JP6630370B2 - ヘッドマウント電子デバイス - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドマウント電子デバイスに関し、特に、没入型とヘッドアップ型との表示方式を有するヘッドマウント電子デバイスに関する。

現在、ヘッドマウント電子デバイスは、画像を生成してユーザの目へ投影して、ユーザが拡大された虚像を見るようにした、比較的広い領域の表示効果を取得するニアアイ表示装置である。ヘッドマウント電子デバイスは、通常、透過型と没入型との２種類に分けられる。透過型ヘッドマウント電子デバイスは、表示された画面を実際のシーンに重ね合わせてユーザに見せることができるが、没入型ヘッドマウント電子デバイスを着用しているユーザは、表示された画面のみを見ることができる。上記の２種類の方式において、前者は、現実を補助する目的に適し、例えば、ナビゲーションに応用される場合に分岐標識を対応する道路に重ね合わせるが、後者は、ユーザが作られた環境に入るようにするのに適し、例えば、設定されたゲームシーンに入るようにする。没入型ヘッドマウント電子デバイスを着用している場合に、外部環境を見たいと、通常電子装置を取り外す必要があり、面倒である。

これに鑑み、本発明は、透過型と没入型との表示方式の間で便利に切り替えることができるヘッドマウント電子デバイスを提供する。

本発明の一つの実施形態は、ヘッドマウント電子デバイスを提供し、前記ヘッドマウント電子デバイスは、二つのイヤホンと、当該二つのイヤホンに接続され、ユーザの目の前部空間を被覆する被覆部材であって、目の前方に位置する透明度可変な調光部を含む被覆部材と、それぞれ対応する一つのイヤホンに回動可能に接続され、目の前に位置する一つの第１位置及び目からずれた一つの第２位置までに回動することができる二つの表示部材と、を含み、当該第１位置で、当該調光部が遮光状態にあり、各表示部材がユーザの目へ画像を投射するが、当該第２位置で、当該調光部が透光状態にあり、各表示部材が当該調光部へ画像を投射して、ユーザが外部シーン及び当該投射された画像を見えるようにする。

本発明において、ヘッドマウント電子デバイスを取り外す必要がなく、ユーザがヘッドマウント電子デバイスに表示される画像とヘッドマウント電子デバイスの外部環境のシーンとの間で便利に切り替えて見ることができ、ユーザの利便性を大幅に向上させ、ユーザの体験感を向上させた。

以下の図面は、具体的な実施形態を合わせて、本発明の各実施形態を詳細に説明するためのものである。なお、図面に示された各要素は、実際の大きさ及び比例関係を表すものではなく、明確に説明するために示される概略図に過ぎず、本発明を限定するものと理解してはいけない。
本発明の一つの実施形態によって提供されるヘッドマウント電子デバイスの概略図であり、各表示部材は第２位置に位置する。 図１のヘッドマウント電子デバイスの一部概略分解図である。 図１の接触部材のもう一つの実施形態の概略図である。 図１のヘッドマウント表示部材の光学表示モジュールにより没入型投影を実現する光路の概略図である。 図１のヘッドマウント表示部材の光学表示モジュールにより透過型投影を実現する光路の概略図である。 図１の表示部材が第１位置に位置する概略図である。

本発明の目的、技術案及び利点をより明確明瞭にするために、以下に、複数の実施形態と図面とを参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。なお、ここで説明される具体的な実施形態は、本発明を解釈するためだけのものであり、本発明を限定するものではない。

図１を参照し、本発明の一つの実施形態におけるヘッドマウント電子デバイス８は、ヘッドマウント式ビデオプレーヤー、ヘッドマウント式ゲーム装置、又はヘッドマウント式ナビゲーション装置などであってもよい。当該ヘッドマウント電子デバイス８は、二つのイヤホン１０と、当該二つのイヤホン１０を接続する被覆部材２０と、イヤホン１０に回動可能に接続された二つの表示部材３０と、を含む。被覆部材２０は、ユーザがヘッドマウント電子デバイス８を着用した後、ユーザの耳を挟持する挟持力を二つのイヤホン１０に提供して、ユーザがヘッドマウント電子デバイス８を確実に着用するようにする。イヤホン１０及び表示部材３０は、それぞれ音声及び画像をユーザに出力して視聴の機能を実現する。

