JP6253763B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
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Description
本発明はヘッドマウントディスプレイに関する。
従来、ユーザの頭部に装着して利用するヘッドマウントディスプレイの開発が進められている(ヘッドマウントディスプレイは、以下においてHMDと称する)。HMDは、ユーザの眼前に配置するための表示装置を備える表示ユニットと、ユーザの頭部に装着し、表示ユニットを支持する装着部とを備えている。HMDの中には、装着部として、ユーザの頭部を前後方向において挟むための装着バンドを有しているものがある(例えば、特開平09−304724号公報)。
HMDのなかには、装着バンドにその長さを調節するための機構が設けられているものがある。ユーザが装着バンドの長さを自身の頭部のサイズに合わせることにより、HMDが頭部において安定的に支持される。しかしながら、従来のHMDは装着バンドの長さを調節する作業が煩雑であるという問題を有している。例えば、装着バンドの長さがユーザの頭部に適合していない場合、ユーザがHMDを頭部に装着した状態で装着バンドの長さを調節しようとすると、調節作業の最中にHMDの位置や姿勢が変わってしまうので、その調節作業が煩雑となる。
本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、少なくとも一部が弾性的に伸縮可能な材料で形成され、ヘッドマウントディスプレイの前側から後側に向かって伸びている、ユーザの頭部に装着するための第1の装着バンドと、前記第1の装着バンドの前記材料よりも伸縮性の低い材料で形成され且つ長さを調節できる機構を含み、ヘッドマウントディスプレイの前側から後側に向かって伸びている、ユーザの頭部に装着するための第2の装着バンドと、表示装置を含み、前記第1の装着バンドと前記第2の装着バンドとによって支持される表示ユニットと、を備えている。
このようなヘッドマウントディスプレイによれば、装着バンドの長さの調節を簡単に行うことができ、且つ、ユーザの頭部への装着安定性を向上できる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1乃至図3は本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ1を示す図である(以下では、ヘッドマウントディスプレイを「HMD」と称する)。図1は斜視図であり、図2は側面図である。図3はHMD1を図1とは別の角度から臨む斜視図である。図4は後述する第2装着バンド22のリア支持部22aを示す図であり、同図(a)はリア支持部22aを後側から臨む図であり、同図(b)は第2装着バンド22の長さ調節機構M1を示す図である。
以下の説明では、これらの図に示すY1及びY2をそれぞれ前方向及び後方向とし、X1及びX2はそれぞれ左方向及び右方向とする。また、Z1及びZ2はそれぞれ上方向及び下方向とする。
HMD1は、その前側に、表示装置11(図2参照)を含んでいる表示ユニット10を有している。表示装置11は三次元映像を表示する。例えば、表示装置11はその右側領域に右眼用の映像を表示し、その左側領域に左目用の映像を表示する。表示装置11はフレームシーケンシャル方式で三次元映像を表示してもよい。表示装置11が表示する映像は三次元映像に限られず、二次元映像でもよい。表示装置11としては、例えば液晶表示装置や有機EL表示装置を利用できるが、表示装置11の種類は特に限定されない。HMD1の一例では、図2に示すように、表示装置11は表示ユニット10の前面や表示ユニット10の後面(ユーザの顔面と向き合う面)に対して僅かに傾斜してもよい。図3に示すように、表示ユニット10は、表示装置11の視野角を拡大するためのレンズ12(図3参照)を有してもよい。表示ユニット10は表示装置11やレンズ12を支持するフレーム13(図3参照)と、表示装置11やレンズ12、フレーム13を収容する箱状のハウジング14(図1参照)とを有している。
HMD1は、図1に示すように、ユーザの頭部に装着するための装着部20を有している。装着部20は、HMD1の前側から後側に向かって伸び且つ表示ユニット10を支持する第1装着バンド21と第2装着バンド22とを有している。装着バンド21、22は、図2に示すように、HMD1の使用時には、ユーザの頭部の周囲を回る。そして、装着バンド21、22はユーザの頭部の後側に掛けられる。装着部20は、後述するフロント支持部23を有し、フロント支持部23と第1装着バンド21と第2装着バンド22とによってユーザの頭部を前後方向において挟む。図1乃至図3に示す例では、装着バンド21、22はフロント支持部23から後側に向かって伸びている。HMD1の平面視において、フロント支持部23と第1装着バンド21は環状であり、フロント支持部23と第2装着バンド22も環状である。
第1装着バンド21の少なくとも一部は弾性的に伸縮可能な材料で形成されている。第1装着バンド21は、その材料の伸縮によって、その長さ方向に弾性的に伸縮できる。すなわち、第1装着バンド21の上述の材料の伸縮によって、フロント支持部23と第1装着バンド21とで構成される環のサイズを変えることができる。第2装着バンド22は、第1装着バンド21の上述の材料よりも伸縮性の低い材料で形成されている。また、第2装着バンド22は、後において詳説するように、その長さを調節するための機構M1(図4参照)を有している。その結果、機構M1により第2装着バンド22の長さを調節することにより、フロント支持部23と第2装着バンド22とで構成される環のサイズを調節できる。このようなHMD1によると、ユーザは、HMD1を自身の頭部に装着しようとする際、最初に第1装着バンド21を利用してHMD1の位置及び姿勢を仮固定し、その仮固定の状態で第2装着バンド22の長さを調節できる。そのため、第2装着バンド22の長さを調節する際にHMD1の位置や姿勢が変わってしまうことを抑えることができ、第2装着バンド22の長さの調節を簡単に行うことができる。例えば、第1装着バンド21によりHMD1が仮固定されているので、ユーザは両手を使用して第2装着バンド22の長さを調節できる。また、第2装着バンド22は第1装着バンド21よりも伸縮性の低い材料で形成されているので、ユーザの頭部への装着安定性を向上できる。
