JP6618753B2 - ヘッドマウントディスプレイユニットおよびヘッドマウントディスプレイ固定器具 - Google Patents
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Description
本発明の第1の態様は、
ヘッドマウントディスプレイと、
前記ヘッドマウントディスプレイを着脱可能で、かつ、前記ヘッドマウントディスプレイを固定状態で装着可能な固定器具と、
を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイユニットである。
(第2の態様)
本発明の第2の態様は、
前記固定器具は、前記ヘッドマウントディスプレイを前傾姿勢に支持する
ことを特徴とする上記第1の態様に記載のヘッドマウントディスプレイユニットである。
(第3の態様)
本発明の第3の態様は、
前記固定器具は、持ち運び可能である
ことを特徴とする上記第1または第2の態様に記載のヘッドマウントディスプレイユニットである。
(第4の態様)
本発明の第4の態様は、
前記ヘッドマウントディスプレイは、ヘッドマウント型の眼検査装置である
ことを特徴とする上記第1〜第3の態様のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイユニットである。
(第5の態様)
本発明の第5の態様は、
ヘッドマウントディスプレイを固定して使用するためのヘッドマウントディスプレイ固定器具であって、
前記ヘッドマウントディスプレイが着脱可能に装着され、かつ、当該装着された前記ヘッドマウントディスプレイを固定状態に保持する保持部材と、
前記保持部材を支持する支持機構と、
を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第6の態様)
本発明の第6の態様は、
前記ヘッドマウントディスプレイの前後方向の傾き角度が調整可能である
ことを特徴とする上記第5の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第7の態様)
本発明の第7の態様は、
前記ヘッドマウントディスプレイを使用するユーザーの顎を支える顎台を備える
ことを特徴とする上記第5または第6の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第8の態様)
本発明の第8の態様は、
前記顎台の位置が調整可能である
ことを特徴とする上記第7の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第9の態様)
本発明の第9の態様は、
前記ヘッドマウントディスプレイを使用するユーザー以外の者に画像を表示するモニターを備える
ことを特徴とする上記第5〜第8の態様のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第10の態様)
本発明の第10の態様は、
前記モニターは、前記保持部材の前方または側方に表示面を向けた状態で配置されている
ことを特徴とする上記第9の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第11の態様)
本発明の第11の態様は、
前記モニターの向きが調整可能である
ことを特徴とする上記第9または第10の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第12の態様)
本発明の第12の態様は、
左右一対の把持部を有するハンドルを備える
ことを特徴とする上記第5〜第11の態様のいずれかに記載ヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第13の態様)
本発明の第13の態様は、
前記保持部材は、前記ヘッドマウントディスプレイに設けられた第1の端子部に対応する第2の端子部を有し、
前記保持部材に前記ヘッドマウントディスプレイを装着したときに、前記第1の端子部と第2の端子部とが電気的に接続される
ことを特徴とする上記第5〜第12の態様のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
(第14の態様)
本発明の第14の態様は、
前記第1の端子部および前記第2の端子部は、前記ヘッドマウントディスプレイに搭載された充電式電池に充電するための端子部である
ことを特徴とする上記第13の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。
本発明の実施の形態においては、次の順序で説明を行う。
1.ヘッドマウントディスプレイユニットの全体構成
2.ヘッドマウントディスプレイの構成
3.ヘッドマウントディスプレイの光学系の構成
4.固定器具の構成
5.ヘッドマウントディスプレイユニットの使用手順
6.実施形態の効果
7.他の実施形態
8.変形例等
