(57)【要約】【課題】装着感を損なうことなく、耐衝撃性を向上することができる。【解決手段】一対の表示素子を有する光学ユニット３と、該光学ユニット３を支持し装着者の頭部に装着されるフレーム２とを備える頭部装着型表示装置１０に取り付けられる頭部装着型表示装置用シールド１であって、隣接する光学ユニット３の輪郭との間をフレーム２が横切らない位置において輪郭との間に空間を空けて配置され、かつ、光学ユニット３が横切らない平面を形成する位置に少なくとも配置される、弾性変形可能な材料からなるシールド本体５と、フレーム２に取り付けられる取り付け部６とを備える頭部装着型表示装置用シールド１を提供する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の表示素子を有する光学ユニットと、該光学ユニットを支持し装着者の頭部に装着されるフレームとを備える頭部装着型表示装置に取り付けられる頭部装着型表示装置用シールドであって、
隣接する前記光学ユニットの輪郭との間を前記フレームが横切らない位置において前記輪郭との間に空間を空けて配置され、かつ、前記光学ユニットが横切らない平面を形成する位置に少なくとも配置される、弾性変形可能な材料からなるシールド本体と、
該シールド本体を前記フレームに取り付ける取り付け部とを備える頭部装着型表示装置用シールド。
【請求項２】
前記取り付け部が、前記フレームに着脱可能である請求項１に記載の頭部装着型表示装置用シールド。
【請求項３】
前記取り付け部が、前記フレームとの間に挟まれる位置に弾性部材を有する請求項１に記載の頭部装着型表示装置用シールド。
【請求項４】
前記取り付け部が、前記シールド本体の輪郭上の２点を結ぶ線分のうち、最も外側に配置される線分の集合からなる外接線よりも内側に配置されている請求項２に記載の頭部装着型表示装置用シールド。
【請求項５】
前記シールド本体は、前記取り付け部との距離が大きくなるにしたがって、小さい弾性率を有する請求項２に記載の頭部装着型表示装置用シールド。
【請求項６】
前記シールド本体が、光学的に透明な材料からなる請求項１に記載の頭部装着型表示装置用シールド。
【請求項７】
一対の表示素子を有する光学ユニットと、
該光学ユニットを支持し装着者の頭部に装着されるフレームと、
該フレームに取り付けられた請求項１から請求項６のいずれかに記載の頭部装着型表示装置用シールドとを備える頭部装着型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着型表示装置用シールドおよび頭部装着型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、衝撃による破損防止のための構成を備えた頭部装着型表示装置（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。特許文献１では、表示素子を固定する固定部材が変形することにより光軸がずれることを防ぐため、固定部材に伝わる衝撃を吸収する緩衝部材が設けられている。特許文献２では、落下時に衝突しやすい位置に衝撃吸収部材が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７４９８８号公報
【特許文献２】特開平９−１３０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の場合、表示素子を含む光学系を収納するカバーは保護されておらず、カバーが破損した場合には、内部の光学系の破損を防ぐことは難しい。また、この構成で光学系が十分に大きな衝撃に耐えられるように設計しようとすると、緩衝部材を大きくする必要が生じる。その場合、光学ユニット全体の寸法や重量が大きくなり、装着者に与える装着感が大きくなる。特許文献２の場合、耐衝撃性を向上するために、衝突しやすい位置に衝撃吸収部材を設けると、特許文献１と同様の理由で装着感が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装着感を損なうことなく、耐衝撃性を向上することができる頭部装着型表示装置用シールドおよび頭部装着型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】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、一対の表示素子を有する光学ユニットと、該光学ユニットを支持し装着者の頭部に装着されるフレームとを備える頭部装着型表示装置に取り付けられる頭部装着型表示装置用シールドであって、隣接する前記光学ユニットの輪郭との間を前記フレームが横切らない位置において前記輪郭との間に空間を空けて配置され、かつ、少なくとも前記光学ユニットが横切らない平面を形成する位置に配置される弾性変形可能な材料からなるシールド本体と、該シールド本体を前記フレームに取り付ける取り付け部とを備える頭部装着型表示装置用シールドを提供する。
