JP2004078057A

JP2004078057A - Head mount type image display device

Info

Publication number: JP2004078057A
Application number: JP2002241406A
Authority: JP
Inventors: Koji Michimori; 道盛　厚司; Toshifumi Ueda; 上田　俊史; Tatsuki Okamoto; 岡本　達樹
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP4010909B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head mount type image display device which can be conveniently stored when unused and in which a user does not have to rearrange device components even when an eye to be used is changed. <P>SOLUTION: This image display device has: a first connection mechanism part 51 which has the degree of freedom of at least a vertically turning direction relative to one eye directed to a display unit 1 and which connects a position obtained by extending a vertical center line of a display surface in a side face part of the display unit 1 to the center position in the arm width direction at one end part of an arm 2 so that the display unit 1 can be stopped at an optional position; and a second connection mechanism part 52 which has the degree of freedom of a vertically turning direction relative to the facial surface in the vicinity of one eye to be used and which connects the center position in the width direction of one end part of a head holding member 3 side to the center position of the arm with direction in the other end part of the arm 2 side so that the display unit 1 can be stopped at an optional position after adjusting the direction of the display unit 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の頭部に頭部保持部材を用いて着脱自在に装着される表示ユニットで、使用者の左右何れか片目の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する頭部装着型画像表示装置に関し、特に、その頭部保持部材と表示ユニットとを連結する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の頭部装着型画像表示装置の構成の一例を示す図である。
図１０の頭部装着型画像表示装置は、バンド形状で使用者頭部の両側面と前頭額部を保持することで、使用者の頭部９９に鉢巻的に巻き回して固定する頭部保持部材８１と、使用者の左右何れか片目の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する表示ユニット８４と、バッテリ及び制御回路等を内蔵する制御ボックス８６と、表示ユニット８４と制御ボックス８６とを接続するケーブル８５から構成される。尚、図１０の従来例の場合には、表示ユニット８４の表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路部は、表示ユニット８４または制御ボックス８６に内蔵される。
【０００３】
頭部保持部材８１における使用者の左目９８の上部には、表示ユニット８４の取付突起部８２が設けられ、表示ユニット８４の取付凹孔部８３と嵌合される。これにより、表示ユニット８４は、頭部保持部材８１から垂下する方向で挿脱自在に取り付けられる。
【０００４】
なお、表示ユニット８４内には、映像信号に基づく画像を形成する画像表示板、バックライト等の光源、および、ミラー、レンズ、プリズム等の光学部品等が配置される。図１０のように、頭部保持部材８１から垂下する方向で取り付けられる場合には、一般的に表示ユニット８４および取付凹孔部８３にかかる重力方向以外の応力等を軽減するために、上記した各部品等は、顔の縦方向に沿って配置され、縦方向に細長い形状となる場合が多い。
【０００５】
図１０では、表示ユニット８４の縦方向の寸法をＨ１とした。頭部装着型画像表示装置は、一般的には一人で使用され、効き目が右目９７か左目９８かは固定されるため、表示ユニット８４は、頭部保持部材８１に取り付けられた状態で収納されることになる。その場合、頭部保持部材８１の幅よりも広く、表示ユニット８４の縦方向の寸法Ｈ１の収納スペースが必要になる。
【０００６】
また、図１０に示した従来の頭部装着型画像表示装置については、例えば、特開２００１−７５４９６号公報中により詳細な例が記載されている。
【０００７】
次に図１０の頭部装着型画像表示装置の動作について説明する。
なお、図１０は、使用者が左目９８で表示ユニット８４を見るように、予め頭部保持部材８１に取り付けた場合である。
【０００８】
図１０の場合には、頭部保持部材８１を、頭部９９に手前側から押し込み、前頭額部を押さえると共に、左右こめかみ部に挟み込むように保持させて装着する。すると、表示ユニット８４は、使用者の左目９８の視軸上に配置されることになるので、使用者はその表示面に表示された画像を視認することができる。