図1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ユニットの構成例を示す斜視図であり、図2は同正面図、図3は同側面図である。
図示したヘッドマウントディスプレイユニット1は、大きくは、ヘッドマウントディスプレイ2と、これを固定するための固定器具3と、を備えている。
図4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の構成例を示す斜視図である。
図示したヘッドマウントディスプレイ2は、後述する光学系等を内蔵する本体部5と、この本体部5をユーザーの頭部に装着するための装着具6と、を備えている。このヘッドマウントディスプレイ2は、ヘルメット型に類似した形式になっている。
本体部5は、実際にユーザーの頭部に装着されるものであって、前部7と中間部8と後部9とを一体に有している。このうち、前部7は、ユーザーの頭部に本体部5を装着した際に、ユーザーの眼前部から前頭部にかけて配置される。また、中間部8は、ユーザーの前頭部から頭頂部にかけて配置され、後部9は、ユーザーの頭頂部から後頭部にかけて配置される。
なお、本実施形態においては、上記のコンピュータと端末装置との間の通信を、ケーブルを用いた有線で行うことを想定しているが、本発明はこれに限らず、無線による通信方式を採用してもよい。
装着具6は、ヘッドマウントディスプレイ2を移動型で使用する場合に、ユーザーの頭部に本体部5を安定的に装着するために用いられるものである。装着具6は、本体部5に対して着脱可能に構成されている。装着具6は、ユーザーの頭部に巻き付け可能なベルト部14と、このベルト部14の長さを調節可能な調節部15と、を備えている。ベルト部14は、ユーザーの側頭部から後頭部にかけて巻き付けられるように、略U字形に形成されている。調節部15は、ユーザーの頭囲(頭の周囲の長さ)にあわせてベルト部14の長さを調節することにより、ユーザーの頭部に適度な締め付け力を加えたり、その締め付け力を開放したりするためのものである。
図5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の光学系の構成を含む概略図である。
図示のように、ヘッドマウントディスプレイ2は、表示光学系200と、表示素子240と、観察光学系300と、撮像素子340と、制御部400と、被検者操作部420と、を備えている。本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ2を視野検査装置として用いる。その場合、ヘッドマウントディスプレイ2のユーザーは、視野検査を受ける被検者となる。表示光学系200および表示素子240は、被検者に対して検査用の画像を表示するための構成要素となる。観察光学系300および撮像素子340は、被検者の眼球100を観察するための構成要素となる。表示素子240、被検者操作部420および撮像素子340は、図中符号A,B,Cで示すように、それぞれ制御部400に電気的に接続されている。なお、図5においては、被検者の片眼に対応する構成要素(200,240,300,340)を示しているが、実際には被検者の両眼に対応して上記構成要素が左右独立に設けられる。
表示光学系200は、被検者の眼球100が配置される眼球位置と表示素子240の表示面との間の光軸280a,280b上に設けられている。具体的には、表示光学系200は、被検者の眼球位置側から順に、第1レンズ210と、ミラー220と、第2レンズ群230とを配置した構成になっている。以下、各構成要素について説明する。なお、以降の説明では、被検者の眼球位置から表示素子240までの光軸280a,280bのうち、眼球位置からミラー220までの光軸を光軸280aとし、ミラー220から表示素子240までの光軸を光軸280bとする。
表示素子240は、ミラー220から表示素子240に至る光軸280b上で、第2レンズ群230のレンズ236と対向するように配置されている。表示素子240は、たとえば、バックライトを備える液晶表示素子等の平面型表示素子を用いて構成されている。
観察光学系300は、被検者の眼球100を観察対象として、たとえば、瞳孔101、虹彩、強膜などを含む眼前部、あるいは、網膜102を含む眼底部などを観察するためのものである。観察光学系300の構成要素は、赤外光源310を除いて、被検者の眼球位置から撮像素子340までの光軸280a,380a上に設けられている。具体的には、被検者の眼球位置側から順に、第1レンズ210と、ミラー220と、第3レンズ320とを配置した構成になっている。このうち、第1レンズ210とミラー220は、光軸280aを含めて、上述した表示光学系200と共通(共用)になっている。また、ミラー220から撮像素子340までの光軸380aは、光軸280aと略平行になっている。
撮像素子340は、上述した観察光学系300を介して被検者の眼球100を撮像するものである。撮像素子340は、赤外線に対して感度を有するCCD(Charge Coupled Device)撮像素子、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子などを用いて構成されている。
