JP2015106915A - Portable apparatus insertion type head-mounted display - Google Patents

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Ten Martin
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a portable apparatus insertion type head-mounted display at low cost by solving the problem that cost of research, development, manufacture and the like may be required for technologies since an existent head-mounted display incorporates a display and includes not only a screen but also a sensor, a sound system and the like.SOLUTION: In the portable apparatus insertion type head-mounted display, a rear end at a user side in a frame body like a box-shaped tunnel simulating goggles mounted on a face and formed from a lightweight and light non-transmissive material forms a face pad part that is formed so as to be fitted from the bridge of the nose of a human face to around both eyes, and a front end of the frame body forms a holder part for mounting a portable electronic apparatus such as a smartphone. At a position of a camera lens of the smartphone or the like on a holding plate of the holder part, a fisheye lens is provided and at an intermediate position between the face pad part and the holder part of the frame body, a magnifying lens is installed in parallel with a surface of the holder part. Along the face pad part, a buckle is provided through which a flexible strap is passed and fastened.

Description

本発明は、ゲーム、仮想現実体験、ビデオ鑑賞用のヘッドマウント・ディスプレイに関するものである。  The present invention relates to a head mounted display for games, virtual reality experiences, and video viewing.

ゲーム、仮想現実体験、ビデオ鑑賞用のヘッドマウント・ディスプレイは既に市場に存在する。  Head mounted displays for games, virtual reality experiences and video viewing already exist on the market.

既存のヘッドマウント・ディスプレイは、ディスプレイを内蔵し、スクリーンだけでなく、センサーやサウンド・システムなども含むため、これらの技術に研究、開発、製造等の費用がかかる。
本発明は、以上の問題点を解決するものである。Since existing head-mounted displays have built-in displays and include not only screens but also sensors and sound systems, these technologies require research, development, and manufacturing costs.
The present invention solves the above problems.

顔に装着されたゴーグルを想定し、やや横長のフレーム枠の上下左右の周壁を前後に少し長深く伸ばした箱状トンネルの様な枠体において、前後方向に貫通開口したトンネル状の周壁は、軽量で光を通さない素材で形成される。
この枠体の手前後端は、人の顔の鼻梁から両目周辺を覆い、人毎に異なる顔のサイズや骨格の微妙な相違に適応して、隙間なく快適にフィットするように、少し厚みを持った柔らかい弾性素材を用いて、縁取るように形成された接顔パッド部を成す。
枠体の先方端は、スマートフォン等の携帯電子機器を横に寝かせて装着するホルダー部を成す。このホルダー部は、枠体の開口面と、それに対面する形で設けられた保持板、及び両者の間に携帯電子機器を挿入できる程の狭い幅広Ｕ字溝状の隙間、即ち底面以外の三方に開口した挿入溝とで構成される。保持板の一角、スマートフォン等の挿入時にそのカメラ用レンズがちょうど重なる位置には、魚眼レンズを設ける。保持板と枠体とを連結結合するコネクタ部材は、少しばかりの反撥弾力性のものが望ましく、また挿入溝内面壁は、そこに挿入されるスマートフォン等が保持板によって柔らかく挟みつけられても傷つかず、且つ簡単に脱落しないような滑り止め効果を持ったシリコーン樹脂等の部材で形成されるのが望ましい。
枠体の接顔パッド部とホルダー部との中間位置に、枠体壁面に直交し、ホルダー部面に平行する形で、拡大レンズを設置する。また、この拡大レンズより手前、接顔パッド部側寄りに、拡大レンズに平行に、接眼レンズを設けるが、これは本発明を構成する必須要素ではない。
枠体の手前端近辺の上面及び左右両側面の接顔パッド沿いに、伸縮性ストラップを通し留めるバックルを設ける。
以上を特徴とする携帯機器挿入式ヘッドマウント・ディスプレイである。Assuming goggles attached to the face, in a frame like a box-shaped tunnel with a slightly long frame frame that extends slightly forward and backward, the tunnel-shaped peripheral wall that opens through in the front-rear direction, It is made of a lightweight material that does not transmit light.
The front and rear edges of the frame cover the eyes from the nose bridge of the person's face and adapt to the subtle differences in face size and skeleton that differ from person to person, so that they fit comfortably without gaps. Using a soft elastic material, the face pad part is formed to be trimmed.
The front end of the frame body forms a holder portion for mounting a portable electronic device such as a smartphone on its side. This holder part has an opening surface of the frame body, a holding plate provided so as to face it, and a wide U-shaped groove gap narrow enough to insert a portable electronic device between them, that is, three sides other than the bottom surface It is comprised with the insertion groove opened to. A fisheye lens is provided at a position where the lens for the camera just overlaps with one corner of the holding plate or when a smartphone or the like is inserted. The connector member that connects and connects the holding plate and the frame is preferably slightly repellent, and the inner wall of the insertion groove is damaged even if the smartphone inserted therein is softly pinched by the holding plate. In addition, it is desirable to be formed of a member such as a silicone resin having an anti-slip effect that does not easily fall off.
A magnifying lens is installed at an intermediate position between the face pad portion and the holder portion of the frame body so as to be orthogonal to the wall surface of the frame body and parallel to the holder surface. In addition, an eyepiece lens is provided in front of the magnifying lens and closer to the face pad portion in parallel with the magnifying lens, but this is not an essential element constituting the present invention.
A buckle for passing an elastic strap is provided along the upper surface in the vicinity of the front end of the frame and along the face pad on both the left and right sides.
A portable device insertion type head mounted display characterized by the above.

