JP6493229B2 - Head mounted display - Google Patents
Head mounted display Download PDFInfo
- Publication number
- JP6493229B2 JP6493229B2 JP2016000970A JP2016000970A JP6493229B2 JP 6493229 B2 JP6493229 B2 JP 6493229B2 JP 2016000970 A JP2016000970 A JP 2016000970A JP 2016000970 A JP2016000970 A JP 2016000970A JP 6493229 B2 JP6493229 B2 JP 6493229B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- support
- holding
- adjustment
- magnitude
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明はヘッドマウントディスプレイに関する。 The present invention relates to a head mounted display.
ユーザの視野の一部に画像を投影する方式のヘッドマウントディスプレイ(以下、「HMD」という。)が知られている。この方式のHMDでは、表示ユニットを移動可能とすることによって、視野のどの位置に画像を投影するかをユーザが自由に調整できるようにしている場合が多い。例えば、特許文献1は、バンド、画像出力部支持アーム、及び、画像出力部を有するHMDを開示する。バンドは、ユーザの頭部に固定される。画像出力部支持アームは、バンドに移動可能に支持される。画像出力部支持アームの一方側の端部に、画像出力部が設けられる。画像出力部は画像光を出力する。画像出力部は、バンドに設けられた画像出力部支持アーム収容部の開口部から画像出力部支持アームが出没することに応じて移動する。画像出力部には、視度調整を行うための視度調整ツマミが設けられる。
A head-mounted display (hereinafter referred to as “HMD”) that projects an image on a part of a user's field of view is known. In this type of HMD, it is often possible for the user to freely adjust to which position in the field of view the image is projected by making the display unit movable. For example,
上記のHMDにおいては、視度調整ツマミの回転半径方向と画像出力部支持アームの出没方向とが直交している。このため、限られた方向にしか画像出力部の位置を調整することができないという問題がある。しかし仮に、画像出力部支持アームが他の方向にも画像出力部を移動させることが可能であったり、視度調整ツマミと同じ向きに画像出力部を回転させることが可能であったりした場合、画像出力部の位置が調整された後で視度調整ツマミが操作されると、操作に応じて画像出力部に力が作用し、画像出力部の位置がずれる場合が生じる。この場合、ユーザは、画像出力部の位置を再度調整する必要があるという問題点がある。 In the above-described HMD, the rotational radius direction of the diopter adjustment knob and the protruding direction of the image output unit support arm are orthogonal to each other. For this reason, there is a problem that the position of the image output unit can be adjusted only in a limited direction. However, if the image output unit support arm can move the image output unit in other directions or the image output unit can be rotated in the same direction as the diopter adjustment knob, When the diopter adjustment knob is operated after the position of the image output unit is adjusted, a force may be applied to the image output unit in accordance with the operation, and the position of the image output unit may be shifted. In this case, there is a problem that the user needs to adjust the position of the image output unit again.
本発明の目的は、操作部が操作された場合に表示部のずれを抑制できるヘッドマウントディスプレイを提供することである。 The objective of this invention is providing the head mounted display which can suppress the shift | offset | difference of a display part, when an operation part is operated.
本発明の第1態様に係るヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示部を有する保持部と、前記保持部の表面に設けられた操作部と、前記保持部を支持する第1支持部と、前記第1支持部と前記保持部との間に接続され、前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させて保持可能な第1調整部とを備え、前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第1調整部により前記保持部が移動可能な方向とは、互いに平行な成分を有し、前記操作部が操作されたときに前記第1調整部に作用する第1モーメントの大きさよりも、前記第1調整部によって前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させるために必要な第2モーメントの大きさの方が、前記第1調整部により前記保持部が移動可能なすべての方向について大きいことを特徴とする。 The head mounted display according to the first aspect of the present invention includes a holding unit having a display unit for displaying an image, an operation unit provided on a surface of the holding unit, a first support unit for supporting the holding unit, A first adjustment unit that is connected between the first support unit and the holding unit and that can be held by moving a position of the holding unit with respect to the first support unit; and when the operation unit is operated The direction of the force acting on the holding portion and the direction in which the holding portion can be moved by the first adjusting portion have mutually parallel components, and the first adjustment is performed when the operating portion is operated. The magnitude of the second moment required for moving the position of the holding portion relative to the first support portion by the first adjustment portion is larger than the magnitude of the first moment acting on the portion. All the holding part can be moved by the part It is larger for direction.
第1態様に係るヘッドマウントディスプレイは、第1支持部に対する保持部の位置を第1調整部によって移動可能とすることによって、ユーザによる保持部の位置調整を可能としている。又、ヘッドマウントディスプレイでは、保持部に設けられた操作部が操作されたときに第1調整部に作用する第1モーメントの大きさよりも、第1調整部によって保持部を移動させるために必要な第2モーメントの大きさの方が、第1調整部により保持部が移動可能なすべての方向について大きくなるように設定される。この場合、操作部に対する操作に応じた力が保持部に作用しても、第1支持部に対する保持部の移動は、第1調整部によって抑制される。第1支持部に対する保持部の位置は、操作部に対する操作の前後でずれ難い。従って、ユーザは、操作部に対する操作後に保持部の位置を再調整することを要せず、継続してヘッドマウントディスプレイを使用できる。 The head mounted display which concerns on a 1st aspect enables the position adjustment of the holding | maintenance part by a user by making the position of the holding | maintenance part with respect to a 1st support part movable by the 1st adjustment part. Further, in the head mounted display, it is necessary to move the holding unit by the first adjusting unit rather than the magnitude of the first moment acting on the first adjusting unit when the operation unit provided on the holding unit is operated. The magnitude of the second moment is set so as to increase in all directions in which the holding section can be moved by the first adjustment section. In this case, even if the force according to operation with respect to the operation part acts on the holding part, the movement of the holding part relative to the first support part is suppressed by the first adjusting part. The position of the holding portion with respect to the first support portion is difficult to shift before and after the operation on the operation portion. Therefore, the user does not need to readjust the position of the holding unit after operating the operation unit, and can continue to use the head mounted display.
第1態様において、前記第1調整部は、前記保持部の位置を前記第1支持部に対して3つ以上の自由度で移動させることが可能であってもよい。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、ユーザによる保持部の微細な位置調整を可能としつつ、第1支持部に対する保持部の移動を抑制できる。 In the first aspect, the first adjustment unit may be capable of moving the position of the holding unit with three or more degrees of freedom with respect to the first support unit. In this case, the head mounted display can suppress the movement of the holding part relative to the first support part while allowing the user to finely adjust the position of the holding part.
第1態様において、前記第1調整部は、前記第1支持部に対する前記保持部の位置が移動されることに応じて互いに摺動する球体部及び受け部を有し、前記操作部は、前記保持部に対して所定の回転軸を中心として回転自在に設けられ、前記保持部の表面と前記操作部との間に介在する環状の部材であって、前記回転軸が環状の内部を通過する弾性部材を更に備え、前記操作部と前記弾性部材との第1接触面積よりも、前記第1調整部の前記球体部と前記受け部との第2接触面積の方が大きくてもよい。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、保持部の表面と操作部との間の隙間を介して保持部の内部に水滴や埃等が進入することを、弾性部材によって抑制できる。又、ヘッドマウントディスプレイは、第1接触面積よりも第2接触面積を大きくすることによって、第1支持部に対する保持部の位置を、操作部に対する操作の前後でずれ難くできる。 In the first aspect, the first adjustment unit includes a spherical body part and a receiving part that slide relative to each other in accordance with a movement of the position of the holding part with respect to the first support part. An annular member that is rotatably provided around a predetermined rotation axis with respect to the holding portion, and is interposed between the surface of the holding portion and the operation portion, and the rotation shaft passes through the inside of the ring. An elastic member may be further provided, and a second contact area between the spherical body portion and the receiving portion of the first adjustment portion may be larger than a first contact area between the operation portion and the elastic member. In this case, the head-mounted display can suppress water droplets, dust, and the like from entering the holding portion through the gap between the surface of the holding portion and the operation portion by the elastic member. Moreover, the head mounted display can make it difficult to shift the position of the holding part with respect to the first support part before and after the operation with respect to the operation part by making the second contact area larger than the first contact area.
第1態様において、前記第1支持部は、一端側で前記保持部を支持し、前記第1支持部の他端側に連結される第2支持部と、前記第1支持部と前記第2支持部との間に接続され、前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させて保持可能な第2調整部とを更に備え、前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第2調整部により前記第1支持部が移動可能な方向とは、互いに平行な成分を有し、前記操作部が操作されたときに前記第2調整部に作用する第3モーメントの大きさよりも、前記第2調整部によって前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させるために必要な第4モーメントの大きさの方が、前記第2調整部により前記第1支持部が移動可能な全ての方向について大きくてもよい。ヘッドマウントディスプレイは、第2支持部に対する第1支持部の位置を移動させて保持可能な第2調整部を有する。この場合、保持部の移動の自由度を増加させることになるので、ユーザは、保持部の位置調整を更に微細に実行できる。又、操作部が操作されたときに第2調整部に作用する第3モーメントの大きさよりも、第2調整部によって第2支持部に対する第1支持部の位置を移動させるために必要な第4モーメントの大きさの方が、第2調整部により第1支持部が移動可能なすべての方向について大きくなるように設定される。この場合、操作部に対する操作に応じた力が保持部に作用しても、第2支持部に対する保持部の移動は、第2調整部によって抑制される。第2支持部に対する保持部の位置は、操作部に対する操作の前後でずれ難い。従って、ユーザは、操作部に対する操作後に保持部の位置を再調整することを要せず、継続してヘッドマウントディスプレイを使用できる。 1st aspect WHEREIN: The said 1st support part supports the said holding | maintenance part by one end side, The 2nd support part connected with the other end side of the said 1st support part, The said 1st support part, and the said 2nd A second adjustment unit connected between the support unit and capable of holding the first support unit by moving the position of the first support unit relative to the second support unit, and the holding unit when the operation unit is operated The direction of the force acting on the first adjusting unit and the direction in which the first supporting unit can be moved by the second adjusting unit have components parallel to each other, and when the operating unit is operated, the second adjusting unit The magnitude of the fourth moment required for moving the position of the first support part relative to the second support part by the second adjustment part is larger than the magnitude of the third moment acting. The first support part may be large in all directions in which the first support part can move.The head mounted display has a second adjustment unit that can be held by moving the position of the first support unit relative to the second support unit. In this case, since the degree of freedom of movement of the holding unit is increased, the user can finely adjust the position of the holding unit. Further, the fourth adjustment necessary for moving the position of the first support portion relative to the second support portion by the second adjustment portion, rather than the magnitude of the third moment acting on the second adjustment portion when the operation portion is operated. The magnitude of the moment is set so as to increase in all directions in which the first support portion can move by the second adjustment portion. In this case, even if the force according to operation with respect to the operation part acts on the holding part, the movement of the holding part with respect to the second support part is suppressed by the second adjusting part. The position of the holding portion with respect to the second support portion is difficult to shift before and after the operation on the operation portion. Therefore, the user does not need to readjust the position of the holding unit after operating the operation unit, and can continue to use the head mounted display.