【０００７】
本発明によれば、シールド本体とフレームとにより形成される平面の内側に光学ユニットが配置されるので、ＨＭＤに対していずれの方向から物体が接近しても、シールド本体またはフレームが先に物体と接触し、光学ユニットを保護することができる。
この場合に、シールド本体が受けた衝撃は、シールド本体が光学ユニットのとの間に形成された空間内で弾性変形することにより吸収され、また、シールド本体により吸収されきれなかった衝撃は取り付け部を介してフレームに伝わる。これにより、シールド本体の構成が簡略であっても光学ユニットに伝わる衝撃を十分に低減して耐衝撃性を向上することができるとともに、シールド本体の構成の簡素化および軽量化を図って装着感の損失を防ぐことができる。
【０００８】
上記発明においては、前記取り付け部が、前記フレームに着脱可能であってもよい。
このようにすることで、汚れたり破損したりした場合に、シールド本体頭部装着型表示装置用シールドのみを容易に交換することができる。
また、上記発明においては、前記取り付け部が、前記フレームとの間に挟まれる位置に弾性部材を有することとしてもよい。
このようにすることで、シールド本体が物体と接触したときに、シールド本体からフレームに伝わる衝撃が弾性部材によって緩衝されることにより、さらに効果的に光学ユニットを保護することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記取り付け部が、前記シールド本体の輪郭上の２点を結ぶ線分のうち、最も外側に配置される線分の集合からなる外接線よりも内側に配置されていてもよい。
このようにすることで、シールド本体が取り付け部以外の部位において物体に接触させられるので、取り付け部が受ける衝撃を低減し、接触時に取り付け部がフレームから外れてしまうことを防ぐことができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記シールド本体は、前記取り付け部との距離が大きくなるにしたがって、小さい弾性率を有していてもよい。
このようにすることで、シールド本体が物体と接触したときに、取り付け部から遠い位置ほど大きな弾性変形が生じて衝撃が多く吸収されるので、取り付け部が受ける衝撃を低減することができる。
【００１１】
前記シールド本体が、光学的に透明な材料からなることとしてもよい。
このようにすることで、シールド本体を透かして外界の視野を確保し、装着者に与える閉塞感を軽減することができる。
また、本発明は、一対の表示素子を有する光学ユニットと、該光学ユニットを支持し装着者の頭部に装着されるフレームと、該フレームに取り付けられた上記いずれかに記載の頭部装着型表示装置用シールドとを備える頭部装着型表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装着感を損なうことなく、耐衝撃性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＭＤの全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨＭＤの正面図である。
【図３】図１のＨＭＤの右側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＨＭＤ用シールドの全体構成を示す図であり、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図、（ｄ）（ｂ）のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図４のＨＭＤ用シールドを図１のＨＭＤに装着した状態を示す平面図である。
【図６】図５のＨＭＤの正面図である。
【図７】図５のＨＭＤの右側面図である。
【図８】図４のＨＭＤ用シールドの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図、および（ｄ）（ｂ）のＩＩＸ−ＩＩＸ断面図である。
