Chair device for chair equipment, especially used in virtual reality devices

【発明の詳細な説明】 椅子装置、特にバーチャルリアリティ装置で使用するための椅子装置 本発明は椅子装置、特にバーチャルリアリティ装置で使用するための椅子装置に関し、この椅子は、静止した底部フレームとその上にあって椅子部を支えている上部フレームを有する下部構造と、底部フレームに対して上部フレームを動かすように底部フレームと上部フレームとの間にある作動手段とを有し、その作動手段は駆動手段と決められた長さの連結アームとを有しており、この連結アームは上部ヒンジ軸を介してヒンジ式に上部フレームと相互作用し、底部ヒンジ軸を介してヒンジ式に底部フレームと相互作用する。 このような椅子装置は、米国特許第３，６２８，８２９号に記載されている。 この椅子装置の場合、２つのヒンジ軸が互いに垂直に配置されているため、椅子部は傾斜運動だけが可能である。 さらに、この傾斜運動は椅子部の中央真下にある固定された傾斜ポイントを中心に起こるため、これら運動は常にがたのある運動となる。 それゆえ、装置上に設けられている椅子部には、これらのがたつきを吸収するように上部フレームにスプリングが設けられている。 本発明の目的は、バーチャルリアリティ環境で想定されるいくつかの自然な動きを、実質的にがたつきを伴わずに模造することができるように、従来の椅子を改良することである。 この目的は、上で述べたタイプの椅子装置において、発明に従って上部及び底部ヒンジ軸が互いに実質的に平行に延在することによって達成される。 本発明による椅子装置の場合、上部フレームは上方向及び下方向への動きだけでなく、底部フレームに対して横方向及び傾斜運動をも行うことができる。 さらに、底部フレームに対して上部フレームが実行する動作は、常に滑らかで、がたつきがなく、例えば非常に均一な回転運動を模造することが可能である。 しかしながら、もし必要であればがたつき運動をさせることも可能であることは明らかである。 実用的な実施例において、作動手段は２つの連結アームを有し、連結アームの上部ヒンジ軸間の距離は、連結アームの底部ヒンジ軸間の距離とは異なる。 本実施例による椅子装置においては、上部ヒンジ軸間の距離を底部ヒンジ軸間の距離と相異させることによって装置上にある椅子部の動作を非常に再現性よく行わせることができるような、より安定した装置を得ることができる。 上部ヒンジ軸間の距離は、底部ヒンジ軸間の距離よりも小さい方が望ましい。 この実施例において、椅子装置の下部構造はより安定したものとなる。 固定長の２つの連結アームを使用することにより、椅子部を上に配置されている上部フレームが傾斜運動と、また、上方向及び下方向への動きを非常に正確な制御のもとに受けることができるという大きな利点がある。 しかしながら、専門家には自明なことであるが、駆動手段は多くの異なった公知の駆動手段から選択することが可能であるものの、好ましくは線形アクチュエータを有することが望ましい。 特別な実施例において、上部及び底部ヒンジ軸は椅子部を横切る方向に対して実質的に垂直に配置されている。 この実施例において、椅子を上に配置されている上部フレームは、底部フレームに対して横方向および傾斜運動を組み合わせた動きを行うことが可能である。 更に、横方向の動き、傾斜運動、及び上方向及び下方向の動きはかなり大きくできうる。 なぜなら前後に揺れる動きでは、その椅子部に座わる人がその椅子部から落ちやすくはないから。 好ましい実施例において、椅子部は傾斜可能に上部フレームと連結されており、最も好ましくは、傾斜運動は上部及び底部ヒンジ軸に実質的に平行に延在する平面内で生じる。 椅子部の傾斜容易性および下部構造の動きの可能性を組み合わせた結果、椅子部に座っている人は実質的には全ての動き、すなわち、前後及び左右への傾斜運動の変化、それらの組み合わせ、あるいは上下運動との組み合わせ運動を受ける可能性がある。 ここでの主な利点は、これら全ての動きが回転的で滑らかな方法で生じることが可能であり、もし必要ならがたつきも可能であるということである。 実用的な実施例において、椅子部は上部フレームの２つの対峙した直立部分に傾斜可能に支持される。 この実施例において、椅子部の傾斜軸はユーザーの腹部の高さに配置することができる。 これは、乗り物酔いのような吐き気を催すことはない。 