【０００９】
この場合の表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に合わせる作業は、使用者が頭部保持部材８１を手で把持し、頭部保持部材８１が頭部９９を保持する位置（前頭額部、左右こめかみ部等）をずらすことによって、表示面の位置を顔の表面に沿って平行に移動させて調整する。
【００１０】
表示ユニット８４の表示面に表示される画像は、例えば、コンピュータやビデオ装置から映像ソース（図示せず）から入力する信号（映像信号）に基づいて表示され、制御ボックス８６で画像制御され、不図示の駆動回路により表示面が駆動される。尚、図１０の従来例の場合には、表示ユニット８４の表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路部は、表示ユニット８４または制御ボックス８６に内蔵される。
【００１１】
また、図１０の頭部装着型画像表示装置を右目９７で使用する場合には、表示ユニット８４の取付凹孔部８３を、頭部保持部材８１の取付突起部８２から離間させることで、表示ユニット８４と頭部保持部材８１とを一旦分離する。その後、頭部保持部材８１を上下反転してから、再度、表示ユニット８４の取付凹孔部８３を、頭部保持部材８１の取付突起部８２に取り付けることで、頭部装着型画像表示装置を右目９７で使用する状態にすることができる。
【００１２】
図１１は、従来の頭部装着型画像表示装置の構成の他の例を示す図である。なお、図１１中で、図１０と同様な機能を有する部分、具体的には、表示ユニット８４、制御ボックス８６、ケーブル８５、使用者の頭部９９使用者の左目９８については、同じ番号を付与して説明を省略する。
【００１３】
図１１の頭部装着型画像表示装置は、上記した表示ユニット８４、制御ボックス８６、ケーブル８５に加えて、バンド形状で使用者頭部の両側面と頭頂部を保持することで、使用者の頭部９９に着脱自在のヘッドホン的に装着され、ヘッドホンと同様に頭頂部から下端部までの長さを調整可能である頭部保持部材９１と、頭部保持部材９１の下端部に顔面側から後頭部側に向けて設けられた不図示の溝または貫通孔等に差し込まれて前後の長さを調整可能であるベース部９２と、ベース部９２と表示ユニット８４と連結され、少なくとも表示ユニット８４を使用者の目の近傍に配置させる長さを有するアーム９５を有している。
【００１４】
表示ユニット８４の一方の側面部とアーム９５の一端部とが連結する部位には、表示ユニット８４が目に対して上下回動方向の自由度を有するように連結し、表示ユニット８４の向き調整後に任意の位置で停止可能である第１連結機構部９６が設けられる。また、アーム９５の他端部とベース部９２の一端部とが連結する部位には、前記片目近傍の顔表面に対して上下回動方向の自由度を有するように連結して、任意の位置で停止可能である第２連結機構部９４が設けられる。
【００１５】
第２連結機構部９４を任意の位置で停止させるための回転方向のブレーキ力Ｍ１（モーメント）は、表示ユニット８４の自重をＷ１、アーム９５の長さをＬ１として以下の式１により示される。
Ｍ１＞Ｗ１＊Ｌ１　　　・・・　（１）
【００１６】
第２連結機構部９４のブレーキ力Ｍ１は、表示ユニット８４の自重Ｗ１が一定であるならば、アーム９５長Ｌ１に比例し、そのモーメント以上の力で停止させる必要がある。
【００１７】
図１１に示した従来の頭部装着型画像表示装置については、例えば、特開平１１−３２７４６０号公報中により詳細な例が記載されているが、ブレーキ力Ｍ１を大きくすると、表示ユニット８４の位置調整に必要になる操作力が過大になり操作感が悪化するため、表示ユニット８４の自重Ｗ１の重さや、アーム９５長Ｌ１の長さはあまり大きな値にはできなかった。
【００１８】
一般的に、頭部保持部材９１等は、装着感を良好にするために、頭部９９に対する拘束力を弱め、重量も軽減させるように求められている。しかし、ブレーキ力Ｍ１が大きい場合、表示ユニット８４の位置調整中に頭部保持部材９１も保持位置からずれてしまうことになり、拘束力を弱めることが難しかった。
【００１９】
図１１では、頭部保持部材９１の幅をＨ２とし、ベース部９２が頭部保持部材９１から突出する幅をＨ３とした。上記した図１０の例の場合と同様に、頭部装着型画像表示装置は、一般的には一人で使用され、効き目が右目９７か左目９８かは固定されるため、表示ユニット８４は、頭部保持部材９１に取り付けられた状態で収納されることになる。しかし、この場合には、図１１の状態でそのまま収納せず、例えば、第２連結機構部９４を回動させることで、表示ユニット８４とアーム９５を折り畳んで収納する。その折り畳んで収納する場合でも、少なくとも頭部保持部材９１の幅Ｈ２と、ベース部９２の突出幅Ｈ３とを合計する収納スペースが必要になる。
【００２０】
また、特開平１１−３２７４６０号公報中では、ベース部９２におけるアーム９５の他端部との連結部には、球面部９３が設けられている。球面部９３が設けられることで、第２連結機構部９４は、顔に沿った方向の他にも、顔から離間あるいは近接する方向にも回動できるようになり、回動自由度は高くなる。しかし、駆動回路をアーム９５の中に挿入しているので、第２連結機構部９４から先に配置される表示ユニット８４とアーム９５の重量は増加している。
【００２１】
また、特開平１１−３２７４６０号公報では、使用者は表示ユニット８４に表示された画像を直接に視認していない。この場合、表示ユニット８４は顔向きではなく前向きに設置され、さらに、光学系の最終部品となるミラーを表示ユニット８４から突出させて保持し、そのミラーに映った画像を使用者に視認させている。このように構成することは、画像の表示される位置を、使用者の目の視軸に近づけ、かつ、第２連結機構部９４から最も遠くなるアーム９５の先端の重量を低減できるので、第２連結機構部９４のブレーキ力Ｍ１を低減させる点では有利となるが、最終ミラー分の重量が増加し、部品および組立工数も増加してしまう。
【００２２】
次に図１１の頭部装着型画像表示装置の動作について説明する。
なお、図１１は、使用者が左目９８で表示ユニット８４を見るように、予め頭部保持部材９１、ベース部９２、および、アーム９５に取り付けた場合である。
【００２３】
図１１の場合には、頭部保持部材９１を、頭部９９に頭頂部側から押し込み、頭頂部を押さえると共に、左右こめかみ部を挟み込むように保持させて装着する。すると、表示ユニット８４は、使用者の左目９８の視軸近傍（視軸のすぐ下）に配置されることになるので、使用者はその表示面に表示された画像を視認することができる。
