JPH07191611A - 頭部装着型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装着時にずれることなく観察者が適切に表示画
面を観察することができ、装着しないときはコンパクト
化が図れる頭部装着型映像表示装置。 【構成】観察者が頭部装着型映像表示装置１を上頭部に
のせることにより、主に頭頂パット４で頭部装着型映像
表示装置１の自重を支え、頭頂パット４内のバネ１８に
より前頭部パット８と後頭部フレーム５ｃとの間隔が狭
くなり、挟持され、安定性よく装着することが可能とな
る一方、装着しないときは、バネ１８により前頭部パッ
ト８と後頭部フレーム５ｃとの間隔が狭くなり、頭部装
着型映像表示装置１の体積が小さくなり、収納時等のコ
ンパクト化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、頭部装着型映像表示装
置に関し、特に、頭部装着型映像表示装置を観察者が装
着する際の装着性および装着しない場合の収納性を向上
させたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】バーチュアルリアリティ用、あるいは、
個人で大画面の映像を楽しむことができるようにするこ
とを目的として、頭部装着型映像表示装置の開発が進め
られている。ここで、頭部装着型映像表示装置として
は、観察者が頭部にその映像表示装置をスキーのゴーグ
ルや眼鏡のように装着するもの、及び、ヘルメット状の
ものを装着するものなどが知られている。これらの頭部
装着型映像表示装置は、ゴーグル状のハウジング内部に
２次元表示素子と接眼光学系とからなる視覚ユニットを
配置し、この２次元表示素子に映し出された映像を接眼
光学系を介して観察するものである。

【０００３】例えば、特開平３−１８８７７７号公報に
は、スキーのゴーグルのように形成してなる映像表示装
置本体を観察者の頭部に装着する手段が開示されてい
る。即ち、図６に示すように映像表示装置本体１０１の
両側面部に長尺の左右のヘッドバンド１０２、１０３を
取付け、その左ヘッドバンド１０２の先端外側及び右ヘ
ッドバンド１０３の先端内側にフック状及びループ状の
面ファスナー１０４、１０５を固着している。観察者は
この面ファスナー１０４、１０５を貼合わせることによ
って映像表示装置本体１０１を頭部に固定するようにし
ていた。

【０００４】また、特開平３−１８９６７７号公報に
は、ヘルメットのように形成してなる映像表示装置を観
察者の頭部に装着する手段が開示されている。即ち、図
７に示すように、映像表示器１０６に映し出された映像
をコリメーションレンズ１０９、１１０によりバイザー
１０８内にあるコンバイナガラス１１１に映し、観察者
の眼１１２に映像を投影するというものである。そし
て、観察者はヘルメット１０７を被ることにより映像表
示装置を装着していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に開示さ
れたスキーのゴーグル状の頭部装着型映像表示装置で
は、映像表示装置本体１０１内に、図示しない２次元表
示素子とそれに映し出された映像を観察者の眼に投影す
るための接眼光学系などからなる視覚ユニットが収納さ
れることとなるため、観察者の眼の前にある映像表示装
置本体１０１そのものが重くなる。また、観察者の頭部
に装着するためにある側面のヘッドバンド１０２、１０
３だけでは支える部分が少ないため、その重さに耐える
には十分ではなく、観察者が映像表示装置を装着して映
像を観察している間に、映像表示装置本体１０１の位置
が観察者の眼の前の適切な位置からずれてしまい、観察
者の眼に映像を適切に投影できなくなるという問題が生
じていた。

【０００６】また、図７に示すように、観察者の頭部に
しっかり装置を固定できるヘルメット型の頭部装着型映
像表示装置の場合、観察者の頭部にしっかり固定すると
いう目的は達成できるものの、この頭部装着型映像表示
装置がヘルメット型であるので体積的にかさばることと
なり、収納する場合や持ち運ぶ場合などの装着しないと
きの収納性が悪いという問題が生じることとなる。

