KR102083702B1 - 헤드-마운트 디스플레이 - Google Patents

Abstract

장치의 중량을 분산시키는 장착 장치가 제공되며, 상기 장착 장치는, 상기 장치를 지지하도록 구성되고 유저의 헤드에 장착하도록 구성된 본체, 및 상기 장치와 상기 본체에 접속된 지지 기구를 포함하고, 상기 지지 기구는, 상기 장착 장치가 상기 유저의 헤드에 장착되지 않을 때는 제1 바이어스 힘이 인가되게 제1 길이를 갖고; 상기 장착 장치가 상기 유저의 헤드에 장착될 때는 상기 제1 바이어스 힘보다 크고 수직 방향으로의 힘 성분을 갖는 제2 바이어스 힘을 상기 장치에 가함으로써 상기 장치의 중량이 분산되게, 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이를 갖도록 구성된 탄성 부재를 포함한다.

Description

헤드-마운트 디스플레이{HEAD-MOUNTED DISPLAY}

본 개시 내용은, 의료용으로서 사용할 수 있는 헤드-마운트 디스플레이에 관한 것이다.

예를 들어, 화상을 보기 위한, 유저가 헤드에 장착하는 헤드-마운트 디스플레이(HMD)가 알려져 있다. 예를 들어, HMD의 하나로서, 우안용 및 좌안용의 화상 표시면 및 표시 소자를 포함하는 HMD가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이와 같은 구성의 HMD는, 시차가 있는 화상을 좌우의 표시면을 통해 유저의 좌우 눈에 각각 표시할 수 있기 때문에, 크로스 토크가 없는 3차원(3D) 화상을 제공할 수 있다.

한편, 의료용으로서 사용되는 내시경 장치 등에 있어서도, 3D 화상을 제공할 수 있는 3D 내시경 장치의 실용화가 검토되고 있다. 내시경 수술은, 통상의 외과 수술보다도 환자에 대한 침습성이 낮으므로, 최근에 유행하고 있다. 그러나, 수술 시에, 화상을 통해서만 환부(들)를 확인하게 되기 때문에, 종래의 2차원(2D) 화상에서는 깊이를 파악하기가 어려운 경우가 있다. 따라서, 3D 화상을 제공할 수 있는 HMD를 3D 내시경 장치에 접속해서 사용함으로써, 환부의 사실적인 화상을 보면서, 보다 정확하고 신속한 내시경 수술을 실현할 수 있을 것으로 기대된다.

내시경 수술 중에는, 유저(의사)의 손을 소독하기 때문에, HMD의 장착 위치가 변경된 경우에 그 장착 위치를 수정하는 것이 어렵다. 따라서, 유저에 대한 HMD의 장착 위치가 변경되지 않도록 HMD를 유저에 장착할 필요가 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에는, 유저의 이마를 가압하는 전방부 가압부와 후두부를 가압하는 후방부 가압부를 포함한 HMD가 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2011-145488호 공보 일본 특허 공개 평 11-298826호 공보

그러나, 유저에 대하여 가압함으로써 HMD를 헤드에 유지하는 구성에서는, 내시경 수술에서와 같이 장시간에 걸쳐 유저가 HMD를 착용하는 경우, 바이어스 힘(biasing force)이 계속 유저에 가해진다. 따라서, 유저가 통증을 느끼거나 불편할 경우가 있다.

이상과 같은 사정을 감안하면, 장착 시에 유저에 대한 부담이 적은 HMD를 제공하는 것이 바람직하다.

본 기술의 실시 형태에 따르면, 장치의 중량을 분산시키는 장착 장치가 제공되는데, 상기 장착 장치는, 상기 장치를 지지하도록 구성되고 유저의 헤드에 장착하도록 구성된 본체, 및 상기 장치와 상기 본체에 접속된 지지 기구를 포함하고, 상기 지지 기구는, 상기 장착 장치가 상기 유저의 헤드에 장착되지 않을 때는 제1 바이어스 힘이 인가되게 제1 길이를 갖고; 상기 장착 장치가 상기 유저의 헤드에 장착될 때는 상기 제1 바이어스 힘보다 크고 수직 방향으로의 힘 성분을 갖는 제2 바이어스 힘을 상기 장치에 가함으로써 상기 장치의 중량이 분산되게, 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이를 갖도록 구성된 탄성 부재를 포함한다.

이상과 같이, 본 기술의 실시 형태에 의하면, 유저에 대한 부담이 적은 HMD를 제공할 수 있다.

도 1은 본 기술의 제1 실시 형태에 관한 내시경 시스템의 구성예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 기술의 제1 실시 형태에 관한 헤드-마운트 디스플레이(HMD)의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 HMD의, x-축 방향으로부터 본 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시하는 HMD(표시 유닛)의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 2에 도시하는 HMD의 길이 조정 기구의 구성예를 도시하는 도면, 특히 도 3의 A-A 방향으로부터 본 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시하는 HMD의 스프링의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 2에 도시하는 HMD의 지지 기구의 주요부의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 2에 도시하는 HMD를 유저가 착용한 직후의 상태를 나타내는, x-축 방향으로부터 본 단면도이다.
도 9는 도 8보다도 HMD를 깊이 장착한 상태를 나타내는, x-축 방향으로부터 본 단면도이다.
도 10은 도 2에 도시하는 HMD의 표시 유닛이 적절한 상대 위치에 장착된 상태를 나타내는, x-축 방향으로부터 본 단면도이다.
도 11은 본 기술의 제2 실시 형태에 관한 HMD의 장착 유닛의 주요부의 구성을 나타내는, x-축 방향으로부터 본 단면도이다.
도 12는 본 기술의 제3 실시 형태에 관한 HMD를, x-축 방향으로부터 본 단면도이다.
도 13은 본 기술의 제1 실시 형태의 변형예를 도시하는 도면, 특히 지지 기구의 구성을 도시하는 개략 측면도이다.
도 14는 도 13에 나타내는 지지 기구의, 도 13의 B-B 방향으로부터 본 개략 단면도이다.
도 15는 본 기술의 제1 실시 형태의 다른 변형예를 도시하는 도면, 특히 지지 기구의 구성을 도시하는 개략 측면도이다.

이하, 본 기술에 관한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

<제1 실시 형태>

[내시경 시스템]

도 1은, 본 기술의 실시 형태에 관한 내시경 시스템의 구성예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 관한 내시경 시스템(100)은, 헤드-마운트 디스플레이(HMD)(1)와, 내시경 장치(2)와, 프로세서 유닛(3)을 포함한다. 본 실시 형태에 관한 내시경 시스템(100)은, 다음의 방식으로 사용된다. 특히, 내시경 수술 시, HMD(1)를 착용한 의사(유저)가, 환자의 체내에 내시경 장치(2)를 삽입하고, 내시경 장치(2)에 의해 촬상된 환부의 상태를, HMD(1)를 통해, 확인하면서, 환부(들)에 대한 절제 등의 처치를 행한다.

내시경 장치(2)는, 예를 들어, 삽입부(21)와, 조작부(22)를 포함한다. 삽입부(21)는, 체내에 삽입될 수 있는 튜브 형상을 갖는다. 삽입부(21)는, 환부(들)를 촬상하기 위한, 도면에 도시하지 않은, CMOS(상보성 금속 산화물 반도체) 이미지 센서 등의 촬상 센서, 및 렌즈 등의 광학계를 내장하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 2개의 이미지 센서, 2개의 광학계 등은, 시차를 갖는 우안용 및 좌안용의 화상을 촬상하기 위해서 제공되어 있다. 이에 의해, 환부를 입체적으로 표시할 수 있는 3D 화상의 데이터를 취득할 수 있다.

조작부(22)는, 수술 조수 등에 의해 파지되어, 삽입부(21)의 조작 등을 행하도록 구성된다. 또한, 조작부(22)는, 케이블(23)을 통해 프로세서 유닛(3)에 접속되어 있다.

프로세서 유닛(3)은, 예를 들어, 화상 처리 유닛(31), 광원(32) 및 변환기(33)를 포함한다. 예를 들어, 화상 처리 유닛(31)은 내시경 장치(2)에 의해 취득된 화상을 처리하는 역할을 한다. 광원(32)은, 내시경 장치(2)에 의한 촬상 시에 광으로 환부를 조사하는 역할을 한다. 변환기(33)는 HMD(1)에 출력될 화상에 관한 신호에 대한 변환 처리를 행하는 역할을 한다. 광원으로부터 출사된 광은, 예를 들어 삽입부(21)의 내부에 제공된 도광용의 파이버를 통해 삽입부(21)의 선단에 도광된다.

또한, 화상 처리 유닛(31)에서는, 촬상된 우안용 및 좌안용의 화상이 중첩되어, 3D 화상 데이터로서 처리될 수 있다. 해당 3D 화상 데이터는, 예를 들어 케이블(36)을 통해 모니터 장치 M에 출력되는데, 이는 HMD(1)를 착용하는 유저 외에 보조자 등도, 수술 중의 환부를 확인할 수 있게 한다.

HMD(1)는, 프로세서 유닛(3)과 전기적으로 접속되고, 내시경 화상을 관찰하면서 내시경 장치(2)를 조작하는 수술 조수 등에게 지시를 행하는 유저에 의해 착용된다. HMD(1)와 프로세서 유닛(3)과의 접속 방법은, 특별히 한정되지 않으며, 유선 접속 또는 무선 접속이 사용될 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 유선 접속이 사용될 수 있다. 구체적으로, HMD(1)와 프로세서 유닛(3)은, 디스플레이 포트 단자로부터/로 출력 및 입력되는 케이블(35)을 통해 서로 접속되어 있다.

내시경 장치(2)에 의해 촬상된 우안용 및 좌안용의 화상에 관한 신호는, 화상 처리 유닛(31)에 의해 화상 신호로서 처리된다. 그 후, 화상 신호는, HMD(1)에 적합한 화상 데이터로서 변환기(33)에 의해 각각 처리되어, 케이블(35)을 통해 HMD(1)에 출력된다. 프로세서 유닛(3)은, 케이블(35)을 통해 HMD(1)에 구동 전력을 공급하도록 구성될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

HMD(1)에의 출력 신호를 처리하는 변환기(33)는, 화상 처리 유닛(31) 등과 함께 변환기(33)가 단일 케이스 내에 수납되는, 도면에 도시된 예에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 변환기(33)는, 화상 처리 유닛(31) 등과는 별개의 케이스 내에 수납될 수 있다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 HMD(1)의 상세한 구성에 대해서 설명한다.

[HMD]

도 2 내지 4는, 본 실시 형태에 관한 HMD(1)의 구성을 각각 도시하는 도면이다. 도 2는 사시도이다. 도 3은 x-축 방향으로부터 본 단면도이다. 도 4는 내부 구성을 도시하는 블록도이다. HMD(1)는, 표시 유닛(4) 및 장착 유닛(5)을 포함한다. 장착 유닛(5)은 지지 기구(7)를 포함한다.

