(57)【要約】【課題】  画像表示部の位置の微調整を行う手間を省く。【解決手段】  ユーザの少なくとも一方の眼前で画像を表示させる画像表示部と、ユーザの頭部に装着される装着部と、装着部が一方の端部に、画像表示部が他方の端部にそれぞれ取り付けられた支持部と、支持部の両端部のうち、画像表示部が取り付けられる側の端部に設けられ、画像表示部と装着部との相対位置を変化させる表示用関節部と、を備え、表示用関節部は、画像表示部の回動中心となる回動軸を複数有し、複数の回動軸は、その軸方向が同一方向となる回動軸を少なくとも１組有する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの少なくとも一方の眼前で画像を表示させる画像表示部と、
前記ユーザの頭部に装着される装着部と、
前記装着部が一方の端部に、前記画像表示部が他方の端部にそれぞれ取り付けられた支持部と、
前記支持部の両端部のうち、前記画像表示部が取り付けられる側の端部に設けられ、前記画像表示部と前記装着部との相対位置を変化させる表示用関節部と、を備え、
前記表示用関節部は、前記画像表示部の回動中心となる回動軸を複数有し、
前記複数の回動軸は、その軸方向が同一方向となる回動軸を少なくとも１組有することを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記軸方向が同一方向となる回動軸を回動中心として前記画像表示部を回動させたときのトルクは、前記軸方向が同一方向となる回動軸のそれぞれで異なることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項３】
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、
前記軸方向が同一方向となる回動軸を回動中心として前記画像表示部を回動させたときの回動角は、前記軸方向が同一方向となる回動軸のそれぞれで異なることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記軸方向が同一方向となる回動軸を回動中心として前記画像表示部を回動させたときのトルクは、前記回動角が大きく設定された回動軸よりも、回動角が小さく設定された回動軸の方が大きくなることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記表示用関節部は、少なくとも前記回動角が小さく設定された回動軸を回動中心として前記画像表示部が回動することを防止するロック機構を備えていることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項６】
請求項３〜５いずれか１つ記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記装着部から前記画像表示部に向けて、前記画像表示部の回動角が大きく設定された回動軸、回動角が小さく設定された回動軸の順で配置されていることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１つ記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記軸方向が同一方向となる回動軸の軸方向は、前記頭部に装着し、且つ前記画像表示部を眼前に配置した状態で前記頭部の上下方向となるように配置されることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１つ記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記装着部と前記支持部とは、装着用関節部を介して接続されており、
前記装着用関節部は、少なくとも頭部に装着された状態で前記頭部の左右方向を軸方向にして前記支持部を回動可能とすることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの頭部に装着し、その眼前に画像を表示する頭部装着型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ユーザの頭部に装着し、その眼前に画像を表示する頭部装着型の画像表示装置が提供されている。この頭部装着型の画像表示装置は、例えば頭部に沿って設けられ、その両端部にイヤーパッドなどが設けられた装着部と、画像を表示する例えばＬＣＤ等の画像表示部と、装着部と画像表示部とが両端に設けられた支持部とから構成されている。このような頭部装着型の画像表示装置においては、使用するユーザの頭部の大きさや形状が異なることから、画像表示部の位置を調整できるようになっている。