図２を参照し、各イヤホン１０は、一つのハウジング１２と、一つの耳当て１４と、一つのスピーカ（図示せず）と、一つの取付部材１６と、取付部材１６に設けられた一つの動力源１８と、を含む。ハウジング１２は、略カップ状であり、柱状壁１２ａと、柱状壁１２ａを密閉する側壁１２ｂと、を有し、これにより、ハウジング１２は、一つの収容空間を形成し、当該スピーカが当該収容空間に収容される。耳当て１４は、柱状壁１２ａの側壁１２ｂと反対する側に固定される。ここでの構造は、従来のイヤホンの構造と大きな相違点がないため、本明細書では、詳しく説明しない。取付部材１６は、一つの環状部１６ａと一つの取付部１６ｂとを有する。環状部１６ａは、イヤホン１０の柱状壁１２ａに嵌めてイヤホン１０に接続される。取付部１６ｂは、環状部１６ａの一方の側に位置しており、取付部１６ｂに一つの収容溝１６ｃが開けられている。他の実施形態において、取付部１６ｂは、イヤホン１０と一体に形成されてもよく、本実施形態の組立方式に限定されない。動力源１８は、本実施形態において、一つの電気モータ及び出力回転数を低減しながら出力トルクを増やす必要のあるギヤセットである。動力源１８は、収容溝１６ｃに収容されている。好ましくは、側壁１２ｂにユーザのタッチ操作を感知できるタッチ装置１９、例えば、所定画像が設けられたプリント回路板が設けられている。このようにすることで、ユーザは、タッチ装置１９を介してヘッドマウント電子デバイス８の全体に対して必要な操作を完成することができる。

被覆部材２０は、二つのイヤホン１０に接続され、ユーザの目の前部空間を被覆するためのものである。被覆部材２０は、目の前方に位置する透明性可変な調光部２４を含む。具体的には、本実施形態において、被覆部材２０は、略Ｃ状であり、Ｃ状の開口の両側に位置する二つの接続部２２と、接続部２２同士間に位置する前記Ｃ字状を形成する調光部２４と、を含む。接続部２２は、本実施形態において円環状であり、イヤホン１０の柱状壁１２ａに嵌めてイヤホン１０に接続される。調光部２４は、ユーザがヘッドマウント電子デバイス８を着用した後に、ユーザの額に近くなる一つの上側２４ａと、額から離れた下側２４ｂと、上側２４ａと下側２４ｂとの間に位置する中間部２４ｃと、を有する。中間部２４ｃは、上側２４ａ及び下側２４ｂに対してイヤホン１０から離れる方向に外へ突出している。下側２４ｂに、その中間部分が中間部２４ｃに向かって凹むように一つのノッチ２４ｄが開けられている。ユーザが着用した後、鼻がノッチ２４ｄの上側に当接することにより、被覆部材２０を支持する役割を果たす。なお、他の実施形態では、図２に示すように、より多くのユーザに適応するために、調光部２４と二つの接続部２２との間の距離を調節可能にするように調光部２４と二つの接続部２２との間に一つの伸縮可能な調節部２５が更に設けられてもよい。

調光部２４は、透明性が可変であり、具体的にエレクトロクロミック（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）素子からなる。調光部２４は、通常順次にガラス質透明基材、透明導電層、エレクトロクロミック層、電解質層、イオン貯蔵層、透明導電層、透明基材を含む。二つの透明導電層の間に一定の電圧を印加すると、エレクトロクロミック層材料は、電圧の作用で酸化還元反応して色が変化する。電圧が印加されなくなると、エレクトロクロミック層は、元の状態に復元することができる。その原理及び具体的な実現方式は、当業者に周知されているため、本明細書では詳しく説明しない。このようにすることで、調光部２４に印加される電圧を制御することにより、エレクトロクロミック素子を遮光状態及び透光状態にすることができる。遮光状態では、外部光線の大部分が透過することができない。逆に透光状態では、外部光線の大部分がエレクトロクロミック素子を透過することができる。もちろん、本発明では、透明性可変という目的を実現するために、調光部２４の代わりに、同じ機能を有する他の素子を用いてもよい。例えば、調光部２４は、透明なＴＦＴ基板を有する液晶ディスプレイスクリーンによって作製され、液晶の状態を調節することにより、液晶ディスプレイスクリーンは、上述のようなエレクトロクロミック素子が達成できる遮光効果及び透光効果を実現することができる。本発明において、左右の目の前方に位置する調光部２４は、図１に示すように一体に形成された一つの片であってもよいし、図２に示すように接続部材２７によって接続された別体の二つの片であってもよい。接続部材２７は、調光機能を有しないプラスチック又は金属などの材料によって作製される。

