WO2016068123A1 - ヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、ヘッドマウントディスプレイ装置の被装着物への取付けの自由度をあげ、様々な物への装着を容易に実行できるヘッドマウントディスプレイ装置を提供することを目的とする。　上記課題を解決するために、ヘッドマウントディスプレイ装置であって、映像を投射する投射部と、投射部を支持し映像を生成する映像生成部が収納された光学系筐体と、映像生成部を制御する信号処理回路が収納されたメイン筐体とを有し、光学系筐体とメイン筐体は角度調整機構を介して支持されており、自由雲台を介してメイン筐体に支持された着脱手段を有する構成とする。　これにより、被装着物への装着を簡単に、かつ位置調整を容易に実行できるヘッドマウントディスプレイ装置を提供することができる。

Description

ヘッドマウントディスプレイ装置

　本発明は、ヘッドマウントディスプレイ装置の装着に係り、特にその取付け構造に関する。

　近年、ウェアラブル型ディスプレイ装置の情報表示システムが急速に普及しつつある。その中で、頭部に装着するディスプレイ装置であるヘッドマウントディスプレイ装置は、ヘッドフォン型や眼鏡型などの様々な形状が提案されている。

　本技術分野の背景技術として、特開２００９－９２８０９号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、ヘッドマウントディスプレイ装置のディスプレイ部の取付位置を使用者にとって見やすい位置に容易に変更できるようにするために、ヘルメットのバイザの周縁を挟むクリップ部をディスプレイ部と一体に形成し、バイザの周縁を挟むクリップ部の位置を変えることによってヘッドマウントディスプレイ装置の装着位置を変えるようにした構成が開示されている。

特開２００９－９２８０９号公報

　しかしながら、特許文献１に記載されたヘッドマウントディスプレイ装置では、使用者の目とディスプレイ部との距離である装置前後の調整が出来ないため、使用者にとって見やすい位置に容易に変更できる点を十分に解決するものではなかった。また、ディスプレイ部の取付角度調整として、角度判定部を有し取付角度情報に基づいて画像生成しているため、装置が複雑となるという問題があった。

　本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであって、ヘッドマウントディスプレイ装置の被装着物への取付けの自由度をあげ、様々な物への装着を容易に実行できるヘッドマウントディスプレイ装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ヘッドマウントディスプレイ装置であって、映像を投射する投射部と、投射部を支持し映像を生成する映像生成部が収納された光学系筐体と、映像生成部を制御する信号処理回路が収納されたメイン筐体とを有し、光学系筐体とメイン筐体は角度調整機構を介して支持されており、自由雲台を介してメイン筐体に支持された着脱手段を有する構成とする。

　本発明によれば、被装着物への装着を簡単に、かつ位置調整を容易に実行できるヘッドマウントディスプレイ装置を提供することができる。

実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置の外観図である。 実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置の部分断面図である。 実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置の位置調整の説明図である。 実施例２におけるヘッドマウントディスプレイ装置をメガネに装着した例を示した図である。 実施例３におけるヘッドマウントディスプレイ装置をバイクのヘルメットに装着する場合の例を示した図である。 実施例４におけるヘッドマウントディスプレイ装置をバイクのヘルメットに装着する場合の他の例を示した図である。 実施例５におけるヘッドマウントディスプレイ装置を作業用ヘルメットに装着した例を示した図である。

　以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

　本実施例は、ヘッドマウントディスプレイ装置の被装着物への取付け部を、自由雲台機構とクリップ部で構成したヘッドマウントディスプレイ装置である。

　図１に、本実施例におけるヘッドマウントディスプレイ装置１００の外観図を示す。図１（Ａ）は上方斜めから見た斜視図、（Ｂ）は上方から見た上面図、（Ｃ）は側面、すなわち頭部に装着した際に装着者の目の方向から見た側面図である。

