(57)【要約】【課題】装着感を増すことなく耐衝撃性を向上して比較的大きな衝撃からも光学ユニットを保護する。【解決手段】第１の磁性部材を有し、映像を表示する光学ユニット３と、装着者の頭部に装着されるフレーム２とを備え、該フレーム２が、第１の磁性部材に対して光学ユニット３を支持可能な大きさの磁気吸引力を発生させる第２の磁性部材を有する取り付け部４を備える頭部装着型表示装置１を提供する。本発明によれば、衝撃を受けたときに光学ユニット３と取り付け部４との間の接続が切断されることにより、光学ユニット３が受ける衝撃を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁性部材を有し、映像を表示する光学ユニットと、
装着者の頭部に装着されるフレームとを備え、
該フレームが、前記第１の磁性部材に対して前記光学ユニットを支持可能な大きさの磁気吸引力を発生させる第２の磁性部材を有する取り付け部を備える頭部装着型表示装置。
【請求項２】
前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材のうち一方が、同一の磁極を中心に向けて放射状に配列された複数の棒状の磁石を備え、
前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材のうち他方が、他方の磁極の磁石を備える請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項３】
前記光学ユニットは、外部から入力された映像を前記装着者の瞳に導く観察光学系が固定された鏡枠部材を備え、該鏡枠部材に前記第１の磁性部材が固定されている請求項２に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項４】
前記第１の磁性部材が、前記光学ユニットに備えられ、外部から入力された映像を前記装着者の瞳に導く観察光学系が固定された磁性体からなる鏡枠部材であり、
前記第２の磁性部材が、磁石である請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項５】
前記鏡枠部材が、鉄、コバルト、ニッケルまたはフェライト系ステンレスのいずれかからなる請求項４に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項６】
前記フレームが、前記第１の磁性部材との間に前記光学ユニットを支持可能な大きな磁気吸引力を発生させる第３の磁性部材を備える請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項７】
前記装着者の両眼に配置される左右一対の前記光学ユニットと、
該各光学ユニットが取り付けられる左右一対の前記取り付け部とを備え、
前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材が、左右において互いに反対の磁極を有する磁石である請求項１に記載の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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、頭部装着型表示装置（Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＭＤ）において、光学ユニット内の光軸が衝撃によってずれることを防ぐために、光学ユニットの筐体内に緩衝材を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７４９８８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、筐体の外側は保護されておらず、比較的大きな衝撃が光学ユニットに加わったときには、筐体の破損やそれに伴う内部の部品の破損を十分に防ぐことは難しい。緩衝材を大きくすることにより耐衝撃性を向上することも可能であるが、装着感を軽減するために小型化および軽量化が要求されるＨＭＤにおいては、そのような構成は適さない。
【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、装着感を増すことなく耐衝撃性を向上して比較的大きな衝撃からも光学ユニットを保護することができる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、第１の磁性部材を有し、映像を表示する光学ユニットと、装着者の頭部に装着されるフレームとを備え、該フレームが、前記第１の磁性部材に対して前記光学ユニットを支持可能な大きさの磁気吸引力を発生させる第２の磁性部材を有する取り付け部を備える頭部装着型表示装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、光学ユニットを磁気吸引力によりフレームの取り付け部に取り付け、フレームを頭部に装着して光学ユニットを眼前に配置することにより、装着者は映像を観察することができる。
