(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子及び該表示素子を拡大表示する光学手段を有する表示部と、装着者の額にほぼ沿った位置に設けた第１のフレームと、該第１のフレームに対して上下方向に所定の角度で回転可能に取り付けた第１の装着パッド手段と、前記表示部を前記第１のフレームに支持する支持手段とを有するヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第１のフレームは金属棒又は金属パイプ又は金属板を曲げ加工して形成すると共に、前記第１のフレームの両端部にそれぞれ第１、第２のヒンジを設け、これらの第１、第２のヒンジの他端は、それぞれ第２、第３の装着パッド手段を有しかつ内側に湾曲した形状を有すると共に湾曲した方向に弾性を有する第１、第２の側面フレームをそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、これらの第１、第２の側面フレームを伸ばすことにより発生するばね力によって前記第１、第２、第３の装着パッド手段を付勢して頭部に装着する力を生ずる形状とし、前記第１、第２の側面フレームは前記第１、第２のヒンジを設けた端部近傍の断面積を他の部分よりも大きくした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】
表示素子及び該表示素子を拡大表示する光学手段を有する表示部と、装着者の額にほぼ沿った位置に設けた第１のフレームと、該第１のフレームに対して上下方向に所定の角度で回転可能に取り付けた第１の装着パッド手段と、前記表示部を前記第１のフレームに支持する支持手段とを有するヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第１のフレームは金属棒又は金属パイプ又は金属板を曲げ加工した芯材に樹脂製被覆を被せて形成すると共に、前記第１のフレームの両端部にそれぞれ第１、第２のヒンジを設け、これらの第１、第２のヒンジの他端は、それぞれ第２、第３の装着パッド手段を有しかつ内側に湾曲した形状を有すると共に湾曲した方向に弾性を有する第１、第２の側面フレームをそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、前記第１、第２の側面フレームを伸ばすことにより発生するばね力によって前記第１、第２、第３の装着パッド手段を付勢して頭部に装着する力を生ずる形状とし、前記第１、第２の側面フレームは前記第１、第２のヒンジを設けた端部近傍の断面積を他の部分よりも大きくしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
表示素子及び該表示素子を拡大表示する光学手段を有する表示部と、装着者の額にほぼ沿った位置に設けた第１のフレームと、該第１のフレームに対して上下方向に所定の角度で回転可能に取り付けた第１の装着パッド手段と、前記表示部を前記第１のフレームに支持する支持手段とを有するヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第１のフレームは金属棒又は金属パイプ又は金属板を曲げ加工して形成すると共に前記第１のフレームの両端部にそれぞれ第１、第２のヒンジを設け、これらの第１、第２のヒンジの他端は、それぞれ内側に湾曲した形状を有すると共に湾曲した方向に弾性を有する第１、第２の側面フレームをそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、これらの第１、第２の側面フレームのそれぞれ第１、第２のヒンジと結合する端部とは別の端部にそれぞれ第３、第４のヒンジを設け、これらの第３、第４のヒンジにはそれぞれ第２、第３の装着パッド手段を有する第１、第２の加圧部材をそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、前記第１、第２の側面フレームを伸ばすことにより発生するばね力によって前記第１、第２、第３の装着パッド手段を付勢して頭部に装着する力を生ずる形状とし、前記第１、第２の側面フレームは前記第１、第２のヒンジを設けた端部近傍の断面積を他の部分よりも大きくしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記第１、第２の側面フレームの断面形状は、前記第１、第２のヒンジを設けた端部近傍から後方にゆくに従い断面積が減少する形状とした請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視覚装置を頭部に装着して映像を見るヘッドマウントディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、頭部に装着して表示部に映るビデオ映像やパーソナルコンピュータからの映像を見るヘッドマウントディスプレイと呼ばれる視覚装置が、特開平７−８４２１０号、特開平７−１８１４２２号公報、特開平７−３３３５４７号公報に開示されている。このヘッドマウントディスプレイは周囲に影響を与えることなく自由な場所で、没入感を得ながらビデオ映像等を鑑賞することを実現する装置なので、軽量でかつ装着感が軽快で簡便に着脱でき、携行性に優れていることが要求される。
