JP5195779B2 - ヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造及びヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、使用者の頭部に装着されて使用されるヘッドマウントディスプレイに用いられるフレーム構造及びヘッドマウントディスプレイに関する。

近年、使用者の頭部に装着されるタイプの画像表示装置であるヘッドマウントディスプレイ（以下「ＨＭＤ」ともいう。）が知られている。ＨＭＤは、一般的に、使用者の眼前に位置して使用者に認識させる画像を投影する投影装置と、この投影装置を使用者の眼前に位置するように支持するフレーム構造とを備える。そして、ＨＭＤは、フレーム構造によって使用者の頭部に装着された状態で、投影装置から画像光を出射して使用者の瞳孔に入射させて網膜に直接結像することで、使用者に画像を認識させる。

ＨＭＤのフレーム構造としては、従来、様々な形状のものが提案されているが、眼鏡型のフレーム構造が好適に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。眼鏡型のフレーム構造によれば、装着が容易であることや、投影装置を使用者の眼前に比較的正確に位置させることができること等の利点が得られる。

眼鏡型のフレーム構造を有するＨＭＤでは、使用者が裸眼者やコンタクトレンズの着用者等の眼鏡を着用していない者である場合、使用者の眼球等を保護するための保護用のカバーが必要となる。すなわち、使用者の頭部に装着された状態のＨＭＤの投影装置に何らかの衝撃が作用した場合等、フレーム構造に支持された状態の投影装置が使用者の眼球等に接触することを防止して安全性を確保するため、保護用のカバーが必要となる。保護用のカバーとしては、通常使用される眼鏡のレンズ部分に相当するような透過性を有する薄板状の部材が用いられる。

このように眼鏡型のフレーム構造を有するＨＭＤにおいて保護用のカバーを設けるためには、例えば特許文献２に記載されているように、眼鏡の構成として従来からある、鼻当てを有するフレーム部にレンズ部分を含む前掛け部が着脱自在に取り付けられる構成を用いることができる。すなわち、前掛け部が取り付けられるフレーム部をＨＭＤにおいて投影装置を保持するフレーム構造として用いるとともに、前掛け部として保護用のカバーを取り付ける。

特開２００８−１７６０９６号公報 特開２００４−１７７８４９号公報

しかしながら、特許文献２に記載されているような従来におけるフレーム部と前掛け部とを有する構成によれば、使用者は、保護用のカバーが取り外された状態のＨＭＤであっても装着することができる。このことは、鼻当てがフレーム部に存在することに基づく。つまり、フレーム部から保護用のカバーが取り外されても、フレーム部に鼻当てが残るので、保護用のカバーが取り外されたフレーム部は、ＨＭＤ用のフレーム構造として機能することができる。

ＨＭＤが保護用のカバーの無い状態で使用されると、フレーム構造に支持された状態の投影装置が使用者の眼球等に接触する可能性が生じる。このように、従来のフレーム構造によれば、ＨＭＤが保護用のカバーの無い状態で使用される可能性があり、保護用のカバーを使用するに際して安全性が十分であるとは言えない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、使用者が眼鏡を着用していない者である場合でも、十分な安全性を確保することができるヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造及びヘッドマウントディスプレイを提供する。

上記課題を解決するために、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造は、使用者の顔を左右両側から挟む一対のテンプル部、及びこれら一対のテンプル部の一端側が連結されるフロント部を有し、使用者の眼の網膜に画像を投影する投影装置を支持する眼鏡型のフレーム本体と、前記フレーム本体に対して着脱可能に構成され、使用者の眼の部分を覆う透過性を有する薄板状の保護部材と、を備え、前記保護部材に、使用者の鼻に接触する鼻当て部を設けたものである。

また、請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造は、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造において、前記フロント部における前記一対のテンプル部間の中央位置に、前記保護部材の中央部を前記フレーム本体に係止する中央係止部を設けたものである。

また、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造は、請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造において、前記フロント部の左右両側に、前記保護部材の左右両端部を前記フレーム本体に係止する左右係止部を設けたものである。

また、請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造は、請求項２又は請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造において、前記フレーム本体に対する前記保護部材の着脱方向を上下方向としたものである。

また、請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造において、前記保護部材は、前記フレーム本体に対して着脱される部分であるとともに、前記鼻当て部が設けられる枠部と、該枠部に保持され、前記保護部材が前記フレーム本体に装着された状態で少なくとも使用者の視界の一部に含まれるレンズ部と、を有するものである。

請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイは、使用者の眼の網膜に画像を投影する投影装置と、使用者の顔を左右両側から挟む一対のテンプル部、及びこれら一対のテンプル部の一端側が連結されるフロント部を有し、前記投影装置を支持する眼鏡型のフレーム本体と、前記フレーム本体に対して着脱可能に構成され、使用者の眼の部分を覆う透過性を有する薄板状の保護部材と、を備え、前記保護部材に、使用者の鼻に接触するパッドを有する鼻当て部を設けたものである。

