ヘッドマウントディスプレイユニットおよびヘッドマウントディスプレイ固定器具

本発明は、ヘッドマウントディスプレイユニットおよびヘッドマウントディスプレイ固定器具に関する。

画像表示装置として、ユーザーの頭部に装着して使用されるヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mount Display)が知られている。ヘッドマウントディスプレイは、主にゲーム機器やAV(Audio/Visual)機器などの用途で提供されている。

その一方で、ヘッドマウントディスプレイを医療用の機器として活用する技術も知られている。具体的には、ヘッドマウントディスプレイを用いて眼の検査を行う、ヘッドマウント型の眼検査装置が知られている(たとえば、特許文献1)。この眼検査装置では、被検者の頭部にヘッドマウントディスプレイを装着し、この装着状態にもとで被検者の眼球に検査用の指標を呈示することにより、眼の検査を行う構成になっている。

特開2014−100254号公報

しかしながら、ヘッドマウント型の眼検査装置は、ゲーム機器用途などのヘッドマウントディスプレイと比べて重くなる傾向にある。このため、ヘッドマウントディスプレイを被検者の頭部に装着して使用する場合に、ヘッドマウントディスプレイの重さが少なからず被検者の首や肩に負担をかける。特に、被検者がお年寄りや子供の場合は、ヘッドマウントディスプレイの重さによって感じる身体的な負担が大きくなる。

本発明の主な目的は、ヘッドマウントディスプレイをユーザーの頭部に装着して使用するときの身体的な負担を軽減することができる技術を提供することにある。

(第1の態様) 本発明の第1の態様は、 ヘッドマウントディスプレイと、 前記ヘッドマウントディスプレイを着脱可能で、かつ、前記ヘッドマウントディスプレイを固定状態で装着可能な固定器具と、 を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイユニットである。 (第2の態様) 本発明の第2の態様は、 前記固定器具は、前記ヘッドマウントディスプレイを前傾姿勢に支持する ことを特徴とする上記第1の態様に記載のヘッドマウントディスプレイユニットである。 (第3の態様) 本発明の第3の態様は、 前記固定器具は、持ち運び可能である ことを特徴とする上記第1または第2の態様に記載のヘッドマウントディスプレイユニットである。 (第4の態様) 本発明の第4の態様は、 前記ヘッドマウントディスプレイは、ヘッドマウント型の眼検査装置である ことを特徴とする上記第1〜第3の態様のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイユニットである。 (第5の態様) 本発明の第5の態様は、 ヘッドマウントディスプレイを固定して使用するためのヘッドマウントディスプレイ固定器具であって、 前記ヘッドマウントディスプレイが着脱可能に装着され、かつ、当該装着された前記ヘッドマウントディスプレイを固定状態に保持する保持部材と、 前記保持部材を支持する支持機構と、 を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第6の態様) 本発明の第6の態様は、 前記ヘッドマウントディスプレイの前後方向の傾き角度が調整可能である ことを特徴とする上記第5の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第7の態様) 本発明の第7の態様は、 前記ヘッドマウントディスプレイを使用するユーザーの顎を支える顎台を備える ことを特徴とする上記第5または第6の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第8の態様) 本発明の第8の態様は、 前記顎台の位置が調整可能である ことを特徴とする上記第7の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第9の態様) 本発明の第9の態様は、 前記ヘッドマウントディスプレイを使用するユーザー以外の者に画像を表示するモニターを備える ことを特徴とする上記第5〜第8の態様のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第10の態様) 本発明の第10の態様は、 前記モニターは、前記保持部材の前方または側方に表示面を向けた状態で配置されている ことを特徴とする上記第9の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第11の態様) 本発明の第11の態様は、 前記モニターの向きが調整可能である ことを特徴とする上記第9または第10の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第12の態様) 本発明の第12の態様は、 左右一対の把持部を有するハンドルを備える ことを特徴とする上記第5〜第11の態様のいずれかに記載ヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第13の態様) 本発明の第13の態様は、 前記保持部材は、前記ヘッドマウントディスプレイに設けられた第1の端子部に対応する第2の端子部を有し、 前記保持部材に前記ヘッドマウントディスプレイを装着したときに、前記第1の端子部と第2の端子部とが電気的に接続される ことを特徴とする上記第5〜第12の態様のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。 (第14の態様) 本発明の第14の態様は、 前記第1の端子部および前記第2の端子部は、前記ヘッドマウントディスプレイに搭載された充電式電池に充電するための端子部である ことを特徴とする上記第13の態様に記載のヘッドマウントディスプレイ固定器具である。

本発明によれば、ヘッドマウントディスプレイをユーザーの頭部に装着して使用するときの身体的な負担を軽減することができる。

本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成例を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成例を示す正面図である。

本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成例を示す側面図である。

本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成例を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を含む概略図である。

本発明の実施形態に係る固定器具(ヘッドマウントディスプレイ固定器具)の構成例を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係る固定器具(ヘッドマウントディスプレイ固定器具)の構成例を示す側面図である。

ベース部、支柱部および台座部の組み付け状態を示す斜視図である。

保持部材の構成を示す斜視図である。

挟持具の構成を示す斜視図である。

保持部材に挟持具を取り付けた状態を示す斜視図である。

顎台の構成を説明する斜視図である。

本発明の他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成を示すもので、(A)は正面図、(B)は側面図である。

本発明のさらに他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 本発明の実施の形態においては、次の順序で説明を行う。 1.ヘッドマウントディスプレイユニットの全体構成 2.ヘッドマウントディスプレイの構成 3.ヘッドマウントディスプレイの光学系の構成 4.固定器具の構成 5.ヘッドマウントディスプレイユニットの使用手順 6.実施形態の効果 7.他の実施形態 8.変形例等

<1.ヘッドマウントディスプレイユニットの全体構成> 図1は本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成例を示す斜視図であり、図2は同正面図、図3は同側面図である。 図示したヘッドマウントディスプレイユニット1は、大きくは、ヘッドマウントディスプレイ2と、これを固定するための固定器具3と、を備えている。