도면 중의 x-축 방향 및 y-축 방향 각각은, HMD(1)가 속하는 xyz 좌표계에 있어서의 수평 방향을 나타낸다는 점에 유의해야 한다. x-축 방향은, "제2 축 방향"이며, HMD(1)의 좌우 방향에 대응한다. y-축 방향은, "제1 축 방향"이며, x-축 방향과 직교하는 HMD(1)의 전후 방향에 대응한다. z-축 방향은, x-축 방향과 y-축 방향에 직교하는 방향을 나타내고, HMD(1)의 상하 방향에 대응한다. HMD(1)가 유저에 착용된 상태에 있어서도, x-축 방향은 유저의 좌우 방향으로 설정되고, y-축 방향은 유저의 전후 방향으로 설정되며, z-축 방향은 유저의 상하 방향으로 설정된다는 점에 유의해야 한다.

본 실시 형태에 관한 HMD(1)는, 예를 들어, 고글 형상의 비-투과형의 HMD로 형성된다. 또한, 표시 유닛(4)에는, 후술하는 장착 유닛(5)이 제공되어 있다. 장착 유닛(5)이 유저의 헤드에 장착되면, 표시 유닛(4)은 유저의 좌우 눈앞에 배치된다.

이하, 각 구성 요소의 구성에 대해서 설명한다.

(표시 유닛)

표시 유닛(4)은, 케이싱(41)과, 좌안용 및 우안용의 표시면(표시면)(42)과, 좌안용 및 우안용의 표시 소자(43)와, 화상 생성기(44)를 갖는다. 표시면(표시면)(42)과, 표시 소자(43)는, 좌안용 및 우안용의 구성이 동일하기 때문에, 동일한 부호를 부여해서 설명한다는 점에 유의해야 한다.

표시 유닛(4)은, 내시경 장치(2)에 의해 촬상된 소정의 화상을 유저에 제시하는 화상 표시 장치로서 구성된다. 구체적으로는, 먼저, 화상 생성기(44)가, 프로세서 유닛(3)을 통해 취득된 화상 데이터에 기초하여, 좌우의 표시 소자(43)에 각각 출력될 화상 신호를 생성한다. 그 다음, 표시 소자(43)가, 그들 화상 신호에 대응하는 화상 광 빔을, 각각 표시면(42)에 출사하여, 화상이 유저에게 제시되게 한다.

케이싱(41)은, 전체로서, 유저의 좌우 눈을 덮어서 안면에 딱 맞게 구성된다. 케이싱(41)은, 전체로서, y-축 방향으로 팽출하는 반 원판 형상으로 형성된다. 케이싱(41)은, 유저의 눈을 덮도록 구성된다.

또한, 케이싱(41)은, 접안면(eye-side surface)(411)을 포함한다. 접안면(411)은 유저의 좌우 눈과 대향해서 y-축 방향에 거의 직교하고 있다. 접안면(411)은, 유저의 좌우 눈의 전방에 근접해서 유저의 좌우 눈과 대향하도록 구성된다. 예를 들어, 접안면(411)의 중앙부에는, 유저의 코 형상에 대응하여 컷아웃(cutout)이 형성될 수 있다.

케이싱(41)의 상면에는, 패드부(51)(후술함)가 제공된다. 패드부(51)는, 장착 시에 유저의 이마에 접촉되어, 표시 유닛(4)의 장착 위치를 고정한다. 또한, 케이싱(41)의 상면에는, 한 쌍의 돌기가 배치된다. 한 쌍의 돌기는 각각 부착 구멍(412)을 갖는다. 한 쌍의 부착 구멍(412)은, x-축 방향으로 서로 대향한다. 후술하는 지지 기구(7)의 보조 부재(73)가 한 쌍의 부착 구멍(412) 내에 부착된다.

케이싱(41)의 좌우 측면은, 각각 후술하는 장착 유닛(5)의 좌우 접속 부재(61 및 62)와 연속적이다.

장착 시에, 이와 같은 구성의 케이싱(41)은, 유저의 눈을 거의 완전히 피복할 수 있다. 따라서, 유저의 눈에 외부로부터의 광이 입사하지 않는데, 이는 사용자가 화상을 보기 쉽게 할 수 있다.

케이싱(41)은, 표시 소자(43), 화상 생성기(44) 등을 수납한다. 케이싱(41)의 형상은, 케이싱(41)이 이들 소자를 수납 가능하고, 유저의 눈을 덮을 수 있는 한, 상기의 반 원판 형상에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 케이싱(41)의 형상은, 직육면체 형상일 수 있다.

접안면(411)에는, 표시면(42)이 x-축 방향을 따라서 배치되어 있다. 표시면(42)은, 출사된 화상 광 빔의 광축이 y-축 방향과 평행해지도록, y-축 방향과 직교하도록 배치된다.

표시면(42)은, 내시경 장치(2)에 의해 촬상되어, 소정의 처리가 이루어진 우안용 및 좌안용의 화상을, 유저의 좌안 및 우안에 각각 표시하는 것이 가능하도록 구성된다. 표시면(42)의 형상 및 크기는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서, 표시면(42) 각각은 세로 방향으로 약 16mm, 및 가로 방향으로 약 30mm의 직사각 형상을 갖는다. 표시면(42)의 재료는, 투과성을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플라스틱판, 유리판 등이 표시면(42)의 재료로서 사용된다.

본 실시 형태에 있어서, 화상 생성기(44)는, 프로세서 유닛(3)으로부터 송신된 우안용 및 좌안용의 화상 데이터를 HMD(1)용의 화상 신호로 변환하는, 화상 데이터 변환 회로 등을 포함한다. 화상 생성기(44)는, 케이블(35)과 접속된 디스플레이 포트 입력 단자(441)로부터 내시경 화상 데이터를 취득한다.

또한, 화상 생성기(44)는, 해당 화상 데이터에 소정의 오프셋 처리 등을 행하여, HMD(1)에 적합한 좌안용 및 우안용의 화상 신호를 생성할 수 있다. 이에 의해, 유저에 대하여 원하는 3D 화상을 제시할 수 있다. 해당 오프셋 처리에 있어서의 오프셋량은, 예를 들어 HMD(1)의 표시 소자(43)와 눈과의 간격, 양안 간의 간격, 또는 후술하는 허상 위치에 기초하여, 산출된다.

화상 생성기(44)는, 생성된 좌안용 및 우안용의 화상 데이터를, 좌우의 표시 소자(43)에 각각 출력한다.

좌우의 표시 소자(43)는, 화상 생성기(44)로부터 입력된 화상 데이터에 기초하여, 좌우의 표시면(42)에 대해 화상 광 빔을 출사한다. 표시 소자(43)는, 예를 들어, y-축 방향으로 표시면(42)과 대향해서 각각 배치된다. 이에 의해, 표시 소자(43) 및 표시면(42)으로부터 출사되는 화상 광 빔의 광축은, y-축 방향과 평행해진다.

본 실시 형태에 있어서, 표시 소자(43)는, 유기 전계 발광(Electroluminescence: EL) 소자로 구성된다. 표시 소자(43)로서 유기 EL 소자의 사용은, 소형화, 높은 콘트라스트 및 신속한 응답성 등을 실현할 수 있다.

표시 소자(43)로서는, 예를 들어 복수의 적색 유기 EL 소자, 녹색 유기 EL 소자, 청색 유기 EL 소자 등이 매트릭스 형상으로 배치된다. 이들 소자는, 액티브 매트릭스형, 단순(패시브) 매트릭스형 등의 구동 회로에 의해 구동됨으로써, 소정의 타이밍으로, 소정의 휘도 등으로 자체 발광한다. 또한, 표시 소자(43)는, 상기 구동 회로가 화상 생성기(44)에 의해 생성된 화상 신호에 따라 제어됨으로써, 전체로서 소정의 화상을 표시하도록 구성된다.

표시 소자(43)는 상기 구성에 한정되지 않는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 액정 표시 소자(LCD) 등을 사용할 수 있다.

표시 소자(43)와 표시면(42)과의 사이에는, 예를 들어, 복수의 접안 렌즈(도시하지 않음)가 광학계로서 제공된다. 이들 접안 렌즈와 유저의 눈을 이들 간에 소정 간격으로 서로 대향시킴으로써, 유저가, 소정 위치(허상 위치)에 허상이 표시되는 것처럼 허상을 관찰하는 것이 가능하다. 허상 위치 및 허상의 크기는, 표시 소자(43) 및 광학계의 구성 등에 따라 설정된다. 예를 들어, 허상의 크기는 영화관 사이즈에 맞게 750인치이며, 허상 위치는 유저로부터 약 20m만큼 이격된 위치에 위치하도록 설정된다.

여기서, 유저가 허상을 관찰할 수 있게 하기 위해서는, 표시 소자(43)로부터 y-축 방향을 광축 방향으로 해서 출사되는 화상 광 빔이, 접안 렌즈 등을 통해 좌우의 눈의 망막 위에 각각 결상하도록, 표시 유닛(4)을 유저에 대하여 배치한다.

따라서, 유저가 소정의 화상을 관찰할 수 있게 하기 위해서는, 표시면(42)과 유저의 좌우 눈이 y-축 방향으로 서로 대향하도록 표시 유닛(4)을 배치할 필요가 있다. 즉, 표시면(42)이 배열되는 x-축 방향이 유저의 좌우 눈 사이를 연결하는 라인과 평행해지도록, 유저에 대하여 적절한 상대 위치에 표시 유닛(4)을 배치한다.

표시 유닛(4)이 적절한 상대 위치에 배치되지 않으면, 초점이 맞지 않는(out-of-focus) 화상 또는 흐릿한 3D 화상이 생성되고, 유저는 원하는 화상을 볼 수 없다. 또한, 내시경 수술 중에는, 유저의 손을 살균하기 때문에, 장시간에 걸쳐 HMD(1)의 장착 위치를 유저가 수정하는 것이 어렵다. 이에 의해, 시술 전에 HMD(1)의 장착 시에, 표시 유닛(4)이 적절한 상대 위치에 배치되게 조정할 필요가 있다. 또한, 장착 중에, 해당 위치가 변경되지 않도록 표시 유닛(4)을 헤드에 고정할 필요가 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 표시 유닛(4)은, 광학계로서 복수의 접안 렌즈를 포함하며, 예를 들어 약 400g의 중량을 갖는다. 따라서, 유저의 헤드에 대하여 표시 유닛(4)을 적절한 상대 위치에 유지하기 위해서는, 자체 중량에 의해 표시 유닛(4)이 떨어지지 않게 표시 유닛(4)을 지지할 필요가 있다. 이 경우, 장착 부재를 유저에 대하여 강한 힘으로 체결하고, 그 반작용력에 의해 표시 유닛(4)을 유지하는 장착 방법이 일반적으로 사용된다. 그러나, 이러한 장착 방법은 유저에 큰 부담을 준다. 일부의 경우, 유저는 통증이나 불쾌감을 느끼게 된다.

이러한 관점에서, 본 실시 형태에 관한 HMD(1)는, 이하에 설명될 장착 유닛(5)을 포함한다. 따라서, 표시 유닛(4)의 장착 위치를 유지하고, 장착 시에 유저에 대한 부담을 경감할 수 있다.

(장착 유닛)

장착 유닛(5)은, 본체(6)와, 지지 기구(7)를 포함한다. 본체(6)는, 표시 유닛(4)을 지지하고 유저의 헤드에 장착된다. 지지 기구(7)는, 표시 유닛(4)과 본체(6)와의 사이에 접속되어, 장착 시에 상기 표시 유닛에 대한 장력으로서 기여하는 바이어스 힘을 발생할 수 있다. 이하, 구체적인 구성에 대해서 설명한다.