なお、第1装着バンド21が自然状態にあるとき(弾性材料が伸ばされていないとき)には、第1装着バンド21は第2装着バンド22よりも内側に位置している。ユーザは、HMD1の使用時に第1装着バンド21を弾性的に伸ばし、第1装着バンド21とフロント支持部23とで構成される環のサイズを拡大することにより、それらを頭部に装着できる。その後、第2装着バンド22の長さを上述の機構M1を操作して調節し、第2装着バンド22とフロント支持部23とで構成される環のサイズを縮小することにより、それらを頭部に固定できる。
第1装着バンド21の材料としては、例えばゴムを利用できる。第2装着バンド22の材料の一例は、プラスチックなどの樹脂である。第2装着バンド22の材料は金属でもよい。第2装着バンド22の材料は、好ましくは、第1装着バンド21の材料よりも伸縮性が低くいだけでなく、第1装着バンド21の材料よりも高い剛性を有する。
HMD1の一例では、第1装着バンド21はその全体が弾性的に伸縮可能な材料で形成される。HMD1の他の例では、第1装着バンド21が長さ方向に伸縮できるように、第1装着バンド21の一部のみが弾性的に伸縮可能な材料で形成されてもよい。例えば、第1装着バンド21はその後部(ユーザの頭部の後側に当たる部分)に伸縮しない部分を有し、第1装着バンド21の側部(ユーザの頭部の右側及び左側に当たる部分)が伸縮可能な材料で形成されてもよい。
第2装着バンド22は上述したようにその長さを調節する機構M1を有している(機構M1を長さ調節機構と称する)。図2に示す例では、第2装着バンド22は、その後部に、ユーザの頭部の後側に当たるリア支持部22aを有している。リア支持部22aは長さ調節機構M1(図4(b)参照)を収容するケース22hを有している。リア支持部22aは、好ましくは、その内側の面(ユーザの頭部の後側に当たる面)にクッション22b(図1参照)を有する。
ここで説明する例の第2装着バンド22は左右のフレーム部22cを有している。フレーム部22cは、上述した、第1装着バンド21の材料よりも伸縮性が低い材料(例えば、プラスチック)で形成される。左右のフレーム部22cはHMD1の前側から後側に向かって伸び、リア支持部22aの左側の端部及び右側の端部にそれぞれ接続されている。ここで説明する例では、フレーム部22cはフロント支持部23の右側及び左側から後方に伸び、フレーム部22cの後部はリア支持部22aのケース22hに嵌められている。
長さ調節機構M1は、好ましくは、リア支持部22aが左右のフレーム部22cに対して均等に動くように構成される。こうすることにより、リア支持部22aの位置が右側にずれたり、左側にずれたりすることを抑えることができる。HMD1の一例では、図4(b)に示すように、フレーム部22cの後部にラック22dが形成される。右側のフレーム部22cのラック22dと、左側のフレーム部22cのラック22dは上下方向において対向するように配置されている。リア支持部22aには回転可能な操作部材22eが設けられている(以下では、この操作部材22eを長さ調節部材と称する)。長さ調節部材22eには、2つのフレーム部22cのラック22dの間に配置され、それらに係合しているギア(不図示)が連結されている。この構造によると、ギアの回転によりリア支持部22aが左右のフレーム部22cに対して均等に動き、第2装着バンド22の右側部分及び左側部分が均等に縮んだり、伸びたりする。すなわち、リア支持部22aが左右のフレーム部22cに対して均等に前後方向に移動する。また、長さ調節部材22eは2つのフレーム部22cの双方に連結されている。すなわち、長さ調節部材22eのギアは2つのフレーム部22cのギアの双方に係合している。そのため、1つの長さ調節部材22eを操作するだけで、2つのフレーム部22cの双方に対するリア支持部22aの位置を調節できるので、第2装着バンド22の長さ調節作業が容易化できる。その結果、フロント支持部23と第2装着バンド22とで構成される環のサイズの調節(拡大及び縮小)を容易に行うことができる。
長さ調節機構M1には、フレーム部22cを縮める方向への長さ調節部材22eのギアの回転を許容し、それとは反対方向へのギアの回転を規制するストッパ機構が設けられるのが好ましい。また、ユーザによる操作を受けてストッパ機構によるギアの回転規制(ストッパ)を解除する操作部材(以下においてストッパ解除部材)が設けられるのが好ましい。こうすることにより、ストッパ解除部材の操作によるストッパの解除がなければ第2装着バンド22が長くならないので、HMD1の装着安定性を向上できる。図4に示す例では、リア支持部22aには、その後面において露出するストッパ解除部材22fが設けられている。ストッパ解除部材22fは、ラック22dの間に配置されているギアに係合しその回転を規制するストッパに連結されている。ストッパ解除部材22fを操作することにより(押したり、スライドさせたりすることにより)、ストッパとギアとの係合が解除される。
