(57)【要約】【課題】ケーブルに負荷がかかった時に、画像表示ユニット側やコントロールユニット側に過大な負荷がかからないようにする。【解決手段】ヘッドマウントディスプレイは、装着者の頭部に装着され、当該装着者に対し画像を表示する画像表示ユニット１０と、画像表示ユニットをコントロールするコントロールユニット３０と画像表示ユニットとを接続するケーブル２０とを備える。ケーブルの途中に互いに接続、離脱する画像表示ユニット側コネクター４１とコントロールユニット側コネクター４２とによる中間接続部４０が設けられている。さらに装着者の着衣に係止可能な係止手段（クリップ４３）を備える。両コネクターは、互いの離脱方向を係止手段に対し可変にして係止手段に連結され支持された状態で、互いに接続された状態にされることが可能にされており、ケーブルに負荷がかかった時に、離脱方向が負荷方向に向き、一定の負荷でケーブルを途中で分断させる。【選択図】図１
2017152954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の頭部に装着され、当該装着者に対し画像を表示する画像表示ユニットと、
前記画像表示ユニットをコントロールするコントロールユニットと前記画像表示ユニットとを接続するケーブルと、を備え、
前記ケーブルの途中に互いに接続、離脱する画像表示ユニット側コネクターとコントロールユニット側コネクターとによる中間接続部が設けられ、
さらに装着者の着衣に係止可能な係止手段を備え、
前記両コネクターは、互いの離脱方向を前記係止手段に対し可変にして前記係止手段に連結され支持された状態で、互いに接続された状態にされることが可能にされたヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記両コネクターはそれぞれ、前記係止手段との連結部において離脱可能に捕捉され、
前記画像表示ユニット側コネクターの前記コントロールユニット側コネクターに対する離脱方向と、前記画像表示ユニット側コネクターの前記連結部での離脱方向とが同一方向であり、
前記コントロールユニット側コネクターの前記画像表示ユニット側コネクターに対する離脱方向と、前記コントロールユニット側コネクターの前記連結部での離脱方向とが同一方向であり、
前記連結部で前記両コネクターを捕捉した状態、かつ、前記両コネクターが互いに接続した状態にでき、その状態から前記両コネクターが互いに離脱するとき、少なくとも一方のコネクターが前記連結部からも離脱する請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記連結部を構成する連結部材は、相対する両端部のそれぞれに前記コネクターを捕捉するコネクター捕捉部を有し、前記両端部に挟まれる位置の中央部に、前記離脱方向に交わる軸回りに回動可能に連結する前記係止手段との回動連結部を有し、
前記回動連結部における回動動作により、前記画像表示ユニット側コネクター及び前記コントロールユニット側コネクターは、互いの離脱方向を前記係止手段に対し可変である請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記回動連結部における連結は３６０度の回動動作が可能なものである請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記コネクター捕捉部及び前記コネクターは、前記コネクターと前記連結部材とを近づけることで、いずれか一方に形成された部位が他方に形成された狭小部を超えて定位置で互いに嵌合する構造を有する請求項３又は請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記係止手段は、着衣の表面に沿って前記離脱方向が可変となるように、前記両コネクターに連結しつつ、着衣に係止可能である請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記両コネクターの互いの機械的な半接続状態を明示し、完接続状態で隠れるマーキングが設けられている請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記中間接続部は、前記画像表示ユニットと前記コントロールユニットの間のケーブル長のうちの前記画像表示ユニットからの３/４の範囲内に分断位置があるように設けられている請求項１から請求項７のうちいずれか一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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ（head mounted display）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体の頭部に装着され、装着者に対してパーソナルに画像を視認させるヘッドマウントディスプレイや、これを利用したウェアラブルコンピューターが開発されている。
