JP-2026076730-A - 光学装置

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Abstract

【課題】装着動作が容易であり、装着の安定性と装置の小型化との両立を可能とする光学装置を提供する。【解決手段】光学装置である頭部装着機器１００は、光学系と、光学系を保持するフロント部２００と、フロント部２００の両端に接続された一対のサイドフレーム３１０とを備え、サイドフレーム３１０は、ぜんまいバネ３４０と、一端に連結部３５０が設けられた変形可能なヒモ３３０とを有しており、ヒモ３３０は、ぜんまいバネ３４０から弾発付勢を受けながら引き出され、連結部３５０同士で着脱可能とされている。【選択図】図３

Inventors

北上真梨奈

Assignees

キヤノン株式会社

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20241024

Claims (19)

光学系と、前記光学系を保持する保持部と、前記保持部の両端に接続された一対のフレーム部と、を備え、前記フレーム部は、弾性部材と、一端に連結部が設けられた変形可能な引張部材と、を有しており、前記引張部材は、前記弾性部材から弾発付勢を受けながら引き出され、前記連結部同士で連結分離可能とされる、光学装置。
前記フレーム部は、前記引張部材の少なくとも一部を収容するケースを有する、請求項１に記載の光学装置。
前記引張部材は、引き入れ動作の際には、前記弾性部材からの弾発付勢により自動的に前記ケースに収容される、請求項２に記載の光学装置。
前記引張部材は、他端が前記ケースに接続され、前記ケースに巻回される、請求項２に記載の光学装置。
前記ケースは、前記引張部材の引き出し動作及び引き入れ動作と連動して回転可能とされている、請求項２に記載の光学装置。
前記弾性部材は、ぜんまいバネである、請求項１に記載の光学装置。
前記光学系は、第１光学系及び第２光学系を有し、前記ぜんまいバネの中心軸方向は、前記第１光学系と前記第２光学系とが並んでいる方向と並列する、請求項６に記載の光学装置。
前記フレーム部は、前記ケースと連動するように係合しており、前記引張部材の引き出し時よりも引き入れ時の方が大きなトルクを持つ一方向フリクション部、を有する、請求項２に記載の光学装置。
前記一方向フリクション部は、ワンウェイクラッチ及びロータリーダンパーを有する、請求項８に記載の光学装置。
前記一方向フリクション部は、前記フレーム部において、前記保持部と前記ケースとの間に配置されている、請求項８に記載の光学装置。
前記連結部同士は、磁着により連結される、請求項１に記載の光学装置。
前記保持部に接続されており、ユーザの顔面の一部と当接する顔面当接部、を備える、請求項１に記載の光学装置。
前記顔面当接部は、当接面がユーザの鼻部に対応した形状とされている、請求項１２に記載の光学装置。
前記顔面当接部は、当接面がユーザの両眼部を含む顔面の上部領域に対応して湾曲した形状とされている、請求項１２に記載の光学装置。
前記ケースは、前記弾性部材と接続された第１ケースと、前記引張部材の少なくとも一部を収容する第２ケースと、を有しており、前記第１ケースと前記第２ケースとは、連動して可動するように係合している、請求項２に記載の光学装置。
前記ケースと前記フレーム部との間に配置された第１転動体を備えており、前記第１転動体は、前記フレーム部と接触して回転しながら摺動する、請求項２に記載の光学装置。
前記フレーム部と前記引張部材との間に配置された第２転動体を備えており、前記第２転動体は、前記フレーム部と接触して回転しながら摺動する、請求項１に記載の光学装置。
前記フレーム部は、前記保持部に接続される第１フレーム部と、前記ケース、前記引張部材、及び前記弾性部材を収容する第２フレーム部と、を有しており、前記第２フレーム部は、前記第１フレーム部と着脱可能とされている、請求項２に記載の光学装置。
映像を表示する表示素子を備える、請求項１に記載の光学装置。

