(57)【要約】【課題】複雑な調整機構を必要とせず、表示部の位置調整が可能で、かつ、表示部を眼前に安定して保持できるヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】支持アーム４は、支持部５に直結されたリジッドアーム７と、表示部６に直結されたフレキシブルアーム８とから形成されている。リジッドアーム７は変形しないが、前述のように、支持部５を介して左右方向の回動と上下方向の回動が可能なようにされている。フレキシブルアーム８は、人為的な外力を加えることにより、３次元方向への変形とねじれ変形が可能である。使用時には、リジッドアーム７を回動させて表示部６を使用者の眼前に位置させる。そして、表示部６の位置の微調整（前後、左右位置、及び３次元方向の回転角）を、フレキシブルアーム８を変形させることにより行う。フレキシブルアーム８の最小曲げ半径を制限することにより、表示部６が顔面に当たらないようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を片眼に表示する表示部と、前記表示部をその先端に直結して保持する支持アームと、前記支持アームを回動可能に保持して頭部に固定する固定部とを有し、前記支持アームは、少なくともその前記表示部側がフレキシブルアームで構成され、前記フレキシブルアームの最小曲げ半径が制限されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記支持アームは、その前記固定部側がリジッドアームで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記最小曲げ半径は、２０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記フレキシブルアームは、容易に塑性変形が可能で、かつ、人為的な外力を加えない限り塑性変形しない支持部材を骨格部材とし、当該骨格部材をフレキシブルな素材で包み込んだものであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイであって、前記骨格部材は、２枚の部材を重ねて構成され、そのうちの一方の部材は、その両端をそれぞれ前記表示部及び前記リジッドアームに固定され、他方の部材は、その一端を、前記表示部又は前記リジッドアームに固定され、他の一端が、前記リジッドアーム又は前記表示部に対して、所定範囲だけ、当該部材の長さ方向に移動可能なように保持されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記フレキシブルアームは、フレキシブルチューブからなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記フレキシブルアームと前記リジッドアームの長さの比が、２：１〜１：２の範囲にあることを特徴とする請求項２から請求項６のうちいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
請求項２から請求項７のうちいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイであって、前記固定部から前記表示部への配線が前記支持アーム中を通っており、前記フレキシブルアームのねじり量が前記フレキシブルアームのねじり剛性により、９０°以下に制限されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネル（ＬＣＤ）等のディスプレイ上に表示された映像を、接眼レンズやハーフミラー等を有する光学系を介して拡大した虚像として観察する眼鏡タイプの映像表示装置が種々と提案され、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれている。このようなヘッドマウントディスプレイの例は、例えばＷＯ２００４／０６１５１９Ａ１公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
この映像表示装置は、多くの場合、頭に巻いた形で顔面に装着する構成とされ、両眼に対応する位置に映像表示系を形成した両眼タイプと左右眼の一方の眼に対応する位置に映像表示系を形成した片眼タイプとがある。このようなヘッドマウントディスプレイは、通常は、映像を表示する表示部と音声を出力するヘッドホーンとを有している。
【０００４】