【００２４】
この場合の表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に近づける作業は、使用者がまず表示ユニット８４あるいはアーム９５を持って、第２連結機構部９４を回動させることで、表示ユニット８４の位置調整を実施し、次に、表示ユニット８４を持って、第１連結機構部９６を回動させることで、表示ユニット８４の表示面の角度調整を実施する。
【００２５】
表示ユニット８４の表示面に表示される画像は、図１０の場合と同様に、入力する信号（映像信号）に基づいて表示され、制御ボックス８６で画像制御され、不図示の駆動回路により表示面が駆動される。
【００２６】
また、図１１の頭部装着型画像表示装置を右目９７で使用する場合には、頭部保持部材９１の左側（顔の左側）の下端の溝または貫通孔等に差し込まれていたベース部９２を一旦引き抜いて取り外し、頭部保持部材９１の右側（顔の右側）の下端の溝または貫通孔等に差し込む。その後、上記した表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に近づける作業を実施するが、このままでは、画像が上下反転しているため、制御ボックス８６等に設けられた不図示の表示画像上下反転切替スイッチ等により、画像表示の上下を反転させる。
【００２７】
また、特開平１１−３２７４６０号公報の場合には、ミラーを表示ユニット８４から突出させていることから、右目９７で使用する場合には、このミラーについても一旦取り外し、上下逆に表示される表示ユニット８４に対応させて設置し直す。このようにして、図１１の頭部装着型画像表示装置では、使用者の片目（左目９８）に合わせていた表示ユニット８４を、他方の片目（右目９７）に合わせ直すことができる。
【００２８】
一般的に、図１０あるいは図１１に示したような片眼で使用する頭部装着型の画像表示装置は、使用者の効き目側に装着する必要があることが知られている。例えば、そのような画像表示装置を効き目側に装着しない場合には、効き目の反対眼に画像表示装置が装着されることになる。しかし、反対眼は周囲の情況を観察する目であるため、周囲状況の情報の認識度が高くなり、画像表示装置に表示された画像をうまく認識することができない。また、何れの目（右目９７か左目９８か）が効き目であるかは、手の右利きと左利きの違いと同様に各個人により異なり、片眼で使用する画像表示装置は、右目９７／左目９８の何れにも装着できる必要性がある。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示した最初の従来例では、頭部装着型画像表示装置を非使用時に収納する際に、図１０の縦方向に長い表示ユニット８４における寸法Ｈ１の収納スペースが必要になり収納性が良くないという問題が有った。
【００３０】
また、図１０の従来例では、頭部装着型画像表示装置を左目９８使用から右目９７使用（あるいは逆に右目９７使用から左目９８使用）に変更する場合には、表示ユニット８４を頭部保持部材８１から一旦分離し、頭部保持部材８１を上下反転させて、再度、表示ユニット８４を頭部保持部材８１に取り付ける手間が必要であるという問題があった。
【００３１】
また、図１１に示した次の従来例では、頭部装着型画像表示装置を非使用時に収納する際に、少なくとも頭部保持部材９１の幅Ｈ２と、ベース部９２の突出幅Ｈ３とを合計する収納スペースが必要になり収納性が良くないという問題があった。
【００３２】
また、図１１の従来例では、頭部装着型画像表示装置を左目９８使用から右目９７使用（あるいは逆に右目９７使用から左目９８使用）に変更する場合には、ベース部９２を頭部保持部材９１の左側の下端溝等から一旦引き抜き、頭部保持部材９１の右側の下端溝等に差し込む手間が必要であるという問題があった。また、特開平１１−３２７４６０号公報の場合には、さらに、ミラーについても、一旦取り外してから、上下逆にして設置し直す手間が必要であるという問題があった。
【００３３】
また、図１１の従来例では、頭部への装着感を軽減するために頭部保持部材９１の拘束力を小さくした場合、第２連結機構部９４のブレーキ力Ｍ１が比較的大きいことから、表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に近づける作業持に、必要となる操作力が過大になりがちであり、表示ユニット８４の位置調整の操作感が重くなり、頭部保持部材９１自体が動いてしまうという問題がある。
【００３４】
本発明の頭部装着型画像表示装置は、上記した問題を解決するためになされたものであり、非使用時の収納性が良好であり、使用する目を変える場合でも部品を組替える必要が無い頭部装着型の画像表示装置を提供することを目的とする。
【００３５】
また、頭部保持部材の頭部への拘束力が小さい場合でも、表示ユニットの画像の表示面を使用する方の目の視軸に近づける作業持に、頭部保持部材自体が動かない頭部装着型の画像表示装置を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上記した問題を解決するため、請求項１に記載した本発明の頭部装着型画像表示装置は、使用者の頭部の左右を保持すると共に、前頭額部、頭頂部、後頭部の少なくとも一箇所を保持することで頭部に着脱自在に装着される頭部保持部材と、使用者の左右何れか片目の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する表示ユニットと、頭部保持部材および表示ユニットと連結され、少なくとも表示ユニットを使用者の片目の近傍に配置させる長さを有するアームと、表示ユニットの一方の側面部とアームの一端部とが連結される部位に設けられ、表示ユニットが片目に対して少なくとも上下回動方向の自由度を有するように連結し、表示ユニットの向き調整後に任意位置で停止可能である第１連結機構部と、アームの他端部と頭部保持部材の一端部とが連結される部位に設けられ、片目近傍の顔表面に対して少なくとも上下回動方向の自由度を有するように連結し、表示ユニットの向き調整後に任意位置で停止可能である第２連結機構部とを有する頭部装着型画像表示装置であって、第１連結機構部は、表示ユニットの側面部における表示面の上下方向の中心線を延伸させた位置と、アームの一端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結し、第２連結機構部は、頭部保持部材側の一端部の幅方向の中心位置と、アーム側の他端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結することを特徴とする。
