JPWO2020021951A1 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
<1.ヘッドマウントディスプレイの構成>
<2.調整機構の構成>
<3.調整機構の設計>
<4.パッド部材>
<5.結び>
まず、図1〜図3を参照しながら、本開示に係るヘッドマウントディスプレイ10の構成について説明する。図1は、本開示の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ10の斜視図である。図2は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ10のヘッドマウントディスプレイの構成を説明するための模式図である。図2に示したリアブロック300は、その内部空間を示している。図3は、本実施形態に係る調整機構200の構造を説明するための模式図である模式図である。
ここまで、本開示の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ10の概略構成について説明した。続いて、図3〜図5を参照して、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ10が備える調整機構200の構成を説明する。図4は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ10の調整機構200の構造を示す模式図である。図5は、図4において第3突起部221を含み、ZX平面に平行に切断した場合の断面を示す模式図である。
続いて、図6〜図9を参照して、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ10の調整機構200の設計方法を説明する。図6は、弾性体として用いられるゴムの応力とひずみの関係の一例を示すグラフ図である。図7は、調整機構200の設計方法を説明するための模式図である。図8は、ヤング率が大きい弾性体の伸長量と荷重の関係を示すグラフ図である。図9は、ヤング率が小さい弾性体の伸長量と荷重の関係を示すグラフ図である。なお、図8及び図9では、模式的に、ヤング率が一定である場合を示している。
まず、図7のAに示したように、第1弾性体230の最大使用長lUをリアブロック300の内部空間の幅方向の一方の端部からもう一方の端部までの長さに設定する。最大使用長lUは、ヘッドマウントディスプレイ10の周長を変える際に弾性体が伸長する最大の長さである。第2弾性体240の最大使用長lUも、同様に、リアブロック300の内部空間の幅方向の一方の端部からもう一方の端部までの長さに設定する。
続いて、弾性体の自然長l0を決定する。弾性体の自然長l0は、弾性体の長さが最大使用長lUのときに、弾性体の伸長率εが最大許容伸長率εPとなるように決定される。ここで、伸長率εは、弾性体の自然長l0に対する当該弾性体の伸長後の弾性体の長さの比を百分率で表した値である。最大許容伸長率εPは、調整機構200の設計者によって任意に設定可能であるが、ユーザが快適な装着感が得られる程度の荷重がユーザの頭部に負荷されるときの弾性体の伸長率とすることができる。弾性体の自然長l0は、例えば、弾性体の長さが最大使用長lUであるときの弾性体の最大許容伸長率εPが250%である場合、lU×(100/250)となる。
次いで、弾性体の取付け長lIを決定する。取付け長lIは、最大使用長lUから可動量Eを引いた長さ(lU−E)である。可動量Eは、ヘッドマウントディスプレイ10の設計時に予め設定される量である。なお、弾性体の長さが取付け長lIであるとき、ヘッドマウントディスプレイ10の周長が最小となる。
弾性体の取付け長lIは、図7のBに示したように、自然長l0から所定の量だけ伸長した状態で、第1ベルト210とレール250とに固定され、リアブロック300の内部空間に収容される。弾性体の長さが取付け長lIであるときの荷重(言い換えると、lI−l0だけ伸びたときの荷重)は、ユーザの頭部に対してヘッドマウントディスプレイ10が安定して装着される荷重であることが求められる。ユーザの頭部に対してヘッドマウントディスプレイ10が安定して装着される荷重を最小必要荷重Lmとすると、弾性体の長さが取付け長lIであるときに、弾性体の荷重が最小必要荷重Lmとなるように、弾性体の素材及び弾性体の断面形状を決定する。なお、最小必要荷重Lmは、ヘッドマウントディスプレイ10の質量、フロントパッド120の材質、又はリアパッド310の材質等に応じて算出される。最小必要荷重Lmは、一例として、6Nとすることが可能である。
上記の手順によって弾性体の素材及び弾性体の断面形状が定まることで、弾性体の長さが最大使用長lUであるときの荷重が定まる。弾性体の長さが最大使用長lUであるときの荷重が、伸長率εが最大許容伸長率εPとなるときの荷重である最大許容荷重LPを超えている場合、リアブロック300のサイズを大きくする、又は、最大伸長率εMが大きい素材に変更して、改めて上記(1)から(5)を行う。上記手順により、弾性体の長さが最大使用長lUであるときの荷重が最大許容荷重LP以下となるように調整機構200を設計することができる。これにより、ユーザの頭囲に応じてユーザが第1ベルト210及び第2ベルト220を伸ばすことで、ヘッドマウントディスプレイ10の周長をユーザの頭囲より大きくすることができる。そして、ユーザは、弾性体を収縮させることで、ヘッドマウントディスプレイ10をユーザの頭部に装着することが可能となる。このように、ヘッドマウントディスプレイ10は、装着時のユーザインタフェースがシンプルなものであり、ユーザはヘッドマウントディスプレイ10をより簡便に装着することが可能になる。また、ユーザがヘッドマウントディスプレイ10の周長を最大にしてヘッドマウントディスプレイ10を装着した場合にも、ユーザは、頭部に痛みを感じるなどの不快感がなく、快適な装着状態を得ることができる。また、ユーザがヘッドマウントディスプレイ10の周長を最小にしてヘッドマウントディスプレイ10を装着した場合にも、ユーザは、ヘッドマウントディスプレイ10を安定して装着することが可能となる。
