JP2016054351A

JP2016054351A - ヘッドマウントディスプレイ

Info

Publication number: JP2016054351A
Application number: JP2014178473A
Authority: JP
Inventors: 修一青山; Shuichi Aoyama
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-04-14

Abstract

【課題】アイポイントが安定したヘッドマウントディスプレイの提供。
【解決手段】ユーザの頭部（Ｈ）上側に装着される上バンド（１０）と、ユーザの頭部（Ｈ）後側に装着される後バンド（２０）と、上バンド（１０）の一端（１１）と後バンド（２０）の一端（２１）を接続する第一の接続部（１２１）と、上バンド（１０）の他端（１２）と後バンド（２０）の他端（２２）を接続する第二の接続部（１２２）と、を備えるヘッドマウントディスプレイ（２００）である。上バンド（１０）は、後バンド（２０）に対してユーザの頭部（Ｈ）前側に傾斜して後バンド（２０）と接続される。後バンド（２０）の一端（２１）、および後バンドの他端（２２）が延出する延出方向に伸長する伸長機構（２１、２２、２３、２９）を有する。
【選択図】図７

Description

本発明はヘッドマウントディスプレイに関する。

ユーザの頭部に装着するためのヘッドバンドと、このヘッドバンドに取り付けられた表示装置とを備えたヘッドマウントディスプレイがある。

例えば、特許文献１では、１本のヘッドバンドと、そのヘッドバンドの一端に取り付けられた画像表示部とを備えるヘッドマウントディスプレイが開示されている。

また、特許文献２では、ヘッドバンド本体と、ヘッドバンドと、ヘッドバンド本体の端部に取り付けられた画像表示部とを備えるヘッドマウントディスプレイが開示されている。このようなヘッドマウントディスプレイでは、ディスプレイを揺動させることで、ディスプレイのユーザの眼に対する位置を調整することができる。

国際公開第２００７／１２９６６１号特開２０１３−２５８４７７号公報

しかし、特許文献１及び２に開示されるヘッドマウントディスプレイでは、頭部にしっかり装着できないことがあり、アイポイント、すなわち、表示部のユーザの眼に対する位置が安定しないことがあった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、アイポイントが安定したヘッドマウントディスプレイを提供するところにある。

そこで、本発明は、
ユーザの頭部上側に装着される上バンドと、前記ユーザの頭部後側に装着される後バンドと、
前記上バンドの一端と前記後バンドの一端を接続する第一の接続部と、
前記上バンドの他端と前記後バンドの他端を接続する第二の接続部と、
を備え、
前記上バンドは、
前記後バンドに対して前記ユーザの頭部前側に傾斜して前記後バンドと接続され、
前記後バンドの一端、および前記後バンドの他端が延出する延出方向に伸長する伸長機構を有する
ヘッドマウントディスプレイを提供する。

本発明により、アイポイントが安定したヘッドマウントディスプレイを提供することができる。

図１は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの斜視図である。図２は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの左側面図である。図３は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの右側面図である。図４は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの正面図である。図５は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの上面図である。図６は、ヘッドバンドの伸長動作の一例を示す上面図である。図７は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイがユーザに装着された例の左側面図である。

実施の形態１．
図１〜図６を参照して実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイについて説明する。図１は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの斜視図である。図２は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの左側面図である。図３は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの右側面図である。図４は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの正面図である。図５は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの上面図である。図６は、ヘッドバンドの伸長動作の一例を示す上面図である。

図１〜図５に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２００は、ヘッドバンド１００と、表示部３０と、撮像部４０とを含む。図１〜図５では、三次元座標ＸＹＺを規定した。ユーザがヘッドマウントディスプレイ２００を適切に装着した場合、＋Ｘ方向がユーザの頭部の前方（鼻側）から後方（後頭部側）へ向かう方向である。同様に、＋Ｙ方向がユーザの頭部の下方（顎側）から上方（頭頂側）へ向かう方向であり、＋Ｚ方向がユーザの頭部の右方から左方へ向かう方向である。なお、後述する図６及び図７でも、同様に、三次元座標ＸＹＺを規定した。本発明の実施の形態１のヘッドマウントディスプレイ２００は、ユーザの頭部に装着された状態で、ユーザ前方を撮像したり、ユーザに画像を表示したりする頭部装着機器の一種である。

