JP4447999B2 - 頭部装着装置および頭部装着システム - Google Patents

Description

本発明は、頭部装着装置の頭部に対する装着構造に関するものである。

従来のヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤ：Head Mount Displayと称す）等に設けられている装着機構を、図１３および図１４に示す。

従来のＨＭＤは、図１３に示すように、装着者の前頭部に当接する前頭部押圧パッド２２と、後頭部に当接する後頭部押圧パッド２４と、後頭部押圧パッド２４を保持するパッド取付部材２５と、パッド取付部材２５および前頭部押圧パッド２２を連結するフレーム２３とを有している。

ここで、長さ調節機構２６を用いて前頭部押圧パッド２２および後頭部押圧パッド２４の間隔を調節することで、ＨＭＤを頭部に装着することができる。そして、ＨＭＤの装着者は、表示ユニット２１で表示される画像を観察することができる。

また、ＨＭＤには、図１４に示すように、バネ３５の付勢力を用いて後頭部押圧部３４を装着者の後頭部に押圧させることで、表示ユニット３１が、この重量Ｍによって下がってしまうのを抑制するようにしている（例えば、特許文献１参照）。また、バネ３２の付勢力によって前頭部押圧部３３を装着者の前頭部に押圧させている。
特開平１１−２９８８２６号公報（段落番号００２３〜００２５、図５等）

従来の装着機構において、前頭部押圧部は前頭部側に位置するため、前頭部押圧部の状態（向き等）を確認しながらＨＭＤを装着することができる。しかしながら、後頭部押圧部は後頭部側に位置するため、後頭部押圧部の状態（向き等）を確認しながらＨＭＤを装着することはできない。

特に、前頭部押圧部および後頭部押圧部を連結するフレームが可撓性を有する比較的やわらかい材質で作られている場合において、ＨＭＤの装着時に後頭部押圧部が後頭部に引っ掛かってしまうと、図１５に示すように後頭部押圧部４１が矢印Ｉ方向に回動してしまう。そして、フレーム４２と連結され、後頭部押圧部４１を支持する連結部４３が、図１５の矢印Ｈ方向に回動してしまう。

この場合において、後頭部押圧部４１が回動したことに気付かずに、ＨＭＤを無理に装着しようとすれば、後頭部押圧部４１が反転した状態で装着されてしまう。

一方、特許文献１に開示されているＨＭＤが未装着状態にある場合、後頭部押圧部３４はバネ３５の付勢力を受けることで、図１４に示す状態よりも矢印Ｔ２方向に所定量回動した状態となっている。

このような状態でＨＭＤを装着する場合には、後頭部押圧部３４をバネ３５の付勢力に抗して矢印Ｔ２方向とは逆方向に回動させて、後頭部押圧部３４が装着者の頭部に引っ掛からないようにする必要がある。又は、前頭部押圧部３３および後頭部押圧部３４の間隔を頭部の幅に比べて十分に広くした状態でＨＭＤを装着する必要がある。

上述したように従来のＨＭＤでは、後頭部押圧部の状態を意識しながら装着動作を行わなければならず、装着者に煩わしさを与えてしまう。

本発明の頭部装着装置は、頭部への装着状態において前頭部側から後頭部側にかけて延びるフレームと、該フレームに取り付けられ、前記頭部に押圧されるパッドを備えた頭押さえ部とを有し、前記頭押さえ部は、前記頭部への装着過程において、前記パッドを前記頭部における押圧位置にガイドするガイド部材を有することを特徴とする。

本発明の頭部装着装置によれば、ガイド部材によってパッドを頭部に対する押圧位置にガイドするため、頭部装着位置を頭部に対してスムーズに装着することが出来る。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例１であるＨＭＤ（頭部装着システム）の側面図である。図２は、後頭部押圧部（頭押さえ部）の側面図、図３は装着状態にある後頭部押圧部の側面図である。図４は、ＨＭＤの装着過程における後頭部押圧部の動きを示す図である。

前頭部押圧部３は、ＨＭＤを装着する装着者の前頭部に沿った形状に形成された前頭部パッド取付基台３ｂと、前頭部パッド取付基台３ｂに取り付けられた前頭部押圧パッド３ａとを有する。前頭部押圧パッド３ａは、ＨＭＤの装着状態において、装着者の前頭部に当接する。

