JP5004729B2 - 頭部装着型機器 - Google Patents

Description

本発明は、頭部装着型機器の装着機構に関するものである。

頭部に装着して使用する機器としてヘッドマウントディスプレイ（以下ＨＭＤと称する）がよく知られている。ＨＭＤ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、観察者と共に移動が可能であることなどの利点により広く用いられている。ＨＭＤの装着機構は、ベルト状の部材により頭部周囲を締め付けることによりＨＭＤを頭部に固定するものや、前頭部押圧部と後頭部押圧部を設け、後頭部押圧部を前後に移動させることによりＨＭＤを頭部に押圧して固定するものがよく知られている。これらの装着機構では、ベルト上の部材を緩めること、後頭部押圧部材を後退させることによりＨＭＤを取り外すことができる。

さらにＨＭＤの重量による下方向へのずれ落ちを軽減する目的で、頭部の頭頂部を押圧してＨＭＤの重量を支持するタイプの装着機構もよく知られている（特許文献１参照）。また、ＨＭＤを装着する際は、正しい映像が認識できる位置に表示部を維持したまま簡易に装着できることが好ましい。そこで、片手でＨＭＤを把持しながら簡易に装着できる装着機構として、ワイヤを用いたタイプのものが開示されている（特許文献２参照）。
特開平８−０８８８１４号公報 特開平７−３３３５４７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装着機構は、頭部周囲への押圧部の調整機構と、頭頂部押圧部の調整機構が別々に設けられており、装着時の操作が複雑であるという課題があった。また複数の調整機構があるためその分装置が大型化し、重量が重くなってしまう原因にもなっていた。

また、特許文献２に開示された装着機構は、頭頂部押圧部を有していないためＨＭＤを頭部周囲への押圧のみで保持しなければならない。そのため頭部を動かしてもずれないように保持しようとした場合、頭部への押圧力が高くなり、装着時の不快感を招いていた。また、調整時には片手でＨＭＤを支えなければならないため、安定性に欠けていた。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、装置を軽量化しつつ押圧方向の異なる複数の押圧部を調整することを可能とし、頭部装着型機器における装着時の操作をより簡易にすることを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による頭部装着型機器は以下の構成を備える。即ち、
ユーザの頭部に装着される頭部装着型機器であって、
頭部の第１の部位を第１の方向から押圧するための第１の押圧部材と、
頭部の、前記第１の部位とは異なる第２の部位を、前記第１の方向とは異なる第２の方向から押圧するための第２の押圧部材と、
前記第１の押圧部材に接続された第１の線状部材と、
前記第２の押圧部材に接続された第２の線状部材と、
前記第１の線状部材と前記第２の線状部材の長さの変化が、前記第１及び第２の押圧部材をそれぞれ前記第１及び第２の方向へ移動させるように、前記第１及び第２の線状部材を案内する案内手段と、
前記第１の線状部材と前記第２の線状部材の長さを調整する調整手段とを備え、
前記調整手段は、回転式の操作部材に連結された、前記第１の線状部材と前記第２の線状部材を巻き取るための第１及び第２の巻き取り部を有し、
前記第１の巻き取り部と前記回転軸との連結と、前記第２の巻き取り部と前記回転軸との連結とは、前記回転軸からの回転力の伝達特性が異なる。

本発明によれば、装置を軽量化しつつ押圧方向の異なる複数の押圧部を調整することが可能となるので、装着時の操作をより簡易に行える。

本発明に適用できる実施の形態について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１、図２は第１実施形態によるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の斜視図であり、図３はＨＭＤの正面図、図４はＨＭＤの側面図である。本実施形態のＨＭＤは、表示部１と表示部１を観察者の眼前に保持するための装着部２とを具備する。表示部１は、内部に映像を表示する表示素子（不図示）と、その表示素子の映像を拡大し観察者の眼に導く光学系（不図示）が配置されている。また、表示部１には頭部の周囲に沿って左右の側頭部まで延び、さらに頭頂部を跨ぐような形状を有するフレーム２１と結合されている。フレーム２１は、剛性と軽量化を両立させるために中空構造になっている。また、フレーム２１の頭頂部には、ワイヤ３１を通すための穴２１ａ、２１ｂが設けられている。なお、本明細書において、側頭部から頭頂部に沿った、頭部の周囲を縦周囲という。

フレーム２１から後頭部へは、伸縮可能な蛇腹状の伸縮チューブ２２が後頭部を囲むように結合されている。なお、本明細書において、側頭部から後頭部に沿った、頭部の周囲を横周囲という。図２はワイヤ３１とワイヤ３２の配置についての概略図、図３はＨＭＤを表示部１から見た正面図である。ワイヤ３１とワイヤ３２の一端はフレーム２１に回動可能に取り付けられた調整部４の結合部Ａ１に、もう一端はフレーム２１に設けられた結合部Ｂに結合されている。ワイヤ３１は調整部４の結合部Ａ１からフレーム２１の内部を通り、穴２１ｂを経て一度フレーム２１の外に出る。そして、ワイヤ３１は、頭頂部パッドガイド５３の貫通穴５３ｂを通過して、フレーム２１の穴２１ａから再びフレーム２１内に入り、フレーム２１の結合部Ｂへと導かれている。一方、ワイヤ３２は、調整部４の結合部Ａ２から伸縮チューブ内を通り、フレーム２１の左側頭部の結合部Ｂでフレーム２１に締結される。