本発明によれば、使用者が眼鏡を着用していない者である場合でも、十分な安全性を確保することができる。

本発明の一実施形態係るＨＭＤの構成を示す図。 本発明の一実施形態係るフレーム構造を示す平面図。 本発明の一実施形態係るフレーム構造を示す正面図。 本発明の一実施形態係るフレーム構造を示す側面図。 本発明の一実施形態係る保護部材の着脱構造を示す正面図。 図３におけるＡ−Ａ断面図。 本発明の一実施形態係る保護部材の着脱構造を示す正面図。 本発明の一実施形態係る鼻当て部の取付構造を示す斜視図。 本発明の一実施形態係る保護部材の着脱構造を示す側面断面図。 本発明の一実施形態係る保護部材の着脱構造を示す側面断面図。 本発明の一実施形態係に係る左右係止部の構成を示す平面図。 本発明の一実施形態係るフレーム構造を示す平面図。 本発明の一実施形態係るフレーム構造の不適正な装着状態の一例を示す側面図。

本発明は、ＨＭＤのフレーム構造において、フレーム本体に対して着脱可能に設けられる使用者の眼球等の保護用の部材に鼻当てを設けることにより、保護用の部材がフレーム本体に装着されていない状態での使用を不可能とし、使用者の安全性を確保しようとするものである。以下、本発明の実施の形態について説明する。

［ＨＭＤの構成］
まず、本実施形態に係るＨＭＤの構成について、図１を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ１は、投影対象を、ＨＭＤ１の使用者（以下単に「使用者」という。）の眼Ｙの網膜とし、走査したレーザ光を瞳孔から入射させて網膜上に投影することにより、使用者に画像を視認させる。つまり、ＨＭＤ１は、微弱な光を高速で走査しながら使用者の網膜に照射することで、網膜上に走査された光の残像を映像として使用者に認識させる網膜走査型の画像表示装置である。

ＨＭＤ１は、コントロールユニット２と、投影装置としての投影ユニット３と、フレーム構造としての装着フレーム４とを備える。コントロールユニット２は、画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として出射する。コントロールユニット２は、記憶部を内蔵し、この記憶部に記憶された情報に基づいて画像信号を形成する。コントロールユニット２は、形成した画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として伝送ケーブル５へ出射する。

具体的には、コントロールユニット２は、ＨＭＤ１の主な動作を制御する制御部２ａと、画像光としてのレーザ光を生成する光源部２ｂとを有する。制御部２ａは、コントロールユニット２に内蔵される記憶部に記憶されている制御プログラムにしたがって所定の処理を実行することによりＨＭＤ１を制御する。制御部２ａは、データ通信用のバスにより接続されるＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、複数の入出力インターフェース等の各種機能部分を有し、バスを介して各種情報の送受信を行う。制御部２ａは、形成した画像信号を光源部２ｂに供給する。

光源部２ｂは、制御部２ａから供給される画像信号から画像情報を画素単位で読み出し、読み出した画素単位の画像情報に基づいて、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、及びＢ（青色）の色毎に強度変調されたレーザ光を生成して出射する。したがって、光源部２ｂは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、及びＢ（青色）の各色の光源等、各色のレーザ光を生成するための構成を有する。光源部２ｂから出射されるレーザ光が、コントロールユニット２からの画像光として伝送ケーブル５に出射される。

コントロールユニット２から出射された画像光は、伝送ケーブル５によって投影ユニット３に伝送される。伝送ケーブル５は、コントロールユニット２から出射された画像光を投影ユニット３に伝送する光ファイバケーブルを有する。

投影ユニット３は、コントロールユニット２にてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、及びＢ（青色）の色毎に強度変調された画像光を、２次元方向に走査し、使用者の眼Ｙに入射させる。つまり、投影ユニット３は、伝送ケーブル５により伝送されてきた画像光を、使用者が表示画像として認識できるように走査する。

具体的には、投影ユニット３は、コントロールユニット２で生成され伝送ケーブル５を介して入射するレーザ光を平行光化するための光学系や、レーザ光を画像表示のために所定の方向に走査する走査部や、投影ユニット３における各部の間でレーザ光を中継するリレー光学系等を含む。

投影ユニット３は、使用者の眼Ｙに画像光を入射させるためのハーフミラー６を有する。ハーフミラー６は、使用者の眼Ｙの前方に位置するように設けられる。投影ユニット３は、ハーフミラー６により、出射した画像光Ｌ１を反射させて使用者の眼Ｙに入射させる。また、ハーフミラー６は、外光Ｌ２を透過させて使用者の眼Ｙに入射させる。したがって、使用者は、外光Ｌ２により認識される背景に、画像光Ｌ１による画像を重ねて視認することができる。

このように、本実施形態のＨＭＤ１は、外光Ｌ２を透過させるとともに、投影ユニット３から出射される画像光Ｌ１を使用者の眼Ｙに走査しつつ投射するシースルー型である。なお、本発明に係るＨＭＤは、シースルー型である必要はない。

装着フレーム４は、投影ユニット３を支持するとともに、使用者の頭部に装着される部分である。装着フレーム４は、使用者の頭部に装着された状態で、前述したような投影ユニット３による使用者の眼Ｙへの画像光の走査ができるように、投影ユニット３を支持する。本実施形態のＨＭＤ１では、投影ユニット３は、装着フレーム４に対して、装着フレーム４を頭部に装着した状態の使用者の左側に取り付けられる。

以上のように、本実施形態に係るＨＭＤ１は、使用者の眼Ｙの網膜に画像を投影する投影ユニット３と、投影ユニット３を使用者の頭部に対して所定の位置に保持する装着フレーム４とを備える。以下、装着フレーム４の構造について説明する。