ヘッドバンド１００は、上バンド１０と、後バンド２０と、第一の接続部１２１と、第二の接続部１２２と、を含み、上バンド１０と後バンド２０のそれぞれの両端同士が、第一の接続部１２１と第二の接続部１２２とで、可動可能に接続されている。

上バンド１０は、その一端である上バンド右端部１１と、その他端である上バンド左端部１２と、上バンド中央部１３とを含む。上バンド１０は、上バンド１０自体の長手方向に伸長する伸長機構を有する。例えば、上バンド１０は、上バンド軸部（図示略）を更に含み、上バンド軸部は上バンド中央部１３を上バンド中央部１３自体の長手方向に貫通しつつ、上バンド右端部１１をその右端に接続し、上バンド左端部１２をその左端に接続する帯状体である。上バンド右端部１１及び上バンド左端部１２の少なくとも一方を、上バンド軸部に沿って、上バンド中央部１３から離間移動させることにより、上バンド１０は上バンド１０自体の長手方向に伸長することができる

後バンド２０は、その一端である後バンド右端部２１と、その他端である後バンド左端部２２と、後バンド右端部２１と後バンド左端部２２との間に位置する後バンド中央部２３とを含む。後バンド右端部２１、および後バンド左端部２２が延出する延出方向に伸長する伸長機構を有する。例えば、図６に示すように、後バンド２０は、後バンド軸部２９を含み、後バンド軸部２９は後バンド中央部２３を後バンド中央部２３自体の長手方向に貫通しつつ、後バンド右端部２１をその右端に接続し、後バンド左端部２２をその左端に接続する帯状体である。例えば、後バンド右端部２１及び後バンド左端部２２の少なくとも一方を、後バンド軸部２９に沿って、後バンド中央部２３から離間移動させることにより、後バンド２０は後バンド２０自体の長手方向に伸長することができる。
後バンド右端部２１及び後バンド左端部２２は、装置取付部２４、２５をそれぞれ含み、装置取付部２４、２５は、撮像装置、表示装置、発光装置などの各種装置を取り付けることができる。装置取付部２４は、例えば、後バンド右端部２１から下方に延びた形状を有し、取付孔を有する構造を備え、装置取付部２５は、例えば、後バンド左端部２２から下方に延びた形状を有し、取付孔を有する構造を備える。第一の接続部１２１は上バンド右端部１１と後バンド右端部２１とを接続し、第二の接続部１２２は上バンド左端部１２と後バンド左端部２２とを接続する。上バンド右端部１１と後バンド右端部２１とは、第一の接続部１２１で、互いに並進移動可能及び回転可能に接続され、上バンド左端部１２と後バンド左端部２２とは、第二の接続部１２２で、互いに並進移動可能及び回転可能に接続されている。上バンド右端部１１と後バンド右端部２１とは、例えば、自在継手を用いて接続され、上バンド左端部１２と後バンド左端部２２とも、例えば、自在継手を用いて接続される。

撮像部４０は、装置取付部２４に、例えば、磁石を利用して取り付けられる。撮像部４０は、ユーザの前方を撮像可能なように、後バンド右端部２１の長手方向に沿って向きを固定される。

表示部３０は、ディスプレイ３１と、ボールジョイント３２と、アーム３３と、回転軸部３４とを含む。ディスプレイ３１は、画像等をユーザに対して表示する。ボールジョイント３２は、ディスプレイ３１を任意の軸及び任意の角度に回動可能に接続する。アーム３３は、ボールジョイント３２を介してディスプレイ３１を支持する。回転軸部３４は、Ｙ方向に沿う軸を中心として、アーム３３を回転させる。表示部３０は、装置取付部２５に取り付けられる。ユーザは、回転軸部３４により、アーム３３を所定の角度まで回転させることで、表示部３０のユーザの眼に対する位置（アイポイント）を調整することができる。また、ユーザは、ボールジョイント３２により、ディスプレイ３１を任意の軸及び任意の角度に回動させることで、アイポイントを調整することができる。

