JP6874099B2 - Head mounting device - Google Patents
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本発明は、使用者が頭部に装着して使用する頭部装着装置に関するものである。 The present invention relates to a head-mounted device that is worn and used by a user on the head.
使用者の頭部に装着され使用される頭部装着装置の一つに、ヘッドマウントディスプレイ(以後、HMD(Head Mounted Display)と呼ぶ)がある。一般的なHMDには、表示装置が内蔵されており、使用者に対して様々な映像を提示することが可能となっている。HMDを装着した使用者は、装着したまま、表示される立体映像を閲覧しながらの移動が可能である。 One of the head-mounted devices that are mounted on the user's head and used is a head-mounted display (hereinafter referred to as an HMD (Head Mounted Display)). A general HMD has a built-in display device, and it is possible to present various images to the user. The user wearing the HMD can move while viewing the displayed stereoscopic image while wearing the HMD.
HMDは、ベルト状の締め付け部材や前頭部押圧部および後頭部押圧部などの装着部材を用いて、使用者の頭部に保持される。装着部材には、締め付けや押圧を調整できる調整機構が備えられており、当該調整機構の調整により使用者の頭部から着脱可能になっている。 The HMD is held on the user's head by using a belt-shaped tightening member and a mounting member such as a frontal pressing portion and an occipital pressing portion. The mounting member is provided with an adjustment mechanism that can adjust tightening and pressing, and can be attached to and detached from the user's head by adjusting the adjustment mechanism.
装着部材には、使用者が正しい映像を認識できる位置および姿勢に表示部を保持することに加え、使用者の首振り等の動作に対して表示部がずれないように保持することが求められる。更に、頭部形状や大きさが異なる様々な人が、長時間使用しても快適な装着感が得られることが望ましい。 In addition to holding the display unit at a position and posture in which the user can recognize the correct image, the mounting member is required to hold the display unit so that the display unit does not shift with respect to movements such as swinging of the user. .. Furthermore, it is desirable that various people with different head shapes and sizes can obtain a comfortable wearing feeling even after long-term use.
特許文献1には、装着部材に加え、カウンターウェイトを頭部装着装置に備えさせることが開示されている。カウンターウェイトを備えることによって、頭部装着装置全体の重心位置を調整し、使用者の頭部に対する表示部のずれを軽減することが可能となっている。 Patent Document 1 discloses that the head mounting device is provided with a counterweight in addition to the mounting member. By providing the counter weight, it is possible to adjust the position of the center of gravity of the entire head mounting device and reduce the deviation of the display portion with respect to the user's head.
上述の通り、特許文献1には、頭部装着装置にカウンターウェイトを備えさせることが開示されている。具体的な構成として、装着時に、表示部やカウンターウェイトなどの頭部装着装置を構成する部材と使用者の頭部との接する面積を大きくする構成と小さくする構成とが挙げられる。 As described above, Patent Document 1 discloses that the head-mounted device is provided with a counterweight. Specific configurations include a configuration in which the area of contact between a member constituting the head mounting device such as a display unit and a counterweight and the head of the user at the time of mounting is increased and a configuration in which the contact area is reduced.
使用者の頭部との接する面積を小さくする構成を採用した場合、使用者の首振り等の動作によって表示部のずれが発生してしまう可能性が残る。表示部のずれの発生を防止するためには、頭部装着装置の保持機構の締め付けを強くしたり、摩擦係数の大きい部材を用いる必要がある。しかしながら、いずれにしても使用者の装着感を損ねてしまう可能性がある。 If a configuration is adopted in which the area in contact with the user's head is reduced, there is a possibility that the display portion may be displaced due to an action such as swinging of the user's head. In order to prevent the display from being displaced, it is necessary to tighten the holding mechanism of the head mounting device or to use a member having a large coefficient of friction. However, in any case, there is a possibility that the wearing feeling of the user is impaired.