図6は本発明の実施形態に係る固定器具(ヘッドマウントディスプレイ固定器具)の構成例を示す斜視図であり、図7は同側面図である。
図示した固定器具3は、ベース部材21と、支柱22と、台座部23と、保持部材24と、挟持具25と、顎台26と、を備えた構成になっている。固定器具3は、これを設置する場所や向きを変えられるように、持ち運び可能に構成されている。
ベース部材21は、固定器具3全体を支える土台となるものである。ベース部材21は、たとえば、ステンレスや真鍮などの金属材料(合金を含む)を用いて構成することが可能である。ベース部材21は、平面視矩形の板状に形成されている。ただし、ベース部材21の形状は矩形以外の形状であってもよい。また、ベース部材21の厚さは、一様に同じ厚さになっていてもよいし、部分的に異なる厚さになっていてもよい。
支柱22は、たとえば上記のベース部材21と同様に、ステンレスや真鍮などの金属材料(合金を含む)を用いて構成することが可能である。支柱22は、ベース部材21の中心部に垂直に起立する状態で設けられている。支柱22は、図示しないネジ等を用いてベース部材21に固定されている。
台座部23は、たとえば樹脂材料を用いて構成することが可能である。台座部23は、支柱22の上端部に配置されている。台座部23は、図示しないネジ等を用いて支柱22に固定されている。これにより、ベース部材21、支柱22および台座部23は、図8に示すように一体に組み付けられている。本発明における「支持機構」は、図8に示すベース部材21、支柱22および台座部23によって構成されている。この支持機構は、保持部材24を支持するものである。
保持部材24は、ヘッドマウントディスプレイ2を固定状態に保持するものである。この保持部材24には、ヘッドマウントディスプレイ2が着脱可能に装着される。保持部材24は、たとえば上記の台座部23と同様に、樹脂材料を用いて構成することが可能である。保持部材24は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の外面形状に沿うように側面視略弓形に形成されている。保持部材24には、図9にも示すように、第1受け部31と、第2受け部32とが形成されている。第1受け部31および第2受け部32は、保持部材24の内面側に形成されている。第1受け部31は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の外面を前方で受けて支えるものである。第1受け部31は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の外面を第1受け部31で受けて支えたときに、両者が密着した状態となるように、前部7の外面形状に倣って湾曲している。第2受け部32は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の最下部を下方で受けて支えるものである。第2受け部32は、第1受け部31の下端部から後方に向けて略直角に屈曲する状態で、保持部材24に一体に形成されている。
挟持具25は、保持部材24にヘッドマウントディスプレイ2を固定するために、ヘッドマウントディスプレイ2の一部を挟持するものである。挟持具25は、たとえば上述した保持部材24と同様に、樹脂材料を用いて構成することが可能である。挟持具25は、図10に示すように、2つの脚部34と、これらを連結する連結部35と、を一体に有している。各々の脚部34には軸孔36が形成されている。この軸孔36は、保持部材24に挟持具25を取り付けるときに、保持部材24の雌ネジ部に位置合わせされる。この状態で図示しない固定用のネジを軸孔36に通して保持部材24の雌ネジ部に螺合させることにより、図11に示すように保持部材24に挟持具25を固定することができる。
顎台26は、ユーザーの顎を下から受けて支えるものである。顎台26の上面部は、人間の顎の形状に適用するように凹面状に形成されている。顎台26は、図12に示すように、支軸37に支持されている。顎台26は、たとえば樹脂材料で構成されるもので、支軸37の上端部に固定されている。顎台26を支える支軸37は、断面矩形の棒状に形成されている。また、支軸37はブラケット38に取り付けられている。ブラケット38には突出部39と2つのネジ孔40(図12では一方のみ表示)とが設けられている。突出部39には、支軸37の断面形状に対応して矩形の貫通孔41が設けられ、この貫通孔41に支軸37が嵌挿されている。支軸37を貫通孔41に嵌挿した状態では、両者の嵌合部分に適度な摺動抵抗が作用し、この摺動抵抗をもって支軸37が貫通孔41の中心軸方向に移動可能となっている。また、顎台26の位置は、支軸37の移動によって調整可能となっている。
次に、ヘッドマウントディスプレイユニットの使用手順について説明する。