ヘッドマウントディスプレイ2は、ユーザーの頭部に装着して使用されるものである。ヘッドマウントディスプレイ2は、種々の用途で使用することが可能であり、またその用途に応じて適切な機能を備えるものである。本実施形態では、一例として、ヘッドマウントディスプレイ2がヘッドマウント型の眼検査装置である場合を例に挙げて説明する。また、眼検査装置の中には、たとえば、視野検査装置、視力検査装置、眼筋機能検査装置などがあり、本発明はいずれの眼検査装置にも適用可能であるが、本実施形態では、その中でも視野検査装置に適用した場合を例に挙げて説明する。

固定器具3は、ヘッドマウントディスプレイ2を固定して使用するための器具(ヘッドマウントディスプレイ固定器具)である。すなわち、固定器具3は、もともと移動型として使用されるヘッドマウントディスプレイ2を所定の場所に固定し、据え置き型としても使用可能とするものである。

以下、ヘッドマウントディスプレイ2の構成と固定器具3の構成について順に説明する。なお、以降の説明では、固定器具3を用いて固定したヘッドマウントディスプレイ2をユーザーが頭部に装着して使用するときのユーザーを基準にして、図1に示すように、X方向を左右方向、Y方向を前後方向、Z方向を上下方向と規定する。

<2.ヘッドマウントディスプレイの構成> 図4は本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成例を示す斜視図である。 図示したヘッドマウントディスプレイ2は、後述する光学系等を内蔵する本体部5と、この本体部5をユーザーの頭部に装着するための装着具6と、を備えている。このヘッドマウントディスプレイ2は、ヘルメット型に類似した形式になっている。

(本体部) 本体部5は、実際にユーザーの頭部に装着されるものであって、前部7と中間部8と後部9とを一体に有している。このうち、前部7は、ユーザーの頭部に本体部5を装着した際に、ユーザーの眼前部から前頭部にかけて配置される。また、中間部8は、ユーザーの前頭部から頭頂部にかけて配置され、後部9は、ユーザーの頭頂部から後頭部にかけて配置される。

前部7には、画像表示のための光学系や表示素子などが内蔵されている。前部7の外面は、ユーザーの頭部の形状に沿うような曲面状に形成されている。前部7の両側には、左右一対の第1回転ツマミ11と、左右一対の第2回転ツマミ12とが設けられている。第1回転ツマミ11は、ユーザーの瞳孔中心位置に光学系の中心位置(光軸の位置)を合わせるためのものである。第2回転ツマミ12は、ユーザーの瞳孔位置から光学系の前段レンズ位置までの距離を合わせるためのものである。前部7の内面側には、ユーザーが両眼視でも片眼視でも画像を観察できるように、左右一対の覗き窓(不図示)が設けられ、さらにそれらの覗き窓の周辺に、ユーザーの額を押し当て可能なパッド部(不図示)が設けられている。

中間部8は、前部7と中間部8とを連結するように形成されている。前部7から中間部8に至る部分では本体部5の幅が左右方向から狭められ、中間部8から後部9に至る部分では本体部5の幅が左右方向に広げられている。このため、中間部8は、前部7や後部9よりも幅狭に形成されている。後部9には、後述するコンピュータが内蔵されている。また、後部9の後端面には、接続インターフェース部(不図示)が設けられている。接続インターフェース部は、後部9に内蔵されたコンピュータと外部の端末装置(不図示)とを通信可能に接続するためのものである。また、ヘッドマウントディスプレイ2には図示しないケーブルが付属しており、このケーブルが接続インターフェース部に接続可能に構成されている。 なお、本実施形態においては、上記のコンピュータと端末装置との間の通信を、ケーブルを用いた有線で行うことを想定しているが、本発明はこれに限らず、無線による通信方式を採用してもよい。

(装着具) 装着具6は、ヘッドマウントディスプレイ2を移動型で使用する場合に、ユーザーの頭部に本体部5を安定的に装着するために用いられるものである。装着具6は、本体部5に対して着脱可能に構成されている。装着具6は、ユーザーの頭部に巻き付け可能なベルト部14と、このベルト部14の長さを調節可能な調節部15と、を備えている。ベルト部14は、ユーザーの側頭部から後頭部にかけて巻き付けられるように、略U字形に形成されている。調節部15は、ユーザーの頭囲(頭の周囲の長さ)にあわせてベルト部14の長さを調節することにより、ユーザーの頭部に適度な締め付け力を加えたり、その締め付け力を開放したりするためのものである。

<3.ヘッドマウントディスプレイの光学系の構成> 図5は本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を含む概略図である。 図示のように、ヘッドマウントディスプレイ2は、表示光学系200と、表示素子240と、観察光学系300と、撮像素子340と、制御部400と、被検者操作部420と、を備えている。本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ2を視野検査装置として用いる。その場合、ヘッドマウントディスプレイ2のユーザーは、視野検査を受ける被検者となる。表示光学系200および表示素子240は、被検者に対して検査用の画像を表示するための構成要素となる。観察光学系300および撮像素子340は、被検者の眼球100を観察するための構成要素となる。表示素子240、被検者操作部420および撮像素子340は、図中符号A,B,Cで示すように、それぞれ制御部400に電気的に接続されている。なお、図5においては、被検者の片眼に対応する構成要素(200,240,300,340)を示しているが、実際には被検者の両眼に対応して上記構成要素が左右独立に設けられる。

本実施形態では、表示素子240に表示される検査用の画像に指標を含み、この指標を被検者に対して呈示する。視標とは、被検者の眼球に光による刺激を与えるために表示(呈示)される「点」や「図形」をいう。

(表示光学系) 表示光学系200は、被検者の眼球100が配置される眼球位置と表示素子240の表示面との間の光軸280a,280b上に設けられている。具体的には、表示光学系200は、被検者の眼球位置側から順に、第1レンズ210と、ミラー220と、第2レンズ群230とを配置した構成になっている。以下、各構成要素について説明する。なお、以降の説明では、被検者の眼球位置から表示素子240までの光軸280a,280bのうち、眼球位置からミラー220までの光軸を光軸280aとし、ミラー220から表示素子240までの光軸を光軸280bとする。