【０００３】
特許文献１に記載の画像表示装置においては、装着部と支持部との間や、支持部と画像表示部との間に連結機構を配置し、画像表示装置を頭部に装着したときに、頭部の上下方向、又は頭部の左右方向に画像表示部の位置を調整できるようにしている。また、支持部を伸縮自在にすることで、頭部の前後方向における画像表示部の位置を調整できるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−０８０６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような頭部装着型の画像表示装置による画像表示をユーザが中断したときには、画像表示部によって視界が遮られることから、ユーザは画像表示部を移動させて視界を確保する。これにより、画像表示装置による画像表示を再開させるときには、ユーザは、画像表示部をユーザの眼前に移動させた後、ユーザの意図する位置となるように画像表示部の位置を微調整する必要があり、その調整に手間がかかるという問題がある。また、この他に、同一のユーザが画像表示装置を使用した場合には、その装着の度に画像表示部の位置を微調整する必要があり、手間がかかるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、本発明の頭部装着型画像表示装置は、画像表示部の位置の微調整を行う手間を省くことができるようにした頭部装着型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の頭部装着型画像表示装置は、ユーザの少なくとも一方の眼前で画像を表示させる画像表示部と、前記ユーザの頭部に装着される装着部と、前記装着部が一方の端部に、前記画像表示部が他方の端部にそれぞれ取り付けられた支持部と、前記支持部の両端部のうち、前記画像表示部が取り付けられる側の端部に設けられ、前記画像表示部と前記装着部との相対位置を変化させる表示用関節部と、を備え、前記表示用関節部は、前記画像表示部の回動中心となる回動軸を複数有し、前記複数の回動軸は、その軸方向が同一方向となる回動軸を少なくとも１組有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記軸方向が同一方向となる回動軸を回動中心として前記画像表示部を回動させたときのトルクは、前記軸方向が同一方向となる回動軸のそれぞれで異なることを特徴とする。
【０００８】
また、前記軸方向が同一方向となる回動軸を回動中心として前記画像表示部を回動させたときの回動角は、前記軸方向が同一方向となる回動軸のそれぞれで異なることを特徴とする。
【０００９】
また、前記軸方向が同一方向となる回動軸を回動中心として前記画像表示部を回動させたときのトルクは、前記回動角が大きく設定された回動軸よりも、回動角が小さく設定された回動軸の方が大きくなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記表示用関節部は、少なくとも前記回動角が小さく設定された回動軸を回動中心として前記画像表示部が回動することを防止するロック機構を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記装着部から前記画像表示部に向けて、前記画像表示部の回動角が大きく設定された回動軸、回動角が小さく設定された回動軸の順で配置されていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記軸方向が同一方向となる回動軸の軸方向は、前記頭部に装着し、且つ前記画像表示部を眼前に配置した状態で前記頭部の上下方向となるように配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記装着部と前記支持部とは、装着用関節部を介して接続されており、前記装着用関節部は、少なくとも頭部に装着された状態で前記頭部の左右方向を軸方向にして前記支持部を回動可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像表示部の位置を一旦微調整すれば、画像表示部による画像表示を中断して画像表示部を眼前から移動させたとしても、画像表示を再開する際には画像表示部を眼前に移動させるだけで済み、画像表示部の位置を微調整する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１０は、ユーザの頭部に装着して使用される。ヘッドマウントディスプレイ１０は、ユーザの頭部に装着する装着部１５と、ユーザの眼前で画像を表示する画像表示部１６と、装着部１５と画像表示部１６との間に設けられた支持部１７とから構成される。