【００３７】
また、請求項２の本発明は、請求項１に記載の頭部装着型画像表示装置において、表示ユニットとは別個に、表示ユニットの表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路部を設ける場合、アームの他端部には、駆動回路部を配置し、第２連結機構部は、アームの他端部から中央部寄りの中間位置であって、頭部保持部材の一端部が接続する部位に設けられ、頭部保持部材側の一端部の幅方向の中心位置と、アーム側の中央部寄りの部位におけるアーム幅方向の中心位置とで連結することを特徴とする。
【００３８】
また、請求項３の本発明は、請求項１または２に記載の頭部装着型画像表示装置において、表示ユニットは、表示面、光源および光学部品が顔の横方向に配置され、横方向に細長い形状であることを特徴とする。
【００３９】
また、請求項４の本発明は、請求項１〜３の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、第２連結機構部は、頭部保持部材に対するアームの保持角度を、表示ユニットが使用者の一方の片目の視軸に近い位置で使用される場合と、表示ユニットが使用者の他方の片目の視軸に近い位置で使用される場合と、の双方の場合に対応する角度に設定可能であり、その設定角度付近で回動可能であるように連結することを特徴とする。
【００４０】
また、請求項５の本発明は、請求項４に記載の頭部装着型画像表示装置において、表示ユニットは、表示ユニットを使用者の一方の片目の視軸に近い位置で使用する場合と、表示ユニットを使用者の他方の片目の視軸に近い位置で使用する場合では、表示面に表示される画像の上下が反転することを特徴とする。
【００４１】
また、請求項６の本発明は、請求項５に記載の頭部装着型画像表示装置において、駆動回路部は、表示ユニットの表示面に表示される画像の上下を反転させる切替スイッチを備えることを特徴とする。
【００４２】
また、請求項７の本発明は、請求項１〜６の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、第１連結機構部、および、第２連結機構部の少なくとも一方は、表示ユニットを顔の上下方向に回動させる軸に直交し、片目近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動する軸を有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構を備えることを特徴とする。
【００４３】
また、請求項８の本発明は、請求項１〜７の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、第１連結機構部、および、第２連結機構部の少なくとも一方は、接続部位の一方の少なくとも表面が球面形状を有し、回動方向の自由度が３である球面連結機構を備えることを特徴とする。
【００４４】
また、請求項９の本発明は、請求項８に記載の頭部装着型画像表示装置において、第１連結機構部および第２連結機構部に用いられる球面連結機構の球面形状は、少なくとも表示ユニットの表示面を目の視軸に直交する角度に近づける範囲内を自在に可動できる範囲で形成されることを特徴とする。
【００４５】
また、請求項１０の本発明は、請求項１〜９の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、アーム、第１連結機構部、および、第２連結機構部の少なくとも一個の部位には、アームの長辺方向の長さを調整する摺動部を有することを特徴とする。
【００４６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の頭部装着型画像表示装置の全体構成を示す斜視図であり、図２は、図１の頭部装着型画像表示装置を使用者の頭部に装着した状態を示す斜視図であり、図３は、図２の使用者に装着状態の頭部装着型画像表示装置を上部から見た上面図である。
【００４７】
なお、図１〜図３は使用者が右目が利き目であり、右目で頭部装着型画像表示装置に表示された画像を見る場合である。左目で画像を見る場合については、図９を用いて後述する。
【００４８】
図１〜図３において、１は本実施の形態の表示ユニットであり、使用者の右目９７の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する。表示ユニット１は、表示ユニット１が使用者の右目の視軸に近い位置である場合と、表示ユニット１が使用者の左目の視軸に近い位置である場合では、表示面に表示される画像の上下を反転させる。なお、表示ユニット１については、図４を用いて内部構成を後述する。
【００４９】
また、２は２本の中空パイプからなるアームであり、後述する頭部保持部材３および表示ユニット１と連結され、少なくとも表示ユニット１を使用者の右目９７の近傍に配置させる長さを有する。３は使用者の頭部９９の後方を略半周に渡ってバンド状に巻回させる頭部保持部材であり、可撓性板状部材で構成される。頭部保持部材３の両先端部近傍には、パッド３０１、３０２が設けられる。頭部保持部材３は、使用者の頭部９９の左右を保持すると共に後頭部を保持することで頭部に着脱自在に装着される。
【００５０】
アーム２の一方（頭部９９の顔面側）の先端部には、第１連結機構部５１が設けられる。第１連結機構部５１は、表示ユニット１の一方の側面部とアーム２の一端部とが連結される部位に設けられる。第１連結機構部５１は、表示ユニット１の側面部における表示面の上下方向の中心線を延伸させた位置と、アーム２の一端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結し、表示ユニット１が使用者の右目９７に対して、上下回動方向の自由度θｘと、近接／離遠回動方向の自由度θｚを有している。また、第１連結機構部５１は、表示ユニット１を、その向きを調整した後に任意位置（任意角度）で停止させることができる。
【００５１】
本実施の形態の第１連結機構部５１は、表示ユニット１を顔の上下方向に回動θｘさせる軸Ｘに直交し、右目９７近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動θｚする軸Ｚを有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構になっているが、接続部位の一方の少なくとも表面を球面形状として、回動方向の自由度が３である（回動方向θｘ、θｙ、θｚに回動可能）球面連結機構を用いても良い。なお、第１連結機構部５１において球面連結機構を使用する場合には、その球面形状は、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づけるように調整する範囲で形成される。