一方、使用者の頭部との接する面積を大きくする構成を場合、保持機構の締め付けを強くしたり、摩擦係数の大きい部材を用いなくても、保持力を高めることが出来る。しかしながら、一般的に固い部材で構成されているカウンターウェイトと使用者の頭部との接する面積が大きくなるため、使用者の装着感を損ねてしまう可能性が同様にある。 On the other hand, in the case of a configuration in which the area in contact with the user's head is increased, the holding force can be increased without tightening the holding mechanism or using a member having a large friction coefficient. However, since the area of contact between the counterweight, which is generally made of a hard member, and the head of the user becomes large, there is a possibility that the wearing feeling of the user may be impaired.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、頭部装着装置の使用者の装着感が、当該使用者の頭部に接するカウンターウェイトによって損ねられてしまうことを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent the user's feeling of wearing the head-mounted device from being impaired by the counterweight in contact with the user's head. To do.
上記課題を解決するために、本発明における頭部装着装置は、使用者の頭部に装着されて使用される頭部装着装置であって、前記使用者に対して画像を表示する表示部と、外装部材を有し、前記頭部装着装置の重心の位置を調整するカウンターウェイト部と、ベルト部分を有し、前記表示部と前記カウンターウェイト部とに結合され、前記ベルト部分の長さを調整することにより、前記使用者の頭部に対する前記表示部と前記カウンターウェイト部との位置を調整および保持する保持部とを有し、前記カウンターウェイト部は、前記使用者の頭部に前記頭部装着装置が装着された場合に、前記使用者の頭部の形状に応じて変形するように形成され、前記外装部材を前記保持部に巻き付けることにより前記保持部に結合されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the head-mounted device in the present invention is a head-mounted device that is worn and used on the user's head, and has a display unit that displays an image to the user. It has an exterior member, a counterweight portion for adjusting the position of the center of gravity of the head mounting device, and a belt portion, which is coupled to the display portion and the counterweight portion to reduce the length of the belt portion. By adjusting, the display unit and the counterweight unit have a holding unit that adjusts and holds the positions of the display unit and the counterweight unit with respect to the user's head, and the counterweight unit has the head on the user's head. When the unit mounting device is mounted, it is formed so as to be deformed according to the shape of the head of the user, and is coupled to the holding portion by winding the exterior member around the holding portion. To do.
本発明によれば、頭部装着装置の使用者の装着感が、当該使用者の頭部に接するカウンターウェイトによって損ねられてしまうことを防止することが出来る。 According to the present invention, it is possible to prevent the user's feeling of wearing the head-mounted device from being impaired by the counterweight in contact with the user's head.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における頭部装着型の表示装置(表示部を備える頭部装着装置)の外観を示した図である。本実施形態の頭部装着型表示装置は、画像表示部10と、前頭支持部20と、ベルト部30(保持部)と、カウンターウェイト40(カウンターウェイト部)から構成されている。図1に示す通り、頭部装着型表示装置は使用者の頭部に装着されて使用される。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a head-mounted display device (head-mounted device including a display unit) according to the first embodiment. The head-mounted display device of the present embodiment includes an