第1レンズ210は、眼球位置からミラー220までの光軸280a上に配置されている。第1レンズ210は、正のパワーを有する非球面のレンズ(凸レンズ)を用いて構成されている。第1レンズ210は、ミラー220で反射して第1レンズ210に入射した光を被検者の瞳孔101に収束させる一方、被検者が瞳孔101を通して広角に物を見るときの光の発散を抑制するものである。

ミラー220は、眼球位置からミラー220までの光軸280a上において、第1レンズ210を間に挟んで眼球位置とは反対側に配置されている。ミラー220は、波長選択性を有するミラーを用いて構成されている。具体的には、ミラー220は、可視光を反射し、赤外線を透過するコールドミラーを用いて構成されている。

第2レンズ群230は、ミラー220から表示素子240までの光軸280b上に配置されている。第2レンズ群230は、3つのレンズ232,234,236を用いて構成されている。3つのレンズ232,234,236は、ミラー220側から表示素子240側に向かって順に配置されている。

レンズ232は、正のパワーを有する非球面のレンズ(凸レンズ)を用いて構成されている。また、レンズ234は、負のパワーを有する非球面のレンズ(凹レンズ)を用いて構成され、レンズ236は、正のパワーを有する非球面のレンズ(凸メニスカスレンズ)を用いて構成されている。

(表示素子) 表示素子240は、ミラー220から表示素子240に至る光軸280b上で、第2レンズ群230のレンズ236と対向するように配置されている。表示素子240は、たとえば、バックライトを備える液晶表示素子等の平面型表示素子を用いて構成されている。

(観察光学系) 観察光学系300は、被検者の眼球100を観察対象として、たとえば、瞳孔101、虹彩、強膜などを含む眼前部、あるいは、網膜102を含む眼底部などを観察するためのものである。観察光学系300の構成要素は、赤外光源310を除いて、被検者の眼球位置から撮像素子340までの光軸280a,380a上に設けられている。具体的には、被検者の眼球位置側から順に、第1レンズ210と、ミラー220と、第3レンズ320とを配置した構成になっている。このうち、第1レンズ210とミラー220は、光軸280aを含めて、上述した表示光学系200と共通(共用)になっている。また、ミラー220から撮像素子340までの光軸380aは、光軸280aと略平行になっている。

赤外光源310は、被検者の眼球100に赤外線を照射するものである。赤外光源310は、被検者の視野を妨げないように、被検者の眼球位置に対して斜め上方と斜め下方に分けて配置されている。そして、一方の赤外光源310は、被検者の眼球100に対して斜め上方から赤外線を照射し、他方の赤外光源310は、被検者の眼球100に対して斜め下方から赤外線を照射する構成になっている。

第3レンズ320は、ミラー220から撮像素子340に至る光軸380a上に配置されている。第3レンズ320は、正のパワーを有する非球面のレンズ(凸レンズ)を用いて構成されている。第3レンズ320は、第1レンズ210を対物レンズとして眼球100を観察する場合に、眼球100から第1レンズ210に入射し、かつミラー220を透過する光を、撮像素子340の撮像面に結像させるものである。

(撮像素子) 撮像素子340は、上述した観察光学系300を介して被検者の眼球100を撮像するものである。撮像素子340は、赤外線に対して感度を有するCCD(Charge Coupled Device)撮像素子、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子などを用いて構成されている。

上記構成からなる観察光学系300および撮像素子340においては、被検者の眼球100に赤外光源310から赤外線を照射しつつ、第1レンズ210、ミラー220および第3レンズ320を介して眼球100の画像を撮像素子340で撮像することになる。

制御部400は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard disk drive)、各種インターフェース等の組み合わせからなるコンピュータによって構成される。そして、制御部400は、CPUがROMまたはHDDに格納された所定のプログラムを実行することにより、各種の機能を実現するように構成されている。各機能を実現するための所定のプログラムは、コンピュータにインストールして用いられるが、そのインストールに先立ち、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されるものであってもよいし、あるいはコンピュータと接続する通信回線を通じて提供されるものであってもよい。

被検者操作部420は、被検者が操作するものである。被検者操作部420は、主に被検者が応答用に操作するものである。被検者操作部420としては、好ましくは、被検者が手で持って操作する手動式の被検者操作部、より好ましくは、被検者が手の指(たとえば、親指や人差し指など)で押圧操作する押圧式の被検者操作部を用いるとよい。その場合、被検者が被検者操作部420を押圧操作すると、被検者操作部420がオフ状態からオン状態に切り替わり、被検者操作部420からオン信号が出力される。このオン信号は制御部400に取り込まれる。

上記構成からなるヘッドマウントディスプレイ2を使用すれば、動的量的視野検査(ゴールドマン視野検査)、静的量的視野検査、眼底視野検査(マイクロペリメトリー)、網膜電図検査(ERG)その他の検査を行うことが可能である。ここでは一例として、静的量的視野検査を行う場合について説明する。

静的量的視野検査は、次のように行われる。まず、視野内の一点に視標を呈示し、その明るさを徐々に増していく。このとき、視標がある明るさになると、被検者から視標が見えるようになる。そこで、被検者が視標を見えるようになったときの明るさに対応する値を、そのときに視標を呈示している点での網膜感度とする。そして、視野内の各点について同様の測定を行うことにより、視野内の網膜感度の相違を量的に調べ、マップを作成する。このような静的量的視野検査には、自覚式検査と他覚式検査がある。本実施の形態のヘッドマウントディスプレイ2を使用すれば、いずれの方式の検査も行うことができる。以下、説明する。