本発明には次のような効果がある。
１． 電子携帯機器をそのままヘッドマウント・ディスプレイの一部として利用することにより、内蔵ディスプレイを必要とせず、低コストのヘッドマウント・ディスプレイを提供することができる。
２． 枠体が軽量であることにより、装着した時に頭を動かしやすい。
３． 枠体が光を通さない素材で形成され、接顔パッド部が顔の鼻梁から両目周辺を覆っていることにより、携帯機器の映像だけに集中することができ、さらに枠体の接顔パッド部とホルダー部との中間位置に設置された拡大レンズによって、視覚体験を高めることができる。
４． ホルダー部の挿入溝が、底面以外の三方に開口していることによって、携帯機器を挿入したまま、充電やヘッドフォンの使用などを行うことができると同時に、スマートフォンにかかってきた電話に出たり、ゲームやビデオ鑑賞を一旦停止したい時、携帯機器を即座に取り出すことができる。
５． 保持板の一角、スマートフォン等の挿入時に、そのカメラ用レンズがちょうど重なる位置に設けられた魚眼レンズによって、本発明を装着したまま、スマートフォン等で写真や動画の撮影を行うことができる。
６． 接眼レンズによって、個人差に合わせて、視力補正などを行うことができる。
７． 伸縮性ストラップで本発明を頭に固定することによって、それを装着したまま、自由に頭を動かすことができ、自由になった両手で、マウスやキーボード、有線・無線で携帯機器に接続する外部コントローラを操作することができる。The present invention has the following effects.
1. By using the electronic portable device as a part of the head-mounted display as it is, a low-cost head-mounted display can be provided without requiring a built-in display.
2. The light weight of the frame makes it easier to move the head when worn.
3. The frame body is made of light-impervious material and the face pad part covers both eyes from the nose bridge of the face, so you can concentrate only on the image of the mobile device, and the face pad part of the frame body The visual experience can be enhanced by a magnifying lens installed in the middle of the lens and the holder.
4). The insertion groove on the holder part opens in three directions other than the bottom, so you can charge and use headphones while inserting the mobile device, When you want to stop playing games or watching videos, you can take out your mobile device immediately.
5. When a corner of the holding plate, a smartphone or the like is inserted, a fish-eye lens provided at a position where the camera lens exactly overlaps can be used to take a picture or a video with a smartphone or the like while wearing the present invention.
6). With eyepieces, visual acuity correction can be performed according to individual differences.
7). By fixing the present invention to the head with an elastic strap, you can move the head freely while wearing it, and connect to a portable device with a mouse, keyboard, wired or wireless with both hands free The controller can be operated.

本発明を分解した状態の斜視図The perspective view of the state which decomposed | disassembled this invention 本発明の使用時の斜視図The perspective view at the time of use of the present invention