【０００３】
(1) 特開平７−８４２１０号公報のヘッドマウントディスプレイは、装着部の後方を切除した形状の装着装置とし、金属や合成樹脂等の弾性体から成る押圧支持部材により頭部を加圧することによって、後頭部に干渉のない軽快な装着感を与え、頭部前方から装着することによって簡単な着脱を可能としている。
【０００４】
(2) 特開平７−１８１４２２号公報のヘッドマウントディスプレイは、観察者の頭部を装着装置が囲繞するようになっており、この装着装置が頭部の側面方向に付勢されることにより頭部に固定するようになっている。
【０００５】
(3) 特開平７−３３３５４７号公報の映像表示装置は、装着フレームに表示部を取り付けると共に装着フレームに可動フレームを設け、この可動フレームが付勢することによって頭部に固定するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
(イ) しかしながら、上述の従来例(1) のヘッドマウントディスプレイにおいては、簡単な装着や後頭部の違和感の除去は実現されるが、押圧支持部材に押圧力の調整機構が付いているために、装置の重量が重くなって軽快な装着感の実現が阻害され、また頭部の四方を包囲する一部切除された形状のフレームを有するために装置が大型となり、使用に際して自由な場所での映像の鑑賞を実現するための携行性も阻害されるという問題点がある。
【０００７】
また、金属や合成樹脂等の弾性体から成る押圧支持部材で加圧して頭部に固定するために、合成樹脂等を使用した場合には、長時間の使用によって押圧支持部材がクリープし、逐次にばね力の調整が必要となり、最終的に必要なばね力を得ることができなくなる可能性がある。また、押圧支持部材に金属を使用した場合に関しても、材質や断面形状に対する配慮がないために、装着時に押圧支持部材を広げると、その内部応力が弾性限界を超えてばねのへたりを招き、同様に逐次にばね力の調整が必要となり、最終的に必要なばね力を得ることできなくなる可能性がある。
【０００８】
(ロ) 上述の従来例(2) のヘッドマウントディスプレイにおいては、鉢巻状の装着装置によって表示部を観察者の頭部に固定するために、正しく装着するには手間が掛かり、また表示部の重量が比較的重く、強い力で表示部を頭部に固定しなければならないので、観察者に圧迫感を与えることになり、また髪型に装着時のくせが付いてしまう等の問題点がある。
【０００９】
(ハ) 上述の従来例(3) の映像表示装置は、顔の前方から装着できるために装着性に優れ、頭部の全周を締付けることがないので局所的な圧迫感は生じないが、可動フレームが頭部を付勢するようになっており、その付勢力の反作用を装着フレームが受けるために、装着フレームの剛性を高める必要が生じ、結果として重量が重くなって装着感を損うという問題点がある。
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、軽量で簡便に装着でき高い携行性を有するヘッドマウントディスプレイを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、表示素子及び該表示素子を拡大表示する光学手段を有する表示部と、装着者の額にほぼ沿った位置に設けた第１のフレームと、該第１のフレームに対して上下方向に所定の角度で回転可能に取り付けた第１の装着パッド手段と、前記表示部を前記第１のフレームに支持する支持手段とを有するヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第１のフレームは金属棒又は金属パイプ又は金属板を曲げ加工して形成すると共に、前記第１のフレームの両端部にそれぞれ第１、第２のヒンジを設け、これらの第１、第２のヒンジの他端は、それぞれ第２、第３の装着パッド手段を有しかつ内側に湾曲した形状を有すると共に湾曲した方向に弾性を有する第１、第２の側面フレームをそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、これらの第１、第２の側面フレームを伸ばすことにより発生するばね力によって前記第１、第２、第３の装着パッド手段を付勢して頭部に装着する力を生ずる形状とし、前記第１、第２の側面フレームは前記第１、第２のヒンジを設けた端部近傍の断面積を他の部分よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、表示素子及び該表示素子を拡大表示する光学手段を有する表示部と、装着者の額にほぼ沿った位置に設けた第１のフレームと、該第１のフレームに対して上下方向に所定の角度で回転可能に取り付けた第１の装着パッド手段と、前記表示部を前記第１のフレームに支持する支持手段とを有するヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第１のフレームは金属棒又は金属パイプ又は金属板を曲げ加工した芯材に樹脂製被覆を被せて形成すると共に、前記第１のフレームの両端部にそれぞれ第１、第２のヒンジを設け、これらの第１、第２のヒンジの他端は、それぞれ第２、第３の装着パッド手段を有しかつ内側に湾曲した形状を有すると共に湾曲した方向に弾性を有する第１、第２の側面フレームをそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、前記第１、第２の側面フレームを伸ばすことにより発生するばね力によって前記第１、第２、第３の装着パッド手段を付勢して頭部に装着する力を生ずる形状とし、前記第１、第２の側面フレームは前記第１、第２のヒンジを設けた端部近傍の断面積を他の部分よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、表示素子及び該表示素子を拡大表示する光学手段を有する表示部と、装着者の額にほぼ沿った位置に設けた第１のフレームと、該第１のフレームに対して上下方向に所定の角度で回転可能に取り付けた第１の装着パッド手段と、前記表示部を前記第１のフレームに支持する支持手段とを有するヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第１のフレームは金属棒又は金属パイプ又は金属板を曲げ加工して形成すると共に前記第１のフレームの両端部にそれぞれ第１、第２のヒンジを設け、これらの第１、第２のヒンジの他端は、それぞれ内側に湾曲した形状を有すると共に湾曲した方向に弾性を有する第１、第２の側面フレームをそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、これらの第１、第２の側面フレームのそれぞれ第１、第２のヒンジと結合する端部とは別の端部にそれぞれ第３、第４のヒンジを設け、これらの第３、第４のヒンジにはそれぞれ第２、第３の装着パッド手段を有する第１、第２の加圧部材をそれぞれ頭部方向に回転可能に支持し、前記第１、第２の側面フレームを伸ばすことにより発生するばね力によって前記第１、第２、第３の装着パッド手段を付勢して頭部に装着する力を生ずる形状とし、前記第１、第２の側面フレームは前記第１、第２のヒンジを設けた端部近傍の断面積を他の部分よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施例の斜視図を示し、表示部本体１はバックライト、液晶パネル、表示回路、光学手段を内蔵し、例えば合成樹脂やチタンから成る支持部材２を介して前面フレーム３にねじ止めやろう付け等で取り付けられている。前面フレーム３は例えばチタンの棒材を曲げ加工して作られており、模式的に描いた図２、図３に示すように、装着者Ｓの頭部の前面にほぼ沿った形状を成し、略中央に支持部材２がねじ止め等で固定されている。また、前面フレーム３の両端には、ヒンジ４Ｌ、４Ｒがろう付けやかしめ等により固定されている。
【００１６】
支持部材２は２個所に回動軸２ａ、２ｂを有し、回動軸２ａにより表示部本体１は所定の摩擦力を介して装着者Ｓに対して前後方向に回転可能に軸支されている。回動軸２ｂにより例えば２個の前面装着パッド５が所定の角度範囲で装着者Ｓの上下方向に回動可能に軸支されている。支持部材２と前面装着パッド５の間には図示しないばねが係止されており、前面装着パッド５は支持部材２の回動軸２ｂ回りに装着者Ｓに対して下向きに付勢されている。
【００１７】
ヒンジ４Ｌ、４Ｒの他端には、例えばステンレス合金、チタン、チタン合金、超弾性合金等で作られた側面フレーム６Ｌ、６Ｒが連接されており、頭部への装着前には図２の破線Ａで示すような湾曲した形状をしている。側面フレーム６Ｌ、６Ｒはヒンジ４Ｌ、４Ｒによって前面フレーム３に対して所定の角度範囲で回動可能に軸支されており、側面フレーム６Ｌ、６Ｒの他端には後面パッド７Ｌ、７Ｒが取り付けられている。
【００１８】
ヒンジ４Ｌ、４Ｒはそれぞれ前面フレーム３の延長上に側面フレーム６Ｌ、６Ｒが位置する位置で、前面フレーム３の両端面と側面フレーム６Ｌ、６Ｒのそれぞれの端面が当接する位置に取り付けられており、側面フレーム６Ｌ、６Ｒは、前面フレーム３に対してその延長上よりも外側には開かず内側に折り畳めるようになっている。
【００１９】
側面フレーム６Ｌ、６Ｒは前面フレーム３よりも柔らかく高い弾性が得られるような形状とされている。即ち、図４に示すようにヒンジ４Ｌ、４Ｒが固定されている位置から後方にゆくに従って高さｈが小さくなるような形状をしており、また図５に示すようにヒンジ４Ｌ、４Ｒが固定されている位置から後方にゆくに従って厚さｔが小さくなるような形状をしている。
【００２０】
また、表示部本体１には図示しないビデオテープデッキやパーソナルコンピュータ等からのケーブル８が接続されており、ケーブル８はフック９によって側面フレーム６Ｌに固定されている。
【００２１】