上部フレームに対して椅子部へ傾斜運動を行わせるために、椅子装置は、椅子部と下部構造の間に連結された線形アクチュエータを有することが好ましい。 本発明はまた、本発明による椅子装置と使用することを明らかに意図した下部構造を提供する。 最後に、本発明は、本発明による椅子装置を有するバーチャルリアリティ装置を提供するものである。 図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。 図１は、本発明による椅子装置の概略的な斜視図である。 図２及び図３は、それぞれ図１の椅子装置の概略的な正面図及び側面図である。 図４は図３に対応しているが、椅子装置の様々な位置を示したものである。 図５及び図６は、図２に対応しているが、椅子装置のさまざまな傾斜位置を示したものである。 図７は、本発明による椅子装置の、図１に示したものとは異なる実施例に関する。 図１は、本発明による椅子１の好ましい実施形態を示しており、シート２、背もたせ３、肘掛け４、足載せ台５を有する椅子部、及び下部構造６を有する。 前記下部構造６は、地面に置かれている静止した、すなわち不動の底部フレーム７ と、その上に配置されている上部フレーム８からなる。 この２つのフレーム７、８は、４つの連結アーム９によって互いに固定されており、これら４つの連結アームは対応するフレーム７、 ８におけるヒンジ軸１０によって、ヒンジ式に支持されている。 下部構造６は台形の形をしており、２つのフレーム７、８の間に固定されているピストン／シリンダーユニット１１によって、図５及び６を参照して以下に詳細に説明する傾斜運動を実行することが可能である。 ピストン／シリンダーユニット１１は特に、 気圧式及び水圧式に駆動される。 ヒンジ軸１０に平行な平面内で椅子部の付加的な傾斜運動を生じさせるために、シート２、背もたせ３、肘掛け４、及び足のせ台５を有する椅子部は、椅子フレーム８の直立部分１２で回転可能に支持されている。 この目的のため、部品１２のヒンジ軸１３は、肘掛け４の対応する穴の中に延在している。 ユニット１１と同じタイプのピストン／シリンダーユニット１ ４によって為し得る上述の回転運動は、図４を参照して以下詳細に述べることにする。 ヒンジ軸１０に平行な平面内における上述の回転、あるいは傾斜運動は、 図１の構造によってのみではなく、以下に述べる図７に示している構造によっても為し得るものである。 図２及び図３は、それぞれ図１の椅子の概略的な正面図及び側面図であり、図１の部分に対応する部分は同じ参照符号で示されている。 図４は図３に対応しているが、シート２、背もたせ３、肘掛け４、及び足のせ台５を有する椅子部の傾斜あるいは回転運動も点線で示されている。 図から明らかなように、前記回転運動はピストン／シリンダーユニット１４、すなわち、シリンダー内外にピストンがスライドすることによって可能となっている。 図５及び図６は図２に対応しているが、図５においては、ピストン／シリンダーユニット１１の動作が、矢印１５の方向に傾斜運動を生じさせており(対応する傾斜運動の結果、図２の本来の台形型下部構造６は図５で変形している)、一方図６においては同様にピストン／シリンダーユニット１１の動作を介して、矢印１６の方向に対応した反対向きの傾斜運動が示されている。 図５に示した傾斜位置は、図６では点線で示してある。 特に、一般的に、線形アクチュエータ１１、１４のコンピュータ制御された相互作用を介して、一方で（アクチュエータ１１による）矢印１５及び１６の方向の傾斜運動と、他方でバーチャルリアリティシステムの場合に好ましい（アクチュエータ１４による）ヒンジ軸１３の周りの傾斜あるいは回転運動とを組み合わせた動きが、比較的単純で、それゆえ安価な部品で非常に効率的であることが明らかである。 図７の構造は図１のそれとは異なり、シート２、背もたせ３、肘掛け４及び足のせ台５を有する椅子部の、ヒンジ軸１０に平行な平面内での回転あるいは傾斜運動を異なった方法で実現する。 図１の部品に対応するものは同じ参照符号で示した。 底部及び上部フレーム間に配置され、且つ、図１の上部フレーム８に対応する方法で底部フレーム７に連結している中間フレーム１７を使用している。 しかしながら、図７の上部フレーム８は、連結アーム９'によって中間フレーム１ ７に固定されており、シート２、背もたせ３、肘掛け４、及び足のせ台５を有する椅子部のヒンジ軸１０に平行な平面内における傾斜運動は、前記連結アーム９ 'が上部フレーム及び中間フレームに設けられたヒンジ軸１０の周囲を回転することによって可能となっている。 