それぞれの具体的な機能について以下に述べる。画像表示部10の内部には、映像を表示する表示素子と、その表示素子の映像を拡大し使用者の眼に導く光学系とが配置されている。前頭支持部20には、画像表示部10とベルト部30とがそれぞれ結合されており、装着する際に使用者Hの前頭部近傍に触れることで画像表示部10は保持される。ベルト部30は、厚み方向に柔軟性を持った板材で、重力Gの方向に対して剛性を有し、頭部に巻き付く方向に柔軟性を有する。また、ベルト部30は、自身の長さを調整できる調整機構を有する。カウンターウェイト40は使用者Hの頭部に沿う形状に変形が可能な構成で、ベルト部30の一部である調整用ベルト32と結合されている。装着時には、使用者Hの後頭部近傍に配置される。この頭部装着型表示装置は、前頭支持部20を支点として、画像表示部10の自重によるモーメントと、カウンターウェイト40の自重によるモーメントが概ね釣り合うように重心位置が調整されている。また、ベルト部30の剛性によってモーメントが伝達され、この釣り合いが実現されている。これにより画像表示部10の位置と姿勢が安定し、使用者Hが正しい映像を認識できるような位置と姿勢に画像表示部10を保持させることが容易となる。画像表示部10を保持するにあたっては、ベルト部30の長さを調整し、画像表示部10とベルト部30とカウンターウェイト40を使用者Hの頭部に密着させる。これにより、使用者Hの首振り等の諸動作に対して、画像表示部10の位置と姿勢を保持する摩擦力を得ることができ、頭部装着型表示装置の使用時に画像表示部10の位置と姿勢がずれにくくなる。
The specific functions of each are described below. Inside the
尚、上述では、表示部を備える頭部装着装置について説明した。しかしながら、表示部を備えず、視覚以外の頭部の感覚器を刺激する本体部を備える頭部装着装置に本実施形態を適用することも可能である。例えば、視覚が不自由な使用者に対して音声でガイドを行うサウンドガイド装置や、仮想物体に対する現実感を増幅させるために、人工的に匂いを発生させる装置などを内蔵した頭部装着装置に適用することが可能である。 In the above description, the head-mounted device including the display unit has been described. However, it is also possible to apply the present embodiment to a head-mounted device that does not have a display and includes a main body that stimulates sensory organs of the head other than vision. For example, a head-mounted device with a built-in sound guide device that guides visually impaired users by voice, or a device that artificially generates odors to amplify the sense of reality for virtual objects. It is possible to apply.
図2は、カウンターウェイト40の構造に関する概略図である。図2(a)が外観図、図2(b)がカウンターウェイト40の断面図である。カウンターウェイト40は、シート状で伸縮性のある布製部材41を2枚重ね合わせ、縁に封入用布部材42を縫い付けることで袋状になっている。そして、図2(b)に示す通り、その中に複数の鉄玉43が詰められている。袋は自由に形状が変わり、また複数の鉄玉43は袋内で自由に動くため、カウンターウェイト40は使用者Hの頭部に沿う形状に変形できる。またカウンターウェイト40には、着脱用布部材44が縫い付けられている。布製部材41にスナップボタンのソケット45、着脱用布部材44にスナップボタンのスタッド46がそれぞれ取り付けられ、互いが嵌まる構成である。これにより、調整用ベルト32に巻きつけて取り付けることができる。図2(a)、(b)に示す通り、カウンターウェイト40は使用者の後頭部の形状に沿うような矩形形状をしており、更に凹部が形成されている。このような形状にすることによって、使用者の後頭部に適切に装着することが可能になる。上記では、カウンターウェイト40が布製部材41で構成され、複数の鉄玉43が封入されている構成について説明した。しかしながら、布製部材だけでなく、他の可撓性を有する部材を用いても良いし、鉄玉だけでなく、他の金属部材の球状部材を用いても良い。
FIG. 2 is a schematic view of the structure of the