【図９】図４のＨＭＤ用シールドのもう１つの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図、および（ｄ）（ｂ）のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】図４のＨＭＤ用シールドのもう１つの変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図、および（ｄ）（ｂ）のＸ−Ｘ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態に係るＨＭＤ１０およびＨＭＤ用シールド１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るＨＭＤ１０の平面図、正面図および右側面図をそれぞれ、図１、図２および図３に示す。本実施形態に係るＨＭＤ１０は、装着者の頭部に装着されるフレーム２と、表示素子を内蔵し装着者の眼前に配置される左右一対の光学ユニット３とを備えている。
【００１５】
フレーム２は、装着者の前頭部から側頭部を囲むように形成された環状のフレーム本体２ａと、フレーム本体２ａに接続され、該フレーム本体２ａが頭部に装着された状態で装着者の顔の略中心線に沿って延びるシャフト２ｂとを有している。装着者の頭部および顔の形状に合わせてフレーム本体２ａを安定に装着できるように、前頭部と鼻に当たる位置には弾性部材からなるパッド２ｃが設けられている。
【００１６】
光学ユニット３は、表示素子を含む図示しない光学系と、該光学系を収納する筐体３ａとを備えている。図示しない内視鏡などにより取得された映像は、有線または無線の画像伝達手段により図示しないコントローラに送信される。そして、該コントローラからケーブル３ｂを介して光学ユニット３に電源および画像が供給されるようになっている。光学ユニット３は、供給された映像を表示素子に表示させ、該表示素子の映像を光学系によって装着者の瞳に導光するようになっている。
【００１７】
光学ユニット３は、略平行な２本のガイドレール４ａ，４ｂによって支持され、一方のガイドレール４ａは、周方向に揺動可能にシャフト２ｂに取り付けられている。これにより、装着者は、一方のガイドレール４ａを中心軸にして光学ユニット３を上下方向に揺動させることにより、左右の光学ユニット３の相対角度を一定に保持しながら、視線方向に対する映像の角度を調節できるようになっている。また、左右の光学ユニット３は、２本のガイドレール４ａ，４ｂに沿って独立に移動可能に設けられており、装着者の眼幅に合わせて光学ユニット３の幅方向の間隔を調節可能になっている。
【００１８】
本実施形態に係るＨＭＤ用シールド１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるように、光学ユニット３を覆うシールド本体５と、該シールド本体５を左右の光学ユニット３の間においてガイドレール４ａに着脱可能に取り付ける取り付け部６とを有している。
【００１９】
シールド本体５は、外力によって弾性変形可能な材料かつ光学的に透明な材料、例えば、ポリカーボネート樹脂により構成されている。これにより、ＨＭＤ用シールド１をＨＭＤ１０に装着したときに、ＨＭＤ用シールド１によって装着者の視界が遮られることがなく、装着者に与える閉塞感を軽減することができる。
【００２０】
シールド本体５は、取り付け部６をガイドレール４ａに取り付けた状態において、隣接する筐体３ａの外面（輪郭）との間に十分に大きな隙間を形成する形状を有している。また、シールド本体５は、隣接する筐体３ａの外面との間にフレーム２を挟まない位置、かつ、筐体３ａの外側に平面を形成する位置に少なくとも配置される形状を有している。
【００２１】
また、シールド本体５は、光学ユニット３が装着者の眼前に配置された状態で装着者の視界に入る位置においては、輪郭が存在しない形状を有している。具体的には、シールド本体５は、光学ユニット３を上下方向および左右方向に連続して覆う形状を有している。また、シールド本体５の縁は、光学ユニット３の上側においてはフレーム２に十分に近い位置に配置され、光学ユニット３の下側においては、光学ユニット３により隠されるように十分に浅い位置に配置されている。
【００２２】
シールド本体５が光学的に透明な材料から構成されていても、装着者はシールド本体５の輪郭を十分にはっきり視認することができる。そこで、シールド本体５の輪郭を装着者の視界から外れた位置に配置することにより、装着者はシールド本体５の存在を気にすることなくＨＭＤ用シールド１を使用することができる。
【００２３】
さらに、シールド本体５は、取り付け部６に近い位置ほど厚く、取り付け部６から離れた位置ほど薄く形成されていることが好ましい。このようにすることで、シールド本体５が衝撃を受けたときに、取り付け部６から離れた位置ほど大きく弾性変形してより多くの衝撃が吸収されることにより、取り付け部６に伝わる衝撃が低減される。これにより、ＨＭＤ用シールド１が物体と接触したときに、ＨＭＤ用シールド１をフレーム２から外れ難くすることができる。
【００２４】
