JP4421226B2 - 頭部装着型表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエアラブルコンピュータやパーソナルコンピュータの出力画像、テレビジョン画像、各種作業遂行のための各種画像等を視認するのに適した頭部装着型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
頭部保持用ホルダと、そのホルダに連結される表示ユニットを備える頭部装着型表示装置が知られている。従来、そのホルダとしては、頭頂部と左右側頭部とに沿う部分を有するヘッドホン状のタイプ、前頭部と左右側頭部とに沿う部分を有するヘアバンド状のタイプ、頭部全周囲に沿う環状タイプのものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のホルダは頭部への圧迫感が大きく、また頭部形状の個人差に対応していないために頭部に対するずれ防止が十分でなく、さらに持ち運び時のコンパクト化が十分なものではなかった。
【0004】
本発明は上記問題を解決することのできる頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の頭部装着型表示装置は、頭部保持用ホルダと、そのホルダに対してヨー方向、ピッチ方向に調節できるように連結される表示ユニットとを備え、そのホルダは、前頭部における少なくとも一部に沿う前部と、後頭部における少なくとも中央位置の左方領域と右方領域に沿う後部と、左右側頭部の中の一方に沿う側部とを有し、そのホルダの前部と後部は左右側頭部の中の一方側においてはその側部を介して連続し、左右側頭部の中の他方における少なくとも一部がそのホルダで保持されないように、そのホルダの前部と後部は左右側頭部の中の他方側においては互いに離間されているとともに、そのホルダの後部は、後頭部の左領域と右領域との間で上下方向に沿うヒンジ軸まわりに折り畳み可能とされ、そのホルダは側部において、互いに対して横方向軸まわりに180度回転可能な2部材を有する。
【0016】
これにより、非使用時にホルダの後部を折り畳むと共に側部を構成する2部材を互いに対して180度回転させることでコンパクトにできる。
【0017】
さらに、前頭部の一部がそのホルダで保持されないように、そのホルダの前部は前頭部の一部にのみ沿い、そのホルダの後部は後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿い、その表示ユニットは、そのホルダの前部に連結されると共に左右いずれかの眼前に配置されるのが好ましい。
【0018】
これにより、前頭部の一部がホルダで保持されないので頭部への圧迫感をより一層軽減することができる。また、ホルダの後部が後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿うことで、ホルダの頭部に対するずれを防止できる。さらに、表示ユニットが左右いずれかの眼前に配置される単眼視型とされることで軽量化とコンパクト化を図ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1〜図4に示す単眼視型の頭部装着型表示装置1は、頭部保持用ホルダ2と、
左右いずれかの眼Eの前に配置される表示ユニット3と、その表示ユニット3をホルダ2に上下方向まわりに回転可能に連結する連結機構4と、そのホルダ2に対する表示ユニット3の回転を解除可能に阻止する回転阻止機構5を備える。なお、本明細書における頭部装着型表示装置1の前後、上下、左右の方向は、頭部装着型表示装置1を装着した直立状態の使用者を基準にする。
【0020】
そのホルダ2は、前頭部における少なくとも一部に沿う前部2aと、後頭部における少なくとも一部に沿う後部2bと、左右側頭部の中の一方に沿う側部2cを有する。その前部2aと後部2bは左右側頭部の中の一方側においては側部2cを介して連続する。左右側頭部の中の他方における少なくとも一部がホルダ2で保持されないように、その前部2aと後部2bは左右側頭部の中の他方側においては互いに離間されている。また、前頭部の一部がホルダ2で保持されないように、その前部2aは前頭部の一部にのみ沿うものとされている。その後部2bは後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿う。これにより、ホルダ2は平面視で楕円形の一部を欠いた略C字形状とされている。ホルダ2における前部2aの曲率半径は40〜90mm程度、後部2bの曲率半径は60〜100mm程度とするのが好ましい。また、ホルダ2の頭に近接する範囲は、頭部周囲長さの50〜85%程度とするのが、安定した装着性が得られるので好ましい。ホルダ2の内周にはウレタンスポンジ、エラストマー、ゴム等の弾性材製パッド41a、41b、41cが取り付けられている。
【0021】
これにより、左側頭部または右側頭部の少なくとも一部と、前頭部の一部(例えば、左右いずれか一方のこめかみ部)とはホルダ2で保持されることがないので、頭部への圧迫感を軽減することができる。