後頭部押圧部６は、装着者の後頭部に沿った形状に形成された後頭部パッド取付基台６ｂと、後頭部パッド取付基台６ｂに取り付けられた後頭部押圧パッド６ａとを有する。後頭部押圧パッド６ａは、ＨＭＤの装着状態において、装着者の後頭部に当接する。

表示ユニット（頭部装着型機器）１は、前頭部パッド取付基台３ｂに対して支持部材２を介して支持されている。表示ユニット１は、外部機器（ビデオデッキやパーソナルコンピュータ）からの入力信号に応じた画像を形成する液晶パネルなどの画像形成素子（不図示）と、画像形成素子で形成された画像を装着者に観察させる光学系とを有している。

前頭部パッド取付基台３ｂの両端には、ＨＭＤの装着状態において、装着者の前頭部側から後頭部側に延びる第１フレーム４ａが接続されている。また、第１フレーム４ａには、ラチェット式の長さ調節機構５を介して第２フレーム４ｂが連結されている。第２フレーム４ｂは、パッド保持部材８の連結部８ａと連結している。

ここで、第１フレーム４ａおよび第２フレーム４ｂは長さ調節機構５を介して連結されているため、第２フレーム４ｂは、第１フレーム４ａに対して矢印Ｉ方向には自由に移動できるが、矢印Ｊ方向には移動できず、ロックされた状態となる。

長さ調節機構５のロック解除ボタン１５を押すと、第１フレーム４ａに対する第２フレーム４ｂのロック状態が解除され、第２フレーム４ｂは、第１フレーム４ａに対して矢印Ｊ方向に移動可能となる。

すなわち、長さ調節機構５を用いて第１フレーム４ａに対する第２フレーム４ｂの位置を変更することで、前頭部押圧部３および後頭部押圧部６の間隔を変化させることができる。これにより、装着者の頭部の大きさに関わらず、前頭部押圧部３（前頭部押圧パッド３ａ）および後頭部押圧部６（後頭部押圧パッド６ａ）を装着者の頭部１００に対して一定の押圧力で押圧させることができ、ＨＭＤを頭部１００に固定できる。

後頭部パッド取付基台６ｂの突部６ｂ１は、パッド保持部材８の支持部８ｂに形成された回転軸８ｃと係合している。このため、後頭部パッド取付基台６ｂは、パッド保持部材８に対して回動可能となっている。

また、回転軸８ｃには付勢ばね（付勢手段）７が取り付けられており、付勢ばね７の一端はパッド保持部材８に当接し、他端は後頭部パッド取付基台６ｂに当接している。ここで、付勢ばね７の付勢力は図２の矢印Ａ方向に働いている。

そして、ＨＭＤが未装着状態にあるとき、後頭部押圧部６は付勢ばね７の付勢力を受けることで、後頭部押圧パッド６ａの当接面（装着面）が図２の下方向（ＨＭＤの装着方向）を向くようになっており、装着者の頭部１００に対して開いた状態（装着方向に対して当接面が傾斜した状態）となっている。ここで、ＨＭＤの未装着状態においては、図２に示すように、後頭部パッド取付基台６ｂの一部がパッド保持部材８の端部に当接しており、後頭部押圧部６が上記装着方向に対して所定角度だけ傾いている。

また、ＨＭＤの未装着状態において、後頭部押圧部６の一端部、すなわち、図３に示す装着状態において頭部１００の下側に位置する端部は、図２の直線Ｌ上に位置するか、直線Ｌに対して支持部８ｂ側とは反対側（図２の右側）に位置するようになっている。ここで、上記直線Ｌは、パッド保持部材８の連結部８ａにおいて、第２フレーム４ｂを含む面に対して直交する線である。

なお、後頭部押圧部６の一端部の位置を決定する際の基準として、上述した直線Ｌを用いるのではなく、回転軸８ｃを通り、第２フレーム４ｂを含む面に対して直交する線を用いてもよい。

一方、ＨＭＤの装着状態において、後頭部押圧部６の一端部は、直線Ｌに対して支持部８ｂ側（図２の左側）に位置するようになっている。

上述したようにＨＭＤの未装着状態において後頭部押圧部６が開いた（傾斜した）状態となることで、ＨＭＤを装着する際に、前頭部押圧部３および後頭部押圧部６の間隔が狭く、後頭部押圧パッド６ａが頭部１００（頭頂部側）に当たっても、後頭部押圧部６は図４（Ａ）の矢印Ｃの方向に回動することになる。これにより、ＨＭＤの装着時に後頭部押圧部６が矢印Ｃ方向とは逆方向に回転してしまうことはない。