特許文献１にも記載されるように、ヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットとコントロールユニットとをケーブルにより接続し、画像表示ユニットを頭部に装着しつつ、コントロールユニットを頭部以外の腰などに身に着けて行動する装置構成、使用形態が従来提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９１７８９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、以上のような装置構成、使用形態のヘッドマウントディスプレイにあっては、以下のような問題がある。
画像表示ユニットとコントロールユニットをケーブルで繋いでいるため、装着者の任意の作業中にケーブルが不意に突起物等に引っかかると、ケーブルに引っ張られた画像表示ユニットが頭部から外れる際に頭部及び顔面部に危害が加わるおそれがある。また、画像表示ユニット、コントロールユニット等の機器が損傷するおそれがある。
コントロールユニットにケーブル端部のコネクターとの接続部を設けたり、画像表示ユニットにケーブル端部のコネクターとの接続部を設けたり、その双方の接続部を設けた形態が考えられる。いずれの形態でも、不意にケーブルが引っ張られる方向は、コネクターの抜き方向とは異なる場合が多く、過大な負荷が画像表示ユニット等に加わり頭部及び顔面部に危害が加わるおそれや機器が損傷するおそれがある。
【０００５】
ヘッドフォンには、ケーブルの途中にコネクターがあって分断可能な構成のものが知られているが、これはケーブルの途中にボリュームや電源ボタン等を設けるためにクリップ等で着衣に係止する構成となっている。一般的にはヘッドフォン側端子をここに接続するため、ヘッドフォン側のケーブルが引っ掛けられた際は、ヘッドフォン側端子は抜ける可能性はあるが、反対側が引っ掛けられた場合は抜けない。クリップが衣服から外れるほど大きな負荷がかかった場合には、身体に危害が加わるおそれや衣服及び機器が損傷するおそれがある。
一方、ヘッドマウントディスプレイにおいて、ケーブルの途中にコネクターを設ける場合、ヘッドフォンに比較して端子数が多く、大きくなるから着衣に係止することが望まれる。
また、ケーブルを周囲の突起物等に引っ掛かり難くするためにも、ケーブルを着衣に係止することが好ましい。
【０００６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、ヘッドマウントディスプレイの頭部に装着される画像表示ユニットとコントロールユニットとを接続するケーブルに負荷がかかった時に、一定の負荷で安定的にケーブルを途中で分断させることで、画像表示ユニット側やコントロールユニット側に過大な負荷がかからないようにすること、ひいては装着者の身体に危害が加わること、衣服及び機器が損傷することを防止し、ヘッドマウントディスプレイの快適な使用感と高い安全性を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、装着者の頭部に装着され、当該装着者に対し画像を表示する画像表示ユニットと、
前記画像表示ユニットをコントロールするコントロールユニットと前記画像表示ユニットとを接続するケーブルと、を備え、
前記ケーブルの途中に互いに接続、離脱する画像表示ユニット側コネクターとコントロールユニット側コネクターとによる中間接続部が設けられ、
さらに装着者の着衣に係止可能な係止手段を備え、
前記両コネクターは、互いの離脱方向を前記係止手段に対し可変にして前記係止手段に連結され支持された状態で、互いに接続された状態にされることが可能にされたヘッドマウントディスプレイである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記両コネクターはそれぞれ、前記係止手段との連結部において離脱可能に捕捉され、
前記画像表示ユニット側コネクターの前記コントロールユニット側コネクターに対する離脱方向と、前記画像表示ユニット側コネクターの前記連結部での離脱方向とが同一方向であり、
前記コントロールユニット側コネクターの前記画像表示ユニット側コネクターに対する離脱方向と、前記コントロールユニット側コネクターの前記連結部での離脱方向とが同一方向であり、
前記連結部で前記両コネクターを捕捉した状態、かつ、前記両コネクターが互いに接続した状態にでき、その状態から前記両コネクターが互いに離脱するとき、少なくとも一方のコネクターが前記連結部からも離脱する請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記連結部を構成する連結部材は、相対する両端部のそれぞれに前記コネクターを捕捉するコネクター捕捉部を有し、前記両端部に挟まれる位置の中央部に、前記離脱方向に交わる軸回りに回動可能に連結する前記係止手段との回動連結部を有し、