表示部１には、装着時に前頭部を押圧する前頭部パッド５１が結合されている。伸縮チューブ２２には、装着時に後頭部を押圧する後頭部パッド５２が結合されている。また、フレーム２１には、装着時に頭頂部を押圧する頭頂部パッド５３が、フレーム２１に対して上下方向（頭頂部への押圧方向）に可動に取り付けられている。頭頂部パッド５３は、フレーム２１に設けられたガイド部２１ｃに係合する頭頂部パッドガイド５３ａが一体化されており、頭頂部方向へ直線移動するように規制されている。これら、ガイド部２１ｃと頭頂部パッドガイド５３ａにより、頭頂部パッド５３の押圧方向以外の方向への移動が抑制される。また、頭頂部パッドガイド５３ａにはワイヤ３１が通る貫通穴５３ｂが設けられている。

次に、ワイヤ３１、およびワイヤ３２の長さを調整する調整部４について説明する。図５は図４（ＨＭＤ側面図）における調整部４のＣ−Ｃ断面図である。調整部４は、調整ダイヤル４１と解除ボタン４２、一方向にのみ回転が可能なワンウェイクラッチ４３、付勢ばね４４を具備する。

調整ダイヤル４１は、装着時に観察者が操作するつまみ部４１ａと、フレーム２１内でワイヤ３２を巻き取るためのワイヤ巻き取り部４１ｃを有する。また、ワイヤ３１はワイヤ巻き取り部４１ｃと連動するプーリ４６で巻き取られる。プーリ４６とワイヤ巻き取り部４１ｃとの間にはトルク感応式のトルククラッチ７０が同軸に嵌合されている。この構成により、プーリ４６とワイヤ巻き取り部４１ｃの間のトルクが規定値以上掛かると滑りが発生するが、トルクが規定値内であるときはプーリ４６とワイヤ巻き取り部４１ｃは一体的に回転し、つまみ部４１ａに加えられた回転力が伝達される。なお、調整ダイヤル４１とワンウェイクラッチ４３は一体化されている。

解除ボタン４２は、回り止めキー部４２ａ、ワンウェイクラッチ４３と軸嵌合する軸部４２ｂ（図５、Ｌ１の範囲）、解除ボタン４２を押した際にワンウェイクラッチ４３と軸との嵌合をはずすためのテーパ部４２ｃ（図５、Ｌ２の範囲）を有している。解除ボタン４２の回り止めキー部４２ａはフレーム２１側に設けられた回り止めキー部２１ｄと係合しているためフレーム２１に対して回転せず、図中の中心線４２ｄの直線方向にのみ運動する構成となっている。

一方、調整ダイヤル４１は一方向にのみ回転が可能なワンウェイクラッチ４３により、解除ボタン４２に対して一方向にのみ回転し、逆方向はロックが掛かり回転しない（以降、ロック状態と称する）。解除ボタン４２が押されると、軸部４２ｂがワンウェイクラッチ４３との嵌合部からはずれ、テーパ部４２ｃによりロックが解除される（以降、フリー状態と称する）。調整ダイヤル４１と解除ボタン４２との間には、解除ボタン４２を解除方向とは逆の方向に付勢する付勢ばね４４が組み込まれている。そのため、解除ボタンを操作していない場合は、軸部４２ｂとワンウェイクラッチ４３が嵌合状態にあり、ロック状態が維持される。ロック状態で調整ダイヤル４１を回転した際にワイヤ３１とワイヤ３２が巻き取られるように、調整ダイヤル４１にはワイヤ３１とワイヤ３２の一端が結合されている。より詳細には、ワイヤ３１の端部はプーリ４６に結合され、ワイヤ３２の端部はワイヤ巻き取り部４１ｃに結合される。

図６は調整ダイヤル４１を回転させた時の頭頂部パッド５３の移動を模式的に表した図である。図６の（ａ）は調整ダイヤル４１を回転させる前、図６の（ｂ）は調整ダイヤル４１を回転させた後の様子を示している。調整ダイヤル４１をＥ方向へ回転させるとプーリ４６もＥ方向に回転し、ワイヤ３１が巻き取られ、ワイヤ３１の頭頂部周囲長さを短くする。ワイヤ３１の頭頂部周囲長さが短くなるに伴い、頭頂部パッド５３は頭頂部方向へ移動する。図示は省略するが、ワイヤ３２および後頭部パッド５２についても同様である。すなわち、調整ダイヤル４１をＥ方向へ回転させるとワイヤ巻き取り部４１ｃもＥ方向に回転し、ワイヤ３２を巻き取り、後頭部周囲長さを短くする。ワイヤ３２の後頭部周囲長さが短くなるに伴い、後頭部パッド５２は頭部方向へ移動する。