このようなヘッドマウントディスプレイの概要を図５に示す。このヘッドマウントディスプレイ２１においては、２つのヘッドホーンハウジング２２がオーバヘッドバンド２３によって連結されている。オーバヘッドバンド２３は、弾力性を有し、ヘッドマウントディスプレイ２１を装着するときには、ヘッドホーンハウジング２２を両耳位置に位置させ、オーバヘッドバンド２３の弾力により、人間の頭部（耳部）をヘッドホーンハウジング２２で挟んで固定する。装着時においては、図５に示すように、オーバヘッドバンド２３が頭頂部方向を向くような位置で装着される。
【０００５】
ヘッドホーンハウジング２２には、支持アーム２４が、支持部２５を介して左右方向の回動と上下方向の回動、及び前後方向のスライドが可能なように取り付けられており、その先端部に、使用者の眼に映像を表示する表示部２６が取り付けられている。使用時には、支持アーム２４を回動させて表示部２６を使用者の眼前に位置させ、映像を表示する。なお、表示部２６は支持アーム２４に対して、表示部ヒンジ２７を介してヨーとロールの回動が可能なように取り付けられており、支持アーム２４に対して表示部２５を回動させることにより、眼と表示部２６との位置関係、角度関係の微調整を行う。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０６１５１９Ａ１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図５に示すような構成では、ヘッドホーンハウジング２２、支持アーム２４、表示部２６の何れもがリジッドな部材のみで構成されているので、最終的に表示部２６の位置・角度を調整するために、支持部２５、表示部ヒンジ２７等の位置調整機構を必要とし、構造が複雑となり、かつ、各位置調整機構による位置・角度調整が干渉するので位置・角度調整が困難になるという問題点がある。
【０００７】
このような問題点を解決するために、支持アーム２４全体をフレキシブルアームとするという解決策も考えられるが、この場合には、支持アーム２４に必要とされる剛性が確保できなくなり、表示部２６を眼前位置に保持することが困難であるという問題点が生じる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複雑な調整機構を必要とせず、表示部の位置調整が可能で、かつ、表示部を眼前に安定して保持できるヘッドマウントディスプレイを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための第１の手段は、映像を片眼に表示する表示部と、前記表示部をその先端に直結して保持する支持アームと、前記支持アームを回動可能に保持して頭部に固定する固定部とを有し、前記支持アームは、少なくともその前記表示部側がフレキシブルアームで構成され、前記フレキシブルアームの最小曲げ半径が制限されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイである。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記支持アームは、その前記固定部側がリジッドアームで構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、前記最小曲げ半径は、２０〜１００ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、前記フレキシブルアームは、容易に塑性変形が可能で、かつ、人為的な外力を加えない限り塑性変形しない支持部材を骨格部材とし、当該骨格部材をフレキシブルな素材で包み込んだものであることを特徴とするものである。
【００１３】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、前記骨格部材は、２枚の部材を重ねて構成され、そのうちの曲げの外側に位置する部材は、その両端をそれぞれ前記表示部及び前記リジッドアームに固定され、曲げの内側に位置する部材は、その一端を、前記表示部又は前記リジッドアームに固定され、他の一端が、前記リジッドアーム又は前記表示部に対して、所定範囲だけ、当該部材の長さ方向に移動可能なように保持されていることを特徴とするものである。
【００１４】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、前記フレキシブルアームは、フレキシブルチューブからなることを特徴とするものである。
【００１５】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第２の手段から第６の手段のいずれかであって、前記フレキシブルアームと前記リジッドアームの長さの比が、２：１〜１：２の範囲にあることを特徴とするものである。