<4.パッド部材>
(4.1.背景)
一般的に、ヘッドマウントディスプレイは、ユーザの頭部に安定的に装着されることが求められる。近年では、更に、良好な装着性をユーザに提供するヘッドマウントディスプレイが望まれており、例えば、ユーザの後頭部側に、金属球又は液体が封入された袋状のカウンターウェイトを有する頭部装着装置が知られている。また、例えば、ユーザの側頭部と後頭部に押圧力発生機構が配置された頭部装着型機器が知られている。
図10〜図12を参照して、リアブロック300に設けられるリアパッド310を詳細に説明する。図10は、本開示の実施形態に係るパッド部材のX軸方向の模式図である。図11は、本実施形態に係る凸部の位置又は構造が異なるパッド部材のX軸方向の模式図である。図12は、本実施形態に係る凸部の位置又は構造が異なるパッド部材のX軸方向の模式図である。
以上説明したように、本開示によれば、快適な装着性を有し、かつ、ユーザに対してより高い利便性を提供することが可能になる。
(1)
ユーザの眼前に配置される表示ユニットを支持するフロントブロックと、
前記ユーザの後頭部側に配置されるリアブロックと、
前記フロントブロックと前記リアブロックとを連結するベルトに沿って延設される複数の弾性体と、
を備え、
前記複数の弾性体のそれぞれは、一方の端部が前記ベルトに固定され、もう一方の端部が前記リアブロック内の所定の位置に固定される、ヘッドマウントディスプレイ。
(2)
前記リアブロックは、前記ベルト及び前記複数の弾性体が摺動するレールを備える、(1)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(3)
前記リアブロックは、前記複数の弾性体のうちのいずれかの弾性体又は前記ベルトを少なくとも介して前記レールと対向し、前記弾性体の伸長量を規定するレールカバーを更に備える、(2)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(4)
前記ベルトは、
前記フロントブロックの一方の端部と、前記リアブロックにおいて前記フロントブロックの前記一方の端部に対応する端部とを連結する第1ベルトと、
前記第1ベルトに対向するように、前記フロントブロックのもう一方の端部と前記リアブロックのもう一方の端部とを連結する第2ベルトと、
を含み、
前記複数の弾性体のうちの一の弾性体である第1弾性体の一方の端部は、前記第1ベルトに固定され、前記複数の弾性体のうちの前記第1弾性体とは異なる弾性体である第2弾性体の一方の端部は、前記第2ベルトに固定され、
前記レールカバーは、前記第1ベルト、前記第1弾性体、前記第2ベルト又は前記第2弾性体の少なくともいずれかを介して前記レールと対向し、前記第1弾性体の伸長量及び前記第2弾性体の伸長量を規定する、(3)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(5)
前記第1ベルトは、前記第1ベルトの前記レールカバー側の面において、
前記第1ベルトの一端に設けられる第1突起部と、
前記第1弾性体が固定された位置に設けられる第2突起部と、
を有し、
前記第2ベルトは、前記第2ベルトの前記レールカバー側の面において、
前記第2ベルトの一端に設けられる第3突起部と、
前記第2弾性体が固定された位置に設けられる第4突起部と、
を有し、
前記レールカバーは、
前記第1突起部が内部を移動可能なように設けられる第1孔部と、
前記第2突起部を係止する第1係止部と、
前記第3突起部が内部を移動可能なように設けられる第2孔部と、
前記第4突起部を係止する第2係止部と、を有する、(4)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(6)
前記第1弾性体の最大伸長量は、前記第1突起部が前記第1孔部の一方の内側面と当接することで規定され、前記第1弾性体の最小伸長量は、前記第2突起部が前記第1係止部に係止されることで規定され、
前記第2弾性体の最大伸長量は、前記第3突起部が前記第2孔部の一方の内側面と当接することで規定され、前記第2弾性体の最小伸長量は、前記第4突起部が前記第2係止部に係止されることで規定される、(5)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(7)
前記レールは、
前記第1ベルト又は前記第1弾性体の少なくともいずれかの摺動を案内する第1ガイド部と、
前記第2ベルト又は前記第2弾性体の少なくともいずれかの摺動を案内する第2ガイド部と、
を有し、
前記レールでは、前記第1ガイド部及び前記第2ガイド部が前記ユーザの頭部の高さ方向に沿って並設される、(4)〜(6)のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(8)
前記第1弾性体及び前記第2弾性体は、前記リアブロックの内部に収容される、(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。
(9)
前記リアブロックは、前記ユーザの頭部側にパッド部材を更に備え、
前記パッド部材は、前記ユーザの後頭部に対向する対向面において、前記ユーザの後頭部における頂部に対応する領域以外の領域に前記ユーザの頭部に当接する凸部を有する、(1)〜(8)のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(10)
前記パッド部材は、複数の前記凸部を有し、前記複数の前記凸部の重心は、前記ユーザの後頭部における頂部に対応する領域を通り、かつ前記フロントブロックから前記リアブロックに向かう方向の軸に対して略対称に配置される、(9)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(11)