本発明の第2態様に係るヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する保持部と、前記保持部の表面に設けられた操作部と、前記保持部を支持する第1支持部と、前記第1支持部と前記保持部との間に接続され、前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させて保持可能な第1調整部とを備え、前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第1調整部により前記保持部が移動可能な方向とは、互いに平行な成分を有し、前記操作部が操作されたときに前記第1調整部に作用する第1力の大きさよりも、前記第1調整部によって前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させるために必要な第2力の大きさの方が、前記第1調整部により前記保持部が移動可能なすべての方向について大きいことを特徴とする。 A head-mounted display according to a second aspect of the present invention includes a holding unit that displays an image, an operation unit provided on a surface of the holding unit, a first support unit that supports the holding unit, and the first support. And a first adjusting unit that is connected between the first support unit and can be held by moving the position of the holding unit relative to the first support unit, and the holding unit is operated when the operation unit is operated The direction of the force acting on the first adjusting unit and the direction in which the holding unit can be moved by the first adjusting unit have components parallel to each other, and act on the first adjusting unit when the operating unit is operated. The magnitude of the second force necessary for moving the position of the holding portion relative to the first support portion by the first adjustment portion is greater than the magnitude of the first force by the first adjustment portion. The part is large in all possible directions of movement To.
第2態様に係るヘッドマウントディスプレイは、第1支持部に対する保持部の位置を第1調整部によって移動可能とすることによって、ユーザによる保持部の位置調整を可能としている。又、ヘッドマウントディスプレイでは、保持部に設けられた操作部が操作されたときに第1調整部に作用する第1力の大きさよりも、第1調整部によって保持部を移動させるために必要な第2力の大きさの方が、第1調整部により保持部が移動可能なすべての方向について大きくなるように設定される。この場合、操作部に対する操作に応じた力が保持部に作用しても、第1支持部に対する保持部の移動は、第1調整部によって抑制される。第1支持部に対する保持部の位置は、操作部に対する操作の前後でずれ難い。従って、ユーザは、操作部に対する操作後に保持部の位置を再調整することを要せず、継続してヘッドマウントディスプレイを使用できる。 The head mounted display which concerns on a 2nd aspect enables the position adjustment of the holding | maintenance part by a user by making the position of the holding | maintenance part with respect to a 1st support part movable by the 1st adjustment part. Further, in the head mounted display, it is necessary to move the holding unit by the first adjusting unit rather than the magnitude of the first force acting on the first adjusting unit when the operation unit provided on the holding unit is operated. The magnitude of the second force is set so as to increase in all directions in which the holding unit can be moved by the first adjusting unit. In this case, even if the force according to operation with respect to the operation part acts on the holding part, the movement of the holding part relative to the first support part is suppressed by the first adjusting part. The position of the holding portion with respect to the first support portion is difficult to shift before and after the operation on the operation portion. Therefore, the user does not need to readjust the position of the holding unit after operating the operation unit, and can continue to use the head mounted display.
第1態様又は第2態様において、前記操作部が操作されたことに応じて互いに摺動する複数の第1面の間の静止摩擦力である第1摩擦力よりも、前記第1調整部によって前記第1支持部に対する前記保持部の位置が移動されることに応じて互いに摺動する複数の第2面間の静止摩擦力である第2摩擦力の方が大きくてもよい。この場合、操作部に対する操作に応じて力が作用した場合でも、第1支持部に対する保持部の位置は移動し難くなる。このため、ヘッドマウントディスプレイは、第1支持部に対する保持部の位置を、操作部に対する操作の前後でより安定的に維持できる。 In the first aspect or the second aspect, the first adjustment unit causes the first adjustment unit to have a first frictional force that is a static frictional force between a plurality of first surfaces that slide relative to each other in response to the operation unit being operated. The second frictional force, which is a static frictional force between a plurality of second surfaces that slide relative to each other as the position of the holding portion relative to the first support portion is moved, may be greater. In this case, even when a force is applied according to an operation on the operation unit, the position of the holding unit with respect to the first support unit is difficult to move. For this reason, the head mounted display can maintain the position of the holding part with respect to the first support part more stably before and after the operation on the operation part.
第1態様及び第2態様において、前記複数の第1面の第1静止摩擦係数よりも、前記複数の第2面の第2静止摩擦係数の方が大きくてもよい。この場合、操作部に対する操作に応じて力が作用した場合でも、第1支持部に対する保持部の位置は移動し難くなる。このため、ヘッドマウントディスプレイは、第1支持部に対する保持部の位置を、操作部に対する操作の前後でより安定的に維持できる。 In the first aspect and the second aspect, the second static friction coefficients of the plurality of second surfaces may be larger than the first static friction coefficients of the plurality of first surfaces. In this case, even when a force is applied according to an operation on the operation unit, the position of the holding unit with respect to the first support unit is difficult to move. For this reason, the head mounted display can maintain the position of the holding part with respect to the first support part more stably before and after the operation on the operation part.
第1態様又は第2態様において、前記複数の第1面のうち少なくとも何れかの面の材料は、フッ素樹脂であってもよい。フッ素樹脂は弾性部材としては特に小さな摩擦係数を有するようにすることができることで知られる。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、第1摩擦力よりも第2摩擦力を容易に大きくでき、且つ、第1摩擦係数よりも第2摩擦係数を容易に大きくできるので、操作部に対する操作に応じて力が作用した場合でも、第1支持部に対する保持部の位置は移動し難くなる。このため、ヘッドマウントディスプレイは、第1支持部に対する保持部の位置を、操作部に対する操作の前後でより安定的に維持できる。 In the first aspect or the second aspect, the material of at least one of the plurality of first surfaces may be a fluororesin. Fluororesin is known as an elastic member having a particularly small coefficient of friction. In this case, the head mounted display can easily increase the second frictional force more than the first frictional force, and can easily increase the second frictional coefficient more than the first frictional coefficient. Even when force is applied, the position of the holding portion relative to the first support portion is difficult to move. For this reason, the head mounted display can maintain the position of the holding part with respect to the first support part more stably before and after the operation on the operation part.
第2態様において、前記第1支持部は、一端側で前記保持部を支持し、前記第1支持部の他端側に連結される第2支持部と、前記第1支持部と前記第2支持部との間に接続され、前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させて保持可能な第2調整部とを更に備え、前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第2調整部により前記第1支持部が移動可能な方向とは、互い平行な成分を有し、前記操作部が操作されたときに前記第2調整部に作用する第3力の大きさよりも、前記第2調整部によって前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させるために必要な第4力の大きさの方が大きくてもよい。ヘッドマウントディスプレイは、第2支持部に対する第1支持部の位置を移動させて保持可能な第2調整部を有する。この場合、保持部の移動の自由度を増加させることになるので、ユーザは、保持部の位置調整を更に微細に実行できる。又、操作部が操作されたときに第2調整部に作用する第3力の大きさよりも、第2調整部によって第2支持部に対する第1支持部の位置を移動させるために必要な第4力の大きさの方が、第2調整部により第1支持部が移動可能なすべての方向について大きくなるように設定される。この場合、操作部に対する操作に応じた力が保持部に作用しても、第2支持部に対する保持部の移動は、第2調整部によって抑制される。第2支持部に対する保持部の位置は、操作部に対する操作の前後でずれ難い。従って、ユーザは、操作部に対する操作後に保持部の位置を再調整することを要せず、継続してヘッドマウントディスプレイを使用できる。 2nd aspect WHEREIN: The said 1st support part supports the said holding | maintenance part by one end side, The 2nd support part connected with the other end side of the said 1st support part, The said 1st support part, and the said 2nd A second adjustment unit connected between the support unit and capable of holding the first support unit by moving the position of the first support unit relative to the second support unit, and the holding unit when the operation unit is operated The direction of the force acting on the first adjusting unit and the direction in which the first supporting unit can be moved by the second adjusting unit have components parallel to each other, and when the operating unit is operated, the second adjusting unit The magnitude of the fourth force required to move the position of the first support part relative to the second support part by the second adjustment part may be larger than the magnitude of the third force acting. The head mounted display has a second adjustment unit that can be held by moving the position of the first support unit relative to the second support unit. In this case, since the degree of freedom of movement of the holding unit is increased, the user can finely adjust the position of the holding unit. Further, the fourth adjustment necessary for moving the position of the first support portion relative to the second support portion by the second adjustment portion is larger than the magnitude of the third force acting on the second adjustment portion when the operation portion is operated. The magnitude of the force is set so as to increase in all directions in which the first support portion is movable by the second adjustment portion. In this case, even if the force according to operation with respect to the operation part acts on the holding part, the movement of the holding part with respect to the second support part is suppressed by the second adjusting part. The position of the holding portion with respect to the second support portion is difficult to shift before and after the operation on the operation portion. Therefore, the user does not need to readjust the position of the holding unit after operating the operation unit, and can continue to use the head mounted display.
第1態様又は第2態様において、前記操作部は、前記保持部に対して所定の回転軸を中心として回転自在に設けられ、前記保持部の表面と前記操作部との間に介在する環状の弾性部材を更に備え、前記回転軸は、前記弾性部材の開口部を通過してもよい。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、保持部の表面と操作部材との間の隙間を介して保持部の内部に水滴や埃等が進入することを、弾性部材によって抑制できる。保持部の表面と操作部との間に環状の弾性部材を介在させることで、弾性部材を介さない場合よりも、操作部の操作に応じて作用する力がより大きくなることが懸念されるが、このような場合であっても、本発明の関係を満たすような範囲の材質や構成に留意して設計しておけば、操作部に対する操作に応じて力が作用した場合でも、第1支持部に対する保持部の位置は移動し難くなる。このため、ヘッドマウントディスプレイは、第1支持部に対する保持部の位置を、操作部に対する操作の前後でより安定的に維持できる。 In the first aspect or the second aspect, the operation portion is provided to be rotatable about a predetermined rotation axis with respect to the holding portion, and is an annular shape interposed between the surface of the holding portion and the operation portion. An elastic member may be further provided, and the rotating shaft may pass through an opening of the elastic member. In this case, the head-mounted display can suppress the water droplets, dust, and the like from entering the holding portion through the gap between the surface of the holding portion and the operation member by the elastic member. Although an annular elastic member is interposed between the surface of the holding portion and the operation portion, there is a concern that the force acting according to the operation of the operation portion becomes larger than when no elastic member is interposed. Even in such a case, the first support can be provided even when a force is applied in response to an operation on the operation unit if the design is made with attention to materials and configurations in a range that satisfies the relationship of the present invention. The position of the holding part with respect to the part becomes difficult to move. For this reason, the head mounted display can maintain the position of the holding part with respect to the first support part more stably before and after the operation on the operation part.