【０００７】そこで、本発明は、装着してもずれること
なく観察者が適切に表示画面を観察することができ、か
つ、装着しないときにはコンパクトにでき、持ち運びや
収納性などがよい頭部装着型映像表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の頭部装着型映像表示装置は、観察者の網膜に
映像を投影する光学系を有する映像表示装置本体と、前
記映像表示装置本体を前記観察者の頭部に支持可能とす
る支持手段とを有する頭部装着型映像表示装置におい
て、前記支持手段が前頭部に接触可能な前頭部支持手
段、上頭部に接触可能な上頭部支持手段および後頭部に
接触可能な後頭部支持手段とからなり、前記前頭部支持
手段と前記後頭部支持手段との間隔を広げた際に弾性力
が生じ、該弾性力により前記前頭部支持手段と前記後頭
部支持手段との間隔が狭くなり観察者の頭部を挟持可能
とする弾性挟持手段を有することを特徴とするものであ
る。 また、前記上頭部支持手段が前記弾性挟持手段で
あることを特徴とするものである。さらに、前記映像表
示装置本体と前記後頭部支持手段とを係止可能にした可
動係止手段を前記映像表示装置本体に有するものであ
る。

【０００９】

【作用】このような構成を採ることにより、観察者が装
置を装着した際に映像表示装置本体は前頭部支持手段、
上頭部支持手段及び後頭部支持手段との３つの手段で支
持され、特に、映像表示装置本体の自重を上頭部支持手
段で主に支えることができ、かつ、前頭部支持面と後頭
部支持面との間隔が狭くなるような弾性材の挟持力によ
り装置本体の頭部への装着を安定させることができ、観
察者は負担を感じることなく映像が表示されている画面
を観察することができる。また、観察者が装置を外した
際には、弾性材の有する弾性力により装置全体がコンパ
クトになり、収納性がよく持ち運び等にも都合が良くな
る。さらに、映像表示装置本体と後頭部支持手段とを係
止することができる手段が映像表示装置本体に内蔵され
ており、頭部装着型映像表示装置の装着時は内蔵され、
装着しない場合、例えば収納時に係止可能なように可動
に構成されており、体積がかさばることなく収納が可能
となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の頭部装着型映像表示装置をい
くつかの実施例に基づいて説明する。図１、図２に示
す、第１の実施例の頭部装着型映像表示装置１は映像表
示装置本体２と前頭部フレーム３と頭頂パット４と後頭
部フレーム５とスピーカー用フレーム６ａ，６ｂとスピ
ーカー７ａ，７ｂとから構成されている。映像表示装置
本体２は図示しない２次元表示素子や２次元表示素子に
映し出される映像を観察者の眼球に投影する接眼光学系
などを有する視覚ユニットを内蔵し、スキーのゴーグル
のように形成されている。この映像表示装置本体２の観
察者の顔面が接触する部分には、観察者の顔面との接触
により映像表示装置本体２を前頭部パット８が備えてあ
る。

【００１１】前頭部フレーム３は、アルミ、強化プラス
チックなどの材質からなり、観察者の左前頭部の形状に
あわせて湾曲してなる左前頭部フレーム３ａと、右前頭
部形状にあわせて湾曲してなる右前頭部フレーム３ｂと
直線部３ｃとでＵ字状をなしている。上記の左前頭部フ
レーム３ａと右前頭部フレーム３ｂとの末端は、装置本
体傾き調整ノブ９ａ，９ｂによりそれぞれ映像表示装置
本体２の左右の側面２ａ，２ｂと回動可能に支持されて
いる。上記の左右の前頭部フレーム３ａ，３ｂは略直方
体の頭頂パット４の左右の側面４ａ、４ｂの前頭部フレ
ーム用孔１０ａ，ｂに回動自在に支持されており、頭頂
パット４内では図１において点線で表された直線部３ｃ
を形成してなる。また、前頭部フレーム３ａ，３ｂには
それぞれその中間部付近に頭頂パット４と映像表示装置
本体２との距離を調整することができる本体装着調整ノ
ブ１１ａ，ｂがあり、このノブを回転することにより頭
頂パット４と映像表示装置本体２との距離をＡ方向に移
動して調整することができる。