事実、下部構造６は、互いに直角に配置されている２つの台形から成っている。 中間フレーム１７の連結アーム９の間の距離は、それゆえ上部フレーム８におけるそれよりも大きく、また同様に図１に示すように、底部フレーム７における連結アーム９の間の距離も中間フレーム１７のそれより大きくなっている。 図１から７による構造において、ユニットを使用する間、ユーザーの腹部位置に質量中心があって、その吐き気を催すような動きを止めて、地面に対する動作包絡面ができるだけ小さくなることを確実にすることは重要なことである。 本発明は図に示した実施例に限定されるものではなく、他の変形も可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年１２月１８日（１９９８．１２．１８） 【補正内容】 明細書椅子装置、特にバーチャルリアリティ装置で使用するための椅子装置 本発明は椅子装置、特にバーチャルリアリティ装置で使用するための椅子装置に関し、この椅子は、静止した底部フレームとその上にあって椅子部を支えている上部フレームを有する下部構造と、底部フレームに対して上部フレームを動かすように底部フレームと上部フレームとの間にある作動手段とを有し、その作動手段は駆動手段と決められた長さの連結アームとを有しており、この連結アームは上部ヒンジ軸を介してヒンジ式に上部フレームと相互作用し、底部ヒンジ軸を介してヒンジ式に底部フレームと相互作用する。 このような椅子装置は、米国特許第３，６２８，８２９号に記載されている。 この椅子装置の場合、２つのヒンジ軸が互いに垂直に配置されているため、椅子部は傾斜運動だけが可能である。 さらに、この傾斜運動は椅子部の中央真下にある固定された傾斜ポイントを中心に起こるため、これら運動は常にがたのある運動となる。 それゆえ、装置上に設けられている椅子部には、これらのがたつきを吸収するように上部フレームにスプリングが設けられている。 本発明の目的は、バーチャルリアリティ環境で想定されるいくつかの自然な動きを、実質的にがたつきを伴わずに模造することができるように、従来の椅子を改良することである。 この目的は、上で述べたタイプの椅子装置において、発明に従って上部及び底部ヒンジ軸が互いに実質的に平行に延在することによって達成される。 本発明による椅子装置の場合、上部フレームは上方向及び下方向への動きだけでなく、底部フレームに対して横方向及び傾斜運動をも行うことができる。 さらに、底部フレームに対して上部フレームが実行する動作は、常に滑らかで、がたつきがなく、例えば非常に均一な回転運動を模造することが可能である。 しかしながら、もし必要であればがたつき運動をさせることも可能であることは明らかである。 米国特許第５，４８５，７６３号についても言及することにする。 これは可動の底面及び固定された上面を有する機械装置について教えており、その可動の底面及び固定された上面は、ピボット角の機能としての長さを変える特殊なリンクでリンク結合されている。 しかしながら、その目的はぶらんこの揺れの動きあるいはその感触を可動の底面に与えることである。 本発明による椅子装置の実用的な実施例において、作動手段は２つの連結アームを有し、連結アームの上部ヒンジ軸間の距離は、連結アームの底部ヒンジ軸間の距離とは異なる。 本実施例による椅子装置においては、上部ヒンジ軸間の距離を底部ヒンジ軸間の距離と相異させることによって装置上にある椅子部の動作を非常に再現性よく行わせることができるような、より安定した装置を得ることができる。 上部ヒンジ軸間の距離は、底部ヒンジ軸間の距離よりも小さい方が望ましい。 この実施例において、椅子装置の下部構造はより安定したものとなる。 固定長の２つの速結アームを使用することにより、椅子部を上に配置されている上部フレームが傾斜運動と、また、上方向及び下方向への動きを非常に正確な制御のもとに受けることができるという大きな利点がある。 しかしながら、専門家には自明なことであるが、駆動手段は多くの異なった公知の駆動手段から選択することが可能であるものの、好ましくは線形アクチュエータを有することが望ましい。 特別な実施例において、上部及び底部ヒンジ軸は椅子部を横切る方向に対して実質的に垂直に配置されている。 この実施例において、椅子を上に配置されている上部フレームは、底部フレームに対して横方向および傾斜運動を組み合わせた動きを行うことが可能である。 