JP2012089984A - 頭部装着型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非装着時に小型化を図ることができる頭部装着型画像表示装置を提供する。
【解決手段】ヘッドホンアーム部２０に支持されたディスプレイアーム部３０と、ディスプレイアーム部３０に取り付けられ、使用者の眼の前方に配置されるディスプレイ部４０とが、ヘッドバンド部１０の内側の位置へ移動できるようにヘッドホンアーム部２０を回動可能にした。
【選択図】図１

Description

この発明は頭部装着型画像表示装置に関する。

従来、左、右いずれか一方の眼と対向する位置に表示部を配置可能としたヘッドマウントディスプレイが知られている。このヘッドマウントディスプレイでは、連結部により連結された２つの保持部の一方にディスプレイアームを回動可能に支持するアーム支持部が設けられ、ディスプレイアームの先端部に表示部が設けられている（下記公報参照）。

特開２００７−２５１３０６号公報

上記ヘッドマウントディスプレイの装着時、ディスプレイアームは使用者の頭部に対して左右及び上下方向に回動可能である。したがって、表示部を使用しないとき、表示部を目の前方から移動させることができる。

しかし、上記ヘッドマウントディスプレイの非装着時（収納時等）、ディスプレイアームを連結部に近づく方向へ回動させたとき、表示部やディスプレイアームが連結部より外側（ヘッドマウントディスプレイの装着時では連結部より上方）に出るので、その分大きな収納スペースが必要になり、表示部等の破損を招くこともある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は非装着時に小型化を図ることができる頭部装着型画像表示装置を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、使用者の頭部に装着されるヘッドバンド部と、前記ヘッドバンド部の両端部の内面にそれぞれ回動可能に取り付けられる２つの保持部と、前記使用者の側頭部に接触し、前記２つの保持部にそれぞれ保持される２つの接触部と、前記２つの保持部の一方に支持されたディスプレイアーム部と、前記ディスプレイアーム部に取り付けられ、前記使用者の眼の前方に配置される表示部とを備え、少なくとも前記ディスプレイアーム部と前記表示部とが前記ヘッドバンド部の内側の位置に移動できるように前記保持部が回動可能であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の頭部装着型画像表示装置において、前記ディスプレイアーム部が伸縮可能であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の頭部装着型画像表示装置において、前記ディスプレイアーム部が所定位置で停止可能であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の頭部装着型画像表示装置において、前記保持部が正逆回動可能であり、前記表示部が前記使用者の右眼及び左眼のいずれの前方にも配置可能であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の頭部装着型画像表示装置において、前記接触部はヘッドホン部であることを特徴とする。

この発明によれば、非装着時に小型化を図ることができる。

図１はこの発明の第１実施形態に係る頭部装着型画像表示装置の正面図である。 図２は頭部装着型画像表示装置の一部の拡大斜視図である。 図３は筐体部の第１筐体部を外した状態を示す斜視図である。 図４はディスプレイアーム部の一端部の断面図である。 図５（ａ）はディスプレイアーム部のクリック機構を説明する断面図、図５（ｂ）はディスプレイアーム部のヒンジ機構の拡大断面図である。 図６は筐体部の断面図である。 図７はヘッドホン部のヘッドホンアーム部への接続状態を示す斜視図である。 図８は折り畳まれた状態を示す頭部装着型画像表示装置の正面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係る頭部装着型画像表示装置の正面図である。なお、図１ではディスプレイアーム部３０がスライド機構の働きにより伸ばされており、ディスプレイ使用位置から状態から９０°下側へ回動した位置にある。また、図１において、頭部装着型画像表示装置の前後方向（図面と直交する方向）へ延びる軸をＸ軸とし、左右方向へ延びる軸をＹ軸とし、上下方向へ延びる軸をＺ軸とした。

頭部装着型画像表示装置１は、使用者（図示せず）の頭部に装着されるヘッドバンド部１０と、ヘッドバンド部１０の両端部の内面にそれぞれ正逆回動可能に取り付けられた左右のヘッドホンアーム部（保持部）２０と、左右のヘッドホンアーム部２０の一方に支持されたディスプレイアーム部３０と、ディスプレイアーム部３０に取り付けられ、使用者の眼の前方に配置されるディスプレイ部（表示部）４０と、左右のヘッドホンアーム部２０に支持され、音声を出力するヘッドホン部（接触部）５０とを備える。

ヘッドバンド部１０は円弧状である。ヘッドバンド部１０は、バネ性を有する薄い鋼板からなり、使用者の側頭部を押圧してヘッドホン部５０を使用者の耳に当接させるバンド本体部１１と、バンド本体部１１の両端部に後述する長さ調節機構によりスライド可能に設けられた筐体部７０と、バンド本体部１１の表面を覆い、バンド本体部１１の接触による頭部の痛みを和らげるヘッドパッド１３とを有する。なお、ヘッドパッド１３は、ディスプレイアーム部３０をヘッドバンド部１０側へ回動したとき、ディスプレイ部４０がバンド本体部１１に接触してディスプレイ部４０に傷が付くのを防止する。