自覚式検査は、次のように行われる。まず、ヘッドマウントディスプレイ2を被検者(ユーザー)の頭部に装着する。また、被検者の手に被検者操作部420を持たせる。次に、制御部400の指令に基づき、表示素子240の表示面の一点に視野検査用の視標を表示する。このとき、最初は視標の明るさを暗くしておき、その後、徐々に視標の明るさを増していく。そうすると、最初のうちは暗くて被検者から視標が見えなくても、視標がある明るさになると被検者の網膜が光の刺激に反応し、被検者から視標が見えるようになる。このため、被検者から視標が見えるようになったときに、被検者に被検者操作部420を押してもらう。被検者が被検者操作部420を押すと、制御部400にオン信号が送られる。このオン信号を受けて、制御部400は、所定の処理を行い、そのときの視標の点の明るさに対応する値をその点の網膜の感度とする。以降は、視野内の各点について同様の測定を行うことにより、視野内の網膜感度の相違を量的に調べ、網膜の感度マップを作成する。

他覚式検査は、次のように行われる。まず、ヘッドマウントディスプレイ2を被検者の頭部に装着する。この場合は、被検者に被検者操作部420を持たせる必要はない。次に、制御部400の指令に基づき、表示素子240の表示面の一点に視野検査用の視標を表示する。このとき、最初は視標の明るさを暗くしておき、その後、徐々に視標の明るさを増していく。そうすると、最初のうちは暗くて被検者から視標が見えなくても、視標がある明るさになると被検者の網膜が光の刺激に反応し、被検者から視標が見えるようになる。

その際、被検者の瞳孔101の大きさ(瞳孔径)が視標の明るさに応じて変化する。具体的には、被検者の瞳孔101の径が縮小する。このときの眼球100の状態変化を撮像する。眼球100の撮像は、赤外光源310から眼球100に向けて赤外線を照射し、これによって得られる眼球100の像光を、観察光学系300を介して撮像素子340の撮像面に結像させることにより行う。眼球100の撮像を開始するタイミングは、たとえば、表示素子240の表示面に視標を表示する前のタイミング、あるいは、視標の表示と同時に設定すればよい。ちなみに、人間の網膜は、赤外線に対して感度を持たないため、眼球100の状態変化に影響を与えることはない。

撮像素子340を用いて撮像された眼球100の画像データは、制御部400に取り込まれる。制御部400は、視標の明るさを徐々に増やす過程で、被検者の瞳孔径が視標の明るさに反応して変化(縮小)したかどうかを、撮像素子340から送り込まれる画像データに基づいて判断する。そして、被検者の瞳孔径が変化したと判断すると、そのときの視標の点の明るさに対応する値をその点の網膜上の感度とする。以降は、視野内の各点について同様の測定を自動的に次々と行うことにより、視野内の網膜上の感度の相違を量的に調べ、網膜上の感度マップを自動的に作成する。なお、他覚式検査は、表示素子240の表示面の一点に明るい視標を表示し、瞳孔径の縮小の度合いを観察することにより感度マップを作成する単一閾上刺激法によって行ってもよい。

<4.固定器具の構成> 図6は本発明の実施形態に係る固定器具(ヘッドマウントディスプレイ固定器具)の構成例を示す斜視図であり、図7は同側面図である。 図示した固定器具3は、ベース部材21と、支柱22と、台座部23と、保持部材24と、挟持具25と、顎台26と、を備えた構成になっている。固定器具3は、これを設置する場所や向きを変えられるように、持ち運び可能に構成されている。

(ベース部材) ベース部材21は、固定器具3全体を支える土台となるものである。ベース部材21は、たとえば、ステンレスや真鍮などの金属材料(合金を含む)を用いて構成することが可能である。ベース部材21は、平面視矩形の板状に形成されている。ただし、ベース部材21の形状は矩形以外の形状であってもよい。また、ベース部材21の厚さは、一様に同じ厚さになっていてもよいし、部分的に異なる厚さになっていてもよい。

(支柱) 支柱22は、たとえば上記のベース部材21と同様に、ステンレスや真鍮などの金属材料(合金を含む)を用いて構成することが可能である。支柱22は、ベース部材21の中心部に垂直に起立する状態で設けられている。支柱22は、図示しないネジ等を用いてベース部材21に固定されている。

(台座部) 台座部23は、たとえば樹脂材料を用いて構成することが可能である。台座部23は、支柱22の上端部に配置されている。台座部23は、図示しないネジ等を用いて支柱22に固定されている。これにより、ベース部材21、支柱22および台座部23は、図8に示すように一体に組み付けられている。本発明における「支持機構」は、図8に示すベース部材21、支柱22および台座部23によって構成されている。この支持機構は、保持部材24を支持するものである。

台座部23には、座面27が設けられている。座面27は、保持部材24の下部を受けて支えるものである。座面27は、側面視略L字形に形成されている。また、台座部23には、保持部材24を台座部23に固定するための第1固定用孔28と、顎台26を台座部23に固定するための第2固定用孔29とが形成されている。このうち、第1固定用孔28は丸孔になっており、第2固定用孔29は長孔になっている。第2固定用孔29を長孔にする理由は、顎台26の位置を調整可能とするためである。

(保持部材) 保持部材24は、ヘッドマウントディスプレイ2を固定状態に保持するものである。この保持部材24には、ヘッドマウントディスプレイ2が着脱可能に装着される。保持部材24は、たとえば上記の台座部23と同様に、樹脂材料を用いて構成することが可能である。保持部材24は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の外面形状に沿うように側面視略弓形に形成されている。保持部材24には、図9にも示すように、第1受け部31と、第2受け部32とが形成されている。第1受け部31および第2受け部32は、保持部材24の内面側に形成されている。第1受け部31は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の外面を前方で受けて支えるものである。第1受け部31は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の外面を第1受け部31で受けて支えたときに、両者が密着した状態となるように、前部7の外面形状に倣って湾曲している。第2受け部32は、ヘッドマウントディスプレイ2の前部7の最下部を下方で受けて支えるものである。第2受け部32は、第1受け部31の下端部から後方に向けて略直角に屈曲する状態で、保持部材24に一体に形成されている。

