的効果を有している。しかも、着脱や運搬時に
は必ず、この保持グリップを持つことになるため、他の
部分に力の掛かる率が少なくなり、ゴーグル部やスピー
カが破損したり、汚れたりするようなことはなくなる。
また、このことから他の部分の強度をそれ程高くする必
要がなくなり、ディスプレイ装置全体を軽くすることが
できる。尚、重複を避けるために説明を省略するが、上
記のほか、第２実施例で述べた作用効果は、全て本実施
例についても言えることである。

【００２３】その他の実施例 本発明の第４乃至第８実施例を、図８乃至図１２を用い
て説明する。これらの図のうち、図８乃至図１１は第４
乃至第７実施例のディスプレイ装置を頭部に装着した状
態を示す側面図であり、図１２は第８実施例のディスプ
レイ装置を頭部に装着した状態を示す斜視図である。
尚、各図面においては、第２実施例のものと実質的に同
一のものには同じ符号を付けてある。

【００２４】図８に示した第４実施例は、支持部１１が
実際には円環状をしており、その前頭部に前パッド１４
が、また頭頂部における後方位置には頂帯部１７の下側
に後パッド１５が配設されており、また左フレーム１１
ａの内側には左パッド１２が配設されている。勿論、図
示されていないが右フレーム１１ｂには右パッド１３が
配設されている。この実施例においては、映像信号を受
けるためのケーブル２０が頂帯部１７に接続されてい
る。

【００２５】図９に示した第５実施例は、第４実施例の
構成に加えて、左フレーム１１ａに支持アーム１１ｃが
設けられている。そして、ケーブル２０はその支持アー
ム１１ｃに接続されている。このような支持アームを更
に右フレーム１１ｂに設けるようにしても構わない。ま
た、耳の後方部において、支持アーム１１ｃの内側にパ
ッドを配設するようにすることを妨げるものではない。
尚、本実施例においては、第４実施例に比較して、ケー
ブル２０が後頭部に触れにくくなるという利点がある。

【００２６】図１０に示した第６実施例は、第４実施例
のフレーム１１ａの形状が、図８において見かけ上、直
線的であるのに対して、側頭部近傍に屈曲部のある折れ
曲がった形状にしたものである。ディスプレイ装置の支
持部１１を、このように左右の側頭部近傍に屈曲部を有
する円環状とした場合には、第４実施例の場合よりも更
に重心を下げることができ、安定感が増すとともに強度
的にも有利となり、またスピーカ等のレイアウトが容易
となる。

【００２７】図１１に示した第７実施例は、第６実施例
の構成に加えて、左フレーム１１ａに支持アーム１１ｃ
とスピーカ２１を設けたものである。そして、映像信号
と音声信号を受けるために、ケーブル２０が支持アーム
１１ｃに接続されている。更に、図示されていない右フ
レーム１１ｂに、このような支持アームを設けてもよい
し、また既に説明したようにスピーカ２２を設けても構
わない。

【００２８】図１２に示した第８実施例は、実質的に、
第７実施例の構成において、頂帯部１７の中央の一部を
除去したものである。従って、本実施例においては、図
４に示した電子基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃは他の場所
に装備されることになる。また、本実施例においては、
頂帯部１７を二分したことにより、後パッド１５も分離
されているので、少なくとも５個のパッド、即ち５箇所
の支持点で支持されることになる。更に、本実施例は、
頂帯部１７を二分したことにより弾性力を持たせること
が可能になったので、各個人の頭部形状に応じてその都
度調整をしなくても済むようにすることが可能である。

【００２９】以上説明したことからも明らかなように、
上記各請求項に記載された構成の他に、以下に示す構成
も本発明の特徴である。 （１）前記支持部の支持点のうち、少なくとも２点は頭
頂を前後に挟む位置で支持し、また、他の少なくとも２
点は左右の耳の近傍の相対する位置で支持することを特
徴とする請求項１に記載の頭部装着式ディスプレイ装
置。この構成によれば、前方と下方に対する荷重を、頭
頂を前後に挟む２点で支持し、また左右のバランスをと
りつつ適度の加圧を左右の２点で行うようにしたため、
顔面や頭部への圧迫感、負担感を軽減することができ
る。 （２）前記頭頂を前後に挟む支持点のうち、一方は額部
に位置することを特徴とする上記（１）に記載の頭部装
着式ディスプレイ装置。この構成によれば、より安定し
た装着状態を得ることができる。 （３）前記支持部は、頭部に対して一平面上にない分散
配置された４箇所の支持点のみを有することを特徴とす
る請求項１又は上記（１）に記載の頭部装着式ディスプ
レイ装置。この構成によれば、最小の支持点で、上記
（１）の構成における効果を得ることができる。 （４）前記支持フレーム構造は、その一部に閉じた構造
を持つことを特徴とする請求項２に記載の頭部装着式デ
ィスプレイ装置。この構成によれば、強度を維持しつつ
軽量化することができる。 （５）前記支持フレーム構造は、その一部に着脱時に保
持するためのグリップ部を有することを特徴とする請求
項２に記載の頭部装着式ディスプレイ装置。この構成に
よれば、強度を確保したグリップ部を持って着脱を行え
るので、安心して取り扱うことができる。