好ましくは、被覆部材２０は、ユーザの額に接触するための接触部材２６を更に有する。接触部材２６は、上側２４ａに固定された固定部２６ａと、固定部の中間部分からユーザの額方向へ延びる接触部２６ｂとを含む。接触部２６ｂは、柔軟な変形能力を有し、その末端部の幅がユーザの額の幅より小さく、ユーザが着用した後、変形して額と大きな摩擦力を生じ、ユーザの着用上で有利である。同時に、接触部２６ｂのユーザに面する表面にスポンジなどの柔らかい材料が設けられてもよく、ユーザーがより快適に着用しているように感じるだけでなく、遮光効果を高めることもできる。なお、被覆部材２０のより良い遮光効果を実現するために、接触部材２６´は、図５に示すようにされてもよい。接触部材２６´と接触部材２６との相違点は、接触部２６ｂ´が固定部２６ａ´からユーザの額へ片状に傾斜して延びており、着用時に接触部２６ｂ´がユーザの額に当接されることにより、被覆部材２０が滑り落ちることを効果的に防止するとともに、効果的に遮光することもできる。もちろん、下側２４ｂには、ユーザの顔部に接触して遮光効果を有する類似する接触部材を設けてもよい。

表示部材３０は、対応する一つのイヤホン１０に回動可能に接続され、図６に示すように、目の前方に位置する一つの第１位置、及び、図１に示すように、目からずれた一つの第２位置に回動可能である。当該第１位置で、調光部２０は、遮光状態にあり、各表示部材３０は、ユーザの目へ画像を投射する。当該第２位置で、調光部２０は、透光状態にあり、各表示部材３０は、調光部２４へ画像を投射して、ユーザが外部シーン及び当該投射された画像を見えるようにする。具体的には、本実施形態において、表示部材３０は、ケーシング３２と、ケーシング３２内に収容された光学表示モジュール３８と、を含む。ケーシング３２は、一方の側３２ａが動力源３２に接続され、対向する他方の側に光学表示モジュール３８の光線が出射される第１光出射口３２ｂ及び第２光出射口３２ｃが設けられている。ここで、第１光出射口３２ｂは、ユーザの目に面しており、第２光出射口３２ｃは、ユーザの額方向に面しており、即ち上に向かっている。このようにすることで、動力源３２が一つの比較的小さい角度を駆動する場合に、光出射口３２ｂが所在する側は、一つの比較的大きい弧度を移動することができ、光出射口３２ｂが所在する側が第１位置と第２位置との間で急速に切り替える上で有利である。

図４を参照し、光学表示モジュール３８は、一つの画像源３８ａと、一つの第１レンズモジュール３８ｂと、一つの回動可能な屈折レンズモジュール３８ｃと、一つの第２レンズモジュール３８ｄと、一つの第３レンズモジュール３８ｅとを含む。ここで、画像源３８ａと、第１レンズモジュール３８ｂと、屈折レンズモジュール３８ｃと、第２レンズモジュール３８ｄとは、第１光路に位置する。屈折レンズモジュール３８ｃが回動した後に、画像源３８ａと、第１レンズモジュール３８ｂと、屈折レンズモジュール３８ｃと、第３レンズモジュール３８ｅとは、第２光路に位置するようになる。屈折レンズモジュール３８ｃの回動は、モータなどの（図示せず）駆動により実現することができる。画像源３８ａは、一つのＬＣＤ表示モジュール又はＯＬＥＤ表示モジュールであってもよく、通常一つの表示密度の高いマイクロ表示モジュールである。屈折レンズモジュール３８ｃは、画像源３８ａからの画像を反射して画像の光路方向を変更するためのものであり、第１レンズモジュール３８ｂ及び第２レンズモジュール３８ｄを一つの方向に積み重ねる必要がなく、ケーシング３２の内部空間を柔軟に応用する。第１レンズモジュール３８ｂ及び第２レンズモジュール３８ｄは、画像源３８ａからの画像を適切に屈折して、ユーザの目が鮮明な所定サイズの画像の虚像を見えるようにするためのものである。