본체(6)는, 유저의 헤드에 장착되는 3개의 부재를 포함한다. 구체적으로, 본체(6)는, 2개(좌우)의 접속 부재(61 및 62)와, 연결 부재(63)와, 밴드 부재(64)를 포함한다. 2개(좌우)의 접속 부재(61 및 62)는 표시 유닛(4)과 접속되어 x-축 방향(좌우 방향)으로 서로 대향한다. 연결 부재(63)는 접속 부재(61 및 62) 사이를 아치 형상으로 연결한다. 밴드 부재(64)는 접속 부재(61 및 62) 사이에 접속되어, 표시 유닛(4)과 y-축 방향으로 대향한다.

접속 부재(61 및 62)는, 한 단부에서, 표시 유닛(4)의 케이싱(41)의 좌우 측면과 연속하고, 다른 단부에서는, 밴드 부재(64)와 연속한다. 예를 들어, 접속 부재(61 및 62)는, z-축 방향으로부터 보았을 때에 y-축 방향과 대략 평행하게 연장되고, x-축 방향으로부터 보았을 때에 부분적으로 z-축 방향에서 상방으로 굴절되도록 구성된다. 이에 의해, 접속 부재(61 및 62)는, 유저에 부착 시에, 좌우의 측두부로부터 귓바퀴의 상부를 통해서, 귓바퀴의 이면에 도달해서 밴드 부재(64)와 접속되게 배치된다.

접속 부재(61 및 62)는, 표시 유닛(4)에 대하여 좌우측 방향으로 휘는 것이 가능하게 구성될 수 있다. 이러한 접속 부재(61 및 62)의 재료의 예는, 나일론 수지 및 폴리프로필렌 수지를 포함한다. 또한, 예를 들어, 접속 부재(61 및 62) 중 유저와 접촉하게 되는 측에, 발포 우레탄으로 만들어진 스펀지 등의 유연성이 있는 재료가 결합될 수 있다. 이에 의해, 유저의 착용감을 향상시킬 수 있다. 또한, 이들 재료를 합성 피혁 등으로 피복하는 것에 의해, 수술 중에 비산하는 혈액 등에 의한 오염을 방지하고, 착용감을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

연결 부재(63)는, 전체적으로 아치 형상으로 형성된다. 연결 부재(63)는, 양단부에서, 접속 부재(61 및 62)와 접속되고, 정상부(중앙부)에서, 지지 기구(7)와 접속된다. 즉, 연결 부재(63)는, 지지 기구(7)와 접속된 중앙부를 경계로 해서, 좌측 측두부에 부착되는 좌 아암과, 우측 측두부에 부착되는 우 아암을 포함하는 구조를 갖는다.

연결 부재(63)의 양단부와 접속 부재(61 및 62)와의 사이의 접속 위치는, 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 예를 들어, 접속 부재(61 및 62) 중 z-축 방향으로 굴절하는 부분에 접속 위치가 위치하면, 연결 부재(63)를 더 짧게 할 수 있다. 또한, 연결 부재(63)와 접속 부재(61 및 62)와의 사이의 접속 방법도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 연결 부재(63)와 접속 부재(61 및 62)는 접속용의 별도 부재를 통해서 나사 등으로 서로 고정될 수 있다. 또는, 연결 부재(63)의 단부는 접속 부재(61 및 62) 내에 삽입되어 잘 맞게 될 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 연결 부재(63)는, 기재(631)와, 좌우의 길이 조정 기구(65)를 포함한다. 기재(631)는, 탄성 부재(71)와 접속되는 정상부를 포함하고, 만곡되게 형성된다. 좌우의 길이 조정 기구(65)는, 기재(631)의 좌우 단부에 각각 접속되고, 접속 부재(61 및 62)에 각각 접속된다. 좌우의 길이 조정 기구(65)는, 모두 같은 구성이고, 동일한 부호를 부여해서 설명한다는 점에 유의해야 한다.

기재(631)는, 일반 유저의 헤드의 곡률보다도 작은 곡률로 만곡되게 구성된다. 예를 들어, 기재(631)는, 스테인리스강(SUS) 등 탄성 금속 등으로 형성된다. 이러한 기재(631)는, 연결 부재(63)가, 장착 시에 유저의 헤드에 딱 맞게 한다. 또한, 기재(631)와 길이 조정 기구(65)와의 접속 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 후술하는 길이 조정 기구(65) 각각의 하우징(651)의 주위에 기재 부착 부재(66)가 부착될 수 있다. 기재(631)는 기재 부착 부재(66)와 하우징(651)과의 사이에 삽입되어, 나사 등으로 고정될 수 있다.

길이 조정 기구(65) 각각은, 지지 기구(7)와 각각의 접속 부재(61 및 62)와의 사이의 연결 부재(63)의 길이를 조정하는 것이 가능하도록 구성된다. 길이 조정 기구(65)는, 지지 기구(7)를 사이에 끼워서 기재(631)에 각각 접속되고, 장착 시에 좌우의 측두부에 부착된다. 즉, 본 실시 형태에 관한 길이 조정 기구(65)는, 접속 부재(61 및 62)와 각각 접속되는 단부를 포함하고, 연결 부재(63)의 좌우 아암을 형성한다. 좌우의 길이 조정 기구(65)는, 모두 같은 구성이고, 동일한 부호를 부여해서 설명한다는 점에 유의해야 한다.

도 5는, 길이 조정 기구(65)의 구성예를 나타내는, 도 3의 A-A 방향으로부터 본 단면도이다. 길이 조정 기구(65)의 구성은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 길이 조정 기구(65) 각각은, 하우징(651)과, 슬라이더 부재(652)와, 스프링 재(653)를 포함할 수 있다. 슬라이더 부재(652)는, 스프링 재(653)를 통해서 하우징(651)과 걸림 결합(engage)하면서, 하우징(651)에 대하여 슬라이더 부재(652)가 이동 가능하게 할 수 있다. 도 5에 있어서, 기재(631)의 도시는 생략된다는 점에 유의해야 한다.

하우징(651)은, 기재(631)에 접속되고, 만곡해서 연장되는 칼집 형상으로 형성된다. 하우징(651)은, 내면에 물결 형상 구조(654)를 가질 수 있다. 예를 들어, 물결 형상 구조(654)는, 주기적이고 매끄러운 요철 구조이다. 예를 들어, 물결 형상 구조(654)는, 스프링 재(653)의 단부의 형상과 대응하도록 구성된다. 또한, 예를 들어, 물결 형상 구조(654)는, 유저에 장착되는 측에 배치된 하우징(651)의 내면에 형성된다.

슬라이더 부재(652)는, 접속 부재(61)(또는 접속 부재(62))에 접속되고, 한 단부에서 하우징(651) 내에 삽입되도록 구성된다. 또한, 슬라이더 부재(652)는, 하우징(651)에 대하여 길이 방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 슬라이더 부재(652)는, 하우징(651)에 대하여 돌출하는 고정구(657)를 포함함으로써, 슬라이더 부재(652)가 단부로부터 하우징(651) 외부로 탈락되는 것이 방지될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

스프링 재(653)는, 물결 형상 구조(654)와 걸림 결합하는 것이 가능하게 형성되고, 슬라이더 부재(652)에 의해 유지된다. 스프링 재(653)의 형상은, 스프링 재(653)가 물결 형상 구조(654)와 걸림 결합 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 도 5에 도시한 바와 같이, 스프링 재(653)는, 스프링 재(653)의 단부가 물결 형상 구조(654)의 오목부와 걸림 결합하도록 만곡될 수 있다. 스프링 재(653)의 재료에는, 판 스프링으로서 일반적으로 사용되는 금속 등이 채택된다. 스프링 재(653)의 재료의 예는, SUS 및 인청동을 포함한다.

슬라이더 부재(652)에 있어서의 스프링 재(653)를 유지하는 구성은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 슬라이더 부재(652)는, 제1 유지부(655)와, 제2 유지부(656)를 포함할 수 있다. 제1 유지부(655)는, 물결 형상 구조(654)와 접해서 유지된다. 오목부(655a)는 제1 유지부(655) 내에 형성된다. 스프링 재(653)는 오목부(655a) 내에 배치된다. 제2 유지부(656)는 오목부 내에 배치되고, 제1 유지부(655)와의 사이에 스프링 재(653)를 끼운다. 스프링 재(653)는, 제1 유지부(655) 및 제2 유지부(656)에 유지된다. 따라서, 스프링 재(653)는, 하우징(651)의 두께 방향으로 휠 수 있다. 여기에서, "하우징(651)의 두께 방향"이란 용어는, 물결 형상 구조(654)가 형성된 내면과 대략 직교하는 방향을 의미한다.

상기 구성예에 있어서, 길이 조정 기구(65)는, 상기의 방식으로 연결 부재(63)의 길이를 조정한다. 먼저, 연결 부재(63)의 길이 방향으로 슬라이더 부재(652)에 소정의 크기 이상의 힘을 부가한다. 그 다음, 스프링 재(653)는 하우징(651)의 두께 방향으로 휜다. 스프링 재(653)와 물결 형상 구조(654)의 오목부와의 걸림 결합이 해제된다. 슬라이더 부재(652)는 해당 길이 방향으로 이동한다. 그 결과, 스프링 재(653)는 물결 형상 구조(654)의 인접한 오목부와 걸림 결합하게 된다. 연결 부재(63)의 길이는 물결 형상 구조(654)의 요철 주기에 대응하는 양만큼 변화한다. 따라서, 길이 조정 기구(65)는, 스텝 형상으로 길이를 변경할 수 있다. 동시에, 스프링 재(653)의 탄성력은 유저에 클릭감을 제공할 수 있다.

한편, 슬라이더 부재(652)를 끄는 힘이 소정의 힘보다 작은 경우에는, 스프링 재(653)의 탄성력은, 스프링 재(653)와 물결 형상 구조(654) 사이의 걸림 결합 상태를 유지한다. 즉, 연결 부재(63)의 길이 방향으로 스프링 재(653)와 물결 형상 구조 사이의 걸림 결합이 해제될 만큼의 힘이 발생하지 않는 통상의 장착 시에 있어서는, 연결 부재(63)의 길이가 유지된다. HMD(1)의 장착 상태를 유지할 수 있다.

밴드 부재(64)는, 예를 들어, 전체적으로, 단일의 밴드 형상으로 형성된다. 밴드 부재(64)는, 그 양단부에서, 접속 부재(61 및 62)에 접속된다. 밴드 부재(64)와 접속 부재(61 및 62)와의 접속 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 밴드 부재(64)의 단부가 삽입 구멍 등을 통해서 접속 부재(61 및 62) 내에 삽입되고, 해당 단부는 접속 부재(61 및 62)의 내부에 접착되는 방법을 채택할 수 있다.

밴드 부재(64)는, 예를 들어 유연성이 있는 재료로 형성된다. 구체적으로는, 실리콘 고무, 우레탄 고무 등의 열경화성 수지계 엘라스토머, 폴리프로필렌 등으로 만들어진 천, 폴리염화비닐 등의 수지 재료, 가황 고무 등을 사용할 수 있다. 이러한 밴드 부재(64)는, 유저의 후두부의 형상에 맞게 구성될 수 있다.