なお、調整ダイヤル４１がワイヤ３１、ワイヤ３２を巻き取る回転方向は図６に示す矢印Ｅ方向の限りではなく、その逆方向でもよい。また、ワンウェイクラッチ４３のロック方向を反転させる機構を用いて、観察者が調整方向、ロック方向を選択できるようにしても良い。また、ワンウェイクラッチを用いずに、ラチェット爪とラックとの係合でロック状態、ラチェット爪をラックから外すことでフリー状態を実現する機構を用いてもよい。

本実施形態のＨＭＤは、装着時にフレーム２１と頭頂部パッド５３の位置を保持するための、頭頂部パッド保持機構を有している。図７は頭頂部パッド５３に設けられた頭頂部パッド保持機構の説明図である。

図７に示されるように、頭頂部パッド５３の内部には、ロックスイッチ６１、ロック部材６２、リンク６３、引張りばね６４が設けられている。ロックスイッチ６１は頭頂部の押圧方向に直線運動可能に配置されている。ロック部材６２は頭頂部の押圧方向と異なる方向に直線運動可能に配置されている。また、ロック部材６２にはラック状の歯６２ａが設けられている。ロックスイッチ６１とロック部材６２はリンク６３を介して、それぞれ回動可能に結合されている。また、引張りばね６４は、ロック部材６２をロック方向とは逆の方向に付勢する。ＨＭＤの非装着時では、図７の（ａ）に示したように、ロックスイッチ６１が頭頂部パッド５３から飛び出した状態となっている。ＨＭＤの装着時においては、図７の（ｂ）に示されるように、観察者がある押圧力以上で締め付けることにより、観察者の頭頂部によりロックスイッチ６１が押し込まれ、リンク６３を介してロック部材６２が矢印の方向へ押し出される。

図８は、図４におけるＤ−Ｄ断面図であり、図８の（ａ）はロックスイッチが押し込まれていない状態を、図８の（ｂ）はロックスイッチが押し込まれている状態をそれぞれ示している。フレーム２１には、ロック部材６２の歯６２ａと噛み合う歯２１ｅが設けられている。ロックスイッチ６１が押し込まれていない状態では、歯６２ａと歯２１ｅとは噛み合っておらず、頭頂部パッド５３はフレーム２１に対してワイヤ３１の長さに応じて上下に移動する。ワイヤ３１の長さが短くなり、頭頂部パッド５３が観察者の頭部を押圧すると、ロックスイッチ６１が押し込まれる。その結果、ロック部材６２がフレーム２１側へ押し出され、ロック部材の歯６２ａとフレームの歯２１ｅが噛み合い、頭頂部パッド５３の位置が保持される。ロックスイッチ６１を押し込む力が解除された場合は、引張りばね６４によりロック部材６２がロック方向とは逆の方向に引っ込められ、ロックスイッチ６１が下へ下がる。

なお、本実施形態並びに以下に説明する各実施形態において、後頭部側にも剛性のあるフレームを結合し、頭頂部と同様な構成にして頭頂部パッド保持機構を後頭部パッドに用いても良い。次に、本実施形態のＨＭＤの装着時の操作と作用について説明する。

観察者はまず頭部左右にあるフレーム２１を左手でしっかり把持し、調整ダイヤル４１を右手でつかむ。前頭部パッド５１に前頭部を当て、表示部１を正しい位置に合わせる。位置が決まったら調整ダイヤル４１を回転させる。この時観察者は、両手をＨＭＤから離すことなく調整ダイヤル４１の操作を行うことができる。そのため表示部１を正しい位置に保持したまま、頭部を押圧部材により押圧することができる。

調整ダイヤル４１の回転操作により、ワイヤ３１，３２が同時に巻き取られるので、後頭部パッド５２と頭頂部パッド５３が同時に頭部方向へ移動する。このとき、プーリ４６の径Ｄ１はワイヤ巻き取り部４１ｃの径Ｄ２よりも大きくなっている（図５）。従って、調整ダイヤル４１が回転するとプーリ４６の方がワイヤ巻き取り部４１ｃよりも巻き取るワイヤの長さが長くなり、そのため頭頂部パッド５３の移動量は後頭部パッド５２の移動量よりも大きい。さらに調整ダイヤル４１を回転させ、後頭部パッド５２と頭頂部パッド５３の両方が頭部に当たると押圧力が発生し頭部を締め付ける。頭頂部パッド５３には前述の保持機構が設けられているため、ある押圧力が掛かった際にロックが掛かり、ワイヤ３１の巻き取りはできなくなる。

プーリ４６とワイヤ巻き取り部４１ｃとの間には、図５で上述したようにトルククラッチ７０が介在しており、調整ダイヤル４１を回してさらに締め付けようとした場合、トルククラッチ７０ですべりが生じる。このため、頭頂部パッド５３が上述した保持機構によって保持状態になると、プーリ４６は回転しないが、ワイヤ巻き取り部４１ｃは巻き取りを続けるいようになる。このため、頭頂部パッド５３は移動せずに後頭部パッド５２のみが移動することになり、更に後頭部を押圧させることができる。調整ダイヤル４１はワイヤ３１が短くなる方向にのみ回転し、逆方向にはロックがかかる。そのため、ＨＭＤを保持するのに適度な押圧を得た後に、調整ダイヤル４１から手を離しても各押圧部の押圧が緩むことはない。ＨＭＤを取り外す場合は、解除ボタン４２を押して調整ダイヤル４１のロックを解除する。それにより後頭部パッド５２の押圧が緩み、ロックスイッチ６１を押す力も解除されるので、頭頂部パッド５３のロックも解除され、その押圧が緩む。