後バンド右端部２１及び後バンド左端部２２の少なくとも一方に取り付けられた装置（重量Ｗ１）と、後バンド２０（重量Ｗ２）のユーザの前後方向の重量バランスは、ユーザの頭部の中心付近の位置に重心を持つことがより好ましい。このユーザの頭部の中心付近の位置として、例えば、装置取付け部２４，２５の略中点や、第一の接続部１２１及び前記第二の接続部１２２の中点などが挙げられる。これによって、ユーザがヘッドマウントディスプレイを装着しながら頭部を回転させたり移動させたりした際に表示部３０に発生するモーメントが最小になる。

また、重量Ｗ１と重量Ｗ２の重量比Ｗ１／Ｗ２は、所定の範囲に抑制されると良い。重量比Ｗ１／Ｗ２は、以下の（数式１）を満たすと好ましい。

０．８≦Ｗ１／Ｗ２≦１．２ …（数式１）

重量比Ｗ１／Ｗ２が（数式１）に示す範囲に収まることで、ヘッドマウントディスプレイ２００の重心をユーザの頭部の内側に設定することができ、ユーザがヘッドマウントディスプレイ２００を装着しながら頭部を回転させたり移動させたりした際に表示部３０に発生するモーメントを抑制できる。

なお、実施の形態１では、後バンド右端部２１及び後バンド左端部２２の少なくとも一方に取り付けられた装置は、表示部３０及び撮像部４０である。なお、ヘッドマウントディスプレイ２００の一つの実施例では、重量Ｗ１は表示部３０の重量であって８１ｇ、重量Ｗ２は後バンド２０の重量であって７１ｇで、重量比Ｗ１／Ｗ２は約１．１４で、その重心はユーザ頭部の前寄りになる。ここで、撮像部４０は、装置取付部２４、２５から前後に延在して取り付けられているため、ユーザの前後方向のほぼ重心に位置する。これにより、重量バランスへの寄与度が低いため、上記の重量Ｗ１に加算していない。

さらに、重量比Ｗ１／Ｗ２が、数式１を満たすために、ヘッドバンド１００に取り付けられた装置、又は、後バンド２０に重りを取り付けてもよい。

（装着例）
次に、図７を参照して実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイを装着した一例について説明する。図７は、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイがユーザに装着された例の左側面図である。

図７に示すように、上バンド１０を、ユーザの一方の側頭部から上方に延ばして他方の側頭部まで巻き付けるように装着されるとともに、後バンド２０を、ユーザの一方の側頭部から後方に延ばして他方の側頭部まで巻き付けるように装着されることで、ヘッドバンド１００はユーザの頭部Ｈに装着される。具体的には、上バンド１０が、ユーザの一方の側頭部中央近傍から上方に延びて、頭頂部を乗り超え、他方の側頭部中央近傍まで延びるようにして、頭部上側に巻き付けられて装着される。また、後バンド２０が、ユーザの一方の耳の上側から後方に延びて、後頭部を倣うように延びて、さらに他方の耳の上側まで延びて、頭部後側に巻き付けられて装着される。さらに具体的には、ヘッドバンド１００を側方から視ると、上バンド１０は、ユーザの一方の側頭部中央近傍から、前方に向かって上方に傾斜しており、仮想線Ｖｉ１に沿って延びる。ここで、仮想線Ｖｉ１と鉛直線Ｖｅ１とが交差してなす角度はαである。角度αは、所定の範囲内に抑制されると好ましい。また、上バンド右端部１１と後バンド右端部２１、および、上バンド左端部１２と後バンド左端部２２がほぼ直角より大きな角度で接続されている。上バンド１０は、後バンド２０に対してユーザの頭部前側に傾斜して後バンド２０と接続される。

ユーザの頭部Ｈの大きさよりも小さめに上バンド１０の伸長具合と後バンド２０のそれぞれの伸長具合を調整して、上バンド右端部１１と後バンド右端部２１とを接続する第一の接続部１２１と、上バンド左端部１２と後バンド左端部２２とを接続する第二の接続部１２２との間隔を広げてからユーザの頭部へ装着する。このとき、接続部１２１、１２２同士の間隔が、上バンド１０と後バンド２０のばね性によって狭くなり、ユーザの頭部Ｈの側頭部に対してユーザの頭部Ｈの中心方向に押圧されることで、ユーザの頭部Ｈへの固定がより強固なものとなる。