第1装着バンド21も、好ましくは、その長さが調節できるように構成される。第1装着バンド21の長さ調節機構は、例えば、面ファスナーや、バックル、ラチェット機構などによって構成され得る。第1装着バンド21の一例では、この長さ調節機構は、第1装着バンド21の右側と左側とに設けられる。こうすることにより、第1装着バンド21の弾性力が第1装着バンド21の右側と左側とで不均等となることを抑えることができる。図1に示す例では、第1装着バンド21の最前部はフロント支持部23に取り付けられているピン(不図示)で支持され、第1装着バンド21は、そのピンから後側に反転し折り返されている調節部21aを有している。調節部21aは第1装着バンド21の側部に対して脱着可能となっている。第1装着バンド21の側部と調節部21aには、例えば面ファスナーが取り付けられる。調節部21aの長さ(ピンから調節部21aの端部までの長さ)を調節することにより、第1装着バンド21の長さ(フロント支持部23と第1装着バンド21とで構成される環のサイズ)を調節できる。これにより、第1装着バンド21の上述の材料(弾性的に伸縮可能な材料)による伸縮の範囲を拡大したり、縮小できる。
ここで説明する例のHMD1は、上述したように、フロント支持部23を有している。図1に示すように、フロント支持部23は表示ユニット10の上部に連結されている。フロント支持部23は表示ユニット10から上方向かつ後方に斜めに伸びている。HMD1の使用時、フロント支持部23はユーザの額に当てられる(図2参照)。フロント支持部23は、第1装着バンド21よりも伸縮性が低く且つ第1装着バンド21よりも高い剛性を有している。図1に示すように、フロント支持部23は板状に形成され、その左右方向の中央部が前方向に膨らむように湾曲しているのが好ましい。こうすることにより、ユーザの額へのフロント支持部23の装着安定性を向上できる。フロント支持部23には、好ましくは、その後面(ユーザの額に当たる面)にクッション23f(図3参照)が取り付けられる。
第1装着バンド21と第2装着バンド22はフロント支持部23から後側に向かって伸びている。すなわち、装着バンド21、22は、フロント支持部23の右側部分及び左側部分に接続されている。HMD1の一例では、図2に示すように、第1装着バンド21と第2装着バンド22のそれぞれがフロント支持部23に接続されている。HMD1の他の例では、第2装着バンド22がフロント支持部23に接続され、第1装着バンド21は第2装着バンド22の側部(具体的には、フレーム部22c)に接続されてもよい。後において詳説するように、表示ユニット10はフロント支持部23に対する相対位置が調節可能となっている。装着バンド21、22が、表示ユニット10ではなく、フロント支持部23に直接又は間接的に接続されるこのような構造によると、ユーザは、フロント支持部23と装着バンド21、22とを利用して自身の頭部にHMD1を装着している状態で、表示ユニット10の位置を調節することが可能となる。
HMD1の一例では、図1に示すように、フロント支持部23は板状に形成され、装着バンド21、22はフロント支持部23の右縁及び左縁に接続される。詳細には、フロント支持部23は、その下端の中央部に、表示ユニット10に連結される連結部23gを有している。また、フロント支持部23は、連結部23gから上方向に伸び且つ右方向及び左方向に広がる板状の本体23aを有している。HMD1の使用時、本体23aがユーザの額に当たる。本体23aは、図1に示すように、その左右方向の中央部が前方向に膨らむように湾曲していることが好ましい。このような本体23aによれば、本体23aは、HMD1の使用時に、ユーザの額に沿うように配置されるので、HMD1の装着安定性を向上できる。装着バンド21、22は本体23aの右縁及び左縁に接続されている。この構造によると、装着バンド21、22による頭部の保持力が本体23aに作用し易くなるので、すなわち、装着バンド21、22の保持力がユーザの額に作用し易くなるので、HMD1の取付安定性をさらに向上できる。なお、第2装着バンド22がフロント支持部23の本体23aの右縁及び左縁に接続され、第1装着バンド21は第2装着バンド22の側部(具体的には、フレーム部22c)に接続されてもよい。この場合でも、装着バンド21、22の保持力がユーザの額に作用し易くなるので、HMD1の取付安定性を向上できる。
HMD1の一例では、上述したように、第1装着バンド21と第2装着バンド22のそれぞれがフロント支持部23から後側に伸びている。この構造によれば、例えば第1装着バンド21が第2装着バンド22のフレーム部22cに接続される構造に比べて、第1装着バンド21の長さを確保し易くなる。その結果、第1装着バンド21に許容される伸縮量を大きくできるようになるため、第1装着バンド21を利用したHMD1の仮固定を容易化できる。例えば、調節部21aを利用しなくとも、第1装着バンド21を伸ばすことで第1装着バンド21をユーザの頭部に装着できる。ここで説明する例の第2装着バンド22は、図1に示すように、フロント支持部23の本体23aの下部23bから後側に伸びている。第1装着バンド21は第2装着バンド22の接続位置よりも高い位置から後側に伸びている。ここで説明する例では、フロント支持部23の本体23aの上部23c(図1参照)から後側に伸びている。第2装着バンド22の一例では、上述のフレーム部22cは本体23aの下部23bと一体的に成型されてもよい。こうすることにより、装着部20の構造を簡素化できる。
図2に示すように、HMD1の例では、第1装着バンド21と第2装着バンド22はHMD1の前側から後方かつ下方に伸びている。より具体的には、第1装着バンド21と第2装着バンド22は上述のフロント支持部23から後方かつ下方に斜めに伸びている。すなわち、第1装着バンド21の延伸方向と第2装着バンド22の延伸方向は、その後部の位置が前部の位置よりも低くなるように、水平方向Hに対して傾斜している。ここで水平方向Hは、表示装置11に垂直な方向である。ユーザの頭部は一般的に後方に膨らんでいる部分を有している。装着バンド21、22のこのような配置によると、ユーザの頭部の後側の下部(膨らんでいる部分より低い位置)に装着バンド21、22の後部を掛けることができる。その結果、表示ユニット10が重い場合でも、装着バンド21、22の後部が頭部の膨らんでいる部分に引っ掛かるため、それらの位置が上方向には移動しないので、表示ユニット10の位置が下がることを抑えることができる。ここで説明する例では、ユーザの頭部の後側の下部に第2装着バンド22のリア支持部22aを当てることができる。