取り付け部６は、ガイドレール４ａに嵌合する溝部６を有している。ＨＭＤ用シールド１が破損したり汚れたりしたときには、装着者がＨＭＤ用シールド１のみをＨＭＤ１０から容易に取り外して新しいＨＭＤ用シールド１を取り付けることができる。溝部６の内面は、弾性部材７により覆われており、溝部６が、ガイドレール４ａの外面との間に弾性部材７を挟んでガイドレール４ａと嵌合させられる。これにより、シールド本体５が衝撃を受けたときに、フレーム２との接点である取り付け部６において弾性部材７により衝撃が吸収されるため、ＨＭＤ用シールド１からフレーム２および光学ユニット３に伝わる衝撃をさらに低減することができる。
【００２５】
また、取り付け部６は、シールド本体５の輪郭上の２点を結ぶ線分のうち、光学ユニット３に対して最も外側に配置される線分よりも内側に設けられている。これにより、ＨＭＤ用シールド１は、床や壁などの略平坦な物体と接触したときに、取り付け部６ではなくシールド本体５において接触させられるので、取り付け部６が衝撃を直接受けることによりガイドレール４ａから外れしまうことを防ぐことができる。
【００２６】
次に、このように構成されたＨＭＤ用シールド１およびこれを備えたＨＭＤ１０の作用について説明する。ＨＭＤ用シールド１をＨＭＤ１０に取り付けた状態の平面図、正面図および右側面図をそれぞれ、図５、図６および図７に示す。
装着者は、光学ユニット３が眼前に配置されるようにフレーム２を頭部に装着し、外部装置から光学ユニット３に映像を入力することにより、その映像を眼前の表示素子に表示させて観察することができる。
【００２７】
操作者が、不注意などによりＨＭＤ１０を落下させたり物体にぶつけたりしたときに、ＨＭＤ用シールド１またはフレーム２が先に床や物体に接触させられる。このときに、ＨＭＤ用シールド１は、シールド本体５において接触による衝撃を受け、光学ユニット３との間に形成された空間内で弾性変形することにより、その衝撃を隣接する光学ユニット３に伝えることなく吸収する。ここでシールド本体５により吸収されきれなかった衝撃は、取り付け部６を介して弾性部材７によって低減された後にフレーム２に伝わる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、シールド本体５と光学ユニット３との間に空間を設けることにより、簡素な構成のＨＭＤ用シールド１であっても、十分に衝撃が緩衝される。これにより、装着者に与える装着感を増大させることなく良好な装着感を維持しながら、光学ユニット３を比較的大きな衝撃からも十分に保護して耐衝撃性を向上することができるという利点がある。
【００２９】
なお、図４（ａ）〜（ｄ）に示したＨＭＤ用シールド１の形状は一例であり、この形状に限定されるものではない。本実施形態に係るＨＭＤ用シールド１の他の形状の例を図８〜図１０に示す。
【００３０】
図８に示されるＨＭＤ用シールド１は、光学ユニット３の側面全体を覆う形状を有している。これにより、ＨＭＤ１０に対して左右方向から物体が接近してきたときに、光学ユニット３をより確実に保護することができる。
図９および図１０は、装着者の視線が光学ユニット３によって遮られる位置においてシールド本体５を部分的に切断した形状を有している。これにより、シールド本体５の軽量化をさらに図ることができる。
【００３１】
また、本実施形態においては、取り付け部６に伝わる衝撃を低減するために、取り付け部６から離れた位置ほどシールド本体５を薄く形成して衝撃の吸収性を高めることとしたが、これに変えて、シールド本体５の取り付け部６に近い部分は比較的弾性率の高い材料で構成し、シールド本体５の取り付け部か６ら離れた部分は比較的弾性率の低い材料から構成することとしてもよい。このようにしても、シールド本体５の衝撃の吸収性を、取り付け部６から離れた位置において高め、取り付け部６にかかる衝撃を低減することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  頭部装着型表示装置用シールド
２  フレーム
２ａ  フレーム本体
２ｂ  シャフト
２ｃ  パッド
３  光学ユニット
３ａ  筐体
３ｂ  ケーブル
４ａ，４ｂ  ガイドレール
５  シールド本体
６  取り付け部
６ａ  溝部
７  弾性部材
１０  頭部装着型表示装置
【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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【図７】
2012065242.tif 000009
【図８】
2012065242.tif 000010
【図９】
2012065242.tif 000011
【図１０】
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