第2態様において、前記第1調整部及び第2調整部は、前記保持部の位置を前記第2支持部に対して6つの自由度で移動させてもよい。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、ユーザによる保持部の位置調整を更に微細に実行させることを可能としつつ、第1支持部に対する保持部の移動を抑制できる。 In the second aspect, the first adjustment unit and the second adjustment unit may move the position of the holding unit with respect to the second support unit with six degrees of freedom. In this case, the head mounted display can suppress the movement of the holding unit relative to the first support unit while allowing the user to finely adjust the position of the holding unit.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1に示すように、ヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display、以下、「HMD」という。)1は、光学透過型のシースルーHMDである。HMD1は、装着具8、接続具9、及び、画像表示装置11を備える。ユーザの眼前の景色の光は、画像表示装置11のハーフミラー14を透過することによってユーザの眼に直接導かれる。HMD1の投影形式は、虚像投影型である。ハーフミラー14は、画像表示装置11内に収容された液晶パネルに表示された画像の光を、ユーザの片側の眼に向けて反射させる。HMD1は、ユーザに対して、眼前の景色に画像を重ねて認識させることができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a head mounted display (hereinafter referred to as “HMD”) 1 is an optically transmissive see-through HMD. The
以下、図の説明の理解を助けるため、HMD1の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側を定義する。HMD1の前側、後側、上側、及び、下側は、例えば、図2の左側、右側、上側、及び、下側にそれぞれ対応する。HMD1の左側、及び、右側は、例えば、図1の左側、及び、右側にそれぞれ対応する。HMD1の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側は、それぞれ、装着具8が着用されたユーザにとって、上側、下側、右側、左側、前側、及び、後側に対応する。
Hereinafter, in order to help understand the description of the figure, the upper side, lower side, left side, right side, front side, and rear side of the
<装着具8>
図1、図2に示すように、装着具8は、樹脂や金属(例えば、ステンレス)などの、可撓性を有する材質で構成される。装着具8は、第1部分81及び第2部分82、83を有する。なお、以下では、理解を容易とするために、装着具8を第1部分81及び第2部分82、83に区分して説明するが、装着具8は、第1部分81及び第2部分82、83のそれぞれの部材に分かれておらず、全体として一体の部材である。
<Mounting
As shown in FIGS. 1 and 2, the mounting
第1部分81及び第2部分82、83は、それぞれ、湾曲した細長い板状部材である。第1部分81は、装着具8のうち、位置8Aと位置8Bとの間で左右方向に延びる部分である。第1部分81は、前側に凸状に湾曲する。位置8Aは、装着具8の左右方向中心84よりも左側に位置する。位置8Bは、装着具8の左右方向中心84よりも右側に位置する。第2部分82は、装着具8のうち、位置8Aから後側に延びる部分である。第2部分83は、装着具8のうち、位置8Bから後側に延びる部分である。第2部分82、83は、それぞれ、後端部が互いに近づく方向に延びる。装着具8は、ユーザの前頭部、右側頭部、及び、左側頭部のそれぞれに、第1部分81、第2部分82、83を接触させた状態で、ユーザの頭部に固定される。この状態で、第1部分81はユーザの額に沿って左右方向に延びる。以下、装着具8のうち第1部分81及び第2部分82、83で囲まれた側を、「装着具8の内側」といい、装着具8の内側と反対側を、「装着具8の外側」という。
The
<接続具9>
図3に示すように、接続具9は略棒状である。接続具9は、樹脂や金属などで構成される。接続具9は、正面から見た状態で上下方向に延びる。より詳細には、図2に示すように、接続具9は上下方向に対して下端部が前方に傾斜する向きに延びる。接続具9は、内部に空間を有する。図3に示すように、接続具9は、第1部材9A及び第2部材9Bを有する。接続具9の内部の空間は、第1部材9Aの右側の開口を第2部材9Bが覆うことによって形成される。第1部材9Aは、左右方向に貫通する2つの円形の孔90Aを有する。図4に示すように、第2部材9Bは、左側に向けて突出する2つの円筒状の突出部90Bを有する。第2部材9Bは、各突出部90Bが各孔90Aに嵌合することによって、第1部材9Aに固定される。
<Connector 9>
As shown in FIG. 3, the connection tool 9 is substantially rod-shaped. The connection tool 9 is made of resin or metal. The connection tool 9 extends in the vertical direction as viewed from the front. More specifically, as shown in FIG. 2, the connector 9 extends in a direction in which the lower end portion is inclined forward with respect to the vertical direction. The connection tool 9 has a space inside. As shown in FIG. 3, the connection tool 9 includes a
図1に示すように、接続具9の上端部は、後述する第1ボールジョイント2及び接続部材7を介して装着具8に接続される。図2に示すように、接続具9の下端部は、後述する第2ボールジョイント3及び接続部材6を介して画像表示装置11に接続される。画像表示装置11は、接続具9によって装着具8に取り付けられる。接続具9は、装着具8から離隔した位置に画像表示装置11を保持する。接続具9は、装着具8がユーザの頭部に固定された状態で、画像表示装置11のハーフミラー14を、ユーザの左眼の前方に配置させることができる。
As shown in FIG. 1, the upper end portion of the connection tool 9 is connected to the mounting
<画像表示装置11>
図1、図2に示すように、画像表示装置11は筐体12を備えている。筐体12は、角が湾曲した略直方体状の形状を有する。筐体12は中空箱状である。図1に示すように、筐体12の左側は開放する。図5に示すように、筐体12は、第1筐体13及び第2筐体16を組み合わせることによって形成される。第1筐体13は、前壁部13A、上壁部13B、及び、下壁部13Cを有する。前壁部13Aは前側に湾曲する。前壁部13Aの左端は、上下方向両端部から上下方向中心に向けて右側に凹み、略円弧を形成する。前壁部13Aの左端の円弧で囲まれた部分の後側、且つ、上下方向において上壁部13Bと下壁部13Cとの間に挟まれた部分に、ハーフミラー14(図1参照)が配置される。前壁部13Aには、前後方向に貫通する孔131が形成され、その周囲に溝132が形成される。後述する操作部材15は、前側から溝132に嵌る。後述する調節機構19は、孔131に後側から進入し、操作部材15の後面に接続する。前壁部13Aは、操作部材15を回転可能に支持する。
<
As shown in FIGS. 1 and 2, the
画像ユニット18は、第1保持部材181、液晶表示装置182、及び、第2保持部材183を有する。第1保持部材181は、後述する液晶表示装置182を右端部で保持する。第1保持部材181は、液晶表示装置182を保持する部分の左側に、左右両側が開放した中空の略円柱状の部材を有する。第1保持部材181は、筐体12に対する固定的な位置に保持される。液晶表示装置182は、ガラス基板及び液晶パネルを有する。液晶パネルは、矩形状の周知の液晶パネルである。液晶パネルは、左面に画像を表示させることによって、画像光を生成する。ガラス基板は、液晶パネルの左側に設けられ、液晶パネルを保護する。第2保持部材183は、制御基板を有する。制御基板は、フレキシブルプリント基板(図示略)を介して液晶表示装置182に接続される。制御基板は、液晶表示装置182に制御信号を出力することによって、画像データに応じた画像を液晶パネルに表示させる。
The
光学系17は、画像ユニット18の左側に配置される。光学系17は、偏向ユニット171及びレンズユニット172を有する。レンズユニット172は、左右両側が開放した中空の部材である。レンズユニット172は、内側に複数のレンズ(図示略)を有する。画像ユニット18によって生成された画像光は、右端から内部に入射し、左端から左側に向けて射出する。複数のレンズは、右側から入射する画像光を集光し、左側に射出させる。レンズユニット172は、前方に向けて突出する凸部172Aを前面に有する。凸部172Aは、後述する調節機構19の後面に形成されたカム溝に嵌る。レンズユニット172は左右方向に移動可能である。
The
偏向ユニット171は、レンズユニット172の左側に配置される。偏向ユニット171は、ハーフミラー14(図1参照)及びホルダ171Aを有する。ハーフミラー14は、例えば、透明な樹脂やガラスの基板上に、アルミや銀などの金属を所定の反射率(例えば50%)となるように蒸着することで構成される。ハーフミラー14は、レンズユニット172を通過して右側から入射する画像光を、後側に偏向させることができる。ユーザの眼に画像光が進入した場合、ユーザは画像光に基づいて虚像を視認できる。又、ハーフミラー14は、前側から入射した外界の光を後側に透過させることもできる。ホルダ171Aは、ハーフミラー14を保持する。ホルダ171Aは、第1筐体13の上壁部13B及び下壁部13Cによって、上下方向から挟まれる。
The
操作部材15は円形板状である。操作部材15の一方の面は前方向を向き、他方の面は後方向を向く。操作部材15は、前後方向に延びる仮想直線である回転軸15Aを中心として回転可能である。第1筐体13の前壁部13Aに設けられた溝132と、操作部材15との間に、Oリング133が介在する。Oリング133は円環状の弾性部材であり、中心に開口部133Aを有する。回転軸15Aは、Oリング133の開口部133Aの内部を通過する。図6に示すように、操作部材15は、後側に向けて突出する突出部151を有する。突出部151は、溝132との間にOリング133を挟んだ状態で、第1筐体13の前壁部13Aの表面に保持される。Oリング133の材質は、フッ素ゴムである。操作部材15が回転軸15Aを中心として回転するとき、操作部材15の突出部151の周面151AとOリング133の内面とは、互いに摺動する。
The
以下、操作部材15のうち操作時に摺動する面の面積の総和を、「第1接触面積」といい、「S1」と表記する。摺動する面における平均の静止摩擦係数を、「第1摩擦係数」といい、「k1」と表記する。摺動する面における平均の静止摩擦力を、「第1摩擦力」といい、第1摩擦力の大きさを「F1」と表記する。摺動する面の回転軸15Aからの距離を平均したものを、「第1平均半径」といい、「r1」と表記する。
Hereinafter, the total area of the surfaces of the
図5に示すように、調節機構19は円形板状である。調節機構19は、円形の中心付近から前側に突出する突出部19Aを有する。突出部19Aは、第1筐体13の前壁部13Aの孔131に後側から進入する。図6に示すように、突出部19Aの前端部は、操作部材15の突出部151に嵌合する。これによって、操作部材15及び調節機構19は、前壁部13Aを前後両側から挟む。この状態で、操作部材15の突出部151と前壁部13Aの溝132との間にOリング133が挟持される。調節機構19は、操作部材15と一体となって回転可能である。なお、操作部材15及び調節機構19は一体に形成されてもよい。調節機構19の後面にカム溝(図示外)が設けられる。カム溝は、調節機構19の後面の一部が前側に凹むことによって形成される。カム溝は、調節機構19の円形中心を中心として渦巻き状に延びる。カム溝には、レンズユニット172の凸部172Aが後方から嵌る。
As shown in FIG. 5, the adjusting
操作部材15の回転に応じて調節機構19が回転した場合、カム溝は、レンズユニット172の凸部172Aに対して力を作用させる。操作部材15が、前側から見た状態で時計回りに回転した場合、レンズユニット172は右側に移動する。操作部材15が、前側からみた状態で反時計回りに回転した場合、レンズユニット172は左側に移動する。レンズユニット172に保持された複数のレンズと、画像ユニット18との間の距離は、操作部材15の回転に応じて変化する。なお、複数のレンズと画像ユニット18との距離が変化したとき、ユーザによって視認される虚像となる画像光の広がり角も変化する。従ってユーザは、操作部材15を回転させることによってピント調節を行うことができる。
When the
<接続部材7>
図3、図4に示すように、接続部材7は、連結部71及び円筒部72を有する。連結部71は、装着具8(図1、図2参照)に対して接続部材7を着脱可能に連結する。連結部71は、外側部71A及び内側部71Bを有する。外側部71Aは、装着具8の上側、下側、及び、外側に接触する。内側部71Bは、装着具8の内側に接触する。内側部71Bは、右側に向けて突出する円筒状の突出部711を有する。外側部71Aは、装着具8の外側に接触する部分に、左右方向に貫通する非図示の孔を有する。図4に示すように、外側部71Aの非図示の孔に、右側から左側に向けてねじ712が挿通する。ねじ712は、内側部71Bの突出部711に螺合する。外側部71A及び内側部71Bは、装着具8を挟んだ状態でねじ712によって固定される。
<
As shown in FIGS. 3 and 4, the connecting
円筒部72は円筒状の部材である。円筒部72は、連結部71の外側部71Aから右側に突出する。円筒部72は、外側面の直径がそれぞれ異なる第1円筒部72A及び第2円筒部72Bを有する。第2円筒部72Bは、第1円筒部72Aの右側に配置される。第2円筒部72Bの外側面の直径は、第1円筒部72Aの外側面の直径よりも小さい。第2円筒部72Bの内側に空間が形成されている。第2円筒部72Bの左端は、底部721(図8参照)によって閉塞する。第2円筒部72Bの外側面にねじ山が形成されている。第2円筒部72Bには、後述する第1ボールジョイント2のソケット22が接続する。
The
<第1ボールジョイント2>