　図１において、１はクリップ部、２は自由雲台、３はメイン筐体、４は光学系筐体、５はアイプロテクタである。クリップ部１は、自由雲台２を介してメイン筐体３に支持されており、バネ等で付勢された２つの部材によって被装着物を挟むことが出来る構造となっており、被装着物へ装着する着脱手段の機能を持つ。自由雲台２は、台座となるソケットとその中を自由に動くボールからなり、そのボールからメイン筐体３に固定する支柱が伸びて、メイン筐体３に固定されている。また、自由雲台２の台座となるソケットはクリップ部１と一体成型されている。この自由雲台とクリップ部により、簡単な操作で任意の向きにヘッドマウントディスプレイ装置を装着、固定することが出来る構造となっている。

　図２に、本実施例におけるヘッドマウントディスプレイ装置の部分断面図を示す。図２において、メイン筐体３内には、メイン基板６、バッテリー７、スピーカ８、マイク９が収納されている。また、自由雲台２のボールから伸びている支柱がメイン筐体３に固定されている。また、光学系筐体４内には、光源１０、集光レンズ１１、プリズム１２、液晶パネル１３、１/４波長板１４からなる映像生成部を有しており、さらにカメラ１５を有している。また、アイプロテクタ５の先にはアイプリズム１６が配置されており、使用者への映像を投射する投射部を構成している。なお、アイプリズム１６と光学系筐体４は、別の支持部材からなる支持部によって支持されている。また、アイプロテクタ５を、投射部と光学系筐体４とを支持する支持部として機能させても良い。また、バッテリーは別体でも良く、また、必ずしも上記構成の全てを備えなくても良い。

　次に、ヘッドマウントディスプレイ装置で生成された映像が使用者の目に投射されるまでの流れを、図２の点線で示す経路を用いて説明する。図２において、光源１０から出射した光は、集光レンズ１１で略平行な光に変換され、プリズム１２で反射されて１/４波長板１４を介して反射され、再度プリズム１２を通過して反射型液晶パネル１３を照明する。反射型液晶パネル１３は、メイン筐体３内のメイン基板６内の信号処理回路により制御信号が供給され、その制御信号に応じてオンオフして光源１０から出射した光が反射することで映像を生成する表示素子である。生成された映像はプリズム１２を介してアイプリズム１６にて反射され、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着した使用者の目に映像を投射することが出来る。

　また、本実施例におけるヘッドマウントディスプレイ装置は、角度調整機構１７を有しており、メイン筐体３と光学系筐体４及びアイプロテクタ５の角度を調整して、ヘッドマウントディスプレイ装置の装着者の視界の中で映像が見られるように調整できるようになっている。

　図３に、角度調整機構１７と自由雲台２による位置調整の説明図を示す。図３において、（Ａ）は、クリップ部１により、ヘッドマウントディスプレイ装置を所定の被装着物に固定した状態を上から見た図を示している。この時の使用者の目の位置とアイプリズム１６との距離をａとする。次に、距離ａが使用者にとって最適ではなく、もっと距離を短くしたいとき、クリップ部１の取付け位置を変えることなく、自由雲台２によって距離調整を行う場合を考える。まず、（Ｂ）に示すように、自由雲台２により、ヘッドマウントディスプレイ装置全体を図の左側に傾ける。これにより、使用者の目の位置とアイプリズム１６との距離は短くなるが、アイプリズム１６からの映像の投射方向が目の方向とずれてしまう。そこで、（Ｃ）に示すように、角度調整機構１７を利用して、メイン筐体３と光学系筐体４及びアイプロテクタ５の角度θを調整してθ＜θ1となるθ1に調整する。これにより、アイプリズム１６からの映像の投射方向と目の方向が一致し、かつ、目の位置とアイプリズム１６との距離をｂ＜ａとなる距離ｂに調整することが出来る。さらに、距離を短くしたい場合には、（Ｄ）に示すように、自由雲台２による傾斜と、角度調整機構１７による角度調整により、θ１＜θ２、ｃ＜ｂとなる距離ｃに調整することが出来る。