【００１２】略直方体の頭頂パット４はその外装体がア
ルミ、強化プラスチックなどの材質からなり、その側面
４ａ，４ｂには前記の前頭部フレーム用孔１０ａ，１０
ｂの他、後頭部フレーム用孔１２ａ，１２ｂが形成さ
れ、該孔１０ａ、１２ａの間及び１０ｂ、１２ｂの間に
それぞれスピーカー用フレーム６ａ、６ｂが固定されて
いる。スピーカー用フレーム６ａ，６ｂの他端にはスピ
ーカー７ａ，７ｂが固着されている。頭頂パット４の下
側面４ｃの外側に柔らかい材質のパットが貼付けあり、
観察者の頭部と柔軟性よく接触可能に構成されている。

【００１３】頭頂パット４の後頭部フレーム用孔１２
ａ、１２ｂには、前頭部フレーム３の材質と同様な材質
からなる後頭部フレーム５が回動自在に支持されてい
る。後頭部フレーム５は観察者の後頭部側面の形状にあ
わせる湾曲部５ａ，５ｂと、後頭部後方の形状にあわせ
る湾曲部５ｃと頭頂パット４内で回動自在に支持されて
いる直線部５ｄ（図１において点線で表してある。）と
から形成されている。

【００１４】頭頂パット４の外装体を省略した内部は図
２に示すような構造を有している。即ち、頭頂パット４
の外装体を省略した内部は、前頭部フレームの直線部３
ｃと後頭部フレームの直線部５ｄとフレーム支持部材１
５、１６と連結部材１７とバネ１８ａ，１８ｂとからな
る。細長い板状のフレーム支持部材１５、１６の一端に
それぞれ孔１９ａ，２０ａが形成され、この孔１９ａ，
２０ａに前記の前頭部フレーム３ｃが回動自在に支持さ
れている。フレーム支持部材１５，１６の他端にはそれ
ぞれ孔１９ｂ，２０ｂが形成され、この孔１９ｂ，２０
ｂに前記の後頭部フレーム５ｄが回動自在に支持されて
いる。

【００１５】前頭部フレームの直線部３ｃにはバネ取付
突起２１ａ，２１ｂが取り付けられ、同じく、後頭部フ
レームの直線部５ｄにもバネ取付突起２２ａ，２２ｂが
取り付けられている。フレーム支持部材１５、１６はそ
の中央部に連結部材１７が設けられている。また上記連
結部材１７にバネ１８ａ，１８ｂが巻回されており、こ
のバネ１８ａの両端はそれぞれバネ取付突起２１ａ，２
２ａに、バネ１８ｂの両端はそれぞれバネ取付突起２１
ｂ，２２ｂに固定されている。このようにバネ１８ａ，
１８ｂを設けたことにより前頭部フレーム３ａと後頭部
フレーム５ａとの間隔及び前頭部フレーム３ｂと後頭部
フレーム５ｂとの間隔は狭くなり、それぞれのフレーム
が略平行となるように付勢されている。

【００１６】このように構成された頭部装着型映像表示
装置１を観察者が装着する場合について説明する。装着
前は頭頂パット４内にある弾性材であるバネ１８ａ，１
８ｂの弾性力によって前頭部フレーム３と後頭部フレー
ム５との間隔、即ち、映像表示装置本体２と後頭部フレ
ーム５ｃとの間隔が狭くなっており、頭部装着型映像表
示装置１はコンパクトになり、収納性もよく、持ち運び
等に都合が良い。

【００１７】装着する際には、前頭部フレーム３と後頭
部フレーム５との間隔を広げ、頭頂パット４内にある、
前頭部フレーム３ｃ、後頭部フレーム５ｄにそれぞれ取
り付けられたバネ取付突起２１、２２がＣ方向に動き、
これにともなってバネ１８ａ，１８ｂがねじられる。観
察者はこの狭くなっている前頭部フレーム３と後頭部フ
レーム５との間隔、即ち、映像表示装置本体２と後頭部
フレーム５ｃとの間隔を広げる形で頭部装着型映像表示
装置１を観察者の頭部に載せる。