図4、図7、図8に示すように、第1ボールジョイント2は、ボールスタッド21、ソケット22、受け部23、及び、押え部24を備える。ボールスタッド21は、球体部21A、棒部21B、及び、基部21Cを有する。球体部21Aは、球状の部位である。棒部21Bは、球体部21Aから右側に向けて延びる円柱状の部位である。棒部21Bの断面の径は、球体部21Aの直径よりも小さい。図8に示すように、棒部21Bは、球体部21Aの中心211から放射状に延びる仮想線212に沿って延び、右斜め後方に曲折し、仮想線213に沿って更に延びる。基部21Cは、棒部21Bのうち球体部21A側と反対側に接続する。図4に示すように、接続具9の第1部材9Aの上端部に凹部911が設けられる。図8に示すように、ボールスタッド21の基部21Cは、左側から凹部911に嵌る。凹部911の底部には、左右方向に貫通する非図示の孔が形成される。この孔に、右側から左側に向けてねじ912が挿通する。ねじ912は、ボールスタッド21の基部21Cに設けられたねじ孔に螺合する。これによって、ボールスタッド21はねじ912によって接続具9に固定される。
<First ball joint 2>
As shown in FIGS. 4, 7, and 8, the first ball joint 2 includes a
受け部23は、接続部材7の第2円筒部72Bの内側に収容される。受け部23は、緩衝材として機能する弾性変形可能なゴムである。受け部23の左側面は、第2円筒部72Bの底部721に接触する。受け部23の右側面に、円形に窪んだ凹部23Bが設けられる。凹部23Bは、ボールスタッド21の球体部21Aの左側略半分の部分に左側から接触する。押え部24は半球体状を有する。押え部24の開口は左側を向く。押え部24は、左右方向に貫通する円形の孔24Aを有する。ボールスタッド21の棒部21Bは、孔24Aに挿通する。孔24Aの直径は、ボールスタッド21の棒部21Bの断面の径と略同一である。押え部24の内側面に対応する壁部24Bは、ボールスタッド21の球体部21Aの右側略半分の部分に右側から接触する。球体部21Aは、受け部23の凹部23Bと押え部24の壁部24Bとによって左右両側から挟まれる。
The receiving
ソケット22は、左右方向に延びる円筒状の部材である。ソケット22の内径は、接続部材7の第2円筒部72Bの外径と略同一である。ソケット22の内側面のうち左端部分に、ねじ山が形成されている。このねじ山は、第2円筒部72Bの外側面に形成されたねじ山に螺合する。これによって、ソケット22は接続部材7に接続する。ボールスタッド21の球体部21A、受け部23、及び、押え部24は、第2円筒部72Bとソケット22とで囲まれた空間に収容される。
The
図7に示すように、ソケット22の右端部に、中心に向けて湾曲しながら延びる壁部221が設けられる。壁部221には、左右方向に貫通する円形の孔22Aが形成される。ボールスタッド21の棒部21Bは、孔22Aに挿通する。壁部221の孔22Aの内面は、押え部24の外側面24Cに右側から接触する。押え部24の右側の一部分は、孔22Aからソケット22の外側にはみ出している。
As shown in FIG. 7, a
図8に示すように、接続部材7の第2円筒部72Bにソケット22が螺合した状態で、ソケット22の壁部221は、押え部24を左側に向けて押す。押え部24の壁部24Bに接触した状態のボールスタッド21の球体部21Aは、押え部24に押されて左側に移動し、受け部23に押し付けられる。これによって、受け部23と押え部24とによって球体部21Aが左右両側から挟まれた状態が維持される。
As shown in FIG. 8, in a state where the
第2円筒部72Bに対するソケット22の螺合の程度に応じて、第2円筒部72Bの底部721とソケット22の壁部221との間の距離は変化する。底部721と壁部221との間の距離に応じて、ソケット22が押え部24を押す力、及び、受け部23及び押え部24が球体部21Aを挟む力は変化する。本実施形態において、HMD1は、ソケット22に対して押え部24が移動可能となり、且つ、受け部23に対して球体部21Aが移動可能となるように、第2円筒部72Bに対するソケット22の螺合の程度が予め調整されているものとする。この場合、図7に示すように、ボールスタッド21は、球体部21Aの中心211から放射状に延びる仮想線212を軸として、矢印2Aで示される方向に回転可能となる。又、ボールスタッド21は、ソケット22の壁部221の孔22Aに棒部21Bが接触しない範囲、即ち、中心211と壁部221の内側の端部とを結ぶ仮想円錐面214で囲まれた範囲で、矢印2Bで示される方向に移動可能となる。なお、ボールスタッド21が矢印2A、2Bで示される方向に移動する場合、押え部24も、ボールスタッド21の移動に伴って移動することになる。一方、ボールスタッド21が矢印2A、2Bで示される方向に移動する場合、ソケット22の壁部221の孔22Aの内面と押え部24の外側面24Cとは互いに摺動し、且つ、球体部21Aと受け部23の凹部23Bとのそれぞれの面は互いに摺動する。
The distance between the
ボールスタッド31の上記の移動は、仮想線212と直交し、且つ、互いに直交する2つの軸(例えば、前後方向に延びる第1軸と、上下方向に延びる第2軸)を中心とした回転移動の一部に相当する。図7の左右方向をX軸、前後方向をY軸、上下方向をZ軸とすれば、仮想線212まわりの移動はX軸まわりの回転Xθ、円錐面214内での移動はY軸まわりの回転YθとZ軸まわりの回転Zθの合成として表現されることになる。つまり、第1ボールジョイント2は、3つの自由度でボールスタッド21を移動させることが可能ということになる。
The above-described movement of the
以下、第1ボールジョイント2のボールスタッド21が回転するときに摺動する面の面積の総和を、「第3接触面積」といい、「S3」と表記する。摺動する面における平均の静止摩擦係数を、「第3摩擦係数」といい、「k3」と表記する。摺動する面における平均の静止摩擦力を、「第3摩擦力」といい、第3摩擦力の大きさを「F3」と表記する。ボールスタッド21の球体部21Aの平均半径を、「第3平均半径」といい、「r3」と表記する。第1ボールジョイント2のボールスタッド21が回転することを、「第1ボールジョイント2が回転する」という。
Hereinafter, the total area of the surfaces that slide when the
<接続部材6>
図2に示すように、接続部材6は、前後方向に延びる略角柱状の部材である。接続部材6の前面は、画像表示装置11の後面に接続する。接続部材6は、後端の右側面から右側に突出する円筒部62(図10参照)を有する。円筒部62の内側に空間が形成されている。円筒部62の左端は、底部621(図10参照)によって閉塞する。円筒部62の外側面にねじ山が形成されている。円筒部62には、後述する第2ボールジョイント3のソケット32が接続する。
<Connection member 6>
As shown in FIG. 2, the connection member 6 is a substantially prismatic member extending in the front-rear direction. The front surface of the connection member 6 is connected to the rear surface of the
<第2ボールジョイント3>
図9、図10に示すように、第2ボールジョイント3の構成は、一部の構成を除き、第1ボールジョイント2と略同一である。以下では、上記における第1ボールジョイント2の説明との重複を避けるため、第2ボールジョイント3の説明を省略又は簡略化している。第2ボールジョイント3は、ボールスタッド31、ソケット32、受け部33、及び、押え部34を備える。ボールスタッド31、ソケット32、受け部33、及び、押え部34は、それぞれ、第1ボールジョイント2のボールスタッド21、ソケット22、受け部23、及び、押え部24に対応する。
<Second ball joint 3>
As shown in FIGS. 9 and 10, the configuration of the second ball joint 3 is substantially the same as that of the first ball joint 2 except for some configurations. Below, in order to avoid duplication with description of the 1st ball joint 2 in the above, explanation of the 2nd ball joint 3 is omitted or simplified. The second ball joint 3 includes a
ボールスタッド31は、球体部31A、棒部31B、及び、基部31Cを有する。球体部31A、棒部31B、及び、基部31Cの形状は、ボールスタッド21の球体部21A、棒部21B、及び、基部21Cの形状と同一である。棒部31Bは、球体部31Aの中心311から放射状に延びる仮想線312に沿って延び、右斜め後方に曲折し、仮想線313に沿って更に延びる。図4に示すように、接続具9の第1部材9Aの下端部に凹部913が設けられる。図10に示すように、ボールスタッド31の基部31Cは、左側から凹部913に嵌る。凹部913の底部には、左右方向に貫通する非図示の孔が形成される。この孔に、右側から左側に向けてねじ914が挿通する。ねじ914は、ボールスタッド31の基部31Cに設けられたねじ孔に螺合する。これによって、ボールスタッド31はねじ914によって接続具9に固定される。
The
受け部33は、接続部材6の円筒部62の内側に収容される。受け部33は、緩衝材として機能する弾性変形可能なゴムである。受け部33の左側面は、円筒部62の底部621に接触する。受け部33の右側面に、円形に窪んだ凹部33Bが設けられる。凹部33Bは、ボールスタッド31の球体部31Aの左側略半分の部分に左側から接触する。
The receiving
押え部34の形状は、第1ボールジョイント2の押え部24と異なる。押え部34は略円筒状を有する。押え部34は、内側面の直径がそれぞれ異なる第1円筒部341及び第2円筒部342を有する。第2円筒部342は、第1円筒部341の右側に配置される。第2円筒部342の内側面の直径は、第1円筒部341の内側面の直径よりも小さい。第1円筒部341の左端部、及び、第2円筒部342の右端部は開口する。押え部34の内側面のうち、第1円筒部341と第2円筒部342との接続部分の段差部34Bは、ボールスタッド31の球体部31Aの左右方向の中心よりも僅かに右側の部分に接触する。ボールスタッド31の棒部31Bは、押え部34の右端部の開口34Aに挿通する。開口34Aの直径は、ボールスタッド31の棒部31Bの断面の径よりも大きく、後述するソケット32の孔32Aの直径と略同一である。球体部31Aは、受け部33の凹部33Bと押え部34の段差部34Bとによって、左右両側から挟まれる。
The shape of the
ソケット32の形状は、第1ボールジョイント2のソケット22と同一である。ソケット32の内径は、接続部材6の円筒部62の外径と略同一である。ソケット32の内側面のうち左端部分に、ねじ山が形成されている。このねじ山は、円筒部62の外側面に形成されたねじ山に螺合する。これによって、ソケット32は接続部材6に接続する。ボールスタッド31の球体部31A、受け部33、及び、押え部34は、円筒部62とソケット32とで囲まれた空間に収容される。ソケット32の壁部321及び孔32Aは、ソケット22の壁部221及び孔22Aに対応する。孔32Aの直径は、押え部34の開口34Aの直径と略同一である。壁部321の内側の端部は、押え部34の第2円筒部342の右端部の外側面に接触する。ボールスタッド31の棒部31Bは、孔32Aに挿通する。
The shape of the
接続部材6の円筒部62にソケット32が螺合した状態で、ソケット32の壁部221の孔32Aの内面は、押え部34を内側に押す。押え部34の第2円筒部342は、右端部の内径が縮小するように変形し、ボールスタッド31の球体部31Aに第2円筒部342の開口34Aの内面が密着する。又、ソケット32の壁部221は、押え部34を左側に向けて押す。押え部34の第2円筒部342の開口34Aの内面に接触した状態のボールスタッド31の球体部31Aは、押え部34に押されて左側に移動し、受け部33に押し付けられる。これによって、受け部33と押え部34とによって球体部31Aが左右両側から挟まれた状態が維持される。
In a state where the
円筒部62に対するソケット32の螺合の程度に応じて、円筒部62の底部621とソケット32の壁部321との間の距離は変化する。底部621と壁部321との間の距離に応じて、受け部33及び押え部34が球体部31Aを挟む力は変化する。本実施形態において、HMD1は、受け部33及び押え部34に対して球体部31Aが移動可能となるように、円筒部62に対するソケット32の螺合の程度が予め調整されているものとする。この場合、図9に示すように、ボールスタッド31は、球体部31Aの中心311から放射状に延びる仮想線312を軸として、矢印3Aで示される方向の回転が可能となる。又、ボールスタッド31は、押え部34の開口34Aに棒部31Bが接触しない範囲、即ち、中心231と壁部321の内側の端部とを結ぶ仮想線314で囲まれた範囲で、矢印3Bで示される方向に移動可能となる。ボールスタッド31が矢印3A、3Bで示される方向に移動する場合、押え部34の第2円筒部342の開口34Aの内面と球体部31Aとは互いに摺動し、且つ、球体部31Aと受け部33の凹部33Bとのそれぞれの面は互いに摺動する。
The distance between the
なお、この場合の移動は、仮想線312と直交し、且つ、互いに直交する2つの軸(例えば、左右方向に延びる第1軸と、上下方向に延びる第2軸)を中心とした回転移動に相当する。図9の左右方向をX軸、前後方向をY軸、上下方向をZ軸とすれば、仮想線312まわりの移動はX軸まわりの回転Xθ、円錐面314内での移動はY軸まわりの回転YθとZ軸まわりの回転Zθの合成として表現されることになる。つまり、第2ボールジョイント3は、第1ボールジョイント2と同様、3つの自由度でボールスタッド31を移動させることが可能ということになる。
The movement in this case is a rotational movement around two axes (for example, a first axis extending in the left-right direction and a second axis extending in the up-down direction) orthogonal to the
以下、第2ボールジョイント3のボールスタッド31が回転するときに摺動する面の面積の総和を、「第2接触面積」といい、「S2」と表記する。摺動する面における平均の静止摩擦係数を、「第2摩擦係数」といい、「k2」と表記する。摺動する面における平均の静止摩擦力を、「第2摩擦力」といい、第2摩擦力の大きさを「F2」と表記する。ボールスタッド31の球体部31Aの平均半径を、「第2平均半径」といい、「r2」と表記する。第2ボールジョイント3のボールスタッド31が回転することを、「第2ボールジョイント3が回転する」という。
Hereinafter, the total area of the surfaces that slide when the