以下、本発明の実施の形態を説明する。
（イ）顔に装着されたゴーグルを想定し、やや横長のフレーム枠の上下左右の周壁を前後に少し長深く伸ばした箱状トンネルの様な枠体（１）において、前後方向に貫通開口したトンネル状通路（２）の周壁は、軽量で光を通さない素材で形成される。
（ロ）この枠体（１）の手前後端は、人の顔の鼻梁から両目周辺を覆い、人毎に異なる顔のサイズや骨格の微妙な相違に適応して、隙間なく快適にフィットするように、少し厚みを持った柔らかい弾性素材を用いて、縁取るように形成された接顔パッド部（３）を成す。
（ハ）枠体（１）の先方端は、スマートフォン（４）等の携帯電子機器を横に寝かせて装着するホルダー部（５）を成す。このホルダー部（５）は、枠体（１）の開口面と、それに対面する形で設けられた保持板（６）、及び両者の間に携帯電子機器を挿入できる程の狭い幅広Ｕ字溝状の隙間、即ち底面以外の三方に開口した挿入溝（７）とで構成される。保持板の一角、スマートフォン（４）等の挿入時にそのカメラ用レンズがちょうど重なる位置には、魚眼レンズ（８）を設ける。保持板（６）と枠体（１）とを連結結合するコネクタ部材は、少しばかりの反撥弾力性のものが望ましく、また挿入溝（７）内面壁は、そこに挿入されるスマートフォン（４）等が保持板（６）によって柔らかく挟みつけられても傷つかず、且つ簡単に脱落しないような滑り止め効果を持ったシリコーン樹脂等の部材で形成されるのが望ましい。
（ニ）枠体（１）の接顔パッド部（３）とホルダー部（５）との中間位置に、枠体（１）壁面に直交し、ホルダー部（５）面に平行する形で、拡大レンズ（９）を設置する。また、この拡大レンズ（９）より手前、接顔パッド部（３）側寄りに、拡大レンズ（９）に平行に、接眼レンズ（１０）を設けるが、これは本発明を構成する必須要素ではない。
（ホ）枠体（１）の手前端近辺の上面及び左右両側面の接顔パッド（３）沿いに、伸縮性ストラップを通し留めるバックル（１１）を設ける。
本発明は以上のような構造である。
本発明を使用する時は、まず、スマートフォン（４）のスクリーンを枠体（１）の内側に向け、ホルダー部（５）に挿入する。使用できる携帯機器は、スマートフォン、携帯型コンピュータ、ゲームパッド、掌サイズのコンピュータ、ポータブル・スクリーンなどである。
次に、本発明を伸縮性ストラップで頭部にしっかりと装着・固定する。
スマートフォン（４）をホルダー部（５）に正しく挿入し、接顔パッド部（３）を顔に固定した時、外界の光が遮断され、目に見える光はスマートフォン（４）のスクリーンの照明だけになる。これによって、両目はスクリーンの映像だけに焦点を合わせ、集中することができる。この時、両目が１枚の拡大レンズ（９）を通して、スマートフォン（４）のスクリーンを見るため、その映像が拡大され、視覚体験を高めることを可能にする。この時、体験できる視界や効果は、携帯機器のスクリーンのサイズと、設けられる拡大レンズによって変わる。
拡大レンズ（９）の理想的な拡大度は、長さ約１０センチメートルのスクリーンの場合、レンズとスクリーン、両目とレンズの距離にもよるが、０．５〜３倍である。他に考えられるレンズの候補としては、広角レンズ、フレネルレンズなどがある。レンズの望ましい形は長方形であり、携帯機器のスクリーンの形や大きさに合わせて作られるべきである。使用されるレンズの球面の種類は、平凸レンズ、平凹レンズ、両凸レンズ、両凹レンズなどである。これらのレンズは単独で使用されるか、或いは必要に応じて組み合わせることもできる。スクリーンの大きさや拡大度によって、両目とレンズ、レンズとスクリーンの距離を変化させることができる。スクリーンが小さい場合、より大きな拡大度が必要になり、スクリーンが大きくなるほど、拡大は必要ではなくなり、焦点を合わせるためのレンズが使われるべきである。
接眼レンズ（１０）の候補としては、必要に応じて、視力矯正レンズ、或いは度の入っていないレンズなどが考えられる。
本発明は、ゲーム、映画、その他のビデオ・ファイル、さらに本発明によって、その効果や性能を高めると考えられる全てのアプリケーションに利用することができる。なお、本発明は、本発明用にカスタマイズされた、或いは専用の携帯機器アプリケーションは必要としない。
本発明に挿入される携帯電子機器に、ジャイロスコープや加速度センサーが備わっている場合、頭部とスマートフォン（４）の動きを連動させることができる。これにより、３６０度方向に撮影された写真や、ビデオカメラで記録された風景、もしくはライブ（ストリーミング）環境を視聴しながら、途切れなく、説得力のある仮想現実体験ができる。これは、携帯機器を手で持って動かしながら、そのスクリーンを見るのとは異なり、恰も本物の場所を体験するように、仮想環境や記録・撮影された映像を見ることを可能にする。
スマートフォン用の３Ｄ視聴用メガネは市場に存在し、特定のソフトウェアとともに利用される。これに対し、本発明は、スマートフォンを３Ｄ視聴装置に変換するアダプターではない。本発明は２Ｄの光学システムであり、ソフトウェアは不要であり、３Ｄで必要とされるように、映像画面を分割するものではない。しかし、本発明を、３Ｄスクリーンを有するスマートフォン等とともに使用した場合、その３Ｄ効果が損なわれることはない。
本発明は、使用の際、配線を一切、必要としない。ホルダー部（５）に挿入されたスマートフォン（４）は、使用後、簡単に取り外すことができ、他の道具は一切、必要としない。Embodiments of the present invention will be described below.
(A) Assuming goggles attached to the face, a frame (1) like a box-shaped tunnel with a slightly long frame frame extending in the front-rear direction has a through-opening in the front-rear direction. The peripheral wall of the tunnel-shaped passage (2) is formed of a light material that does not transmit light.
(B) The front and rear ends of the frame (1) cover both eyes from the nose bridge of the person's face, adapting to subtle differences in face size and skeleton that differ from person to person, and fit comfortably without gaps As described above, the face pad portion (3) formed so as to be edged is formed using a soft elastic material having a little thickness.
(C) The front end of the frame (1) forms a holder part (5) on which a portable electronic device such as a smartphone (4) is laid down. The holder portion (5) has an opening surface of the frame (1), a holding plate (6) provided facing the opening portion, and a wide U-shaped groove that is narrow enough to allow a portable electronic device to be inserted therebetween. And an insertion groove (7) opened in three directions other than the bottom surface. A fisheye lens (8) is provided at a position where the camera lens is exactly overlapped when a corner of the holding plate, the smartphone (4) or the like is inserted. The connector member for connecting and connecting the holding plate (6) and the frame body (1) is preferably slightly repellent, and the inner wall of the insertion groove (7) is inserted into the smartphone (4). It is desirable to form it with a member such as a silicone resin having an anti-slip effect that does not get damaged even if it is softly sandwiched by the holding plate (6) and does not easily fall off.
