JP2004040390A

JP2004040390A - 頭部装着型表示装置

Info

Publication number: JP2004040390A
Application number: JP2002193613A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kada; 加田　勝彦; Ichiro Kodera; 小寺　一郎
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP3855864B2

Abstract

【課題】頭部に対するホルダの配置を適正に維持した状態で、表示ユニットの眼に対する配置の調節を容易に行うことができる頭部装着型表示装置を提供する。
【解決手段】頭部保持用ホルダ２に、左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットを、連結機構４によって上下方向まわりに回転可能に連結する。ホルダ２に対する表示ユニットの回転を回転阻止機構５により解除可能に阻止する。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエアラブルコンピュータやパーソナルコンピュータの出力画像、テレビジョン画像、各種作業遂行のための各種画像等を視認するのに適した頭部装着型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭部保持用ホルダと、左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットと、その表示ユニットをホルダに連結する連結機構とを備える頭部装着型表示装置が知られている。そのような頭部装着型表示装置においては、表示ユニットが眼に対して適正に配置されていないと画像を視認し難くなる。そのため、従来は頭部に対するホルダの配置を変化させることで、表示ユニットの眼に対する配置を調節していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、頭部に対するホルダの配置を変化させる場合、表示ユニットの眼に対する配置の微調節は困難であった。特に、表示ユニットの眼に対する上下方向まわりの傾きを調節する場合、頭部の前後方向長さは左右方向長さよりも通常は大きいことから、頭部に対するホルダの配置を変化させるのは困難であった。さらに、頭部に対するホルダの配置を適正状態から変化させることで表示ユニットの眼に対する配置を調節した場合、頭部を動かすこと等による僅かな振動でも頭部に対してホルダは変位し易くなる。そのため、表示ユニットの眼に対する配置が適正位置からずれてしまう。
本発明は上記問題を解決することの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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の頭部装着型表示装置は、頭部保持用ホルダと、左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットと、その表示ユニットをホルダに上下方向まわりに回転可能に連結する連結機構と、そのホルダに対する表示ユニットの回転を解除可能に阻止する回転阻止機構とを備える。
本発明の頭部装着型表示装置によれば、左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットを上下方向まわりに回転させることができる。これにより、頭部に対するホルダの配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニットの眼に対する上下方向まわりの配置を調節できる。
【０００５】
前記連結機構は球面に沿う案内面を有し、その案内面を介して前記表示ユニットは前記ホルダに連結され、その球面の中心を通ると共に上下方向に沿う軸と、その球面の中心を通ると共に左右方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに回転可能に連結されているのが好ましい。
これにより、表示ユニットの眼に対する上下方向まわりの配置だけでなく、左右方向周りの配置も調節できる。しかも、その配置の調節を一つの球面中心を通る軸まわりに行うことができるので、構造を簡単化できる。
【０００６】
その球面の中心を通ると共に前後方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに少なくとも１８０度回転可能に連結され、前記ホルダは上下反転使用可能とされているのが好ましい。