図3は、ベルト部30の構成とカウンターウェイト40の着脱機能に関する概略図である。図3(a)はベルト部30の構成に関する概略図である。格納部31は2枚の板材で構成され、2枚の板材の間には一定間隔の隙間が設けられている。ベルト部30を使用者Hの頭部に巻き付けるために、格納部31に設けられた隙間に調整用ベルト32が格納され、ベルト部30の長さが調整される。調整部33は格納部31に取り付けられており、調整用ベルト32が格納部31に格納される際に調整用ベルト32を保持する機能、使用者が操作して保持を解除する機能を有している。つまみ34は格納部31と調整用ベルト32に取り付けられている。装着時には、使用者が格納部31に取り付けられているつまみ34と調整用ベルト32に取り付けられているつまみ34を手で互いに引き寄せる。当該操作によって、格納部31に調整用ベルト32が格納され、ベルト部30を使用者Hの頭部に巻きつけることができる。パッド部材35は柔軟性を持った部材であり、使用者の前頭部から側頭部にかけて当たり、装着時にかかる押圧力を分散させる。溝36はカウンターウェイト40を調整用ベルト32に装着し固定するためにある。図3(b)は調整用ベルト32にカウンターウェイト40を装着する時の概略図である。溝36にソケット45が収まることでカウンターウェイト40の位置決めがなされる。図3(c)は調整用ベルト32にカウンターウェイト40を装着した時の概略図である。着脱用布部材44に取り付けてあるスタッド46を布製部材41に取り付けてあるソケット45に嵌めることで、調整用ベルト32に着脱用布部材44を巻き付け固定することができる。またソケット45からスタッド46を外すことで調整用ベルト32からカウンターウェイト40を着脱することが可能である。これによって、例えばカウンターウェイト40に皮脂などが付着した場合や重さを変えたい場合に、別のものと交換することが可能となり、ユーザビリティの向上に繋がる。
FIG. 3 is a schematic view of the configuration of the
図4はカウンターウェイト40が使用者Hの後頭部に密着した際の概略図である。図4(a)は使用者Hの後頭部にカウンターウェイト40が密着し巻き付いた時の概略図である。図4(b)、図4(c)はそれぞれ図4(a)におけるAの方向から見た図、Bの方向から見た図である。カウンターウェイト40は任意に形状を変えることができるため、図4(b)のXと図4(c)のY方向に反ることができ、頭部形状に追従できる。また、カウンターウェイト40の形状が変形することで、使用者Hの後頭部近傍に密着した際にかかる押圧を分散でき、装着感の向上が期待できる。
FIG. 4 is a schematic view when the
以上より、第1の実施形態では画像表示部10を任意の位置に装着し保持しやすく、使用者Hの動作に対しても画像表示部10の位置と姿勢がずれにくくなる。またカウンターウェイト40の形状が変形することで頭部形状に追従して密着させることができる。さらに、密着している時にかかる頭部への押圧が分散されやすくなることから、装着感の向上が期待できる。
From the above, in the first embodiment, the
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態における頭部装着型表示装置の外観を示した図である。カウンターウェイト50は、第1の実施形態と同様の頭部装着型表示装置に適用されるが、カウンターウェイト40の構成とは異なる。図5(a)が外観図、図5(b)がカウンターウェイト50の断面図である。カウンターウェイト50は、袋状に構成させた伸縮性のある非浸透部材51で形成されている。そして、非浸透部材51の内部に、注入口52から注入された液体53が詰められている。非浸透部材51が柔軟性をもつことと、液体53が流動的に動くことから、カウンターウェイト40と同様、カウンターウェイト50は使用者Hの頭部に沿う形状に変形することができ、また装着時にかかる押圧を分散できる。また、液体53の注入量を調整することで、使用者Hがカウンターウェイト50の重量を任意に調整することが可能となり、ユーザビリティの向上に繋がる。着脱用部材54は非浸透部材51の表面に取り付けられている。また、非浸透部材51にスナップボタンのソケット55が、着脱用部材54にスナップボタンのスタッド56がそれぞれ取り付けられ、それぞれが嵌まる構成になっている。この構成により、図3(b)、図3(c)と同様の方法で、調整用ベルト32にカウンターウェイト50を取り付け、取り外しができる。尚、上記では、非浸透部材51に液体53が詰められている構成について説明したが、液体53の代わりに、液状もしくはゲル状の他の物質を用いても良い。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing the appearance of the head-mounted display device according to the second embodiment. The
以上から、本実施形態は、第1の実施形態と同様に、画像表示部を任意の位置に装着し保持しやすく、使用者Hの動作に対しても画像表示部の位置と姿勢がずれにくい。また、カウンターウェイト50の形状が変形することで頭部形状に追従して密着させることができる。さらに、密着している時にかかる頭部への押圧が分散されやすくなることから、装着感の向上が期待できる。
From the above, in the present embodiment, as in the first embodiment, the image display unit can be easily mounted and held at an arbitrary position, and the position and posture of the image display unit are unlikely to deviate from the movement of the user H. .. Further, by deforming the shape of the
(第3の実施形態)
図6(a)は、第3の実施形態における頭部装着型表示装置の外観を示した図である。カウンターウェイト部60は、第1および第2の実施形態のカウンターウェイト同様の構成で変形可能な後頭支持部61と、回動軸62を有する。カウンターウェイト部60は、可動部として機能する回動軸62を介し、ベルト部と結合する。カウンターウェイト部60とベルト部は、回動軸62が規制する範囲内で、互いに回動自由である。図6(b)は、特徴的な形状の後頭下部を持つ使用者に、第3の実施形態における頭部装着型表示装置を装着した様子である。カウンターウェイト部60は、回動軸62を中心に、角度B1回転する。この回転で、カウンターウェイト部60は、頭の形状にいっそう追従し、装着感が向上する。
(Third Embodiment)