また、保持部材24の下部には、ネジ孔33が形成されている。ネジ孔33は、台座部23に対して保持部材24を着脱可能に取り付けるために、保持部材24に設けられたものである。ネジ孔33は、台座部23の第1固定用孔28に対応する位置に設けられている。このネジ孔33は、台座部23の座面27に保持部材24の下部を載せたときに、第1固定用孔28とネジ孔33とほぼ同軸に配置される。

実際に台座部23に保持部材24を取り付ける場合は、図示しない締め付けツマミを用いる。この締め付けツマミは、雄ネジ部を一体に有するものである。締め付けツマミの雄ネジ部は、台座部23の第1固定用孔28を通して保持部材24のネジ孔33に螺合される。この螺合状態で締め付けツマミを一方向に回転させることにより、台座部23に対して保持部材24を締め付けて固定できるようになっている。また、締め付けツマミによる締め付けを緩めた状態では、締め付けツマミの雄ネジ部を中心として保持部材24を図7のF方向に揺動可能となっている。保持部材24の揺動動作は、保持部材24に装着されるヘッドマウントディスプレイ2の前後方向の傾き角度を調整可能とするための動作である。一方、保持部材24の上部には、左右に対をなして2つの雌ネジ部(不図示)が形成されている。これらの雌ネジ部は、保持部材24に挟持具25をネジ止めで取り付けるためのものである。

(挟持具) 挟持具25は、保持部材24にヘッドマウントディスプレイ2を固定するために、ヘッドマウントディスプレイ2の一部を挟持するものである。挟持具25は、たとえば上述した保持部材24と同様に、樹脂材料を用いて構成することが可能である。挟持具25は、図10に示すように、2つの脚部34と、これらを連結する連結部35と、を一体に有している。各々の脚部34には軸孔36が形成されている。この軸孔36は、保持部材24に挟持具25を取り付けるときに、保持部材24の雌ネジ部に位置合わせされる。この状態で図示しない固定用のネジを軸孔36に通して保持部材24の雌ネジ部に螺合させることにより、図11に示すように保持部材24に挟持具25を固定することができる。

(顎台) 顎台26は、ユーザーの顎を下から受けて支えるものである。顎台26の上面部は、人間の顎の形状に適用するように凹面状に形成されている。顎台26は、図12に示すように、支軸37に支持されている。顎台26は、たとえば樹脂材料で構成されるもので、支軸37の上端部に固定されている。顎台26を支える支軸37は、断面矩形の棒状に形成されている。また、支軸37はブラケット38に取り付けられている。ブラケット38には突出部39と2つのネジ孔40(図12では一方のみ表示)とが設けられている。突出部39には、支軸37の断面形状に対応して矩形の貫通孔41が設けられ、この貫通孔41に支軸37が嵌挿されている。支軸37を貫通孔41に嵌挿した状態では、両者の嵌合部分に適度な摺動抵抗が作用し、この摺動抵抗をもって支軸37が貫通孔41の中心軸方向に移動可能となっている。また、顎台26の位置は、支軸37の移動によって調整可能となっている。

ネジ孔40は、ブラケット38を台座部23に取り付けるために形成されたものである。実際にブラケット38を台座部23に取り付ける場合は、台座部23の第2固定用孔29にネジ孔40を位置合わせし、その状態で図示しないネジを第2固定用孔29に通してネジ孔40に螺合させるとともに、そのネジを適度な力に締め付ける。これにより、台座部23にブラケット38を固定することができる(図6および図7を参照)。また、第2固定用孔29に通したネジを緩めれば、第2固定用孔29の長手方向にブラケット38を移動させることができる。

<5.ヘッドマウントディスプレイユニットの使用手順> 次に、ヘッドマウントディスプレイユニットの使用手順について説明する。 本発明の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニット1は、もともと移動型の形態で使用されるヘッドマウントディスプレイ2を、据え置き型の形態でも使用できるようにしたものである。このため、以降ではヘッドマウントディスプレイ2を据え置き型で使用する場合の手順について説明する。この使用手順には、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に装着する第1の段階と、ヘッドマウントディスプレイ2をユーザーの頭部に装着する第2の段階とが含まれる。以下、各段階の具体的な手順を説明する。

(第1の段階) まず、固定器具3にヘッドマウントディスプレイ2を装着する。その際、ヘッドマウントディスプレイ2においては、本体部5から装着具6を取り外しておく。また、固定器具3においては、保持部材24から挟持具25を取り外しておく。その状態でヘッドマウントディスプレイ2の本体部5を固定器具3の保持部材24に載せる。このとき、本体部5の前部7を保持部材24の第1受け部31と第2受け部32に押し当てるようにする。

次に、挟持具25を保持部材24に取り付ける。このとき、挟持具25の2つの脚部34を本体部5の中間部8の両側に配置する。これにより、2つの脚部34が本体部5の中間部8を跨いだ状態となる。その状態で挟持具25の軸孔36に固定用のネジを通すとともに、そのネジを保持部材24側の雌ねじ部に螺合させて適度に締め付ける。そうすると、本体部5の中間部8が挟持具25の連結部35によって保持部材24側に押圧される。これにより、本体部5の中間部8が挟持具25により挟持された状態になる。

以上の手順でヘッドマウントディスプレイ2が固定器具3に装着される。これにより、ヘッドマウントディスプレイ2は、固定器具3の保持部材24によって固定状態に保持される。ここで記述する「固定状態」とは、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に装着して使用する場合に、少なくとも実用上支障がない程度にヘッドマウントディスプレイ2を固定した状態をいう。実際にヘッドマウントディスプレイ2を使用する場合は、ユーザーはヘッドマウントディスプレイ2を頭部に被って左右の覗き窓を覗き込もうとパッド部に額を軽く押し当てる。このとき、パッド部を通してヘッドマウントディスプレイ2に加わる押圧力を保持部材24で受け止めて、ヘッドマウントディスプレイ2を動かないように保持することができれば、実用上支障はない。この点、本実施形態では、保持部材24の第1受け部31に前部7の外面を密着させてヘッドマウントディスプレイ2を保持する構成になっているため、ユーザーがパッド部に額を押し当てたときの押圧力を保持部材24全体でバランス良く受け止めることができる。