本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニット1は、もともと移動型の形態で使用されるヘッドマウントディスプレイ2を、据え置き型の形態でも使用できるようにしたものである。このため、以降ではヘッドマウントディスプレイ2を据え置き型で使用する場合の手順について説明する。この使用手順には、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に装着する第1の段階と、ヘッドマウントディスプレイ2をユーザーの頭部に装着する第2の段階とが含まれる。以下、各段階の具体的な手順を説明する。
まず、固定器具3にヘッドマウントディスプレイ2を装着する。その際、ヘッドマウントディスプレイ2においては、本体部5から装着具6を取り外しておく。また、固定器具3においては、保持部材24から挟持具25を取り外しておく。その状態でヘッドマウントディスプレイ2の本体部5を固定器具3の保持部材24に載せる。このとき、本体部5の前部7を保持部材24の第1受け部31と第2受け部32に押し当てるようにする。
次に、ヘッドマウントディスプレイ2をユーザーの頭部に装着する。このとき、ヘッドマウントディスプレイ2を装着した固定器具3は、卓上に設置しておけばよい。また、ユーザーは、ヘッドマウントディスプレイ2の後部9に向かい合うように椅子に座ってヘッドマウントディスプレイ2を頭部に装着すればよい。その際、顎台26が邪魔にならないように、あらかじめ顎台26の位置を下方に退避させておくとよい。その状態で、ユーザーはヘッドマウントディスプレイ2の位置にあわせて自身の頭部を本体部5の内側に入り込ませる。これにより、ユーザーの頭部にヘッドマウントディスプレイ2が被せられた状態になる。その際、ユーザーは本体部5のパッド部に額を押し当てて左右の覗き窓を覗き込むことにより、頭部の位置を決める。こうして頭部の位置を決めたら、その状態を維持しながら顎台26の位置を上方に移動させてユーザーの顎に顎台26を当てる。移動後の顎台26の位置は、支軸37と貫通孔41との摺動抵抗を利用して保持することが可能である。また、これ以外にも、支軸37に横方向からネジ等(不図示)を押し当てて顎台26の位置を固定してもよい。これにより、ユーザーの頭部の動きがヘッドマウントディスプレイ2の本体部5と顎台26によって規制される。
本発明の実施形態においては、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に装着することにより、ヘッドマウントディスプレイ2を一定の場所に固定した状態(据え置き型)で使用することが可能となる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ2の重さは固定器具3で支えられるため、ヘッドマウントディスプレイ2を頭部に装着したユーザーには、ヘッドマウントディスプレイ2の重さが加わらなくなる。このため、ユーザーの身体的な負担を軽減することができる。その結果、子供からお年寄りまで幅広い年齢層のユーザーがほとんど負担を感じることなくヘッドマウントディスプレイ2を使用することが可能となる。このため、たとえばヘッドマウントディスプレイ2を視野検査装置などの眼検査装置として使用する場合は、被検者が子供やお年寄りであっても、被検者に負担をかけずに眼検査を行うことが可能となる。また、ヘッドマウントディスプレイ2は固定器具3に対して着脱可能になっているため、ヘッドマウントディスプレイ2を移動型と据え置き型のどちらの形態でも使用することが可能となる。
眼鏡型のヘッドマウントディスプレイは非常に軽量に作られているため、使用中にヘッドマウントディスプレイの重さが原因でユーザーが首などに負担を感じることは皆無である。これに対して、ヘルメット型のヘッドマウントディスプレイは、眼鏡型に比べてかなり重くなる傾向にある。本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ2は、ヘルメット型に類似した形式になっていて、上記図5に示す光学系(200,300)や制御部400などを本体部5に搭載しているため、重さが1.8kgほどになる。このため、使用中にユーザーが首や肩などに負担を感じやすくなる。そうした場合、固定器具3を用いてヘッドマウントディスプレイ2を据え置き型で使用することができれば、ユーザーの身体的な負担を大幅に軽減することができる。ただし、本発明はヘルメット型のヘッドマウントディスプレイに限らず、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイを用いて構成してもよい。ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイは、これに搭載される部品によって重さが変わるものの、ある程度以上の重さになるとユーザーが負担に感じるようになる。このため、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイに適用しても同様の効果が期待できる。