この場合に、物体などに接触して、第１の磁性部材と第２の磁性部材との間に作用する磁気吸引力に対して十分に大きい衝撃が与えられたときに、その衝撃によって光学ユニットと取り付け部との間の接続が切断されることにより、光学ユニットが受ける衝撃が低減される。これにより、簡略な構成によって、装着感を増すことなく耐衝撃性を向上し、比較的大きな衝撃からも光学ユニットを保護することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材のうち一方が、同一の磁極を中心に向けて放射状に配列された複数の棒状の磁石を備え、前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材のうち他方が、他方の磁極の磁石を備えてもよい。
このようにすることで、第２の磁性部材が備える磁石が、第１の磁性部材が備える放射状に配列された磁石の略中心位置に配置されるように、磁気吸引力によって光学ユニットが取り付け部に対して位置決めされる。これにより、光学ユニットを適切な位置に容易に取り付けることができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記光学ユニットは、外部から入力された映像を前記装着者の瞳に導く観察光学系が固定された鏡枠部材を備え、該鏡枠部材に前記第１の磁性部材が固定されていてもよい。
このようにすることで、光学ユニットが鏡枠部材に対して位置決めされるので、衝撃などによって光学ユニットにおける鏡枠部材の位置がずれてしまっても、装着者の瞳に対する、光学ユニットに表示される映像の位置を一定に保持することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記第１の磁性部材が、前記光学ユニットに備えられ、外部から入力された映像を前記装着者の瞳に導く観察光学系が固定された磁性体からなる鏡枠部材であり、前記第２の磁性部材が、磁石であってもよい。
このようにすることで、従来光学ユニットが備える鏡枠部材を利用し、構成を簡略にすることができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記鏡枠部材が、鉄、コバルト、ニッケルまたはフェライト系ステンレスのいずれかからなっていることが好ましい。
このようにすることで、鏡枠部材と磁石との間に十分に大きな磁気吸引力を発生させて光学ユニットを安定に支持することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記フレームが、前記第１の磁性部材との間に前記光学ユニットを支持可能な大きな磁気吸引力を発生させる第３の磁性部材を備えてもよい。
このようにすることで、映像を観察しないときには、光学ユニットを取り付け部から取り外して第３の磁性部材に取り付けることにより、光学ユニットを眼前から退避させた位置に保持することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記装着者の両眼に配置される左右一対の前記光学ユニットと、該各光学ユニットが取り付けられる左右一対の前記取り付け部とを備え、前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材が、左右において互いに反対の磁極を有する磁石であることとしてもよい。
このようにすることで、左右の一方の光学ユニットと、左右の他方の取り付け部との間には斥力が生じるので、光学ユニットを取り付け部に取り付ける際に左右を誤ってしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装着感を増すことなく耐衝撃性を向上して比較的大きな衝撃からも光学ユニットを保護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】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＭＤの全体構成図である。
【図２】光学ユニットおよび取り付け部の構成を示す平面図である。
【図３】光学ユニットに設けられた磁石の配列の一例を示す図である。
【図４】取り付け部に設けられた磁石を示す図である。
【図５】光学ユニットと取り付け部に設けられた磁性部材の変形例を示す図である。
【図６】取り付け部に設けられた磁性部材のもう１つの変形例を示す図である。
【図７】光学ユニットに設けられた磁性部材のもう１つの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態に係るＨＭＤ１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るＨＭＤ１は、図１に示されるように、使用者の頭部に装着されるフレーム２（装着部）と、使用者の眼前に配置され映像を表示する左右一対の光学ユニット３と、該光学ユニット３をフレーム２に取り付ける取り付け部４とを備えている。
【００１７】
フレーム２は、使用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、該フレーム本体２ａの略中央に設けられフレーム本体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。使用者の頭部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。
【００１８】
フレーム本体２ａは、装着者の眼の上方に配置される位置に、磁性部材５（第３の磁性部材５）を有している。磁性部材５は、金属などの磁性体でもよく、磁石でもよい。磁性部材５として磁石を用いる場合は、後述する、光学ユニット３に設けられた磁石の中心に向けられている磁極の磁石が用いられる。
シャフト２ｂには、ガイドレール６が略垂直に交差して周方向に揺動可能に取り付けられている。
【００１９】
光学ユニット３は、図２に示されるように、外部装置から入力された映像を表示する表示素子７と、該表示素子７の動作を制御する回路が形成された回路基板８と、表示素子７に表示された映像を装着者の瞳の方向に導光するプリズム９とからなる観察光学系を備えている。表示素子７、回路基板８およびプリズム９は鏡枠（鏡枠部材）１０に固定され、互いに相対位置が一定に保持されるようになっている。観察光学系および鏡枠１０は、筐体１１内に収納されている。
【００２０】
鏡枠１０の、装着者の瞳に対して背面側に配置される面には、図３に示されるように、複数（図示する例では４つ）の棒状の磁石（第１の磁性部材）１２が設けられている。これらの磁石１２は、同一の磁極を中心に向けて放射状に配列されている。また、左右の光学ユニット３において、中心に向けられる磁極は反対になっている。以下、説明を簡単にするために、装着者の左側に配置される光学ユニット３においては、磁石１２がＳ極を中心に向けて配置されていることとする。
【００２１】
取り付け部４は、シャフト２ｂを挟んだ両側において、ガイドレール６に長手方向に移動可能に設けられている。取り付け部４は、図４に示されるように、一の面に磁石（第２の磁性部材）１３を有している。ここで、磁石１３は、左右のうち対応する側の光学ユニット３に設けられた磁石１２の、中心に向けられた磁極と反対の磁極を有する。すなわち、本実施形態においては、装着者の左側に配置される取り付け部４にはＮ極の磁石１３が設けられている。
【００２２】
このようにすることで、左側の取り付け部４に設けられた磁石１３が、左側の光学ユニット３に設けられた磁石１２との間に作用する磁気吸引力によってこれらの磁石１２の略中心位置に引き付けられる。これにより、左側の光学ユニット３を、鏡枠１０が取り付け部４に対して所定の位置に配置されるように、左側の取り付け部４に位置決めして取り付けることができる。右側の光学ユニット３についても同様に、所定の位置に位置決めして右側の取り付け部４に取り付けることができる。なお、このときに、鏡枠１０の磁性が磁石１２，１３間の磁気吸引力に影響を与えないように、鏡枠１０は非磁性体または十分に磁性の弱い磁性体から構成されている。
【００２３】
ここで、光学ユニット３側の磁石１２と取り付け部４側の磁石１３との間の磁気吸引力の大きさは、各光学ユニット３の重量よりも十分に大きく、装着者が手で光学ユニット３を取り付け部４から比較的容易に取り外し可能な大きさである。具体的には、光学ユニット３側の磁石１２と取り付け部４側の磁石１３との間の磁気吸引力の大きさは、５〜１５Ｋｇ重程度が好ましい。このようにすることで、取り付け部４の位置に光学ユニット３を安定に保持しつつ、フレーム２または光学ユニット３が物体と接触して衝撃を受けたときに、筐体１１などの他の部分に比べて低い強度で接続されている取り付け部４と光学ユニット３との接続が切り離される。
【００２４】
次に、このように構成されたＨＭＤ１の作用について説明する。
本実施形態に係るＨＭＤ１により映像を観察するには、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。装着者は、自身の瞳の正面に映像が配置されるように各光学ユニット３をガイドレール６に沿って左右方向にスライドさせ、また、映像を適切な視線角度で観察できるように、ガイドレール６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。これにより、外部装置により撮影した映像を、適切な状態で眼前で観察することができる。
【００２５】
装着者は、映像の観察が不要なときには、取り付け部４から光学ユニット３を取り外し、目の上方に配置されているフレーム２の磁性部材５に光学ユニット３を磁気吸引力によって取り付けることにより、光学ユニット３を眼前から視界に入らない位置へ退避させることができる。
【００２６】
操作者が、不注意などによりＨＭＤ１を落下させたり物体にぶつけたりして比較的大きな衝撃がＨＭＤ１に加わったとき、比較的弱い磁気吸引力によって接続されている取り付け部４と光学ユニット３との間が切断され、光学ユニット３がフレーム２から外れる。使用者は、外れた光学ユニット３を取り付け部４に取り付けることにより、ＨＭＤ１を再び使用することができる。