ここで、前頭部押圧部３および後頭部押圧部６の間隔が頭部１００に対して狭い場合には、ロック解除ボタン１５を操作して上記間隔を広げることで、ＨＭＤを頭部１００に装着することができる。

このように構成することで、後頭部押圧部６が反転した状態、すなわち、後頭部押圧パッド６ａの当接面が頭部１００側を向いていない状態で、ＨＭＤを誤って装着してしまうことがなくなり、ＨＭＤを頭部１００に対して容易に、かつスムーズに装着することができる。しかも、後頭部押圧部６の状態（向き等）を確認する必要もない。

一方、ＨＭＤを装着する際に、図４（Ｂ）に示すように後頭部押圧パッド６ａが頭部１００に当接すると、ＨＭＤの装着方向（図４（Ｂ）の下方向）への移動に応じて、後頭部押圧部６は、付勢ばね７の付勢力に抗して図４（Ｂ）の矢印Ｄ方向に回動する。そして、ＨＭＤが装着完了状態にあるとき、後頭部押圧パッド６ａは、図３に示すように装着者の後頭部に沿った状態で後頭部を確実に押圧する。

ＨＭＤが装着完了状態にあるとき、付勢ばね７は図３の矢印Ｂ方向にチャージされており、後頭部押圧パッド６ａは、前頭部押圧部３および後頭部押圧部６の間隔と、付勢ばね７の付勢力とによって、装着者の後頭部を押圧することになる。

図５は本発明の実施例２であるＨＭＤ（頭部装着システム）の側面図、図６は後頭部押圧部（頭押さえ部）の側面図、図７は装着状態にあるＨＭＤの一部を示す側面図である。これらの図において、実施例１と同じ部材については同一符号を用いており、これらの部材についての説明は省略する。

後頭部押圧部１１は、後頭部パッド取付基台１１ｂと、後頭部パッド取付基台１１ｂに取り付けられた後頭部押圧パッド１１ａとを有している。後頭部パッド取付基台１１ｂは、変形可能な材質で形成されている。

また、後頭部押圧部１１は板バネ１１ｃを有しており、ＨＭＤが図５に示す状態（未装着状態）にあるとき、板バネ１１ｃは、後頭部押圧パッド１１ａ側とは反対側に向かって凸となっている。そして、板バネ１１ｃによって、後頭部押圧部１１（後頭部パッド取付基台１１ｂおよび後頭部押圧パッド１１ａ）は、曲面を持つように変形している。

さらに、後頭部押圧部１１は、ベルト１０が取り付けられるベルト取付部１１ｄを有している。ベルト取付部１１ｄはベルト１０を介してベルト連結部９に連結されている。ベルト連結部９は、第２フレーム４ｂの端部に設けられている。

ベルト１０は、長手方向（水平方向）に働く力に対しては可撓性を有し、長手方向と直交する方向に働く力に対しては可撓性を有していない。

ＨＭＤが未装着状態にあるとき、後頭部パッド取付基台１１ｂは、図５や図６に示すように、後頭部押圧パッド１１ａ側の取付面が凸状となるように、言い換えれば、上記取付面とは反対側の面が凹状となるように変形している。

すなわち、後頭部押圧パッド１１ａの当接面は、装着者の頭部１００に対して開いた状態となっており、ＨＭＤを装着者の頭部１００に装着する際に、後頭部押圧部１１が頭部１００に引っ掛かることなく、ＨＭＤをスムーズに装着することができる。しかも、ＨＭＤの装着に際して、後頭部押圧部１１の状態（向き等）を確認する必要もない。

図５に示す状態にあるＨＭＤを装着者の頭部１００に対して所定位置（装着位置）まで移動させた後、長さ調節機構５を用いて第１フレーム４ａに対して第２フレーム４ｂの位置を調節すると、ベルト連結部９およびベルト１０を介してベルト取付部１１ｄが引っ張られることにより、後頭部押圧部１１が変形する。すなわち、後頭部押圧パッド１１ａの中央領域が装着者の頭部１００によって押し込まれることとなり、後頭部押圧パッド１１ａおよび後頭部パッド取付基台１１ｂが、図７に示すように装着者の後頭部に沿った形状に変形する。