また、上述のように固定器具3にヘッドマウントディスプレイ2を装着すると、ヘッドマウントディスプレイ2は前傾姿勢に支持される。前傾姿勢とは、上記図5に示す光学系の光軸280aが眼球位置から見て前方斜め下方に傾いて配置される状態をいう。この光軸の傾き角度をヘッドマウントディスプレイ2の前傾角度と定義すると、この前傾角度は、好ましくは、5度以上、70度以下、より好ましくは、15度以上、60度以下、さらに好ましくは、25度以上、50度以下の条件で設定するとよい。前傾姿勢に支持されたヘッドマウントディスプレイ2をユーザーが頭部に装着する場合は、ヘッドマウントディスプレイ2の前傾姿勢にならってユーザーの頭部が前方に傾いた状態となる。このため、ヘッドマウントディスプレイ2の左右の覗き窓をユーザーが正面から真っ直ぐに覗き込むときは、ユーザーの視線も前方斜め下方に傾くことになる。

ちなみに、台座部23に保持部材24を固定している締め付けツマミを緩めた状態にすれば、台座部23の座面27に保持部材24を載せたままで、保持部材24を図7のF方向に揺動させることができる。このため、保持部材24に装着されるヘッドマウントディスプレイ2の前後方向の傾き角度(本形態例では前傾角度)を調整することが可能となる。

(第2の段階) 次に、ヘッドマウントディスプレイ2をユーザーの頭部に装着する。このとき、ヘッドマウントディスプレイ2を装着した固定器具3は、卓上に設置しておけばよい。また、ユーザーは、ヘッドマウントディスプレイ2の後部9に向かい合うように椅子に座ってヘッドマウントディスプレイ2を頭部に装着すればよい。その際、顎台26が邪魔にならないように、あらかじめ顎台26の位置を下方に退避させておくとよい。その状態で、ユーザーはヘッドマウントディスプレイ2の位置にあわせて自身の頭部を本体部5の内側に入り込ませる。これにより、ユーザーの頭部にヘッドマウントディスプレイ2が被せられた状態になる。その際、ユーザーは本体部5のパッド部に額を押し当てて左右の覗き窓を覗き込むことにより、頭部の位置を決める。こうして頭部の位置を決めたら、その状態を維持しながら顎台26の位置を上方に移動させてユーザーの顎に顎台26を当てる。移動後の顎台26の位置は、支軸37と貫通孔41との摺動抵抗を利用して保持することが可能である。また、これ以外にも、支軸37に横方向からネジ等(不図示)を押し当てて顎台26の位置を固定してもよい。これにより、ユーザーの頭部の動きがヘッドマウントディスプレイ2の本体部5と顎台26によって規制される。

次に、ユーザーは、ヘッドマウントディスプレイ2の2つの覗き窓を覗き込みながら、第1回転ツマミ11と第2回転ツマミ12を適宜回転させることにより、瞳孔中心位置に光学系の中心位置を合わせるとともに、瞳孔位置から光学系の前段レンズ位置までの距離を合わせる。このとき、上述した表示素子240に位置合わせ用の画像を表示し、この画像を見ながらユーザーが第1回転ツマミ11と第2回転ツマミ12を適宜回転させるようにしてもよい。また、撮像素子340で撮像した眼球100の画像データを外部の端末装置に送り、この端末装置の画面を見ながら検査者(ユーザー以外の者)が第1回転ツマミ11と第2回転ツマミ12を適宜回転させてもよいし、検査者がユーザーに調整の仕方を指示してもよい。

以上で、ヘッドマウントディスプレイ2を据え置き型で使用するための準備が完了となる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に固定したまま視野検査を行うことが可能となる。なお、ヘッドマウントディスプレイ2の使用形態を据え置き型から移動型に戻す場合は、保持部材24から挟持具25と一緒に本体部5を取り外した後、本体部5に装着具6を取り付ければよい。

<6.実施形態の効果> 本発明の実施形態においては、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に装着することにより、ヘッドマウントディスプレイ2を一定の場所に固定した状態(据え置き型)で使用することが可能となる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ2の重さは固定器具3で支えられるため、ヘッドマウントディスプレイ2を頭部に装着したユーザーには、ヘッドマウントディスプレイ2の重さが加わらなくなる。このため、ユーザーの身体的な負担を軽減することができる。その結果、子供からお年寄りまで幅広い年齢層のユーザーがほとんど負担を感じることなくヘッドマウントディスプレイ2を使用することが可能となる。このため、たとえばヘッドマウントディスプレイ2を視野検査装置などの眼検査装置として使用する場合は、被検者が子供やお年寄りであっても、被検者に負担をかけずに眼検査を行うことが可能となる。また、ヘッドマウントディスプレイ2は固定器具3に対して着脱可能になっているため、ヘッドマウントディスプレイ2を移動型と据え置き型のどちらの形態でも使用することが可能となる。

また、ヘッドマウントディスプレイには、眼鏡型、ゴーグル型、ヘルメット型などがあるが、本発明は特にヘルメット型またはそれに類似した形式のヘッドマウントディスプレイを用いる場合に適用して好ましいものである。以下にその理由を述べる。 眼鏡型のヘッドマウントディスプレイは非常に軽量に作られているため、使用中にヘッドマウントディスプレイの重さが原因でユーザーが首などに負担を感じることは皆無である。これに対して、ヘルメット型のヘッドマウントディスプレイは、眼鏡型に比べてかなり重くなる傾向にある。本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ2は、ヘルメット型に類似した形式になっていて、上記図5に示す光学系(200,300)や制御部400などを本体部5に搭載しているため、重さが1.8kgほどになる。このため、使用中にユーザーが首や肩などに負担を感じやすくなる。そうした場合、固定器具3を用いてヘッドマウントディスプレイ2を据え置き型で使用することができれば、ユーザーの身体的な負担を大幅に軽減することができる。ただし、本発明はヘルメット型のヘッドマウントディスプレイに限らず、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイを用いて構成してもよい。ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイは、これに搭載される部品によって重さが変わるものの、ある程度以上の重さになるとユーザーが負担に感じるようになる。このため、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイに適用しても同様の効果が期待できる。

