JP2002247482A - 頭部装着機構及び頭部装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作で装着可能で、かつ頭部の形状、
大きさによらず一定の装着感が得られる頭部装着機構を
提供すること。 【解決手段】 装着者の前頭部を押圧するフロントパッ
ド１７が設けられたフロントフレーム２と、後頭部を押
圧するリヤパッド９が設けられたバンド８と、フロント
フレーム２及びバンド８とを接続する伸縮可能なサイド
フレーム７と、一端をフロントフレーム２に接続され、
他端で装着者頭頂部近傍を下方に押圧するトップフレー
ム１０を有する。トップフレーム１０は装着時常に装着
者の頭頂部近傍を押圧するため、サイドフレーム７の長
さをパッド１７及び９によって頭部前後の押圧力により
表示部１を支持するように調整すれば装着が完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、表示装置
等の機器を人体の頭部に着脱可能に装着する頭部装着機
構及び、それを用いた装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭部装着機構は、頭部装着型表示装置
（ヘッドマウントディスプレイ装置）等、頭部に機器を
着脱可能に装着する装置において用いられている。頭部
装着機構を用いた従来のヘッドマウントディスプレイ装
置を図１１及び図１２に示す。

【０００３】図１１はヘッドマウントディスプレイ装置
の構成を示す斜視図、図１２は図１１に示すヘッドマウ
ントディスプレイ装置の頭部装着時の状態を示す側面図
をそれぞれ示す。

【０００４】図において、ヘッドマウントディスプレイ
装置１５０は、ディスプレイ装置１００を保持し、装着
時に前頭部に対向するフロントフレーム１１０と、フロ
ントフレーム１１０の左右両端に、所定角度の範囲で水
平方向に回転自在に取り付けられ、装着時に側頭部に対
向する２つのサイドフレーム１０１と、両端をサイドフ
レーム１０１に長さ調節可能に取り付けされた可撓性を
有するバンド１０３、可撓性を有し、長さ調節可能に取
り付けされたバンド１０６を介して左右のサイドフレー
ム１０１を接続し、装着時に装着者の頭頂部に対向する
トップフレーム１０５を有する。

【０００５】また、フロントフレーム１１０の中央内側
には装着者の前頭部を押圧するフロントパッド１０７
が、バンド１０３の中央内側には装着者の後頭部を押圧
するリアパッド１０４が設けられている。

【０００６】このような従来のヘッドマウントディスプ
レイ装置を装着者が装着する場合、先ず、左右のサイド
フレーム１０１に設けられたつまみ１０２を矢印Ａ方向
に動かして、バンド１０３の長さを調節することによっ
て、頭部装着機構のリヤパッド１０４及びフロントパッ
ド１０７間の距離を装着者頭部の前後方向の距離ａ（図
１２参照）に合わせる。そして、次にトップフレーム１
０５に設けられたつまみ１０８をＢ方向に動かしバンド
１０６の長さを調節してトップフレーム１０５の最上部
とサイドフレーム１０１との高さｂ（図１２参照）を調
節する。

【０００７】以上の操作により、フロントフレーム１１
０に設けられたフロントパッド１０７とバンド１０３に
設けられたリアパッド１０４をそれぞれ装着者の前頭部
と後頭部に一定の力にて押圧されると共に、頂頭部にお
いてフレーム１０５が突き当てられ、フロントフレーム
１１０に接続されたディスプレイ１００が頭部に装着さ
れる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
構成の頭部装着機構では、装着時に前後方向と上下方向
について独立して調節する必要がある。従って、装着操
作を２回に分けて行わなければならず、装着が面倒であ
るという問題があった。

【０００９】そのため、１回の操作で装着できるよう
に、バンド１０６にゴムのような伸縮性のある素材を使
用して、上下方向（図１２のｂ方向）の調整操作を省略
するという方法も考えられるが、ディスプレイ１００を
適正の高さにした際のサイドフレーム１０１と頂頭部と
の距離ｂには個人差があるため、距離ｂが小さい装着者
ではトップフレーム１０５を頂頭部に付き当てることで
生じる支持力が弱くなり、その分、フロントパッド１０
４及びリアパッド１０７で前頭部と後頭部を押圧するこ
とで生じる保持力を強くする必要が生じる。そのため頭
部の圧迫感が増し装着感を悪化させる。