(D) In the middle of the face pad part (3) and the holder part (5) of the frame (1), perpendicular to the wall surface of the frame (1) and parallel to the surface of the holder part (5), Install the magnifying lens (9). Further, an eyepiece lens (10) is provided in front of the magnifying lens (9) and closer to the face pad (3) side, in parallel with the magnifying lens (9). This is an essential element constituting the present invention. Absent.
(E) A buckle (11) for passing an elastic strap is provided along the upper surface near the front end of the frame (1) and along the face contact pads (3) on both left and right sides.
The present invention has the above structure.
When using the present invention, first, the screen of the smartphone (4) is directed toward the inside of the frame (1) and inserted into the holder part (5). Examples of portable devices that can be used include smartphones, portable computers, game pads, palm-sized computers, and portable screens.
Next, the present invention is firmly attached and fixed to the head with an elastic strap.
When the smartphone (4) is correctly inserted into the holder part (5) and the face pad part (3) is fixed to the face, the external light is blocked and the visible light is only the screen illumination of the smartphone (4) become. This allows both eyes to focus and concentrate only on the screen image. At this time, since both eyes see the screen of the smartphone (4) through the single magnifying lens (9), the image is magnified, thereby enhancing the visual experience. At this time, the field of view and effects that can be experienced vary depending on the size of the screen of the portable device and the magnifying lens provided.
The ideal magnification of the magnifying lens (9) is 0.5 to 3 times depending on the distance between the lens and the screen and both eyes and the lens in the case of a screen having a length of about 10 cm. Other possible lens candidates include a wide-angle lens and a Fresnel lens. The desired shape of the lens is rectangular and should be tailored to the shape and size of the mobile device screen. The types of spherical surfaces of the lenses used are plano-convex lenses, plano-concave lenses, biconvex lenses, biconcave lenses and the like. These lenses can be used alone or in combination as needed. Depending on the size and magnification of the screen, the distance between both eyes and the lens, and between the lens and the screen can be changed. If the screen is small, a larger magnification is required, and the larger the screen, the less magnification is necessary and a focusing lens should be used.
As a candidate for the eyepiece lens (10), a vision correction lens or a lens with no degree may be considered as necessary.
The present invention can be used for games, movies, and other video files, as well as all applications that are believed to enhance the effectiveness and performance of the present invention. It should be noted that the present invention does not require a customized or dedicated portable device application for the present invention.
When the portable electronic device inserted in the present invention is provided with a gyroscope or an acceleration sensor, the movement of the head and the smartphone (4) can be linked. As a result, a persuasive and virtual reality experience can be achieved while watching a photograph taken in a 360-degree direction, a landscape recorded with a video camera, or a live (streaming) environment. This makes it possible to see the virtual environment and recorded / captured video so that you can experience the real place, unlike watching the screen while holding and moving the handheld device.
3D viewing glasses for smartphones exist on the market and are used with specific software. In contrast, the present invention is not an adapter that converts a smartphone into a 3D viewing device. The present invention is a 2D optical system that does not require software and does not divide the video screen as required in 3D. However, when the present invention is used with a smartphone or the like having a 3D screen, the 3D effect is not impaired.
The present invention does not require any wiring in use. The smartphone (4) inserted into the holder part (5) can be easily removed after use, and no other tools are required.