上記において、第2接触面積S2と第3接触面積S3とは略同一である。第1接触面積S1よりも、第2接触面積S2及び第3接触面積S3の方が大きい(S1<S2、S1<S3)。又、第1摩擦力F1よりも第2摩擦力F2の方が大きく、且つ、第1摩擦力F1よりも第3摩擦力F3の方が大きい(F1<F2、F1<F3)。又、第1摩擦係数k1よりも第2摩擦係数k2の方が大きく、且つ、第1摩擦係数k1よりも第3摩擦係数k3の方が大きい(k1<k2、k1<k3)。 In the above, the second contact area S2 and the third contact area S3 are substantially the same. The second contact area S2 and the third contact area S3 are larger than the first contact area S1 (S1 <S2, S1 <S3). Further, the second friction force F2 is larger than the first friction force F1, and the third friction force F3 is larger than the first friction force F1 (F1 <F2, F1 <F3). Further, the second friction coefficient k2 is larger than the first friction coefficient k1, and the third friction coefficient k3 is larger than the first friction coefficient k1 (k1 <k2, k1 <k3).
<HMD1の使用例>
HMD1の使用例の一例を説明する。はじめに、ユーザは、HMD1の装着具8を頭部に固定する。ユーザは、画像表示装置11及び接続具9を持ち、ハーフミラー14が左眼の前方に配置されるように位置を調節する。このとき、第1ボールジョイント2は、装着具8に対して接続具9を3つの自由度で移動させることが可能である。又、第2ボールジョイント3は、接続具9に対して画像表示装置11を3つの自由度で移動させることが可能である。つまり、第1ボールジョイント2及び第2ボールジョイント3は、装着具8に対して画像表示装置11を6つの自由度で移動させることが可能ということになる。3次元空間内では、6自由度があれば剛体の全ての動きを表現できる。このため、ユーザは、左眼の前方の所望する位置に所望する向きで画像表示装置11を適切に配置させることができる。
<Use example of HMD1>
An example of a usage example of the
<第1モーメントと第2モーメントとの関係>
図11を参照し、画像表示装置11の位置の調整が完了した後、ピントを調整するために操作部材15を回転させる操作がユーザによって行われた場合を例示する。ユーザが操作部材15を操作することに応じて、操作部材15は回転軸15Aを中心として回転する。このとき、操作部材15を回転させるために操作部材15に加えられる力やモーメントは、画像表示装置11にも同時に作用する。図11では、XY平面に平行に配置された操作部材15が、Z軸を回転軸15Aとして回転するような座標系を図示している。このとき、ユーザが操作部材15に加えるモーメントを「操作モーメント」とし、その大きさを「M0」と表記する。操作モーメントM0を加えるということは、XY平面内において回転軸15Aから第1平均半径r1の距離の位置で大きさF1の力を加えることに等しい。このF1の大きさの力を、「操作力」と呼ぶこととする。F1は、次の式(1)によって示される。
F1=M0/r1・・・(1)
<Relationship between first moment and second moment>
Referring to FIG. 11, a case where the user performs an operation to rotate the
F1 = M0 / r1 (1)
又、画像表示装置11は、第2ボールジョイント3によって接続具9に保持されている。操作部材15に加えられた操作モーメントの一部は、第2ボールジョイント3を回転させる方向に作用する。具体的には次の通りである。図11に示すように、操作部材15の回転軸15AとXY平面との交点(図11の座標系の原点)と、第2ボールジョイント3の球体部31Aの中心311とを結んだ直線をZ´ 軸とし、Z´軸とZ軸(操作部材15の回転軸15A)とがなす角をθ1とする。このとき、操作部材15を操作した結果第2ボールジョイント3に加わるモーメントを、「第1モーメント」とし、その大きさを「M1」と表記する。この場合、M1は次の式(2)によって示される。
M1=M0×cosθ1・・・(2)
Further, the
M1 = M0 × cos θ1 (2)
すなわち、第2ボールジョイント3を回転させようとする第1モーメントの大きさM1は、操作部材15と第2ボールジョイント3との位置関係に応じて変化し、第2ボールジョイント3のボールスタッド31の球体部31Aの中心311がXY平面上にあるとき最小値0(cosθ1=0)を、中心311がZ軸上にあるとき最大値M0(cosθ1=1)をとる。
That is, the magnitude M1 of the first moment to rotate the second ball joint 3 changes according to the positional relationship between the
一方、第1モーメントM1が第2ボールジョイント3に加わるということは、第2ボールジョイント3のボールスタッド31の球体部31Aの表面において、力M1/r2が加わることに等しい。なお、M1/r2は、式(2)の関係に基づき、次の式(3)によって示される。
M1/r2=(M0×cosθ1)/r2・・・(3)
On the other hand, the application of the first moment M1 to the second ball joint 3 is equivalent to the application of the force M1 / r2 on the surface of the
M1 / r2 = (M0 × cos θ1) / r2 (3)
この力M1/r2が、第2ボールジョイント3の静止摩擦力である第2摩擦力(大きさF2)を上回ると、ボールスタッド31の球体部31Aと受け部33との間に相対移動が生じ、第2ボールジョイント3は、接続具9に対する画像表示装置11の位置を変化させる。
When this force M1 / r2 exceeds the second frictional force (magnitude F2) that is the static frictional force of the second ball joint 3, relative movement occurs between the
なお、上記の議論で明らかなように、cosθ1が0のとき第1モーメントM1は常に0となる。この場合、第2ボールジョイント3の第2摩擦力の大きさF2の大小に関わらず、第2ボールジョイント3のボールスタッド31の球体部31Aと受け部33とは相対移動しない。cosθ1が0とならないのは、Z軸とZ´軸が直交しない場合、すなわちZ軸とZ´ 軸が互いに平行な成分を有する場合である。
As is clear from the above discussion, the first moment M1 is always 0 when cos θ1 is 0. In this case, regardless of the magnitude of the second frictional force F2 of the second ball joint 3, the
ここで、上記にて説明したように、第1摩擦力の大きさF1よりも第2摩擦力の大きさF2の方が大きくなる(F1<F2)。このため、力M1/r2(=(M0×cosθ1)/r2)は、第2ボールジョイント3の静止摩擦力F2よりも小さくなる。従って、例えばユーザが、画像表示装置11の筐体12の位置を固定しない状態で操作部材15を直接操作して回転させた場合でも、接続具9に対する画像表示装置11の移動は、第2ボールジョイント3によって抑制される。このため、接続具9に対する画像表示装置11の位置は、操作部材15の操作の前後で移動せず、ユーザの左眼の前方の所望する位置で維持される。
Here, as described above, the magnitude F2 of the second frictional force is larger than the magnitude F1 of the first frictional force (F1 <F2). For this reason, the force M1 / r2 (= (M0 × cos θ1) / r2) is smaller than the static friction force F2 of the second ball joint 3. Therefore, for example, even when the user directly operates and rotates the
なお、第2ボールジョイント3によって接続具9に対する画像表示装置11の位置を移動させるために必要なモーメントを「第2モーメント」といい、その大きさを「M2」(=F2×r2)と表記した場合、「(M1/r2)<(M2/r2)」の関係が成立するので、次の式(4)を導出できる。
M1<M2・・・(4)
つまり、HMD1では、第1モーメントM1よりも第2モーメントM2の方が大きくなるので、操作部材15が操作力F1によって操作された場合でも、第2ボールジョイント3のボールスタッド31の球体部31Aと受け部33とは相対移動せず、第2ボールジョイント3は画像表示装置11の位置を変化させないことになる。
The moment required to move the position of the
M1 <M2 (4)
That is, in HMD1, since the second moment M2 is larger than the first moment M1, even when the operating
<第3モーメントと第4モーメントとの関係>
画像表示装置11は、第1ボールジョイント2によって、接続具9及び第2ボールジョイント3を介して装着具8に保持されている。操作部材15に加えられた操作モーメントの一部は、第1ボールジョイント2を回転させる方向に作用する。具体的には次の通りである。図12に示すように、操作部材15の回転軸15AとXY平面との交点(図12の座標系の原点)と、第1ボールジョイント2の球体部21Aの中心211とを結んだ直線をZ´´軸とし、Z´´軸とZ軸とがなす角をφ1とする。このとき、操作部材15を操作することに応じて第1ボールジョイント2に加わるモーメントを、「第3モーメント」といい、その大きさを「M3」と表記する。この場合、M3は次の式(5)によって示される。
M3=M0×conφ1・・・(5)
<Relationship between third moment and fourth moment>
The
M3 = M0 × conφ1 (5)
すなわち、第1ボールジョイント2を回転させようとする第3モーメントの大きさM3は、操作部材15と第1ボールジョイント2との位置関係に応じて変化し、第1ボールジョイント2のボールスタッド21の球体部21Aの中心211がXY平面上にあるとき最小0(cosφ1=0)を、第1ボールジョイント2のボールスタッド21の球体部21Aの中心211がZ軸上にあるとき最大M0(cosφ1=1)を取る。
That is, the magnitude M3 of the third moment for rotating the first ball joint 2 changes according to the positional relationship between the operating
一方、第3モーメントが第1ボールジョイント2に加わるということは、第1ボールジョイント2のボールスタッド21の球体部21Aの表面において、力M3/r3が加わることに等しい。なお、M3/r3は、式(5)の関係に基づき、次の式(6)によって示される。
M3/r3=(M0×cosφ1)/r3・・・(6)
On the other hand, the application of the third moment to the first ball joint 2 is equivalent to the application of the force M3 / r3 on the surface of the
M3 / r3 = (M0 × cosφ1) / r3 (6)
この力M3/r3が、第1ボールジョイント2の静止摩擦力である第3摩擦力(大きさF3)を上回ると、ボールスタッド21の球体部21Aと受け部23との間に相対移動が生じる。この場合、第1ボールジョイント2は、装着具8に対する接続具9の位置を変化させることによって、装着具8に対する画像表示装置11の位置を変化させる。
When this force M3 / r3 exceeds a third frictional force (size F3) that is a static frictional force of the first ball joint 2, a relative movement occurs between the
なお、上記の議論で明らかなように、cosφ1が0のとき第3モーメントM3は常に0となる。この場合、第1ボールジョイント2の第3摩擦力の大きさF3の大小に関わらず、第1ボールジョイント2のボールスタッド21の球体部21Aと受け部23とは相対移動しない。cosφ1が0とならないのは、Z軸とZ´´軸とが直交しないとき、即ち、Z軸とZ´´軸とが互いに平行な成分を有する場合である。
As is clear from the above discussion, when cos φ1 is 0, the third moment M3 is always 0. In this case, the
ここで、上記にて説明したように、第1摩擦力の大きさF1よりも第3摩擦力の大きさF3の方が大きくなる(F1<F3)。このため、力M3/r3(=(M0×cosφ1)/r3)は、第1ボールジョイント2の静止摩擦力F3よりも小さくなる。従って、例えばユーザが、画像表示装置11の筐体12の位置を固定しない状態で操作部材15を操作して直接回転させた場合でも、装着具8に対する画像表示装置11の移動は、第1ボールジョイント2によって抑制される。このため、装着具8に対する画像表示装置11の位置は、操作部材15に対する操作の前後で移動せず、ユーザの所望する位置で維持される。
Here, as described above, the magnitude F3 of the third friction force is larger than the magnitude F1 of the first friction force (F1 <F3). Therefore, the force M3 / r3 (= (M0 × cos φ1) / r3) is smaller than the static friction force F3 of the first ball joint 2. Therefore, for example, even when the user operates the
なお、第1ボールジョイント2によって装着具8に対する画像表示装置11の位置を移動させるために必要なモーメントを「第4モーメント」といい、その大きさを「M4」(=F3×r3)と表記した場合、「(M3/r3)<(M4/r3)」の関係が成立するので、次の式(7)を導出できる。