【００１０】一方、距離ｂが大きい装着者ではバンド１
０６の伸びが大きくなり、持ち上げ力が増加するため、
パッド１０４及び１０７による支持力が弱い場合にはヘ
ッドマウントディスプレイ装置が上に持ち上げられるよ
うな感触となり、しっかりした装着感が得にくい。それ
を無くすために前頭部と後頭部の押圧力を強くすれば、
逆に圧迫感が強くなり、やはり装着感を悪くするという
問題があった。

【００１１】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、装置を装着者頭部
に着脱自在に装着する頭部装着機構において、簡単な操
作で装着可能で、かつ頭部の形状、大きさによらず一定
の装着感が得られる頭部装着機構を提供することにあ
る。

【００１２】また、本発明の別の目的は、本発明による
頭部装着機構を用いた頭部装着装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、所定の機器を装着者の頭部又は頭部近傍に装着する
ための頭部装着機構であって、装着者の前頭部を押圧す
る第１の押圧部材と、装着者の後頭部を押圧する第２の
押圧部材と、第１及び第２の押圧部材間を、その距離を
調節可能に接続する接続手段と、第１及び第２の押圧部
材もしくは接続手段に一端を接続され、他端で装着者の
頭頂部近傍を押圧する第３の押圧部材とを有し、第３の
押圧部材が、一端を支点として他端が上下方向に移動可
能に接続されることを特徴とする頭部装着機構に存す
る。

【００１４】また、本発明の別の要旨は、本発明の頭部
装着機構を用いた頭部装着装置に存する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をそ
の好適な実施形態に基づき詳細に説明する。 ＜第１の実施形態＞ （全体構成）図１は本発明の実施形態に係る頭部装着機
構を適用した頭部装着装置の一例としてのヘッドマウン
トディスプレイ装置の全体構成例を示す斜視図である。

【００１６】図１において、１は、本実施形態に係る頭
部装着機構で装着者の頭部に着脱自在に装着される機器
であり、後述するケーブル２５から供給される画像を表
示し、装着者に提示するＬＣＤ等の表示部である。表示
部１は連結部材３を介して頭部装着機構のフロントフレ
ーム２に取り付けられている。本実施形態において、連
結部材３は軸３ａを介して表示部１に、軸３ｂを介して
フロントフレーム２にそれぞれ接続されており、各軸３
ａ，３ｂは解除ボタン４が矢印Ｈ方向に押されている状
態では負荷無く自由に回転し、解除ボタン４を離せばそ
の位置でロックするように構成される。従って、装着者
は表示部１の位置を装着後に、かつ頭部装着機構を動か
すことなく容易に変更可能である。

【００１７】フロントフレーム２の内側には、装着者の
前頭部を押圧するためのスポンジ状のパッド１７がパッ
ド取付台１８を介して取り付けられている。さらにフロ
ントフレーム２の左右両端にはフリクション１５、１５
（図２参照）を介して、装着時に側頭部に対向する２つ
のサイドフレーム７が所定角度の範囲で水平方向に回転
自在に取り付けられている。また、８は可撓性を有する
バンドであり、その中央部には装着者の後頭部を押圧す
るためのリアパッド９が設けられている。

【００１８】またバンド８の両端部には、サイドフレー
ム７に設けられた溝７ａに沿って摺動可能なつまみ５が
一体的に取り付けられている。解除ボタン６はつまみ５
と着脱可能に係合し、バンド８の矢印Ｂ方向（頭部装着
機構による頭部押圧を緩める方向）への移動を制限す
る。つまみ５、解除ボタン６及び溝７ａの構成及び動作
については後で詳細に説明する。