また、HMD1の例では、第2装着バンド22は第1装着バンド21よりも下方に位置している。そのため、第2装着バンド22が第1装着バンド21よりも上方向に位置している構造に比べて、第2装着バンド22の後部を頭部の膨らんでいる部分に確実に引っかけることができる。第2装着バンド22は第1装着バンド21よりも伸縮性の低い材料で形成され、且つその長さを調節する機構M1を有している。そのため、第2装着バンド22は第1装着バンド21よりも強固にユーザの頭部を保持できる。このような高い保持力を有する第2装着バンド22の後部を頭部の膨らんだ部分に確実に引っ掛かるようにすることにより、表示ユニット10の位置が下がることをより確実に抑えることができる。図2に示すように、HMD1の例では、第2装着バンド22の後部の下端22gは、表示ユニット10の下面よりも低い位置に位置している。また、HMD1の例では、第2装着バンド22は第1装着バンド21よりも大きく下方向に傾斜している。
第1装着バンド21と第2装着バンド22の配置は、必ずしも上述したものに限定されない。例えば、第2装着バンド22は第1装着バンド21よりも上方向に位置してもよい。この場合、第1装着バンド21はHMD1の前側から後方かつ下方に斜めに延伸し、第2装着バンド22は水平方向に延伸してもよい。
上述したように、ここで説明する例の第2装着バンド22は、その後部に、リア支持部22aを有している。リア支持部22aはケース22hを有し、ケース22hに長さ調節機構M1が収容されている。この構造によると、例えば、第2装着バンド22の側部に長さ調節機構を設ける構造に比べて、第2装着バンド22の後部の重量を増すことができる。その結果、HMD1の前部の重量(表示ユニット10)と、HMD1の後部の重量との均衡を取りやすくなり、表示ユニット10の位置が下がることを抑えることができる。
図4(a)に示すように、第2装着バンド22の一例は、その後部に、錘部22iを有している。この構造にれば、第2装着バンド22の後部の重量を増すことが容易となる。図4(a)に示す例では、錘部22iはケース22hに収容されている。また、ケース22hには複数(図4(a)の例では2つ)の錘部22iが配置され、これらは左右方向において互いに間隔を空けて配置されている。図4(a)に示す例では、錘部22iはケース22hの右側部分と左側部分とに配置されている。錘部22iの一例はケース22hとは別体の部材であり、好ましくは、ケース22hとは異なる材料によって形成される。より具体的には、錘部22iはケース22hの材料よりも密度の高い材料で形成される。これによれば、第2装着バンド22の後部の重量を増すことがさらに容易となる。錘部22iの材料は例えば金属である。錘部22iはこれに限られない、例えば、錘部22iはケース22hと同じ材料でもよい。また、錘部22iはケース22hと一体的に成型されていてもよい。なお、錘部は第1装着バンド21の後部に取り付けられてもよい。この場合でも、HMD1の前部の重量(表示ユニット10)と、HMD1の後部の重量との均衡を取りやすくなる。
上述したように、装着部20はその前側にフロント支持部23を有している。そして、フロント支持部23は、表示ユニット10の上部に接続されてる。表示ユニット10は装着部20に対して、すなわちフロント支持部23に対して前後方向において相対移動可能となっている。これにより、ユーザは表示装置11と眼との距離を調整することができる。また、ユーザは、表示ユニット10を前方に移動させることにより、HMD1を頭部に装着したまま、下側を見ることができる。例えば、HMD1がゲームプレイにおいて利用される場合、ユーザは手で持っているゲームコントローラを見ることができる。
図5から図7は、表示ユニット10の相対移動の方向をガイドする機構を示す図である。これらの図では、装着部20が備えている第1ガイド61 と、表示ユニット10が備えている第2ガイド70とが示されている。図5は平面図であり、図6は側面図であり、図7は図6に示すVII−VII線 での断面図である。
装着部20は板状のフレーム60を有している。フレーム60はフロント支持部23の内部で固定されている固定部60aを有している。また、第1ガイド61はフレーム60に設けられている。具体的には、フレーム60は固定部60aから前方に伸びている支持部60bを有している。第1ガイド61は支持部60bに取り付けられている。第1ガイド61及び支持部60bは表示ユニット10を構成するハウジング14の上部に配置されている。表示ユニット10は、ハウジング14の上部に、第2ガイド70を有している。第2ガイド70は、第1ガイド61の移動を前後方向に案内する。
図7に示すように、第2ガイド70はベース71を有している。第2ガイド70の一例では、ベース71は板状である。第1ガイド61は、例えばベース71の上側に配置されている。第1ガイド61はベース71の下側に配置されてもよい。ベース71はその右側及び左側にサイドガイド部71R、71Lを有している。2つのサイドガイド部71R、71Lの間に第1ガイド61が配置されている。すなわち、右側のサイドガイド部71Rと左側のサイドガイド部71Lはそれぞれ第1ガイド61の右側及び左側にそれぞれ位置し、第1ガイド61の縁に沿って伸びている。サイドガイド部71R、71Lとベース71は、例えば金属によって一体的に形成される。