［装着フレームの構成］
本実施形態の装着フレーム４は、使用者が裸眼者やコンタクトレンズの着用者等の眼鏡を着用していない者（以下単に「裸眼者」という。）である場合に用いられる。図１から図４に示すように、本実施形態の装着フレーム４は、投影ユニット３を支持する眼鏡型のフレーム本体１１と、フレーム本体１１に着脱可能に設けられる保護部材３０とを備える。

フレーム本体１１は、使用者の顔を左右両側から挟む一対のテンプル部１３と、これら一対のテンプル部１３の一端側が連結されるフロント部１４とを有する。

テンプル部１３は、使用者の頭部に沿うように、フロント部１４に連結される側である前側からその反対側である後側にかけて、一旦外側に向けて膨らみ、その後内側に向かうように、全体として湾曲する形状を有する（図２参照）。

テンプル部１３は、前側から後側にかけて一旦外側に向けて膨らむ前半部分において、使用者の顔を挟み込むような板状の形状を有する。また、テンプル部１３は、前側から後側にかけて内側に向かう後半部分において、使用者の耳にかかる部分となるセル部１３ａを有する。セル部１３ａは、前側から後側にかけて斜下側に向かうように湾曲形成される（図４参照）。また、セル部１３ａは、先端側にかけて徐々に太くなるように形成される。

テンプル部１３は、全体的に金属製の部材により構成され、この金属製の部材の後半部分が樹脂製の材料により覆われることでセル部１３ａが構成される。つまり、セル部１３ａは、テンプル部１３を構成する金属製の部材の後半部分を芯の部分として内包する樹脂製の材料により構成される。

テンプル部１３は、板状の形状を有する前半部分と、セル部１３ａを構成する後半部分との間に、これらの部分が平面視及び側面視で互いに重なるオーバーラップ部１３ｂを有する。オーバーラップ部１３ｂは、テンプル部１３の板状の前半部分の形状がヘアピン状に形成されたり、板状の前半部分を含む部分がヘアピン状に湾曲されたりして形成される折返し部分である。テンプル部１３がオーバーラップ部１３ｂを有することにより、テンプル部１３が弾性変形する範囲が大きくなり、使用者の頭部への良好なフィット性が得られる

フロント部１４は、使用者の顔の形状に沿うように、全体として弓形に反った形状を有する。つまり、フロント部１４は、一対のテンプル部１３が連結される側を両端側とし、中央部分がテンプル部１３の延びる側と反対側に凸となるように緩やかに湾曲した形状を有する（図２参照）。

フロント部１４は、フロント部１４の主な部分を構成する本体部１４ａと、テンプル部１３が連結される部分を構成する連結部１４ｂとを有する。本体部１４ａは、板状の部材により構成され、その板厚方向に対して垂直な平面に沿って弓形に反った形状を有する。また、本体部１４ａは、その中央部分が若干下側に向けて窪むように、板厚方向に緩やかに湾曲する形状を有する（図３参照）。連結部１４ｂは、本体部１４ａの両端部に設けられ、フロント部１４からテンプル部１３が延びる方向に沿って突出する部分である。

図２に示すように、テンプル部１３とフロント部１４とは、フロント部１４の左右両端部に設けられるヒンジ部１５にて連結される。ヒンジ部１５は、フロント部１４の連結部１４ｂと、テンプル部１３が有する連結用突部１３ｃとがネジ１６によって留められることで構成される。連結用突部１３ｃは、板状の形状を有するテンプル部１３の前半部分において、内側の面に設けられる突起部分である。テンプル部１３は、連結用突部１３ｃをフロント部１４の連結部１４ｂに重ね合わせた状態でネジ１６により留められることで、フロント部１４に連結される。

テンプル部１３は、ヒンジ部１５において、フロント部１４に対して折りたたむことができるように回動可能に連結される。したがって、一対のテンプル部１３は、フロント部１４に対して開閉可能に支持され、開いた状態で前述したように使用者の頭部に沿うような態様となる。

ヒンジ部１５を構成する連結用突部１３ｃは、テンプル部１３のフロント部１４に連結される前側の先端から後側に距離を隔てて中途部に設けられている。このため、テンプル部１３の回動支点は、テンプル部１３の前側の先端よりも後側に位置する。そして、一対のテンプル部１３が開いた状態で、各テンプル部１３の回動支点よりも前側の部分により、フロント部１４の連結部１４ｂが左右外側から覆われる。

保護部材３０は、フレーム本体１１に対して着脱可能に構成され、使用者の眼の部分を覆う透過性を有する薄板状の部材である。図３に示すように、保護部材３０は、薄板本体３１と、この薄板本体３１をフレーム本体１１に係止する係止パーツ４０とを有する。

薄板本体３１は、使用者の左右の眼に対応して形成される左右一対の被覆部３２と、これらの被覆部３２を接続する接続部３３とを有する。被覆部３２は、略四角形であり、正面視で使用者の眼が十分に含まれる大きさを有する。接続部３３は、例えば視力矯正に用いられる一般的な眼鏡において一対のレンズ部分の間に設けられるブリッジと同様に、一対の被覆部３２の対向する辺部を繋ぐ。

このように、薄板本体３１は、一対の被覆部３２と接続部３３とにより、一般的な眼鏡において一対のレンズを含むフロントと同じような輪郭を形成する。つまり、フレーム本体１１と保護部材３０とを含む構成は、一般的な眼鏡と概略的に同様の態様をなす。