１ 枠体、２ 通路、３ 接顔パッド部、４ スマートフォン、
５ ホルダー部、６ 保持板、７ 挿入溝、８ 魚眼レンズ、９ 拡大レンズ、
１０ 接眼レンズ、１１ バックル1 frame, 2 passages, 3 face pad parts, 4 smartphones,
5 Holder part, 6 Holding plate, 7 Insertion groove, 8 Fisheye lens, 9 Magnifying lens,
10 eyepieces, 11 buckles

Claims (1)

顔に装着されたゴーグルを想定し、やや横長のフレーム枠の上下左右の周壁を前後に少し長深く伸ばした箱状トンネルの様な枠体において、前後方向に貫通開口したトンネル状通路の周壁は、軽量で光を通さない素材で構成されるが、この枠体の手前後端は、人の顔の鼻梁から両目周辺を覆い、人毎に異なる顔のサイズや骨格の微妙な相違に適応して、隙間なく快適にフィットするように、少し厚みを持った柔らかい弾性素材を用いて、縁取るように形成された接顔パッド部を成し、枠体の先方端は、スマートフォン等の携帯電子機器を横に寝かせて装着するホルダー部を成すのであるが、このホルダー部は、枠体の開口面と、それに対面する形で設けられた保持板、及び両者の間に携帯電子機器を挿入できる程の狭い幅広Ｕ字溝状の隙間、即ち底面以外の三方に開口した挿入溝とで構成されるのであって、保持板の一角、スマートフォン等の挿入時にそのカメラ用レンズがちょうど重なる位置には、魚眼レンズが設けられ、保持板と枠体とを連結結合するコネクタ部材は、少しばかりの反撥弾力性のものが望ましく、また、挿入溝内面壁は、そこに挿入されるスマートフォン等が保持板によって柔らかく挟みつけられても傷つかず、且つ簡単に脱落しないような、滑り止め効果を持ったシリコーン樹脂等の部材で形成されるのが望ましく、枠体の接顔パッド部とホルダー部との中間位置に、枠体壁面に直交し、ホルダー部面に平行する形で、拡大レンズを設置し、また、この拡大レンズより手前、接顔パッド部側寄りに、拡大レンズに平行に、度の入っていない接眼レンズを設けるが、これは本発明を構成する必須要素ではないのであって、更に枠体の手前端近辺の上面及び左右両側面の接顔パッド部沿いに、伸縮性ストラップを通し留めるバックルを設けることを特徴とする携帯機器挿入式ヘッドマウント・ディスプレイ。  Assuming goggles attached to the face, in the frame like a box-shaped tunnel with a slightly long frame frame that stretches slightly up and down, left and right, the peripheral wall of the tunnel-shaped passage that opens through in the front-rear direction is It is made of light and light-proof material, but the front and rear ends of this frame cover both eyes from the nasal bridge of the person's face and adapt to subtle differences in face size and skeleton that differ from person to person. In order to fit comfortably without gaps, a soft elastic material with a little thickness is used to form a face pad part that is formed to be edged, and the front end of the frame is a portable electronic device such as a smartphone. It forms a holder part that lays the equipment on its side, and this holder part can insert the portable electronic device between the opening surface of the frame body, the holding plate provided so as to face it, and both A narrow wide U-shaped groove, It is composed of insertion grooves that are open in three directions other than the bottom surface, and a fisheye lens is provided at the corner of the holding plate, where the camera lens just overlaps when inserting a smartphone, etc. It is desirable that the connector member for connecting and connecting the two is slightly repellent, and the inner wall of the insertion groove does not get damaged even if the smartphone inserted therein is softly pinched by the holding plate and is simple It is desirable to be formed of a material such as silicone resin that has a non-slip effect so that it will not fall off, and it is at an intermediate position between the face pad portion of the frame and the holder, and is perpendicular to the wall of the frame. A magnifying lens is installed in parallel with the surface, and an eyepiece lens with no degree is installed in front of this magnifying lens and near the face pad part, in parallel with the magnifying lens. However, this is not an essential element constituting the present invention, and further, a buckle for passing through an elastic strap is provided along the upper surface near the front end of the frame body and the face pad portions on both left and right sides. Mobile device insertion type head mounted display.
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