以上のように、本実施形態によれば、表示部１を正しい位置に保持しながら頭部を押圧しＨＭＤを装着することができる。また、頭頂部パッド５３を設けているため表示部１の下方向へのずれを低減することができる。さらには、１ヶ所の調整部４により後頭部と頭頂部の２ヶ所の可動押圧部を同時に操作することができるため、ＨＭＤの装着時の操作を簡易に行うことができる。

なお、後頭部側にも剛性のあるフレームを結合し、頭頂部と同様な構成にして頭頂部パッド保持機構を後頭部パッドに用いても良い。
また、本実施形態においてワイヤ３１は金属ワイヤを想定しているが、材料を限定するものではない。たとえばナイロンなどの合成樹脂繊維であっても、材料の温度変化により伸縮する特殊合金製であってもよい。
また、本実施形態において調整ダイヤル４１は操作者が手動で回転させてワイヤ３１の長さを調整する例を示しているが、モータなどの電動、および油圧アクチュエータで駆動させてもよい。

〔第２実施形態〕
第２実施形態によるＨＭＤの斜視図を図９に示す。図２のとの違いは、図２ではワイヤ３１，３２の巻取りのための回転方向が同一方向であったのに対して、図９では逆方向となっている点である。図１０は第２実施形態によるＨＭＤの側面図であり、図１１は図１０における断面Ｃ−Ｃでの断面図である。第１実施形態で説明した部材と同じ部材については同一符号を用い，詳細な説明は省略する。

図１１に示されるように、第２実施形態による調整部４は調整ダイヤル４１と解除ボタン４２、一方向にのみ回転が可能なワンウェイクラッチ４３および４５、付勢ばね４４、プーリ４６および４７、空転軸４８、４９を備える。ここで、ワンウェイクラッチ４３，４５の回転可能な方向は互いに逆方向となっている。

図１１に示される通り、空転軸４８と４９は互いに密着した状態で解除ボタン４２の軸部に嵌っているが、それぞれ独立に軸回転可能な状態にある。そして空転軸４８の右端面には調整ダイヤル４１の裏面４１ｄが接触している一方で、空転軸４９の左端面には解除ボタン４２の端部に設けてある円盤状の摩擦部４２ｆとが接触している。また、解除ボタン４２は調整ダイヤル４１の中心部に回転自在に嵌っており、解除ボタン４２と調整ダイヤル４１との間に付勢ばね４４が介在する。この付勢バネ４４の付勢力で空転軸４８および４９と調整ダイヤル４１、解除ボタン４２が隙間なく密着され、調整ダイヤル４１の回転力が空転軸４８、４９に伝わることになる。

空転軸４８、４９の外径にはワンウェイクラッチ４３および４５がそれぞれ圧入されている。さらにそのワンウェイクラッチ４３および４５の外径にはそれぞれプーリ４６と４７が圧入されている。これらワンウェイクラッチ４３および４５は回転可能な方向が異なっており、空転軸４８が回転する方向が図１０で示される方向Ｆである場合はワンウェイクラッチ４３のロックがかかる一方、ワンウェイクラッチ４５は回転自由の状態である。

従って、空転軸４８のＦ方向への回転トルクはプーリ４６に伝達されるが、空転軸４９のＦ方向への回転トルクはプーリ４７へは伝達されない。すなわち、調整ダイヤル４１のＦ方向の回転トルクはワンウェイクラッチ４３を介してプーリ４６にのみ伝わることになる。その結果、プーリ４６が巻き取るワイヤ３１が引き込まれ、ワイヤ３１の頭頂部周囲（縦周囲）の長さを短くする。ワイヤ３１の頭頂部周囲長さが短くなるに伴い、頭頂部パッド５３を頭部方向へ移動させる。一方、空転軸４８が回転する方向が図１０で示される方向Ｇである場合はワンウェイクラッチ４５のロックがかかる一方、ワンウェイクラッチ４３は回転自由の状態である。従って、空転軸４９のＧ方向への回転トルクはプーリ４７へ伝達されるが、空転軸４８のＧ方向への回転トルクはプーリ４６へ伝達されない。すなわち、調整ダイヤル４１のＧ方向の回転トルクはワンウェイクラッチ４５を介してプーリ４７にのみ伝わることになる。その結果、プーリ４７が巻き取るワイヤ３２が引き込まれ、ワイヤ３２の後頭部周囲長さを短くする。ワイヤ３２の後頭部周囲長さが短くなるに伴い、後頭部パッド５２は頭部方向へ移動することになる。

