JP4154060B2

JP4154060B2 - ヘッドマウントディスプレイ装置

Info

Publication number: JP4154060B2
Application number: JP03495499A
Authority: JP
Inventors: 千明　　達生
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: JP2000235164A; US6914583B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、頭部に装着して映像を見るためのヘッドマウントディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、頭部に装着された表示装置の画面に映るビデオ映像やパーソナルコンピュータからの映像を見るためのヘッドマウントディスプレイ装置と呼ばれる視覚装置が、特開平７−８４２１０号公報、特開平７−１８１４２２号公報、特開平７−３３３５４７号公報などに開示されている。
【０００３】
このヘッドマウントディスプレイ装置は、周囲に影響を与えることなく自由な場所で、没入感を得ながらビデオ映像などを鑑賞することを実現する装置である。したがって、ヘッドマウントディスプレイ装置には、装着感が軽快でかつ軽量で簡便に着脱でき、携行性に優れていることが要求される。
【０００４】
（１）特開平７−８４２１０号公報のヘッドマウントディスプレイ装置は、装着部の後方を切除した形状を有し、金属や合成樹脂などの弾性体からなる押圧支持部材により頭部を加圧することによって、後頭部に干渉のない軽快な装着感を与え、頭部前方から装着することによって簡単な着脱を可能にしている。
【０００５】
（２）特開平７−１８１４２２号公報のヘッドマウントディスプレイ装置は、観察者の頭部を装着部が囲繞するようになっており、この装着部が頭部の側面方向に付勢されることにより頭部に固定される。
【０００６】
（３）特開平７−３３３５４７号公報の映像表示装置は、装着フレームに表示部を取り付けると共に装着フレームに可動フレームを設け、この可動フレームが付勢することによって頭部に固定されるようになっている。
【０００７】
（４）また、近年、頭部を囲繞するタイプで、イヤホンのケーブルを装着部の内部に通すために、イヤホンのケーブルの収納機構を装着部の内部に設けたヘッドマウントディスプレイ装置が販売されている。
【０００８】
（５）さらに、鼻当て部を設け、眼鏡のようにテンプルを有し、イヤホンをテンプルの先端に収納するようにしたヘッドマウントディスプレイ装置も販売されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のヘッドマウントディスプレイ装置では、以下に掲げる問題があり、その改善が要望されていた。即ち、上記（１）のヘッドマウントディスプレイ装置では、簡単な装着や後頭部の違和感の除去は実現されるが、押圧支持部材に押圧力の調整機構が付いているために、装置の重量が重くなって軽快な装着感の実現が阻害される。また、頭部の四方を包囲する一部が切除された形状のフレームを有するために装置が大型となり、使用に際して自由な場所での映像の鑑賞を実現するための携行性も阻害されるという問題があった。
【００１０】
また、金属や合成樹脂などの弾性体から成る押圧支持部材で加圧して頭部に固定するために、合成樹脂などを使用した場合、長時間の使用によって押圧支持部材がクリープし、逐次、ばね力の調整が必要となり、最終的に必要なばね力を得ることができなくなる可能性があった。また、押圧支持部材に金属を使用した場合についても、材質や断面形状に対する配置がないために、装着時に押圧支持部材を広げると、その内部応力が弾性限界を越えてばねのへたりを招き、同様に逐次、ばね力の調整が必要となり、最終的に必要なばね力を得ることができなくなる可能性があった。
【００１１】
上記（２）のヘッドマウントディスプレイ装置では、鉢巻状の装着部によって表示部を観察者の頭部に固定するために、正しく装着するには手間がかかり、また、表示部の重量が比較的重く、強い力で表示部を頭部に固定しなければならないので、観察者に圧迫感を与えることになり、また、髪型に装着時のくせが付いてしまうなどの問題があった。