M3<M4・・・(7)
つまり、HMD1では、第3モーメントM3よりも第4モーメントM4の方が大きくなるので、操作部材15が操作力F1によって操作された場合でも、第1ボールジョイント2のボールスタッド21の球体部21Aと受け部23とは相対移動せず、第1ボールジョイント2は画像表示装置11の位置を変化させないことになる。
The moment required to move the position of the
M3 <M4 (7)
That is, in the
<本実施形態の主たる作用、効果>
以上説明したように、HMD1は、接続具9に対する画像表示装置11の位置を、第2ボールジョイント3によって移動可能とすることによって、ユーザによる画像表示装置11の位置調整を可能としている。又、HMD1では、画像表示装置11に設けられた操作部材15が操作されたときに第2ボールジョイント3に作用する第1モーメントの大きさM1よりも、第2ボールジョイント3によって接続具9に対して画像表示装置11を移動させるために必要な第2モーメントの大きさM2の方が大きくなる。この場合、操作部材15に対する操作に応じた力が画像表示装置11に作用しても、接続具9に対する画像表示装置11の移動は、第2ボールジョイント3によって抑制される。接続具9に対する画像表示装置11の位置は、操作部材15に対する操作の前後でずれ難い。従って、ユーザは、画像表示装置11を所望する位置に配置させた後で操作部材15を操作した場合でも、操作後に画像表示装置11の位置を再調整する必要がない。このため、ユーザは、画像表示装置11を所望する位置に配置させた状態で継続してHMD1を使用できる。
<Main functions and effects of this embodiment>
As described above, the
HMD1は、第1モーメントの大きさM1と第2モーメントの大きさM2の大小関係(M1<M2)を、第1接触面積S1、第2接触面積S2、第1摩擦係数k1、及び、第2摩擦係数k2に基づいて規定する。これによって、HMD1は、接続具9に対する画像表示装置11の移動を第2ボールジョイント3によって抑制している。このため、HMD1は、接続具9に対する画像表示装置11の移動を抑制するための部材を新たに設ける必要がない。従って、HMD1は、操作部材15の操作に応じて画像表示装置11が移動することを抑制しつつ、HMD1の構成を簡素化できる。
The
第1ボールジョイント2は、装着具8に対して接続具9を3つの自由度で移動させることが可能である。このため、HMD1は、ユーザによる画像表示装置11の微細な位置調整を可能としつつ、操作部材15の操作時において接続具9に対して画像表示装置11が移動することを抑制できる。
The first ball joint 2 can move the connection tool 9 with respect to the mounting
画像表示装置11の第1筐体13の前壁部13Aに設けられた溝132と、操作部材15の突出部151との間に、Oリング133が介在する。Oリング133は、操作部材15の突出部151と前壁部13Aの溝132との間に挟持される。これによって、HMD1は、筐体12に設けられた孔131から筐体12の内部に水滴や埃等が進入することを、Oリング133によって抑制できる。又、HMF1は、F1<F2の関係を満たすためのHMD1の調整を、第1接触面積S1よりも第2接触面積S2を大きくすることによって容易に実現できる。従って、HMD1は、操作部材15の操作時における画像表示装置11の位置を、簡易な構成で容易にずれ難くできる。
An O-
HMD1は第2ボールジョイント3に加えて、装着具8に対する接続具9の位置を移動させて保持可能な第1ボールジョイント2を更に有する。装着具8に対する画像表示装置11の移動は、第1ボールジョイント2及び第2ボールジョイント3によって実現されることになるので、第2ボールジョイント3のみによって画像表示装置11を移動させる場合と比べて、画像表示装置11の移動の自由度を増加させることができる。具体的には、第2ボールジョイント3は、接続具9に対して画像表示装置11を3つの自由度で移動させることが可能である。つまり、第1ボールジョイント2及び第2ボールジョイント3は、装着具8に対して画像表示装置11を6つの自由度で移動させることが可能である。このため、ユーザは、左眼の前方の所望する位置に所望する向きで画像表示装置11を適切に配置させることができる。従って、HMD1は、ユーザによる保持部の位置調整を更に微細に実行させることを可能としつつ、操作部材15の操作時において接続具9に対する画像表示装置11の移動を抑制できる。
In addition to the second ball joint 3, the
又、操作部材15が操作されるときに第1ボールジョイント2に作用する第3モーメントの大きさM3よりも、第1ボールジョイント2によって装着具8に対する接続具9の位置を移動させるために必要な第4モーメントの大きさM4の方が大きくなる。この場合、操作部材15に対する操作に応じた力が画像表示装置11に作用しても、装着具8に対する画像表示装置11の移動は、第1ボールジョイント2によって抑制される。装着具8に対する画像表示装置11の位置は、操作部材15に対する操作の前後でずれ難い。従って、画像表示装置11を所望する位置に配置させた後で操作部材15を操作した場合でも、操作後に画像表示装置11の位置を再調整する必要がない。このため、ユーザは、画像表示装置11を所望する位置に配置させた状態で継続してHMD1を使用できる。
Further, it is necessary to move the position of the connection tool 9 relative to the mounting
上記において、第1接触面積S1よりも、第2接触面積S2及び第3接触面積S3の方が大きい(S1<S2、S1<S3)。第1摩擦係数k1よりも第2摩擦係数k2及び第3摩擦係数k3の方が大きい(k1<k2、k1<k3)。このため、第1摩擦力F1よりも第2摩擦力F2及び第3摩擦力F3の方が大きくなる(F1<F2、F1<F3)。これらによって、第1モーメントの大きさM1よりも第2モーメントの大きさM2を容易に大きくでき、且つ、第3モーメントの大きさM3よりも第4モーメントの大きさM4を容易に大きくできる。従って、HMD1は、操作部材15の操作時における接続具9に対する画像表示装置11の位置、及び、装着具8に対する画像表示装置11の位置を、簡易な構成で容易にずれ難くできる。
In the above, the second contact area S2 and the third contact area S3 are larger than the first contact area S1 (S1 <S2, S1 <S3). The second friction coefficient k2 and the third friction coefficient k3 are larger than the first friction coefficient k1 (k1 <k2, k1 <k3). For this reason, the second friction force F2 and the third friction force F3 are larger than the first friction force F1 (F1 <F2, F1 <F3). Accordingly, the magnitude M2 of the second moment can be easily made larger than the magnitude M1 of the first moment, and the magnitude M4 of the fourth moment can be easily made larger than the magnitude M3 of the third moment. Therefore, the
なお、HMD1は、Oリング133の材質をフッ素ゴムとすることによって、第1摩擦力の大きさF1よりも、第2摩擦力の大きさF2及び第3摩擦力の大きさF3を容易に大きくできる。
In the
<変形例>
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。以下、本発明の変形例について、図13を参照して説明する。変形例において、HMD1は、第1ボールジョイント2の代わりに、並進移動可能な第1並進機構4を有する。HMD1は、第2ボールジョイント3の代わりに、並進移動可能な第2並進機構5を有する。HMD1は、操作部材15の代わりに操作部材161を有する。
<Modification>
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. Hereinafter, a modification of the present invention will be described with reference to FIG. In the modification, the
第1並進機構4は、装着具8の第2部分83の外側に設けられる。第1並進機構4は、摺動部41、基部42、及び、連結部43を有する。摺動部41は、第2部分83の外側、上側、下側、及び、内側を覆う板状の部材である。摺動部41は、第2部分83に沿って移動可能である。基部42は略直方体状である。基部42は、摺動部41のうち、第2部分83の外側を覆う部分に接続する。連結部43は略棒状である。連結部43は、基部42の右端から右側に延びる。連結部43の右端は、接続具9の上端に接続する。第1並進機構4は、装着具8の第2部分83に沿って摺動部41が移動することに応じ、接続具9を並進移動させることができる(矢印4A)。以下、第1並進機構4が並進するときの静止摩擦力を、「第4力」といい、第4力の大きさを「P4」と表記する。
The first translation mechanism 4 is provided outside the
第2並進機構5は、接続具9と画像表示装置11との間に介在する。第2並進機構5は、アーム部51及び連結部52を有する。アーム部51は略棒状である。アーム部51は、接続具9の内部に下端から上方に向けて形成された非図示の穴に没入可能である。アーム部51は、接続具9の穴に沿って移動可能である。アーム部51の下端の位置は、アーム部51のうち接続具9の穴に入り込む部分の量に応じて移動する。連結部52は、アーム部51の下端と画像表示装置11の後端とを連結する。第2並進機構5は、接続具9の穴に沿ってアーム部51が移動することに応じ、画像表示装置11を並進移動させることができる(矢印5A)。以下、第2並進機構5が並進するときの静止摩擦力を、「第2力」といい、第2力の大きさを「P2」と表記する。
The second translation mechanism 5 is interposed between the connector 9 and the
筐体12の第1筐体13の前壁部13Aに、左右方向に延びる長穴162が設けられる。操作部材161は、長穴162に沿って左右方向に移動可能である(矢印161A)。操作部材161の後面に、後側に突出する非図示の突出部が設けられる。突出部は、レンズユニット172に接続する。レンズユニット172は、操作部材161の移動に応じて左右方向に移動する。操作部材161と、筐体12の第1筐体13の前壁部13Aとの間に、非図示のゴム部材が挟まれる。ゴム部材は、長穴162を介して筐体12の内部に水滴や埃等が進入することを抑制する。ゴム部材の材質は、フッ素ゴムである。操作部材161が左右方向に移動することに応じ、操作部材161とゴム部材とは互いに摺動する。以下、操作部材161のうち操作時に摺動する面における平均の静止摩擦力を、上記実施形態と同様「第1静止摩擦力」といい、第1摩擦力の大きさを「F1」と表記する。F1は、第2力の大きさP2、及び、第4力の大きさP4よりも小さい(F1<P2、F1<P4)。
A
<第1力と第2力との関係>
ユーザが操作部材161を操作することに応じて、操作部材161は左右方向に移動する。このとき、操作部材161を移動させるために操作部材161に加えられる力は、画像表示装置11にも同時に作用する。図14では、XY平面に平行に配置された操作部材161が、X軸方向に沿って移動するような座標系を図示している。このとき、ユーザが操作部材161に加える力を「操作力」という。操作力の大きさF1は、第1摩擦力の大きさに対応する。
<Relationship between first force and second force>
In response to the user operating the
操作部材161に加えられた操作力の一部は、第2並進機構5を並進させる方向に作用する。具体的には次の通りである。図14に示すように、第2並進機構5の並進方向をX´ 軸とし、X軸とX´軸とがなす角をθ2とする。このとき、操作部材161を操作したことに応じて第2並進機構5に加わる力を、「第1力」とし、その大きさを「P1」と表記する。この場合、P1は次の式(8)によって示される。
P1=F1×cosθ2・・・(8)
A part of the operation force applied to the
P1 = F1 × cos θ2 (8)
すなわち、第2並進機構5を並進させようとする第1力の大きさP1は、操作部材161と第2並進機構5との位置関係に応じて変化する。第2並進機構5がX軸と直交する方向に並進するとき、最小値0(cosθ2=0)となり、第2並進機構5がX軸と平行な方向に並進するとき、最大値F1(cosθ2=1)となる。
That is, the magnitude P1 of the first force that attempts to translate the second translation mechanism 5 changes according to the positional relationship between the
第1力の大きさP1が、第2並進機構5の静止摩擦力である第2力の大きさP2を上回ると、第2並進機構5は画像表示装置11の位置を変化させる。言い換えれば、第1力の大きさP1が第2力の大きさP2よりも小さい場合、つまり、次の式(9)の関係を満たす場合、操作部材161が操作力F1によって操作された場合でも、第2並進機構5は画像表示装置11の位置を変化させないことになる。
P1=(F1×cosθ2)<P2・・・(9)
When the magnitude P1 of the first force exceeds the magnitude P2 of the second force that is the static frictional force of the second translation mechanism 5, the second translation mechanism 5 changes the position of the
P1 = (F1 × cos θ2) <P2 (9)
ここで、上記で説明したように、第1摩擦力の大きさF1よりも第2力の大きさP2の方が大きい(F1<P2)。又、cosθ2は1以下の値となる。従って、HMD1では、式(9)の関係が充足されることになる。このため、HMD1では、操作部材161が操作されることに応じて第2並進機構5に作用する第1力の大きさP1よりも、接続具9に対して画像表示装置11を移動させるときに最低限必要な第2力の大きさP2の方が大きくなる。このため、例えばユーザが、画像表示装置11の筐体12の位置を固定しない状態で操作部材161を直接操作して移動させた場合でも、接続具9に対する画像表示装置11の移動は、第2並進機構5によって抑制される。従って、第2ボールジョイント3が使用される上記実施形態と同様、操作部材161の操作の前後で画像表示装置11の位置は移動せず、ユーザの左眼の前方の所望する位置で維持される。