次に、第２実施形態によるＨＭＤの装着時の操作と作用について説明する。

観察者はまず頭部左右にあるフレーム２１を左手でしっかり把持し、調整ダイヤル４１を右手でつかむ。前頭部パッド５１に前頭部を当て、表示部１を正しい位置に合わせる。位置が決まったら調整ダイヤル４１を図１０に記載のＦ方向に回転させる。この時観察者は、両手をＨＭＤから離すことなく調整ダイヤル４１の操作を行うことができる。そのため表示部１を正しい位置に保持したまま、頭部を押圧部材により押圧することができる。前述の調整ダイヤル４１の操作（Ｆ方向の回転）により、頭頂部パッド５３が頭部中心方向へ移動する。さらに調整ダイヤル４１を回転させ、頭頂部パッド５３が頭部に当たると押圧力が発生し頭部を締め付ける。頭頂部パッド５３には前述の保持機構が設けられているため、ある押圧力が掛かった際にロックが掛かり、ワイヤ３１の巻き取りはできなくなり、観察者は巻き取りができなくなったことによる抵抗力を感知し、頭頂部パッド５３の調整を完了させる。なお、抵抗力に抗し、回転しつづけたとしても、空転軸４８と調整ダイヤル４１との間で滑りが発生するのみであるので、機構を破損することはない。

次に観察者は調整ダイヤル４１を図１０に記載のＧ方向に回転させる。この時も同様に観察者は、両手をＨＭＤから離すことなく調整ダイヤル４１の操作を行うことができるうえに、上記の走査によって頭頂部の位置が固定されているのでより安定してＨＭＤを保持することができる。調整ダイヤル４１の操作（Ｇ方向の回転）により、後頭部パッド５２が頭部中心方向へ移動する。さらに調整ダイヤル４１を回転させ、後頭部パッド５２が頭部に当たると押圧力が発生し頭部を締め付ける。観察者は所望する押圧力を得るまで調整ダイヤル４１を回し、頭部の締め付け調整を完了させる。

ＨＭＤを取り外す場合は、解除ボタン４２を押して調整ダイヤル４１のロックを解除する。ロック解除の機構は空転軸４８、４９を回転規制される摩擦力を解除することによりそれぞれ自由に回転できるようにする。それによりワイヤ３１、３２それぞれを巻き取るプーリ４６、４７が自由に回転できるようになる。その結果、頭部を押圧する力が無くなり、後頭部パッド５２、頭頂部パッド５３は自由に動くことが可能となり、ＨＭＤを頭部から外すことができる。

以上のように第２実施形態によれば、表示部１を正しい位置に保持しながら頭部を押圧しＨＭＤを装着することができる。また、頭頂部パッド５３を設けているため表示部１の下方向へのずれを低減することができる。さらには、１ヶ所の調整部により後頭部、頭頂部の２ヶ所の可動押圧部を交互に操作することができるため、ＨＭＤの装着時の操作を簡易に行うことができる。

〔第３実施形態〕
図１２は、第３実施形態によるＨＭＤの斜視図であり、図１３は、第３実施形態によるＨＭＤの右側面図である。第１実施形態で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いている。

第３実施形態では、フレーム２１の左右２ヶ所にそれぞれ右調整部４Ｒ、左調整部４Ｌが設けられている。これら右調整部４Ｒ、左調整部４Ｌは左右対称で同一の部材を用いて構成されており、ワイヤ３１は左調整部４Ｌの調整ダイヤル４１に一端が結合され、他端はフレーム２１の右側部Ｎに結合されている。また、ワイヤ３２は右調整部４Ｒの調整ダイヤル４１に一端が結合され、他端はフレーム２１の左側部Ｍに結合されている。

右調整部４Ｒ及び左調整部４Ｌの構成は以下のとおりである。図１４は図１３（ＨＭＤ側面図）における右調整部４ＲのＣ−Ｃ断面図である。

右調整部４Ｒは、調整ダイヤル４１と解除ボタン４２、ワンウェイクラッチ４３、付勢ばね４４を具備する。調整ダイヤル４１は、装着時に観察者が操作するつまみ部４１ａと、フレーム２１内でワイヤ３２を巻き取るためのワイヤ巻き取り部４１ｂを有する。調整ダイヤル４１とワンウェイクラッチ４３は一体化されている。解除ボタン４２は、回り止め部４２ａ、ワンウェイクラッチ４３と軸勘合する軸部４２ｂ（図１４、Ｌ１の範囲）、解除ボタンを押した際にワンウェイクラッチ４３と嵌合がはずれるテーパ部４２ｃ（図１４、Ｌ２の範囲）を有している。解除ボタン４２の回り止め部４２ａはフレーム２１側に設けられた回り止め部２１ｄと係合しているため回転せず、直線方向のみ運動する構成となっている。

調整ダイヤル４１はワンウェイクラッチ４３により、解除ボタン４２に対して一方向にのみ回転し、逆方向はロック状態になる。解除ボタン４２を押すと、軸部４２ｂがワンウェイクラッチ４３との嵌合部からはずれ、フリー状態になる。調整ダイヤル４１と解除ボタン４２との間には、解除ボタン４２を解除方向とは逆の方向に付勢する付勢ばね４４が組み込まれている。そのため、解除ボタン４２を操作していない場合は、軸部４２ｂとワンウェイクラッチ４３が嵌合状態にあり、ロック状態が維持される。ロック状態で調整ダイヤル４１を回転した際にワイヤ３２が巻き取られるように、調整ダイヤル４１（プーリ４１ｂ）にワイヤ３２の一端が結合されている。同一の機構が左調整部４Ｌにおいても構成されており、左調整部４Ｌではワイヤ３１の巻き取りを行う。