図２における破線Ａで示す位置は、側面フレーム６Ｌ、６Ｒの外部から力を加えられていない状態の形状を示し、先ず装着者Ｓはこの状態から側面フレーム６Ｌ、６Ｒを被るために、図２の破線Ｂで示す位置まで側面フレーム６Ｌ、６Ｒを変形する。このとき、前面フレーム３は側面フレーム６Ｌ、６Ｒに比べて剛性が高いために殆ど変形することはない。また、側面フレーム６Ｌ、６Ｒには内部応力が発生してばね力となるが、ヒンジ４Ｌ、４Ｒの近傍の断面形状がより後方の部分よりも断面積が大きいために、この内部応力は分散され、弾性限界を超えてばね性が損なわれるようなことはない。
【００２２】
装着者Ｓがヘッドマウントディスプレイを装着すると、側面フレーム６Ｌ、６Ｒ及び後面装着パッド７Ｌ、７Ｒは図２の実線で示す位置となり、ヘッドマウントディスプレイは図３に示すように装着者Ｓの頭部にフィットする。このとき、個人個人の頭の大きさの違いにより、頭の小さな人が装着すると加圧が緩くなり固定が不十分になったり、頭の大きな人が被ると加圧が強すぎて頭が痛くなったりするが、側面フレーム６Ｌ、６Ｒにステンレス合金、チタン、チタン合金、超弾性合金等のヤング率が小さく、弾性限界の高い材料を使用することによりこれらの問題は防止され、頭の大きさに拘らず適正な装着感を得ることができる。更に、持ち運ぶ際にはヒンジ４Ｌ、４Ｒにおいて側面フレーム６Ｌ、６Ｒを内側に折り畳むことによって、装置全体の大きさをコンパクト化することができる。
【００２３】
装着者Ｓはこのヘッドマウントディスプレイを頭部に装着し、例えばビデオテープデッキのような映像信号発生手段からの信号に基づいて、表示部本体１に表示された映像を見る。
【００２４】
図６は第２の実施例の斜視図を示し、第１の実施例の前面フレーム３及び側面フレーム６Ｌ、６Ｒをエラストマ等で被覆した実施例である。ここで、第１の実施例と同一の部材には、同一の符号を付している。前面フレーム３は例えばポリエステルエラストマにインサートモールドして被覆フレーム１１が形成され、側面フレーム６Ｌ、６Ｒは同様にポリエステルエラストマにインサートモールドして被覆フレーム１２Ｌ、１２Ｒが形成されており、側面フレーム６Ｌ、６Ｒはエラストマが被覆された状態で所定のばね力が得られるような屈曲した形状となっている。
【００２５】
このような構成することにより、金属部が外部に露出することがなくなるので、頭部に当る感触をソフトにし、金属アレルギの人が数十分〜数時間という比較的長時間装着していても、問題を生ずることなく安心して使用することができる。また、被覆フレーム１２Ｌにケーブル固定用のフック９を一体で成形すれば、デザイン上や機能上すっきりした形状とすることができ、設計の自由度が増し、軽快でかつ強度上安心感のある外観とすることができる。更に、側面フレーム６Ｌ、６Ｒと被覆フレーム１２Ｌ、１２Ｒを一体として、共にエラストマ等で成形すれば、装置全体の重量を軽量化することも可能である。
【００２６】
図７は第３の実施例を模式的に描いた平面図を示し、第１の実施例と同一の部材には同一の符号を付している。第１の実施例の側面フレーム６Ｌ、６Ｒを２つに分けて、第１の側面フレーム２１Ｌ、第１の加圧フレーム２２Ｌと、第２の側面フレーム２１Ｒ、第２の加圧フレーム２２Ｒとされ、第３、第４のヒンジ２３Ｌ、２３Ｒにより、側面フレーム２１と加圧フレーム２２との間がそれぞれ連結されている。側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒ、加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒは、例えばステンレス合金、チタン、チタン合金、超弾性合金で作られており、内側頭部方向に湾曲した形状を成している。第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒの一端は、第１、第２のヒンジ４Ｌ、４Ｒにより前面フレーム３に対して所定の角度範囲で回動できるように軸支されている。第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒの他端は、第３、第４のヒンジ２３Ｌ、２３Ｒにより第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒにそれぞれ連結され、第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒは第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒに対して所定の角度範囲で回転できるように軸支されている。
【００２７】
第１、第２のヒンジ４Ｌ、４Ｒはそれぞれ前面フレーム３の延長上に、第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒが位置する位置で、前面フレーム３の端面と第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒの端面が当接する位置に取り付けられている。第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒは前面フレーム３に対して、その延長上よりも外側には開かず、内側には折り畳めるようになっている。