これにより、表示ユニットを眼に対して前後方向まわりに回転させることで、不使用時に視野外に配置できる。その前後方向まわりの回転を上記一つの球面中心を通る軸まわりに行うことができるので、構造を簡単化できる。さらに、表示ユニットをホルダに対して前後方向まわりに１８０度回転させ、ホルダを上下反転使用することができるので、表示ユニットを左右一方の眼前に配置して使用する状態から左右他方の眼前に配置して使用する状態に変更できる。
【０００７】
前記連結機構は、前記ホルダに取り付けられる支持部材と、前記表示ユニットに取り付けられる受け部材とを有し、その支持部材に前記案内面が設けられ、前記回転阻止機構は、その受け部材に回転阻止位置と回転阻止解除位置との間で相対変位可能に取り付けられる押し付け部材と、その押し付け部材を前記案内面に押し付けることで回転阻止位置に位置させる弾力を作用させる弾性部材とを有し、その押し付け部材は、指によりおされることで弾力に抗して回転阻止解除位置に変位可能とされているのが好ましい。
これにより、上記案内面に押し付け部材を弾力によって押し付けるだけで、表示ユニットのホルダに対する回転を阻止でき、回転阻止機構を簡単な構造で構成できる。しかも、その押し付け部材を指により挟んで押さえるだけで回転阻止解除位置に変位させ、その回転阻止を片手で容易に解除できるので、表示ユニットの眼に対する配置の調節を容易に行うことができる。
【０００８】
前記連結機構は前記ホルダに前後方向に移動可能に取り付けられ、そのホルダに対する連結機構の前後移動を、少なくとも２位置において解除可能に阻止する移動阻止機構を備えるのが好ましい。
これにより、表示ユニットを眼鏡の非使用時は眼に近接し、眼鏡の使用時は眼から離して配置できる。また、使用者が見易いように表示ユニットの位置を調節することもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図４に示す単眼視型の頭部装着型表示装置１は、頭部保持用ホルダ２と、左右いずれかの眼Ｅの前に配置される表示ユニット３と、その表示ユニット３をホルダ２に上下方向まわりに回転可能に連結する連結機構４と、そのホルダ２に対する表示ユニット３の回転を解除可能に阻止する回転阻止機構５を備える。なお、本明細書における頭部装着型表示装置１の前後、上下、左右の方向は、頭部装着型表示装置１を装着した直立状態の使用者を基準にする。
【００１０】
そのホルダ２は、前頭部における少なくとも一部に沿う前部２ａと、後頭部における少なくとも一部に沿う後部２ｂと、左右側頭部の中の一方に沿う側部２ｃを有する。その前部２ａと後部２ｂは左右側頭部の中の一方側においては側部２ｃを介して連続する。左右側頭部の中の他方における少なくとも一部がホルダ２で保持されないように、その前部２ａと後部２ｂは左右側頭部の中の他方側においては互いに離間されている。また、前頭部の一部がホルダ２で保持されないように、その前部２ａは前頭部の一部にのみ沿うものとされている。その後部２ｂは後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿う。これにより、ホルダ２は平面視で楕円形の一部を欠いた略Ｃ字形状とされている。ホルダ２における前部２ａの曲率半径は４０〜９０ｍｍ程度、後部２ｂの曲率半径は６０〜１００ｍｍ程度とするのが好ましい。ホルダ２の内周にはウレタンスポンジ、エラストマー、ゴム等の弾性材製パッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃが取り付けられている。
【００１１】
これにより、左側頭部または右側頭部の少なくとも一部と、前頭部の一部とはホルダ２で保持されることがないので、頭部への圧迫感を軽減することができる。また、ホルダ２の後部２ｂが後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿うことで、ホルダ４の頭部に対するずれを防止できる。ホルダ２が略Ｃ字形状とされ、また表示ユニット３が左右いずれかの眼前に配置される単眼視型とされることで軽量化とコンパクト化を図ることができる。
【００１２】