Here, as described above, the magnitude P2 of the second force is larger than the magnitude F1 of the first frictional force (F1 <P2). Also, cos θ2 has a value of 1 or less. Therefore, in HMD1, the relationship of Formula (9) is satisfied. For this reason, in the
<第3力と第4力との関係>
画像表示装置11は、第1並進機構4によって、接続具9及び第2並進機構5を介して装着具8に保持されている。操作部材161に加えられた操作力の一部は、第1並進機構4を並進させる方向に作用する。具体的には次の通りである。図15に示すように、第1並進機構4の並進方向をX´´軸とし、X軸とX´´軸とがなす角をφ2とする。このとき、操作部材161を操作したことに応じて第1並進機構4に加わる力を、「第3力」とし、その大きさを「P3」と表記する。この場合、P3は次の式(10)によって示される。
P3=F1×conφ2・・・(10)
<Relationship between third force and fourth force>
The
P3 = F1 × conφ2 (10)
すなわち、第1並進機構4を並進させようとする第3力の大きさP3は、操作部材161と第1並進機構4との位置関係に応じて変化する。第1並進機構4がX軸と直交する方向に移動するとき、最小0(cosφ2=0)となり、第1並進機構4がX軸と平行な方向に並進するとき最大値F1(cosφ2=1)となる。
That is, the magnitude P3 of the third force that attempts to translate the first translation mechanism 4 changes according to the positional relationship between the
第3力の大きさP3が、第1並進機構4の静止摩擦力である第4力の大きさP4を上回ると、第1並進機構4は、装着具8に対する接続具9の位置を変化させる。なお、装着具8に対する接続具9の位置の変化に応じ、装着具8に対する画像表示装置11の位置も変化させる。言い換えれば、第3力の大きさP3がP4よりも小さい場合、つまり、次の式(11)の関係を満たす場合、操作部材161が操作力F1によって操作された場合でも、第1並進機構4は、装着具8に対する画像表示装置11の位置を変化させないことになる。
P3=(F1×cosφ2)<P4・・・(11)
When the magnitude P3 of the third force exceeds the magnitude P4 of the fourth force that is the static frictional force of the first translation mechanism 4, the first translation mechanism 4 changes the position of the connection tool 9 with respect to the mounting
P3 = (F1 × cos φ2) <P4 (11)
ここで、上記で説明したように、第1摩擦力の大きさF1よりも第4力の大きさP4の方が大きい(F1<P4)。又、cosφ2は1以下の値となる。従って、HMD1では、式(11)の関係が充足されることになる。このため、操作部材15が操作されることに応じて第2並進機構5に作用する第3力の大きさP3よりも、装着具8に対して画像表示装置11を移動させるために必要な第4力の大きさP4の方が大きくなる。このため、上記の実施形態と同様、例えばユーザが、画像表示装置11の筐体12の位置を固定しない状態で操作部材15を操作して直接移動させた場合でも、装着具8に対する画像表示装置11の位置は移動しない。このため、HMD1は、操作部材15に対する操作に応じて画像表示装置11が移動することを抑制することによって、ユーザの所望する位置に画像表示装置11を継続して保持させることができる。
Here, as described above, the fourth force magnitude P4 is larger than the first frictional magnitude F1 (F1 <P4). Also, cos φ2 has a value of 1 or less. Therefore, in HMD1, the relationship of Formula (11) is satisfied. For this reason, it is necessary to move the
なお、HMD1は、第1ボールジョイント2の代わりに第1並進機構4を有し、且つ、第2ボールジョイント3をそのまま有する構成であってもよい。つまり、接続具9は装着具8に対して並進移動し、画像表示装置11は接続具9に対して回転移動してもよい。一方、HMD1は、第2ボールジョイント3の代わりに第2並進機構5を有し、且つ、第1ボールジョイント2をそのまま有する構成であってもよい。つまり、接続具9は装着具8に対して回転移動し、画像表示装置11は接続具9に対して並進移動してもよい。
The
上記において、操作部材15は回転軸15Aを中心として回転可能であった。操作部材15は、回転に応じて光学系17を左右方向に移動させることによって、ピント調節を可能とした。又、操作部材161は、XY平面に沿って並進移動可能であった。これに対し、HMD1は、他の操作部材によってピント調節を可能としてもよい。例えば、操作部材は、押しボタン等であってもよい。又、操作部材15は、ピント調節以外の用途に用いられてもよい。例えば操作部材15は、HMD1の各種設定を行うために用いられてもよい。Oリング133の材質はフッ素樹脂でなくてもよい。HMD1は、Oリング133と異なる部材によって、操作部材15が挿通する孔131から水滴や埃が進入することを防止してもよい。例えば、操作部材15を外側から全て覆うカバーが、筐体12の前壁部13Aに設けられてもよい。この場合、HMD1はOリング133を有していなくてもよい。なお、HMD1は、Oリング133を有していない場合、操作部材15が溝132に接触することになる。この場合、溝132にもフッ素樹脂がコートされていてもよい。
In the above, the
上記において、第1ボールジョイント2、及び、第2ボールジョイント3は、それぞれ、3つの自由度を有する状態で使用された。これに対し、第1ボールジョイント2及び第2ボールジョイント3の少なくとも一方は、円筒部に対するソケットの螺合の程度が調整されることによって、3未満の自由度を有する状態で使用されてもよい。例えば、第1ボールジョイント2において、第2円筒部72Bに対するソケット22の螺合の程度が強められることに応じて、ソケット22に対する押え部24の移動が規制されてもよい。この場合、ソケット22に対する押え部24の移動が規制される。この場合、ボールスタッド21の矢印2B(図7参照)で示される方向の移動が規制される。つまり、第1ボールジョイント2の自由度は2つに減少される。HMD1は、第1ボールジョイント2を上記の状態として使用されてもよい。
In the above, the 1st ball joint 2 and the 2nd ball joint 3 were used in the state which has three degrees of freedom, respectively. On the other hand, at least one of the first ball joint 2 and the second ball joint 3 may be used in a state having a degree of freedom of less than 3 by adjusting the degree of screwing of the socket to the cylindrical portion. . For example, in the first ball joint 2, the movement of the
上記において、第1接触面積S1、第2接触面積S2、第3接触面積S3は略同一でもよい。第1接触面積S1の方が、第2接触面積S2及び第3接触面積より大きくてもよい。第2摩擦力F2及び第3摩擦力F3は、何れも、第1摩擦力F1と略同一でもよい。第1摩擦力F1の方が第2摩擦力F2及び第3摩擦力F3より大きくてもよい。第2摩擦係数k2及び第3摩擦係数k3は、何れも、第1摩擦係数k1と略同一でもよい。第1摩擦係数k1の方が第2摩擦係数k2及び第3摩擦係数k3より大きくてもよい。操作部材15の後面は、表面粗さが小さくなるように研磨されていてもよい。
In the above, the first contact area S1, the second contact area S2, and the third contact area S3 may be substantially the same. The first contact area S1 may be larger than the second contact area S2 and the third contact area. Both the second friction force F2 and the third friction force F3 may be substantially the same as the first friction force F1. The first friction force F1 may be greater than the second friction force F2 and the third friction force F3. Both the second friction coefficient k2 and the third friction coefficient k3 may be substantially the same as the first friction coefficient k1. The first friction coefficient k1 may be larger than the second friction coefficient k2 and the third friction coefficient k3. The rear surface of the
HMD1において、接続具9は装着具8に固定されてもよい。この場合、接続具9と装着具8との間に第1ボールジョイント2は設けられなくてもよい。又、HMD1は、ユーザの着用する眼鏡や帽子等に、接続具9の上端が直接接続されてもよい。この場合、HMD1は、装着具8及び第1ボールジョイント2を有さなくてもよい。
In the
<その他>
画像ユニット18は本発明の「表示部」の一例である。画像表示装置11の筐体12は本発明の「保持部」の一例である。操作部材15は本発明の「操作部」の一例である。接続具9は本発明の「第1支持部」の一例である。第2ボールジョイント3は本発明の「第1調整部」の一例である。Oリング133は本発明の「弾性部材」の一例である。装着具8は本発明の「第2支持部」の一例である。第1ボールジョイント2は本発明の「第2調整部」の一例である。操作部材15の後面及びOリング133の前面は、本発明の「複数の第1面」の一例である。第2ボールジョイント3の球体部31Aの表面、及び、受け部33の凹部33Bの内面は、本発明の「複数の第2面」の一例である。
<Others>
The
1 :HMD
2 :第1ボールジョイント
3 :第2ボールジョイント
8 :装着具
9 :接続具
11 :画像表示装置
12 :筐体
14 :ハーフミラー
15 :操作部材
15A :回転軸
18 :画像ユニット
21 :ボールスタッド
21A :球体部
23 :受け部
31 :ボールスタッド
31A :球体部
33 :受け部
132 :溝
133 :Oリング
1: HMD
2: 1st ball joint 3: 2nd ball joint 8: Mounting tool 9: Connection tool 11: Image display apparatus 12: Housing | casing 14: Half mirror 15:
Claims (11)
前記保持部の表面に設けられた操作部と、
前記保持部を支持する第1支持部と、
前記第1支持部と前記保持部との間に接続され、前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させて保持可能な第1調整部と
を備え、
前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第1調整部により前記保持部が移動可能な方向とは、互いに平行な成分を有し、
前記操作部が操作されたときに前記第1調整部に作用する第1モーメントの大きさよりも、前記第1調整部によって前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させるために必要な第2モーメントの大きさの方が、前記第1調整部により前記保持部が移動可能なすべての方向について大きいことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 A holding unit having a display unit for displaying an image;
An operation unit provided on a surface of the holding unit;
A first support part for supporting the holding part;
A first adjustment unit that is connected between the first support unit and the holding unit and that can be held by moving a position of the holding unit relative to the first support unit;
The direction of the force acting on the holding unit when the operation unit is operated and the direction in which the holding unit can be moved by the first adjusting unit have components parallel to each other,
Rather than the magnitude of the first moment acting on the first adjustment unit when the operation unit is operated, the first adjustment unit needs to move the position of the holding unit relative to the first support unit. 2. A head mounted display characterized in that the magnitude of two moments is larger in all directions in which the holding part can be moved by the first adjusting part.