上バンド１０は、側方から視た場合の頭部Ｈの輪郭において上バンド１０に接触する接触箇所Ｈ１の法線Ｎ１に沿って延びると好ましい。言い換えると、仮想線Ｖｉ１は、法線Ｎ１に沿うとよい。上バンド１０が法線Ｎ１に沿って頭部Ｈを締め付けることで、ヘッドマウントディスプレイ２００は頭部Ｈにしっかり装着される。また、後バンド２０を伸長させることで、ヘッドマウントディスプレイ２００を頭部Ｈにしっかり装着させつつ、アイポイントを調整することができる。表示部３０のユーザの眼に対する位置が安定する。

また、第一の接続部１２１と第二の接続部１２２とがユーザの側頭部に位置するとよい。つまり、上バンド１０は、後バンド２０とユーザの側頭部で接続されると好ましい。また、側方から視た場合、第一の接続部１２１と第二の接続部１２２とが、ユーザの頭部Ｈの中心に位置すると、上バンド１０がより確実に法線Ｎ１に沿って延びるので、好ましい。

また、ユーザの頭部Ｈが上方を向いても、上バンド１０と頭部Ｈとの間において高い摩擦力が働く。従って、ヘッドマウントディスプレイ２００は、頭部Ｈからほとんどずれることなく、頭部Ｈに安定して装着されたままであるため、アイポイントが安定するのである。

以上、実施の形態１によれば、高い装着感でユーザの頭に装着しつつ、アイポイントを調整することができる。そのため、ヘッドマウントディスプレイでは、アイポイントが安定するのである。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイ２００では、後バンド右端部２１及び後バンド左端部２２の少なくとも一方に取り付けられた装置は、表示部３０と撮像部４０であるが、同装置は表示部３０だけで構成されてもよい。また、同装置は、表示部３０と表示装置以外の装置とを含んでもよい。表示装置以外の装置とは、例えば、撮像装置や照明装置が挙げられる。照明装置として、例えば、レーザポインタ、ライトが挙げられる。撮像装置として、例えば、カメラやバーコードスキャナが挙げられる。また、実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイ２００では、表示部３０を装置取付部２５に取り付けるとともに撮像部４０を装置取付部２４に取り付けたが、左右逆に取り付けてもよく、又は、表示部３０のみを装置取付部２５に取り付けてもよい。

また、本願発明の実施の形態２にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、頭部装着機器は後バンド２０の装置取付部２４、２５に取り付ける実施例を示したが、装置取付け部が上バンド１０に設けられていてもよい。

２００ヘッドマウントディスプレイ
１０上バンド
２０後バンド
２１後バンド右端部２２後バンド左端部
２３後バンド中央部２９後バンド軸部
Ｈ頭部

Claims

ユーザの頭部上側に装着される上バンドと、
前記ユーザの頭部後側に装着される後バンドと、
前記上バンドの一端と前記後バンドの一端を接続する第一の接続部と、
前記上バンドの他端と前記後バンドの他端を接続する第二の接続部と、
を備え、
前記上バンドは、
前記後バンドに対して前記ユーザの頭部前側に傾斜して前記後バンドと接続され、
前記後バンドは、
前記後バンドの一端、および前記後バンドの他端が延出する延出方向に伸長する伸長機構を有する
ヘッドマウントディスプレイ。
前記上バンドは、前記ユーザの頭部との接触箇所における法線に沿うように、前記後バンドに対して前記ユーザの頭部前側に傾斜する
請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
前記上バンドは、前記後バンドと前記ユーザの側頭部で接続される
請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
前記後バンドの端部に取り付けられる表示部を含む装置を更に備え、
前記後バンドと前記装置の前後方向の重心が前記第一の接続部及び前記第二の接続部の中点付近にある請求項１〜３の何れか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
前記装置は、撮像装置及び発光装置の少なくとも一方を更に備える
請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。