前記パッド部材は、4つの前記凸部を有する、(9)又は(10)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
(12)
前記凸部は、環状の凸部である、(9)又は(10)に記載のヘッドマウントディスプレイ。
100 フロントブロック
200 調整機構
210 第1ベルト
211 第1突起部
212 第2突起部
220 第2ベルト
221 第3突起部
222 第4突起部
230 第1弾性体
240 第2弾性体
250 レール
260 レールカバー
261 第1孔部
262 第1係止部
263 第2孔部
264 第2係止部
300 リアブロック
310、314、315 リアパッド
311 接着部材
312、316、317 クッション部材
313 表皮部材
320、321、322、323、324 凸部
Claims (12)
- ユーザの眼前に配置される表示ユニットを支持するフロントブロックと、
前記ユーザの後頭部側に配置されるリアブロックと、
前記フロントブロックと前記リアブロックとを連結するベルトに沿って延設される複数の弾性体と、
を備え、
前記複数の弾性体のそれぞれは、一方の端部が前記ベルトに固定され、もう一方の端部が前記リアブロック内の所定の位置に固定される、ヘッドマウントディスプレイ。 - 前記リアブロックは、前記ベルト及び前記複数の弾性体が摺動するレールを備える、請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記リアブロックは、前記複数の弾性体のうちのいずれかの弾性体又は前記ベルトを少なくとも介して前記レールと対向し、前記弾性体の伸長量を規定するレールカバーを更に備える、請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記ベルトは、
前記フロントブロックの一方の端部と、前記リアブロックにおいて前記フロントブロックの前記一方の端部に対応する端部とを連結する第1ベルトと、
前記第1ベルトに対向するように、前記フロントブロックのもう一方の端部と前記リアブロックのもう一方の端部とを連結する第2ベルトと、を含み、
前記複数の弾性体のうちの一の弾性体である第1弾性体の一方の端部は、前記第1ベルトに固定され、前記複数の弾性体のうちの前記第1弾性体とは異なる弾性体である第2弾性体の一方の端部は、前記第2ベルトに固定され、
前記レールカバーは、前記第1ベルト、前記第1弾性体、前記第2ベルト又は前記第2弾性体の少なくともいずれかを介して前記レールと対向し、前記第1弾性体の伸長量及び前記第2弾性体の伸長量を規定する、請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1ベルトは、前記第1ベルトの前記レールカバー側の面において、
前記第1ベルトの一端に設けられる第1突起部と、
前記第1弾性体が固定された位置に設けられる第2突起部と、
を有し、
前記第2ベルトは、前記第2ベルトの前記レールカバー側の面において、
前記第2ベルトの一端に設けられる第3突起部と、
前記第2弾性体が固定された位置に設けられる第4突起部と、
を有し、
前記レールカバーは、
前記第1突起部が内部を移動可能なように設けられる第1孔部と、
前記第2突起部を係止する第1係止部と、
前記第3突起部が内部を移動可能なように設けられる第2孔部と、
前記第4突起部を係止する第2係止部と、を有する、請求項4に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1弾性体の最大伸長量は、前記第1突起部が前記第1孔部の一方の内側面と当接することで規定され、前記第1弾性体の最小伸長量は、前記第2突起部が前記第1係止部に係止されることで規定され、
前記第2弾性体の最大伸長量は、前記第3突起部が前記第2孔部の一方の内側面と当接することで規定され、前記第2弾性体の最小伸長量は、前記第4突起部が前記第2係止部に係止されることで規定される、請求項5に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記レールは、
前記第1ベルト又は前記第1弾性体の少なくともいずれかの摺動を案内する第1ガイド部と、
前記第2ベルト又は前記第2弾性体の少なくともいずれかの摺動を案内する第2ガイド部と、
を有し、
前記レールでは、前記第1ガイド部及び前記第2ガイド部が前記ユーザの頭部の高さ方向に沿って並設される、請求項4に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1弾性体及び前記第2弾性体は、前記リアブロックの内部に収容される、請求項4に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記リアブロックは、前記ユーザの頭部側にパッド部材を更に備え、
前記パッド部材は、前記ユーザの後頭部に対向する対向面において、前記ユーザの後頭部における頂部に対応する領域以外の領域に前記ユーザの頭部に当接する凸部を有する、請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記パッド部材は、複数の前記凸部を有し、前記複数の前記凸部の重心は、前記ユーザの後頭部における頂部に対応する領域を通り、かつ前記フロントブロックから前記リアブロックに向かう方向の軸に対して略対称の位置に配置される、請求項9に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記パッド部材は、4つの前記凸部を有する、請求項9に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記凸部は、環状の凸部である、請求項9に記載のヘッドマウントディスプレイ。
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