【0022】
また、ホルダ2の後部2bが後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿うことで、ホルダ4の頭部に対するずれを防止できる。ホルダ2が略C字形状とされ、また表示ユニット3が左右いずれかの眼前に配置される単眼視型とされることで軽量化とコンパクト化を図ることができる。また、ホルダ2は上下反転しても、同一形状に、さらにほぼ同じ保持力を得られるように設計することで、上下反転しても、違和感無く、かつ、安定して頭部へ装着できる。この保持力は1.96〜6.86N程度が好ましい。さらに、表示ユニット3がその上下方向のいずれか任意の方向で装着できるようにホルダ2を形成することで、同一の部品を使用するだけで、本実施形態の頭部装着型表示装置は、表示ユニット3を左目側に配する場合にも右目側に配する場合にも使用することが可能となる。
【0023】
本実施形態のホルダ2は、第1〜第5部材11、12、13、14、15を有する。第1部材11は合成樹脂材により形成され、前部2aと側部2cの一部を構成する。第2部材12は頭部の左右方向に弾性変形可能な板バネにより形成され、側部2cの一部を構成する。第3部材13は合成樹脂材により形成され、側部2cの一部を構成する。第4部材14は合成樹脂材により形成され、後部2bの一部と側部2cの一部を構成する。第5部材15は合成樹脂材により形成され、
後部2bの一部を構成する。その第2部材12を形成する板バネの一端側は第1部材11に固定されている。図5に示すように、その板バネの他端側は第3部材13に前後移動可能に挿入されている。その第3部材13は第2部材12を構成する板バネと共に、第4部材14における側部2cを構成する部分にネジ16により連結されている。そのネジ16の軸心は横方向に沿う。その第4部材14と第5部材15はヒンジ17を介して連結されている。そのヒンジ17の軸心は上下方向に沿う。その第2部材12を構成する板バネを頭部形状の個人差に応じて容易に弾性変形させ、頭部に対するずれの防止を確実に行うことができる。なお、第2部材12以外の第1、第3〜第5部材11、13、14、15も合成樹脂製とされることで、頭部形状に沿って弾性変形することが可能とされている。
ホルダ2の前部2aと後部2bとの前後方向間隔が調節できるように側部2cは伸縮可能とされている。本実施形態では、図5に示すように、上記ネジ16を挿入可能な複数の孔12aが、第2部材12を形成する板バネに前後方向に等間隔で並列するように形成されている。これにより、ネジ16を介する第2部材12の第3、第4部材13、14に対する取り付け位置を変更することで、側部2cを伸縮させる機構が構成されている。これにより、ホルダ2の前部2aと後部2bの間隔を頭部形状の個人差に応じて調節し、頭部に対するずれの防止を確実に行うことができる。なお、第3部材13に挿通されるケーブル9を介して表示ユニット3にコンピュータ(図示省略)等から画像信号が送られる。ケーブル9はホルダ2の外部に露出してもよい。
【0024】
ホルダ2の後部2bは、上記のように第4部材14と第5部材15がヒンジ17を介して連結されることで、後頭部の左領域と右領域との間で上下方向に沿うヒンジ軸まわりに折り畳み可能とされている。なお、第4部材14と第5部材15は、互いに接することで図1に示す状態よりも開く方向へ相対回転することはない。ホルダ2は側部2cにおいて、上記ネジ16の横方向軸まわりに互いに対して180度回転可能な第3部材13と第4部材14を有する。これにより、図6に示すように、非使用時にホルダ2の後部2bを折り畳むと共に側部2cを構成する第3部材13と第4部材14を互いに対して180度回転させることでコンパクトにできる。
【0025】
なお、ネジ16の軸心まわりに第3部材13と第4部材14を互いに対して幾分回転させ、前部2aに対して後部2bを多少傾斜させた状態でホルダ2を頭部に装着してもよく、頭部形状の個人差に応じて装着性を向上させることができる。
【0026】
図7、図8は側部2cを伸縮させる機構の変形例を示す。この変形例においてはネジ16は用いられない。ホルダ2の第3部材13に形成された円柱状凸部13aが第4部材14における側部2cを構成する部分に形成された凹部14aに圧入されることで、第3部材13は第4部材14に連結されている。その凸部13aの外周と凹部14aの内周とを介して第3部材13と第4部材14は横軸まわりに互いに対して180度回転可能とされている。その第3部材13の内部に圧縮コイルバネ18が挿入されている。そのバネ18は第3部材13の内周段差13bと第2部材12を構成する板バネの端の折り曲げ部分12bとで挟まれる。
そのバネ18により第2部材12を第3部材13に対して後方に押す弾力、すなわちホルダ2の側部2cを縮小させる弾力を発生する。ホルダ2を頭部に装着した時、そのバネ18の弾力によりホルダ2の前部2aと後部2bはそれぞれ前頭部と後頭部に押し付けられる。これにより、頭部に対するホルダ2のずれを弾力により防止できる。さらに、非使用時は弾力によりホルダ2の側部2cを縮小させることでコンパクトにできる。
【0027】
表示ユニット3はホルダ2の前部2aに連結される。表示ユニット3は公知のものを用いることができ、例えば液晶表示器等の画像表示光生成手段と、その画像表示光を網膜において画像が結像されるように眼Eに導く非球面レンズ系等の光学系により構成される。
【0028】
図9〜図11に示すように、連結機構4は、ホルダ2に取り付けられる支持部材21と、表示ユニット3に取り付けられる中空の受け部材22とを有する。その支持部材21は角柱部21aと、この角柱部21aの一端に一体化された球形部21bとを有し、その球形部21bの外周が球面に沿う案内面21cとされている。その案内面21cを介して表示ユニット3はホルダ2に連結されている。すなわち、角柱部21aはホルダ2の前部2aに相対回転しないように挿入され、
球形部21bは受け部材22により覆われる。受け部材22の下面に表示ユニット3が固定される。受け部材22の内部に案内面21cに相対滑り可能に接する受け面22aが形成されている。受け部材22は例えば上下2部材を接着することで構成される。これにより、表示ユニット3はホルダ2に対して、案内面21cを構成する球面の中心を通ると共に上下方向に沿う軸まわりに図9において矢印A方向(ヨー方向)に回転可能である。その回転範囲は例えば±10°程度とされる。また、表示ユニット3はホルダ2に対して、その球面の中心を通ると共に左右方向に沿う軸まわりに図10において矢印B方向(ピッチ方向)に回転可能である。その回転範囲は例えば±15°程度とされる。
【0029】
その案内面21cを介して表示ユニット3をホルダ2に対して上下方向まわりに回転させることで、頭部に対するホルダ2の配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニット3の眼Eの眼に対する上下方向まわりの配置を調節できる。
また、表示ユニット3をホルダ2に対して左右方向まわりに回転させることで、頭部に対するホルダ2の配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニット3の眼Eの眼に対する左右方向まわりの配置を調節できる。
【0030】
さらに、案内面21cを構成する球面の中心を通ると共に前後方向に沿う軸まわりに表示ユニット3はホルダ2に対して少なくとも180度回転可能とされ、本実施形態では360度回転可能とされている。これにより、表示ユニット3を前後方向まわりに回転させることで、不使用時に視野外に配置できる。しかも、表示ユニット3のホルダ2に対する上下方向、左右方向、および前後方向まわりの回転を一つの球面中心を通る軸まわりに行うことができるので、構造を簡単化できる。さらにホルダ2は上下反転使用可能とされている。これにより、表示ユニット3をホルダ2に対して前後方向まわりに180度回転させ、ホルダ2を上下反転使用することで、表示ユニット3を左右一方の眼前に配置して使用する状態から左右他方の眼前に配置して使用する状態に変更できる。
【0031】
上記角柱部21aはホルダ2に形成された連結孔19に前後方向に移動可能に挿入され、これにより連結機構4はホルダ2に対して前後方向に移動可能に取り付けられている。そのホルダ2に対する連結機構4の前後移動を2位置において解除可能に阻止する移動阻止機構が設けられている。本実施形態においては、角柱部21aに外周から突出する突部21dが設けられ、連結孔19の内周に前後の間隔をおいた2位置に溝19a、19bが設けられている。その各溝19a、19bに突部21dが嵌まり込むことでホルダ2に対する連結機構4の前後移動が阻止される。突部21dは、例えば弾性材製とされることで一定以上の前後方向力により弾性変形して溝19a、19bから抜き出され、これによりホルダ2に対する連結機構4の前後移動の阻止が解除される。両溝19a、19bの間隔は、眼鏡の使用時と非使用時の眼Eと表示ユニット3の距離の相違に対応している。これにより、表示ユニット3を眼鏡の非使用時は眼Eに近接し、眼鏡の使用時は眼Eから離して配置できる。また、使用者が見易いように表示ユニット3の位置を調節することもできる。なお、突部21dに代えてボールをバネの弾力により角柱部21aから突出させ、一定以上の前後方向力によるバネの弾性変形によりボールが角柱部21aに没入するようにしてもよい。また、その前後移動を阻止する位置は3位置以上であってもよい。
【0032】