【００２７】
このときに、装着者は、各光学ユニット３を、取り付け部４側の磁石１２との間に作用する磁気吸引力に案内されることにより、取り付け部４の所定の位置に取り付けることができる。ここで、装着者が誤って左側の光学ユニット３を右側の取り付け部４に取り付けようとした場合、左右の光学ユニット３と取り付け部４とでは各磁石１２，１３の磁極が反転しているので、斥力によって取り付けることができない。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、ＨＭＤ１が比較的大きな衝撃を受けたときに、その衝撃によって光学ユニット３がフレーム２から外れるように構成することにより、衝撃のエネルギーの一部が、光学ユニット３と取り付け部４との間の磁気吸引力の切断に消費され、光学ユニット３に加わる衝撃が低減される。これにより、装着感を増大させない簡便な構成でありながら、比較的大きな衝撃からも光学ユニット３を保護することができるという利点がある。また、光学ユニット３がフレーム２から外れても、装着者が左右を間違えることなく、また、取り付け部４に対して適切な位置に光学ユニット３を容易に取り付けることができるという利点がある。
【００２９】
さらに、光学ユニット３側の磁石１２が、筐体１１ではなく鏡枠１０に固定されているので、衝撃によって鏡枠１０の位置が筐体１１内でずれてしまっても、光学ユニット３を取り付け部４に再び取り付けたときに、観察光学系と取り付け部４との相対位置は、光学ユニット３が取り付け部４から外れる前と同一に保持される。したがって、装着者は、光学ユニット３を取り付け部４に取り付けるだけで、最初に調節した適切な状態で映像の観察を開始することができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、光学ユニット３に複数の磁石１２を放射状に設け、取り付け部４に１つの磁石１３を設けることとしたが、光学ユニット３および取り付け部４に設けられる磁性部材の構成はこれに限定されるものではなく、取り付け部４が光学ユニット３を磁気吸引力により支持できるように構成されていればよい。
【００３１】
例えば、図５に示されるように、鏡枠１０に磁石を設けずに、鏡枠１０を磁性体から構成してもよい。このようにすることで、光学ユニット３の構成をより簡素にしてさらに軽量化を図ることができる。このときに用いられる磁性体としては、取り付け部４側の磁石１３との間に十分に大きな磁気吸引力が発生するように、例えば、鉄、コバルト、ニッケルまたはフェライト系ステンレスなどの強磁性体が好ましい。
【００３２】
あるいは、図６および図７に示されるように、鏡枠１０と取り付け部４の一致する位置に、互いに引き付け合う磁性部材１４，１５を配置してもよい。例えば、鏡枠１０と取り付け部４に、互いに磁極の異なる磁石を設けてもよく、または、鏡枠１０と取り付け部４の一方に磁石を設け、鏡枠１０と取り付け部４の他方に磁性を有する金属片を設けてもよい。このようにしても、光学ユニット３を、取り付け部４に対して所定の位置に位置決めして取り付けることができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、筐体１１を間に挟んで鏡枠１０と取り付け部４とが磁気吸引力によって接続させられることとしたが、これに代えて、鏡枠１０を筐体１１の一部から露出させて鏡枠１０と取り付け部４とが直接接続されてもよい。この場合に、鏡枠１０と取り付け部４との互いに隣接する位置に、嵌合する凹凸形状を設けてもよい。このようにすることで、光学ユニット３を取り付け部４に取り付けたときに、凹凸形状の嵌合によって、鏡枠１０の取り付け部４に対する位置決め精度をさらに向上することができる。
【００３４】
また、本実施形態においては、ＨＭＤ１として、使用者の両眼前に配置される左右一対の光学ユニット３を備えたものについて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、ＨＭＤ１として、一方の眼前にのみ配置される１つの光学ユニットを備えたものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  頭部装着型表示装置
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
４  取り付け部
５  磁性部材（第３の磁性部材）
６  ガイドレール
７  表示素子（観察光学系）
８  回路基板（観察光学系）
９  プリズム（観察光学系）
１０  鏡枠（鏡枠部材）
１１  筐体
１２  磁石（第１の磁性部材）
１３  磁石（第２の磁性部材）
１４  磁性部材（第１の磁性部材）
１５  磁性部材（第２の磁性部材）
【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】
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