또한, 밴드 부재(64)는, 연결 부재(63)에서와 마찬가지로, 길이 조정 기구를 포함할 수 있다. 해당 기구의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 예를 들어, 도 5에 도시한 길이 조정 기구(65)와 유사한 스텝 형상 방식으로 길이를 조정 가능한 구성을 채택할 수 있다.

이렇게 구성된 본체(6)는, 표시 유닛(4) 및 지지 기구(7)를 지지한다. 지지 기구(7)는, 표시 유닛(4)과 연결 부재(63)에 접속된다. 예를 들어, 지지 기구(7)는, 유저의 전두부로부터 정수리 영역의 후방부까지 연장되도록 부착된다. 이하, 지지 기구(7)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.

지지 기구(7)는, 탄성 부재(71)와, 접촉 부재(72)와, 보조 부재(73)를 포함한다. 지지 기구(7)에 있어서는, 표시 유닛(4)측으로부터 보조 부재(73), 접촉 부재(72) 및 탄성 부재(71)가 이 순서대로 직렬로 서로 접속된다. 탄성 부재(71)는 연결 부재(63)와 접속된다.

탄성 부재(71)는, 비 장착 시에 제1 길이를 갖는다. 탄성 부재(71)는, 장착 시에는 제1 길이보다도 긴 제2 길이를 갖는다. 예를 들어, 제1 길이는, 탄성 부재(71)의 자연 길이이며, 제2 길이는, 탄성력을 발휘하는 길이이다. 즉, 탄성 부재(71)는, 제2 길이 이상으로 연장함으로써, 표시 유닛(4)에 대한 바이어스 힘으로서의 탄성력을 발휘한다.

본 실시 형태에 있어서, 탄성 부재(71)는, 스프링(711)을 포함한다. 스프링(711)은, 제2 길이와, 제2 길이보다도 긴 제3 길이로 일정한 탄성력을 발생하는, 소위 정 하중 스프링(constant load spring)이다. 예를 들어, 제2 길이는, 일정한 탄성력을 발휘하는 최소의 길이일 수 있다. 즉, 스프링(711)이, 제2 길이 이상을 갖는 한, 스트로크에 관계 없이, 대략 일정한 탄성력을 발휘한다. 예를 들어, 이러한 스프링(711)으로서는, SUNCO SPRING Co.,Ltd.에서 제조한 "CONSTON(등록 상표)"을 채택할 수 있다.

도 6은, 본 실시 형태에 관한 스프링(711)의 구성을 도시하는 사시도이다. 스프링(711)은, 휠(712)과, 스프링 재(713)를 포함한다. 휠(712)은, x-축 주위를 회전하는 것이 가능하다. 스프링 재(713)는, 휠(712) 주위에 감긴다.

휠(712)에는, 회전축 L이 끼워 맞추어지는 축 구멍이 제공된다. 예를 들어, 휠(712)은 수지 또는 금속으로 만들어진다. 회전축 L은, 후술하는 커버 부재(74) 및 스프링 지지 부재(75)로 지지된다. 본 실시 형태에 있어서, 회전축 L은, x-축 방향과 평행하게 제공된다. 도 2 및 도 6에서는, 회전축 L의 도시를 생략하고 있다는 점에 유의해야 한다.

스프링 재(713)는, 전형적으로는 테이프 형상의 금속으로 만들어진다. 예를 들어, SUS가 채택된다. 스프링 재(713)에는, 부착 구멍(714)이 제공된다. 부착 구멍(714)은, 스프링 재(713)가 인출되는 측의 스프링 재(713)의 단부에 형성된다. 부착 구멍(714)은, 접촉 부재(72)의 제1 접속부(721a)(후술함)에 대하여 나사 등에 의해 고정된다.

스프링(711)에 있어서, 접촉 부재(72)가 휠(712)(회전축 L)에 대하여 이동함으로써, 스프링 재(713)가 휠(712)로부터 인출된다. 스프링(711)의 길이는, 제1 길이부터 제3 길이까지 변한다. 본 실시 형태에 있어서, 스프링(711)의 "길이"는, 예를 들어, 경계 B로부터 스프링 재(713)의 부착 구멍(714)까지의 길이를 의미하는 것으로 한다. 경계 B는, 스프링 재(713) 상의 가상 선인데, 이는, 휠(712)로부터 인출된 스프링 재(713)가 휠(712) 또는 휠(712) 주위에 감긴 스프링 재(713)에 접하여 유지되는 영역과, 휠(712)로부터 인출된 스프링 재(713)가 휠(712) 또는 휠(712) 주위에 감긴 스프링 재(713)로부터 이격되는 영역과의 사이의 경계라는 점에 유의해야 한다.

접촉 부재(72)는, 표시 유닛(4)과 탄성 부재(71)에 접속된다. 접촉 부재(72)는, 장착 시에 탄성 부재(71)가 제2 길이를 갖도록 유저의 헤드에 장착된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 접촉 부재(72)는, 보조 부재(73)를 통해서 표시 유닛(4)과 접속된다. 접촉 부재(72)는, 칼집 부재(721)와 스페이서(722)를 포함하다. 접촉 부재(72)는, 칼집 부재(721)와 스페이서(722)의 2단 구조를 갖도록 구성된다.

칼집 부재(721)는, 제1 접속부(721a)와 제2 접속부(721b)를 포함한다. 제1 접속부(721a)는 탄성 부재(71)측의 단부에 제공된다. 제2 접속부(721b)는 보조 부재(73)측의 단부에 제공된다. 칼집 부재(721)는, 전체적으로 유저의 헤드를 따라 형성된 가늘고 긴 구조를 갖는다. 본 실시 형태에 있어서, 탄성 부재(71)측의 단부인 칼집 부재(721)의 후방과, 장착 시의 유저측인 칼집 부재(721)의 하방은 개방된다. 또한, 표시 유닛(4)측의 단부인 전방면에는, 보조 부재(73)의 한 단부를 내부에 삽입시키기 위한 삽입 구멍(721c)이 형성된다. 칼집 부재(721)의 재료에는, 수지, 금속 등이 적절히 채택될 수 있다.

제1 접속부(721a)는, 탄성 부재(71)와 접속된다. 제1 접속부(721a)는, 예를 들어, 칼집 부재(721)의 상면으로부터 내측을 향해서 돌출되도록 형성된다. 제1 접속부(721a)는, 스프링(711)의 부착 구멍(714)과 접속된다. 예를 들어, 접속 방법으로서는, 제1 접속부(721a)에 나사 구멍을 형성하고, 스프링(711)의 부착 구멍(714)과 해당 나사 구멍 사이를 나사 결합하는 방법을 채택할 수 있다. 또한, 접속 방법은 이것에 한정되지 않고, 접착제 등이 접속될 수 있다.

제2 접속부(721b)는, 보조 부재(73)와 접속된다. 제2 접속부(721b)는, 예를 들어, 칼집 부재(721)의 내부에 제공된 접착면을 포함하는 시트형 형상을 가질 수 있다. 이 경우에, 제2 접속부(721b)는, 삽입 구멍(721c)을 통해 삽입된 보조 부재(73)의 한 단부가 해당 접착 면 위에 접착되는 방식으로, 보조 부재(73)와 접속된다. 보조 부재(73)와의 접속 방법은, 상기에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 접속부(721a)에서와 마찬가지로, 나사 등을 사용하는 방법이 채택될 수 있다.

또한, 칼집 부재(721)는, 길이 방향을 따라 좌우의 측면에 형성되는 한 쌍의 걸림 결합 홈(721d)을 포함한다(도 2 및 도 7 참조). 걸림 결합 홈(721d)은, 후술하는 커버 부재(74)와 걸림 결합하면서 칼집 부재(721)의 길이 방향을 따라 슬라이드 가능하게 구성된다. 걸림 결합 홈(721d)의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 걸림 결합 홈(721d)은 칼집 부재(721)의 측면으로부터 내부로 관통하는 구멍으로 형성될 수 있다. 또는, 걸림 결합 홈(721d)은 좌우의 측면에 형성된 오목부일 수 있다.

스페이서(722)는, 칼집 부재(721)의 길이 방향을 따라 형성된다. 스페이서(722)는, 헤드의 상면에 대해 대략 수직 방향의 두께를 갖는다. 스페이서(722)는, 칼집 부재(721) 중 유저에 부착되는 측에 부착되고, 장착 시에는 유저와 접촉하여 유지된다. 스페이서(722)의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 재료가 유저의 헤드와 접촉해서 유지될 때 y-축 방향의 후방으로의 마찰력을 발생하고, 착용감이 높은 재료가 채택될 수 있다. 이러한 재료, 구체적으로는, 발포 우레탄으로 만들어진 스펀지 등의, 유연성이 있는 재료가 예시된다. 또한, 이러한 유연성이 있는 재료를 합성 피혁 등으로 피복함으로써, 스페이서(722)의 착용감 및 디자인을 향상시킬 수 있다.

보조 부재(73)는, 전체적으로 밴드 형상으로 형성된다. 보조 부재(73)는, 한 단부에서, 접촉 부재(72)의 제2 접속부(721b)에 접속된다. 보조 부재(73)는, 다른 단부에서, 표시 유닛(4)에 접속된다. 표시 유닛(4)에 대한 자세는 가변가능하게 구성된다. 본 실시 형태에 있어서, 보조 부재(73)는, 밴드(731)와, 부착구(732)를 포함한다.

밴드(731)는, 제2 접속부(721b)에 접속되는 단부와, 부착구(732)와 접속되는 표시 유닛(4)측의 단부를 포함한다. 밴드(731)는, 예를 들어 유연성이 있는 재료로 형성된다. 구체적으로는, 폴리프로필렌 등으로 만들어진 천, 폴리염화비닐 등으로 만들어진 수지 재료, 및 고무 재료 등의 변형 가능한 재료를 채택할 수 있다.

부착구(732)는, 밴드(731)의 표시 유닛(4)측의 단부에 부착된다. 부착구(732)는, 표시 유닛(4)의 부착 구멍(412)과 접속된다. 부착구(732)는, 예를 들어, 밴드(731)의 단부와 끼워 맞춰지는 홈이 형성되는 직사각형의 판 형상으로 형성된다. 부착구(732) 내의 x-축 방향을 따른 축부(732a)가 형성된다. 축부(732a)는 해당 홈의 개구와 대향된다. 축부(732a)는, 표시 유닛(4)의 한 쌍의 부착 구멍(412a)에 대하여 회전 가능하게 걸림 결합된다. 이에 의해, 보조 부재(73)는, 표시 유닛(4)에 대하여 x-축 주위를 회전 가능하게 접속된다. 또한, 축부(732a)의 x-축 방향으로 서로 대향하는 양단에는, 한 쌍의 고정구(도시하지 않음) 등이 형성될 수 있다. 한 쌍의 고정구는, x-축 방향으로의 부착 구멍(412a)을 통해 축부(732a)가 분리되는 것을 방지한다.

보조 부재(73)의 구성은 상기 구성에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 별개의 부착구가 제공될 필요가 없고, 밴드와 부착구는 서로 일체화될 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 지지 기구(7)는, 커버 부재(74)와, 스프링 지지 부재(75)를 포함한다.

도 7은, 지지 기구(7)의 주요부 구성을 도시하는 사시도이다. 구체적으로, 도 7은, 접촉 부재(72), 커버 부재(74) 및 스프링 지지 부재(75)의 구성을 나타낸다. 접촉 부재(72)는, 설명을 위해서, 우측 절반을 절제한 형태로 나타낸다는 점에 유의해야 한다.