図５を参照し、透過型投射を実現する必要がある場合に、屈折レンズモジュール３８ｃを所定角度回転させ、例えば、屈折レンズモジュール３８ｃを図４の図面における矢印の反対方向に９０度回転させ、光線を上へ投射させて第２光出射口３２ｃから出射させる。光路は、図５に示される。この場合、光線が調光部に投射されて図１に示す画像６が形成される。第１レンズモジュール３８ｂ、第２レンズモジュール３８ｄ、及び屈折レンズモジュール３８ｃの具体的な構成及びレンズ数は、図４に示すものに限定されず、具体的な設計需要に応じて決定してもよい。なお、他の実施形態では、ケーシング３２の回動は、手動で行うこともでき、この場合に、ケーシング３２が直接に取付部１６ｂに接続されている。なお、他の実施形態では、第２光出射口３２ｃはユーザのあごに面して、即ち下へ向かってもよく、透過型投射方式を実現することもできる。

図６、図１及び図２を参照し、ヘッドマウント電子デバイス８を使用する場合に、まず二つのイヤホン１０を外部へ引っ張って、ヘッドマウント電子デバイス８の全体を顔部の前方からユーザの頭部に着用し、耳当て１４がユーザの耳を被覆するようにする。表示部材３０は、目の真正面の第１位置に位置し、調光部２４は、遮光状態にある。この場合に、表示部材３０は、ユーザの目へ画像を投射して、ユーザが当該画像の拡大された虚像が見えるようにする。ユーザが被覆部材２０の外部シーンを見る必要がある時に、動力源３２は、目の下方に位置する目の視線に影響を与えない第２位置まで下へ回動するようにハウジング３２を制御する。この場合に、調光部２４は、外部光線がユーザーの目に入ることができる透光状態になる。同時に、屈折レンズモジュール３８ｃが所定角度回動した後に、画像源３８ａからの画像の光線は、図５に示す光路に沿って第２光出射口３２ｃから出射し、調光部２４へ画像を投射してユーザの目へ反射する。この時に、当該投射された画像と外部画像とが重なり合っていることがユーザの目に入ることができ、透過型投射が実現される。なお、表示部材３０の第１及び第２位置の切り替えの制御、屈折レンズモジュール３８ｃの回動の制御、調光部２４の遮光状態及び透光状態の切り替えの制御、表示部材３０によって生成された画像表示の制御、画像を見る過程でのボリューム調節、進行状況などのシステムの制御は、いずれもタッチパネル１９に対し、対応操作をすることができ、ヘッドマウント電子デバイス８の中央処理装置及び対応する機能回路（図示せず）の当該操作に対する応答することによって実現される。このようにすることで、ユーザは、ヘッドマウント電子デバイス８を取り外す必要がなく、ヘッドマウント電子デバイス８に表示された画像とヘッドマウント電子デバイス８の外部環境のシーンとの間で切り替えて見ることができ、ユーザの利便性を大幅に向上させ、ユーザの体験感を向上させる。

本発明の説明において、「第１」、「第２」は説明という目的に用いられるものだけであり、相対的な重要性を指示又は暗示する、或いは示された技術的特徴の数を黙示的に指示すると理解してはいけない。そこで、「第１」、「第２」が限定されている特徴は一つ又はより多くの前記特徴を含むことを明示又は暗示するものである。本発明の説明において、明確且つ具体的な限定がない限り、「複数」とは、二つ以上を意味する。

本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、「取り付け」、「互いに接続」、「接続」は広義に理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、或いは一体的な接続でも可能であり、直接的に接続することや、中間媒体を介して間接的に接続することや、二つの部品の内部が連通することや、或いは二つの部品の間に相互の作用関係があることも可能である。当業者にとって、具体的な場合によって上記用語の本発明においての具体的な意味を理解することができる。

上述したものは本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、本発明の趣旨と原則を逸脱しない範囲内での各種の修正、同等な取り替え及び改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (15)

1. 二つのイヤホンと、
   前記二つのイヤホンに接続され、ユーザの目の前部空間を被覆するための被覆部材であって、目の前方に位置する透明度可変な調光部を含む一つの被覆部材と、
   それぞれ対応する一つのイヤホンに回動可能に接続され、且つ目の前に位置する一つの第１位置及び目からずれた一つの第２位置までに回動することができる二つの表示部材と、
   を含み、
   各表示部材は、一つのケーシングと、前記ケーシング内に設けられた光学表示モジュールと、を含み、前記ケーシングに前記光学表示モジュールの光線を出射するための二つの光出射口が設けられ、
   前記第１位置で、前記調光部が遮光状態にあり、各表示部材が前記二つの光出射口の一方を介してユーザの目へ画像を投射し、
   前記第２位置で、前記調光部が透光状態にあり、各表示部材が前記二つの光出射口の他方を介して前記調光部へ画像を投射して、投射された画像は、前記調光部によって反射されてユーザの目に入って、ユーザが外部シーン及び前記投射された画像を見えるようにする、
   ことを特徴とするヘッドマウント電子デバイス。
2. 少なくとも一つのイヤホンのもう一つのイヤホンと離反する側壁に、前記ヘッドマウント電子デバイスを制御するためのタッチ装置が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウント電子デバイス。
3. 前記被覆部材はＣ状であり、ユーザの額に近い上側と、ユーザの額から離れた下側と、前記上側と下側との間に位置し、且つ前記イヤホンから離れた方向に外へ突出する中間部と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウント電子デバイス。
4. 前記下側の中間部分は、前記中間部に向かって凹んで一つのノッチを形成している、
   ことを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウント電子デバイス。
5. 前記被覆部材は、ユーザが着用した後に、ユーザの左目の前方からユーザの右目の前方へ延びる一つの調光部を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウント電子デバイス。
6. 前記被覆部材は、ユーザが着用した後に、それぞれユーザの左右の目の前方向に位置する二つの調光部と、前記二つの調光部を接続する調光機能を有しない接続部材と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウント電子デバイス。
7. 前記被覆部材は、それぞれ前記二つのイヤホンに接続される二つの接続部と、各接続部と調光部との間に接続される二つの調節部と、を含み、各調節部は、対応する接続部と調光部との間の距離を調節できる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウント電子デバイス。
8. 各イヤホンは、一つの柱状壁を有し、各接続部は、環状であり、且つ当該柱状壁に嵌めて設けられている、
   ことを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウント電子デバイス。
9. 前記被覆部材は、ユーザの顔部と接触するための少なくとも一つの接触部材を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウント電子デバイス。
10. 前記少なくとも一つの接触部材は、更に、外部光線がユーザの目に入らないように阻止する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のヘッドマウント電子デバイス。
11. 前記調光部は、エレクトロクロミック素子又は透明なＴＦＴ基板を有する液晶ディスプレイスクリーンによって作製される、
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のヘッドマウント電子デバイス。
12. 各イヤホンは、一つの取付部を含み、前記ケーシングの一方の側が前記取付部に回動可能に接続される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウント電子デバイス。
13. 各イヤホンは、前記取付部に設けられた一つの動力源を更に含み、前記ケーシングは、前記動力源に接続され、前記動力源の駆動で回動する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のヘッドマウント電子デバイス。
14. 前記二つの光出射口は、それぞれ、前記ケーシングの他方の側に設けられており、前記二つの光出射口は、ユーザの顔部に面する一つの第１光出射口及びユーザの額又はあごに面する一つの第２光出射口である、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のヘッドマウント電子デバイス。
15. 当該光学表示モジュールは、一つの画像源と、一つの第１レンズモジュールと、一つの回動可能な屈折レンズモジュールと、一つの第２レンズモジュールと、一つの第３レンズモジュールと、を含み、
    前記画像源、第１レンズモジュール、屈折レンズモジュール、及び第２レンズモジュールは、順次に前記第１光出射口から出射される一つの第１光路に位置し、
    前記画像源、第１レンズモジュール、回動された屈折レンズモジュール、及び第３レンズモジュールは、順次に前記第２光出射口から出射される一つの第２光路に位置する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のヘッドマウント電子デバイス。

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