JP5847014B2 - 頭部装着型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、頭部装着型表示装置に関するものである。

近年、頭部装着型表示装置として、頭部の片側に装着し、片目に対してのみ画像や映像の表示を行うものがある。

このような頭部装着型表示装置として、頭部に装着可能な眼鏡フレームに取り付ける構成が開示されている（特許文献１〜４参照。）。このような構成においては、いずれも、表示ユニットは、眼鏡フレームのテンプル（ツル）に固定し、表示ユニットをレンズの前方に配置している。

特開２０１０−２３１１１９号公報 特開２００８−２４４６５８号公報 特開２０１０−９１７４８号公報 特表２００１−５２２０６４号公報

しかしながら、頭部装着型表示装置を眼鏡フレームに取り付ける場合、頭部装着型表示装置の重量が眼鏡フレームの片側のテンプルにかかるため、使用者が装着した眼鏡が傾いてしまうことがある。
また、使用者の瞳に向けて映像を映し出す表示ユニットは眼鏡のレンズの前方に配置されているため、頭部装着型表示装置を装着した眼鏡は重心が前方に集中し、眼鏡が鼻からずり落ちてしまいやすくなる。
このように、これまでの頭部装着型表示装置は、重量バランスが悪く、使用者にとっては、装着感が良くないという問題がある。

また、近年、頭部装着型表示装置を、無線を介して映像信号等を受信することによってワイヤレスとしたものもある。この場合、頭部装着型表示装置には、無線通信回路や、電源を確保するためにバッテリを搭載する。特に、バッテリは、頭部装着型表示装置を構成する他の部品に比較すると重量が大きいために、上記したような重量バランスに与える影響が大きく、上記問題は顕著なものとなってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、重量バランスを改善し、使用者の装着感を向上させ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。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様は、表示素子を有する表示ユニットと、前記表示ユニットを制御する回路基板と、前記回路基板および前記表示ユニットに電力を供給するバッテリ部と、これらを使用者の頭部に支持させる支持部とを備え、前記バッテリ部が、前記支持部による支持位置を挟み、前記表示ユニットとは反対側に配置され、使用者の頭部に装着した状態で、頭部に接近する側に傾いて配置されている頭部装着型表示装置を提供する。
これにより、使用者の頭部により支持される支持部の支持位置の一方の側に位置する表示ユニットに対し、他方の側に位置するバッテリ部がカウンタバランスとして機能し、頭部装着型表示装置の前後方向のバランスを改善することができる。また、平面視した状態での頭部装着型表示装置の重心位置を頭部に接近させることができ、重量バランスをさらに改善することができる。

上記態様においては、前記支持部による支持位置から前記バッテリ部までの長さよりも、前記支持部による支持位置から前記表示ユニットまでの長さの方が長くなるよう配置されていてもよい。
支持位置もしくは装置全体の重心位置が後方に配置されることで、眼鏡フレームの前方にかかる重量を軽減することができる。

上記態様においては、前記支持部が、使用者の頭部または使用者の頭部に装着された眼鏡のテンプルへの取付部であり、該取付部が、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置の近傍に配置されていてもよい。
頭部装着型表示装置の重心が、使用者の頭部または眼鏡のテンプルへの取付部近傍となることで、頭部装着型表示装置の前後方向のバランスが特に優れたものとなる。

上記態様においては、前記回路基板が、前記表示ユニットと前記バッテリ部との間に設けられていてもよい。
これにより、表示ユニットに回路基板を一体に備える構成に比較し、表示ユニットを軽量化することができ、頭部装着型表示装置の前端部への荷重集中を回避することができる。

上記態様においては、前記回路基板が、使用者の頭部により支持される前記支持位置の近傍に設けられていることが好ましい。
これにより、頭部装着型表示装置の重量バランスを良好に保てる。

上記態様においては、前記バッテリ部が、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置よりも後方に配置されることが好ましい。
これにより、頭部装着型表示装置の重量バランスを良好に保てる。

上記態様においては、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置から前記バッテリ部の重心位置までの長さよりも、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置から前記表示ユニットの重心位置までの長さの方が長くなるよう配置されていることが好ましい。
これにより、支持位置もしくは装置全体の重心位置が後方に配置されることで、眼鏡フレームの前方にかかる重量を軽減することができる。

上記態様においては、前記バッテリ部が、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置よりも後方位置にて着脱可能であってもよい。