커버 부재(74)는, 탄성 부재(71)에 접속된다. 커버 부재(74)는, 접촉 부재(72)와 걸림 결합하면서 접촉 부재(72)에 대하여 이동 가능하게 되도록 구성된다. 커버 부재(74)는, 전체적으로, 접촉 부재(72)의 길이 방향을 따라 형성된다. 커버 부재(74)는, 스프링(711)과, 접촉 부재(72)의 칼집 부재(721)의 상면 및 좌우의 측면의 일부를 피복할 수 있도록 구성된다. 스프링(711)을 피복함으로써, 커버 부재(74)는, 액체의 부착, 유저의 접촉 등에 의한 스프링 재(713)의 열화를 방지할 수 있다. 동시에, 스프링(711)에 의한 이물의 오염 등에 의한 동작 불량을 방지할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 커버 부재(74)는, 스프링 지지 부재(75)를 통해 스프링(711)의 회전축 L 주위를 회전 가능하게 접속된다. 커버 부재(74)는, 회전축 L을 회전 가능하게 지지하도록 구성된다. 도 7에 있어서, 회전축 L의 도시를 생략하고 있다는 점에 유의해야 한다.

커버 부재(74)는, 접촉 부재(72)와 걸림 결합되는 걸림 결합부(741)를 포함한다. 걸림 결합부(741)는, 걸림 결합 홈(721d)과 걸림 결합이 가능하게 구성된다. 예를 들어, 걸림 결합부(741)는, 커버 부재(74)의 좌우 측면으로부터 커버 부재(74)의 내측(x-축 방향)으로 돌출된다. 걸림 결합부(741)는, 길이 방향을 따라서 형성된 한 쌍의 돌기로 형성된다.

상기 구성에 의해, 접촉 부재(72)는, 커버 부재(74)와 걸림 결합하면서 슬라이드 가능하게 되도록 구성된다. 즉, 접촉 부재(72)는, 커버 부재(74)로부터 y-축 방향으로 인출되고, 또는 커버 부재(74)에 인입되도록 이동 가능하게 된다. 따라서, 접촉 부재(72)는, 원활하게 동작할 수 있게 된다. 이에 의해, 접촉 부재(72)와 접속되는 탄성 부재(71)도, 제1 길이와 제2 길이와의 사이에서 신축할 수 있게 된다.

스프링 지지 부재(75)는, 회전축 L을 회전 가능하게 지지하도록 구성된다. 본 실시 형태에 있어서, 스프링 지지 부재(75)는, 예를 들어, 좌우 및 전후의 측면과 하면을 포함하고, 스프링(711)의 휠(712)을 수납하도록 구성된다. 본 실시 형태에 관한 커버 부재(74)는, 스프링 지지 부재(75)에 대하여 회전하도록 구성되어 있다는 점에 유의해야 한다.

또한, 스프링 지지 부재(75)의 하면에는, 연결 부재 부착 구멍(761)이 형성된다. 연결 부재(63)는 연결 부재 부착 구멍(761) 내에 고정될 수 있다. 스프링 지지 부재(75)는, 연결 부재 부착 구멍(761)을 통해, 예를 들어 나사에 의해 연결 부재(63)와 접속된다. 스프링 지지 부재(75)와 연결 부재(63)와의 사이에는, 예를 들어 나사가 관통하는 관통 구멍이 형성된 덧댐판(backing plate) 등의 별개의 부재가 더 제공될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

한편, 장착 유닛(5)은, 또한, 패드부(51)를 포함할 수 있다. 패드부(51)는, 케이싱(41)의 상면에 제공된다. 패드부(51)는, 장착 시에 유저의 이마와 접촉하도록 구성된다. 패드부(51)는, 밴드 부재(64)와 함께 표시 유닛(4)의 전후 방향으로의 장착 위치를 고정할 수 있게 구성된다.

패드부(51)는, 예를 들어 패드 부착 기구를 통해서 유저에 대향하도록 케이싱(41)에 부착되는 패드 본체를 포함할 수 있다. 패드 부착 기구의 구성은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 패드 부착 기구는 x-축 방향으로 연장하는 회전축을 포함하여, 패드 본체가 케이싱(41)에 대하여 x-축 주위를 회전 가능하게 할 수 있다. 이에 의해, 패드부(51)의 x-축 주위의 각도가 변경될 수 있다. 따라서, 개개의 유저에 맞추어 보다 쾌적한 장착 위치로 장착 위치를 조정할 수 있다.

또한, 패드부(51)는, 패드 본체의 장착 위치를 z-축 방향으로 변경할 수 있게 된다. 이것에 의해서도, 패드부(51)의 장착 위치를 보다 적절한 것으로 조정할 수 있다.

또한, 패드부(51)에는, 패드 본체의 유저와 접촉하는 측에, 발포 우레탄 등으로 만들어진 유연한 쿠션재가 제공될 수 있다. 이에 의해, 착용감을 향상시킬 수 있다.

이상과 같은 구성의 장착 유닛(5)에 의해, 표시 유닛(4)이 지지되고, 유저의 눈앞에 장착된다. 이어서, HMD(1)의 장착 방법에 대해서 설명한다.

[장착 방법]

먼저, 유저는 좌우의 접속 부재(61 및 62)를 좌우의 외측으로 퍼지게 하여, HMD(1)가 유저의 상방으로부터 헤드에 씌워진다. 본 실시 형태에 있어서, 접속 부재(61 및 62)는 탄성 재료로 만들어지므로, 그러한 동작이 가능하다. 이때, 표시 유닛(4), 접속 부재(61 및 62) 등이 유저의 정수리 영역으로부터 목을 향해서 하강해 간다.

이때, 접촉 부재(72)의 보조 부재(73)측의 단부가, 먼저 정수리 부근과 접촉하게 된다. 그 다음, 표시 유닛(4)이 하강함에 따라, 접촉 부재(72)가 커버 부재(74)로부터 인출되게 전방으로 이동한다. 또한, 커버 부재(74)는, 회전축 L 주위의 회전에 의해 유저의 정수리 영역의 전방의 형상에 맞게 부착된다. 한편, 연결 부재(63)는, 기재(631)의 탄성력에 의해, 유저의 측두부에 딱 맞으면서 하강한다.

이러한 방식으로, HMD(1) 전체가 유저의 헤드에 일시적으로 장착된다. 이때, 접속 부재(61 및 62)는, 각각 유저의 좌우 측두부에 배치된다. 예를 들어, 접속 부재(61 및 62)는, 좌우의 관자놀이 부근으로부터 귓바퀴의 이면까지 연장되도록 부착된다. 예를 들어, 연결 부재(63)는, 좌우의 귓바퀴 상방에서 접속 부재(61 및 62)에 접속된다. 연결 부재(63)는, 측두부에서 정수리 영역의 후방부까지 연장되도록 부착된다. 또한, 밴드 부재(64)는, 유저의 후두부에 부착된다. 예를 들어, 밴드 부재(64)는, 좌우의 귓바퀴 이면으로부터 목에 가까운 후두부까지 연장되도록 부착된다. 패드부(51)는, 유저의 이마와 접촉하여 유지된다.

이어서, 표시 유닛(4)이 유저의 눈에 대해 적절한 상대 위치에 위치하도록, 길이 조정 기구(65)는 연결 부재(63)의 길이를 조정한다. 즉, 표시면(42)과 좌우의 눈이 서로 y-축 방향으로 대향하고, y-축 방향을 광축 방향으로 해서 출사되는 화상 광이 접안 렌즈 등에 의해 좌우 눈의 망막 위에 결상하도록, 연결 부재(63)의 길이가 조정된다.

구체적으로, 유저는, 표시면(42)에 표시되는 화상을 보면서, 원하는 화상이 제공되게, 표시 유닛(4)의 위치 및 연결 부재(63)의 길이를 조정한다. 원하는 화상은, 예를 들어, 초점 에러가 발생하지 않거나 3D 화상에 대한 블러(blur)가 발생하지 않는 화상을 의미한다. 이때의 화상은, 초점 맞춤 전용의 화상일 수 있거나 내시경 장치(2)를 통해서 촬상된 화상일 수 있다.

또한, 밴드 부재(64)가 길이 조정 기구 등을 포함하는 경우에는, 적절한 상대 위치에 있어서 패드부(51)가 유저의 이마를 가볍게 압박하도록 해당 길이 조정 기구를 조정할 수 있다. 이에 의해, 유저의 헤드가 전후 방향으로 움직일 때에도 HMD(1)가 장착 위치를 유지할 수 있다. 밴드 부재(64)가 탄성 재료로 만들어지는 경우에는, 길이 조정 기구 등과 관계없이, 탄성력에 의해 HMD(1)의 장착 위치를 유지할 수 있다는 점에 유의해야 한다.

또한, 상기 방법에 의해 HMD(1)의 장착 위치를 조정하는 경우에는, 미리 HMD(1)가 기동하게 된다. 기동 방법으로서, 예를 들어, 패드부(51)가 기동 스위치로서 기능할 수 있고, 유저의 이마에 의해 가압되었을 때 기동할 수 있다.

상기 장착 방법 중 헤드에 HMD(1)를 씌우는 과정에서, 지지 기구(7)의 접촉 부재(72)는 커버 부재(74)로부터 인출되어, 그 형태를 변화시킨다. 이러한 관점에서, HMD(1)를 헤드에 씌울 때의 장착 유닛(5)의 동작에 대해서는, 이하에 지지 기구(7)를 중심으로 하여 설명한다.

[장착 유닛의 동작]

도 8 내지 10은, 본 실시 형태에 관한 HMD(1)를 장착할 때의, 장착 유닛(5)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 8 내지 10은, x-축 방향으로부터 본 단면도이다. 도면 중에서, 기호 H는 유저의 헤드를 나타낸다는 점에 유의해야 한다.

비 장착 시의 HMD(1)는, 도 3에 도시된다. 비 장착 시에 있어서, 스프링(711)은 자연 길이인 제1 길이를 갖는다. 접촉 부재(72)와 커버 부재(74)가 서로 중첩하는 길이는 최대가 된다. 즉, 탄성 부재(71)는 탄성력을 발생하지 않는다. 또한, 탄성 부재(71)(커버 부재(74)) 및 접촉 부재(72)는, x-축 방향으로부터 보았을 때에 y-축 방향에 대해, 예를 들어 약 30° 기운 상태로 배치된다.

도 8은, HMD(1)의 장착을 개시한 직후의 장착 유닛(5)의 상태를 나타낸다. 접촉 부재(72)에 있어서는, 보조 부재(73)측의 단부 부근의 스페이서(722)는 유저의 헤드에 접촉하여 유지된다. 이때, 비 장착 상태에서와 같이, 스프링(711)은 자연 길이인 제1 길이를 갖는다. 접촉 부재(72)와 커버 부재(74)가 서로 중첩하는 길이는 최대이다. 또한, 커버 부재(74) 및 접촉 부재(72)는, x-축 방향으로부터 보았을 때에, 예를 들어 비 장착 시와 마찬가지로 경사져 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 연결 부재(63)는, 유저의 측두부에 잘 맞으면서 z-축 방향의 하방으로 이동한다.