次に装着時の操作と作用について説明する。観察者はまず頭部左右にあるフレーム２１を右手でしっかり把持し、左調整部４Ｌの調整ダイヤル４１を左手でつかむ。前頭部パッド５１に前頭部を当て、表示部１を正しい位置に合わせる。位置が決まったら調整部４Ｌの調整ダイヤル４１を図１２に記載のＫ方向に回転させる。この時観察者は、両手をＨＭＤから離すことなく調整ダイヤル４１の操作を行うことができる。そのため表示部１を正しい位置に保持したまま、頭部を押圧部材により押圧することができる。前述の調整ダイヤル４１の操作により、頭頂部パッド５３が頭部中心方向へ移動する。さらに調整ダイヤル４１を回転させ、頭頂部パッド５３が頭部に当たると押圧力が発生し頭部を締め付ける。頭頂部パッド５３には第１実施形態で説明した保持機構が設けられているため、ある押圧力が掛かった際にロックが掛かり、ワイヤ３１の巻き取りはできなくなり、観察者は巻き取りができなくなったことによる抵抗力を感知し、頭頂部パッド５３の調整を完了させる。

次に観察者は右調整部４Ｒの調整ダイヤル４１を図１２に記載のＪ方向に回転させる。この時も同様に観察者は、両手をＨＭＤから離すことなく調整ダイヤル４１の操作を行うことができるうえに頭頂部の位置が固定されているのでより安定してＨＭＤを保持することができる。右調整部４Ｒの調整ダイヤル４１の操作により、後頭部パッド５２が頭部中心方向へ移動する。さらに調整ダイヤル４１を回転させ、後頭部パッド５２が頭部に当たると押圧力が発生し頭部を締め付ける。観察者は所望する押圧力を得るまで調整ダイヤル４１を回し、頭部の締め付け調整を完了させる。

ＨＭＤを取り外す場合は、左調整部４Ｌ及び右調整部４Ｒに設けてある解除ボタン４２を押して調整ダイヤル４１のロックを解除する。それにより後頭部パッド５２の押圧が緩み、ロックスイッチ６１を押す力も解除されるので、頭頂部パッド５３のロックも解除され緩む。以上のような、第３実施形態によれば、押圧部材の移動に線状部材を用いたので、ＨＭＤの機構を簡易、且つ軽量に構成することができる。したがって、装置を軽量化しつつ、押圧方向の異なる複数の押圧部を調整することが可能となる。

〔第４実施形態〕
図１５は第４実施形態のＨＭＤの斜視図である。また、図１６は、第４実施形態における、調整ダイヤル４１を回転させた時の後頭部パッド５２及び頭頂部パッド５３の移動を模式的に表した図である。

第４実施形態では、左右の調整部４Ｒ，４Ｌとして、第２実施形態（図１１）で説明した調整部を用いる。そして、調整部４Ｒ，４Ｌのいずれからでも、調整ダイヤル４１の回転操作によって後頭部パッド５２、頭頂部パッド５３の調整を行えるようにした。

図１５に示されるように、ワイヤ３１の一方の端部は調整部４Ｒのプーリ４６に設けられた結合部Ｎに固定され、他方の端部は調整部４Ｌのプーリ４６に設けられた結合部Ｍに固定される。同様に、ワイヤ３２の一方の端部は調整部４Ｒのプーリ４７に設けられた結合部Ｏに固定され、他方の端部は調整部４Ｌのプーリ４７に設けられた結合部Ｐに固定される。

図１６に示されるように、調整部４Ｒの調整ダイヤル４１をＪ方向に、或いは調整部４Ｌの調整ダイヤル４１をＫ方向に回すことで、ワイヤ３１の縦周囲に沿った長さが短くなり、頭頂部パッド５３が頭部方向へ移動する。しかしながら、上記Ｊ，Ｋ方向と逆の方向（Ｊ’方向、Ｋ’方向）に調整ダイヤル４１を回転させた場合は、上述したワンウェイクラッチ４３によりワイヤ３１を巻き取る力は生じない。一方、調整部４Ｒの調整ダイヤル４１をＪ’方向に、或いは調整部４Ｌの調整ダイヤル４１をＫ’方向に回すことで、ワイヤ３２の横周囲に沿った長さが短くなり、後頭部パッド５２が頭部方向へ移動する。しかしながら、上記Ｊ’，Ｋ’方向と逆の方向（Ｊ方向、Ｋ方向）に調整ダイヤル４１を回転させた場合は、上述したワンウェイクラッチ４５によりワイヤ３２を巻き取る力は生じない。

以上のように、第４実施形態によれば、表示部を正しい位置に保持しながら頭部を押圧しＨＭＤを装着することができる。また、頭頂部パッドを設けているため表示部の下方向へのずれを低減することができる。さらに、右調整部または左調整部のいずれでも調整が可能なため、観察者の調整しやすい方で操作することができ、装着時の操作性が向上する。また、本実施形態における後頭部パッド５２のように移動方向に規制のないものでも、左右の調整部４Ｌ，４Ｒで操作することにより位置ずれを低減することができる。また、本実施例における後頭部パッドのように移動方向に規制のないものでも、左右の調整部で操作することにより位置ずれを低減することができる。