ディスプレイアーム部３０は、スライド機構を構成する３つの筒状部材３１，３２，３３を有する。筒状部材３３はヘッドホンアーム部２０に支持されている。筒状部材３３に筒状部材３２が挿抜可能に連結され、筒状部材３２に筒状部材３１が挿抜可能に連結されている。したがって、ディスプレイアーム部３０を伸縮させることができる。

また、ディスプレイアーム部３０の筒状部材３１にはディスプレイヒンジ部３５を介してディスプレイ部４０が回動可能に支持されている。ディスプレイヒンジ部３５はいわゆるボールジョイントを備えている。ボールジョイントは、例えばディスプレイヒンジ部３５に設けられ、先端部に球状部を有する軸部（図示せず）と、ディスプレイ部４０に設けられ、球状部を回動可能に支持するソケット（図示せず）とで構成される。したがって、ディスプレイ部４０の向きを自在に変えることができる。

図２は頭部装着型画像表示装置の一部の拡大斜視図、図３は筐体部７０の第１筐体部７６を外した状態を示す斜視図である。

ヘッドホンアーム部２０はプラスチック製である。ヘッドホンアーム部２０は筐体部７０の端部の内面７１と直交する軸ＡＸ３を中心軸として回動自在であり、ヘッドホンアーム部２０にはディスプレイアーム部３０が連結されているので、ヘッドホンアーム部２０の回動につれてディスプレイアーム部３０が一体に回動する。

ヘッドホンアーム部２０の一端部は筐体部７０に形成された孔（図示せず）に嵌め込まれ、関節部材８０を介して筐体部７０に回転可能に支持されている。ヘッドホンアーム部２０にはビス８１によってほぼ円形のヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２が固定されている。ヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２の周縁部と筐体部７０の内壁面との間にはクリック受け板８３が挟持されている。クリック受け板８３には、ヘッドホンアーム部２０が回転したとき、ヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２に形成された凸部（図示せず）が落ち込む凹部（図示せず）が周方向へ所定間隔をおいて形成されている。凸部は例えば図３においてヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２に「・」８７で示された位置を裏側へ膨らませて形成される。

ヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２のバネ力でヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２の凸部がクリック受け板８３の凹部に落ち込むことでヘッドホンアーム部２０が回転したときにクリック感が得られる。その結果、ディスプレイアーム部３０及びディスプレイ部４０を使用者の眼の前方、上方及び下方にクリック感をもって停止させることができる。

ヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２には、配線線用のケーブルを通すための長孔８４が形成されている。また、ヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２には、筐体部７０の内壁面に形成された突起部７２，７３に当接する突設部８５が形成されている。突起部７２，７３に突設部８５を当接させることでディスプレイアーム部３０（ヘッドホンアーム部２０）の回転範囲が制限される。

図４はディスプレイアーム部３０の一端部の断面図、図５（ａ）はディスプレイアーム部３０のクリック機構を説明する断面図、図５（ｂ）はディスプレイアーム部３０のヒンジ機構９０の拡大断面図である。

ヒンジ機構９０は、ディスプレイアーム部３０の一端部３０ａと、ヘッドホンアーム部２０に回転可能に支持された第２ヒンジ部９２と、第２ヒンジ部９２に嵌合された第１ヒンジ部９１とで構成されている。

ディスプレイアーム部３０の一端部３０ａには軸ＡＸ２方向へそれぞれ突出する２つの軸部３４が形成されている。軸部３４が第１ヒンジ部９１と第２ヒンジ部９２とでそれぞれ回動可能に支持されているので、ディスプレイアーム部３０は軸部３４（軸ＡＸ２）を中心軸として回動することができ、ディスプレイ部４０の左右方向の位置を変えることができる。

ディスプレイアーム部３０の一端部３０ａに形成された凸部３８が摺動可能に係合する凹溝９３が第２ヒンジ部９２に形成されている。凹溝９３の底面と凸部３８の先端部との間には板ばね９５が配置され、ディスプレイアーム部３０を軸ＡＸ２周りに回動させたときに摩擦力を発生させてディスプレイアーム部３０にトルクを発生させる。

また、第２ヒンジ部９２には軸部３４に嵌合する環状突起９４が形成されている。軸部３４の端面が環状突起９４の内周面によって回動可能に支持されているので、ディスプレイアーム部３０は第２ヒンジ部９２の軸ＡＸ１を中心軸として回動することができ、ディスプレイ部４０の上下方向の位置を変えることができる。