【００１６】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第２の手段から第７の手段のいずれかであって、前記固定部から前記表示部への配線が前記支持アーム中を通っており、前記フレキシブルアームのねじり量が前記フレキシブルアームのねじり剛性により、９０°以下に制限されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複雑な調整機構を必要とせず、表示部の位置調整が可能で、かつ、表示部を眼前に安定して保持できるヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例であるヘッドマウントディスプレイの概要を示す図である。このヘッドマウントディスプレイ１においては、２つのヘッドホーンハウジング２がオーバヘッドバンド３によって連結されている。オーバヘッドバンド３は、弾力性を有し、ヘッドマウントディスプレイ１を装着するときには、ヘッドホーンハウジング２を両耳位置に位置させ、オーバヘッドバンド３の弾力により、人間の頭部（耳部）をヘッドホーンハウジング２で挟んで固定する。装着時においては、図１に示すように、オーバヘッドバンド３が頭頂部方向を向くような位置で装着される。
【００１９】
ヘッドホーンハウジング２には、支持アーム４が、支持部５を介して左右方向の回動と上下方向の回動が可能なように取り付けられており、その先端部に、使用者の眼に映像を表示する表示部６が直結されている。ヘッドホーンハウジング２、オーバヘッドバンド３、支持部５が固定部に相当する。
【００２０】
支持アーム４は、支持部５に直結されたリジッドアーム７と、表示部６に直結されたフレキシブルアーム８とから形成されている。リジッドアーム７は変形しないが、前述のように、支持部５を介して左右方向の回動と上下方向の回動が可能なようにされている。フレキシブルアーム８は、人為的な外力を加えることにより、３次元方向への変形とねじれ変形が可能であるが、人為的な外力が加わらない限り、自重等で変形することがない程度のフレキシビリティを有している。
【００２１】
使用時には、リジッドアーム７を回動させて表示部６を使用者の眼前に位置させる。そして、表示部６の位置の微調整（前後、左右位置、及び３次元方向の回転角）を、フレキシブルアーム８を変形させることにより行う。
【００２２】
図２に、表示部６の前後方向の調整を行う場合の様子を示す。実線で示す状態から、リジッドアーム７を左右方向に回動させることにより、大まかな位置を調整して破線で示す状態とし、その後、フレキシブルアーム８を変形させることにより破線で示す状態として、表示部６を破線で示す位置に移動させる。
【００２３】
図３に、表示部６の左右方向の調整を行う場合の様子を示す。実線で示す状態から、リジッドアーム７を左右方向に回動させることにより、大まかな位置を調整して破線で示す状態とし、その後、フレキシブルアーム８を変形させることにより破線で示す状態として、表示部６を破線で示す位置に移動させる。
【００２４】
その他、表示部６の角度調整も、フレキシブルアーム８を変形（ねじりを含む）によって行うことができる。
【００２５】
図４に、図１に使用されているヘッドホーンハウジング２、支持アーム４、支持部５、表示部６の詳細を示す。ヘッドホーンハウジング２の中には、音声を発するドライバ２ａと電気基板２ｂが設けられ、電気基板２ｂからは電気配線９が表示部６まで延びている。支持部５は、回動ピン５ａを有し、回動ピン５ａが、ヘッドホーンハウジング２の軸受２ｃに嵌り込んで回動するようになっている。回動ピン５ａも軸受を有し、この中に、リジッドアーム７の回動ピン７ａが嵌り込んで回動するようになっている。これにより、リジッドアーム７は、ヘッドホーンハウジング２に対し、図１に示すように左右方向、上下方向の回動が可能となっている。
【００２６】
リジッドアーム７の先端部には、フレキシブルアーム８が取り付けられている。フレキシブルアーム８は、容易に塑性変形が可能で、かつ、人為的な外力を加えない限り塑性変形しない支持部材８ａ、８ｂ（例えばアルミニウムや半田の棒）を重ね合わせて、フレキシブル素材８ｃ（例えばゴム）で包み込んだものとなっている。
【００２７】
フレキシブルアーム８と表示部６は直結されており、図５に示すような表示部ヒンジ２７を有しない。よって、それだけ構造が簡単となる。表示部６中には、光学系６ａと電気基板６ｂが内蔵されている。電気配線９は、リジッドアーム７の中空部と、フレキシブルアーム８のフレキシブル素材８ｃ中を配線されている。
【００２８】
又、支持部材８ａ、８ｂとして鉛直方向に長く、水平方向に薄いものを使用すれば、フレキシブルアーム８は、必要変形量が多い水平方向には変形しやすく、必要変形量が少なく、かつ重力のかかる鉛直方向には変形しにくいようにすることができる。
【００２９】