前記保持部の位置を前記第1支持部に対して3つ以上の自由度で移動させることが可能であることを特徴とする請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。 The first adjustment unit includes:
The head mounted display according to claim 1, wherein the position of the holding portion can be moved with three or more degrees of freedom with respect to the first support portion.
前記操作部は、前記保持部に対して所定の回転軸を中心として回転自在に設けられ、
前記保持部の表面と前記操作部との間に介在する環状の部材であって、前記回転軸が環状の内部を通過する弾性部材を更に備え、
前記操作部と前記弾性部材との第1接触面積よりも、前記第1調整部の前記球体部と前記受け部との第2接触面積の方が大きいことを特徴とする請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ。 The first adjustment unit includes a sphere unit and a receiving unit that slide relative to each other in accordance with the position of the holding unit with respect to the first support unit being moved.
The operation unit is provided to be rotatable about a predetermined rotation axis with respect to the holding unit,
An annular member interposed between the surface of the holding portion and the operation portion, further comprising an elastic member through which the rotating shaft passes through the annular interior;
The second contact area between the spherical body part and the receiving part of the first adjustment part is larger than a first contact area between the operation part and the elastic member. Head mounted display.
前記第1支持部の他端側に連結される第2支持部と、
前記第1支持部と前記第2支持部との間に接続され、前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させて保持可能な第2調整部と
を更に備え、
前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第2調整部により前記第1支持部が移動可能な方向とは、互いに平行な成分を有し、
前記操作部が操作されたときに前記第2調整部に作用する第3モーメントの大きさよりも、前記第2調整部によって前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させるために必要な第4モーメントの大きさの方が、前記第2調整部により前記第1支持部が移動可能な全ての方向について大きいことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のヘッドマウントディスプレイ。 The first support part supports the holding part on one end side,
A second support connected to the other end of the first support;
A second adjustment unit connected between the first support unit and the second support unit, the second adjustment unit capable of moving and holding the position of the first support unit with respect to the second support unit;
The direction of the force acting on the holding part when the operation part is operated and the direction in which the first support part can be moved by the second adjustment part have components parallel to each other,
Necessary for moving the position of the first support part relative to the second support part by the second adjustment part rather than the magnitude of the third moment acting on the second adjustment part when the operation part is operated. 4. The head mounted display according to claim 1, wherein the magnitude of the fourth moment is larger in all directions in which the first support portion can be moved by the second adjustment portion. 5. .
前記保持部の表面に設けられた操作部と、
前記保持部を支持する第1支持部と、
前記第1支持部と前記保持部との間に接続され、前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させて保持可能な第1調整部と
を備え、
前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第1調整部により前記保持部が移動可能な方向とは、互いに平行な成分を有し、
前記操作部が操作されたときに前記第1調整部に作用する第1力の大きさよりも、前記第1調整部によって前記第1支持部に対する前記保持部の位置を移動させるために必要な第2力の大きさの方が、前記第1調整部により前記保持部が移動可能なすべての方向について大きいことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 A holding unit for displaying an image;
An operation unit provided on a surface of the holding unit;
A first support part for supporting the holding part;
A first adjustment unit that is connected between the first support unit and the holding unit and that can be held by moving a position of the holding unit relative to the first support unit;
The direction of the force acting on the holding unit when the operation unit is operated and the direction in which the holding unit can be moved by the first adjusting unit have components parallel to each other,
Rather than the magnitude of the first force acting on the first adjustment unit when the operation unit is operated, the first adjustment unit requires the first adjustment unit to move the position of the holding unit relative to the first support unit. The head mounted display characterized in that the magnitude of the two forces is larger in all directions in which the holding part can be moved by the first adjusting part.
前記第1支持部の他端側に連結される第2支持部と、
前記第1支持部と前記第2支持部との間に接続され、前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させて保持可能な第2調整部と
を更に備え、
前記操作部が操作されたときに前記保持部に作用する力の方向と、前記第2調整部により前記第1支持部が移動可能な方向とは、互い平行な成分を有し、
前記操作部が操作されたときに前記第2調整部に作用する第3力の大きさよりも、前記第2調整部によって前記第2支持部に対する前記第1支持部の位置を移動させるために必要な第4力の大きさの方が、前記第2調整部により前記第1支持部が移動可能な全ての方向について大きいことを特徴とする請求項5に記載のヘッドマウントディスプレイ。 The first support part supports the holding part on one end side,
A second support connected to the other end of the first support;
A second adjustment unit connected between the first support unit and the second support unit, the second adjustment unit capable of moving and holding the position of the first support unit with respect to the second support unit;
The direction of the force acting on the holding unit when the operation unit is operated and the direction in which the first support unit can be moved by the second adjustment unit have components parallel to each other,
Necessary for moving the position of the first support part relative to the second support part by the second adjustment part rather than the magnitude of the third force acting on the second adjustment part when the operation part is operated. 6. The head mounted display according to claim 5, wherein the magnitude of the fourth force is greater in all directions in which the first support portion can be moved by the second adjustment portion.
前記保持部の表面と前記操作部との間に介在する環状の弾性部材を更に備え、
前記回転軸は、前記弾性部材の開口部を通過することを特徴とする請求項1又は5に記載のヘッドマウントディスプレイ。 The operation unit is provided to be rotatable about a predetermined rotation axis with respect to the holding unit,
An annular elastic member interposed between the surface of the holding unit and the operation unit;
The head mounted display according to claim 1, wherein the rotation shaft passes through an opening of the elastic member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016000970A JP6493229B2 (en) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | Head mounted display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016000970A JP6493229B2 (en) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | Head mounted display |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017122794A JP2017122794A (en) | 2017-07-13 |
JP6493229B2 true JP6493229B2 (en) | 2019-04-03 |
Family
ID=59306279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016000970A Expired - Fee Related JP6493229B2 (en) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | Head mounted display |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6493229B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6773010B2 (en) * | 2017-11-27 | 2020-10-21 | ブラザー工業株式会社 | Head-mounted display and attachment |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001117047A (en) * | 1999-08-06 | 2001-04-27 | Olympus Optical Co Ltd | Head mounted type display device |
US6747611B1 (en) * | 2000-07-27 | 2004-06-08 | International Business Machines Corporation | Compact optical system and packaging for head mounted display |
JP4010909B2 (en) * | 2002-08-22 | 2007-11-21 | 三菱電機株式会社 | Head-mounted image display device |
JP3797962B2 (en) * | 2002-08-22 | 2006-07-19 | 三菱電機株式会社 | Head-mounted image display device |
JP2004254289A (en) * | 2003-01-31 | 2004-09-09 | Nikon Corp | Head-mounted display |
JP4389630B2 (en) * | 2004-03-31 | 2009-12-24 | 株式会社ニコン | Near eye display device |
JP4572737B2 (en) * | 2005-05-10 | 2010-11-04 | 株式会社島津製作所 | Head mounted display |
US8977205B2 (en) * | 2011-10-06 | 2015-03-10 | Symbol Technologies, Inc. | Head-mounted computer with peripheral expansion port |
WO2015030099A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | ブラザー工業株式会社 | Image display device, and head-mounted display |
-
2016
- 2016-01-06 JP JP2016000970A patent/JP6493229B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017122794A (en) | 2017-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2015030099A1 (en) | Image display device, and head-mounted display | |
US10718950B2 (en) | Head-mounted display apparatus | |
JP6115585B2 (en) | Head mounted display and image display device | |
WO2016132974A1 (en) | Head mounted display | |
JP6551278B2 (en) | Head mounted display | |
US20170168305A1 (en) | Head-Mounted Display, Image Display Unit, and Mounting Member | |
WO2015030100A1 (en) | Image display device, and head-mounted display | |
JP6281456B2 (en) | Head mounted display | |
JP6281455B2 (en) | Head mounted display | |
WO2017057084A1 (en) | Head-mounted display | |
WO2018049620A1 (en) | Head-mounted electronic device and display module thereof | |
JP6493229B2 (en) | Head mounted display | |
JP6206366B2 (en) | Head mounted display | |
KR20160034637A (en) | Head mount display apparatus | |
JP6455449B2 (en) | Head mounted display | |
JP6248853B2 (en) | Head mounted display | |
JP6281454B2 (en) | Head mounted display and image display unit | |
JP6164231B2 (en) | Head mounted display and image display device | |
JP6465134B2 (en) | Head mounted display and image display device | |
JP6146422B2 (en) | Image display device and head mounted display | |
JP6248854B2 (en) | Head mounted display | |
JP2018195950A (en) | Video display device | |
JP6229624B2 (en) | Head mounted display and wearing equipment | |
JP6213432B2 (en) | Wearing equipment and head mounted display | |
JP2016063271A (en) | Head-mounted display and mounting fixture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180412 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190131 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6493229 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |