JP3576985B2 - 位置調整機構及びヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、頭部装着型画像表示装置(ヘッドマウントディスプレイ装置)における表示装置の取り付け構造として適用可能な位置調整機構及び、位置調整機構を用いた装着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ヘッドマウントディスプレイ装置は、手軽に映像を大画面で見ることが可能であること、立体視が容易であること、観察者と共に移動可能であることなどから、従来広く用いられている。一般に、このようなヘッドマウントディスプレイ装置においては、装置装着後に表示部の位置調整を行うための位置調整機構を有している。
【0003】
位置調整機構を有する従来のヘッドマウントディスプレイ装置の例を、図19に示す。図19において、表示部であるディスプレイ100は、ヘッドマウントディスプレイ装置の頭部装着機構を構成するフレーム110から延長された連結部材先端に、位置調整機構としての支軸110aを介して取り付けされている。支軸110aは、連結部材112に対して(ディスプレイ100に対する重力よりも大きな)所定の摩擦力に抗って回転可能に取り付けされており、支軸110aに固定されたディスプレイ100は任意の回転位置に固定できる。
【0004】
図19に示すヘッドマウントディスプレイ装置は、装着機構として、ディスプレイ100を保持し、装着時に前頭部に対向するフロントフレーム110と、フロントフレーム110の左右両端に、所定角度の範囲で水平方向に回転自在に取り付けられ、装着時に側頭部に対向する2つのサイドフレーム101と、両端をサイドフレーム101に長さ調節可能に取り付けされた可撓性を有するバンド103、可撓性を有し、長さ調節可能に取り付けされたバンド106を介して左右のサイドフレーム101を接続し、装着時に装着者の頭頂部に対向するトップフレーム105を有する。
【0005】
また、フロントフレーム110の中央内側には装着者の前頭部を押圧するフロントパッド107が、バンド103の中央内側には装着者の後頭部を押圧するリアパッド104が設けられている。
【0006】
このような従来のヘッドマウントディスプレイ装置を装着者が装着する場合、先ず、左右のサイドフレーム101に設けられたつまみ102を矢印A方向に動かして、バンド103の長さを調節することによって、頭部装着機構のリヤパッド104及びフロントパッド107によって前頭部及び後頭部の押圧力を調整する。そして、次にトップフレーム105に設けられたつまみ108をB方向に動かしバンド106の長さを調節してフレーム105を頂頭部に突き当てる。
【0007】
以上の操作により、フロントフレーム110に設けられたフロントパッド107とバンド103に設けられたリアパッド104をそれぞれ装着者の前頭部と後頭部に一定の力にて押圧されると共に、頂頭部においてフレーム105が突き当てられ、フロントフレーム110に接続されたディスプレイ100が頭部に装着される。
次に、装着者は、眼前に支持されたディスプレイ100を、110aを軸としてチルトさせることにより最適な観察位置に調整する。
【0008】
しかしながら、支軸110aと連結部材112の組み合わせによる位置調整機構では、ディスプレイ100の可動範囲が支軸110a周りに限定され、角度調整は可能なものの、上下方向に対しては位置調整ができない。そのため、装着時にディスプレイ100の上下方向における位置が正しくなければ、チルトしても最適な位置に調節できない。従って、図19に示す例では、上下方向の位置調整はヘッドマウントディスプレイ装置全体を上下方向に動かして行わなければならず、上述した装着操作を上下方向の位置調整毎に行うことになる。このため、位置調整が非常に煩雑で面倒であるという問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
この問題の解決方法として、図19における連結部材112とフロントフレーム110との取り付け構造を改良して、ディスプレイ100の上下位置調整を容易にした位置調整機構が特開平9−280247号公報に開示されている。
【0010】
この位置調整機構は、図20に示すように、装着機構側のフロントフレーム110と連結部材111とを支軸110bを介して接続し、連結部材111がフロントフレーム110に対して支軸110b周りに回転可能とした、支軸110a,110b及び連結部材111からなる位置調整機構である。支軸110bは支軸110aと同様、連結部材111に対して(ディスプレイ100に対する重力よりも大きな)所定の摩擦力に抗って回転可能に取り付けされている。この機構によれば、ディスプレイ100を支軸110a周りにチルト可能なだけでなく、チルトする回転位置を移動させることができるので、装着操作を繰り返すことなく上下方向の移動調整も可能になる。
【0011】
すなわち、図20において、支軸110aをP1、支軸110bをP2、観察者の瞳の位置をI、観察者の視線方向をL1とする。そしてP1から視線L1に下した垂線の足をHとし、IHをディスプレイ100と観察者の瞳の位置Iとの位置関係を示す観察距離aとする。観察距離aはヘッドマウントディスプレイ装置の設計上決定される値である。
【0012】
装着機構側のP2の位置と観察者の瞳の位置Iは、装着者個々の頭部形状あるいはサイズにより、また取り付けた時の状態により決まり、ヘッドマウントディスプレイ装置を観察者の頭部に装着した時点で決定される。
【0013】
したがって、観察距離aを任意の値としたときのディスプレイ装置取り付け位置(支軸)110a(P1)は以下のようになる。
まず、P1Hの長さはディスプレイ装置固有の値であるので、IH=aが決まれば、瞳Iとディスプレイ取り付け部110aを結ぶIP1の長さは一義的に決まる。さらにP1P2ともディスプレイ装置固有の値であるので、P1はIを中心とする半径IP1の円弧とP2を中心とする半径P1P2の円弧との交点となる。
【0014】
したがって、最適な観察位置にディスプレイ100を移動させるには、ディスプレイ100を、支軸110aを中心にチルトさせると共に連結部材111を110bに対し回転させればよい。
しかしこの場合、視線方向L1は一義的に決まり任意の値を取ることはできない。
【0015】
一方、視線方向L1を任意の方向としたときのディスプレイ装置取り付け部110a(P1)の位置は以下のように求められる。すなわち、L1に平行で距離P1H離れた直線をL2とすればP1は直線L2上にある。そして距離P1P2はディスプレイ装置固有の値であるから、P1は直線L2と、P2を中心とした半径P1P2の円弧との交点となる。しかしこの場合、今度は観察距離aを任意の値にすることはできない。
【0016】
観察距離aと視線方向L1の両方が任意の値を取れるようにするには連結部材111の長さを変える必要がある。
すなわち、観察距離aと視線方向L1の両方を満たすP1は、直線L2上にあり、かつIHが観察距離aに等しいときであるから、Iを中心とする半径IP1と直線L2との交点となる。したがってP1P2の長さは一定値とならず可変する必要がある。
【0017】
以上説明したように、連結部材111の長さが一定の場合は、ディスプレイ100は任意の観察距離aと視線方向L1の両方を同時に満たすことはできないが、通常観察範囲にはある程度の許容範囲があるので、それぞれの許容値の中で最適な観察位置に持ってくることは可能である。
【0018】
しかし、図20に示す位置調節機構によりディスプレイ100を最適な観察位置に移動するには、ディスプレイ100を手で持ち、支軸110a周りにディスプレイ100をチルトさせながら連結部材111を支軸110bを軸として回転させる必要がある。この調節操作時、支軸110aでのチルトに対しては回転力のみで回転できるが、支軸110bに対してはフリクションによる摩擦力により、支軸110bに対し図20に示す矢印AまたはB方向の力が加わる。すなわち、装着機構を上下方向に移動させる方向の力が作用する。
【0019】
一般に、この種の装着機構においては、装着者に対する負担を少なくするため、通常、装置重量を保持するのに必要な程度の保持力しか有していない。したがって、上記のような力が作用する場合は装着機構そのものが動いてしまうということになり、ディスプレイ100の位置調整操作時には装着機構を手で押さえるなどして移動を防止する必要がある。
【0020】
実用新案登録第3053061号には、支軸110a及び110bに相当する軸のフリクションをネジで調節する位置調節機構が開示されている。すなわち、ネジをゆるめることにより、支軸110a及び110bに相当する軸は連結部材に対して自由に回転することが可能になり、またネジを締め付けることにより最終的には軸が固定される。
【0021】
このような位置調節機構によれば、ネジを緩めた状態でディスプレイ及び連結部材は自由に回転可能であるため、調整操作時に装着機構に対し力が作用することはない。しかしながら、最適な位置で固定する場合には、自由に回転可能な状態でディスプレイ及び結合部材を手で支持しながら2ヵ所の軸に設けられたネジをそれぞれ締め付けるという操作を行わなければならない。また緩める場合もディスプレイを手で保持しながら行う必要があり、操作が煩わしいという問題がある。
【0022】
また、上述の従来技術においては、位置調整済みの状態で観察者が外界を直接視認しようとしてディスプレイを跳ね上げる場合、特開平9−280247号公報の構成では支軸のフリクションを解除できないため、装着部を手で押さえながらでないと装着機構がはずれるおそれがある。また、実用新案登録第3053061号の構成では、ネジをゆるめる必要があり、急いでいる場合には対応できないという問題がある。
【0023】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、位置調整対象となる機器と、位置が固定された支持部との間に取り付けされた位置調整機構において、機器の位置調整時に支持部へ不要な力を伝達せず、かつ位置調整を簡単かつ確実に行うことのできる位置調整機構を提供することにある。
【0024】
また、本発明の別の目的は、位置調整対象となるディスプレイ機器と、位置が固定された支持部との間に取り付けされた位置調整機構において、任意の観察距離と視線方向の両方を同時に満たしながら、ディスプレイ機器の位置調整が可能な位置調整機構を提供することにある。
【0025】
本発明のさらに別の目的は、位置調整対象となるディスプレイ機器と、位置が固定された支持部との間に取り付けされた位置調整機構において、ディスプレイ機器を容易に観察者の視野から移動させることが可能な位置調整機構を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、位置調整対象となる機器を、機器を支持する支持手段に対して相対的に移動可能に接続する位置調整機構であって、支持手段が接続される第1の可動手段と、機器が接続される第2の可動手段と、第1の可動手段をロックするロック状態と、第1の可動手段のロックを解除するロック解除状態とを有する第1のロック手段と、第2の可動手段をロックするロック状態と、第2の可動手段のロックを解除するロック解除状態とを有する第2のロック手段と、第1及び第2のロック手段の両方を同時にロック状態もしくはロック解除状態に変更可能な状態変更手段とを有することを特徴とする位置調整機構に存する。
【0027】
また、本発明の別の要旨は、本発明の位置調整機構を用いたヘッドマウントディスプレイ装置に存する。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。
<第1の実施形態>
(全体構成)
図1は本発明の実施形態に係る位置調整機構を適用した装置の一例としてのヘッドマウントディスプレイ装置の全体構成例を示す斜視図である。
図1において、1は、本実施形態に係る位置調整機構により位置調整を行う機器であり、後述するケーブル25から供給される画像を表示し、装着者に提示するLCD等の表示部である。表示部1は本実施形態に係る位置調整機構としての連結部材3を介して頭部装着機構のフロントフレーム2に取り付けられている。本実施形態において、連結部材3は軸3a及び3bを有し、軸3aを介して表示部1に、軸3bを介してフロントフレーム2にそれぞれ接続されており、後述するように各軸3a,3bは解除ボタン4が矢印H方向に押されている状態では負荷無く自由に回転し、解除ボタン4を離せばその位置でロックするように構成される。従って、装着者は表示部1の位置をヘッドマウントディスプレイ装置の装着後に、かつ頭部装着機構を動かすことなく容易に変更可能である。
【0029】
フロントフレーム2の内側には、装着者の前頭部を押圧するためのスポンジ状のパッド17がパッド取付台18を介して取り付けられている。さらにフロントフレーム2の左右両端にはフリクション15、15(図2参照)を介して、装着時に側頭部に対向する2つのサイドフレーム7が所定角度の範囲で水平方向に回転自在に取り付けられている。また、8は可撓性を有するバンドであり、その中央部には装着者の後頭部を押圧するためのリアパッド9が設けられている。
【0030】
またバンド8の両端部には、サイドフレーム7に設けられた溝7aに沿って摺動可能なつまみ5が一体的に取り付けられている。解除ボタン6はつまみ5と着脱可能に係合し、バンド8の矢印B方向(頭部装着機構による頭部押圧を緩める方向)への移動を制限する。つまみ5、解除ボタン6及び溝7aの構成及び動作については後で詳細に説明する。
【0031】
10はフロントフレーム2に対し軸11を介して取り付けられたトップフレームで、後述する摩擦部材及びワンウェイクラッチ等の機構により、下方(矢印C方向)に対しては自重等により軸11を中心に実質的に無負荷もしくは小さな負荷で回転し、上方(矢印D方向)に対しては摩擦部材によって決まる一定の荷重以上の力が作用したとき軸11を中心に回転するように構成されている。トップフレーム10の取り付け構造についても後で詳細に説明する。
【0032】
25は表示部1と表示制御を行うコントローラ(図示せず)とを結ぶ信号ケーブルであり、本実施形態においてはトップフレーム10の後頭部側端部からトップフレーム10内部を通って表示部1へ接続されるように引き回されている。
【0033】
(フレーム7の構造)
次に、図2及び図3を参照して、サイドフレーム7とフロントフレーム2との取り付け構造を説明する。
図2に示すように、サイドフレーム7はフロントフレーム2内に一体的に設けられた構造物であるステー16にフリクション15を介して矢印I方向の所定角度範囲で水平方向に回転自在に取り付けられている。
【0034】
図3はフリクション15を示す斜視図で、フリクション15は取付部15cを有する内輪15aと外輪15bとからなり、内輪15aと外輪15bの間で一定の摩擦力を有するように構成されている。そして内輪15aはフロントフレーム2と一体的に設けられたステー16に、取付部15cを介して取り付けられ、外輪15bはサイドフレーム7側に固定されている。したがってサイドフレーム7はフリクション15をヒンジとしてフロントフレーム2に対し一定の摩擦力を持って回転することになる。なお、図2においては、フロントフレーム2の左端における取り付け構造のみを示したが、右端についても同様の構造でサイドフレーム7が取り付けされている。
【0035】
(バンド8の取り付け構造)
次に、図4〜図6を用いて、バンド8とフレーム7との取り付け構造について説明する。
図4は、バンド8の両端に設けられたつまみ5と解除ボタン6との位置関係を示す斜視図、図5は解除ボタン6によりつまみ5の移動が制限される構成を説明する水平断面図、図6はサイドフレーム7とバンド8の接続部分をサイドフレーム7の内側から見た斜視図である。
【0036】
つまみ5には図4、図5に示すように穴5aが設けられ、この穴5aには解除ボタン6が嵌合している。そして解除ボタン6はつまみ5に一体的に設けられている板バネ14により矢印J方向に付勢されている。
【0037】
また、この解除ボタン6の側面には図4、図6に示すように一対の爪6aが設けられている。この爪6aは図6に示すようにサイドフレーム7の溝7aの両側内面に設けられた鋸歯状の突起7bに噛み合うような形状を有し、鋸歯状の突起7bと爪6aと板バネ14によりラチェット機構が構成されている。したがって図5においてつまみ5はバンド8を短くする方向、すなわちフロントパッド17及びリアパッド9の距離を縮め、頭部を押圧する方向である矢印A方向に対しては自由に動き、逆の矢印B方向に対しては爪6aが鋸歯状突起7bに引っかかり動きが阻止される。矢印B方向に動かす場合は、解除ボタン6を押し、爪6aを鋸刃状突起7bより外した状態で行う。
【0038】
(トップフレーム10の取り付け構造)
図7はトップフレーム10の取り付け構造を示す垂直断面図である。なお、図7においては、図を見やすくするため軸11及びフロントフレーム2のハッチングは省略してある。
【0039】
図7において軸11は、フロントフレーム2に設けられた支持部2a、2bに回転自在に取り付けられている。また、軸11は支持部2a近傍に鍔部11aを有し、鍔部11a及び支持部2aの内壁間には軸11を取り囲むように摩擦部材12が設けられている。そして、鍔部11aの内壁と摩擦部材12の間で生じる摩擦力によって主に軸11の回転に負荷を与えている。
【0040】
一方、軸11の鍔部11aと支持部2bの間には、ワンウェイクラッチ13が取り付けされている。ワンウェイクラッチ13にはトップフレーム10の一端が取り付けられている。ワンウェイクラッチ13は、図1矢印Cの方向には容易に回転するクラッチであり、したがってトップフレーム10は軸11に対し、図1矢印C方向に対しては容易に、例えばトップフレーム10の自重もしくは小さな負荷で回転可能である反面、図1矢印D方向に対する回転は摩擦部材12の摩擦力以上の荷重が作用して初めて回転する。
【0041】
本実施形態において、トップフレーム10は、未装着状態では自重等によりトップフレーム10の頂頭部に接触する部分が最も下がった状態にストッパー等の部材(図示せず)で位置決めされている。この位置は図8に示したヘッドマウントディスプレイ装置における距離bの最小値よりも下がった位置にある。
【0042】
(位置調整機構の構造)
次に、図9〜図12を用いて、本実施形態における位置調整機構である連結部材3の構造及び動作について詳細に説明する。
図9は連結部材3の外観を示す斜視図、図10は連結部材3の上部を外した状態における斜視図、図11は図10の平面図、図12は図11のA−A断面図である。
【0043】
図9に示すように、本実施形態における連結部材3は、表示部1に一体的に設けられた支持部1a、1b、フロントフレーム2に一体的に設けられた支持部2a、2bにそれぞれ3a、3bにおいて、回転自在に取り付けられている。
【0044】
図10において、30はフロントフレーム2に設けられた支持部2a、2bに対し固定された軸である。そして軸30には山型状の歯を外周部に設けた歯車31が一体的に取り付けられている。なお、軸30及び後述する軸32は、支持部2a、2b及び1bと一体的に成形されていてもよい。
【0045】
34はロック部材で、歯車31に対向する位置には山型状の突起34a(図12参照)が設けられ、ロック部材34がロック位置にあるとき、この山型状の突起34aは歯車31の外周部に設けられた山型状の歯の谷部に噛み合うようになっている。そしてロック部材34は左右端部に切り欠き34bを有し、切り欠き34bの上下には歯車31の両端面へ伸び、軸30の上下に至る先端部341及び342を有している。また、ロック部材34の内側端面には角穴34cが設けられ、この角穴34cには解除レバー38の1つの切片38aが挿入されている。またロック部材34は先端部341、342及び底面に沿って歯車31に対して近づく方向及び離れる方向への移動が可能となっており、板バネ36により歯車31方向に付勢されている。
【0046】
32は表示部1に設けられた支持部材1b側に対し固定された軸で、この軸の先端部すなわち支持部材1a側はロック解除レバー38に設けられた穴38e(図11参照)に嵌合している。33は31と同様に山型状の歯を外周部に設けた歯車で軸32に一体的に取り付けられている。
【0047】
そしてこの歯車33の両端面に沿って上述したロック部材34と同形状のロック部材35が取り付けられている。そしてU字状のロック部材35の左右両端部には切り欠き35bが設けられ、切り欠き35bから伸びる先端部351及び352が軸32の上下に達している。またロック部材34と同様、ロック部材35は板バネ37により歯車33方向に付勢されている。またロック部材35の角穴部35cにはロック解除レバー38の切片38bが挿入されている。
【0048】
またロック解除レバー38の軸部38hは表示部1に設けられた支持部1aに回転自在に支持され、さらに軸部38hの先には解除ボタン4が一体的に取り付けられている。39は圧縮バネで、連結部材3に設けられた壁3cとロック解除レバー38の間に取り付けられ、ロック解除レバー38を矢印M方向に付勢している。
【0049】
(機構の動作)
以上のような構成を有する位置調整機構を用いた本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を頭部に装着する場合は、まずヘッドマウントディスプレイ装置を頭に被るようにしてフロントフレーム2、2つのサイドフレーム7及びバンド8で囲まれる空間に頭を挿入させる。そしてトップフレーム10の先端が頂頭部に突き当たった位置からさらにフレーム10を摩擦部材12の摩擦力に抗しながら押し上げ、頭頂部とサイドフレーム7との距離bを調節する。また、同時に両方のサイドフレーム7をフリクション15の摩擦に抗しながら側頭部に軽く突き当たるまで内側へ向けて回転させる。そしてつまみ5を矢印A方向に動かして、フロントパッド17とリアパッド9で前頭部と後頭部を図8に示すように挟持させ、図8の距離aを調節してぐらつかない位置でつまみ5を放す。
以上の操作により、表示部を含むヘッドマウントディスプレイ装置全体は、前頭部、後頭部、頂頭部及び側頭部で支持され、頭部に固定される。
【0050】
次に、表示部1の位置調整を行う。まず、位置調整機構3に設けられたロック解除ボタン4を押すと、軸部38hとともにロック解除レバー38が矢印H方向(図10参照)に移動する。ロック部材34及び35の角穴部34c及び35cに挿入されたロック解除部材38の切片38a及び38bにはそれぞれテーパ38f及び38g(図11)が設けられ、ロック解除ボタン4が押されていない状態、すなわちロック状態においてはテーパよりも先の細い部分がロック部材に挿入された状態にある。
【0051】
一方、解除ボタン4が押されると、解除レバー38が矢印H方向(図11)に移動する。従って、切片38a及び38bに設けられたテーパ38f及び38gが板バネ36及び37の付勢力に抗してロック部材34及び35の角穴部34c及び35cに入り込むことによって、それぞれ矢印K、Lの方向に距離dだけ移動させられる(図13)。
【0052】
従って、解除ボタン4が押し込まれた状態で、突起部34a及び35aが対向する歯車31及び32の歯から離れ、歯車31及び32を開放するのに必要な距離ロック部材34及び35が移動するように距離dを定めることにより、ロック解除ボタン4の押下によって軸30及び32の両方のロックを解除することが可能となる。従って、連結部材3は表示部側の支持部1a、1b、フレーム2側の支持部2a、2bに対しほとんど負荷が作用しない状態で自由に回転させることができるようになる。この状態で表示部1を任意の最適な観察位置に移動させる。
そして最適な観察位置に達した時点で解除ボタン4を離すと板バネ36及び37の付勢力によってロック部材34及び35が押し戻され、それに従ってロック解除レバー38は矢印M方向(図10参照)に押し戻される。
【0053】
これにより解除レバー38の切片38a、38bは元の位置に戻り、ロック部材34、35が板バネ36及び37の付勢力によって軸30及び32の方向へ移動する。その結果、ロック部材34及び35の突起部34a、35aがそれぞれ歯車31、33と噛み合う。すなわち連結部3は表示部側の支持部1a、1b、フレーム2側の支持部2a、2bに対しロックされることになる。また、圧縮バネ39により、解除ボタン4は確実に元の位置に戻る。
これにより、表示部1は任意の最適な観察位置に固定される。
【0054】
このように、本実施形態による位置調整機構によれば、解除ボタン4の操作のみで表示部1の角度調整及び上下方向位置の調整の両方を行うことが可能な上、位置の固定も容易に行うことができる。
【0055】
<第2の実施形態>
(機構の構造)
上記第1の実施形態では、位置調整機構である連結部材3の長さが固定であったため、表示部1の最適な観察位置への移動に際し、上述した理由により観察距離を一定とすると、観察方向については一義的に決まり任意の方向に向けることができず、観察方向を一定にすると、観察距離を任意の位置にすることができない。そこで第2の実施形態に係る位置調整機構では、その長さを可変とすることにより、第1の実施形態で述べたように装着部等に不要な力をかけずに表示部を移動できると共に、観察距離及び観察方向の両方の要素を同時に満たすことができるようにしたものである。
【0056】
図14〜図16は第2の実施形態における連結部材の構造を示す図で、図14は連結部の外観を示す斜視図、図15は連結部の上部カバーを外した状態における斜視図、図16は図15の状態における平面図である。
図14に示すように、連結部材400は部材40と部材40の外側を覆うように取り付けられた部材41からなり、部材41は部材40の外壁をガイドとして矢印N方向に摺動可能に取り付けられている。そして部材41は表示部1に一体的に設けられた支持部1a、1bに、部材40はフレーム2に一体的に設けられた支持部2a、2bにそれぞれ40a、41aにおいて回動自在に取り付けられている。
【0057】
図15、図16において、42は表示部1側のロックを解除するための解除レバーで、第1の実施形態における解除レバー38と同様、支持部1bに一体的に取り付けられた軸32の先端部において軸方向に摺動可能に取り付けられていると共に、軸部42hにて表示部1に設けられた支持部1aに回転自在に支持されている。また軸部42hの先には解除ボタン4が一体的に取り付けられている。そして部材41の壁部41cと解除レバー42の間に設けられた圧縮バネ39により矢印M方向に付勢されている。さらにレバー42の切片42cがロック部材35の角穴部35cに挿入されている。
【0058】
また解除レバー42には山型状の突起42aが設けられ、部材40の側壁部に設けられた複数の山型状の歯40cに噛み合っている。
43はフロントフレーム2側のロックを解除するためのL字形状を有する解除レバーで、L字状の矢印N方向に平行な部分には長穴43a、それに直角な切片部分には長穴43bを有している。そして長穴43aには解除レバー42に一体的に設けられたリベット状の、頭部44aを有する軸44、44が嵌合している。また長穴43bには部材40の底面40bに一体的に設けられた軸45が嵌合している。
【0059】
したがって、解除レバー43の切片部分は部材40に対し長穴43b方向にのみ移動できると共に、矢印Nに平行な部分は解除レバー42に対し長穴43a方向に摺動可能である。
また、解除レバー43の切片部分の先端は、第1の実施形態における切片38aと同様、ロック部材34の角穴34cに挿入されている。
【0060】
(機構の動作)
図15、図16において、解除ボタン4を矢印H方向に圧縮バネ39に抗して押すと、第1の実施形態で述べた解除レバー38と同様、解除レバー42はロック部材35を板バネ37の付勢力に抗して矢印L方向に動かし表示部1側の軸32のロックを解除する。
【0061】
一方、解除レバー42が矢印H方向に動いたとき、軸44、44を介して解除レバー43も矢印H方向に動く。したがって、第1の実施形態で述べた解除レバー38と同様、解除レバー43はロック部材34を板バネ36の付勢力に抗して矢印K方向に動かしフロントフレーム2側の軸30のロックを解除する。
【0062】
さらに、本実施形態においては、解除ボタン4の押下により、解除レバー42に設けられた山型状の突起42aも部材40に設けられた山型状の歯40cから離れ、部材41は部材40に対し矢印N方向に移動できるようになる。また解除レバー42と解除レバー43は長穴43aに沿って相対的に移動可能であるので、表示部1に対する軸32及びフロントフレーム2に対する軸30のロックを解除した状態でフロントフレーム2に対する表示部1の距離を可変できる。
【0063】
このように、本実施形態に係る位置調整機構は、第1の実施形態における効果に加え、長さが可変であることによって、ヘッドマウントディスプレイ装置に用いた場合に任意の視線方向及び観察距離において最適位置となるような調整が可能になる。
【0064】
<第3の実施形態>
上記第1、第2の実施形態においては、解除ボタン4の押下によって軸30及び32のロックが同時に解除される構成であったが、本実施形態は、軸ごとにロック解除のタイミングをずらしたことを特徴とする。なお、以下の説明においては軸30のロック解除を軸32のロック解除よりも遅くする場合の構成を説明するが、後述するように解除レバーのテーパ位置を変更することにより逆のタイミングとすることも可能である。
【0065】
図17は本実施形態における位置調整機構としての連結部材500のロック状態を示す平面図、図18は表示部1側のロックを解除した状態を示す平面図である。図17において、解除ボタン4はP1、P2、P3で示す位置を取るように構成され、解除ボタン4が図中P1の位置にあるときはロック部材34及びロック部材35の突起部34a及び35aがそれぞれ歯車31、歯車33に噛み合い、軸30及び32はロックされた状態にある。ここで解除レバー42の切片に設けられたテーパ42cとレバー43の切片に設けられたテーパ43cとは解除ボタン4側の開始位置が距離jだけずらされている。
【0066】
解除ボタン4をH方向にP2の位置まで押すと、図18に示すように解除レバー42の切片はテーパ42cがロック部材35の角穴部35c(図15参照)に入り込み、ロック部材35が矢印L方向に動き表示部1側のロックが解除される。しかしながら、解除レバー42の切片に設けられたテーパ43cは依然としてロック部材34の角穴部34c(図15参照)の外側にあり、ロック部材34はロック位置を維持している。したがって軸30は依然としてロックされた状態である。
【0067】
またこの状態において、解除レバー42に設けられた山型状の突起42aは連結部材40に複数設けられた山型状の歯に対し図18に示すように完全には外れず引っ掛かった状態にある。すなわち、部材41は部材40に対し矢印N方向においてロックされた状態にある。したがってこの状態では、表示部1のみロックが解除され支軸1a1bに対し自由に回転できる。
【0068】
さらに解除ボタン4をP3の位置まで押すと、解除レバー43のテーパ43cがロック部材34の角穴部34c(図15参照)内に達し、ロック部材34を矢印K方向に動かす。これにより軸30のロックが解除される。この時、解除レバー42のテーパ42cはロック部材35の角穴部35cに入り込んだままなので軸30のロックは解除されつづける。またこの時、解除レバー42に設けられた山型状の突起部42aは部材40に複数設けられた山型状の歯40cに対し完全に外れた状態になり、部材41のロックは解除された状態になる。
したがって解除ボタン4がP3の位置まで押された時は、軸30及び32のロックが解除されるとともに、連結部材500の長さを負荷無く自由に可変できる。
【0069】
【他の実施形態】
上記第1〜3の実施形態において、ロック手段として歯車を使用したが、歯車31、33の代りに円筒部の外周に摩擦部材を使用し、これにロック部材を押圧するという方法でもよい。歯車の場合、回転位置精度は歯の間隔に依存するが、摩擦部材であれば任意の回転位置に固定できる。
【0070】
上述の実施形態においては、ロック部材34及び35を付勢する板バネ36及び37が独立した構成のみを示したが、一体化した板バネを用いることもできる。部分的に厚みを変えることにより、付勢力に差を付けることも可能である。
【0071】
また、上述の実施形態においては、解除ボタン4をロック位置方向(矢印M方向)付勢する圧縮バネ39を用いた構成を示したが、圧縮バネ39は必ずしも必要でない。
すなわち、板バネ36及び37がロック部材34及び35をロック位置方向に付勢する力が十分強く、またテーパの長さ、角度が適切に設定された場合には、板バネ36がロック部材を押し戻す力によって、解除ボタン4を確実に元の位置に戻すことが可能である。
【0072】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、2つの軸に対して同時にロック及びロック解除可能としたため、機器の位置調整時に支持部へ不要な力を伝達せず、かつ位置調整を簡単かつ確実に行うことのできる位置調整機構を実現することができる。また、軸毎にロック及びロック解除のタイミングを可変したり、位置調整機構自体の長さを可変することも可能であり、より柔軟性のある位置調整操作を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る位置調整機構を適用したヘッドマウントディスプレイ装置の全体構成を示す斜視図である。
【図2】図1におけるフレーム7の取り付け構造を説明する図である。
【図3】図2におけるフリクション15を示す斜視図である。
【図4】バンド8に設けられたつまみ5と、解除ボタン6との位置関係を示す斜視図である。
【図5】解除ボタン6によりつまみ5の移動が制限される構成を説明する水平断面図である。
【図6】サイドフレーム7とバンド8の接続部分を内側からみた斜視図である。
【図7】トップフレーム10の取り付け構造を説明する垂直断面図である。
【図8】図1のヘッドマウントディスプレイ装置を装着した状態を示す図である。
【図9】第1の実施形態における連結部材の斜視図である。
【図10】第1の実施形態における連結部材の上部カバーを外した状態での斜視図である。
【図11】図10の平面図である。
【図12】図11のA−A断面図である。
【図13】第1の実施形態における機構の動作を示すための平面図である。
【図14】第2の実施形態における連結部材の斜視図である。
【図15】第2実施形態における連結部材の上部カバーを外した状態での斜視図である。
【図16】図15の平面図である。
【図17】第3の実施形態における連結部材の構造を示す平面図である。
【図18】第3の実施形態における機構の動作を示すための平面図である。
【図19】従来の位置調整機構を用いたヘッドマウントディスプレイ装置を示す斜視図である。
【図20】図19のヘッドマウントディスプレイ装置を装着した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
1 表示装置
2 フロントフレーム
3 連結部材
4 解除つまみ
5 つまみ
6 解除つまみ
7 サイドフレーム
8 バンド
9 リアバッド
10 トップフレーム
11 軸
12 摩擦部材
13 ワンウェイクラッチ
14 板バネ
15 フリクション
16 ステー
17 パッド
18 パッド取付台
25 ケーブル
30 軸
31 歯車
32 軸
33 歯車
34、35 ロック部材
36、37 板バネ
38 解除レバー
39 圧縮バネ
40、41 連結部材
42、43 解除レバー
44、45 軸
Claims (6)
- 位置調整対象となる機器を、該機器を支持する支持手段に対して相対的に移動可能に接続する位置調整機構であって、
前記支持手段が接続される第1の可動手段と、
前記機器が接続される第2の可動手段と、
前記第1の可動手段をロックするロック状態と、前記第1の可動手段のロックを解除するロック解除状態とを有する第1のロック手段と、
前記第2の可動手段をロックするロック状態と、前記第2の可動手段のロックを解除するロック解除状態とを有する第2のロック手段と、
前記第1及び第2のロック手段の両方を同時に前記ロック状態もしくは前記ロック解除状態に変更可能な状態変更手段とを有することを特徴とする位置調整機構。 - 前記状態変更手段が、さらに、前記第1及び第2のロック手段の一方を前記ロック状態に、他方を前記ロック解除状態に変更可能であることを特徴とする請求項1記載の位置調整機構。
- 前記第1及び第2の可動手段の距離が可変であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位置調整機構。
- 前記第1及び第2のロック手段が前記ロック解除状態にあるときのみ前記第1及び第2の可動手段の距離調整が可能であることを特徴とする請求項3記載の位置調整機構。
- 前記第1及び第2の可動手段が可動軸を有し、前記第1及び第2のロック手段は前記ロック状態において前記可動軸の回転を阻止することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の位置調整機構。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の位置調整機構を用いたヘッドマウントディスプレイ装置。
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