　このように、クリップ部１の取付け位置を変えることでヘッドマウントディスプレイ装置全体の取付け状態が変化するのを嫌う場合、クリップ部１の取付け位置を変えることなく、角度調整機構と自由雲台の組み合わせにより、使用者の目の位置とアイプリズムとの距離、すなわち、ヘッドマウントディスプレイ装置の使用者に対する前後位置を映像の投射方向を一定にしながら調整可能と出来る。

　なお、ヘッドマウントディスプレイ装置全体の取付け状態が変化しても構わないのであれば、クリップ部１の取付け位置を変えることでヘッドマウントディスプレイ装置の前後位置の調整を行うことも可能である。

　また、クリップ部１が自由雲台２を介してメイン筐体３に固定されている構成を、メイン筐体３上をスライドする構成とすることで、クリップ部１の取付け位置を変えることなく、前後位置の調整を行うことも可能である。すなわち、自由雲台２のボールから伸びている支柱をメイン筐体３に対してスライド可能に固定することで実現できる。

　また、クリップ部１は、バネ等で付勢された２つの部材によって被装着物を挟むことが出来る構造となっているが、被装着物を挟む部分にスポンジやラバーを付加したり、溝を設けて、取付けの安定を図るようにしても良い。

　また、自由雲台の可動域を大きくするために、自由雲台２のボールから伸びている支柱をメイン筐体３に固定している部分にくぼみを設け、自由雲台および、その台座となるソケットとの干渉を避けるような構造としても良い。

　また、本実施例では、ヘッドマウントディスプレイ装置がメイン筐体３と光学系筐体４に分かれて構成されている例について説明したが、これが一つの筐体で構成されていても良い。その場合には、アイプロテクタの延長線上に筐体が配置されている場合、すなわち、本実施例の光学系筐体内にメイン筐体が取り込まれた構成の場合には、ヘッドマウントディスプレイ装置の使用者に対する前後位置の調整を行うために、クリップ部が自由雲台を介して筐体に前後方向にスライドする構成とすることで可能とできる。また、アイプロテクタに対して筐体が直角方向、すなわち、本実施例のメイン筐体内に光学系筐体が取り込まれた構成の場合は、本実施例と同様の構成で位置調整を行うことが出来る。

　以上のように、本実施例によれば、被装着物への装着を簡単に、かつ位置調整を容易に実行できるヘッドマウントディスプレイ装置を提供できる。

　図４は、本実施例におけるヘッドマウントディスプレイ装置をメガネに装着した例を示している。図４に示すように、メガネのフレームの耳にかける部分であるテンプル１８を実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置のクリップ部１で挟むことでヘッドマウントディスプレイ装置を装着することが出来る。この際、使用者は、クリップ部１の取付け位置を変えると共に、自由雲台２を調整して、使用者にとって見やすい位置に容易に変更できる。

　図５は、本実施例におけるヘッドマウントディスプレイ装置をバイクのヘルメットに装着する場合の例を示している。図５は、バイク用ヘルメットの前面の一部を示しており、１９はバイク用ヘルメットであり、２０はシールド、２１は発砲スチロールからなる衝撃吸収ライナー部、２２はバーを示している。本実施例では、図５に示すように、バイク用ヘルメットの衝撃吸収ライナー部２１にバー２２を打込んでいる。このバー２２を実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置のクリップ部１で挟むことでバイク用ヘルメットにヘッドマウントディスプレイ装置を装着することが出来る。なお、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着した図は省略している。

　これによれば、例えば、メガネ一体型のヘッドマウントディスプレイ装置を装着した状態で、ヘルメットを被った際に、ヘッドマウントディスプレイ装置の位置を調整したい場合には、ヘルメットをいったん脱いでメガネ一体型のヘッドマウントディスプレイ装置を掛けなおすという作業が必要になる。これに対して、本実施例によれば、ヘルメットを被った後に、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着でき、さらに、自由雲台により位置調整も可能であるので、使用者にとって使いやすい装置を提供できる。