FIG. 6A is a diagram showing the appearance of the head-mounted display device according to the third embodiment. The counterweight portion 60 has a rear
(第4の実施形態)
図7(a)は、第4の実施形態における頭部装着型表示装置の外観を示した図である。カウンターウェイト部70は、第1および第2の実施形態のカウンターウェイト同様の構成で変形可能な後頭支持部71と、着脱部72を有する。たとえば、着脱部は、第1第2の実施形態のカウンターウェイト同様、スナップボタンのソケットとスタッドの組み合わせであり、ベルトに空いた丸穴を挟みつつ、スナップボタンを留める構成である。丸いスタッドの外壁と丸穴の内壁がぶつかり、カウンターウェイト部70はベルトから外れないが、丸いスタッドと丸穴は、互いに回動自由である。よって、カウンターウェイト部70はベルトに対し、ある規制範囲で回動自由である。図7(b)は、特徴的な形状の後頭下部を持つ使用者に、第4の実施形態における頭部装着型表示装置を装着した様子である。カウンターウェイト部70は、着脱部72を中心に、角度B2回転する。この回転で、カウンターウェイト部70は、頭の形状にいっそう追従し、装着感が向上する。以上を踏まえて、本実施形態の頭部装着型表示装置の効果を述べる。本実施形態の頭部装着型機器は、頭部装着型機器における本体部の位置と姿勢を使用者の頭に対して保持できる。使用者の動作によって生じる前記本体部の位置と姿勢のずれを軽減でき、かつ使用者の頭部にかかる押圧を分散できるため、装着感の向上が期待できる。
(Fourth Embodiment)
FIG. 7A is a diagram showing the appearance of the head-mounted display device according to the fourth embodiment. The
(第5の実施形態)
図8は、第5の実施形態における頭部装着型表示装置の外観を示した図である。カウンターウェイト80は第1〜第4の実施形態に適用されるが、構成が異なる。カウンターウェイト80は鉄玉および液体が封入される袋部が、頭部に巻き付ける方向に対して垂直方向に3分割された構成である。図8(a)は使用者Hにカウンターウェイト80が密着し巻き付いた時の概略図、図8(b)はカウンターウェイト80を人の頭部に接触する側から見た時の概略図である。81〜83の各々の袋部に鉄玉および液体が封入されており、81と83には同量の鉄玉および液体が封入され、82には81および83と比べて少ない量の鉄玉および液体が封入されており、カウンターウェイト80の右側と左側が膨らんだ形状となっている。これによって、頭部装着型表示装置を使用者Hが装着する際に、カウンターウェイト80の分割されている箇所が折れる事によって頭部への追従性が増し、装着感の向上が期待できる。また81と83の袋部が使用者Hの後頭骨の下部の左右に突きあたることによって、装着時の保持力が期待できる。
(Fifth Embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing the appearance of the head-mounted display device according to the fifth embodiment. The
(第6の実施形態)
図9は、第6の実施形態における頭部装着型表示装置の外観を示した図である。カウンターウェイト90は第1〜第5の実施形態に適用されるが、構成が異なる。カウンターウェイト90は人の頭部に接触する側の面に半球状のシリコンゴム91が複数個ついている構成である。図9(a)は使用者Hにカウンターウェイト90が密着し巻き付いた時の概略図、図9(b)はカウンターウェイト90を人の頭部に接触する側から見た時の概略図である。各シリコンゴム91が、使用者Hの頭部に接触し滑り止めとして機能する事により、使用者Hの動作によって生じる頭部装着型表示装置の位置と姿勢のずれを軽減する事が期待できる。
(Sixth Embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing the appearance of the head-mounted display device according to the sixth embodiment. The
10 画像表示部
30 ベルト部
40 カウンターウェイト部
10
Claims (13)
前記使用者に対して画像を表示する表示部と、
外装部材を有し、前記頭部装着装置の重心の位置を調整するカウンターウェイト部と、
ベルト部分を有し、前記表示部と前記カウンターウェイト部とに結合され、前記ベルト部分の長さを調整することにより、前記使用者の頭部に対する前記表示部と前記カウンターウェイト部との位置を調整および保持する保持部とを有し、
前記カウンターウェイト部は、前記使用者の頭部に前記頭部装着装置が装着された場合
に、前記使用者の頭部の形状に応じて変形するように形成され、前記外装部材を前記保持
部に巻き付けることにより前記保持部に結合されることを特徴とする頭部装着装置。 A head-mounted device that is worn and used on the user's head.
A display unit that displays an image to the user,
A counterweight portion having an exterior member and adjusting the position of the center of gravity of the head mounting device,
It has a belt portion, is coupled to the display portion and the counterweight portion, and by adjusting the length of the belt portion, the position of the display portion and the counterweight portion with respect to the head of the user can be adjusted. It has a holding part for adjusting and holding,