一対の被覆部３２及び接続部３３は、透過性を有する一枚の薄板状の部材により形成される。薄板本体３１は、例えば透明なプラスチック等の合成樹脂材料からなる板状の部材である。使用者は、透明な薄板本体３１を介して視界を得る。薄板本体３１は、使用者の顔の形状に沿うように、弾性変形等によって、上記のとおり弓形に反った形状を有するフロント部１４に沿って、平面視で全体として弓形に反った形状を有する（図２参照）。

保護部材３０のフレーム本体１１に対する着脱構造について説明する。保護部材３０は、フロント部１４における一対のテンプル部１３間の中央位置に設けられる中央係止部５１によって、保護部材３０のフレーム本体１１に対して着脱可能に構成される。中央係止部５１は、保護部材３０の中央部をフレーム本体１１に係止する。具体的には、保護部材３０は、中央係止部５１において、フレーム本体１１を構成するフロント部１４に対して着脱可能な係止パーツ４０によって、フロント部１４に対して着脱可能に構成されている。

係止パーツ４０は、薄板本体３１の接続部３３の部分に取り付けられる。係止パーツ４０は、全体として略矩形板状の外形を有し、その板厚方向が薄板本体３１の板厚方向となるように薄板本体３１に取り付けられる。係止パーツ４０の薄板本体３１に対する取付構造については後述する。

係止パーツ４０の上端面は、前述したようにフロント部１４の本体部１４ａにおける若干下側に向けて窪む中央部分に沿うような形状を有し、本体部１４ａの下側面１４ｃに略接触する。係止パーツ４０は、フロント部１４に設けられる係合片１７によって、フロント部１４に保持される。

係合片１７は、フロント部１４の本体部１４ａの下側面１４ｃから下に向けて略矩形板状に突き出た状態で設けられる。係合片１７は、その板厚方向が前後方向となるように設けられる。係合片１７は、フロント部１４の本体部１４ａと一体成形される部分であっても、本体部１４ａとは別部品によって構成される部分であってもよい。

図６及び図７に示すように、係合片１７は、本体部１４ａの下側面１４ｃからの突出側の端部に、係止パーツ４０に係合する係合端部１７ａを有する。係合端部１７ａは、略矩形板状に突出する係合片１７において、突出側の辺部に沿って形成され、係合片１７の板厚方向の寸法を部分的に拡大させるように側面断面視で略円形状をなす部分である。つまり、係合片１７は、側面断面視で、本体部１４ａの下側面１４ｃから突出する直線状の部分と、この直線状の部分の先端部に連続して係合端部１７ａとして形成される円形状の肉厚部分とを有する。

係止パーツ４０は、フロント部１４に設けられる係合片１７に対応して、係合片１７を係合させる係合溝４７を形成する係合凹部４６を有する。係合凹部４６は、基部４１の後側から突出して上側に向けて湾曲する板状の湾曲片部４６ａにより構成される。湾曲片部４６ａは、係止パーツ４０の上部に設けられ、係止パーツ４０の上側に開口する係合溝４７を形成する。

係合溝４７は、係合片１７が係合端部１７ａ側から嵌るように、係合片１７に沿う形状を有する。係合溝４７は、側面断面視で、係合端部１７ａが嵌合する円形状の底部４７ａと、この底部４７ａよりも比較的幅が狭く形成され係合片１７の直線状の部分が嵌る開口部分とを有する。

このように、フロント部１４の係合片１７と係止パーツ４０の係合溝４７とによってフロント部１４に対して着脱可能に構成される係止パーツ４０は、プラスチック等の合成樹脂等により構成されることで、弾性によるワンタッチでの装着及び取外しができる。

具体的には、図９において矢印Ｃ１で示すように、係止パーツ４０は、係合溝４７に係合片１７を嵌合させる方向に押圧作用を受けることで、フロント部１４に装着される。詳細には、係合溝４７の開口部分に係合片１７の係合端部１７ａが接触している状態から、係止パーツ４０がフロント部１４に向けて押圧されることにより、係止パーツ４０の弾性によって湾曲片部４６ａの部分が後側に曲がることで係合溝４７が開く。つまり、係合端部１７ａによって係合溝４７が開口部分側から押し広げられる。そして、さらに係止パーツ４０が押圧されることにより、係合端部１７ａが係合溝４７の開口部分を超えて底部４７ａに嵌合し、係止パーツ４０がフロント部１４に装着される。

なお、係合溝４７の開口部分には、係合片１７の係合溝４７に対する嵌合をガイドするためのテーパ部４７ｂが形成されている。テーパ部４７ｂは、係合溝４７の幅を開口側にかけて広くするように形成される斜面部である。

一方、図１０において矢印Ｃ２で示すように、フロント部１４に装着されている係止パーツ４０は、フロント部１４に装着される場合と反対方向に引張り作用を受けることで、フロント部１４から取り外される。詳細には、係合片１７が係合溝４７に嵌合している状態から、係止パーツ４０がフロント部１４から下向きに引っ張られることにより、係止パーツ４０の弾性によって湾曲片部４６ａの部分が後側に曲がることで係合溝４７が開く。つまり、係合端部１７ａによって係合溝４７が底部４７ａ側から押し広げられる。そして、さらに係止パーツ４０が引っ張られることにより、係合端部１７ａが係合溝４７の開口部分を超えて係合溝４７から抜け、係止パーツ４０がフロント部１４から取り外される。