本実施形態のホルダ２は、第１〜第５部材１１、１２、１３、１４、１５を有する。第１部材１１は合成樹脂材により形成され、前部２ａと側部２ｃの一部を構成する。第２部材１２は頭部の左右方向に弾性変形可能な板バネにより形成され、側部２ｃの一部を構成する。第３部材１３は合成樹脂材により形成され、側部２ｃの一部を構成する。第４部材１４は合成樹脂材により形成され、後部２ｂの一部と側部２ｃの一部を構成する。第５部材１５は合成樹脂材により形成され、後部２ｂの一部を構成する。その第２部材１２を形成する板バネの一端側は第１部材１１に固定されている。図５に示すように、その板バネの他端側は第３部材１３に前後移動可能に挿入されている。その第３部材１３は第２部材１２を構成する板バネと共に、第４部材１４における側部２ｃを構成する部分にネジ１６により連結されている。そのネジ１６の軸心は横方向に沿う。その第４部材１４と第５部材１５はヒンジ１７を介して連結されている。そのヒンジ１７の軸心は上下方向に沿う。その第２部材１２を構成する板バネを頭部形状の個人差に応じて容易に弾性変形させ、頭部に対するずれの防止を確実に行うことができる。なお、第２部材１２以外の第１、第３〜第５部材１１、１３、１４、１５も合成樹脂製とされることで、頭部形状に沿って弾性変形することが可能とされている。
【００１３】
ホルダ２の前部２ａと後部２ｂとの前後方向間隔が調節できるように側部２ｃは伸縮可能とされている。本実施形態では、図５に示すように、上記ネジ１６を挿入可能な複数の孔１２ａが、第２部材１２を形成する板バネに前後方向に等間隔で並列するように形成されている。これにより、ネジ１６を介する第２部材１２の第３、第４部材１３、１４に対する取り付け位置を変更することで、側部２ｃを伸縮させる機構が構成されている。これにより、ホルダ２の前部２ａと後部２ｂの間隔を頭部形状の個人差に応じて調節し、頭部に対するずれの防止を確実に行うことができる。なお、第３部材１３に挿通されるケーブル９を介して表示ユニット３にコンピュータ（図示省略）等から画像信号が送られる。ケーブル９はホルダ２の外部に露出してもよい。
【００１４】
ホルダ２の後部２ｂは、上記のように第４部材１４と第５部材１５がヒンジ１７を介して連結されることで、後頭部の左領域と右領域との間で上下方向に沿うヒンジ軸まわりに折り畳み可能とされている。なお、第４部材１４と第５部材１５は、互いに接することで図１に示す状態よりも開く方向へ相対回転することはない。ホルダ２は側部２ｃにおいて、上記ネジ１６の横方向軸まわりに互いに対して１８０度回転可能な第３部材１３と第４部材１４を有する。これにより、図６に示すように、非使用時にホルダ２の後部２ｂを折り畳むと共に側部２ｃを構成する第３部材１３と第４部材１４を互いに対して１８０度回転させることでコンパクトにできる。
【００１５】
なお、ネジ１６の軸心まわりに第３部材１３と第４部材１４を互いに対して幾分回転させ、前部２ａに対して後部２ｂを多少傾斜させた状態でホルダ２を頭部に装着してもよい。
【００１６】
図７、図８は側部２ｃを伸縮させる機構の変形例を示す。この変形例においてはネジ１６は用いられない。ホルダ２の第３部材１３に形成された円柱状凸部１３ａが第４部材１４における側部２ｃを構成する部分に形成された凹部１４ａに圧入されることで、第３部材１３は第４部材１４に連結されている。その凸部１３ａの外周と凹部１４ａの内周とを介して第３部材１３と第４部材１４は横軸まわりに互いに対して１８０度回転可能とされている。その第３部材１３の内部に圧縮コイルバネ１８が挿入されている。そのバネ１８は第３部材１３の内周段差１３ｂと第２部材１２を構成する板バネの端の折り曲げ部分１２ｂとで挟まれる。そのバネ１８により第２部材１２を第３部材１３に対して後方に押す弾力、すなわちホルダ２の側部２ｃを縮小させる弾力を発生する。ホルダ２を頭部に装着した時、そのバネ１８の弾力によりホルダ２の前部２ａと後部２ｂはそれぞれ前頭部と後頭部に押し付けられる。これにより、頭部に対するホルダ２のずれを弾力により防止できる。さらに、非使用時は弾力によりホルダ２の側部２ｃを縮小させることでコンパクトにできる。
【００１７】
表示ユニット３はホルダ２の前部２ａに連結される。表示ユニット３は公知のものを用いることができ、例えば液晶表示器等の画像表示光生成手段と、その画像表示光を網膜において画像が結像されるように眼Ｅに導く非球面レンズ系等の光学系により構成される。
【００１８】
図９〜図１１に示すように、連結機構４は、ホルダ２に取り付けられる支持部材２１と、表示ユニット３に取り付けられる中空の受け部材２２とを有する。その支持部材２１は角柱部２１ａと、この角柱部２１ａの一端に一体化された球形部２１ｂとを有し、その球形部２１ｂの外周が球面に沿う案内面２１ｃとされている。その案内面２１ｃを介して表示ユニット３はホルダ２に連結されている。すなわち、角柱部２１ａはホルダ２の前部２ａに相対回転しないように挿入され、球形部２１ｂは受け部材２２により覆われる。受け部材２２の下面に表示ユニット３が固定される。受け部材２２の内部に案内面２１ｃに相対滑り可能に接する受け面２２ａが形成されている。受け部材２２は例えば上下２部材を接着することで構成される。これにより、表示ユニット３はホルダ２に対して、案内面２１ｃを構成する球面の中心を通ると共に上下方向に沿う軸まわりに図９において矢印Ａ方向（ヨー方向）に回転可能である。その回転範囲は例えば±１０°程度とされる。また、表示ユニット３はホルダ２に対して、その球面の中心を通ると共に左右方向に沿う軸まわりに図１０において矢印Ｂ方向（ピッチ方向）に回転可能である。その回転範囲は例えば±１５°程度とされる。