本発明の実施形態においては、固定器具3にヘッドマウントディスプレイ2を装着した場合に、固定器具3がヘッドマウントディスプレイ2を前傾姿勢に支持するため、ヘッドマウントディスプレイ2を使用するユーザーは、前部7の内側のパッド部に額を当てて頭部の重さを支えることができる。このため、ユーザーは、負担の少ない姿勢でヘッドマウントディスプレイ2を使用することができる。

本発明の実施形態においては、固定器具3が持ち運び可能に構成されているため、ヘッドマウントディスプレイ2を据え置き型で使用する場合でも、その使用場所を自由に選択したり変更したりすることができる。

本発明の実施形態においては、ヘッドマウントディスプレイ2の前後方向の傾き角度を調整可能としているため、ヘッドマウントディスプレイ2を使用するユーザーが楽に感じるように、ユーザーの姿勢に応じてヘッドマウントディスプレイ2の傾き角度を合わせることができる。また、ヘッドマウントディスプレイ2をユーザーが頭部に装着しやすいように、ヘッドマウントディスプレイ2の傾き角度を合わせることができる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ2の使用感を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態においては、固定器具3に顎台26を設け、この顎台26でユーザーの顎を支える構成になっている。このため、ヘッドマウントディスプレイ2を装着するユーザーの頭部の位置を安定させることができる。

本発明の実施形態においては、顎台26の位置(特に、高さ方向の位置)を調整する機構を固定器具3に設けているため、ヘッドマウントディスプレイ2を使用するユーザーの頭部の大きさにあわせて顎台26を適切な位置に移動させることができる。

<7.他の実施形態> 図13は本発明の他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成を示すもので、(A)は正面図、(B)は側面図である。 この実施形態においては、固定器具3にモニター51が設けられている。モニター51は、ヘッドマウントディスプレイ2を使用するユーザー以外の者に画像を表示するものである。モニター51は、平面型の液晶表示装置や有機EL表示装置、あるいはタブレット端末などを用いて構成することができる。モニター51の背面側には支持部材52が固定されており、この支持部材52を介してモニター51がネジ止め等によって台座部23に取り付けられている。

また、モニター51は表示面51aを有し、この表示面51aを保持部材24の前方に向けた状態で配置されている。保持部材24の前方とは、上記図1に示すY方向の一方であって、保持部材24に装着されたヘッドマウントディスプレイ2をユーザーが頭部に装着して使用する場合にユーザーの顔が向く方向をいう。

また、モニター51の向きは調整可能になっている。モニター51の向きを調整する機構としては、たとえばヒンジ機構などを用いることができる。これにより、たとえば図中二点鎖線で示すように、モニター51の向きを調整することが可能となる。また、モニター51の向きを調整する機構としては、ある軸周りの全方向に表示面51aを向けられるような構成を採用することが好ましい。具体的には、次のような構成を採用することが可能である。まず、固定器具3の安定性が損なわれないようにベース部21をより大きなサイズとし、このベース部21上に垂直方向に十分に長いポール(不図示)を立てる。また、このポールには、当該ポールの中心軸(垂直軸)周りに回転可能な留め具(不図示)を取り付ける。そして、モニター51の向きを変えるときに、モニター51が保持部材24やヘッドマウントディスプレイ2等と干渉しないような高い位置で、モニター51を留め具に装着する。このような構成を採用すれば、留め具の回転によってモニター51(表示面51a)を垂直軸回りの全方向に向けることが可能となる。また、上記ポールを門型(逆U字形)やH型とし、このポールの水平部分に上記同様に留め具を回転可能に取り付けた場合は、留め具の回転によってモニター51(表示面51a)を水平軸回りの全方向に向けることが可能となる。

この実施形態においては、固定器具3にモニター51を設けたことにより、たとえばヘッドマウントディスプレイ2でユーザーが見ている画像と同じ画像をモニター51に表示させることができる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ2を使用中のユーザーがどのような画像を見ているかを、ユーザー以外の者がモニター51を見て確認することができる。また、ヘッドマウントディスプレイ2を眼検査装置として使用する場合は、ヘッドマウントディスプレイ2を頭部に装着する被検者の正面に座って検査者がモニター51の表示面51aを確認することができる。これにより、検査者は眼検査に必要な情報をモニター51に表示しながら被検者に指示を与えることができる。また、撮像素子340で撮像した眼球の画像をモニター51に表示すれば、この眼球画像を見ながら検査者が第1回転ツマミ11や第2回転ツマミ12を用いた調整作業を行うことが可能となる。

また、モニター51の向きを調整可能な構成を採用しているため、上記ユーザー以外の者が見やすいようにモニター51の向きを合わせることができる。

なお、モニター51は、保持部材24の側方(X方向の一方)に表示面51aを向けた状態で配置してもよい。この場合は、ヘッドマウントディスプレイ2を頭部に装着する被検者の横に座って検査者がモニター51の表示面51aを確認することができる。

また、モニター51の向きは、表示面51aを前方に向けた状態、表示面51aを後方に向けた状態、表示面51aを左方に向けた状態、表示面51aを右方に向けた状態、表示面51aを上方に向けた状態、表示面51aを下方に向けた状態のうち、少なくとも2つの異なる方向に変更可能な構成としてもよい。これにより、ヘッドマウントディスプレイユニット1や固定器具3の設置場所に応じて、モニター51の向きを切り替えることができる。

図14は本発明のさらに他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイユニットの構成を示す正面図である。 この実施形態においては、固定器具3にハンドル53が設けられている。ハンドル53は、保持部材24よりも低い位置に配置されている。また、ハンドル53は、連結部材54を用いて支柱22に固定されている。