なお、係止パーツ４０をフロント部１４から取り外す際には、係止パーツ４０に対して引張り作用に加えてねじり作用を加えることで、係合片１７の係合溝４７への嵌合状態が容易に解除され、より簡単に係止パーツ４０を取り外すことができる。また、係合端部１７ａを含む係合片１７の形状や寸法は、係止パーツ４０の弾性等との関係において、係止パーツ４０が十分な保持力でフロント部１４に取り付けられるように設定される。

このように、係止パーツ４０は、一方向への押圧作用によりフロント部１４に装着可能に、かつ、引張り作用によりフロント部１４から取外し可能に構成されている。そして、保護部材３０は、薄板本体３１に取り付けられるとともにフロント部１４に対して着脱可能に構成される係止パーツ４０によって、フレーム本体１１に対して着脱可能に構成される。つまり、本実施形態の装着フレーム４においては、フレーム本体１１に対する保護部材３０の着脱方向が上下方向とされている。

ただし、保護部材３０のフレーム本体１１に対する着脱構造は、本実施形態に限定されるものではない。保護部材３０のフレーム本体１１に対する着脱構造としては、例えばネジ等の固定用の部材が用いられる構成等であってもよい。

以上のようにフレーム本体１１に対して着脱可能に構成される保護部材３０に、使用者の鼻に接触する鼻当て部６０が設けられている。鼻当て部６０は、保護部材３０の後側から、薄板本体３１の接続部３３の部分に取り付けられる係止パーツ４０に固定される。鼻当て部６０は、平面視及び正面視で略門状に形成される支持体６１と、この支持体６１の端部に設けられる一対のパッド６２とを有する。

図８に示すように、支持体６１は、保護部材３０に固定される部分である固定部６３と、固定部６３から延びる一対の脚部６４とを有する。支持体６１は、中央部分で板状の形状を有する固定部６３と、この固定部６３の両側から折り曲げられた態様で形成される脚部６４とにより、一体の細長い板状の部材が折り曲げられたような形状をなす。

固定部６３は、前記のとおり板状の形状を有する部分であり、その一側の板面が係止パーツ４０の裏側の面に接触する状態で、保護部材３０に固定される。一対の脚部６４は、固定部６３の左右両側から、固定部６３が保護部材３０に固定される側と反対側となる後側に延び、斜め下に向けて先端側にかけて互いの間隔が徐々に広くなるように湾曲した形状を有する。各脚部６４の先端部に、パッド６２が設けられる。

パッド６２は、略楕円板状の部材であり、一側の面に、脚部６４の端部が連結部６５を介して連結される。パッド６２の、脚部６４が連結される側と反対側の面に、使用者の鼻筋に接触する接触面６２ａが形成される。パッド６２は、連結部６５の構造により、例えば、使用者の鼻筋にフィットさせるため、脚部６４に対する接触面６２ａの角度が変化するように脚部６４に対して若干の範囲で傾動するように設けられる。

鼻当て部６０は、支持体６１の固定部６３の部分が係止パーツ４０の後側の面に固定されることで、係止パーツ４０に固定される。このため、係止パーツ４０の後側には、固定部６３を受ける鼻当て取付面４８が形成されている。鼻当て取付面４８は、係止パーツ４０の後側の下端部に形成され、係止パーツ４０の板厚を部分的に薄くする段差面である。支持体６１は、固定部６３の脚部６４が延びる側と反対側の面を鼻当て取付面４８に接触させた状態で係止パーツ４０に固定される。

図８に示すように、支持体６１は、２本のネジ６６と、係止パーツ４０の前側に被さる被装パーツ６７とが用いられて、係止パーツ４０に固定される。２本のネジ６６は、左右方向に並んで配置される。ネジ６６は、支持体６１の固定部６３及び係止パーツ４０を貫通するとともに、被装パーツ６７にねじ込まれる。

このため、固定部６３及び係止パーツ４０には、ネジ６６が貫通する２個の孔部６３ａ、４８ａがそれぞれ形成されている。係止パーツ４０の孔部４８ａは、固定部６３を受ける鼻当て取付面４８に開口するように形成される。また、被装パーツ６７には、ネジ６６がねじ込まれる２個のボス部６７ａが形成されている。ボス部６７ａは、被装パーツ６７において係止パーツ４０に対向する後側の面である裏面６７ｂに円筒状に突出形成される。円筒状のボス部６７ａの内周側に、ネジ６６がねじ込まれるネジ孔が形成される。

また、図６及び図８に示すように、ネジ６６と被装パーツ６７とによる支持体６１の係止パーツ４０に対する固定にともない、係止パーツ４０が薄板本体３１に取り付けられる。薄板本体３１は、ネジ６６と被装パーツ６７とによって、支持体６１とともに係止パーツ４０に共締めされる。