第2ガイド70は、サイドガイド部71R、71Lとベース71とは別体に形成されているガイドレールを有している。第2ガイド70は、その右側と左側とにガイドレール73R、73Lをそれぞれ有する。ガイドレール73R、73Lは、サイドガイド部71R、71Lと第1ガイド61の縁との間に配置されている。ガイドレール73R、73Lは例えばプラスチックなどの樹脂によって形成される。第1ガイド61も例えばプラスチックなどの樹脂によって形成される。ガイドレール73R、73Lは金属で形成されてもよい。ガイドレール73R、73Lは、図7に示されるように、第1ガイド61の縁部を上下方向において挟むように形成されてもよい。こうすることにより、第1ガイド61と第2ガイド70との間の摩擦を軽減できる。
ガイドレール73Lは、第1ガイド61の縁に向けた力をガイドレール73Lの左右方向における外側(具体的には左側)から受けることができる部位73b(図7参照)を有している(以下において、この部位を被押圧部73bと称する)。ガイドレール73Lは、その長さ方向の中途部に、被押圧部73bを有する。好ましくは、ガイドレール73Lは、ガイドレール73Lの長さ方向において互いに間隔をあけて配置される複数の被押圧部73bを有する。
図6に示すように、サイドガイド部71R、71Lは壁状であり、ガイドレール73R、73Lに沿って配置されている。サイドガイド部71Lには、ガイドレール73Lの側面の一部を露出させる穴71aが形成されている。サイドガイド部71Lの穴71aを通して第1ガイド61の縁に向けてガイドレール73Lを押すことができる。すなわち、ガイドレール73Lの側面における穴71aに対応する部分が、被押圧部73bである。サイドガイド部71Lは、ガイドレール73Lの長さ方向において互いに間隔をあけて形成される複数の穴71aを有してもよい。
ベース71及びガイドレール73Lは、後述する固定部材74を第2ガイド70に固定するまえの状態では、ガイドレール73Lの位置が左右方向において僅かに動くことができるように構成されている。そして、ガイドレール73Lの左右方向での位置は、ベース71及びガイドレール73Lとは別体の部材によって固定されている。ガイドレール73Lの位置を固定する部材は、好ましくは、被押圧部73bに接する部分を有する。ガイドレール73Lが第1ガイド61の縁に接している状態で、左右方向におけるガイドレール73Lの位置が固定されている。なお、上述した「別体の部材」とは、ガイドレール73Lの固定に使用される前において、ベース71及びガイドレール73Lとは別個に動かすことができていた構造物(例えば、ネジや後述する固定部材)や材料(例えば、接着剤)である。
このように、第2ガイド70はサイドガイド部71R、71Lを有しているベース71と、サイドガイド部71Lと第1ガイド61の縁との間に位置しているガイドレール73Lとを有している。ガイドレール73Lは、第1ガイド61に向けた力を左右方向の外側から受けることができる被押圧部73bを有している。第2ガイド70は、ベース71に対するガイドレール73Lの左右方向での位置を固定する、ベース71及びガイドレール73Lとは別体の部材を有している。
このような第2ガイド70の構造によると、次のような製造方法が可能となる。すなわち、ガイドレール73R、73Lとをサイドガイド部71R、71Lの内側に配置する。その後、ガイドレール73R、73Lの間に第1ガイド61を配置する。そして、左側のガイドレール73Lの被押圧部73bを第1ガイド61の縁に向けて押している状態で、ベース71及びガイドレール73Lとは別体の部材でガイドレール73Lの左右方向の位置を固定する。こうすることにより、ガイドレール73R、73Lの間隔を第1ガイド61の幅に適合させることができ、第1ガイド61が前後方向において直線的に動くようになる。
図6及び図7に示すように、第2ガイド70は、ベース71及びガイドレール73Lとは別体の固定部材74を有している。固定部材74は押圧部74aをゆうしている。押圧部74aはサイドガイド部71Lの穴71aの内側に位置し、上述したガイドレール73Lの被押圧部73bに接している。また、固定部材74はベース71に固定される固定部74bを有している。このような固定部材74によると、ガイドレール73Lの位置を固定する作業を容易化できる。
固定部74bは例えば板状である。押圧部74aは固定部74bの縁から上方又は下方に突出している。固定部材74は、ガイドレール73Lの長さ方向において間隔を空けて配置される複数の押圧部74aを有している。固定部74bは、図7に示すように、例えばベース71の下面に配置され、ベース71に固定される。固定部74bは例えばベース71に溶接される。固定部74bは、ベース71に溶着されたり、接着されてもよい。なお、ガイドレール73Lは、板状の固定部材74に替えて、接着剤を利用してベース71に固定されてもよい。例えば、穴71aからガイドレール73Lとサイドガイド部71Lとの間に接着材が充填されてもよい。この場合、固化した接着剤が固定部材として機能する。
上述したように、ベース71及びガイドレール73Lは、ガイドレール73Lの位置が左右方向において僅かに動くことができるように構成されている。例えば、ベース71には穴が形成され、ガイドレール73Lはこの穴に嵌まる凸部が形成される。そして、穴の左右方向におけるサイズが、ガイドレール73Lの凸部よりも僅かに大きい。これにより、固定部材74によってガイドレール73Lの位置を固定する前においては、ガイドレール73Lの位置は僅かに動くことができる。なお、図7に示すように、サイドガイド部71Lは保持壁部71bを有している。ガイドレール73Lはベース71と保持壁部71bとによって上下方向において挟まれている。そのため、固定部材74によってガイドレール73Lの位置を固定する前においては、ガイドレール73Lは僅かに動く状態でベース71によって保持される。
なお、サイドガイド部71Lに穴71aが形成されている点を除いて、サイドガイド部71Rは、サイドガイド部71Lと同じ構造を有している。サイドガイド部71Rにも穴71aが形成されてもよい。以上説明した例では、ガイドレール73L、73Rや固定部材74を有する第2ガイド70が表示ユニット10に設けられ、第1ガイド61が装着部20に設けられている。しかしながら、ガイドレール73L、73Rや固定部材74を有する第2ガイド70が装着部20に設けられ、第1ガイド61は表示ユニット10に設けられてもよい。