【００１８】観察者が頭部に頭部装着型映像表示装置１
を載せた後、前頭部フレーム３および後頭部フレーム５
もしくは映像表示装置本体２および後頭部フレーム５ｃ
から手を離すとねじられたバネ１８ａ，１８ｂがもとに
戻ろうとする力が働く。この力は先のＣ方向とは逆の方
向に動く力であり、前頭部フレーム３と後頭部フレーム
５との間隔、即ち、映像表示装置本体２と後頭部フレー
ム５ｃとの間隔が狭くなる方向に動く力が働く。映像表
示装置本体２と後頭部フレーム５ｃとの間隔が狭くなる
ことにより、頭部装着型映像表示装置１が観察者の頭部
を挟持し、観察者の頭部に安定性よく装着することが可
能となる。なお、観察者がこの頭部装着型映像表示装置
を装着した際には観察者の左右の耳の上にそれぞれスピ
ーカー７ａ，ｂが配置されることになり、観察者は映像
表示装置本体２に内蔵された図示しない視覚ユニットか
らの映像を観察するとともにスピーカー７ａ，ｂからの
音声情報を得ることも可能である。

【００１９】また、頭頂パット４を観察者の上頭部にの
せることにより、主に頭頂パット４で頭部装着型映像表
示装置１の自重を支えることが可能となる。このとき、
映像表示装置本体２と頭頂パット４との距離を本体装着
調整ノブ１１ａ，１１ｂを回転することにより調整する
ことができ、観察者の眼の前の適切な位置にすることが
できる。

【００２０】頭頂パット４と映像表示装置本体２との距
離を適切な距離とした後、映像表示装置本体２の傾き、
即ち、図示しない視覚ユニットから射出される映像の光
軸の傾きを観察者の眼にあわせるために、映像表示装置
本体２の側面２ａ，２ｂにある装置本体傾き調整ノブ９
ａ，ｂによりこの傾きをＢ方向に調整することができ
る。この調整により観察者は映像を適切に観察すること
が可能となる。また、図１に示されている状態より９
ａ，９ｂを中心として時計回りに約９０度回転できるこ
とにより、狭くなった空間に映像表示装置本体２を回転
させて位置させることが可能となり、装着しないときに
よりコンパクト化を図れ、持ち運び等に便利となる。

【００２１】このように観察者が頭部装着型映像表示装
置１を装着した場合には、上頭部にあたる頭頂パット４
で頭部装着型映像表示装置１の自重を主に支え、前頭部
にあたる映像表示装置本体２の一側面にある前頭部パッ
ト８と後頭部にあたる後頭部フレーム５ｃとで挟持され
ることにより安定性ある装着を得ることが可能となる。

【００２２】次に、本発明の第１の実施例の頭頂パット
４の変形例を図３に示す。この変形例は、第１の実施例
と頭頂パット４の構造および用いられる弾性材が異な
る。従って、異なる点についてのみ詳しく説明し、同一
の構成については、同一の符号を付し、説明は省略す
る。この変形例では頭頂パット４の構造に代わって、前
頭部フレームの直線部３ｃと後頭部フレームの直線部５
ｄ、該前頭部フレームの直線部３ｃと後頭部フレームの
直線部５ｄとの間に設けられた弦巻バネ２６ａ，２６
ｂ、及び、フレーム支持部材２７から構成される。フレ
ーム支持部材２７は略直方体をなし、その側方部２７ａ
から他方の側方部２７ｂに２つの貫通孔２８ａ，２８ｂ
が設けてあり、前頭部フレームの直線部３ｃ、後頭部フ
レームの直線部５ｄはそれぞれ貫通孔２８ａ，２８ｂに
回動自在に支持されている。なお、フレーム支持部材２
７の外装体はアルミ、強化プラスチックなどの材質から
なっており、その下側面２７ｃの外側は柔らかい材質の
パットが貼付けてあり、観察者の頭部と柔軟性良く接触
可能に構成されている。前頭部フレームの直線部２ｃ、
後頭部フレームの直線部４ｄにはそれぞれバネ取付突起
２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂが取り付けられ、該突
起に設けられた孔３１ａ，３１ｂ、３２ａ，３２ｂに弦
巻バネ２６ａ，２６ｂが取り付けられている。