【００１９】１０はフロントフレーム２に対し軸１１を
介して取り付けられたトップフレームで、後述する摩擦
部材及びワンウェイクラッチ等の機構により、下方（矢
印Ｃ方向）に対しては自重等により軸１１を中心に実質
的に無負荷もしくは小さな負荷で回転し、上方（矢印Ｄ
方向）に対しては摩擦部材によって決まる一定の荷重以
上の力が作用したとき軸１１を中心に回転するように構
成されている。トップフレーム１０の取り付け構造につ
いても後で詳細に説明する。

【００２０】２５は表示部１と表示制御を行うコントロ
ーラ（図示せず）とを結ぶ信号ケーブルであり、本実施
形態においてはトップフレーム１０の後頭部側端部から
トップフレーム１０内部を通って表示部１へ接続される
ように引き回されている。

【００２１】（フレーム７の構造）次に、図２及び図３
を参照して、サイドフレーム７とフロントフレーム２と
の取り付け構造を説明する。図２に示すように、サイド
フレーム７は、フロントフレーム２内に一体的に設けら
れた構造物であるステー１６にフリクション１５を介し
て矢印Ｉ方向の所定角度範囲で水平方向に回転自在に取
り付けられている。

【００２２】図３はフリクション１５を示す斜視図で、
フリクション１５は取付部１５ｃを有する内輪１５ａと
外輪１５ｂとからなり、内輪１５ａと外輪１５ｂの間で
一定の摩擦力を有するように構成されている。そして内
輪１５ａはフロントフレーム２と一体的に設けられたス
テー１６に、取付部１５ｃを介して取り付けられ、外輪
１５ｂはサイドフレーム７側に固定されている。したが
ってサイドフレーム７はフリクション１５をヒンジとし
てトップフレーム２に対し一定の摩擦力を持って回転す
ることになる。なお、図２においては、フロントフレー
ム２の左端における取り付け構造のみを示したが、右端
についても同様の構造でサイドフレーム７が取り付けさ
れている。

【００２３】（バンド８の取り付け構造）次に、図４〜
図６を用いて、バンド８とフレーム７との取り付け構造
について説明する。図４は、バンド８の両端に設けられ
たつまみ５と解除ボタン６との位置関係を示す斜視図、
図５は解除ボタン６によりつまみ５の移動が制限される
構成を説明する水平断面図、図６はサイドフレーム７と
バンド８の接続部分をサイドフレーム７の内側から見た
斜視図である。

【００２４】つまみ５には図４、図５に示すように穴５
ａが設けられ、この穴５ａには解除ボタン６が嵌合して
いる。そして解除ボタン６はつまみ５に一体的に設けら
れている板バネ１４により矢印Ｊ方向に付勢されてい
る。

【００２５】また、この解除ボタン６の側面には図４、
図６に示すように一対の爪６ａが設けられている。この
爪６ａは図６に示すようにサイドフレーム７の溝７ａの
両側内面に設けられた鋸歯状の突起７ｂに噛み合うよう
な形状を有し、鋸歯状の突起７ｂと爪６ａと板バネ１４
によりラチェット機構が構成されている。したがって図
５においてつまみ５はバンド８を短くする方向、すなわ
ちフロントパッド１７及びリアパッド９の距離を縮め、
頭部を押圧する方向である矢印Ａ方向に対しては自由に
動き、逆の矢印Ｂ方向に対しては爪６ａが鋸歯状突起７
ｂに引っかかり動きが阻止される。矢印Ｂ方向に動かす
場合は、解除ボタン６を押し、爪６ａを鋸刃状突起７ｂ
より外した状態で行う。

【００２６】（トップフレーム１０の取り付け構造）図
７はトップフレーム１０の取り付け構造を示す垂直断面
図である。なお、図７においては、図を見やすくするた
め軸１１及びフロントフレーム２のハッチングは省略し
てある。