【００５２】
アーム２の他方（頭部９９の後頭部側）の先端部には、表示ユニット１の表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路等の電気回路が内蔵される回路ボックス４０が配置（保持）される。回路ボックス４０の表面には、表示ユニット１に表示される画像の上下を反転させる切替スイッチ４０１が設けられている。
【００５３】
アーム２の両先端間の中間位置の回路ボックス４０寄りには、第２連結機構部５２が設けられる。第２連結機構部５２は、頭部保持部材３の一端部と連結される部位に設けられる。第２連結機構部５２は、頭部保持部材３側の一端部の幅方向の中心位置と、アーム２側の他端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結し、使用者の右目９７近傍の顔表面に対して、上下回動方向の自由度θｘと、近接／離遠回動方向の自由度θｚと、側面上下回動方向の自由度θｙを有している。また、第２連結機構部５２は、表示ユニット１の向きを調整した後のアーム２を任意位置（任意角度）で停止させることができる。
【００５４】
本実施の形態の第２連結機構部５２は、接続部位の一方の少なくとも表面を球面形状として、回動方向の自由度が３である（回動方向θｘ、θｙ、θｚに回動可能）球面連結機構になっているが、表示ユニット１を顔の上下方向に回動θｘさせる軸Ｘに直交し、右目９７近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動θｚする軸Ｚを有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構を用いても良い。なお、第２連結機構部５２における球面連結機構の球面形状は、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づけるように調整する範囲で形成される。
【００５５】
第２連結機構部５２は、頭部保持部材３に対するアーム２の保持角度を、表示ユニット１が使用者の右目９７の視軸に近い位置で使用される場合と、表示ユニット１が使用者の左目９８の視軸に近い位置で使用される場合と、の双方の場合に対応する角度に設定可能であり、その設定角度付近で回動可能であるように連結する。
【００５６】
また、本実施の形態では第２連結機構部５２に、アーム２の長辺方向の長さを調整する摺動部を有している。アーム２の長さ調整用摺動部は、第２連結機構部５２に限らず、アーム２の途中、あるいは、第１連結機構部５１に設けても良い。なお、第２連結機構部５２については、図６を用いて内部を後述する。
【００５７】
また、７０は、表示ユニット１を表示させるための電源となるバッテリや画像表示の制御回路等を内蔵する制御ボックスであり、回路ボックス４０は、ケーブル７１を介して制御ボックス７０と接続されている。
【００５８】
図４は、図１〜図３の表示ユニット１の内部構成を示す２面（上面、側面）図である。
【００５９】
表示ユニット１内には、映像信号に基づく画像を形成して表示する液晶表示板（ＬＣＤ）１０２と、ＬＣＤ１０２のバックライト光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）１０４と、ＬＥＤ１０４の出射光の放射方向をＬＣＤ１０２の方に向けて適度に拡散させながら反射させる拡散反射板１０３と、ＬＣＤ１０２で形成された画像を、使用者の右目９７に向けて適度に拡大させながら反射させるプリズムレンズ１０１を有している。
【００６０】
表示ユニット１は、図４の上面図からわかるように、表示面を有するＬＣＤ１０２、光源となるＬＥＤ１０４、および、光学部品であるプリズムレンズ１０１と拡散反射板１０３が顔の横方向に並んで配置されており、顔の表面の横方向に沿って細長い形状となっている。このため、表示ユニット１の顔の縦方向の寸法は、図１０あるいは図１１に示した従来の表示ユニットの寸法よりも小さくなる。
【００６１】
使用者は、右目９７の視軸５００上に、プリズムレンズ１０１の中心が一致するように向きを調整することで、良好な画像を視認することができるようになる。向きの調整は、第１連結機構部５１の上下回動方向の自由度θｘと近接／離遠回動方向の自由度θｚを有する２軸連結機構を用いるか、第２連結機構部５２の自由度が３である（回動方向θｘ、θｙ、θｚに回動可能）球面連結機構を用いればよい。
【００６２】
図５は、図１〜図３の第１連結機構部５１の内部構成を示す斜視図である。
【００６３】
第１連結機構部５１は、アーム２の先端に設けられた連結ブロック２０１、表示ユニット１の連結孔部１ａ、および、水平支軸５０１と垂直支軸５０２の直交する２軸を有するヒンジブロック５０００により構成される。
【００６４】
ヒンジブロック５０００は、アーム側の連結ブロック２０１に、垂直支軸５０２の周りで回動自在であるようにはめ込まれて保持されると共に、表示ユニット１の連結孔部１ａに、垂平支軸５０１の周りで回動自在であるようにはめ込まれて保持される。また、ヒンジブロック５０００は、表示ユニット１よりもより顔の外側（使用者の顔のより側面方向側）に位置するように配設される。また、水平支軸５０１は、表示ユニット１のプリズムレンズ１０１（ウィンドウ）の上下中心位置に一致するように配設される。
【００６５】
第１連結機構部５１は、図５のように構成することで、図示したように回動方向θｘおよび回動方向θｚに回動することができる。
【００６６】
図６は、図１〜図３の第２連結機構部５２の内部構成を示す側面から見た断面図である。
【００６７】
図６の球面連結機構である第２連結機構部５２において、９０１はパッド３０２に形成されている凸球面部である。９０２は凸球面部９０１に当接しうる凹球面部を有するＡブロックであり、９０３は前記Ａブロック９０２とでアーム２を挟持するＢブロックである。９０４はＢブロック９０３と、Ａブロック９０２、および、凸球面部９０１を貫通し、Ｃブロック９０５に螺合するスクリューである。９０７はＢブロック９０３とスクリュー９０４との間に挟持されたスプリングである。
【００６８】
また、アーム２は、Ａブロック９０２とＢブロック９０３との間に挟まれて、スクリュー９０４で一端が固定されたスプリング９０７から圧力を受けて保持されるので、アーム２と、Ａブロック９０２およびＢブロック９０３との間に摩擦力によるブレーキ力が発生してズレが防止される。従って、アーム２は、Ａブロック９０２およびＢブロック９０３との間で、アーム２の長辺方向の長さを調整するための摺動部を形成している。