【００３０】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、ディス
プレイ装置の装着感が向上し、装着時の安定性と頭部の
動きに対する追従性が改善され、着脱時の手順が簡便に
なる。特に、支持点を限定することにより、頭部の形状
差の影響を受けにくくなり、各支持点での力学的な作用
が平均化されるので、常に安定した装着感が得られる。
また、頭部への密着部を最小限にできるので、通気性を
よくすることができる。更に、支持点の加圧に関与する
面積が少ないので、単位面積当たりの加圧力が大きく、
少ない力量でも必要な保持力を得ることができる。ま
た、後頭部に支持点を設けないようにすることにより、
椅子の背もたれや枕等に干渉せず、長時間装着した場合
でも、疲労感が大幅に軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のディスプレイ装置を頭部
へ装着した状態を示す正面図である。

【図２】図１と同じ状態を示す側面図である。

【図３】本発明の第２実施例のディスプレイ装置を頭部
へ装着した状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２実施例のディスプレイ装置の斜視
説明図である。

【図５】本発明の第２実施例のディスプレイ装置を頭部
に装着した状態を示す側面説明図である。

【図６】本発明の第２実施例のディスプレイ装置を後下
方向から視た斜視図である。

【図７】本発明の第３実施例のディスプレイ装置の斜視
図である。

【図８】本発明の第４実施例のディスプレイ装置を頭部
に装着した状態を示す側面図である。

【図９】本発明の第５実施例のディスプレイ装置を頭部
に装着した状態を示す側面図である。

【図１０】本発明の第６実施例のディスプレイ装置を頭
部に装着した状態を示す側面図である。

【図１１】本発明の第７実施例のディスプレイ装置を頭
部に装着した状態を示す側面図である。

【図１２】本発明の第８実施例のディスプレイ装置を頭
部に装着した状態を示す斜視図である。

【図１３】従来の頭部装着式ディスプレイ装置を示す斜
視図である。

【図１４】図１３に示したディスプレイ装置を頭部に装
着した状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１１ 支持部 １ａ，１１ａ 左フレーム １ｂ，１１ｂ 右フレーム １ｃ 前フレーム １ｄ 後フレーム ２，１２ 左パッド ３，１３ 右パッド ４，１４ 前パッド ５，１５ 後パッド ６，１６ ゴーグル部 １１ｃ 支持アーム １７ 頂帯部 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ 電子基板 １８，１９ 支持フレーム ２０ ケーブル ２１，２２ スピーカ ２３ モード切換スイッチ ２４ モード表示ランプ ２５ 眼幅調整ノブ ２６ 顔パッド ２７，２８ ハイトノブ ２９ 接眼窓 ３０，３１ 保持グリップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渥美 元宏 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−63379（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−46356（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−22246（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−123852（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/64 H04N 13/00 G03B 21/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像表示部及び光学系を装備した本体部
   と、前記表示部を目で観察できるように前記本体部を眼
   前に固定するための支持部とを有し、前記支持部は、頭
   部に対して一平面上にない複数箇所の支持点を有するこ
   とを特徴とする頭部装着式ディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 映像表示部及び光学系を装備した本体部
   と、前記表示部を観察できるように前記本体部を眼前に
   固定するための支持部とを有し、前記支持部は、頭部に
   対して一平面上にない複数箇所の支持点をつなぐ支持フ
   レーム構造をなしていることを特徴とする頭部装着式デ
   ィスプレイ装置。
3. 【請求項３】 前記支持部は、頭頂を前後に挟む少なく
   とも２点の支持点を有することを特徴とする請求項１又
   は２に記載の頭部装着式ディスプレイ装置。