【００２７】図７において軸１１は、フロントフレーム
２に設けられた支持部２ａ、２ｂに回転自在に取り付け
られている。また、軸１１は支持部２ａ近傍に鍔部１１
ａを有し、鍔部１１ａ及び支持部２ａの内壁間には軸１
１を取り囲むように摩擦部材１２が設けられている。そ
して、鍔部１１ａの内壁と摩擦部材１２の間で生じる摩
擦力によって主に軸１１の回転に負荷を与えている。

【００２８】一方、軸１１の鍔部１１ａと支持部２ｂの
間には、ワンウェイクラッチ１３が取り付けされてい
る。ワンウェイクラッチ１３にはトップフレーム１０の
一端が取り付けられている。ワンウェイクラッチ１３
は、図１矢印Ｃの方向には容易に回転するクラッチであ
り、したがってトップフレーム１０は軸１１に対し、図
１矢印Ｃ方向に対しては容易に、例えばトップフレーム
１０の自重もしくは小さな負荷で回転可能である反面、
図１矢印Ｄ方向に対する回転は摩擦部材１２の摩擦力以
上の荷重が作用して初めて回転する。

【００２９】本実施形態において、トップフレーム１０
は、未装着状態では自重等によりトップフレーム１０の
頂頭部に接触する部分が最も下がった状態にストッパー
等の部材（図示せず）で位置決めされている。この位置
は図１２に示した従来構成のヘッドマウントディスプレ
イ装置における距離ｂの最小値よりも下がった位置にあ
る。

【００３０】ここで、フレーム１０は自重もしくは小さ
な負荷でＣ方向に回転すると述べたが、装置全体の重量
より小さい付勢力のバネ等を設け、下方に回転させるよ
うに構成しても良い。

【００３１】（装着操作）以上のような構成を有するヘ
ッドマウントディスプレイ装置を頭部に装着する際に
は、まずヘッドマウントディスプレイ装置を頭に被るよ
うにしてフロントフレーム２、２つのサイドフレーム７
及びバンド８で囲まれる空間に頭を挿入させる。そして
トップフレーム１０の先端が頂頭部に突き当たった位置
からさらにフレーム１０を摩擦部材１２の摩擦力に抗し
ながら押し上げ、頭頂部とサイドフレーム７との距離ｂ
を調節する。また、同時に両方のサイドフレーム７をフ
リクション１５の摩擦に抗しながら側頭部に軽く突き当
たるまで内側へ向けて回転させる。そしてつまみ５を矢
印Ａ方向に動かして、フロントパッド１７とリアパッド
９で前頭部と後頭部を図８に示すように挟持させ、図８
の距離ａを調節してぐらつかない位置でつまみ５を放
す。

【００３２】以上の操作により、表示部を含むヘッドマ
ウントディスプレイ装置全体は、前頭部、後頭部、頂頭
部及び側頭部で支持され、頭部に固定される。そして、
ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に固定された
後、表示部１に設けられた解除ボタン４を矢印Ｈ方向
（図１参照）に押してロック（図示せず）を外し、連結
部材３が軸３ａ、３ｂに対し自由に回転する状態にして
表示部１を最適な観察位置に移動させる。そして最適な
観察位置に達した時点で解除ボタン４を離し再び連結部
材３を軸３ａ、３ｂに対しロックさせることにより表示
部１は最適な観察位置に固定される。

【００３３】また、図１、図８に示すように、本実施形
態に係るヘッドマウントディスプレイ装置においては、
表示部１と表示制御を行うコントローラ（図示せず）と
を結ぶ信号ケーブル２５をトップフレーム１０の内部を
通してトップフレーム１０の後頭部側の端部より出すよ
うに引き回している。このため、ケーブル２５の重量は
前後方向で均一にかかり、表示部１からコントローラへ
ケーブルを引き出す構成に比べて重量バランスがよく、
ヘッドマウントディスプレイ装置を装着したときの安定
感を増し、装着感を向上させることができる。