　図６は、本実施例におけるヘッドマウントディスプレイ装置をバイクのヘルメットに装着する場合の他の例を示している。図６は、フルフェース型のヘルメットの前面下側の顎装着部分を上から見た図を示している。図６において、２１は発砲スチロールからなる衝撃吸収ライナー部であり、２３はＡＢＳ樹脂からなるヘルメットの帽体、２４はウレタンと生地からなる内装を示している。本実施例では、衝撃吸収ライナー部２１に実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置のクリップ部１で挟むための穴２５を設けている。これにより、穴２５を利用して衝撃吸収ライナー部２１を実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置のクリップ部１で挟むことでバイク用ヘルメットにヘッドマウントディスプレイ装置を装着することが出来る。なお、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着した図は省略している。

　本実施例によれば、ヘルメットを被った後に、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着でき、さらに、自由雲台により位置調整も可能であるので、使用者にとって使いやすい装置を提供できる。

　図７は、本実施例におけるヘッドマウントディスプレイ装置を作業用ヘルメットに装着した例を示している。図７に示すように、作業用ヘルメット２６の縁を実施例１におけるヘッドマウントディスプレイ装置のクリップ部１で挟むことで作業用ヘルメットにヘッドマウントディスプレイ装置を装着することが出来る。この際、使用者は、クリップ部１の取付け位置を変えると共に、自由雲台２を調整して、使用者にとって見やすい位置に容易に変更できる。なお、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着した図は省略している。

　また、以上の実施例では、ヘルメット、メガネへの装着を説明したが、それ以外の例えばヘアバンドや、帽子等の、クリップ部により固定できるものであれば何れのものに装着可能である。

　なお、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…クリップ部、２…自由雲台、３…メイン筐体、４…光学系筐体、
５…アイプロテクタ、６…メイン基板、７…バッテリー、８…スピーカ、
９…マイク、１０…光源、１１…集光レンズ、１２…プリズム、１３…液晶パネル、
１４…１/４波長板、１５…カメラ、１６…アイプリズム、１７…角度調整機構、
１８…テンプル、１９…バイク用ヘルメット、２０…シールド、
２１…衝撃吸収ライナー部、２２…バー、２３…帽体、２４…内装、２５…穴、
２６…作業用ヘルメット、１００…ヘッドマウントディスプレイ装置

Claims (6)

1. 　映像を投射する投射部と、
   　前記投射部を支持し前記映像を生成する映像生成部が収納された光学系筐体と、
   　前記映像生成部を制御する信号処理回路が収納されたメイン筐体とを有し、
   　前記光学系筐体と前記メイン筐体は角度調整機構を介して支持されており、
   自由雲台を介して前記メイン筐体に支持された着脱手段を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
2. 　請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
   　前記着脱手段は前記自由雲台を介して前記メイン筐体にスライド可能に固定されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
3. 　請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
   　前記光学系筐体と前記メイン筐体が一つの筐体で構成されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
4. 　請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
   　前記光学系筐体が前記メイン筐体を含んで一つの筐体で構成され、前記着脱手段は前記自由雲台を介して前記メイン筐体にスライド可能に固定されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
5. 　請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
   　前記着脱手段はクリップ部であって、バネで付勢された２つの部材によって被装着物を挟むことが出来る構造であることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
6. 　映像を生成する表示素子と該表示素子を照明する光源とを有する映像生成部が収納された光学系筐体と、
   　該映像生成部で生成された映像を使用者の目に投射する投射部と、
   　該投射部と光学系筐体とを支持する支持部と、
   　前記表示素子を制御する信号処理回路が収納されたメイン筐体と、
   　前記光学系筐体と前記メイン筐体は、角度調整機構を介して支持されており、
   台座となるソケットとその中を自由に動くボールと該ボールから伸びる支柱により前記メイン筐体に固定されている自由雲台と、
   　前記自由雲台のソケットと一体成型されたクリップ部を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。

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