このとき、板バネ１１ｃは、後頭部押圧パッド１１ａ側で凸となる。また、後頭部押圧パッド１１ａの当接面が凹面となる。

これにより、後頭部押圧パッド１１ａが装着者の後頭部を押圧し、ＨＭＤが装着者の頭部１００に固定される。

図８は本発明の実施例３であるＨＭＤ（頭部装着システム）の側面図、図９は後頭部押圧部（頭押さえ部）の側面図、図１０は装着状態にある後頭部押圧部の側面図である。これらの図において、実施例１と同じ部材については同一符号を用いており、これらの部材についての説明は省略する。

後頭部押圧部１２は、装着時に装着者の後頭部に当接する後頭部押圧パッド（第１のパッド）１２ａと、後頭部押圧パッド１２ａが取り付けられる後頭部パッド取付基台（支持部材）１２ｂとを有している。また、頭頂部支持部１３は、装着時に装着者の頭頂部に当接する頭頂部押圧パッド（第２のパッド）１３ａと、頭頂部押圧パッド１３ａが取り付けられた頭頂部パッド取付基台（支持部材）１３ｂとを有している。

後頭部パッド取付基台１２ｂおよび頭頂部パッド取付基台１３ｂは、頭頂部フレーム（支持部材）１４を介して連結されており、頭頂部パッド取付基台１３ｂは、後頭部パッド取付基台１２ｂとともに動作可能となっている。ここで、後頭部パッド取付基台１２ｂ、頭頂部フレーム１４および頭頂部パッド取付基台１３ｂは、装着者の頭部１００に沿った形状に形成されている。

ＨＭＤが未装着状態にあるとき、後頭部押圧部１２は、頭頂部支持部１３の自重や付勢ばね７の図９の矢印Ｅ方向の付勢力を受けて、後頭部パッド取付基台１２ｂがパッド保持部材８の端部に当接した状態で保持されている。このとき、後頭部押圧部１２は、実施例１の後頭部押圧部６と同様に、装着者の頭部１００に対して開いた状態（装着方向に対して当接面が傾斜した状態）となっている。なお、付勢バネ７を設けずに、頭頂部支持部１３の重みによって後頭部押圧部１２を上記開いた状態とすることができる。

これにより、実施例１と同様に、ＨＭＤを装着する際に、後頭部押圧部１２が反転してしまうことはなく、後頭部押圧パッド１２ａの当接面を装着者の頭部１００に確実に当接させることができる。

ＨＭＤを装着する際、ＨＭＤの装着方向への移動に応じて、後頭部押圧部１２および頭頂部支持部１３は、装着者の頭部１００に沿って移動する。また、付勢ばね７は、後頭部パッド取付基台１２ｂに押し込まれることで、図１０の矢印Ｆ方向にチャージされる。

そして、ＨＭＤを装着者の頭部１００に対して所定位置まで移動させた後に、長さ調節機構５を用いて後頭部押圧部１２および前頭部押圧部３の間隔を調節することで、後頭部押圧部１２が装着者の後頭部に押圧される。これにより、ＨＭＤを装着者の頭部１００に固定することができる。

本実施例においても、後頭部押圧部１２が装着者の頭部１００に引っ掛かることなく、ＨＭＤを容易に、かつスムーズに装着することができる。しかも、ＨＭＤの装着に際して、後頭部押圧部１２の状態（向き等）を確認する必要もなくなる。

図１１は本発明の実施例４であるＨＭＤの一部を示す側面図、図１２は本実施例のＨＭＤの一部を示す平面図（上面図）である。これらの図では、ＨＭＤの一部のみを示しているが、他の構成については実施例１と同様である。また、実施例１と同じ部材については同一符号を用いており、これらの部材についての説明は省略する。

パッド保持部材８には、後頭部押圧部１６が固定されている。後頭部押圧部１６は、装着者の頭部に当接する後頭部押圧パッド１６ａと、後頭部押圧パッド１６ａが取り付けられる後頭部パッド取付基台１６ｂとを有している。また、後頭部パッド取付基台１６ｂには、ガイド部１６ｃが設けられている。

ガイド部１６ｃは、後頭部パッド取付基台１６ｂを含む面に対して所定の角度をもった状態で、後頭部押圧パッド１６ａ側とは反対側に延びている。言い換えれば、ガイド部１６ｃは、ＨＭＤの装着状態において、後頭部押圧パッド１６ａの後頭部に対する押圧方向とは反対方向（頭部の外側）に向かって延びている。