【００６９】
第２連結機構部５２は、図６のように構成することで、図示した回動方向θｙに限らず、図１〜図２に示したように回動方向θｘおよび回動方向θｚにも回動することができる。また、この凸球面部９０１の球面形状は、少なくとも表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける範囲内を自在に可動できる範囲で設けられる。また、回動方向θｘについては、頭部装着型画像表示装置を右目に装着する場合と、左目に装着する場合とでは、頭部保持部材３に対する表示ユニット１の上下位置が入れ替わるため、支軸に合わせる調整のみである回動方向θｙおよび回動方向θｚに比べて回動角度の変動範囲を大きくする必要がある。
【００７０】
次に本実施の形態の頭部装着型画像表示装置の動作について説明する。
【００７１】
本実施の形態の頭部装着型画像表示装置の使用者は、可撓性を有する頭部保持部材３を自身の頭部９９の幅に合わせて弾性変形させて押し広げ、後頭部の略半周に渡って巻回させて装着する。この時、図２に示すようにパッド３０１が使用者の頭部９９の左耳の上、パッド３０２が右耳の上に配置され、頭部装着型画像表示装置が下方向へ落下することを防止する。また、頭部保持部材３を真円ではない使用者の後頭部に密着させることによって、パッド３０１およびパッド３０２を中心に頭部保持部材３が回動してずれることを防止する。
【００７２】
図２の右目に装着した場合の使用状態を示した図では、使用者が頭部保持部材３を装着後、表示ユニット１を使用者にとって最も画像が見やすい任意の位置に配置した状態を示している。すなわち、ＸＹＺ軸を有する３次元空間上で、使用者の右目９７の視線と、表示ユニット１の表示面に投影された画像の光軸の中心とを一致させるように、表示ユニット１のＸ、Ｙ、Ｚ座標を定める。この場合の可動部は、第１連結機構部５１（回動方向θｘおよび回動方向θｚ）、第２連結機構部５２（回動方向θｘ、回動方向θｙ、回動方向θｚ、および、摺動方向Ｙ）であり、各連結器後部５１、５２の回動方向θｘ、θｙ、θｚの姿勢（方向角）等が座標決定により定められる。
【００７３】
従って、第１連結機構部５１は、表示ユニット１を顔の上下方向に回動させる軸θｘに直交し、右目９７近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動する軸θｚを有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構となっている。第２連結機構部５２は、接続部位の一方の表面に球面形状の凸球面部９０１を有し、回動方向の自由度が３である球面連結機構である。第２連結機構部５２に用いられる球面連結機構の球面形状（凸球面部９０１）は、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける範囲内を自在に可動できる範囲で形成されている。また、第２連結機構部５２には、アーム２の長辺方向の長さを調整する摺動部（アーム２を挟むＡブロック９０２およびＢブロック９０３）を有する。
【００７４】
このように、本実施の形態の第１連結機構部５１および第２連結機構部５２は、自由度が高いため、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける調整作業が容易であり、ブレーキ力を比較的小さくできる第１連結機構部５１に可能な範囲の調整時の回動は第１連結器後部５１に実施させ、ブレーキ力を比較的大きい第２連結機構部５２では、第１連結器後部５１ではできない範囲の調整時の回動のみを実施するように分担することで、表示ユニット１の位置調整作業を容易、かつ、きめ細やかに実施することができ、各連結機構部の回動範囲および操作力を低減させることができる。
【００７５】
図７は、第２連結機構部５２に必要となるブレーキ力を説明するための側面図である。
【００７６】
第２連結機構部５２は、スプリング９０７の反発力で、凸球面部９０１とＡブロック９０２を押圧し、その両者間の摩擦力にてブレーキ力を生じせしめている。
【００７７】
ここで、第２連結機構部５２を任意の位置で停止させるための回転方向のブレーキ力Ｍ２（モーメント）は、表示ユニット１の自重をＷ１、第２連結機構部５２から表示ユニット１までのアーム２の長さをＬ１、回路ボックス４０の自重をＷ２、第２連結機構部５２から回路ボックス４０までの長さをＬ２とすると、以下の式２により示される。
Ｍ２＞（Ｗ１＊Ｌ１）−（Ｗ２＊Ｌ２）　　　・・・（２）
【００７８】
前述した式（１）で表されるブレーキ力Ｍ１は、Ｍ１＞Ｗ１＊Ｌ１であるので、−（Ｗ２＊Ｌ２）の分だけブレーキ力を減少させることができる。すなわち、以下の式３がなりたつ。
Ｍ２＝Ｍ１−（Ｗ２＊Ｌ２）　　　・・・（３）
【００７９】
このように本実施の形態では、図１１に示した従来の頭部装着型画像表示装置よりも球面連結機構である第２連結機構部５２のブレーキ力を低減させることができる。従って、表示ユニット１の位置を調整する作業に必要な動作力が軽微となり、良好な操作感を得ることができる。
【００８０】
図８は、本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を収納する状態を示す２面（上面、側面）図である。
【００８１】
本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を収納する時には、図８に示したように、第２連結機構部５２を回動させることで、アーム２と頭部保持部材３を並行にする。その後、第２連結機構部５２のＡブロック９０２とＢブロック９０３の間のアーム２を摺動させ、表示ユニット１（または第１連結機構部５１）と第２連結機構部５２とを接近させる。
【００８２】
このように、本実施の形態の収納時には、例えば、図８の側面図に示したようにアーム３の幅のスペース内に全ての頭部装着型画像表示装置の部分を納めることができ、また、図８の上面図に示したように頭部保持部材３よりも略表示ユニット１分だけ大きいスペース内にほぼ全ての頭部装着型画像表示装置の部分を納めることができるので、従来よりも薄型化および小型化させて収納することができる。また、収納作業もアーム２を回動させてから摺動により縮めるのみであるので容易である。
【００８３】
図９は、本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を左目に装着する状態を示す斜視図である。
【００８４】