図8及び図9は、前後方向における表示ユニット10と装着部20との相対位置をロックするための機構を示す概略図である(以下では、この機構を位置調節機構M2と称する)。図9は図8に示すIX方向にこの位置調節機構M2を臨む図であり、同図ではロック部材24と被ロック部材31とが示されている。
HMD1の一例では、フレーム60にロック部材24が取り付けられてもよい。このロック部材24とフレーム60の下部(上述の支持部60b)は、表示ユニット10に連結される。ロック部材24とフレーム60の下部は、表示ユニット10に設けられている上述した第2ガイド70によって案内されて、表示ユニット10に対して相対移動可能となっている。
図8で示す例の表示ユニット10は、その上部に、被ロック部材31を有している。位置調節機構M2の一例では、図9に示すように、ロック部材24の下側には係合部24aが形成されている。係合部24aは前後方向(Y1−Y2方向)において並ぶ複数の櫛歯状の突起で構成されている。被ロック部材31はロック部材24の下側に配置され、被ロック部材31の上側には被係合部31aが形成されている。被係合部31aも複数の突起を含み、これらは係合部24aを構成する複数の突起に係合する。被ロック部材31はロック位置と非ロック位置との間で移動可能となっている。ロック位置は図8で示す被ロック部材31の位置であり、被ロック部材31の被係合部31aは、ロック位置にあるとき、ロック部材24の係合部24aと係合し、ロック部材24とフレーム60の表示ユニット10に対する相対動を規制する。非ロック位置は、図8で示す被ロック部材31の位置から左方向(図8においてD2方向)に離れた位置であり、被ロック部材31の被係合部31aは、非ロック位置にあるとき、ロック部材24の係合部24aとの係合を解除し、表示ユニット10の相対移動を許容する。
図8で示す例の表示ユニット10は、ユーザの操作を受けるロック解除部材33を有している。ここで示す例では、ロック解除部材33は、表示ユニット10の下面に設けられている(図3参照)。表示ユニット10は、ロック解除部材33の動きを被ロック部材31に伝えるための連結部材32を有している。連結部材32の上端は被ロック部材31に連結され、連結部材32の下端はロック解除部材33に連結されている。ロック解除部材33の動きに連動して、被ロック部材31は上述のロック位置と非ロック位置との間で移動する。ここで示す例の連結部材32は軸部32aを中心にして動くことができるレバーである。そのため、被ロック部材31がロック位置にある状態でロック解除部材33が右方向(図8においてD1方向)にスライドすると、被ロック部材31は非ロック位置に向けて左方向(図8においてD2方向)に移動する。これにより、フロント支持部23(より具体的にはフレーム60)に対する表示ユニット10の相対位置の調節が可能となる。被ロック部材31はロック位置に向けて付勢されており、被ロック部材31を右方向(図8においてD1方向)にスライドさせる力が解除されると、被ロック部材31はロック位置に向けて右方向に移動し、ロック解除部材33は反対に左方向(図8においてD2方向)に移動する。これにより、フロント支持部23に対する表示ユニット10の相対位置の調節が規制される。
このように、HMD1の一例では、位置調節機構M2は、ユーザのロック解除部材33の操作により、フロント支持部23に対する表示ユニット10の位置調節が可能となる状態と、フロント支持部23に対する表示ユニット10の位置調節が規制される状態とを切り換えることができる。
図3に示すように、表示ユニット10には遮光部材が取り付けられてもよい。遮光部材は、好ましくは、可撓性を有する材料で形成される。遮光部材は例えばエラストマーで形成される。
表示ユニット10は、遮光部材の一例として、図3に示すように、表示ユニット10の側部から後方に伸びているサイドガード部41を有する。サイドガード部41によって、HMD1の使用時に、HMD1の右側及び左側の光を遮ることができる。
図3に示すように、表示ユニット10のフレーム13は、その後面の右側と左側とに開口13aを有している。開口13aの奥部にレンズ12及び表示装置11が配置されている。ユーザはこの開口13aを通して表示装置11の映像を見ることができる。左右の開口13aの間には、後方及び下方に開いている凹部13bが形成されている。HMD1の使用時、この凹部13bにユーザの鼻が位置する。図3に示すように、この凹部13bにも遮光部材42が配置されてもよい。遮光部材42の一例は、表示ユニット10を後側から見たときに、凹部13bの内側を覆うように配置されている。遮光部材42によれば、HMD1の使用時に、凹部13bの内面とユーザの鼻との間の隙間を通って外部の光がユーザの眼に届くことを抑えることができる。
遮光部材42の一例は、図3に示すように、凹部13bを覆う(閉じる)シート状に形成される。このようなシート状の遮光部材42は例えば可撓性を有する材料で形成される。この場合、遮光部材42は、図3に示すように、サイドガード部41と一体的に成型されてもよい。また、遮光部材42は、表示ユニット10のフレーム13に取り付けられる、サイドガード部41とは別体の部材であってもよい。この場合、遮光部材42はフレーム13に対して脱着可能となるように構成されてもよい。こうすることにより、ユーザの鼻のサイズに合わせて、凹部13b内における遮光部材42の位置、換言すると、遮光部材42の前後方向での位置を変えることが可能となる。図3に示す例では、遮光部材42はシート状であり、また中心部に上下方向に伸びているスリット42cが形成されている。これによれば、HMD1の使用時に遮光部材42がHMD1の快適な装着の障害となることを抑えることができる。