ここで、ガイド部１６ｃの先端１６ｄは、図１１に示すように、点線Ｋに対して後頭部パッド取付基台１６ｂ側とは反対側に位置している。点線Ｋは、パッド保持部材８の連結部８ａにおいて、第２フレーム４ｂを含む面に対して直交する線である。

前頭部押圧部３および後頭部押圧部１６の間隔が装着者の頭部に対して狭い場合において、ＨＭＤを装着しようとすると、まず、ガイド部１６ｃが頭部に当接することになる。このとき、後頭部押圧部１６は、パッド保持部材８のうち第２フレーム４ｂが取り付けられる連結部８ａを略中心として図１１の矢印Ｇ方向に回転する力を受ける。

しかし、後頭部押圧部１６はパッド保持部材８に連結されており、パッド保持部材８は第２フレーム４ｂに連結されているため、上記力を受けても矢印Ｇ方向には回転することはない。

ここで、ＨＭＤを装着者の頭部に対して所定位置まで移動させることができない場合、すなわち、頭部に対して前頭部押圧部３および後頭部押圧部１６の間隔が狭い場合には、ロック解除ボタン１５を操作して第１フレーム４ａに対する第２フレーム４ｂの位置を変更することで、前頭部押圧部３および後頭部押圧部１６の間隔を広げればよい。

これにより、ＨＭＤを頭部に装着することができる。また、前頭部押圧部３および後頭部押圧部１６の間隔が頭部に対して広い場合には、ＨＭＤの装着方向（図１１の下方向）への移動に応じて、ガイド部１６ｃが頭部に沿って移動し、後頭部押圧パッド１６ａが後頭部まで移動する。

本実施例によれば、ガイド部１６ｃによって後頭部押圧部１６を装着者の後頭部に容易に導くことができ、ＨＭＤを容易に、かつスムーズに装着することができる。しかも、ＨＭＤの装着に際して、後頭部押圧部１６の状態（向き等）を確認する必要もなくなる。

なお、上述した各実施例では、ＨＭＤについて説明したが、頭部に装着できるものであれば本発明を適用することができる。すなわち、各実施例で説明した後頭部押圧部（６、１１、１２、１６）を設ければよい。

本発明の実施例１であるヘッドマウントディスプレイの側面図である。 実施例１における後頭部押圧部の側面図である。 実施例１における後頭部押圧部の装着状態を示す側面図である。 実施例１における後頭部押圧部の装着時における動きを説明する図である。 本発明の実施例２であるヘッドマウントディスプレイの側面図である。 実施例２における後頭部押圧部の側面図である。 実施例２における後頭部押圧部の装着状態を示す側面図である。 本発明の実施例３であるヘッドマウントディスプレイの側面図である。 実施例３における後頭部押圧部の側面図である。 実施例３における後頭部押圧部の装着状態を示す側面図である。 本発明の実施例４であるヘッドマウントディスプレイの一部の側面図である。 実施例４であるヘッドマウントディスプレイの一部の上面図である。 従来のヘッドマウントディスプレイの外観斜視図である。 従来のヘッドマウントディスプレイの装着状態を示す図である。 従来における後頭部押圧部の装着動作を説明する図である。

符号の説明

４ａ：第１フレーム
４ｂ：第２フレーム
６：後頭部押圧部（頭押さえ部）
６ａ：後頭部押圧パッド
７：付勢ばね（付勢手段）
８：パッド保持部材（頭押さえ部）
１１：後頭部押圧部（頭押さえ部）
１２：後頭部押圧部（頭押さえ部）
１６：後頭部押圧部（頭押さえ部）
１６ｃ：ガイド部（ガイド部材）

Claims (4)

1. 頭部への装着状態において前頭部側から後頭部側にかけて延びるフレームと、
   該フレームに取り付けられ、前記頭部に押圧されるパッドを備えた頭押さえ部とを有し、前記頭押さえ部は、前記頭部への装着過程において、前記パッドを前記頭部における押圧位置にガイドするガイド部材を有することを特徴とする頭部装着装置。
2. 前記ガイド部材は、前記パッドの前記頭部への押圧方向とは反対方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着装置。
3. 請求項１もしくは２のいずれか１項に記載の頭部装着装置と、
   前記フレームにより支持された頭部装着機器とを有することを特徴とする頭部装着システム。
4. 前記頭部装着機器は、画像形成素子と、該画像形成素子により形成された画像を装着者に観察させる光学系とを有する表示機器であることを特徴とする請求項３に記載の頭部装着システム。