The counterweight portion is formed so as to be deformed according to the shape of the user's head when the head mounting device is attached to the user's head, and the exterior member is held by the holding portion. A head-mounted device characterized in that it is coupled to the holding portion by being wrapped around.
する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の頭部装着装置。 The head-mounted device according to any one of claims 1 to 5, wherein the counterweight portion has a rectangular shape and a concave portion is formed.
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装置。 The head-mounted device according to any one of claims 1 to 6, wherein the counterweight portion has a movable portion that is movable with respect to the holding portion.
前記着脱部は、前記可動部に装着されることを特徴とする請求項7に記載の頭部装着装置。 It further has a detachable portion that can be attached to and detached from the holding portion.
The head mounting device according to claim 7, wherein the detachable portion is mounted on the movable portion.
前記スタッドを前記保持部に嵌めることにより、前記カウンターウェイト部は、前記保持部に結合されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の頭部装着装置。 The exterior member has studs
The head-mounted device according to any one of claims 1 to 11, wherein the counterweight portion is coupled to the holding portion by fitting the stud into the holding portion.
前記使用者の頭部の感覚器を刺激する本体部と、
外装部材を有し、前記頭部装着装置の重心の位置を調整するカウンターウェイト部と、
ベルト部分を有し、前記本体部と前記カウンターウェイト部とに結合され、前記ベルト部分の長さを調整することにより、前記使用者の頭部に対する前記本体部と前記カウンターウェイト部との位置を調整および保持する保持部とを有し、
前記カウンターウェイト部は、前記使用者の頭部に前記頭部装着装置が装着された場合に、前記使用者の頭部の形状に応じて変形するように形成され、前記外装部材を前記保持部に巻き付けることにより前記保持部に結合されることを特徴とする頭部装着装置。 A head-mounted device that is worn and used on the user's head.
The main body that stimulates the sensory organs of the user's head,
A counterweight portion having an exterior member and adjusting the position of the center of gravity of the head mounting device,
It has a belt portion, is coupled to the main body portion and the counterweight portion, and adjusts the length of the belt portion so that the position of the main body portion and the counterweight portion with respect to the head of the user can be adjusted. It has a holding part for adjusting and holding,
The counterweight portion is formed so as to be deformed according to the shape of the user's head when the head mounting device is attached to the user's head, and the exterior member is held by the holding portion. A head-mounted device characterized in that it is coupled to the holding portion by being wrapped around.
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