ハンドル53には左右一対の把持部53aが設けられている。把持部53aは、ハンドル53の両端部に配置されている。把持部53aは、固定器具3に装着したヘッドマウントディスプレイ2をユーザーが使用する際に、ユーザーが両手で握る部分となる。把持部53aは、ユーザーが握りやすい太さに形成されている。また、把持部53aには、必要に応じて滑り止め処理を施すことができる。具体的には、把持部53aの表面をゴムなどの高摩擦材料で構成したり、把持部53aの表面に凹凸を設けたりするなどの処理を施すことができる。

この実施形態においては、保持部材24に装着されたヘッドマウントディスプレイ2をユーザーが頭部に装着して使用する場合に、ユーザーが両手で左右の把持部53aを把持することで、ユーザーの姿勢を安定させることができる。また、ユーザーの手の力がベース部材21に下向きに加わることで、ヘッドマウントディスプレイユニット1全体の姿勢を安定させることができる。

なお、ハンドル53の位置は上下方向あるいは前後方向に調整可能な構成としてもよい。また、ハンドル53の両端部を上向きに屈曲させることで、把持部53aの向きを縦向きにしてもよい。また、視野検査などで被検者が操作する被検者操作部420をたとえば押圧式のスイッチで構成し、その被検者操作部420を少なくとも左右いずれか一方の把持部53aに設けることにより、被検者が把持部53aを握ったままで被検者操作部420を操作可能(スイッチング操作可能)な構成としてもよい。

また、上述した実施形態の他にも、たとえば図示はしないが、ヘッドマウントディスプレイ2と固定器具3とにそれぞれ端子部を設けた構成を採用してもよい。具体的には、ヘッドマウントディスプレイ2に第1の端子部(たとえば、雄型端子)を設けるとともに、保持部材24に第2の端子部(たとえば、雌型端子)を設け、保持部材24にヘッドマウントディスプレイ2を装着したときに、第1の端子部と第2の端子部とが電気的に接続される構成を採用してもよい。

上記の構成を採用した場合は、たとえば、ヘッドマウントディスプレイ2に充電式電池が搭載されている場合に、この充電式電池に充電するための端子部として第1の端子部と第2の端子部を機能させることができる。その場合、第1の端子部は受電用の端子部となり、第2の端子部は給電用の端子部となる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に装着するだけで自動的に充電を開始することができ、またその装着期間をそのまま充電期間に充てることができる。また、ヘッドマウントディスプレイ2を眼検査に用いる場合は、眼検査にかかる時間を充電に充てることができる。

ただし、第1の端子部と第2の端子部は、充電用の端子部として利用する以外にも、たとえば、ヘッドマウントディスプレイ2の制御部(コンピュータ)400に対する信号の入力や制御部400からの信号の出力にも利用することが可能となる。また、第2の端子部をモニター51への入力端子とすれば、撮像素子340で撮像し、かつ、制御部400で処理した眼球の画像をモニター51に表示させることが可能となる。

<8.変形例等> 本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

たとえば、上記実施形態においては、支柱22に台座部23を固定したが、これに限らず、支柱22の軸方向(上下方向)に対して台座部23の位置を調整可能な構成としてもよい。この構成を採用すれば、ユーザーの身長や座高に合わせて台座部23の高さを調整することが可能となる。

また、上記実施形態においては、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3に装着して使用する場合に、本体部5から装着具6を取り外すようにしたが、これに限らず、ユーザーの邪魔にならない位置に装着具6をずらして保持する機構を本体部5に設けてもよい。具体的には、たとえば、本体部5の後部9にフック部(不図示)を設け、このフック部に装着具6を引っかけて保持する機構を設けてもよい。

また、上記実施形態においては、ヘッドマウントディスプレイ2を固定器具3で前傾姿勢に支持するものとしたが、これに限らず、ヘッドマウントディスプレイ2を水平な姿勢または後方に傾いた姿勢に支持する構成であってもよい。ただし、ヘッドマウントディスプレイ2を前傾姿勢に支持した方が、ユーザーにかかる負担が軽くなるというメリットがある。

また、上記実施形態においては、固定器具3に顎台26を設けているが、顎台26は必要に応じて設けるようにすればよい。また、顎台26を設ける場合は、保持部材24と顎台26との相対位置を、左右方向および/または前後方向に調整可能な構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、卓上に設置して使用する固定器具3を例に挙げて説明したが、これに限らず、たとえば建物の天井や壁などにネジ止め等により設置して使用する固定器具であってもよい。また、卓上に設置して使用する固定器具3であれば、固定器具3の設置状態を安定させるために、ベース部材21にクランプ機構(不図示)を設け、このクランプ機構によってベース部材21を卓上に固定可能な構成を採用してもよい。また、卓上で固定器具3が動かないようにベース部材21の底面に粘着シート(不図示)を貼り付けてもよい。

また、本発明を適用可能なヘッドマウントディスプレイ2の重さに特段の制限はないが、ユーザーの身体的な負担を軽減するという観点で考えると、本発明は、重さが500g以上のヘッドマウントディスプレイ2を用いる場合に適用して好適なものであり、重さが1kg以上のヘッドマウントディスプレイ2を用いる場合に適用するとより好適である。

また、本発明は、ヘッドマウントディスプレイを眼検査以外の医療用途、さらには医療以外の用途(たとえば、ゲーム機器、AV機器など)で使用する場合に適用してもかまわない。

また、本発明は、固定器具3に装着したヘッドマウントディスプレイ2をユーザーが椅子に座って使用する場合だけでなく、ユーザーが立ったままで使用する場合、あるいはユーザーが背もたれ付きの椅子やソファに寝そべって使用する場合などに適用してもかまわない。

1…ヘッドマウントディスプレイユニット 2…ヘッドマウントディスプレイ 3…固定器具 5…本体部 6…装着具 21…ベース部材 22…支柱 23…台座部 24…保持部材 25…挟持具 26…顎台 51…モニター 51a…表示面 53…ハンドル 53a…把持部