更に、横方向の動き、傾斜運動、及び上方向及び下方向の動きはかなり大きくできうる。 なぜなら前後に揺れる動きでは、その椅子部に座わる人がその椅子部から落ちやすくはないから。 好ましい実施例において、椅子部は傾斜可能に上部フレームと連結されており、最も好ましくは、傾斜運動は上部及び底部ヒンジ軸に実質的に平行に延在する平面内で生じる。 椅子部の傾斜容易性および下部構造の動きの可能性を組み合わせた結果、椅子部に座っている人は実質的には全ての動き、すなわち、前後及び左右への傾斜運動の変化、それらの組み合わせ、あるいは上下運動との組み合わせ運動を受ける可能性がある。 ここでの主な利点は、これら全ての動きが回転的で滑らかな方法で生じることが可能であり、もし必要ならがたつきも可能であるということである。 実用的な実施例において、椅子部は上部フレームの２つの対峙した直立部分に傾斜可能に支持される。 この実施例において、椅子部の傾斜軸はユーザーの腹部の高さに配置することができる。 これは、乗り物酔いのような吐き気を催すことはない。 上部フレームに対して椅子部へ傾斜運動を行わせるために、椅子装置は、椅子部と下部構造の間に連結された線形アクチュエータを有することが好ましい。 本発明はまた、本発明による椅子装置と使用することを明らかに意図した下部構造を提供する。 最後に、本発明は、本発明による椅子装置を有するバーチャルリアリティ装置を提供するものである。 図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。 図１は、本発明による椅子装置の概略的な斜視図である。 図２及び図３は、それぞれ図１の椅子装置の概略的な正面図及び側面図である。 図４は図３に対応しているが、椅子装置の様々な位置を示したものである。 図５及び図６は、図２に対応しているが、椅子装置のさまざまな傾斜位置を示したものである。 図７は、本発明による椅子装置の、図１に示したものとは異なる実施例に関する。 図１は、本発明による椅子１の好ましい実施形態を示しており、シート２、背もたせ３、肘掛け４、足載せ台５を有する椅子部、及び下部構造６を有する。 前記下部構造６は、地面に置かれている静止した、すなわち不動の底部フレーム７ と、その上に配置されている上部フレーム８からなる。 この２つのフレーム７、 ８は、４つの連結アーム９によって互いに固定されており、これら４つの連結アームは対応するフレーム７、８における上部ヒンジ軸１０ａと底部ヒンジ軸１０ によって、ヒンジ式に支持されている。 下部構造６は台形の形をしており、２つのフレーム７、８の間に固定されているピストン／シリンダーユニット１１によって、図５及び６を参照して以下に詳細に説明する傾斜運動を実行することが可能である。 ピストン／シリンダーユニット１１は特に、気圧式及び水圧式に駆動される。 ヒンジ軸１０、１０ａに平行な平面内で椅子部の付加的な傾斜運動を生じさせるために、シート２、背もたせ３、肘掛け４、及び足のせ台５を有する椅子部は、椅子フレーム８の直立部分１２で回転可能に支持されている。 この目的のため、部品１２のヒンジ軸１３は、肘掛け４の対応する穴の中に延在している。 ユニット１１と同じタイプのピストン／シリンダーユニット１４によって為し得る上述の回転運動は、図４を参照して以下詳細に述べることにする。 ヒンジ軸１０、１０ａに平行な平面内における上述の回転、あるいは傾斜運動は、図１の構造によってのみではなく、以下に述べる図７に示している構造によっても為し得るものである。 図２及び図３は、それぞれ図１の椅子の概略的な正面図及び側面図であり、図１の部分に対応する部分は同じ参照符号で示されている。 図４は図３に対応しているが、シート２、背もたせ３、肘掛け４、及び足のせ台５を有する椅子部の傾斜あるいは回転運動も点線で示されている。 図から明らかなように、前記回転運動はピストン／シリンダーユニット１４、すなわち、シリンダー内外にピストンがスライドすることによって可能となっている。 図５及び図６は図２に対応しているが、図５においては、ピストン／シリンダーユニット１１の動作が、矢印１５の方向に傾斜運動を生じさせており(対応する傾斜運動の結果、図２の本来の台形型下部構造６は図５で変形している)、一方図６においては同様にピストン／シリンダーユニット１１の動作を介して、矢印１６の方向に対応した反対向きの傾斜運動が示されている。 図５に示した傾斜位置は、図６では点線で示してある。 