係止パーツ４０は、前側の面において被装パーツ６７との間に薄板本体３１を挟んだ状態で、薄板本体３１に取り付けられる。薄板本体３１は、接続部３３の部分が係止パーツ４０と被装パーツ６７との間に挟まれることで、係止パーツ４０の取付けを受ける。このため、係止パーツ４０の前側には、薄板本体３１の接続部３３を受ける薄板支持面４９が形成されている。薄板支持面４９は、係止パーツ４０の前側における上端部を除く略全体に形成され、係止パーツ４０の板厚を部分的に薄くする段差面である。薄板本体３１は、接続部３３の後側の面を薄板支持面４９に接触させた状態で係止パーツ４０と被装パーツ６７との間に挟まれる。

また、係止パーツ４０と被装パーツ６７とに挟まれる薄板本体３１の接続部３３には、前側から被装パーツ６７のボス部６７ａを嵌め込ませるための２個の孔部３３ａがボス部６７ａの配置に対応して形成されている。つまり、接続部３３に形成される孔部３３ａは、ボス部６７ａを嵌め込ませるとともに、支持体６１及び係止パーツ４０を貫通するネジ６６のボス部６７ａへのねじ込みを許容する。したがって、薄板本体３１は、被装パーツ６７の裏面６７ｂと係止パーツ４０の薄板支持面４９とに挟まれた状態で、ネジ６６と被装パーツ６７とによって、係止パーツ４０に固定される鼻当て部６０の支持体６１と共締めされる。

また、係止パーツ４０の薄板支持面４９の上側面４９ａは、薄板本体３１の接続部３３の上端面３３ｂの形状に対応して略Ｖ字形状を有する。これに対応して、被装パーツ６７の上端面６７ｃも略Ｖ字形状を有する。このため、係止パーツ４０は、上側面４９ａによって接続部３３の上端面３３ｂを形成する部分に嵌り、被装パーツ６７は、上端面６７ｃによって係止パーツ４０の上側面４９ａを形成する部分に嵌る。このように、薄板本体３１の接続部３３の上端面３３ｂ、薄板支持面４９の上側面４９ａ、及び被装パーツ６７の上端面６７ｃがそれぞれ対応する略Ｖ字形状を有することで、薄板本体３１、係止パーツ４０、及び被装パーツ６７の相対的な位置決めがなされる。

以上のように、装着フレーム４においては、フレーム本体１１に対して着脱可能に構成される保護部材３０に、鼻当て部６０が設けられている。装着フレーム４は、鼻当て部６０が設けられる保護部材３０がフレーム本体１１に対して中央係止部５１において係止されて取り付けられた状態で使用される。したがって、ＨＭＤ１の装着フレーム４は、一対のテンプル部１３によって使用者の両耳にかかるとともに、前側は２個のパッド６２を有する鼻当て部６０によって使用者の鼻筋に支持されることで、４箇所で支持される。

なお、鼻当て部６０は、保護部材３０に対して着脱可能に設けられているが、例えば薄板本体３１や係止パーツ４０と一体的に設けられることで、保護部材３０と一体的に設けられてもよい。ただし、本実施形態のように鼻当て部６０が保護部材３０に対してネジ６６等により取外し可能に固定される構造により、鼻当て部６０が傷んだ場合等の交換を行うことが可能となる。

また、装着フレーム４においては、図２及び図３に示すように、フロント部１４の左右両側に、保護部材３０の左右両端部をフレーム本体１１に係止する左右係止部５２が設けられている。左右係止部５２は、保護部材３０の薄板本体３１の左右両側の上端角部を、フレーム本体１１に固定する。つまり、薄板本体３１を構成する一対の被覆部３２それぞれの、接続部３３によって接続される側と反対側の上側角部が、左右係止部５２によってフレーム本体１１に固定される。

左右係止部５２について、図１１を用いて説明する。左右係止部５２は、薄板本体３１を、留めネジ５３によってフロント部１４に後側から固定する。薄板本体３１は、フロント部１４の本体部１４ａの下側において後側を向くように形成される固定面１４ｄに、留めネジ５３によって固定される。

固定面１４ｄは、フロント部１４において連結部１４ｂを構成する部材が有する薄板固定部１４ｅにより形成される。薄板固定部１４ｅは、本体部１４ａの下側で、平面視で略三角形状を有する部分である。薄板固定部１４ｅは、平面視で、本体部１４ａによって略全体が隠れるように形成される。

固定面１４ｄは、平面視で、弓形に反った形状を有する本体部１４ａの左右端部の前後方向に対する傾斜に沿って、前後方向に対して傾斜するように形成される。薄板固定部１４ｅには、留めネジ５３がねじ込まれるネジ孔１４ｆが、固定面１４ｄに開口するように形成される。また、左右係止部５２によって係止される薄板本体３１の左右両側の上端角部には、留めネジ５３を貫通させる孔部３２ａが形成されている（図５参照）。

このように、左右係止部５２においては、左右中央部が中央係止部５１によってフレーム本体１１に係止される保護部材３０の左右両端部が留めネジ５３によって後側からフレーム本体１１に固定される。つまり、薄板本体３１の左右両端部は、薄板固定部１４ｅの後側に回り込み、薄板本体３１の前側の面が固定面１４ｄにワッシャ５３ａを介して接触した状態で、留めネジ５３により固定される。薄板本体３１を固定する留めネジ５３は、薄板本体３１の左右係止部５２に形成される孔部３２ａを貫通するとともに、薄板固定部１４ｅに形成されるネジ孔にねじ込まれる。