遮光部材42の他の例は、クッション性を有する材料で形成され、凹部13bの内側を覆うように配置される。言い換えると、クッション性の遮光部材42は凹部13bの内側に配置され、凹部13bの内面に取り付けられる。このような遮光部材42によっても、凹部13bの内面とユーザの鼻との間の隙間を通って外部の光がユーザの眼に届くことを抑えることができる。
図10は遮光部材の変形例を示す図である。この図に示す例においても、表示ユニット10は、サイドガード部41と遮光部材42とを有している。この図の例では、サイドガード部41の縁41aは、湾曲している。こうすることにより、HMD1を頭部に装着したときに、ユーザの顔面にサイドガード部41の縁41aが当たることに起因する不快感を軽減できる。また、遮光部材42はスリット42cのに対する右側部分42aと左側部分42bとを有している。右側部分42aと左側部分42bの縁42dは、湾曲しているのが好ましい。こうすることにより、HMD1を頭部に装着したときに、ユーザの鼻に遮光部材42の縁42dが当たることに起因する不快感を軽減できる。
装着部20は、その前側に、ユーザの頭部の前側に接するためのフロントパッドを有してもよい。フロントパッドは、好ましくは、クッションを有する。フロントパッドは、例えば、上述したフロント支持部23の上部23cの後側に設けられている。このようなフロントパッドは、前後方向でのフロントパッドの角度が調整可能となるように支持されるのが好ましい。こうすることにより、ユーザの頭部の形状やサイズに合わせてフロントパッドの角度を変えることが可能となる。
図11は、フロントパッド25の角度の調整を可能とする構造の例を示す図である。この図11(a)では、フロントパッド25の一部を破断した、フロントパッド25の側面が示されている。図11(b)は、フロントパッド25の平面図である。
フロントパッド25はブラケット25aを有している。ブラケット25aは、プラスチックや金属など比較的高い剛性を有する材料で形成される。フロントパッド25の一例では、ブラケット25aは板状である。ブラケット25aに上述のクッション25bが取り付けられる。ブラケット25aは、その右側及び左側に軸部25cを有している。軸部25cは、例えばフロント支持部23の内部で支持される。軸部25cは、側面視において、フロントパッド25の下部に位置している。フロントパッド25の上部は軸部25cを中心にして前後方向に動くことができる。これにより、フロントパッド25の角度調整が可能となる。
図11(b)に示されるように、装着部20は、ユーザがフロントパッド25を動かすための操作部材27を有している。操作部材27はフロント支持部23の内部に収容される。操作部材27は、左右方向にスライド可能に支持される。ブラケット25aは、前方に突出している被押圧部25dを有する。操作部材27は、被押圧部25dを押すための押圧面27aを有する。押圧面27aは、左右方向における操作部材27の位置に応じて、ブラケット25aの被押圧部25dの前後方向での位置が変化するように傾斜している。操作部材27はフロント支持部23の外面において露出する操作部27bを有している。このような構造によると、操作部27bを通して操作部材27の位置を左右方向において動かすことにより、フロントパッド25の角度を変化させることができる。
ここで説明する例のHMD1は、LEDなどの発光素子によって構成される複数の発光部51を有している。後において説明するように、HMD1の使用時、HMD1が接続される情報処理装置は、カメラを通して複数の発光部51の位置を検知することにより、ユーザの頭部の向きを検知し、頭部の向きに応じて表示装置11に表示する映像や表示装置11に表示するオブジェクトを制御できる。HMD1の一例では、図1及び図2に示すように、表示ユニット10に互いに間隔を空けて配置される複数の発光部51が設けられる(図1及び図2では、発光部51の明瞭化のために、発光部51にハッチングが施されている)。これらの図の例では、複数の発光部51は表示ユニット10の前面の外周部に配置されている。こうすることにより、発光部51の間隔が大きくなるため、頭部の向きの検知の正確性を向上できる。図1及び図2の例では、4つの発光部51が表示ユニット10の前面の4隅に配置されている。より具体的には、図1及び図2の例では、発光部51は表示ユニット10の前面と側面とに掛かるように、前面の4隅に配置されている。換言すると、発光部51は、表示ユニット10の前面の外縁の外側に向くように、表示ユニット10の前面に対して斜めに配置されている。発光部51のこの配置によれば、情報処理装置がカメラを通して発光部51からの光を検出し易くなる。例えば、ユーザがカメラの方向とは異なる方向に向いてる場合でも、情報処理装置は発光部51の光を検出できる。
また、HMD1の一例は、図4(a)に示すように、その後部にも、発光部51を有している(この図でも、発光部51の明瞭化のために、発光部51にハッチングが施されている)。図4(a)で示す例では、複数(この図では2つ)の発光部51が第2装着バンド22のリア支持部22aに設けられている。複数の発光部51は左右方向に離れて配置されている。このような発光部51の配置によれば、カメラを通した発光部51からの光の検出をさらに容易化できる。例えば、ユーザの頭部がカメラの方向とは反対方向に向いている場合であっても、発光部51の光を検出できる。
なお、発光部51の配置は必ずしも上述したものに限られず、適宜変更されてよい。例えば、表示ユニット10は、左右方向に離れて配置される2つの発光部51だけを有してもよい。また、表示ユニット10は、上下方向に離れて配置される2つの発光部51だけを有してもよい。さらに、リア支持部22aには必ずしも発光部51は設けられていなくてもよい。