Description

本開示は、光学装置に関するものである。ユーザ（観察者）の頭部に装着する光学機器としては、眼鏡や映像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）が知られている。ＨＭＤを使用することにより、手軽に映像を大画面で見たり立体視したりすることができる。そのため、ＨＭＤは、人工現実感（バーチャルリアリティ：ＶＲ）及び複合現実感（ミックスドリアリティ：ＭＲ）を体験可能な機器として使用されている。ＨＭＤは、ユーザの快適性を向上させるために、小型軽量化が求められている。その一方で、ユーザがＨＭＤを使用中に頭を動かした場合でも、ＨＭＤがずれて映像が鮮明に見えなくなってしまうことを防止するため、頭部に安定して装着されることが求められる。眼鏡は生活のあらゆるシーンで用いられ、スポーツ等で頭を激しく動かした場合でも、眼鏡がずれたり、落下したりすることを防止することが要求される。特許第３５７６９８５号公報特許第６９６６７６２号公報第１の実施形態による頭部装着機器をユーザＨが頭部に装着している状態を示す斜視図である。第１の実施形態による頭部装着機器のフロント部を示す模式図である。第１の実施形態による頭部装着機器の装着部の内部構造を示す斜視図である。図３（ａ）において装着部の回転軸の中心に沿った断面Ｃによる断面図である。図３（ａ）において装着部の回転軸の中心に沿った断面Ｄによる断面図である。第２の実施形態による頭部装着機器を背面側から見た斜視図である。第２の実施形態による頭部装着機器のサブフレームの内部構造を分解した状態を示す斜視図である。ユーザが第２の実施形態による頭部装着機器を頭部に装着している状態を背面側から見た斜視図である。－本開示における光学装置の基本的構成－具体的に実施形態を開示するにあたり、本開示における光学装置の基本的構成について説明する。本開示の光学装置は、光学系と、光学系を保持する保持部と、保持部の両端に接続された一対のフレーム部と、を備えている。フレーム部は、弾性部材と、一端に連結部が設けられた変形可能な引張部材と、を有している。引張部材は、弾性部材から弾発付勢を受けながら引き出され、連結部同士で連結分離可能とされている。引張部材は例えばヒモ状部材であり、使用しない時には巻回等してまとめて収容しておくことができる。引張部材は変形自在であるため、ユーザは引張部材を弾性部材から弾発付勢を受けながら適宜の長さに高い自由度をもって引き出し、ユーザの様々なヘアスタイルに対応して後頭部で容易に連結することができる。また、引き出し時には引張部材が弾性部材から適宜の弾発付勢を受けているため、光学系を保持する保持部がある程度の重さを有していても、装着の位置ずれを生ぜしめることなくユーザの頭部にフィットした安定な使用が可能となる。このように、本開示では、簡易な構成でユーザの利便性に優れた小型の光学装置が実現する。－諸実施形態の具体的説明－以下、本開示の諸実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の諸実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。諸実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられても良い。更に、図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。各実施形態に示す寸法や構造の詳細は、本文及び図中に示す限りではない。（第１の実施形態）図１は、第１の実施形態による頭部装着機器１００をユーザＨが頭部に装着している状態を示す斜視図である。光学装置である頭部装着機器１００は、光学系の保持部であるフロント部２００と、頭部装着機器１００をユーザＨの頭部に装着するための装着部３００とを備えている。