以上のように、保護部材３０は、フレーム本体１１に対して、左右方向の中央部が中央係止部５１によって係止されるとともに、左右両端部が左右の左右係止部５２によって係止されることで、計３箇所で係止される。保護部材３０が中央係止部５１及び左右係止部５２によってフレーム本体１１に係止されることで、薄板本体３１は、上記のとおり弾性変形等によってフロント部１４の本体部１４ａに沿って平面視で弓形に反った状態となる。

なお、左右係止部５２の構成は、本実施形態に限定されるものではない。左右係止部５２の構成としては、例えばネジ等の固定用の部材を用いることなく、例えばワンタッチで保護部材３０を係止することができる嵌め込み式の構成等であってもよい。

また、装着フレーム４においては、フレーム本体１１に対して着脱可能に設けられる保護部材３０として、例えば度付きレンズ等のレンズを含む構成を採用することができる。薄板状の保護部材がレンズを含む場合の構成について、図１２を用いて説明する。

図１２に示すように、本構成においては、装着フレーム４は、薄板状の保護部材として、レンズを含む保護部材７０を備える。保護部材７０は、係止パーツ４０によってフレーム本体１１に係止される薄板本体７１にレンズを含む。

薄板本体７１は、使用者の左右の眼に対応して形成される左右一対の被覆部７２と、これらの被覆部７２を接続する接続部７３とを有する。被覆部７２は、略四角形であり、正面視で使用者の眼が十分に含まれる大きさを有する。接続部７３は、例えば視力矯正に用いられる一般的な眼鏡において一対のレンズ部分の間に設けられるブリッジと同様に、一対の被覆部７２の対向する辺部を繋ぐ。

そして、薄板本体７１は、各被覆部７２にレンズ部７４を有する。レンズ部７４は、例えば度付きレンズや紫外線を遮断する遮光レンズ等のレンズ７５によって構成される。レンズ部７４は、レンズ７５が被覆部７２の周縁部７６に囲まれた状態で、被覆部７２の中央部分を形成する。言い換えると、レンズ部７４を構成するレンズ７５は、被覆部７２の周縁部７６の内側に嵌め込まれた態様で設けられる。

レンズ７５は、その周囲に形成される溝部に周縁部７６の内周端部７６ａが嵌め込まれることで、周縁部７６に保持される。レンズ部７４は、一般的な眼鏡やサングラスにおけるレンズと同様の機能を果たすように設けられる。つまり、レンズ７５が度付きレンズである場合は、レンズ部７４によって、装着フレーム４を装着した使用者の視力が矯正され、レンズ７５が遮光レンズである場合は、レンズ部７４によって、装着フレーム４を装着した使用者の視界についての遮光機能が得られる。このように、レンズ部７４は、保護部材７０がフレーム本体１１に装着された状態で少なくとも使用者の視界の一部に含まれる。

薄板本体７１においては、被覆部７２の周縁部７６と、一対の周縁部７６を接続する接続部７３とにより、レンズ部７４を保持する枠部７７が構成される。枠部７７は、フレーム本体１１に対して着脱される部分であるとともに、鼻当て部６０が設けられる部分である。

したがって、保護部材７０は、保護部材３０と同様に、フレーム本体１１に対して、中央係止部５１により、薄板本体７１の接続部７３に取り付けられる係止パーツ４０によって係止される。また、保護部材７０は、フレーム本体１１に対して、左右係止部５２により、薄板本体７１の左右両側の上端角部が係止される。このため、薄板本体７１の左右両側の上端角部には、留めネジ５３を貫通させる孔部７２ａが形成されている。

なお、本実施形態では、レンズ部７４を構成するレンズ７５が、枠部７７の周縁部７６によって全周が囲まれた状態で保持されているが、例えば、レンズ７５を保持する部分の一部が、レンズ７５の周囲に形成される溝部に嵌め込まれるワイヤ等により構成されてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る装着フレーム４によれば、以下の効果が期待できる。

（１）本実施形態に係る装着フレーム４は、使用者の顔を左右両側から挟む一対のテンプル部１３、及びこれら一対のテンプル部１３の一端側が連結されるフロント部１４を有し、使用者の眼Ｙの網膜に画像を投影する投影ユニット３を支持する眼鏡型のフレーム本体１１と、フレーム本体１１に対して着脱可能に構成され、使用者の眼の部分を覆う透過性を有する薄板状の保護部材３０とを備える。そして、保護部材３０に、使用者の鼻に接触する鼻当て部６０が設けられている。これにより、使用者が眼鏡を着用していない者である場合でも、十分な安全性を確保することができる。

具体的には、フレーム本体１１に保護部材３０が装着されていない状態では、使用者は装着フレーム４を正常に装着することができない。図１３に示すように、フレーム本体１１に保護部材３０が装着されていない装着フレーム４が使用者１００に装着された場合、フレーム本体１１の前側は支持する部分がなく、例えばフロント部１４に設けられる係合片１７の部分が直接鼻筋に当たる状態となる。かかる状態は、保護部材３０に設けられる鼻当て部６０によって支持される場合との比較において明らかに前下がりに傾いた状態である。

このように、フレーム本体１１に保護部材３０が装着されていない装着フレーム４は、使用者に装着された場合であっても、装着フレーム４に支持される投影ユニット３からの画像光Ｌ１を視認することができず使用不可能である。つまり、本実施形態の装着フレーム４によれば、保護部材３０によって使用者の安全性が確保されていない状態での装着が不可能であるため、十分な安全性を確保することができる。