本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を左目に装着する時には、図９に示したように、まず、頭部保持部材３を左右を逆にして頭部９９に装着する。このままでは、表示ユニット１が頭部９９の上に行ってしまうので、頭部保持部材３に対して表示ユニット１が下に位置するように、第２連結機構部５２を用いてアーム２を第２連結機構部５２を支点としてＸ軸周りに下方へ回動させる。つまり、頭部保持部材３に対する表示ユニット１の上下関係は図１および図２とは逆になる。その際に、そのままでは表示ユニット１に表示される画像の上下が反対になってしまうので、回路ボックス４０の表示画像上下反転切替えスイッチ４０１を操作して、表示ユニット１に表示される画像の上下が正しく表示されるようにする。
【００８５】
このようにして、本実施の形態では、前の使用者が右目９７に装着していた場合でも、次の使用者は、部品を組替えることなく、頭部保持部材３を裏返してから装着し直して、アーム２を回動させるのみの容易な操作で表示ユニット１を左目９８の前に配置、すなわち、頭部装着型画像表示装置を左目に装着することができる。
【００８６】
また、第１連結機構部５１が表示ユニット１に表示される画像の高さ方向の中心位置と一致するよう（中心線上）に形成され、第２連結機構部５２が保持手段３の巾方向の中心位置と一致するよう（中心線上）に形成されていることから、図９のように反転させても、左目に装着時と右目に装着時とで操作環境が左右対称になるのみであるので、どちらの目が効き目の人にも同じ使用環境を提供できる。また、左右の何れの目に装着した場合でも、意匠的に左右反転するのみであるので何れか一方の装着者の美観が損なわれることがない。
【００８７】
また、本実施の形態では、頭部保持部材３を使用者の頭部９９における後頭部に巻き回すようにしたが、例えば、前頭額部、あるいは、頭頂部に巻き回すように構成しても良い。
【００８８】
また、本実施の形態では、アーム２の他端部には回路ボックス４０を設け、第２連結機構部５２はアーム２の両先端間の中間位置の回路ボックス４０寄りに設けたが、回路ボックス４０の有無に拘わらず、第２連結機構部５２をアーム２の他端部に設けるように構成しても良い。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００９０】
請求項１、３および１０の本発明では、収納時にアームの幅のスペース内、あるいは、頭部保持部材よりも略表示ユニット分だけ大きいスペース内にほぼ全ての部分を納めることができるので、従来よりも薄型化および小型化させて収納することができる。また、収納作業もアームを回動させてから摺動により縮めるのみであるので容易となる。
【００９１】
請求項２の本発明では、従来の頭部装着型画像表示装置よりも球面連結機構である第２連結機構部のブレーキ力を低減させることができるので、表示ユニットの位置を調整する作業に必要な動作力が軽微となり、良好な操作感を得ることができる。
【００９２】
請求項４〜６の本発明では、前の使用者が一方の目に装着していた場合でも、次の使用者は、部品を組替えることなく、頭部保持部材を裏返してから装着し直して、アームを回動させるのみの容易な操作で表示ユニットを反対の方の目に装着することができる。また、左目装着と右目装着とで操作環境が左右対称になるのみであるので、どちらの目が効き目の人にも同じ使用環境を提供でき、左右の何れの目に装着した場合でも、意匠的に左右反転するのみであるので何れか一方の装着者の美観が損なわれることがない。
【００９３】
請求項７〜９の本発明では、このように、本実施の形態の第１連結機構部５１および第２連結機構部５２は、自由度が高いため、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける調整作業が容易であり、ブレーキ力を比較的小さくできる第１連結機構部５１に可能な範囲の調整時の回動は第１連結器後部５１に実施させ、ブレーキ力を比較的大きい第２連結機構部５２では、第１連結器後部５１ではできない範囲の調整時の回動のみを実施するように分担することで、表示ユニット１の位置調整作業を容易、かつ、きめ細やかに実施することができ、各連結機構部の回動範囲および操作力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の頭部装着型画像表示装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の頭部装着型画像表示装置を使用者の頭部に装着した状態を示す斜視図である。
【図３】図２の使用者に装着状態の頭部装着型画像表示装置を上部から見た上面図である。
【図４】図１〜図３の表示ユニット１の内部構成を示す２面（上面、側面）図である。
【図５】図１〜図３の第１連結機構部の内部構成を示す斜視図である。
【図６】図１〜図３の第２連結機構部の内部構成を示す側面から見た断面図である。
【図７】第２連結機構部に必要となるブレーキ力を説明するための側面図である。
【図８】本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を収納する状態を示す２面（上面、側面）図である。
【図９】本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を左目に装着する状態を示す斜視図である。
【図１０】従来の頭部装着型画像表示装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】従来の頭部装着型画像表示装置の構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１、８４　表示ユニット、　２、９５　アーム、　３、８１、９１　頭部保持部材、　４０　回路ボックス、　５１、９６　第１連結機構部、　５２、９４　第２連結機構部、　７０、８６　制御ボックス、　７１、８５　ケーブル、　９７　右目、　９８　左目、　９９　（使用者の）頭部、　１０１　プリズムレンズ、　１０２　液晶表示板（ＬＣＤ：画像表示板）、　１０３　拡散反射板、　１０４　発光ダイオード（ＬＥＤ：光源）、　２０１　連結ブロック、　３０１、３０２　パッド、　４０１　表示画像上下反転切替スイッチ、　５０１　水平支軸、　５０２　垂直支軸、　５０００　ヒンジブロック。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a display unit detachably attached to a user's head using a head holding member, and displays an image based on a video signal on or near the visual axis of one of the left and right eyes of the user. The present invention relates to a head-mounted image display device that forms a surface, and more particularly to a structure for connecting a head holding member and a display unit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional head-mounted image display device.