도 9는, 도 8에 나타내는 상태에 비해 더 깊게 HMD(1)를 장착한 상태를 나타낸다. 표시 유닛(4)은, 유저의 전두부로부터 눈을 향해서 하방으로 이동한다. 이때, 접촉 부재(72)에는, 보조 부재(73)를 통해, 표시 유닛(4)의 중량과 힘이 가해진다. 힘은, 유저 등에 의해 접촉 부재(72)를 아래로 내리는 힘이다. 이에 의해, 접촉 부재(72)는 헤드를 따라 전방으로 이동한다. 접촉 부재(72)와 유저의 헤드가서로 접촉하여 유지되는 위치는, 표시 유닛(4)측의 단부로부터 탄성 부재(71)측의 단부를 향해서 이동한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 지지 기구(7)는 보조 부재(73)를 포함하기 때문에, 접촉 부재(72)는 원활하게 이동할 수 있다.

이때, 접촉 부재(72)는, 커버 부재(74)의 걸림 결합부(741)와 걸림 결합하면서, 커버 부재(74)로부터 전방으로 인출된다. 접촉 부재(72)에 접속된 스프링 재(713)는, 접촉 부재(72)의 전방으로의 이동에 의해 휠(712)로부터 인출된다. 이에 의해, 스프링(711)의 길이는 제1 길이 이상이 되어, 스프링(711)이 약간의 탄성력을 발생한다.

한편, 연결 부재(63)는, 유저의 후두부 근방의 측두부에 잘 맞으면서, 아래로 이동한다. 이러한 연결 부재(63)의 이동에 의해, 커버 부재(74)는, 헤드의 형상에 맞게 회전축 L의 주위를 회전한다. 이에 의해, 커버 부재(74) 및 접촉 부재(72)와 y-축 방향에 의해 형성된 각도는 작아진다.

여기서, 연결 부재(63)는, 유저의 측두부에 대하여 탄성력을 가하고, 유저의 측두부로부터 반작용력을 받는다. 이때, 해당 반작용력은, 측두부 후방부가 경사져 있기 때문에, y-축 방향의 후방을 향하는 성분을 갖는다. 이에 의해, y-축 방향의 전방으로의 성분을 갖는 스프링(711)(탄성 부재(71))의 탄성력의 반작용력은, 탄성 부재(71)에 접속된 연결 부재(63)가 받는 반작용력에 의해 상쇄된다. 연결 부재(63)는 탄성 부재(71)의 탄성력에 저항해서 유저의 측두부에 유지된다. 따라서, 연결 부재(63)는 탄성 부재(71) 및 접촉 부재(72)가 전방으로 미끄러지는 것을 방지한다. 스프링(711)의 신장 및 탄성력의 발생이 가능하게 된다.

도 10은, 표시 유닛(4)이 적절한 상대 위치에 장착된 상태를 나타낸다. 예를 들어, 접촉 부재(72)는, 부분적으로 헤드의 전방으로 돌출되어 있다. 또한, 접촉 부재(72) 및 커버 부재(74)는, 커버 부재(74)의 회전축 L 주위의 회전으로 인해 정수리 영역의 전방부로부터 후방부까지 연장하도록 배열된다. 예를 들어, 접촉 부재(72) 및 커버 부재(74)는, y-축 방향에 거의 평행하게 된다. 이에 의해, 연결 부재(63)는, 예를 들어 측두부 후방측에 배치된다. 이런 방식으로, 본 실시 형태에 있어서, 커버 부재(74)는, 회전축 L의 주위를 회전 가능하다. 연결 부재(63)는 유저의 헤드 형상에 관계없이, 소정 위치에 배치될 수 있다.

또한, 탄성 부재(71)는, 연결 부재(63) 및 커버 부재(74)에 의해 지지되고, 예를 들어 정수리 영역의 후방측에 배치된다. 이에 의해, 스프링 재(713)는 휠(712)로부터 더 인출된다. 스프링(711)의 길이는 제2 길이가 된다.

여기서, 지지 기구(7)는, 접촉 부재(72) 및 보조 부재(73)를 통해서 표시 유닛(4)에 대하여 z-축 방향의 상방(연직 상향)으로의 힘 성분을 갖는 바이어스 힘을 발생한다. 탄성 부재(71)는, y-축 방향의 후방으로의 성분을 갖는 탄성력을 발생한다. 해당 탄성력은 이러한 바이어스 힘에 기여하게 된다. 즉, 지지 기구(7)에는, 비 장착 시에 상술한 바와 같이 탄성력이 발생하지 않는다. 그러나, 장착 시에는 장력에 기여하는 탄성력이 발생한다. 표시 유닛(4)의 중량은 경감될 수 있다.

한편, 연결 부재(63)는, 탄성 부재(71)로부터, y-축 방향의 전방으로의 성분을 갖는 탄성력의 반작용력을 받는다. 여기서, 연결 부재(63)는, 유저의 헤드로부터, y-축 방향의 후방으로의 성분을 갖는 자신의 탄성력의 반작용력을 받는다. 이에 의해, 연결 부재(63)는, 탄성 부재(71)의 탄성력에 저항해서, 예를 들어 측두부 후방의 소정 위치에 고정된다.

이렇게, 본 실시 형태에 관한 지지 기구(7)는, 탄성 부재(71)의 탄성력을 통해서 표시 유닛(4)의 중량을, 유저의 측두부에의 하중으로서 분산시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 표시 유닛(4)의 하중이 패드부(51) 등에 집중되지 않으므로, 유저에의 부담을 경감할 수 있다. 따라서, 내시경 수술에서와 같이 표시 유닛(4)을 장시간에 걸쳐 착용한 경우에도, 유저에 부담이 적은 HMD(1)를 제공할 수 있다.

또한, 접촉 부재(72)는, 유저의 헤드로부터, z-축 방향의 상방으로의 성분을 갖는 수직 항력을 받는다. 접촉 부재(72)는, 스페이서(722)와 헤드부와의 사이에, y-축 방향의 후방으로의 마찰력을 발생한다. 따라서, 접촉 부재(72)는, 유저의 헤드 위에서 y-축 방향으로 이동하지 않고, 스프링(711)을 신장시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 접촉 부재(72)는, 스페이서(722)를 포함하므로, 헤드가 작은 유저이더라도, 접촉 부재(72)가 헤드에 접촉될 수 있게 한다. 이에 의해, 유저의 헤드 형상에 관계없이, 스프링(711)은 안정적으로 신장될 수 있다. 탄성 부재(71)에는 확실하게 탄성력이 발생할 수 있게 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 스프링(711)은, 정 하중 스프링이다. 스프링(711)이 제2 길이 이상의 길이를 가지면, 탄성력이 거의 일정하게 유지된다. 이에 의해, 유저의 헤드의 크기, 형상 등에 관계없이, 탄성력을 거의 일정하게 할 수 있다. 유저에의 부담 등 개인차를 적게 할 수 있다.

<제2 실시 형태>

도 11은, 본 기술의 제2 실시 형태에 관한 HMD의 구성을 도시하는 도면이다. 구체적으로, 도 11은 장착 유닛의 주요부를 x-축 방향으로부터 본 단면도이다. 도면에 있어서, 상술한 제1 실시 형태와 대응하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다는 점에 유의해야 한다.

본 실시 형태에 관한 HMD(1A)는, HMD(1A)가 탄성 부재(71A)의 스프링(711A)을 포함한다는 점에서 제1 실시 형태와는 상이하다. 즉, 스프링(711A)은 인장 코일 스프링으로 형성된다. 스프링(711A)은, 한 단부에서, 접촉 부재(72A)의 제1 접속부(721Aa)와 접속된다. 스프링(711A)은, 다른 단부에서, 스프링 지지 부재(75A)의 접속부(751A)와 접속된다.

스프링(711A)은, 정 하중 스프링과는 상이하다. 이하와 같이, 후크의 법칙을 따라 탄성력이 발생한다. 즉, F가 스프링에 대한 하중을 나타낸다면, k는 스프링 상수를 나타내고, y는 변위를 나타내며, 다음 식이 성립된다: F=ky. 이에 의해, 변위에 비례해서 하중이 커진다. 해당 하중의 반작용력으로서의 탄성력도 변위에 비례해서 커진다.

제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 접촉 부재(72A)의 칼집 부재(721A)는, 스프링(711A)와 접속되는 제1 접속부(721Aa)를 포함한다. 예를 들어, 제1 접속부(721Aa)는, 칼집 부재(721A)의 상면으로부터 내측을 향해서 돌출되도록 형성된다. 제1 접속부(721Aa)와 스프링(711A)의 단부와의 접속 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 스프링(711A)의 단부는, 후크 형상을 갖도록 가공될 수 있다. 해당 후크 형상 부분은, 제1 접속부(721Aa)에 형성된 접속 구멍에 걸림 결합될 수 있다.

도시는 생략하지만, 접촉 부재(72A)는 제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 스페이서를 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다.

스프링 지지 부재(75A)는, 접속부(751A)를 포함한다. 제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 스프링 지지 부재(75A)는, 연결 부재(63)와 접속된다. 접속부(751A)는, 스프링(711A)의 연결 부재(63)측의 단부와 접속된다. 예를 들어, 접속부(751A)는, x-축 방향으로 돌출하는 축 형상으로 형성된다. 제1 접속부(721Aa)와 스프링(711A)과의 접속 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 스프링(711A)의 단부가 접속부(751A)의 주위에 감기는 방식으로, 스프링(711A)이 접속부(751A)와 접속될 수 있다.

커버 부재(74A)는, 한 단부에서, 스프링 지지 부재(75A)의 접속부(751A)에 회전 가능하게 지지된다. 커버 부재(74A)는, 스프링(711A) 및 접촉 부재(72A)를 피복하는 것이 가능하게 구성된다.

상기 구성에 의해, 접촉 부재(72A)는, 제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 커버 부재(74A)에 대하여 인출될 수 있다. 이에 의해, 스프링(711A)을 신장시켜, 탄성력을 발생시키는 것이 가능하게 된다.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 상기 실시 형태에서도, 탄성 부재(71A)의 탄성력은 표시 유닛(4)에 대한 장력에 기여한다. 탄성 부재(71A)에 접속되는 연결 부재(63)가 유저의 헤드에 장착되는 방식으로, 표시 유닛(4)의 중량을 분산시키는 것이 가능하게 된다.

<제3 실시 형태>

도 12는, 본 기술의 제3 실시 형태에 관한 HMD를, x-축 방향으로부터 본 단면도이다. 도면에 있어서, 상술한 제1 실시 형태에 대응하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다는 점에 유의해야 한다.

본 실시 형태에 관한 HMD(1B)는, HMD(1B)가 탄성 부재(71B)의 스프링(711B)을 포함한다는 점에서 제1 실시 형태와는 상이하다. 즉, 제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 스프링(711B)은 정 하중 스프링으로 형성된다. 그러나, 스프링 재(713B)가 인출되는 측의 스프링 재(713B)의 단부는 표시 유닛(4)에 직접 접속된다. 즉, 본 실시 형태에 관한 지지 기구(7B)는, 보조 부재를 포함할 필요는 없다.