上記態様においては、前記バッテリ部は、その長手方向が、前記表示ユニットと前記バッテリ部を結ぶ方向に沿うよう配置されていてもよい。
これによって、頭部装着型表示装置の重心位置を中心とした、バッテリ部によるモーメントを大きくすることができ、頭部装着型表示装置の前後方向のバランスを取りやすくなる。

本発明の他の態様においては、表示素子を有する表示ユニットと、前記表示ユニットを制御する回路基板と、前記回路基板および前記表示ユニットに電力を供給するバッテリ部と、これらを使用者の頭部に支持させる支持部とを備え、前記バッテリ部は、前記支持部による支持位置を挟み、前記表示ユニットとは反対側に配置され、使用者の頭部に装着した状態で、頭部に接近する側に傾動可能に設けられていてもよい。これにより、使用者の頭部の大きさや髪型等に応じ、バッテリ部の角度を調整することが可能となる。

本発明によれば、頭部装着型表示装置の重量バランスを改善し、使用者の装着感を向上させるという効果を奏することができる。

本発明の第１実施形態にかかる頭部装着型表示装置の外観を示す平面図及び側面図である。 本発明の第１実施形態にかかる頭部装着型表示装置の部品レイアウト構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態にかかる頭部装着型表示装置を眼鏡のテンプルに装着した状態を示す平面図である。 本発明の第２実施形態にかかる頭部装着型表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の第３実施形態にかかる頭部装着型表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の第４実施形態にかかる頭部装着型表示装置の構成を示す平面図および側面図である。 本発明の第５実施形態にかかる頭部装着型表示装置の構成を示す平面図およびバッテリ部と電装部の接続部分を示す図である。

以下に、本発明に係る頭部装着型表示装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、頭部装着型表示装置１Ａの外観を示す平面図および側面図であり、図２は、頭部装着型表示装置１Ａの部品レイアウト構成を示すブロック図、図３は、頭部装着型法事装置１Ａを眼鏡１００のテンプルに装着した状態を示す平面図である。
図１に示すように、頭部装着型表示装置１Ａは、表示ユニット２１と、表示ユニット２１を支持し、使用者の頭部に装着されるホルダ５と、を有する。

ホルダ５は、使用者の頭部（例えば耳）に係止するための頭部支持部材（支持部）１１を有した第一の筐体１０と、表示ユニット２１が設けられた第二の筐体２０と、第一の筐体１０と第二の筐体２０とを連結する連結支持部３０と、を有している。

第一の筐体１０は、連結支持部３０側に位置する電装部１０ａと、電装部１０ａに連続し、ほぼ一定の断面積を有したバッテリ部１０ｂと、を有している。

図１、図２に示すように、電装部１０ａには、外部からブルートゥース、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信を介して送信される信号を受信する無線通信回路１２ａ、表示ユニット２１を駆動する信号を生成・出力する駆動回路１２ｂおよび制御回路１２ｃ等を含む電子基板１２が収容されている。また、バッテリ部１０ｂには、電子基板１２に電力を供給するバッテリ１３が収容されている。

図１に示したように、頭部支持部材１１は、第一の筐体１０との間に使用者が装着した眼鏡のテンプル部を挟み込むクランプ部１１ａと、使用者の頭部、例えば使用者の耳に係止可能なフック１１ｂと、耳の前後で頭部に突き当たるパッド１１ｃと、を備えている。
クランプ部１１ａは、クランプ部１１ａよりも断面積の小さな連結部（支持位置）１５を介して第一の筐体１０の電装部１０ａの外周面に取り付けられている。

図３に示すように、このような頭部支持部材１１では、クランプ部１１ａと第一の筐体１０との間に眼鏡１００のテンプル１０１を押し当てると、連結部１５が弾性変形することによって、クランプ部１１ａと第一の筐体１０との隙間が拡がり、テンプル１０１がこの隙間に挿入される。そして、クランプ部１１ａと第一の筐体１０との間でテンプル１０１を挟み込むことで、頭部装着型表示装置１Ａが眼鏡１００のテンプル１０１に支持される。なお、頭部支持部材１１の細部の形状や構成については、上記したものに何ら限るものではない。

このようにして、頭部支持部材１１が第一の筐体１０の電装部１０ａに設けられ、重量の大きなバッテリ１３は、第二の筐体２０とは頭部支持部材１１を挟んで反対側に位置する第一の筐体１０のバッテリ部１０ｂに設けられている。

第二の筐体２０は、連結支持部３０側の端部からその断面積が漸次増大し、その反対側の端部に、表示ユニット２１を構成する接眼光学系２２が設けられている。
この接眼光学系２２は、連結支持部３０および第二の筐体２０が延びる方向に対し、使用者が頭部装着型表示装置１Ａを頭部に装着した状態で、使用者の視界の範囲内に位置するよう設けられている。

図２に示すように、第二の筐体２０は、表示ユニット２１を構成するＬＣＤ等の表示素子２３、照明系２４を内蔵している。

図１に示すように、連結支持部３０は、第一の筐体１０側から第二の筐体２０側に向けて、ほぼ一定の外径を有した棒状をなしている。なお、この連結支持部３０は、第一の筐体１０側の端部において、第一の筐体１０に対して着脱可能とすることができる。
また、図２に示すように、この連結支持部３０には、第一の筐体１０内の電子基板１２と第二の筐体２０内の表示素子２３とを電気的に接続する配線３２が内蔵されている。

この連結支持部３０は、使用者が手で自在に曲げることのできる柔軟性と、手を離せば、そのままの形状を維持できる形状維持性と、を有したものとするのが好ましい。これにより、使用者が連結支持部３０を曲げることによって、第一の筐体１０に対する第二の筐体２０の位置や向きを適宜調整できる。具体的には、接眼光学系２２の光軸の使用者の瞳への位置合わせ、使用者の瞳に対する接眼光学系２２の光軸角度を変えることによる、使用者の視界における表示画面位置の変更、不使用時に使用者の視界の邪魔にならない位置への接眼光学系２２の退避、等のために、第二の筐体２０の位置や向きを調整する。

そして、頭部装着型表示装置１Ａは、全体として、連結部１５からバッテリ部１０ｂまでの長さよりも、連結部１５から表示ユニット２１までの長さの方が長くなるように構成されると共に、表示ユニット２１とバッテリ部１０ｂとを結ぶ前後方向における重心位置からバッテリ部１０ｂの重心位置までの長さよりも、表示ユニット２１とバッテリ部１０ｂとを結ぶ前後方向における重心位置から表示ユニット２１の重心位置までの長さの方が長くなるように構成されている。

このような頭部装着型表示装置１Ａにおいては、外部の、例えばパーソナルコンピュータ装置、テレビジョン、ＨＤＤ（Hard disk drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等を用いた映像再生装置等から、無線を介して送信される映像（画像を含む）信号を、第一の筐体１０内に設けられた電子基板１２の無線通信回路１２ａで受信する。無線通信回路１２ａで受信した映像信号は、駆動回路１２ｂにおいて、表示ユニット２１の表示素子２３を駆動するための駆動信号に変換される。このようにして駆動回路１２ｂで生成された駆動信号は、連結支持部３０の配線を介して第二の筐体２０の表示ユニット２１に伝送される。
表示ユニット２１においては、伝送された駆動信号により表示素子２３が駆動され、表示素子２３は、駆動信号に応じた映像を表示する。表示素子２３に表示された映像は、照明系２４で発する光により、接眼光学系２２に導かれ、接眼光学系２２では、導かれた映像を拡大して使用者の瞳に導光し、これによって使用者は、その拡大虚像を視認することができる。

上述したような頭部装着型表示装置１Ａによれば、頭部支持部材１１が第一の筐体１０の電装部１０ａに設けられ、重量の大きなバッテリ１３は、第二の筐体２０とは連結部１５を挟んで反対側に位置する第一の筐体１０のバッテリ部１０ｂに設けられている。これによって、バッテリ１３を、表示ユニット２１のカウンタバランスとすることができ、頭部装着型表示装置１Ａの前後方向における重心位置を、頭部支持部材１１の連結部１５近傍に位置させることが可能となる。その結果、表示ユニット２１とバッテリ１３との重量バランスを良好なものとし、頭部装着型表示装置１Ａを使用者が装着したときに眼鏡１００の前端部に頭部装着型表示装置１Ａの重量が集中するのを防ぐ。また、眼鏡１００の左右方向においても、頭部装着型表示装置１Ａの重心位置を連結部１５の近傍に設定することで、頭部装着型表示装置１Ａの重量のほとんどを、使用者の耳によって支持することができるので、その重量によって眼鏡１００が傾くのを防ぐことができる。
このようにして、使用者が、上記頭部装着型表示装置１Ａを眼鏡１００に取り付けて頭部に装着したときの装着感、使用感を優れたものとすることができる。

また、第一の筐体１０に駆動回路１２ｂ、制御回路１２ｃを内蔵することにより、第二の筐体２０の重量を抑えることができる。これによって、頭部装着型表示装置１Ａの重心位置を、頭部支持部材１１の近傍に、より一層集中させやすく、上記効果をより確実に得ることができる。

さて、上記第１実施形態において、頭部装着型表示装置１Ａの構成を例示したが、上記に例示したもの以外にも、以下に示す複数例のような構成とすることもできる。なお、以下の説明において、頭部装着型表示装置１Ａの全体構成については、上記第１実施形態と同様であり、細部の構成が異なるのみであるので、上記第１実施形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。

〔第２実施形態〕
図４に示すように、本実施形態における頭部装着型表示装置１Ｂは、第一の筐体１０のバッテリ部１０ｂが、電装部１０ａおよび連結支持部３０の中心軸Ｃに対し、使用者がこの頭部装着型表示装置１を装着した状態で使用者の頭部に近い側（電装部１０ａに頭部支持部材１１が設けられている側）に傾斜して設けられている。

このような構成とすることで、頭部装着型表示装置１Ｂの重心位置を、平面視した状態で、使用者の頭部に近い位置に設定することができ、より一層安定した装着感を得ることができる。

さらに、第一の筐体１０に対し、連結部１５を前後方向（第一の筐体１０と第二の筐体２０とを結ぶ方向）に沿ってスライド可能とすることもできる。これには、第一の筐体１０に前後方向に延びる溝を形成し、連結部１５を、この溝に沿ってスライド移動可能とすれば良い。
このようにすると、使用者の頭部のサイズに応じて、表示ユニット２１の前後方向の位置調整を行うことができる。

〔第３実施形態〕
図５に示すように、本実施形態における頭部装着型表示装置１Ｃは、第一の筐体１０のバッテリ部１０ｂが、電装部１０ａに対し、頭部支持部材１１が設けられた側の側面に設けられたヒンジ１６を介し、使用者の頭部に接近する方向に傾動可能に連結されている。
なお、ヒンジ１６の部分においては、バッテリ部１０ｂのバッテリ１３と電装部１０ａの電子基板１２とが、図示しない配線により電気的に接続されている。

このような構成によれば、使用者の頭部サイズは髪型等に応じて、バッテリ部１０ｂの角度を適宜変更することができ、可能な範囲内でバッテリ部１０ｂを使用者の頭部側に接近させて、重量バランスを良好なものとすることができる。

〔第４実施形態〕
図６に示すように、本実施形態における頭部装着型表示装置１Ｄは、第一の筐体１０のバッテリ部１０ｂが、電装部１０ａに対し、着脱可能とされている。ここで、バッテリ部１０ｂと電装部１０ａとの接続部１９は、連結部１５よりも後方（バッテリ部１０ｂ側）とするのが好ましい。

そして、バッテリ部１０ｂは、バッテリ１３とともに一体化されてバッテリユニットとすることもできる。そして、バッテリ部１０ｂと電装部１０ａが、その接続部１９に設けられたコネクタ１４ａ、１４ｂにより、互いに機械的および電気的に接続することができる。

また、バッテリ部１０ｂと電装部１０ａは、接続部１９において互いに噛み合う同一断面形状とされ、その合わせ面における防水性を確保できるようになっている。

このような構成においては、上記第１、第２実施形態と同様の作用効果が得られるのに加え、バッテリ部１０ｂのみを着脱できるので、バッテリ部１０ｂのバッテリ１３を適宜取り外して充電することができる。また、不使用時には、バッテリ部１０ｂを取り外すことで、コンパクトに収容することもできる。
さらに、予備のバッテリ部１０ｂや、より大容量のバッテリ部１０ｂと交換することもできる。
後者の、大容量のバッテリ部１０ｂと交換する場合、大容量のバッテリ部１０ｂの重量が大きくなるのであれば、上記第２実施形態で示した連結部１５のスライド構造を採用し、頭部装着型表示装置１Ｃの重心位置を前後方向に調整できるようにするのが好ましい。

〔第５実施形態〕
図７に示すように、本実施形態における頭部装着型表示装置１Ｅは、第一の筐体１０のバッテリ部１０ｂが、電装部１０ａに対し、ヒンジ１７を介して回動可能とされ、バッテリ部１０ｂに収容されるバッテリ１３を、バッテリ部１０ｂに対して挿抜できるようになっている。なお、本実施形態においては、ヒンジ１７によるバッテリ部１０ｂの回動方向はいかなる方向であっても良い。
このとき、バッテリ１３と、電装部１０ａ側の端面には、それぞれ電極１８ａ、１８ｂが設けられ、バッテリ部１０ｂを閉じたときに、双方が接触して電気的に導通されるようになっている。
また、バッテリ部１０ｂと電装部１０ａは、その接続部において互いに噛み合う同一断面形状とされ、その合わせ面における防水性を確保できるようになっている。