【００１６】
装着部１５は、ヘッドバンド２０と、ヘッドバンド２０の両端に配置されるイヤーパッド２１，２２と、イヤーパッド２１，２２とヘッドバンド２０とをそれぞれ連結するアーム２３，２４とから構成されている。
【００１７】
ヘッドバンド２０は、頭部に沿った湾曲形状からなる。このヘッドバンド２０は弾力性を有しており、ユーザの頭部への装着時には、アーム２３，２４の一端部にそれぞれ取り付けられたイヤーパッド２１，２２でユーザの頭部（耳及びその近傍となる箇所）を挟み込む。
【００１８】
イヤーパッド２１，２２は、ヘッドマウントディスプレイ１０を頭部に装着したときにユーザの耳部及びその近傍を被覆する。これらイヤーパッド２１，２２にはスピーカ（図示省略）が内蔵されており、それぞれのスピーカからユーザの耳部に向けて音声を出力する。
【００１９】
アーム２３は、その一端側にイヤーパッド２１が取り付けられている。また、アームの他端は、ヘッドバンド２０に差し込まれている。このアーム２３をＡ方向に移動させることで、アーム２３の他端側がヘッドバンド２０から引き出され、ヘッドバンド２０とイヤーパッド２１との距離が長くなり、また、アーム２３をＢ方向に移動させることでアーム２３がヘッドバンド２０の内部に差し込まれ、ヘッドバンド２０とイヤーパッド２１との距離が短くなる。
【００２０】
同様にして、アーム２４は、その一端側にイヤーパッド２２が取り付けられている。また、アーム２４の他端は、ヘッドバンド２０に差し込まれている。このアーム２４をＣ方向又はＤ方向に移動させることで、ヘッドバンド２０とイヤーパッド２２との距離を調整することができる。
【００２１】
画像表示部１６は、装着したユーザの一方の眼前に配置された状態で画像を表示する。画像表示部１６としてはＬＣＤ等の表示素子が用いられる他に、例えばＬＣＤなどの表示素子と、この表示素子にて表示される画像を拡大するレンズや、画像光の光路を変更するプリズム等の光学系との組み合わせ等から構成される。なお、画像表示部１６が表示素子と光学系との組み合わせからなる場合には、ユーザの眼と光学系との間に画像光を結像させる画像表示部となる。
【００２２】
支持部１７は、その一端がアーム２３に取り付けられ、その他端が画像表示部１６に取り付けられる。この支持部１７の一端は、アーム２３に設けられた装着用関節部３０に取り付けられる。図２に示すように、装着用関節部３０は、第１回動機構３１と、第２回動機構３２とを内部に備えている。第１回動機構３１は、軸Ｘ１を中心にして支持部１７をＥ方向或いはＦ方向に回動させる。
【００２３】
第２回動機構３２は、アーム２３に設けられた軸受け２３ａと、軸受け２３ａに軸支される回動部材３６とから構成されている。回動部材３６は、保持板３７及び第１回動機構３１を介して支持部１７と連結されているので、支持部１７は軸Ｘ２を中心にしてＧ方向又はH方向に回動する（図３参照）。なお、ヘッドマウントディスプレイ１０を頭部に装着すると、この軸Ｘ２は、頭部の左右方向となる。なお、符号３８は、第１回動機構３１と第２回動機構３２とを被覆するカバーである。
【００２４】
支持部１７の他端は、表示用関節部４０を介して画像表示部１６に取り付けられる。図４及び図５に示すように、表示用関節部４０は、支持部１７から画像表示部１６に向けて直列に配置された複数の可動体４１〜４５を備えている。これら可動体４１〜４５のうち、可動体４１と可動体４２との連結部分に第３回動機構５０が、可動体４２と可動体４３との連結部分に第４回動機構５１がそれぞれ設けられる。同様にして、可動体４３と可動体４４との連結部分に第５回動機構５２が、可動体４４と可動体４５との連結部分に第６回動部５３がそれぞれ設けられる。
【００２５】
第３回動機構５０は、例えば画像表示部１６による画像表示を中断、又は終了した後、画像表示部１６を眼前から退避させる際に用いられる。この第３回動機構により、画像表示部を眼前から退避させることで、画像表示部１６を頭部に引掛けることなく、ヘッドバンド２０の上方まで回動させることができる。
【００２６】