前記回動連結部における回動動作により、前記画像表示ユニット側コネクター及び前記コントロールユニット側コネクターは、互いの離脱方向を前記係止手段に対し可変である請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記回動連結部における連結は３６０度の回動動作が可能なものである請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記コネクター捕捉部及び前記コネクターは、前記コネクターと前記連結部材とを近づけることで、いずれか一方に形成された部位が他方に形成された狭小部を超えて定位置で互いに嵌合する構造を有する請求項３又は請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記係止手段は、着衣の表面に沿って前記離脱方向が可変となるように、前記両コネクターに連結しつつ、着衣に係止可能である請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のヘッドマウントディスプレイである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記両コネクターの互いの機械的な半接続状態を明示し、完接続状態で隠れるマーキングが設けられている請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のヘッドマウントディスプレイである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、前記中間接続部は、前記画像表示ユニットと前記コントロールユニットの間のケーブル長のうちの前記画像表示ユニットからの３/４の範囲内に分断位置があるように設けられている請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のヘッドマウントディスプレイである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ケーブルの途中に設けられた中間接続部は、係止手段を介して着衣に支持可能であるので、中間接続部及びコントロールユニット側のケーブルの重量による画像表示ユニットへの負荷はなく快適であり、ケーブルを周囲の突起物等に引っ掛かり難く、コネクターの離脱方向が可変であるため、ケーブルに負荷がかかった時に、離脱方向が負荷方向に向き、一定の負荷で安定的にケーブルを途中で分断させることが可能である。
これによりケーブルからの過大な負荷は回避され、装着者の身体に危害が加わること、衣服及び機器が損傷することを防止し、ヘッドマウントディスプレイの快適な使用感と高い安全性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを含んだウェアラブルコンピューターのシステム全体の外観図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るケーブルの中間接続部の接続状態における表面図(a)、側面図(b)及び裏面図(c)である。
【図３】本発明の一実施形態に係るケーブルの中間接続部の離脱状態における表面図(a)、側面図(b)及び裏面図(c)である。
【図４】本発明の一実施形態に係るケーブルの中間接続部の裏面側を見たクリップ（係止手段）を除いた斜視図(a)、連結部材の裏面図(b)である。
【図５】本発明の一実施形態に係るケーブルの中間接続部の裏面側を見た斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るケーブルの中間接続部の表面側を見た雌側のコネクターを除いた斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るケーブルの中間接続部の表面側を見た斜視図で、半接続状態を示す斜視図(a)、及び完接続状態を示す斜視図(b)である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１８】
図１に示すように本実施形態のヘッドマウントディスプレイは画像表示ユニット１０と、ケーブル２０とを備える。ケーブル２０は、コントロールユニット３０と画像表示ユニット１０とを接続するものである。コントロールユニット３０は、画像表示等の画像表示ユニット１０の動作をコントロールする。ケーブル２０を介してコントロールユニット３０から画像表示ユニット１０に画像データの伝送、電力供給、制御信号の伝送等が行われる。
【００１９】
画像表示ユニット１０は、頭部に装着され、装着者に対し画像を表示する。画像表示ユニット１０は、透明の表示部材１１に画像を表示し、装着者に対しシースルー型で画像を表示するものである。装着者は表示部材１１に表示される画像に重なる範囲を含めて外界を観察可能である。したがって、本実施形態のヘッドマウントディスプレイは、作業用に向いている。
詳しくは、画像表示ユニット１０は、装着者の眼前に配置される表示部材１１と、表示部材１１に表示される画像を生成するための画像生成部（不図示）とが筺体１２に固定され、筐体１２に表示部材１１の基端部及び画像生成部が収容されてなり、筐体１２を、一対のテンプルを有した眼鏡フレーム類似の装着具１３のフロント部に支持したものである。
表示部材１１の筐体１２から突設された部分の一側面（後方側面）に画像が観察されるように画像が表示される。
画像表示ユニット１０は、筐体１２内の光源や液晶表示素子等で構成された画像生成部で生成された画像光を表示部材１１を介して装着者の瞳孔に導光する。画像生成部で生成された画像光は表示部材１１内を反射して進み、表示部材１１内に傾斜して配置されたホログラム素子に入射する。ホログラム素子は特定の波長（ＲＧＢに対応する３つの波長）の光のみを回折し、装着者の瞳孔に向けるように設けられている。これにより表示部材１１は、外界の光を透過させて装着者の瞳孔に入射させることが可能なシースルー型の表示部材を構成する。装着者は、外界の実観察像と、その実観察像の一部に重畳して表示部材１１を介して導光される画像光による表示画像（虚像）を視覚することができ、その表示画像の範囲でも表示部材１１を透過して実観察像を視覚することができる。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイは、片眼表示タイプであるが、両眼表示タイプを実施してもよい。
【００２０】
ケーブル２０の途中に中間接続部４０が設けられている。中間接続部４０は、互いに接続、離脱する画像表示ユニット側コネクター４１とコントロールユニット側コネクター４２とによるものである。
中間接続部４０は、画像表示ユニット１０とコントロールユニット３０の間のケーブル長Ｌのうちの画像表示ユニット１０からの３/４の範囲内に分断位置があるように設けられている。ケーブル２０の自重や、ケーブル２０が引っ張られる力による負荷が、画像表示ユニット１０に大きく掛からないようにするためである。
さらに本実施形態のヘッドマウントディスプレイは、装着者の着衣に係止可能な係止手段としてのクリップ４３と、両コネクター４１，４２のそれぞれとクリップ４３とを連結する連結部材４４を備える。詳細は図２、図３、図４等に示される。
【００２１】
連結部材４４は、プレート状で一面に両コネクター４１，４２が配置され、その反対面にクリップ４３が配置される。
連結部材４４は、相対する両端部のそれぞれにコネクター４１，４２を捕捉するコネクター捕捉部４４ａ，４４ａを有し、両端部に挟まれる位置の中央部に、コネクター４１，４２の離脱方向Ｅに交わる軸回りに回動可能に連結するクリップ４３との回動連結部４４ｂを有する。
【００２２】
コネクター捕捉部４４ａ，４４ａのそれぞれは、コネクター４１，４２の裏面に設けられた突起４１ａを挟み込む形状に構成されている。なお、説明上、装着者の身体側に配置される面を裏面とする。
一方のコネクター捕捉部４４ａに、コネクター４１，４２のいずれでも捕捉可能なように同形状で構成されているので、接続、連結作業が容易である。
コネクター４１（４２）の裏面に円柱状の突起４１ａが設けられていて、コネクター捕捉部４４ａ及びコネクター４１（４２）は、コネクター４１（４２）と連結部材４４とを近づけることで、コネクター捕捉部４４ａの弾性変形を伴いながら、突起４１ａがコネクター捕捉部４４ａに形成された狭小部４４ａ１を超えて定位置で互いに嵌合する構造を有する。逆に、コネクター４１（４２）と連結部材４４とを引き離す力が一定上加わると、コネクター捕捉部４４ａからコネクター４１（４２）が離脱可能である。
円柱状の突起４１ａの先端部の半円形の抜け止め部４１ｂは、突起４１ａの先端方向への連結部材４４の抜けを規制する部分である。以上の円柱、半円形等の形状は一例であって、これに限るものではない。また、連結部材４４がコネクター４１（４２）側の部材を挟み込む形態としたが、その関係を逆にして実施してもよい。
【００２３】
回動連結部４４ｂは、連結部材４４のコネクター４１，４２が配置される面の反対面から垂直に突出した軸状で、先端部に抜け止め形状が形成されるとともに、弾性的に縮径するように軸方向の割りが入った構造である、この回動連結部４４ｂがクリップ４３に設けられた孔に挿入嵌合して、クリップ４３と連結部材４４とが互いに回動可能に連結される。その回動の軸は、コネクター４１，４２の離脱方向Ｅに垂直、かつ、連結部材４４のコネクター４１，４２が配置される面に垂直である。
以上の構造により回動連結部４４ｂにおける連結は３６０度の回動動作が可能なものとされている。
【００２４】
図２に示すように、両コネクター４１，４２は、互いの離脱方向Ｅを係止手段（クリップ４３）に対し可変にして係止手段（クリップ４３）に連結され支持された状態で、互いに接続された状態にされることが可能にされている。
通常、コントロールユニット３０は、装着者の腰部あたりで身に着けられ、クリップ４３が装着者の胸部あたりで着衣に係止される使用形態がとられる。
連結部材４４のコネクター４１，４２が配置される面の反対面に配置されたクリップ４３により着衣に係止できる。すなわち、係止手段（クリップ４３）は、着衣の表面に沿って離脱方向Ｅが可変となるように、両コネクター４１，４２に連結しつつ、着衣に係止可能であり、回動は３６０度可能である。すなわち、その回動の軸が装着者の身体表面にほぼ垂直な方向に配置され、３６０度回動可能である。