【００３４】以上説明したように、本実施形態における
頭部装着機構は、トップフレーム１０が自重もしくはバ
ネ等で下方に付勢されており、かつ上方への移動も摩擦
力に抗して行う構成を有するので、装着操作においてサ
イドフレーム７を上下方向に動かす際、常に頂頭部に接
触した状態を保つため、従来上下距離ｂの調節を行うた
めに必要であったトップフレームを頂頭部に突き当てる
操作を行う必要がない。すなわちつまみ５による前後方
向距離ａ調節のための操作だけで装着を行うことができ
る。

【００３５】

【他の実施形態】前述した第１の実施形態ではトップフ
レーム１０をフロントフレーム２の略中央部から頭頂部
へ向けて一本設けた構成を有していたが、頭頂部近傍に
接触して上下方向の移動を防ぐことができれば、トップ
フレーム１０の数、位置、長さは任意に設定することが
可能である。

【００３６】例えば、図９に示すように、２本のトップ
フレーム２０を左右のサイドフレーム７、７に取り付
け、トップフレーム２０の各々の先端が装着者の頭頂部
近傍に位置するように構成することも可能である。

【００３７】図９においてトップフレーム２０は、左右
のサイドフレーム７よりそれぞれ頂頭部に向かって頭部
に沿った形で伸び、サイドフレーム７に設けられた、第
１の実施形態におけるトップフレーム１０の取り付け構
造と同等の構造で支持部７ａ、７ｂに取り付けられてい
る。そして図９に示す矢印Ｅ及びＧ方向に対しフレーム
２０の自重等により回転し、矢印Ｆ及びＫ方向に対して
は摩擦部材１２により一定以上の荷重で回転するように
構成されている。

【００３８】装着する前の初期状態では、トップフレー
ム２０はストッパー（図示せず）で規制された位置まで
自重より回転し、トップフレーム２０の先端は、前述し
た如く図１２に示す距離ｂの最小値よりも下がった位置
にある。

【００３９】装着した状態では図１０に示すように、ト
ップフレーム２０の先端が頂頭部近傍で頭部に接し、前
述した実施形態と同様、装置は前頭部と後頭部、側頭部
及び頂頭部により支持される。

【００４０】また、上述の実施形態においては、表示部
１が解除ボタン４の押下により軸３ａ、３ｂを中心に自
由に移動可能な構成である場合を示したが、表示部１と
頭部装着機構とを接続する連結部材３の構成はこれに限
らず任意の構成を取ることができる。

【００４１】また、上述の実施形態には本発明による頭
部装着機構を用いたヘッドマウントディスプレイ装置を
説明したが、表示装置に限らず、任意の装置の頭部装着
に適用することが可能であることは言うまでもない。

【００４２】また、上述の実施形態においてはトップフ
レーム１０の取り付け構造として、摩擦部材とワンウェ
イクラッチの組み合わせのみを説明したが、下方には自
由に、又は小さな負荷で移動可能であり、上方への移動
には下方への移動よりも大きな所定の負荷、好ましくは
装置全体の自重よりも大きな負荷が必要となる機構であ
れば任意の構成を用いることが可能である。

【００４３】また、上述の実施形態においてはフロント
パッド１７及びリヤパッド９とを距離調節可能に接続す
る手段として、ベルト８とサイドフレーム７からなる構
成のみを説明したが、距離ａの調節が可能なように２つ
のパッド１７及び９を接続することが可能であれば任意
の構成を用いることができる。もちろん、他の構成を用
いる場合も、距離ａを縮める方向へは容易に調節可能で
あり、伸びる方向への移動は制限される構成であること
が好ましい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、頭
部に機器を装着するための頭部装着機構において、容易
な操作で装着が可能であるとともに、頭部の大きさ、形
状の個人差に関わらず一定の装着間を得ることが可能な
頭部装着機構を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る頭部装着機構を
適用したヘッドマウントディスプレイ装置の全体構成を
示す斜視図である。