この第３回動機構５０は、ピン６０、バネ６１、ワッシャ６２〜６５及びナット６６を備えている。ピン６０は、可動体４１と可動体４２とを連結し、第３回動機構５０における回動中心（Ｘ３）となる部材である。このピンは、画像表示部１６を眼前まで回動させると、その軸方向がユーザの頭部の上下方向となる。これにより、可動体４２が可動体４１に対して、I方向又はJ方向に回動する。なお、可動体の回動角度は、θ１となる。このピン６０には、ナット６６が螺合される。ワッシャ６２は可動体４１に、ワッシャ６３は可動体４２にそれぞれ取り付けられ、可動体４１と可動体４２とを連結したときに、ワッシャ６２とワッシャ６３とが当接される。同様にして、ワッシャ６４は可動体４１に、ワッシャ６５は可動体４２にそれぞれ取り付けられ、可動体４１と可動体４２とを連結したときに、ワッシャ６４とワッシャ６５とが当接される。
【００２７】
バネ６１は、通常の状態よりも縮んだ状態でワッシャ６２とワッシャ６４との間に配置される。このバネ６１の復帰力によってワッシャ６２がワッシャ６３に向けて押圧され、ワッシャ６４がワッシャ６５に向けて押圧される。これにより、ワッシャ６２とワッシャ６３との間と、ワッシャ６４とワッシャ６５との間に摩擦力がそれぞれ生じる。
【００２８】
第４回動機構５１は、ピン７０，ナット７１，バネ７２及びワッシャ７３，７４を備えている。ワッシャ７３は可動体４２に、ワッシャ７４は可動体４３にそれぞれ取り付けられる。ピン７０は、可動体４２と可動体４３とを連結し、可動体４３の回動中心（Ｘ４）となる部材である。このピン７０により、可動体４３が可動体４２に対してＭ方向又はＮ方向に回動する（図３参照）。このピン７０はその先端側からバネ７２に挿入させた状態で、可動体４２側から可動体４３側に向けて挿入された後、ナット７１が螺合される。ピン７０とナット７１とが螺合されることで、バネ７２は通常の状態よりも縮んだ状態で保持される。この縮んだバネ７２の復帰力によって可動体４３を可動体４２に向けて押圧する。これにより、ワッシャ７３とワッシャ７４との間に摩擦力が生じる。
【００２９】
第５回動機構５２は、画像表示部１６を眼前に配置した後の微調整を行う際に用いられる。この第５回動機構５２は、第３回動機構５０と同様の構成をしているので、その詳細は省略するが、可動体４３と可動体４４とを連結するピン８０の軸方向が第３回動部のピン６０の軸方向と同一方向となる。このピン８０により、可動体４４が可動体４３に対して、軸Ｘ５を中心にして、Ｏ方向又はＰ方向に回動する。なお、可動体４３に対して可動体４４が回動する角度は、θ２（θ２＜θ１）となる。
【００３０】
第６回動機構５３は、第３回動機構５０及び第５回動機構５２の構成と同様であるので、その詳細は省略するが、可動体４４と可動体４５とを連結するピン９０の軸方向が、第３回動機構５０のピン６０（又は第５回動機構５２のピン８０）の軸方向及び第４回動機構５１のピン７０の軸方向に、それぞれ直交する方向となるように配置されている。これにより、可動体４５が可動体４４に対して、軸Ｘ６を中心にしてＱ方向又はＲ方向に回動する。
【００３１】
このように構成されたヘッドマウントディスプレイ１０を用いるときには、ユーザは、頭部に装着部１５を装着し、画像表示部１６を眼前に位置するように装着用関節部３０を利用して画像表示部１６をH方向に回動させる。画像表示部１６を眼前に位置させた後、画像表示部１６を持ち、表示用関節部４０を利用して画像表示部１６の微調整を行う。この微調整は、表示用関節部４０の軸Ｘ４、軸Ｘ５、軸Ｘ６のそれぞれを中心として画像表示部１６を回動させることで行われる。
【００３２】
一方、装着用関節部３０を利用して画像表示部１６をＨ方向に回動させたときに、画像表示部１６が眼前に位置しないときには、表示用関節部４０の軸Ｘ３を中心として（第３回動機構５０を利用して）画像表示部１６を眼前に位置するように回動させる。この画像表示部１６の回動時に、軸Ｘ３だけでなく、軸Ｘ５を中心にして画像表示部１６が動いてしまうと、ユーザは、画像表示部１６を眼前に位置するように回動させた後、軸Ｘ５を中心にして画像表示部１６の微調整を行う必要がある。
【００３３】
そこで、軸Ｘ３における（第３回動機構５０を利用したときの）トルクＴ３と、軸Ｘ５における（第５回動機構５２を利用したときの）トルクＴ５とは、Ｔ３＜Ｔ５を満足するように、第３回動機構５０のバネ６１の弾性力、及び第５回動機構５２のバネ８０の弾性力が設定される。これによれば、軸Ｘ３におけるトルクＴ３が小さいことから、軸Ｘ３を中心にして画像表示部１６を回動させたときには、第５回動機構５２において画像表示部１６が回動することがない。これによれば、一旦軸Ｘ５を中心として画像表示部１６の微調整を行った後は、軸Ｘ３を中心にして画像表示部１５を回動させるだけで済む。つまり、画像表示部１６を眼前に位置するように回動させたり、画像表示部１６を眼前から退避させる場合には、軸Ｘ３を中心にして画像表示部１６を回動させればよい。
【００３４】
本実施形態では、軸Ｘ３におけるトルクＴ３と、軸Ｘ５におけるトルクＴ５とを、Ｔ３＜Ｔ５を満足するように、第３回動機構に設けられるバネの弾性力、及び第５回動機構に設けられるバネの弾性力を設定しており、軸Ｘ３及び軸Ｘ５を同軸に配置すれば、関節部全体を小型にすることが可能である。また、軸Ｘ３と軸Ｘ５を同軸に配置しないのであれば、ユーザは画像表示部を掴んで画像表示部を眼前に回動させる、或いは画像表示部の微調整を行うことから、軸Ｘ３に掛かる力Ｆ３と、軸Ｘ５に掛かる力Ｆ５との関係が、Ｆ５＞Ｆ３となるように軸Ｘ３におけるトルク、及び軸Ｘ５におけるトルクをそれぞれ設定することも可能である。この場合、画像表示部から軸Ｘ３までの距離Ｌ３、画像表示部から軸Ｘ５までの距離をＬ５とした場合、軸Ｘ３に掛かる力Ｆ３は、Ｆ３＝Ｔ３×Ｌ３で表され、軸Ｘ５に掛かる力Ｆ５はＦ５＝Ｔ５×Ｌ５で表される。つまり、軸Ｘ３のトルクＴ３と軸Ｘ５のトルクＴ５との関係が、Ｔ３＜（Ｌ５／Ｌ３）×Ｔ５を満足するように、第３回動機構に設けられるバネの弾性力、及び第５回動機構に設けられるバネの弾性力を設定すればよい。これによれば、画像表示部を眼前から退避させるときには、画像表示部を回動させるときには小さい力を掛ければ、軸Ｘ３を中心として画像表示部を回動させることが可能となる。
【００３５】
本実施形態では、表示用関節部の第５回動機構を用いて画像表示部の微調整を行っているが、この第５回動機構を利用して微調整された画像表示部１６の位置をロック機構により保持することも可能である。以下では、本実施形態と同一の部材については同一の符号を付して説明する。図６に示すように、ロック機構９０を、可動体４３から突出する、例えばプッシュプル式のボタン９１と、ストッパ９２と、ボタン９１の押圧動作をストッパ９２に伝達するリンク機構９３とから構成する。また、可動体４４の側面にギヤ部４４ａを設ける。画像表示部１６の微調整を行う場合にはボタン９１を押圧する。ボタン９１が押圧されると、リンク機構９３を介してストッパ９２が移動し、ストッパ９２とギヤ部４４ａとの係合が解除される。これにより、可動体４４が可動体４３に対して回動可能となり、画像表示部１６の微調整を行うことができる。この微調整が終了した後、再度ボタン９１を押圧すると、リンク機構９３を介してストッパ９２が移動し、ストッパ９２とギヤ部４４ａとが係合される。これにより、可動体４４の回動が防止され、微調整された位置で固定される。なお、ロック機構の構成は、上記構成に限定されるものではなく、例えば、ボタンを押圧した状態で、微調整を行うロック機構の構成など、その構成は適宜設定されるものである。
【００３６】
また、このロック機構は、可動体４３に設けることで可動体４４の回動を防止するようにしているが、画像表示部の微調整を行う箇所であれば、他の可動体にも設けることが可能である。
【００３７】
本実施形態では、ユーザの一方の眼で表示される画像を観察するヘッドマウントディスプレイを例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、ユーザの両眼で表示される画像を観察するヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ヘッドマウントディスプレイの構成の一例を示す正面図である。
【図２】装着用関節部の構成を示す断面図である。
【図３】支持部及び画像表示部の回動方向を示す説明図である。
【図４】図１に示すＶ方向から観察したときの表示用関節部の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示すＷ方向から観察したときの表示用関節部の構成を示す説明図である。
【図６】ロック機構の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…ヘッドマウントディスプレイ，１５…装着部，１６…画像表示部，１７…支持部，３０…装着用関節部，４０…表示用関節部，５０…第３回動機構，５１…第４回動機構，５２…第５回動機構，５３…第６回動機構，９０…ロック機構
【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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【図６】
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