以上のように、回動連結部４４ｂにおける回動動作により、画像表示ユニット側コネクター４１及びコントロールユニット側コネクター４２は、互いの離脱方向Ｅを係止手段（クリップ４３）に対し可変である。なお、係止手段としては、クリップのほか、安全ピン、カシメボタン等が適用可能である。
【００２５】
図２、図３に示すように、画像表示ユニット側コネクター４１のコントロールユニット側コネクター４２に対する離脱方向Ｅ１と、画像表示ユニット側コネクター４１のコネクター捕捉部４４ａからの離脱方向（係止手段との連結部での離脱方向）Ｅ１とが同一方向である。
同様に、コントロールユニット側コネクター４２の画像表示ユニット側コネクター４１に対する離脱方向Ｅ２と、コントロールユニット側コネクター４２のコネクター捕捉部４４ａからの離脱方向（係止手段との連結部での離脱方向）Ｅ２とが同一方向である。
図２、図４、図５等に示すようにコネクター捕捉部４４ａ，４４ａで両コネクター４１，４２を捕捉した状態、かつ、両コネクター４１，４２が互いに接続した状態にすることができる。その状態から両コネクター４１，４２が互いに離脱するとき、少なくとも一方のコネクターが連結部材４４からも離脱する。例えば、図１に示す画像表示ユニット側のケーブル２１が周囲に突起物等に引っ掛かった場合、通常、画像表示ユニット側コネクター４１が、コントロールユニット側コネクター４２及び連結部材４４から離脱する。両コネクター４１，４２のうち一方のみが連結部材４４から離脱した状態を図６に示す（図６では、コネクター４１のみが離脱）。図１に示すコントロールユニット側のケーブル２２が周囲に突起物等に引っ掛かった場合、通常、コントロールユニット側コネクター４２が、画像表示ユニット側コネクター４１及び連結部材４４から離脱する。
【００２６】
例えば、装着者が歩行等で移動しているときに、周囲の固定された突起物に画像表示ユニット側のケーブル２１が引っ掛かった場合、ケーブル２１は、ほぼ水平方向に引っ張られる。無負荷時に通常、上下方向に配置されている離脱方向Ｅは、回動連結部４４ｂにおける回動動作により両コネクター４１，４２が連結部材４４とともに回動することにより、画像表示ユニット側コネクター４１をケーブル２１が引っ張られる側として、ほぼ水平に変化する。したがって、ケーブル２１を引く力の大分部の力が、画像表示ユニット側コネクター４１をコントロールユニット側コネクター４２及び連結部材４４から離脱させる荷重に達したとき、その離脱が生じる。これに対し、離脱方向Ｅが上下方向に向いたまま、ケーブル２１が水平方向に引かれると、離脱前にケーブル２１を引く力は、より大きな力にまで達するおそれがある。
コントロールユニット側のケーブル２２が引っ掛かった場合も、同様に離脱までの負荷が軽減される。
以上のように、ケーブル２１（２２）に負荷がかかった時に、離脱方向が負荷方向に向き、一定の負荷で安定的にケーブル２０を途中で分断させることが可能である。
これによりケーブル２１（２２）からの過大な負荷は回避され、装着者の身体に危害が加わること、衣服及び機器が損傷することを防止し、ヘッドマウントディスプレイの快適な使用感と高い安全性を達成することができる。
【００２７】
上述したように、突起４１ａがコネクター捕捉部４４ａに形成された狭小部４４ａ１を超えて定位置で互いに嵌合する構造を設けた。
図２(c)に示すように、両コネクター４１，４２の互いの完接続状態で、各コネクター４１，４２は、連結部材４４のコネクター捕捉部４４ａとの嵌合位置に配置される。このような連結部材４４により両コネクター４１，４２を連結することで、両コネクター４１，４２が互いの機械的な半接続状態で安定することは抑制される。
さらに機械的な半接続状態を防止するため、図６及び図７に示すように、両コネクター４１，４２の互いの機械的な半接続状態を明示し、完接続状態で隠れるマーキング４５が設けられている。本実施形態では、コネクター４１が雌型、コネクター４２が雄型であるため、完接続状態でコネクター４１内に配置されるコネクター４２の凸部にマーキング４５が設けられている。
【符号の説明】
【００２８】
１０   画像表示ユニット
１１   表示部材
１２   筺体
１３   装着具
２０   ケーブル
３０   コントロールユニット
４０   中間接続部
４１   画像表示ユニット側コネクター
４２   コントロールユニット側コネクター
４３   クリップ（係止手段）
４４   連結部材
４４ａ コネクター捕捉部
４４ａ１      狭小部
４４ｂ 回動連結部
４５   マーキング
Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）     離脱方向
【図１】
2017152954.tif 000003
【図２】
2017152954.tif 000004
【図３】
2017152954.tif 000005
【図４】
2017152954.tif 000006
【図５】
2017152954.tif 000007
【図６】
2017152954.tif 000008
【図７】
2017152954.tif 000009