また、仮に鼻当てがフレーム本体１１に存在する場合、フレーム本体１１が何らかの衝撃で変形すると、そのフレーム本体１１の変形が鼻当てにも影響する場合がある。この場合、フレーム本体１１が正常なＨＭＤ１の装着位置からずれるという不具合が生じる可能性がある。この点、本実施形態の装着フレーム４によれば、保護部材３０に設けられる鼻当て部６０は、フレーム本体１１の変形により受ける影響が少なく、正常な装着位置の確保が容易となる。

また、本実施形態の装着フレーム４によれば、例えば、フレーム本体１１は複数の使用者によって共用し、保護部材３０を各個人で所有するものを使用するという使い方ができる。このような使い方によれば、フレーム本体１１を共用することができる分、コストの低減を図ることができる。また、鼻当て部６０は使用者の鼻筋に直接接触して比較的汚れやすい部分であるため、鼻当て部６０が設けられる保護部材３０が各個人の所有となることは衛生的である。つまり、フレーム本体１１に対して保護部材３０を交換することで、複数人がフレーム本体１１を共有する場合、装着フレーム４の鼻当てとして機能する鼻当て部６０ごと交換できることから清潔である。

（２）また、本実施形態の装着フレーム４においては、フロント部１４における一対のテンプル部１３間の中央位置に、保護部材３０の中央部をフレーム本体１１に係止する中央係止部５１が設けられている。これにより、係止パーツ４０等の中央係止部５１を構成する部材に鼻当て部６０を固定することができるので、保護部材３０に鼻当て部６０を設けるための構造や保護部材３０をフレーム本体１１に装着するための構造をシンプルにすることができる。

（３）また、本実施形態の装着フレーム４においては、フロント部１４の左右両側に、保護部材３０の左右両端部をフレーム本体１１に係止する左右係止部５２が設けられている。これにより、保護部材３０に外力が作用した場合に、保護部材３０の弾性変形等によって保護部材３０が使用者の顔側に変形することを抑えることができ、効果的に安全性を確保することができる。

（４）また、本実施形態の装着フレーム４においては、フレーム本体１１に対する保護部材３０の着脱方向が上下方向とされている。これにより、フレーム本体１１が使用者に装着された状態では、保護部材３０にはフレーム本体１１の重さがかかるので、保護部材３０が装着される方向に力が作用し、保護部材３０がフレーム本体１１から外れにくくなる。

（５）また、本実施形態の装着フレーム４においては、保護部材７０は、フレーム本体１１に対して着脱される部分であるとともに、鼻当て部６０が設けられる枠部７７と、枠部７７に保持され、保護部材７０がフレーム本体１１に装着された状態で少なくとも使用者の視界の一部に含まれるレンズ部７４とを有する。これにより、例えば使用者が日常的に眼鏡を着用するものである場合であっても、少ない負担でＨＭＤ１を使用することができる。そして、レンズ部７４を含まない保護部材３０と保護部材７０との両方を用意することで、保護部材３０と保護部材７０との交換が可能となり、ＨＭＤ１の汎用性の向上を図ることができる。

１ ＨＭＤ
３ 投影ユニット（投影装置）
４ 装着フレーム（ＨＭＤ用フレーム構造）
１１ フレーム本体
１３ テンプル部
１４ フロント部
３０ 保護部材
３１ 薄板本体
４０ 係止パーツ
５１ 中央係止部
５２ 左右係止部
６０ 鼻当て部
７０ 保護部材
７１ 薄板本体
７４ レンズ部
７７ 枠部

Claims (6)

1. 使用者の顔を左右両側から挟む一対のテンプル部、及びこれら一対のテンプル部の一端側が連結されるフロント部を有し、使用者の眼の網膜に画像を投影する投影装置を支持する眼鏡型のフレーム本体と、
   前記フレーム本体に対して着脱可能に構成され、使用者の眼の部分を覆う透過性を有する薄板状の保護部材と、を備え、
   前記保護部材に、使用者の鼻に接触する鼻当て部を設けたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造。
2. 前記フロント部における前記一対のテンプル部間の中央位置に、前記保護部材の中央部を前記フレーム本体に係止する中央係止部を設けた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用フレーム構造。
3. 前記フロント部の左右両側に、前記保護部材の左右両端部を前記フレーム本体に係止する左右係止部を設けた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用フレーム構造。
4. 前記フレーム本体に対する前記保護部材の着脱方向を上下方向としたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造。
5. 前記保護部材は、
   前記フレーム本体に対して着脱される部分であるとともに、前記鼻当て部が設けられる枠部と、
   該枠部に保持され、前記保護部材が前記フレーム本体に装着された状態で少なくとも使用者の視界の一部に含まれるレンズ部と、
   を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ用フレーム構造。
6. 使用者の眼の網膜に画像を投影する投影装置と、
   使用者の顔を左右両側から挟む一対のテンプル部、及びこれら一対のテンプル部の一端側が連結されるフロント部を有し、前記投影装置を支持する眼鏡型のフレーム本体と、
   前記フレーム本体に対して着脱可能に構成され、使用者の眼の部分を覆う透過性を有する薄板状の保護部材と、を備え、
   前記保護部材に、使用者の鼻に接触するパッドを有する鼻当て部を設けたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。

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