【００１２】
上記（３）の映像表示装置は、顔の前方から装着できるために装着性に優れ、頭部の全周を締め付けることがないので、局所的な圧迫感は生じないが、可動フレームが頭部を付勢するようになっており、その付勢力の反作用を装着フレームが受けるために、装着フレームの剛性を高める必要が生じ、結果として重量が重くなって装着感を損なうという問題があった。
【００１３】
上記（４）のヘッドマウントディスプレイ装置では、イヤホンのケーブルを装着部の内部を通すために装着部が太くなり、また、収納機構によって重量も重くなり、見た目の軽快感と実際の軽量化のいずれをも阻害するという問題があった。
【００１４】
上記（５）のヘッドマウントディスプレイ装置では、敏感な鼻でヘッドマウントディスプレイ装置の重量を受けるために長時間装着すると違和感を感じやすいという問題と、イヤホンにはイヤーパッドをかぶせて使用することが多いが、この場合、テンプルの先端にイヤホンを収納する際、イヤホンの耳に挿し込む部分の外周部をはめ込むようにして収納するようになっているために、イヤーパッドを破損しやすいという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記問題点を解消し、イヤホンケーブルがからまったりすることを防止しつつ、軽量で簡便に装着でき、高い携行性を有す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。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のヘッドマウントディスプレイ装置は、表示部を取りつけた前面フレームと、該前面フレームの両端部にそれぞれヒンジを介して折りたたみ可能に取りつけた弾性を有する左右の側面フレームからなるヘッドマウントディスプレイ装置において、前記前面フレームの使用者の前頭部に対向する位置に装着パッドを配し、前記側面フレームの前記使用者の側頭部に対向する部分に弾性部材を配し、前記左右の側面フレームの前記使用者の頭部方向に生じる弾性力によって、前記装着パッドを前記使用者の前頭部に付勢するようになし、前記弾性部材は前記側面フレームを被覆し、その一部に孔が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明のヘッドマウントディスプレイ装置の実施の形態について説明する。図１は実施の形態におけるヘッドマウントディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。ヘッドマウントディスプレイ装置は、表示部本体１が支持部材２を介して前面フレーム３に取り付けられ、前面フレーム３の両端部に取り付けられたヒンジ部４Ｒ、４Ｌを介して連結された側面フレーム１２Ｒ、１２Ｌが内側に折り畳み自在な構造を有する。
【００２７】
表示部本体１は、バックライト、液晶パネル、表示回路および光学部材を内蔵し、前面フレーム３の略中央部にねじ止めにより取り付けられた支持部材２の回動軸２ａに軸支されており、ある程度の摩擦力を保持しながら前後方向に回動自在である。支持部材２は合成樹脂やチタンなどの材質からできており、支持部材の回動軸２ｂには、前面装着パッド５が上下方向に回動自在に軸支されている。
【００２８】
前面フレーム３は、チタン等を材質とする金属棒、金属パイプあるいは金属板を曲げ加工した芯材に合成樹脂が被覆されたものであり、装着者の額にほぼ沿った形状を有する。前面フレーム３の両端部には、前述したヒンジ部４Ｌ、４Ｒの一端がろう付け、かしめ等により取り付けられている。ヒンジ部４Ｌ、４Ｒの他端には側面フレーム６Ｌ、６Ｒが取り付けられており、前面フレーム３および側面フレーム６Ｌ、６Ｒは前述したようにヒンジ部４Ｌ、４Ｒによって連結されている。
【００２９】
側面フレーム６Ｌ、６Ｒは、ステンレス合金、チタン、チタン合金、超弾性合金等を材質とする金属棒、金属パイプあるいは金属板を曲げ加工した芯材に合成樹脂を被覆して作られている。側面フレーム６Ｌ、６Ｒは、内側に湾曲した形状を有し、湾曲した方向に弾性を有する。また、側面フレーム６Ｌ、６Ｒはヒンジ部４Ｌ、４Ｒによって頭部方向に所定の角度範囲で回動自在に軸支されている。側面フレーム６Ｌ、６Ｒの後端部には、芯材が挿し込まれた弾性部材１２Ｒ、１２Ｌが取り付けられており、弾性部材１２Ｒ、１２Ｌはエラストマやゴムを材質として作られる。
【００３０】
ヒンジ部４Ｌ、４Ｒは、それぞれ前面フレーム３の延長上に側面フレーム６Ｌ、６Ｒが位置するように、前面フレーム３の各端面と側面フレーム６Ｌ、６Ｒのそれぞれの端面が当接する位置に取り付けられており、このヒンジ部４Ｌ、４Ｒによって側面フレーム６Ｌ、６Ｒは前面フレーム３に対してその延長上よりも外側に開かず内側に折り畳めるようになっている。
【００３１】
側面フレーム６Ｌ、６Ｒは前面フレーム３よりも柔らかく高い弾性が得られるような形状になっている。即ち、側面フレーム６Ｌ、６Ｒは、ヒンジ部４Ｌ、４Ｒが取り付けられている位置から後方にゆくにしたがって高さが低くなるような形状をしており、また、ヒンジ部４Ｌ、４Ｒが取り付けられている位置から後方にゆくに従って厚さが薄くなるような形状をしている。
【００３２】
また、側面フレーム６Ｌ、６Ｒの下面には、それぞれイヤホン・ケーブル固定部１０Ｌおよびイヤホン固定部１０Ｒが設けられている。イヤホン・ケーブル固定部１０Ｌは、ケーブル８とイヤホン１３Ｌの幹部が軽く圧入されるように、端面が略「３」字形の形状を有する。そして、表示部本体１に接続されたビデオテープデッキやパーソナルコンピュータ等からのケーブル８はイヤホン・ケーブル固定部１０Ｌに固定される。また、イヤホン固定部１０Ｒはイヤホン１３Ｒの幹部が軽く圧入されるように、端面が略「Ｃ」字形の形状を有する。
【００３３】
図２は弾性部材１２Ｌの形状を示す図である。同図（Ａ）は弾性部材１２Ｌの断面を表し、同図（Ｂ）は弾性部材１２Ｌの頭部と当接しない側の面を表す。弾性部材１２Ｒは弾性部材１２Ｌと対称な形状を有する。弾性部材１２Ｌ、１２Ｒの頭部と当接する側の面には、凹凸部１２Ｒ３、１２Ｌ３が形成されており（図１参照）、頭部に装着した際、ヘッドマウントディスプレイ装置の安定性が良くなるようにされている。
【００３４】
また、弾性部材１２Ｌ、１２Ｒの頭部と当接しない側の面には、小さな孔１２Ｌ２が以下の理由により形成されている。弾性部材１２Ｌ、１２Ｒの中心には芯材が挿し込まれており、頭部に装着した際、芯材のバネ力が頭部に加わるようになっている。この頭部に加わる力を分散して圧力の集中を避けるために、芯材より内側（頭部側）の弾性部材の肉厚を厚く、また、重量軽減のために、芯材より外側の弾性部材の肉厚を極力薄くすることが望ましい。
【００３５】
しかし、弾性部材１２Ｒ、１２Ｌを型で成形する際、始めに溶融した合成樹脂が肉の厚い内側に集中して流れ込むので、中心の長穴１２Ｌ１を成形する型がたわみ、弾性部材１２Ｌ、１２Ｒの外側の肉厚を薄くすることが難しい（図２において、Ｐ１＞Ｐ２）。このため、小さな孔１２Ｌ２が成形される部分で長穴１２Ｌ１を成形する型を支えることにより、成形される弾性部材の寸法精度を高くすることができ、薄肉化および軽量化が可能となる。
【００３６】
図３は側面フレーム６Ｌ、６Ｒを折り畳んで前面フレーム３の内側に収納した状態のヘッドマウントディスプレイ装置の外観を示す図である。側面フレーム６Ｌ、６Ｒを折り畳んだ状態では、弾性部材１２Ｌ、１２Ｒの先端部１２Ｌ４、１２Ｒ４は表示部本体１に設けられたのぞき窓１Ｌ、１Ｒに当たらないような寸法および形状になっている。
【００３７】
上記構造を有するヘッドマウントディスプレイ装置を頭部に装着することで、装着者は、例えばビデオテープデッキのような映像信号発生器からの映像を、表示部本体１ののぞき窓１Ｌ、１Ｒを通して見ることが可能となる。
【００３８】
尚、上記実施形態では、芯材に合成樹脂を被覆して作られた側面フレーム６Ｌ、６Ｒの下面に、それぞれイヤホン・ケーブル固定部１０Ｌおよびイヤホン固定部１０Ｒが設けられているが、イヤホン・ケーブル固定部１０Ｌおよびイヤホン固定部１０Ｒを設ける際、側面フレーム６Ｌ、６Ｒの弾性部材１２Ｌ、１２Ｒと一体に成形してもよく、また、別部材として接着あるいはねじ止めにより取り付けてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、軽量で簡便に装着でき、高い携行性を有するヘッドマウントディスプレイ装置を提供することが可能となる。
また、前記側面フレームにイヤホンを保持するイヤホン保持部材を設けたので、側面フレームの近傍でイヤホンを固定できるようにしたことにより、イヤホンケーブルがからまったりすることを防止しつつ、軽量で簡便に装着でき、高い携行性を有する。
【００４０】
また、前記イヤホン保持部材は、前記側面フレームの下面に固着された弾性体からなり、該弾性体の内側に嵌入された前記イヤホンの幹部を弾性力により保持するので、簡単な取り扱いでイヤホンを保持できる。例えば、弾性体の端面を「Ｃ」字形にした場合、イヤホンの幹部を簡単に支持でき、イヤホンパッドを傷つけない。
【００４１】
また、前記イヤホン保持部材は、前記表示部に接続されたケーブルを併せて保持するので、表示部に接続されたケーブルとイヤホンケーブルとがからまったりすることを防止できる。また、同一部材で保持することにより、重量の増加を抑えることができる。
【００４２】
また、前記前面フレームの内側に前記表示部および前記側面フレームが収納された際、該側面フレームの先端部が前記表示部に設けられたのぞき窓の外側に位置するので、収納した際にのぞき窓を傷つけないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるヘッドマウントディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。
【図２】弾性部材１２Ｌの形状を示す図である。
【図３】側面フレーム６Ｌ、６Ｒを折り畳んで前面フレーム３の内側に収納した状態のヘッドマウントディスプレイ装置の外観を示す図である。
【符号の説明】
１表示部本体
２支持部材
３前面フレーム
６Ｒ、６Ｌ側面フレーム
８ケーブル
１０Ｒイヤホン固定部
１０Ｌイヤホン・ケーブル固定部
１２Ｒ、１２Ｌ弾性部材
１２Ｌ２孔
１３Ｒ、１３Ｌイヤホン

Claims

表示部を取りつけた前面フレームと、該前面フレームの両端部にそれぞれヒンジを介して折りたたみ可能に取りつけた弾性を有する左右の側面フレームからなるヘッドマウントディスプレイ装置において、
前記前面フレームの使用者の前頭部に対向する位置に装着パッドを配し、前記側面フレームの前記使用者の側頭部に対向する部分に弾性部材を配し、前記左右の側面フレームの前記使用者の頭部方向に生じる弾性力によって、前記装着パッドを前記使用者の前頭部に付勢するようになし、前記弾性部材は前記側面フレームを被覆し、その一部に孔が形成されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
前記側面フレームの弾性部材は、その内部の側面フレームに対し、前記使用者の頭部に当接する内側が、外側よりも圧肉に成型され、前記孔は外側部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
前記側面フレームには、ケーブル保持部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
前記側面フレームにイヤホンを保持するイヤホン保持部材を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
前記イヤホン保持部材は、前記側面フレームの下面に固着された弾性体からなり、該弾性体の内側に嵌入された前記イヤホンの幹部を弾性力により保持することを特徴とする請求項４記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
前記イヤホン保持部材は、前記表示部に接続されたケーブルを併せて保持することを特徴とする請求項５記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
前記前面フレームの内側に前記表示部および前記側面フレームが収納された際、該側面フレームの先端部が前記表示部に設けられたのぞき窓の外側に位置することを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。