본 실시 형태에 있어서, 스프링 재(713B)의 표시 유닛(4)측의 단부에는, 예를 들어 부착구(714B)가 부착된다. 부착구(714B)는, 제1 실시 형태에 따른 보조 부재(73)의 부착구(732)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 부착구(714B)는, 스프링 재(713B)의 단부에 끼워 맞춰질 홈이 형성된 직사각형의 판 형상으로 형성된다. 해당 홈의 개구에 대향하도록, x-축 방향을 따라 축부(714Ba)가 형성된다. 또한, 부착구(714B)는, 표시 유닛(4)의 한 쌍의 부착 구멍(412)에 회전 가능하게 걸림 결합된다. 이에 의해, 스프링 재(713B)의 단부는, x-축 주위를 회전 가능하게, 표시 유닛(4)에 접속된다.

접촉 부재(72B)는, 탄성 부재(71B)와 접속되어, 장착 시에 탄성 부재(71B)가 탄성력을 발생하는 길이를 갖도록 유저의 헤드에 장착된다. 즉, 접촉 부재(72B)는, 탄성 부재(71B)를 통해서 표시 유닛(4)에도 접속되어 있다. 또한, 제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 접촉 부재(72B)는, 칼집 부재(721B)와 스페이서(722B)를 포함한다.

본 실시 형태에 있어서, 칼집 부재(721B)는, 제1 실시 형태에 관한 제2 접속부와 동일한 구성을 갖는 접속부(721Bb)를 포함한다. 즉, 접속부(721Bb)는, 예를 들어 칼집 부재(721)의 내부에 제공된 접착면을 포함하는 시트(seat) 형상을 가질 수 있다. 접속부(721Bb)는, 스프링 재(713B)의 일부가 해당 접착면에 접착되는 방식으로 스프링 재(713B)와 접속된다. 스프링 재(713B)는, 제1 실시 형태에 관한 삽입 구멍(721c)과 동일한 구성을 갖는 삽입 구멍(721Bc)을 통하도록 제공된다는 점에 유의해야 한다.

상기 구성을 갖는 접촉 부재(72B)에 의해, HMD(1B)의 장착 시에, 제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 접촉 부재(72B)가, 유저의 헤드와 접촉하여 유지되면서 커버 부재(74B)로부터 인출되게 전방으로 이동한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 접촉 부재(72B)도, 스페이서(722B)를 포함하므로, 헤드가 작은 유저이더라도, 접촉 부재(72B)는 헤드에 접촉될 수 있다. 스프링(711B)은 신장될 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태에서와 마찬가지로, 본 실시 형태에 관한 HMD(1B)도, 유저의 헤드의 크기에 관계없이, 탄성 부재(71B)가 탄성력을 발생시킬 수 있게 한다. 유저에 대한 부담을 경감할 수 있다.

본 기술의 실시 형태에 대해서 설명하겠지만, 본 기술은 이것에 한정되지 않고, 본 기술의 기술적 사상에 기초하여 다양한 변형이 가능하다.

도 13 내지 15는, 제1 실시 형태의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 13 및 도 15는, 접촉 부재와 커버 부재 간의 관계를 도시하는 개략 측면도이다. 도 14는, 도 13의 B-B 방향으로부터 본 단면도이다. 이들 변형예에 있어서는, 커버 부재(74C)의 걸림 결합부(741C)의 구성이 상이하다. 즉, 걸림 결합부(741C)는, 길이 방향을 따라 형성된 돌기를 포함하지 않지만, 접촉 부재(72C)의 걸림 결합 홈(721Cd)와 걸림 결합하는 롤러를 포함한다.

도 13의 걸림 결합부(741C)는, 2쌍의 롤러(741Ca)를 포함한다. 본 변형예에 있어서, 2쌍의 롤러(741Ca) 중 1쌍의 롤러(741Ca)는, 커버 부재(74C)의 내면의 좌우 측면에, x-축 방향으로 서로 대향하도록 배열된다. 예를 들어, 이들 롤러(741Ca)의 축은, 커버 부재(74C)의 내면의 좌우 측면으로부터 x-축 방향의 내측으로 돌출되게 제공된다. 이와 같은 구성을 갖는 2쌍의 롤러(741Ca)는, 커버 부재(74C)의 길이 방향을 따라 배열된다.

본 변형예에 있어서도, 접촉 부재(72C)는 커버 부재(74C)의 길이 방향, 즉, 2쌍의 롤러(741Ca) 사이를 연결하는 방향을 따라서 이동할 수 있다. 또한, 2쌍의 롤러(741Ca)는, 커버 부재(74C)와 접촉 부재(72C)의 동작을 보다 원활하게 할 수 있다.

또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 본 구성예에 있어서는, 칼집 부재(721C)는, 막대 형상부(721Ce)와, 홈부(721Cf)를 포함할 수 있다. 막대 형상부(721Ce)는, 칼집 부재(721C)의 해당 길이 방향을 따라서 후방으로 돌출한다. 홈부(721Cf)는, 해당 길이 방향을 따라 형성되고, 막대 형상부(721Ce)와 스페이서(722C)의 사이에 배치된다. 이에 의해, 커버 부재(74C)는 막대 형상부(721Ce)의 상면과 하면 및 좌우의 측면을 피복하도록 구성된다. 따라서, 접촉 부재(72C)는 커버 부재(74C)에 대하여 보다 안정적으로 동작할 수 있다.

도 15의 걸림 결합부(741C)는, 1쌍의 롤러(741Ca)를 포함한다. 이들 1쌍의 롤러(741Ca)도, 걸림 결합부(741C)의 좌우의 측면에, x-축 방향으로 서로 대향하도록 배열된다.

본 변형예에 의하면, 접촉 부재(72C)는 커버 부재(74C)의 길이 방향을 따라서 이동할 수 있다. 또한, 접촉 부재(72C)는, 롤러(741Ca)의 쌍을 중심으로 해서 x-축 주위를 회전할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 커버 부재(74C)가 탄성 부재의 중심 주위를 회전할 수 없는 경우라도, 접촉 부재(72C)는 유저의 헤드에 맞춰서 장착된다. 따라서, 연결 부재(63)는 소정 위치, 예를 들어, 측두부의 후방에 부착될 수 있다.

또한, 본 변형예에 있어서도, 도 14에 도시한 바와 같이, 칼집 부재(721C)는 막대 형상부(721Ce)와 홈부(721Cf)를 포함할 수 있다. 커버 부재(74C)는, 막대 형상부(721Ce)의 상면과 하면 및 좌우의 측면을 피복하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 칼집 부재(721C)의 회전을 방해하기 위해서는, 커버 부재(74C)의 내면이, 막대 형상부(721Ce)의 주위면에 대하여 충분히 크게 구성되기만 하면 된다.

이상의 변형예에 관한 걸림 결합부(741C)는, 비-회전 축 부재(보스)를 롤러로 대체해도 실현가능하다는 점에 유의해야 한다.

또한, 이상의 실시 형태에 있어서, 탄성 부재가 정 하중 스프링 또는 인장 코일 스프링이더라도, 탄성 부재는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 비틀림 코일 스프링 및 압축 코일 스프링 등의 다른 스프링이나, 고무 재료 등의 다른 탄성 재료를 채택하는 것이 가능하다.

또한, 지지 기구는 탄성 부재를 갖는 구성에 한정되지 않는다. 장착 시에, 상기 표시 유닛에 대한 장력으로서 기여하는 바이어스 힘을 발생할 수 있는 구성이 채택되기만 하면 된다. 예를 들어, 지지 기구는, 모터 등의 구동원을 포함해서 표시 유닛에 접속된 와이어 로프 등을 감아 올리는 윈치를 포함할 수 있다. 이에 의해, 장착 시에, 구동원은 와이어 로프 등을 감아 올리는 바이어스 힘을 발생한다. 해당 바이어스 힘이 장력에 기여해서, 표시 유닛이 들어 올려질 수 있다. 또한, 유저의 헤드 형상과 관계없이, 일정한 힘으로 표시 유닛을 지지할 수 있다.

이상의 실시 형태에 있어서, HMD가 1개의 지지 기구를 포함하는 구성이 채택되었지만, 해당 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, HMD는 2개 이상의 지지 기구를 포함할 수 있고, 이들 지지 기구는 병렬로 표시 유닛(4)에 접속될 수 있다. 이에 의해, 보다 큰 탄성력을 발생시킬 수 있다.

또한, 지지 기구가 복수의 탄성 부재(스프링 등)를 포함하는 구성이 채택될 수 있다. 예를 들어, 지지 기구는, 복수의 스프링을 직렬로 접속한 구성, 또는 복수의 스프링을 병렬로 접속한 구성을 가질 수 있다.

이상의 실시 형태에 있어서, 장착 유닛과 연결 부재가 측두부에 배치되는 구성이 채택되었지만, 본 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연결 부재는 정수리 영역의 탄성 부재로부터 후두부에 걸쳐 장착될 수 있고, 지지 기구로부터 연장되도록 제공될 수 있다. 이 경우에, 연결 부재는 전후 방향의 장착 위치를 고정할 수 있고, 밴드 부재를 갖지 않는 구성이 제공될 수도 있다.

또한, 지지 기구의 요소를 접속하는 순서는, 상기의 순서에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 유닛측으로부터, 탄성 부재 및 접촉 부재가 상기 순서대로 접속될 수 있다. 또는, 표시 유닛측으로부터, 보조 부재, 제1 접촉 부재, 탄성 부재 및 제2 접촉 부재가 상기 순서대로 접속될 수 있다. 이와 같이, 보조 부재를 갖지 않는 구성이 채택될 수 있다. 복수의 접촉 부재를 포함하는 구성이 채택될 수 있다.

본 기술은, 이하와 같이 구성될 수도 있다는 점에 유의해야 한다.

(1) 장치의 중량을 분산시키는 장착 장치로서, 상기 장착 장치는,

상기 장치를 지지하도록 구성되고 사용자의 헤드에 장착하도록 구성된 본체; 및

상기 장치와 상기 본체에 접속된 지지 기구를 포함하고,

상기 지지 기구는,

상기 장착 장치가 상기 유저의 헤드에 장착되지 않을 때는 제1 바이어스 힘(biasing force)이 인가되게 제1 길이를 갖고;

상기 장착 장치가 상기 유저의 헤드에 장착될 때는 상기 제1 바이어스 힘보다 크고 수직 방향으로의 힘 성분을 갖는 제2 바이어스 힘을 상기 장치에 가함으로써 상기 장치의 중량이 분산되게, 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이를 갖도록 구성된 탄성 부재를 포함하는, 장착 장치.

(2) (1)에 따른 장착 장치로서,

상기 탄성 부재에 의해 인가된 바이어스 힘은, 실질적으로 비선형으로, 상기 탄성 부재의 길이에 관련되는, 장착 장치.

(3) (1)에 따른 장착 장치로서,

상기 탄성 부재는, 정 하중 스프링(constant load spring)인, 장착 장치.

(4) (1)에 따른 장착 장치로서,

상기 탄성 부재는, 제1 길이 범위에 대한 제1 스프링 상수 및 제2 길이 범위에 대한 제2 스프링 상수를 갖는, 장착 장치.

(5) (4)에 따른 장착 장치로서,

상기 제1 길이 범위의 길이는, 상기 제2 길이 범위의 길이보다 짧고;

상기 제1 스프링 상수는, 상기 제2 스프링 상수보다 큰, 장착 장치.