これにより、バッテリ部１０ｂを開くことで、バッテリ１３を適宜着脱したり交換したりできるようになっている。

なお、上記各実施形態で示した構成以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、適宜の変更、構成の追加・削除を行うことができる。
例えば、頭部装着型表示装置１Ａ〜１Ｅにおいて、側面視したときに、バッテリ部１０ｂは、電装部１０ａや連結支持部３０の長手方向とほぼ同じ方向に延びるよう設ける構成としたが、バッテリ部１０ｂは、例えば電装部１０ａ側から斜め下方、あるいは鉛直下方に延びるよう設けても良い。ただし、上記実施形態で示したごとく、バッテリ部１０ｂを、電装部１０ａや連結支持部３０の長手方向とほぼ同じ方向に延びるよう設けることで、頭部装着型表示装置１Ａ〜１Ｅの重心位置に対するバッテリ部１０ｂによるモーメントを大きくすることができ、バッテリ部１０ｂによる重量バランスの改善を効率よく行うことが可能である。
また、頭部装着型表示装置１Ａ〜１Ｅは、眼鏡１００のテンプル１０１ではなく、使用者の耳等に直接係止させる構成とすることもできる。
また、上記各実施形態で示した構成を適宜組み合わせることも可能である。

１Ａ〜１Ｅ 頭部装着型表示装置
５ ホルダ
１０ 第一の筐体
１０ａ 電装部
１０ｂ バッテリ部
１１ 頭部支持部材（支持部）
１１ａ クランプ部
１１ｂ フック
１１ｃ パッド
１２ 電子基板（回路基板）
１２ａ 無線通信回路
１２ｂ 駆動回路
１２ｃ 制御回路
１３ バッテリ
１４ａ，１４ｂ コネクタ
１５ 連結部（支持位置）
１６ ヒンジ
１７ ヒンジ
１８ａ，１８ｂ 電極
１９ 接続部
２０ 第二の筐体
２１ 表示ユニット
２２ 接眼光学系
２３ 表示素子
２４ 照明系
３０ 連結支持部
１００ 眼鏡
１０１ テンプル

Claims (10)

1. 表示素子を有する表示ユニットと、
   前記表示ユニットを制御する回路基板と、
   前記回路基板および前記表示ユニットに電力を供給するバッテリ部と、
   これらを使用者の頭部に支持させる支持部とを備え、
   前記バッテリ部は、前記支持部による支持位置を挟み、前記表示ユニットとは反対側に配置され、使用者の頭部に装着した状態で、頭部に接近する側に傾いて配置されている頭部装着型表示装置。
2. 前記支持部による支持位置から前記バッテリ部までの長さよりも、前記支持部による支持位置から前記表示ユニットまでの長さの方が長くなるよう配置されている請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
3. 前記支持部が、使用者の頭部または使用者の頭部に装着された眼鏡のテンプルへの取付部であり、
   該取付部が、前記頭部装着型表示装置において前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置の近傍に配置されている請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
4. 前記回路基板が、前記表示ユニットと前記バッテリ部との間に設けられている請求項１または請求項３に記載の頭部装着型表示装置。
5. 前記回路基板が、前記支持部による使用者の頭部への支持位置の近傍に設けられている請求項４に記載の頭部装着型表示装置。
6. 前記バッテリ部が、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置よりも後方に配置されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の頭部装着型表示装置。
7. 前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置から前記バッテリ部の重心位置までの長さよりも、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置から前記表示ユニットの重心位置までの長さの方が長くなるよう配置されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の頭部装着型表示装置。
8. 前記バッテリ部が、前記表示ユニットと前記バッテリ部とを結ぶ前後方向における重心位置よりも後方位置にて着脱可能に設けられている請求項１から請求項７のいずれかに記載の頭部装着型表示装置。
9. 前記バッテリ部は、その長手方向が、前記表示ユニットと前記バッテリ部を結ぶ方向に沿うよう配置されている請求項１から請求項８のいずれかに記載の頭部装着型表示装置。
10. 表示素子を有する表示ユニットと、
    前記表示ユニットを制御する回路基板と、
    前記回路基板および前記表示ユニットに電力を供給するバッテリ部と、
    これらを使用者の頭部に支持させる支持部とを備え、
    前記バッテリ部は、前記支持部による支持位置を挟み、前記表示ユニットとは反対側に配置され、使用者の頭部に装着した状態で、頭部に接近する側に傾動可能に設けられている頭部装着型表示装置。

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