以上説明したように、上記各実施形態による、ユーザの頭部に装着される頭部装着型機器としてのＨＭＤは、頭部を複数の異なる方向から押圧するための複数の押圧部材と、各王圧部材に接続された線状部材を有する。ここで、複数の押圧部材は、例えば、頭部の第１の部位を第１の方向から押圧するための第１の押圧部材と、第１の部位とは異なる第２の部位を第１の方向とは異なる第２の方向から押圧するための第２の押圧部材を有する。実施形態では、第１の押圧部材として、側頭部から後頭部に沿う頭部の横周囲上の部位のうちの後頭部を押圧する後頭部パッド５２を例示した。また、第２の押圧部材として、横周囲上の一部分から頭頂部に沿う頭部の縦周囲上の部位のうちの頭頂部を押圧する頭頂部パッド５３を例示した。そして、これらの第１及び第２の線状部材の長さの変化が、それぞれ第１及び第２の押圧部材をそれぞれ第１及び第２の方向へ移動させるように、第１及び第２の線状部材は案内される。実施形態では、第１の線状部材を案内する構成として伸縮チューブ２２が用いられており、第２の線状部材を案内する構成としてフレーム２１、穴２１ａ、２１ｂが用いられている。そして、調整部４により、第１の線状部材としてのワイヤ３１と、第２の線状部材としてのワイヤ３２との長さが調整される。そして、調整部４は、回転式の操作部材（調整ダイヤル４１）により第１及び第２の線状部材を巻き取る第１及び第２の巻き取り部を有する。例えば、図５ではワイヤ巻き取り部４１ｃとプーリ４６が例示されており、図１１ではプーリ４７とプーリ４６が例示されている。これらの第１及び第２の巻取り部は、操作部材の回転軸と連結されており、回転軸に対するトルク特性、即ち、回転軸が発生する回転力の伝達特性が異なっている。

以上のような構成により、単一の調整部４を操作することにより、押圧方向の異なる複数の押圧部材による押圧動作を適切に調整することが可能となり、装着時の操作が簡易になる。また、押圧部材の移動に線状部材を用いたので、ＨＭＤの機構を簡易、且つ軽量に構成することができる。すなわち、装置を軽量化しつつ、押圧方向の異なる複数の押圧部を調整することが可能となる。また、操作部材の回転操作により押圧部材を動かすように構成したので、操作者がＨＭＤを装着する際の操作がより簡易になる。

また、第１の巻き取り部の回転軸と第２の巻き取り部の回転軸とが同一であるので、空間配置効率が良好なものとなり、軽量なＨＭＤを提供することができる。

また、回転軸に対するトルク特性の具体的な例として、図５に示される調整部４においては、操作部材の回転により、巻き取り部（プーリ４６）との間に規定トルク以上のトルクが掛かった場合は、トルククラッチ７０により巻き取り部を空転させる。このため、上記実施形態によれば、装着時に必要以上の力で押圧部材が頭部を押圧することが防止され、装着時の頭部締め付けによる不快感を軽減することができる。

また、図１１に示した調整部４においては、第１及び第２の巻き取り部はそれぞれプーリ４６、プーリ４７として実現されている。これら第１及び第２の巻取り部は、それぞれ、解除ボタン４２から延びる回転軸の一方の回転方向に追従し、他方の回転方向に対して空転する機構（ワンウェイクラッチ４３，４５）によって連結されている。そして、第１の巻き取り部が回転軸に追従する回転方向と、第２の巻き取り部が回転軸に追従する回転方向とは逆方向となっている。このような構成によれば、調整部４の回転方向に応じて調整する押圧部材を切り替えることが可能となり、操作性が向上し、ＨＭＤの装着時の操作をより簡便なものにすることができる。

また、調整部４によって第１の線状部材としてのワイヤ３１の長さが調整された場合に、第１の押圧部材としての頭頂部パッド５３の上下方向以外への移動を制限する制限手段としてのガイド部２１ｃがフレーム２１に設けられている。そのため、押圧部材による頭部への押圧力を規制することができ、押圧力のアンバランス等による不快感を低減することができる。

また、第２実施形態では、調整部４が、頭部装着型機器の左右の側頭部に対応した位置の各々に設けられる。そして、第１の線状部材（ワイヤ３１）の２つの端部はそれぞれ２つの調整部の第１の巻き取り部（プーリ４６）に接続される。同様に、第２の線状部材（ワイヤ３２）の２つの端部はそれぞれ２つの調整部の第２の巻き取り部（プーリ４７）に接続されている。このような構成によれば、右調整部または左調整部のいずれでも調整が可能なため、観察者の調整しやすい方で操作することができ、装着時の操作性が向上する。