【００２３】観察者が頭部装着型映像表示装置１を装着
しない場合、弦巻バネ２６ａ，２６ｂの弾性力により、
第１の実施例と同様に、前頭部フレーム３と後頭部フレ
ーム５との間隔、即ち、映像表示装置本体２と後頭部フ
レーム５ｃとの間隔が狭くなる。これによって頭部装着
型映像表示装置全体がコンパクトになって持ち運び等に
便利になる。

【００２４】次に本発明の第２の実施例を説明する。本
発明の第２の実施例としての頭部装着型映像表示装置４
０は、図４に示すように映像表示装置本体２と弾性湾曲
フレーム４１ａ，４１ｂと側後頭部フレーム４２とスピ
ーカー７ａ，７ｂとから構成される。映像表示装置本体
２は、その上方に装置本体傾き調整機構４３を有し、弾
性湾曲フレーム４１ａ，４１ｂの一端が取り付けられて
いる。弾性湾曲フレーム４１ａ，４１ｂは、バネ板や中
にワイヤが入ったゴムなどのそれ自体弾性力を有する材
質からなり、観察者の頭部を包み込むような湾曲した形
状を有している。弾性湾曲フレーム４１ａ，４１ｂの中
間部には第１の実施例と同様の本体装着調整ノブ１１
ａ，１１ｂがある。

【００２５】弾性湾曲フレーム４１ａ，４１ｂの他端
は、側後頭部フレーム４２の中間部で固定されている。
側後頭部フレーム４２は、板バネなどのある程度弾力性
を有する材質からなり、観察者の右側頭部から後頭部を
経て左側頭部を覆うように湾曲してなる。側後頭部フレ
ーム４２の両端にはスピーカ６ａ，６ｂが固着されてお
り、その中央部には係止孔４５が設けられている。ま
た、映像表示装置本体２の前頭部パット８が備えられて
いる側面と対向する側面の中央下部に収納用フック４６
が内蔵されている。該収納用フック４６は、装置を装着
している際には映像表示装置本体２に内蔵されており、
装着しないとき、例えば収納時にはＥ方向に突出するよ
う構成されている。

【００２６】該装置を観察者が頭部に装着する際には、
観察者は映像表示装置本体２と側後頭部フレーム４２と
の間隔を広げようとする。それとともに弾性湾曲フレー
ム４１にもとの形状に戻ろうとする弾性力が働き、観察
者が頭部装着型映像表示装置４０を頭部に載せて映像表
示装置本体２及び側後頭部フレーム４２から手を離す
と、映像表示装置本体２と側後頭部フレーム４２との間
隔が狭くなる方向に弾性湾曲フレーム４１が変形する。
このように頭部装着型映像表示装置４０は、観察者の前
頭部にあたる部分に映像表示装置本体２が接触し、後頭
部にあたる部分に側後頭部フレーム４２が接触し、映像
表示装置本体２と側後頭部フレーム４２とで挟持され、
さらに観察者の上頭部を弾性湾曲フレーム４１と接触さ
せることにより、主に弾性湾曲フレーム４１で頭部装着
型映像表示装置４０の自重を支えることが可能となり、
頭部装着型映像表示装置４０を観察者の頭部に安定性よ
く装着することができる。

【００２７】観察者が装置を外した際には図５に示すよ
うに装置をコンパクトに納めることができる。即ち、装
置本体１の上方に設けてある装置本体傾き調整部位４３
ａ，４３ｂには映像表示装置本体２をＤ方向に微調整す
る移動ができるだけでなく、さらに図５のように装置本
体傾き調整部位４３ａ，４３ｂの下端を中心に約９０度
回転することができる。観察者が頭部装着型映像表示装
置４０を装着しない場合には、映像表示装置本体２に備
えられ、内蔵されていた収納用フック４６を取り出し、
側後頭部フレーム４２の中央部に設けてある係止孔４５
に係止する。このことにより、観察者が頭部装着型映像
表示装置４０を装着しない場合には、弾性湾曲フレーム
４１ａ，４１ｂ自体が有する弾性力を用いて該装置４０
をコンパクトにすることができ、収納する場合に体積的
にかさばることなく便利であり、持ち運び等にも便利で
ある。