【００２８】
同様に、第３、第４のヒンジ２３Ｌ、２３Ｒは、それぞれ第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒの延長上に、第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒが位置する位置で、第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒの端面と第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒの端面が当接する位置に取り付けられており、第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒは、第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒに対してその延長上よりも外側には開かず、内側には折り畳めるようになっている。
【００２９】
装着時には、装着者は第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒ、第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒの内側に湾曲した形状を伸ばし、特に第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒを広げることにより生ずる付勢力により、後面装着パッド７Ｌ、７Ｒが頭部を押圧してヘッドマウントディスプレイを固定する。
【００３０】
また使用しない場合には、図８に示すように第１、第２のヒンジ４Ｌ、４Ｒと第３、第４のヒンジ２３Ｌ、２３Ｒの２個所で、それぞれ第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒ、第１、第２の加圧フレーム２２Ｌ、２２Ｒを内側に折り畳むことができるので、小型化が図れ携行性に優れたものとなる。なお、第１、第２の側面フレーム２１Ｌ、２１Ｒに代えて、他の弾性部材例えばゴムやスプリング等を使用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、弾性を有する側面フレームのばね力によって装着に必要な付勢力を得るようにしたことにより、全体を軽量に構成することができ、装着した際の装着感を軽快で良好なものにすることができ、更に簡単な装着を実現し携行性に優れた装置とすることができる。
【００３２】
また、本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、樹脂被覆を被せた側面フレームを使用することにより、装着パッド手段の頭部に当る感覚がソフトになり、金属アレルギの人でも安心して長時間使用することができる。
【００３３】
本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、フレームと加圧部材を２段に屈曲する構成としたことにより、装着時の感覚を軽快で良好なものとし、極めてコンパクトに折り畳むことができ、より携行性に優れた装置とすることができる。
【００３４】
本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、弾性部材と加圧部材を使って２段屈曲構造を形成したことにより、更に装着時の感覚を軽快で良好なものとし、コンパクトに折り畳むことができ、より携行性に優れた装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例の斜視図である。
【図２】  平面図である。
【図３】  装着時の側面図である。
【図４】  側面フレームの側面図である。
【図５】  側面フレームの平面図である。
【図６】  第２の実施例の斜視図である。
【図７】  第２の実施例の平面図である。
【図８】  折り畳み時の平面図である。
【符号の説明】
１  表示部本体
２  支持部材
３  前面フレーム
４Ｌ、４Ｒ、２３Ｌ、２３Ｒ  ヒンジ
５ 前面装着パッド
６Ｌ、６Ｒ、２１Ｌ、２１Ｒ  側面フレーム
７Ｌ、７Ｒ 後面装着パッド
１１、１２Ｌ、１２Ｒ  被覆フレーム
２２Ｌ、２２Ｒ 加圧フレーム
【図１】
0003976869.tif 000002
【図２】
0003976869.tif 000003
【図３】
0003976869.tif 000004
【図４】
0003976869.tif 000005
【図５】
0003976869.tif 000006
【図６】
0003976869.tif 000007
【図７】
0003976869.tif 000008
【図８】
0003976869.tif 000009