【図２】図１におけるサイドフレーム７の取り付け構造
を説明する図である。

【図３】図２におけるフリクション１５の構成を示す斜
視図である。

【図４】バンド８に設けられたつまみ５と、解除ボタン
６との位置関係を示す斜視図である。

【図５】解除ボタン６によりつまみ５の移動が制限され
る構成を説明する水平断面図である。

【図６】サイドフレーム７とバンド８の接続部分を内側
からみた斜視図である。

【図７】トップフレーム１０の取り付け構造を説明する
垂直断面図である。

【図８】図１のヘッドマウントディスプレイ装置を装着
した状態を示す側面図である。

【図９】本発明の他の実施形態に係る頭部装着機構を用
いたヘッドマウントディスプレイ装置の構成を示す斜視
図である。

【図１０】図９のヘッドマウントディスプレイ装置を装
着した状態を示す正面図である。

【図１１】従来の頭部装着機構を用いたヘッドマウント
ディスプレイ装置を示す斜視図である。

【図１２】図１１のヘッドマウントディスプレイ装置を
装着した状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 表示部 ２ フロントフレーム ３ 連結部材 ４ 解除つまみ ５ つまみ ６ 解除つまみ ７ サイドフレーム ８ バンド ９ リアパッド １０ トップフレーム １１ 軸 １２ 摩擦部材 １３ ワンウェイクラッチ １４ 板バネ １５ フリクション １６ ステー １７ フロントパッド １８ パッド取付台 ２０ フレーム ２５ ケーブル

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の機器を装着者の頭部又は頭部近傍
   に装着するための頭部装着機構であって、 装着者の前頭部を押圧する第１の押圧部材と、 装着者の後頭部を押圧する第２の押圧部材と、 前記第１及び第２の押圧部材間を、その距離を調節可能
   に接続する接続手段と、 前記第１の押圧部材、第２の押圧部材もしくは前記接続
   手段に一端を接続され、他端で装着者の頭頂部近傍を押
   圧する第３の押圧部材とを有し、 前記第３の押圧部材が、前記一端を支点として他端が上
   下方向に移動可能に接続されることを特徴とする頭部装
   着機構。
2. 【請求項２】 前記第３の押圧部材が、前記他端が下方
   へ移動するのに必要な負荷よりも上方へ移動するのに必
   要な負荷が大きくなるように前記一端を接続されること
   を特徴とする請求項１記載の頭部装着機構。
3. 【請求項３】 前記上方に移動するのに必要な負荷が、
   前記所定の機器及び前記頭部装着機構を合わせた重さよ
   りも大きいことを特徴とする請求項２記載の頭部装着機
   構。
4. 【請求項４】 前記第３の押圧部材の先端が常に下方へ
   付勢されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３
   のいずれか１項に記載の頭部装着機構。
5. 【請求項５】 前記付勢が前記第３の押圧部材の自重に
   よるものであることを特徴とする請求項４記載の頭部装
   着機構。
6. 【請求項６】 前記付勢が前記一端の接続部に設けられ
   た付勢手段によるものであることを特徴とする請求項４
   記載の頭部装着機構。
7. 【請求項７】 前記第３の押圧部材を複数有することを
   特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載
   の頭部装着機構。
8. 【請求項８】 前記接続手段が、 前記第１の押圧部材の一端と前記第２の押圧部材の一端
   を接続する第１の接続手段と、 前記第１の押圧部材の他端と前記第２の押圧部材の他端
   を接続する第２の接続手段とを有し、 前記第１及び第２の接続手段が、伸縮可能であることを
   特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載
   の頭部装着機構。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２の接続手段が、その長
   さを縮めるために必要な負荷よりも、長さを伸ばすため
   に必要な負荷が大きくなるように構成されていることを
   特徴とする請求項８記載の頭部装着機構。
10. 【請求項１０】 前記第１及び第２の接続手段が、その
    長さを縮める方向への移動を許容し、長さを伸ばす方向
    への移動に抵抗するラチェット手段を有することを特徴
    とする請求項８又は請求項９記載の頭部装着機構。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれか１
    項に記載の頭部装着機構を用いた頭部装着装置。