ユーザＨは、頭部装着機器１００を装着した状態でフロント部２００を覗き込んで使用する。装着部３００は、眼鏡のツルのようにフロント部２００からユーザＨの耳後方までの長い形状になっており、フロント部２００の両サイドにそれぞれ独立した一対の構成とされている。ユーザＨは、前方からフロント部２００を覗きつつ頭部装着機器１００を装着することが可能である。図２は、頭部装着機器１００のフロント部２００を示す模式図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が背面図である。フロント部２００の前面には、カメラ２１０Ｌ，２１０Ｒが設けられている。カメラ２１０Ｌ，２１０Ｒの夫々は、現実空間を撮像する撮像部である。カメラ２１０Ｌとカメラ２１０Ｒとの組み合わせをステレオカメラとし、カメラ２１０Ｌ，２１０Ｒによって得られた現実空間映像に基づいて頭部装着機器１００の位置及び姿勢を検出することもできる。フロント部２００の背面にはプリズム２２０Ｌ，２２０Ｒが設けられている。プリズム２２０Ｌ，２２０Ｒは、ユーザＨの眼に表示素子（不図示）の映像を投影する光学系（第１光学系及び第２光学系；いずれも接眼光学系）である。例えば、プリズム２２０Ｌ，２２０Ｒの夫々は、屈折率が１より大きいガラスまたはプラスチックのような光学媒質で満たされた透明体によって構成され、偏心反射曲面を用いた光路の折り畳みによって薄型化されている。フロント部２００の内部には表示素子（不図示）が配置され、表示素子に表示された映像がプリズム２２０Ｌ，２２０Ｒを通過してユーザＨの眼に投影（導光）される。カメラ２１０Ｌ，２１０Ｒによって得られた現実空間映像を表示素子に表示することにより、ユーザＨは眼前の現実空間を視認することができる。フロント部２００は、前後方向については薄型であり、横長の形状を有する。フロント部２００の長手方向の両端には、装着部３００との接続部２３０Ｌ，２３０Ｒが設けられており、接続部２３０Ｌ，２３０Ｒの夫々は、後述するサイドフレーム３１０と回動可能に接続されている。フロント部２００の背面にはユーザＨの顔面の一部と当接する顔面当接部であり、ここでは鼻部に対応した形状とされた鼻パッド２４０が設けられている。ユーザＨは、鼻表面に鼻パッド２４０を当接させてフロント部２００を支持することができる。図３は、頭部装着機器１００の装着部３００の内部構造を示す斜視図であり、（ａ）が内部構造を透視した状態を、（ｂ）が内部構造を分解した状態をそれぞれ示す。図３では、サイドフレーム３１０において、フロント部２００側、ユーザＨが頭部装着機器１００を装着した際にはユーザＨの顔側に面する側面３１４を不図示とした状態を示している。フレーム部（テンプル部）であるサイドフレーム３１０は、接続部２３０Ｌ，２３０Ｒと回動可能に接続されるヒンジ部３１５と、固定部である回転軸３１１とを備えており、回転軸３１１には弾性部材であるぜんまいバネ３４０の中央側の端部が固定されている。ぜんまいバネ３４０としては、定荷重バネや定トルクバネ等が好適に用いられる。ぜんまいバネ３４０に代わって、つるまきバネや板バネ等を用いる場合も考えられる。ぜんまいバネ３４０の外周側の端部はケース３２０に固定され、ケース３２０は回転軸３１１と嵌合し、回転可能に配置されている。このとき、ぜんまいバネ３４０の中心軸方向は、フロント部２００におけるプリズム２２０Ｌ，２２０Ｒの並んでいる方向、ユーザＨが装着した態様で換言すれば、ユーザＨの両眼を通過する方向と並列して略平行に配置されている。また、ぜんまいバネ３４０の巻回された状態における側面と、ケース３２０の側面とが並列して略平行とされている。これらの構成により、装着部３００全体の薄型化が可能となる。変形可能な引張部材であるヒモ３３０は、一端がケース３２０に固定された状態でケース３２０の周囲に巻き付けて配置されている。ヒモ３３０は、伸縮しないものでも、伸縮するゴムヒモのようなものでも良い。