【００２８】

【発明の効果】本発明の構成により、観察者が頭部装着
型映像表示装置を装着した際にその装置本体による自重
によりずれることなく、観察者が適切に表示画面を観察
することができ、かつ、観察者が装置を装着しないとき
には、コンパクトになり、持ち運びや収納性などがよい
頭部装着型映像表示装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例の頭部装着型映像表示装置の斜
視図

【図２】 第１の実施例の頭部装着型映像表示装置の頭
頂パットを示す図

【図３】 第１の実施例の変形例の頭部装着型映像表示
装置を示す図

【図４】 第２の実施例の頭部装着型映像表示装置の斜
視図

【図５】 第２の実施例の頭部装着型映像表示装置の収
納時の斜視図

【図６】 従来のゴーグル型の頭部装着型映像表示装置
の斜視図

【図７】 従来のヘルメット型の頭部装着型映像表示装
置の斜視図

【符号の説明】

１ 頭部装着型映像表示装置 ２ 映像表示装置本体 ３ 前頭部フレーム ４ 頭頂パット ５ 後頭部フレーム ６ａ，６ｂ スピーカー用フレーム ７ａ，７ｂ スピーカー ８ 前頭部パット ９ａ，９ｂ 装置本体傾き調整ノブ １０ａ，１０ｂ 前頭部フレーム用孔 １１ａ，１１ｂ 本体装着調整ノブ １２ａ，１２ｂ 後頭部フレーム用孔 １５ フレーム支持部材 １６ フレーム支持部材 １７ 連結部材 １８ａ，１８ｂ バネ １９ａ，１９ｂ フレーム支持部材の孔 ２０ａ，２０ｂ フレーム支持部材の孔 ２１ａ，２１ｂ バネ取付突起 ２２ａ，２２ｂ バネ取付突起 ２６ａ，２６ｂ 弦巻バネ ２７ フレーム支持部材 ２８ａ，２８ｂ 貫通孔 ２９ａ，２９ｂ バネ取付突起 ３０ａ，３０ｂ バネ取付突起 ３１ａ，３１ｂ バネ取付突起の孔 ３２ａ，３２ｂ バネ取付突起の孔 ４０ 頭部装着型映像表示装置 ４１ａ，４１ｂ 弾性湾曲フレーム ４２ 側後頭部フレーム ４３ 装置本体傾き調整機構 ４５ 係止孔 ４６ 収納用フック １０１ 映像表示装置本体 １０２ 左ヘッドバンド １０３ 右ヘッドバンド １０４ フック状の面ファスナー １０５ ループ状の面ファスナー １０６ 映像表示器 １０７ ヘルメット １０８ バイザー １０９ コリメーションレンズ １１０ コリメーションレンズ １１１ コンバイナガラス １１２ 観察者の眼

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】観察者の網膜に映像を投影する光学系を有
   する映像表示装置本体と、前記映像表示装置本体を前記
   観察者の頭部に支持可能とする支持手段とを有する頭部
   装着型映像表示装置において、前記支持手段が前頭部に
   接触可能な前頭部支持手段、上頭部に接触可能な上頭部
   支持手段および後頭部に接触可能な後頭部支持手段とか
   らなり、前記前頭部支持手段と前記後頭部支持手段との
   間隔を広げた際に弾性力が生じ、該弾性力により前記前
   頭部支持手段と前記後頭部支持手段との間隔が狭くなり
   観察者の頭部を挟持可能とする弾性挟持手段を有するこ
   とを特徴とする頭部装着型映像表示装置。
2. 【請求項２】前記上頭部支持手段が前記弾性挟持手段で
   あることを特徴とする請求項１記載の頭部装着型映像表
   示装置。
3. 【請求項３】前記映像表示装置本体と前記後頭部支持手
   段とを係止可能にした可動係止手段を前記映像表示装置
   本体に有する請求項１または請求項２記載の頭部装着型
   映像表示装置。