また、第２ヒンジ部９２の外周面には軸ＡＸ１を挟んで対向する位置にクリック溝３７が形成されている。クリック溝３７とヘッドホンアーム部２０に取り付けられたクリックばね２５とでクリック機構が構成される。クリックばね２５はヘッドホンアーム部２０に形成された凹部２６に取り付けられ、クリックばね２５の弾性力で山部２７をクリック溝３７に押し付ける。そのため、ディスプレイアーム部３０を軸ＡＸ１周りへ回動したときクリック感をもって所定位置に停止させることができる。

なお、２ヵ所にクリック溝３７を形成したのは、ディスプレイアーム部２０を使用位置（ディスプレイ部４０が一方の眼の前方にあるときの位置）から１８０°回動させて他の眼の前方に配置させて使用するときであってもディスプレイ部４の上下方向の位置を調節することができるようにするためである。

上述したように、ディスプレイアーム部３０は、スライド機構、ヒンジ機構９０及びディスプレイヒンジ部３５に様々な動きを許容する自由度を持っている。すなわち、スライド機構は直線運動である１自由度、ヒンジ機構９０は軸ＡＸ１、ＡＸ２周りへ回動可能である２自由度、ディスプレイヒンジ部３５はＸ、Ｙ、Ｚ軸周りに回動可能である３自由度を持っている。したがって、ディスプレイアーム部３０は合計６自由度の動きをすることができる。その結果、ディスプレイ部４０の位置調整（ディスプレイ部４０に内蔵された表示素子（図示せず）上に表示された画像を眼球網膜上に結像させるための位置調整）を容易に行うことができる。

また、筐体部７０に収容された電気基板７５とディスプレイ部４０に収容された電気基板（図示せず）とは、ディスプレイヒンジ部３５、ディスプレイアーム部３０、ヘッドホンアーム部２０、関節部材８０のヘッドバンドアームヒンジクリックばね８２の配線用の長孔８４を介して延びるケーブル（図示せず）によって電気的に接続されている。電気基板７５には図示しない電源や電源保持回路等が設けられており、表示素子（図示せず）を駆動するための電力が電気基板７５からケーブルを介してディスプレイ部４０に供給される。

図６は筐体部７０の断面図である。なお、筐体部７０内に配置される電気基板の図示は省略されている。

筐体部７０は第１筐体部７６と第１筐体部７６と嵌合する第２筐体部７７とで構成されている。第１筐体部７６及び第２筐体部７７はそれぞれプラスチック成形されている。第１筐体部７６と第２筐体部７７との間に形成された空間部７８には、ヘッドバンド本体部１１に固定されたかまぼこ型の断面を有する長さ調節部材１２がスライド可能に配置されている。長さ調節部材１２にはバンド本体部１１が例えばインサート成形によって一体的に保持されている。長さ調節部材１２の底面（円弧の面に相対する平面）には所定ピッチのギザ１４（例えば平目のローレット目）が付けられている（図１参照）。第２筐体部７７にはこのギザ１４の谷部に係合可能な山型の板バネ部材７９が支持されている。板バネ部材７９のバネ力で板バネ部材７９の山部が長さ調節部材１２のギザ１４の谷部へ押し付けられることで長さ調節部材１２をスライドさせたときにクリック感が得られる。その結果、ヘッドバンド部１０の長さを調節するとき、長さ調節部材１２を所定の位置でクリック感をもって停止させることができる。長さ調節機構は長さ調節部材１２と板バネ部材７９とで構成されている。

また、筐体部７０には、ディスプレイアーム部３０を縮小させたとき、余剰となったケーブルを巻き取る巻取リール（図示せず）と巻取リールをリール巻取り方向へ付勢する付勢ばね（図示せず）とが設けられている。

図７はヘッドホン部５０のヘッドホンアーム部２０への接続状態を示す斜視図である。

ヘッドホンアーム部２０の他端部にはヘッドホンヒンジピン２２を介してヘッドホン部５０が接続されている。

ヘッドホン部５０は円筒状である。ヘッドホン部５０の中央部及びヘッドホンアーム部２０の他端部にはヘッドホンヒンジピン２２によって連結されるヒンジアーム６及びヒンジアーム２３がそれぞれ設けられている。ヘッドホンヒンジピン２２の中間部はヒンジアーム２３に固定されており、ヘッドホンヒンジピン２２の両端部はヒンジアーム６にそれぞれ形成された断面が長孔（図示せず）のいわゆるばか孔に回動可能に支持されている。

その結果、ヘッドホン部５０は上下方向及び左右方向へ回動させることができる。また、ヒンジアーム６がヘッドホン部５０の中央部に形成されているため、ヘッドホン部５０は使用者の耳を均等に押圧することができる。