ヒモ３３０の他端は、サイドフレーム３１０に設けられた開口部３１３を通過して外側に延出し、連結部であるつまみ３５０と接続されている。つまみ３５０は、開口部３１３よりも大きい外形のストッパーとされており、つまみ３５０を把持して外側へ引っ張ると、ヒモ３３０が引き出されることでケース３２０が第１回転方向Ａに回転する。つまみ３５０の把持を離すと、ぜんまいバネ３４０の弾性力によりケース３２０が第１回転方向Ａとは逆の第２回転方向Ｂに回転して自動的にヒモ３３０を巻き取り、つまみ３５０が開口部３１３に接触することでケース３２０の回転を停止する構成とされている。一対のサイドフレーム３１０におけるつまみ３５０同士は、互いに連結分離可能とされている。本実施形態では、つまみ３５０はマグネット３６０を備え、接続部２３０Ｌ，２３０Ｒに接続され、同様の構成を有する他方の装着部３００から引き出されたつまみ３５０と磁着により連結可能に構成されている。ユーザＨが鼻パッド２４０を鼻部に当接した状態で、ヒモ３３０を引き出し、後頭部でつまみ３５０を連結する。このとき、ぜんまいバネ３４０によってヒモ３３０を引き込む力が働き、ユーザＨの頭部に巻き付いて頭部装着機器１００を固定することが可能となる。つまみ３５０同士の連結がマグネット３６０を使った磁力であることにより、ユーザＨにとって視認ができない後頭部側における連結も、つまみ３５０同士を正確に突き合わせずとも、つまみ３５０を近寄せるだけで互いに引き合って磁着する利点がある。一対のつまみ３５０は、マグネット３６０で磁力により相互に連結する構成に代えて、当該つまみ３５０同士が更に互いに機械的に係合して固定される構成としても良い。この構成によれば、つまみ３５０同士の確実な連結が得られ、特に装着の安定性が向上する。また、一対のつまみ３５０は、マグネット３６０で磁力により相互に連結する構成に加え、マグネット３６０で磁着した当該つまみ３５０同士が更に互いに機械的に係合して固定されるように構成しても良い。この構成によれば、装着時には先ずつまみ３５０を近寄せるだけでマグネット３６０同士が互いに引き合って磁着し、その状態から適宜つまみ３５０同士を係合させることで両者を容易に固定することができる。これにより、つまみ３５０同士の確実な連結が容易に得られ、特に装着の安定性が向上する。ユーザＨがヒモ３３０を引き出す作業をする際の一時的な安定性の確保や、頭部装着機器１００を頭部に巻き付けて固定する程度の安定性が必要でないときのために、サイドフレーム３１０は耳掛け形状３１２を有していても良い。また、対向する一対の装着部３００はユーザＨを中心に反転した構成になっている。装着部３００は、一方向フリクション部３７０を備えていても良い。一方向フリクション部３７０は、ケース３２０と連動するように係合しており、ヒモ３３０の引き出し時よりも引き入れ時の方が大きなトルクを有する。一方向フリクション部３７０は、例えばワンウェイクラッチと一般的な一方向タイプのロータリーダンパーとを有して構成されている。一方向フリクション部３７０とケース３２０とは、例えば歯車のような機構を介して回転が相互に伝達される構成で配置されている。本実施形態では、ヒモ３３０の引き出し時にケース３２０が第１回転方向Ａに回転する場合には、ワンウェイクラッチの伝達が解除されロータリーダンパーのトルクがかからない状態で回転する。ヒモ３３０の引き入れ時に第２回転方向Ｂに自動的に回転する場合には、ワンウェイクラッチの伝達が働きロータリーダンパーのダンピングトルクがかかる状態で回転する。このような構成にすることで、ユーザＨが相互に連結されたつまみ３５０の連結を解除して手を離したときに、ぜんまいバネ３４０がケース３２０を第２回転方向Ｂに回転させようとする力を小さくすることが可能となる。これにより、つまみ３５０が開口部３１３に当接するときに発生する音や衝撃が、ユーザＨに与える不快感を低減させることができる。一方向フリクション部３７０は、ヒンジ部３１５とケース３２