図13は本発明の他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成を示すもので、(A)は正面図、(B)は側面図である。
この実施形態においては、固定器具3にモニター51が設けられている。モニター51は、ヘッドマウントディスプレイ2を使用するユーザー以外の者に画像を表示するものである。モニター51は、平面型の液晶表示装置や有機EL表示装置、あるいはタブレット端末などを用いて構成することができる。モニター51の背面側には支持部材52が固定されており、この支持部材52を介してモニター51がネジ止め等によって台座部23に取り付けられている。
この実施形態においては、固定器具3にハンドル53が設けられている。ハンドル53は、保持部材24よりも低い位置に配置されている。また、ハンドル53は、連結部材54を用いて支柱22に固定されている。
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
2…ヘッドマウントディスプレイ
3…固定器具
5…本体部
6…装着具
21…ベース部材
22…支柱
23…台座部
24…保持部材
25…挟持具
26…顎台
51…モニター
51a…表示面
53…ハンドル
53a…把持部
Claims (13)
- ヘッドマウント型の眼検査装置であるヘッドマウントディスプレイと、
前記ヘッドマウントディスプレイを着脱可能で、かつ、前記ヘッドマウントディスプレイを固定状態で装着可能な固定器具と、
を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイユニット。 - 前記固定器具は、前記ヘッドマウントディスプレイを前傾姿勢に支持する
ことを特徴とする請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイユニット。 - 前記固定器具は、持ち運び可能である
ことを特徴とする請求項1または2に記載のヘッドマウントディスプレイユニット。 - ヘッドマウント型の眼検査装置であるヘッドマウントディスプレイを固定して使用するためのヘッドマウントディスプレイ固定器具であって、
前記ヘッドマウントディスプレイが着脱可能に装着され、かつ、当該装着された前記ヘッドマウントディスプレイを固定状態に保持する保持部材と、
前記保持部材を支持する支持機構と、
を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記ヘッドマウントディスプレイの前後方向の傾き角度が調整可能である
ことを特徴とする請求項4に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記ヘッドマウントディスプレイを使用するユーザーの顎を支える顎台を備える
ことを特徴とする請求項4または5に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記顎台の位置が調整可能である
ことを特徴とする請求項6に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記ヘッドマウントディスプレイを使用するユーザー以外の者に画像を表示するモニターを備える
ことを特徴とする請求項4〜7のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記モニターは、前記保持部材の前方または側方に表示面を向けた状態で配置されている
ことを特徴とする請求項8に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記モニターの向きが調整可能である
ことを特徴とする請求項8または9に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 左右一対の把持部を有するハンドルを備える
ことを特徴とする請求項4〜10のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記保持部材は、前記ヘッドマウントディスプレイに設けられた第1の端子部に対応する第2の端子部を有し、
前記保持部材に前記ヘッドマウントディスプレイを装着したときに、前記第1の端子部と第2の端子部とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項4〜11のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。 - 前記第1の端子部および前記第2の端子部は、前記ヘッドマウントディスプレイに搭載された充電式電池に充電するための端子部である
ことを特徴とする請求項12に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具。
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