上記構成の頭部装着型画像表示装置１を頭部に装着するとき、長さ調節機構を働かせてヘッドバンド部１０の長さを調節する。この調節によって使用者の頭部にヘッドバンド部１０を密着させるとともに、ヘッドホン部５０を左右の耳に正確に押し当てることができる。その後、ディスプレイアーム部３０のヒンジ機構９０、ディスプレイヒンジ部３５、スライド機構を用いて使用者の眼の前方に配置されるディスプレイ部４０の位置を調整する。このとき、ディスプレイアーム部３０は６自由度を持っているので、使用者はディスプレイ部４０の位置を容易に調整することができる。その結果、使用者は適正に調整された画像を音声付で見ることができる。

次に、頭部装着型画像表示装置の折り畳み方法を図８を用いて説明する。

図８は折り畳まれた状態を示す頭部装着型画像表示装置の正面図である。なお、図８の頭部装着型画像表示装置１０１では筐体部１７０の外形が図１の頭部装着型画像表示装置１の筐体部７０の外形と異なるため、参照符号の上位の数字を変えているが、両者の基本構造は同じである。

頭部装着型画像表示装置１０１を折り畳むとき、まず、ヘッドバンド部１０を短くする。次に、ディスプレイアーム部３０の長さを最も短くする。その後、軸ＡＸ１を中心軸としてディスプレイアーム部３０をディスプレイ使用位置からヘッドバンド部１０から離れる方向へ９０°回動させる（図１参照）。最後に、軸ＡＸ３を中心軸としてヘッドホン部５０がヘッドバンド部１０に近づく方向へ１８０°回動させる。その結果、ヘッドホンアーム部２０、ヘッドホン部５０、ディスプレイアーム部３０及びディスプレイ部４０がヘッドバンド部１０の内側に移動する。このとき、図８に示すようにディスプレイアーム部３０はヘッドホンアーム部２０とヘッドホン部５０との間に位置する。

この実施形態によれば、ヘッドホンアーム部２０、ヘッドホン部５０、ディスプレイアーム部３０及びディスプレイ部４０がヘッドバンド部１の内側に移動させることができるので、非装着時に小型化を図ることができる。また、ディスプレイアーム部３０を折り畳んだとき、ディスプレイアーム部３０やディスプレイ部４０がヘッドバンド部１０の外側（上方）に出ないので、頭部装着型画像表示装置１をかばん等への出し入れするときにディスプレイ部４０等をかばんの縁に引っ掛けて破損させることがない。更に、頭部装着型画像表示装置１（１０１）は非装着時に従来の装置より小型になるので、より小さいサイズのかばん等に収納可能になる。

なお、上記各実施形態では、ディスプレイ部４０が使用者の右眼の前方に配置されるようにしたが、ヘッドホンアーム部２０を図１の位置から後方へ９０°回動させ、頭部装着型画像表示装置１を装着したとき、ディスプレイ部４０が使用者の左眼の前方に配置されるようにしてもよい。また、上記実施形態では接触部を音声を出力可能なヘッドホン部５０としたが、これに代えて音声を出力しない例えば耳当てとしてもよい。

また、上記実施形態では、ディスプレイアーム部３０を伸縮可能としたが、ディスプレイアーム部３０は伸縮可能でなくてもよい。更に、上記実施形態ではヘッドホンアーム部２０を正逆回動可能であるとしたが、ヘッドホンアーム部２０は正逆回動可能でなくてもよい。

１：頭部装着型画像表示装置、１０：ヘッドバンド部、２０：ヘッドホンアーム部（保持部）、３０：ディスプレイアーム部、４０：ディスプレイ部（表示部）、５０：ヘッドホン部（接触部）。

Claims (5)

1. 使用者の頭部に装着されるヘッドバンド部と、
   前記ヘッドバンド部の両端部の内面にそれぞれ回動可能に取り付けられる２つの保持部と、
   前記使用者の側頭部に接触し、前記２つの保持部にそれぞれ保持される２つの接触部と、
   前記２つの保持部の一方に支持されたディスプレイアーム部と、
   前記ディスプレイアーム部に取り付けられ、前記使用者の眼の前方に配置される表示部と
   を備え、
   少なくとも前記ディスプレイアーム部と前記表示部とが前記ヘッドバンド部の内側の位置に移動できるように前記保持部が回動可能であることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
2. 前記ディスプレイアーム部が伸縮可能であることを特徴とする請求項１記載の頭部装着型画像表示装置。
3. 前記ディスプレイアーム部が所定位置で停止可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の頭部装着型画像表示装置。
4. 前記保持部が正逆回動可能であり、前記表示部が前記使用者の右眼及び左眼のいずれの前方にも配置可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の頭部装着型画像表示装置。
5. 前記接触部はヘッドホン部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の頭部装着型画像表示装置。

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