フレキシブルアーム８とリジッドアーム７の長さの比は、２：１〜１：２の範囲とすることが望ましい。この比が２：１を超すと、支持アーム４がフレキシブルになりすぎ、その形状を安定に保つことが困難となる場合がある。又、この比が１：２未満となると、フレキシブルアーム８の長さが短くなりすぎ、表示部６の位置調整範囲を十分なだけ確保できなくなる可能性がある。
【００３０】
支持部材８ａ、８ｂの一端は、ビス６ｃにより表示部６に固定されている。又、リジッドアーム７は係止部７ｂを有しており、係止部７ｂには、押さえ板７ｃがビス７ｄにより止められている。そして、係止部７ｂの上面と押さえ板７ｃの間には、円形穴の開いた支持部材８ｂと、長孔の開いた支持部材８ａが挟み込まれている。そして、支持部材８ｂの円形穴は、係止部７ｂに嵌合しているので、支持部材８ｂの端部はリジッドアーム７に固定される。それに対し、支持部材８ａの長孔は、係止部７ｂの大きさより、支持部材８ａの長さ方向に長く形成されているので、係止部７ｂとの間に隙間ができ、この隙間の分だけ、支持部材８ａの長さの方向に移動が可能となっている。
【００３１】
よって、フレキシブルアーム８の変形により、フレキシブルアーム８の曲率半径が変化しても、それに伴って発生する支持部材８ａと支持部材８ｂの長さの差は、この支持部材８ａの移動によって吸収され、これにより、フレキシブルアーム８の曲率半径が変化することができる。しかし、支持部材８ａの移動量が大きくなり、長孔の端が係止部７ｂに当たると、それ以上の支持部材８ａの移動ができなくなり、フレキシブルアーム８の曲率半径の変化が制限される。これにより、フレキシブルアーム８の最小曲げ半径が決まり、最小曲げ半径が小さくなりすぎて、表示部６が顔面に当たることを防止できる。
【００３２】
なお、以上の例においては、支持部材８ａに長孔を設けて可動とし、支持部材８ｂの両端を固定としたが、逆に、支持部材８ｂに長孔を設けて可動とし、支持部材８ａの両端を固定としてもよい。
【００３３】
この最小曲げ半径は、２０〜１００ｍｍであることが望ましい。２０ｍｍ以下となると、表示部６が顔面に当たる可能性が出てくる。又、１００ｍｍを超えると、十分な表示部６の位置調整ができなくなる可能性がある。
【００３４】
なお、図４に示す例では、電気配線２ｂを、リジッドアーム７の中空部と、フレキシブルアーム８のフレキシブル素材８ｃの内側を通している。この場合、フレキシブルアーム８のねじれ量が大きいと、電気配線２ｂがねじれて切断する可能性がある。よって、フレキシブルアーム８のねじり剛性を調整し、最大ねじれ量が９０°以下となるようにすることが好ましい。
【００３５】
又、フレキシブルアーム８を、蛍光灯スタンドやフレキシブル電線管等で用いられているフレキシブルチューブで構成するようにしてもよい。フレキシブルチューブはフレキシビリティを有すると共に、ある程度の剛性を有する（例えば蛍光灯スタンドで、蛍光灯の向きを変えてその位置に保持するために用いられる）ので、これを使用すれば、簡単な構成によりフレキシブルアーム８に必要とされる機能を実現することができ、かつ、その中に電気配線９を通すことが容易である。この場合、最小曲げ半径は、フレキシブルチューブの太さや剛性を変えることにより実現できる。
【００３６】
又、支持部５の上下方向の回動範囲は、１８０°以上とすることが好ましい。このようにしておくと、支持アーム４を１８０°回転させると共に、ヘッドホーンの装着の左右を逆にすることにより、図１に示すような左眼用として使用中のヘッドマウントディスプレイを、右眼用のヘッドマウントディスプレイとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の１例であるヘッドマウントディスプレイの概要を示す図である。
【図２】表示部の前後方向の調整を行う場合の様子を示す図である。
【図３】表示部の左右方向の調整を行う場合の様子を示す図である。
【図４】ヘッドホーンハウジング、支持アーム、支持部、表示部の詳細を示す図である。
【図５】従来のヘッドマウントディスプレイの概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ヘッドマウントディスプレイ、２…ヘッドホーンハウジング、２ａ…ドライバ、２ｂ…電気配線、２ｃ…軸受、３…オーバヘッドバンド、４…支持アーム、５…支持部、６…表示部、６ａ…光学系、６ｂ…電気基板、６ｃ…ビス、７…リジッドアーム、７ａ…回動ピン、７ｂ…係止部、７ｃ…押さえ板、８…フレキシブルアーム、８ａ…支持部材、８ｂ…支持部材、８ｃ…フレキシブル素材、９…電気配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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