回転阻止機構5は、一対の押し付け部材31a、31bと、各押し付け部材31a、31bに弾力を作用させる弾性部材32a、32bを有する。各押し付け部材31a、31bは、受け部材22の内部において上下方向軸心の支持シャフト33を介して上下方向まわりに回転可能に受け部材22に取り付けられる。各押し付け部材31a、31bの一端はゴムパッド31a′、31b′により構成され、他端は受け部材22の外部に突き出る操作部31a″、31b″とされている。各押し付け部材31a、31bは上下方向まわりの回転により回転阻止位置と回転阻止解除位置との間で相対変位する。各弾性部材32a、32bはねじりバネにより構成され、各押し付け部材31a、31bを案内面21cに押し付けることで回転阻止位置に位置させる弾力を作用させる。その回転阻止位置に位置する押し付け部材31a、31bが案内面21cを押し付けることで、ホルダ2に対する表示ユニット3の回転が阻止される。両押し付け部材31a、31bを指により挟んで押さえることで、弾性部材32a、32bの弾力に抗して回転阻止解除位置に変位させ、各押し付け部材31a、31bを案内面21cから離反させることができる。各押し付け部材31a、31bが案内面21cから離れることで、ホルダ2に対する表示ユニット3の回転阻止は解除される。これにより、案内面21cに押し付け部材31a、31bを弾力によって押し付けるだけで表示ユニット3のホルダ2に対する回転を阻止でき、回転阻止機構5を簡単な構造で構成できる。しかも、押し付け部材31a、31bを指により押さえるだけで回転阻止解除位置に変位させ、その回転阻止を片手で容易に解除できるので、
表示ユニット3の眼に対する配置の調節を容易に行うことができる。なお、押し付け部材は単一でもよい。
【0033】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、ホルダの前部と後部が左右側頭部の中の一方側に側部を介して連続し、左右側頭部の中の他方における少なくとも一部がホルダで保持されないように、その前部と後部が左右側頭部の中の他方側において互いに離間されていればよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、ホルダによる頭部への圧迫感を軽減し、ホルダが頭部にフィットすることで頭部に対するずれを防止でき、非使用時はコンパクトで持ち運び容易な軽量の頭部装着型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の平面図
【図2】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の左側面図
【図3】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の右側面図
【図4】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の正面図
【図5】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の部分平断面図
【図6】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の非使用時の平面図
【図7】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の部分平断面図
【図8】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の部分側断面図
【図9】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の平断面図
【図10】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の側断面図
【図11】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の正断面図
【符号の説明】
1 頭部装着型表示装置
2 ホルダ
2a 前部
2b 後部
2c 側部
3 表示ユニット
12 第2部材
13 第3部材
14 第4部材
17 ヒンジ
18 バネ
Claims (2)
- 頭部保持用ホルダと、そのホルダに対してヨー方向、ピッチ方向に調節できるように連結される表示ユニットとを備え、そのホルダは、前頭部における少なくとも一部に沿う前部と、後頭部における少なくとも中央位置の左方領域と右方領域に沿う後部と、左右側頭部の中の一方に沿う側部とを有し、そのホルダの前部と後部は左右側頭部の中の一方側においてはその側部を介して連続し、左右側頭部の中の他方における少なくとも一部がそのホルダで保持されないように、そのホルダの前部と後部は左右側頭部の中の他方側においては互いに離間されているとともに、そのホルダの後部は、後頭部の左領域と右領域との間で上下方向に沿うヒンジ軸まわりに折り畳み可能とされ、そのホルダは側部において、互いに対して横方向軸まわりに180度回転可能な2部材を有する頭部装着型表示装置。
- 前頭部の一部がそのホルダで保持されないように、そのホルダの前部は前頭部の一部にのみ沿い、そのホルダの後部は後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿い、その表示ユニットは、そのホルダの前部に連結されると共に左右いずれかの眼前に配置される請求項1に記載の頭部装着型表示装置。
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