図12はHMD1の使用形態の例を説明するための図である。情報処理装置90にはカメラ91が接続されている。上述したように、情報処理装置90はカメラ91を通して複数の発光部51の位置を検知し、複数の発光部51の位置に基づいてユーザの頭部の向きを検知する。使用形態の一例では、情報処理装置90は、ユーザの向きに応じて動画像信号を生成或いは補正し、この動画像信号をHMD1に出力する。情報処理装置90は、HMD1に加えて、テレビジョンなどの表示装置92にも動画像信号を出力してもよい。この場合、HMD1への動画像信号と表示装置92への動画像信号は異なっていてもよい。例えば、表示装置92には二次元映像用の動画像信号を出力し、HMD1の表示装置11には三次元映像用の動画像信号を出力してもよい。このような2種類の動画像信号の生成は情報処理装置90とは異なる専用の装置において実行されてもよい。また、HMD1の表示ユニット10には加速度センサーやジャイロセンサーなどのセンサーが設けられていてもよい。この場合、情報処理装置90は、センサーの出力に基づいて動画像信号を生成してもよい。また、情報処理装置90は、ユーザが手で操作する操作デバイス93からの信号に基づいて動画像信号を生成してもよい。
以上説明したように、HMD1は、HMD1の前側から後側に向かって伸びている、ユーザの頭部に装着するための第1装着バンド21と第2装着バンド22とを有している。第1装着バンド21は、その少なくとも一部が弾性的に伸縮可能な材料で形成されている。第2装着バンド22は、第1装着バンド21の上述の材料よりも伸縮性の低い材料で形成され且つ長さを調節できる機構M1を含んでいる。表示ユニット10は表示装置11を含み、第1装着バンド21と第2装着バンド22によって支持されている。このようなHMD1によると、ユーザは、HMD1を自身の頭部に装着しようとする際、最初に第1装着バンド21を利用してHMD1の位置及び姿勢を仮固定し、その仮固定の状態で第2装着バンド22の長さを調節できる。そのため、第2装着バンド22の長さを調節する際にHMD1の位置や姿勢が変わってしまうことを抑えることができ、第2装着バンド22の長さの調節を簡単に行うことができる。また、第2装着バンド22は第1装着バンド21よりも伸縮性の低い材料で形成されているので、ユーザの頭部への装着安定性を向上できる。
本発明は以上説明したHMD1に限られず、種々の変更が可能である。
例えば、第1装着バンド21と第2装着バンド22は、フロント支持部23ではなく、表示ユニット10から後側に伸びていてもよい。また、第1装着バンド21と第2装着バンド22のうち一方のバンドが表示ユニット10から後側に伸び、他方のバンドはフロント支持部23から後側に伸びてもよい。
また、第1装着バンド21と第2装着バンド22のうち一方のバンドは、HMD1の前側から後方かつ上方に斜めに伸びてもよい。第1装着バンド21と第2装着バンド22のうち一方のバンドは、HMD1の前側から後方に水平に伸びてもよい。
Claims (6)
- 少なくとも一部が弾性的に伸縮可能な材料で形成され、ヘッドマウントディスプレイの前側から後側に向かって伸びている、ユーザの頭部に装着するための第1の装着バンドと、
前記第1の装着バンドの前記材料よりも伸縮性の低い材料で形成され且つ長さを調節できる機構を含み、ヘッドマウントディスプレイの前側から後側に向かって伸びている、ユーザの頭部に装着するための第2の装着バンドと、
表示装置を含み、前記第1の装着バンドと前記第2の装着バンドとによって支持される表示ユニットと、
前記表示ユニットに連結され且つ前記表示ユニットに対して相対位置の調節が可能な、ユーザの額に取り付けるためのフロント支持部とを備え、
前記第1の装着バンドと前記第2の装着バンドは前記フロント支持部に接続され、前記フロント支持部から後側に伸びている、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、
前記第1の装着バンドと前記第2の装着バンドのうち一方の装着バンドは他方の装着バンドよりも下方に位置し、
前記一方の装着バンドは後方かつ下方に伸びている、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 請求項1又は2に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、
前記第2の装着バンドは前記第1の装着バンドよりも下方に位置している、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 少なくとも一部が弾性的に伸縮可能な材料で形成され、ヘッドマウントディスプレイの前側から後側に向かって伸びている、ユーザの頭部に装着するための第1の装着バンドと、
前記第1の装着バンドの前記材料よりも伸縮性の低い材料で形成され且つ長さを調節できる機構を含み、ヘッドマウントディスプレイの前側から後側に向かって伸びている、ユーザの頭部に装着するための第2の装着バンドと、
表示装置を含み、前記第1の装着バンドと前記第2の装着バンドとによって支持される表示ユニットとを備え、
前記第2の装着バンドは前記第1の装着バンドよりも下方に位置している、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、
前記第2の装着バンドは、その後部に、前記第2の装着バンドの長さを調節するための前記機構とその機構を収容しているケースとを有している、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、
前記第1の装着バンドと前記第2の装着バンドの少なくとも一方は、その後部に錘部を有している、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
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