【００１９】
その案内面２１ｃを介して表示ユニット３をホルダ２に対して上下方向まわりに回転させることで、頭部に対するホルダ２の配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニット３の眼Ｅの眼に対する上下方向まわりの配置を調節できる。また、表示ユニット３をホルダ２に対して左右方向まわりに回転させることで、頭部に対するホルダ２の配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニット３の眼Ｅの眼に対する左右方向まわりの配置を調節できる。
【００２０】
さらに、案内面２１ｃを構成する球面の中心を通ると共に前後方向に沿う軸まわりに表示ユニット３はホルダ２に対して少なくとも１８０度回転可能とされ、本実施形態では３６０度回転可能とされている。これにより、表示ユニット３を前後方向まわりに回転させることで、不使用時に視野外に配置できる。しかも、表示ユニット３のホルダ２に対する上下方向、左右方向、および前後方向まわりの回転を一つの球面中心を通る軸まわりに行うことができるので、構造を簡単化できる。さらにホルダ２は上下反転使用可能とされている。これにより、表示ユニット３をホルダ２に対して前後方向まわりに１８０度回転させ、ホルダ２を上下反転使用することで、表示ユニット３を左右一方の眼前に配置して使用する状態から左右他方の眼前に配置して使用する状態に変更できる。
【００２１】
上記角柱部２１ａはホルダ２に形成された連結孔１９に前後方向に移動可能に挿入され、これにより連結機構４はホルダ２に対して前後方向に移動可能に取り付けられている。そのホルダ２に対する連結機構４の前後移動を２位置において解除可能に阻止する移動阻止機構が設けられている。本実施形態においては、角柱部２１ａに外周から突出する突部２１ｄが設けられ、連結孔１９の内周に前後の間隔をおいた２位置に溝１９ａ、１９ｂが設けられている。その各溝１９ａ、１９ｂに突部２１ｄが嵌まり込むことでホルダ２に対する連結機構４の前後移動が阻止される。突部２１ｄは、例えば弾性材製とされることで一定以上の前後方向力により弾性変形して溝１９ａ、１９ｂから抜き出され、これによりホルダ２に対する連結機構４の前後移動の阻止が解除される。両溝１９ａ、１９ｂの間隔は、眼鏡の使用時と非使用時の眼Ｅと表示ユニット３の距離の相違に対応している。これにより、表示ユニット３を眼鏡の非使用時は眼Ｅに近接し、眼鏡の使用時は眼Ｅから離して配置できる。また、使用者が見易いように表示ユニット３の位置を調節することもできる。なお、突部２１ｄに代えてボールをバネの弾力により角柱部２１ａから突出させ、一定以上の前後方向力によるバネの弾性変形によりボールが角柱部２１ａに没入するようにしてもよい。また、その前後移動を阻止する位置は３位置以上であってもよい。
【００２２】
回転阻止機構５は、一対の押し付け部材３１ａ、３１ｂと、各押し付け部材３１ａ、３１ｂに弾力を作用させる弾性部材３２ａ、３２ｂを有する。各押し付け部材３１ａ、３１ｂは、受け部材２２の内部において上下方向軸心の支持シャフト３３を介して上下方向まわりに回転可能に受け部材２２に取り付けられる。各押し付け部材３１ａ、３１ｂの一端はゴムパッド３１ａ′、３１ｂ′により構成され、他端は受け部材２２の外部に突き出る操作部３１ａ″、３１ｂ″とされている。各押し付け部材３１ａ、３１ｂは上下方向まわりの回転により回転阻止位置と回転阻止解除位置との間で相対変位する。各弾性部材３２ａ、３２ｂはねじりバネにより構成され、各押し付け部材３１ａ、３１ｂを案内面２１ｃに押し付けることで回転阻止位置に位置させる弾力を作用させる。その回転阻止位置に位置する押し付け部材３１ａ、３１ｂが案内面２１ｃを押し付けることで、ホルダ２に対する表示ユニット３の回転が阻止される。両押し付け部材３１ａ、３１ｂを指により挟んで押さえることで、弾性部材３２ａ、３２ｂの弾力に抗して回転阻止解除位置に変位させ、各押し付け部材３１ａ、３１ｂを案内面２１ｃから離反させることができる。各押し付け部材３１ａ、３１ｂが案内面２１ｃから離れることで、ホルダ２に対する表示ユニット３の回転阻止は解除される。これにより、案内面２１ｃに押し付け部材３１ａ、３１ｂを弾力によって押し付けるだけで表示ユニット３のホルダ２に対する回転を阻止でき、回転阻止機構５を簡単な構造で構成できる。しかも、押し付け部材３１ａ、３１ｂを指により押さえるだけで回転阻止解除位置に変位させ、その回転阻止を片手で容易に解除できるので、表示ユニット３の眼に対する配置の調節を容易に行うことができる。なお、押し付け部材は単一でもよい。