(6) (1)에 따른 장착 장치로서,

상기 탄성 부재가 제2 길이일 때 상기 탄성 부재에 의해 인가되는 상기 제2 바이어스 힘이, 상기 탄성 부재가 상기 제2 길이보다 긴 제3 길이일 때 상기 탄성 부재에 의해 인가되는 제3 바이어스 힘과 실질적으로 동일한, 장착 장치.

(7) (1)에 따른 장착 장치로서,

상기 장착 장치가 상기 사용자의 헤드에 장착될 때 상기 사용자의 헤드와 접촉하도록 구성된 접촉 부재를 더 포함하는, 장착 장치.

(8) (7)에 따른 장착 장치로서,

상기 탄성 부재는, 제1 길이 범위에 대한 제1 스프링 상수를 갖고;

상기 탄성 부재는, 상기 제1 길이 범위의 길이보다 더 긴 길이를 포함하는 제2 길이 범위에 대한 상기 제1 스프링 상수보다 큰 제2 스프링 상수를 갖고;

상기 접촉 부재가 상기 사용자의 헤드와 접촉하도록 상기 장착 장치가 상기 사용자의 헤드에 장착될 때, 상기 탄성 부재는 상기 제2 길이 범위 내에 있는 길이인, 장착 장치.

(9) (8)에 따른 장착 장치로서,

상기 접촉 부재의 크기는, 상기 접촉 부재가 존재하지 않을 경우, 상기 장착 장치가 상기 사용자의 헤드에 장착될 때 상기 탄성 부재가 상기 제1 길이 범위 내의 길이가 되도록 선택되는, 장착 장치.

(10) (7)에 따른 장착 장치로서,

상기 접촉 부재는, 상기 수직 방향의 힘 성분을 갖는 마찰력을 상기 장치에 생성하는, 장착 장치.

(11) (7)에 따른 장착 장치로서,

상기 접촉 부재는, 상기 사용자의 헤드와 접촉하도록 구성된 스페이서를 포함하는, 장착 장치.

(12) (11)에 따른 장착 장치로서,

상기 스페이서는, 우레탄 발포재를 포함하는, 장착 장치.

(13) (7)에 따른 장착 장치로서,

상기 접촉 부재는, 상기 탄성 부재에 대해 이동 가능한, 장착 장치.

(14) (1)에 따른 장착 장치로서,

상기 장치는, 표시 장치인, 장착 장치.

(15) (14)에 따른 장착 장치로서,

상기 표시 장치는, 의료 화상을 표시하도록 구성되는, 장착 장치.

(16) (15)에 따른 장착 장치로서,

상기 의료 화상은, 내시경에 의해 촬영된 화상인, 장착 장치.

(17) (14)에 따른 장착 장치로서,

상기 표시 장치는, 상기 사용자의 좌안용 제1 화상, 및 상기 사용자의 우안용 제2 화상을 표시하도록 구성되는, 장착 장치.

(18) (17)에 따른 장착 장치로서,

상기 제1 및 제2 화상은, 상기 사용자가 입체 화상을 인식하도록 구성되는, 장착 장치.

(19) (1)에 따른 장착 장치로서,

상기 지지 기구는, 상기 장착 장치가 상기 사용자의 헤드에 장착될 때 상기 사용자의 헤드의 상부에 위치하도록 구성되는, 장착 장치.

(20) 내시경 시스템으로서,

화상을 얻기 위한 적어도 하나의 이미지 센서를 포함하는 내시경; 및

헤드-마운트 디스플레이를 포함하고,

상기 헤드-마운트 디스플레이는,

상기 내시경으로부터의 상기 화상을 표시하기 위한 표시 장치;

상기 표시 장치를 지지하도록 구성되고 사용자의 헤드에 장착하도록 구성된 본체; 및

상기 장치와 상기 본체에 접속된 지지 기구를 포함하고,

상기 지지 기구는,

상기 장착 장치가 유저의 헤드에 장착되지 않을 때는 제1 바이어스 힘이 인가되게 제1 길이를 갖고;

상기 유저의 헤드에 장착될 때는 상기 제1 바이어스 힘보다 크고 수직 방향으로의 힘 성분을 갖는 제2 바이어스 힘을 상기 장치에 가함으로써 상기 장치의 중량이 분산되게, 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이를 갖도록 구성된 탄성 부재를 포함하는, 내시경 시스템.

(21) 헤드-마운트 디스플레이로서,

유저의 눈앞에 화상을 표시하는 것이 가능한 표시 유닛; 및

상기 표시 유닛을 지지해서 상기 유저의 헤드에 장착되도록 구성되는 본체와, 상기 표시 유닛과 상기 본체와의 사이에 접속되어, 장착 시에 상기 표시 유닛에 대한 장력으로서 기여하는 바이어스 힘을 발생하는 것이 가능한 지지 기구를 포함하는 장착 유닛을 포함하는, 헤드-마운트 디스플레이.

(22) 상기 (21)에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 지지 기구는, 연직 방향으로 배향되는 힘 성분을 갖는 바이어스 힘을 발생하도록 구성되는, 헤드-마운트 디스플레이.

(23) 상기 (21) 또는 (22)에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 지지 기구는, 비 장착 시에 제1 길이를 갖고, 장착 시에는 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이를 갖고, 상기 바이어스 힘으로서의 탄성력을 발생시키도록 구성된 탄성 부재를 포함하는, 헤드-마운트 디스플레이.

(24) 상기 (23)에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 탄성 부재는, 상기 제2 길이와 상기 제2 길이보다 긴 제3 길이로 일정한 탄성력을 발생시키도록 구성된 스프링을 포함하는, 헤드-마운트 디스플레이.

(25) 상기 (23) 또는 (24)에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 지지 기구는, 상기 표시 유닛과 상기 탄성 부재에 접속되어, 장착 시에 상기 탄성 부재가 상기 제2 길이를 갖도록 상기 유저의 헤드에 장착되는 접촉 부재를 더 포함하는, 헤드-마운트 디스플레이.

(26) 상기 (25)에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 지지 기구는, 상기 표시 유닛과 상기 접촉 부재에 접속되어, 상기 표시 유닛에 대한 자세를 가변할 수 있도록 구성되는 보조 부재를 더 포함하는, 헤드-마운트 디스플레이.

(27) 상기 (26)에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 보조 부재는, 상기 표시 유닛에 회전 가능하게 접속되는, 헤드-마운트 디스플레이.

(28) 상기 (26) 또는 (27)에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 보조 부재는, 유연성이 있는 재료로 형성되는, 헤드-마운트 디스플레이.

(29) 상기 (25) 내지 (28) 중 어느 한 항에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 지지 기구는, 상기 접촉 부재와 걸림 결합해서 상기 탄성 부재를 피복하도록 구성된 커버 부재를 더 포함하고,

상기 접촉 부재는, 상기 커버 부재와 걸림 결합하면서, 상기 탄성 부재를 상기 제1 길이와 상기 제2 길이 사이에 신축시키도록 슬라이드 가능하게 구성되는, 헤드-마운트 디스플레이.

(30) 상기 (21) 내지 (29) 중 어느 한 항에 따른 헤드-마운트 디스플레이로서,

상기 표시 유닛은, 제1 축 방향으로 화상 광을 출사하는 것이 가능한 표시면을 포함하고,

상기 본체는,

상기 표시 유닛과 접속되고, 상기 제1 축 방향과 직교하는 제2 축 방향으로 서로 대향하는 2개의 접속 부재와,

상기 2개의 접속 부재 간을 아치 형상으로 연결하도록 구성된 연결 부재와,

상기 2개의 접속 부재 간에 접속되어, 상기 표시 유닛과 상기 제1 축 방향으로 대향하는 밴드 부재를 포함하고,

상기 지지 기구는, 상기 연결 부재에 접속되는, 헤드-마운트 디스플레이.

본 출원은 2012년 9월 26일에 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 JP 2012-212087호에 개시된 것과 관련된 주제를 포함하고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 인용된다.

이는 다양한 변형, 조합, 하부 조합 및 변경이, 첨부된 청구 범위 또는 균등의 범위 내에 있는 한, 설계 요건 및 다른 요인에 따라 발생할 수 있다는 것은, 본 분야의 숙련자에게 이해되어야 한다.

1, 1A, 1B: 헤드-마운트 디스플레이(HMD)
4: 표시 유닛
5, 5A, 5B: 장착 유닛
6: 본체
7, 7A, 7B: 지지 기구
42: 표시면
61, 62: 접속 부재
63: 연결 부재
64: 밴드 부재
71, 71A, 71B: 탄성 부재
72, 72A, 72B: 접촉 부재
74, 74A, 74B: 커버 부재
711, 711A, 711B: 스프링

Claims (20)

1. 헤드 마운트 디스플레이로서,
   사용자의 눈 앞에 화상을 표시하는 것이 가능한 표시부;
   상기 표시부를 지지하고 사용자의 헤드에 장착되는 본체;
   상기 표시부와 상기 본체 사이에 접속되어, 비장착시에 제1 길이가 되고 장착시에 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이가 되고 탄성력을 발생시키는 탄성 부재를 갖는 지지 기구를 갖는 장착부
   를 포함하고,
   상기 탄성력은, 연직 상향의 힘 성분을 갖고,
   상기 지지 기구는, 장착시에 상기 탄성 부재가 상기 제2 길이가 되도록 사용자의 헤드 부분에 장착되는 접촉 부재를 더 갖는, 헤드 마운트 디스플레이.
2. 제1항에 있어서,
   상기 표시부는, 사용자의 눈 앞에 환자의 환부가 촬상된 화상을 표시하는, 헤드 마운트 디스플레이.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 탄성 부재는, 상기 제2 길이와 상기 제2 길이보다 긴 제3 길이로 일정한 탄성력을 발생시키는 스프링을 갖는, 헤드 마운트 디스플레이.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 지지 기구는, 상기 표시부와 상기 접촉 부재에 접속되어, 상기 표시부에 대한 자세가 가변가능하게 구성되는 보조 부재를 더 갖는, 헤드 마운트 디스플레이.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보조 부재는, 상기 표시부에 대하여 회전 가능하게 접속되는, 헤드 마운트 디스플레이.
6. 제4항에 있어서,
   상기 보조 부재는, 유연성이 있는 재료로 형성되는, 헤드 마운트 디스플레이.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 지지 기구는, 상기 접촉 부재와 걸림 결합해서 상기 탄성 부재를 피복하는 피복 부재를 더 갖고,
   상기 접촉 부재는, 상기 피복 부재와 걸림 결합하면서, 상기 탄성 부재를 상기 제1 길이와 상기 제2 길이 사이에서 신축시키도록 슬라이드 가능하게 구성되는, 헤드 마운트 디스플레이.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 표시부는, 제1 축 방향으로 화상 광을 출사하는 것이 가능한 표시면을 포함하고,
   상기 본체는,
   상기 표시부와 접속되고, 상기 제1 축 방향과 직교하는 제2 축 방향으로 대향하는 2개의 접속 부재와,
   상기 2개의 접속 부재 간을 아치 형상으로 연결하는 연결 부재와,
   상기 2개의 접속 부재 간에 접속되어, 상기 표시부와 상기 제1 축 방향으로 대향하는 밴드 부재를 가지며,
   상기 지지 기구는, 상기 연결 부재에 접속되는, 헤드 마운트 디스플레이.
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