特に、一般的に、線形アクチュエータ１１、１４のコンピュータ制御された相互作用を介して、一方で（アクチュエータ１１による）矢印１５及び１６の方向の傾斜運動と、他方でバーチャルリアリティシステムの場合に好ましい（アクチュエータ１４による）ヒンジ軸１３の周りの傾斜あるいは回転運動とを組み合わせた動きが、比較的単純で、それゆえ安価な部品で非常に効率的であることが明らかである。 図７の構造は図１のそれとは異なり、シート２、背もたせ３、肘掛け４及び足のせ台５を有する椅子部の、ヒンジ軸１０、１０ａに平行な平面内での回転あるいは傾斜運動を異なった方法で実現する。 図１の部品に対応するものは同じ参照符号で示した。 底部及び上部フレーム間に配置され、且つ、図１の上部フレーム８に対応する方法で底部フレーム７に連結している中間フレーム１７を使用している。 しかしながら、図７の上部フレーム８は、連結アーム９'によって中間フレーム１７に固定されており、シート２、背もたせ３、肘掛け４、及び足のせ台５を有する椅子部のヒンジ軸１０、１０ａに平行な平面内における傾斜運動は、 前記連結アーム９'が上部フレーム及び中間フレームに設けられた底部ヒンジ軸１０'及び上部ヒンジ軸１０'ａの周囲を回転することによって可能となっている。 事実、下部構造６は、互いに直角に配置されている２つの台形から成っている。 中間フレーム１７の連結アーム９の間の距離は、それゆえ上部フレーム８におけるそれよりも大きく、また同様に図１に示すように、底部フレーム７における連結アーム９の間の距離も中間フレーム１７のそれより大きくなっている。 図１から７による構造において、ユニットを使用する間、ユーザーの腹部位置に質量中心があって、その吐き気を催すような動きを止めて、地面に対する動作包絡面ができるだけ小さくなることを確実にすることは重要なことである。 本発明は図に示した実施例に限定されるものではなく、他の変形も可能である。 請求の範囲 １． 静止した底部フレーム（７）とその上にあって椅子部を支えている上部フレーム（８）を有する下部構造（６）と、底部フレーム（７）に対して上部フレーム（８）を動かすように底部フレーム（７）と上部フレーム（８）との間にある作動手段とを有し、その作動手段は駆動手段（１１）と決められた長さの連結アーム（９）とを有しており、この連結アームは上部ヒンジ軸（１０ａ）を介してヒンジ式に上部フレーム（８）と相互作用し、底部ヒンジ軸（１０）を介してヒンジ式に底部フレーム（７）と相互作用する椅子装置、特にバーチャルリアリティ装置において使用される椅子装置（１）において、上部ヒンジ軸（１０ａ ）及び底部ヒンジ軸（１０）は互いに実質的に平行に延在していることを特徴とする椅子装置。 ２． 作動手段は２つの連結アーム（９）を有し、連結アーム（９）の上部ヒンジ軸（１０ａ）間の距離は、連結アームの底部ヒンジ軸（１０）間の距離とは異なることを特徴とする請求項１による椅子装置。 ３． 上部ヒンジ軸（１０ａ）間の距離は底部ヒンジ軸（１０）間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項２による椅子装置。 ４． 駆動手段（１１）は線形アクチュエータを有することを特徴とする請求項１から３の一つあるいは複数による椅子装置。 ５． 上部及び底部ヒンジ軸（１０ａ、１０）は、椅子を横切る方向に実質的に垂直に配置されていることを特徴とする請求項１から４の一つあるいは複数による椅子装置。 ６． 椅子部は、上部フレーム（８）に傾斜運動可能なように連結されていることを特徴とする請求項１から５の一つあるいは複数による椅子装置。 ７． 椅子部は上部及び底部ヒンジ軸（１０ａ、１０）に実質的に平行に延在している方向に傾斜可能であることを特徴とする請求項６による椅子装置。 ８． 椅子部は上部フレーム（８）の２つの対峙した垂直な部品（１２）で傾斜可能に支持されていることを特徴とする請求項６あるいは７による椅子装置。 ９． 前記椅子装置は、椅子部と下部構造（６）間を連結している線形アクチュエータを好ましくは有することを特徴とする請求項６、７、及び８による椅子装置。 １０． 請求項１から９までの一つあるいは複数による椅子装置（１）における使用を明らかに意図した下部構造（６）。 １１． 請求項１から９の一つあるいは複数による椅子装置を有することを特徴とするバーチャルリアリティ装置。 【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