【００２３】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、表示ユニットがホルダに連結機構により上下方向まわりに回転可能に連結され、その回転を回転阻止機構により解除可能に阻止することができればよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の頭部装着型表示装置によれば、頭部に対するホルダの配置を適正に維持した状態で、表示ユニットの眼に対する配置の調節を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の平面図
【図２】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の左側面図
【図３】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の右側面図
【図４】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の正面図
【図５】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の部分平断面図
【図６】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の非使用時の平面図
【図７】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の部分平断面図
【図８】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の部分側断面図
【図９】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の平断面図
【図１０】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の側断面図
【図１１】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の正断面図
【符号の説明】
１　頭部装着型表示装置
２　ホルダ
３　表示ユニット
４　連結機構
５　回転阻止機構
１９ａ、１９ｂ　溝
２１　支持部材
２１ｃ　案内面
２１ｄ　突部
２２　受け部材
３１ａ、３１ｂ　押し付け部材
３２ａ、３２ｂ　弾性部材

Claims

頭部保持用ホルダと、
左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットと、
その表示ユニットをホルダに上下方向まわりに回転可能に連結する連結機構と、そのホルダに対する表示ユニットの回転を解除可能に阻止する回転阻止機構とを備える頭部装着型表示装置。
前記連結機構は球面に沿う案内面を有し、
その案内面を介して前記表示ユニットは前記ホルダに連結され、
その球面の中心を通ると共に上下方向に沿う軸と、その球面の中心を通ると共に左右方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに回転可能に連結されている請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
その球面の中心を通ると共に前後方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに少なくとも１８０度回転可能に連結され、
前記ホルダは上下反転使用可能とされている請求項２に記載の頭部装着型表示装置。
前記連結機構は、前記ホルダに取り付けられる支持部材と、前記表示ユニットに取り付けられる受け部材とを有し、
その支持部材に前記案内面が設けられ、
前記回転阻止機構は、その受け部材に回転阻止位置と回転阻止解除位置との間で相対変位可能に取り付けられる押し付け部材と、その押し付け部材を前記案内面に押し付けることで回転阻止位置に位置させる弾力を作用させる弾性部材とを有し、
その押し付け部材は、指によりおされることで弾力に抗して回転阻止解除位置に変位可能とされている請求項２または３に記載の頭部装着型表示装置。
前記連結機構は前記ホルダに前後方向に移動可能に取り付けられ、そのホルダに対する連結機構の前後移動を、少なくとも２位置において解除可能に阻止する移動阻止機構を備える請求項１〜４の中の何れかに記載の頭部装着型表示装置。