また、第１の押圧部材としての頭頂部パッド５３は、頭頂部への押圧に応じて該頭頂部パッド５３の押圧位置を保持する保持手段としてのロックスイッチ６１、ロック部材６２、リンク６３、引張りばね６４を有する。この構成によれば、操作者が各押圧部材の締め付けを行った際に、押圧部材の適正な押圧位置が保持されるので、操作者の所望する装着感を得ることができる。

また、調整部４は、第１の線状部材の長さを調整する第１の調整部と第２の線状部材の長さを調整する第２の調整部とを有する。第１の線状部材と第２の線状部材夫々に対して独立した動作が可能な別々の調整部を持つことにより、単純な機構で装着メカニズムを実現することができる。例えば、第１及び第２の調整部として、ＨＭＤの、装着時にユーザの左右の側頭部に対応する位置に左調整部４Ｌ及び右調整部４Ｒが配置される。このように調整部を側頭部に構成することにより、操作者による押圧力の調整のしやすさが向上し、ＨＭＤを簡便に装着することができる。

また、図５に示される調整部４によれば、第１の巻き取り部の巻き取りの径（Ｄ２）よりも、第２の巻き取り部（Ｄ１）の巻き取りの径の方が大きい。このように、線状部材を巻き取る回転機構の径を夫々異なるものとし、調整する押圧部材の移動量を異なるものとすることで各押圧部材の締め付けに必要な押圧力を管理することができる。この結果、操作者頭部の締め付けを適性にすることができるため、装着感のよいＨＭＤを提供するができる。

第１実施形態によるＨＭＤの斜視図である。 第１実施形態におけるワイヤの通し方を概略的に示したＨＭＤの斜視図である。 第１実施形態におけるＨＭＤの正面図である。 第１実施形態におけるＨＭＤの側面図である。 図４におけるＣ−Ｃ断面図である。 ワイヤの頭部周囲長さの変化によるパッドの動きの概略を示す図である。 頭頂部パッドの内部機構図である。 図４におけるＤ−Ｄ断面図である。 第２実施形態によるＨＭＤの斜視図である。 第２実施形態によるＨＭＤの側面図である。 図１０におけるＣ−Ｃ断面図である。 第３実施形態によるＨＭＤの斜視図である。 第３実施形態におけるＨＭＤの側面図である。 図１３におけるＣ−Ｃ断面図である。 第４実施形態によるＨＭＤの斜視図である。 第４実施形態における、ワイヤの頭部周囲長さの変化によるパッドの動きの概略を示す図である。

Claims (8)

1. ユーザの頭部に装着される頭部装着型機器であって、
   頭部の第１の部位を第１の方向から押圧するための第１の押圧部材と、
   頭部の、前記第１の部位とは異なる第２の部位を、前記第１の方向とは異なる第２の方向から押圧するための第２の押圧部材と、
   前記第１の押圧部材に接続された第１の線状部材と、
   前記第２の押圧部材に接続された第２の線状部材と、
   前記第１の線状部材と前記第２の線状部材の長さの変化が、前記第１及び第２の押圧部材をそれぞれ前記第１及び第２の方向へ移動させるように、前記第１及び第２の線状部材を案内する案内手段と、
   前記第１の線状部材と前記第２の線状部材の長さを調整する調整手段とを備え、
   前記調整手段は、回転式の操作部材に連結された、前記第１の線状部材と前記第２の線状部材を巻き取るための第１及び第２の巻き取り部を有し、
   前記第１の巻き取り部と前記操作部材の回転軸との連結と、前記第２の巻き取り部と前記回転軸との連結とは、前記回転軸からの回転力の伝達特性が異なることを特徴とする頭部装着型機器。
2. 前記第１の押圧部材が押圧する前記第１の部位は、側頭部から後頭部に沿う頭部の横周囲上の部位であり、
   前記第２の押圧部材が押圧する前記第２の部位は、前記横周囲上の一部分から頭頂部に沿う頭部の縦周囲上の部位であることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型機器。
3. 前記第２の巻取り部は、前記回転軸との間に規定トルク以上のトルクが掛かった場合は、前記回転軸に対して空転する機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の頭部装着型機器。
4. 前記第１及び第２の巻き取り部は、それぞれ、前記回転軸の一方の回転方向に追従し、他方の回転方向に対して空転する機構によって連結されており、前記第１の巻き取り部が前記回転軸に追従する回転方向と、前記第２の巻き取り部が前記回転軸に追従する回転方向とは逆方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の頭部装着型機器。
5. 前記調整手段は、前記頭部装着型機器の左右の側頭部に対応した位置の各々に設けられ、前記第１の線状部材の端部は前記調整手段の各々における前記第１の巻き取り部に接続され、前記第２の線状部材の端部は前記調整手段の各々における前記第２の巻き取り部に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の頭部装着型機器。
6. 前記調整手段によって前記第２の線状部材の長さが調整された場合に、前記第２の押圧部材の前記第２の方向とは異なる方向への移動を抑制する抑制手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の頭部装着型機器。
7. 前記第２の押圧部材による前記第２の部位への押圧に応じて、該第２の押圧部材の位置を保持する保持手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の頭部装着型機器。
8. 前記第１の巻き取り部の巻き取りの径よりも、前記第２の巻き取り部の巻き取りの径の方が大きいことを特徴とする請求項３に記載の頭部装着型機器。

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