The head-mounted image display device of FIG. 10 is a head-holding type in which the both sides and the frontal forehead of the user's head are held in a band shape so that the head is wound around the user's head 99 and fixed. A member 81, a display unit 84 that forms a display surface of an image based on a video signal on or near the visual axis of one of the left and right eyes of the user, a control box 86 containing a battery, a control circuit, and the like; It comprises a cable 85 connecting the unit 84 and the control box 86. In the case of the conventional example shown in FIG. 10, a drive circuit unit for forming an image based on a video signal on the display surface of the display unit 84 is built in the display unit 84 or the control box 86.
[0003]
A mounting projection 82 of the display unit 84 is provided above the left eye 98 of the user in the head holding member 81, and is fitted to the mounting recess 83 of the display unit 84. As a result, the display unit 84 is detachably attached in a direction hanging down from the head holding member 81.
[0004]
In the display unit 84, an image display plate that forms an image based on a video signal, a light source such as a backlight, and optical components such as a mirror, a lens, and a prism are arranged. As shown in FIG. 10, when the display unit 84 is attached in a direction hanging down from the head holding member 81, in order to reduce stresses and the like applied to the display unit 84 and the attachment recessed portion 83 in a direction other than the gravity direction, the above-described operation is generally performed. Each component or the like is arranged along the vertical direction of the face and often has an elongated shape in the vertical direction.
[0005]
In FIG. 10, the vertical dimension of the display unit 84 is H1. The head-mounted image display device is generally used by one person, and since the effect is fixed whether the right eye 97 or the left eye 98, the display unit 84 is stored in a state attached to the head holding member 81. Will be. In that case, a storage space that is wider than the width of the head holding member 81 and has the vertical dimension H1 of the display unit 84 is required.
[0006]
As for the conventional head-mounted image display device shown in FIG. 10, a more detailed example is described in, for example, JP-A-2001-75496.
[0007]
Next, the operation of the head mounted image display device of FIG. 10 will be described.
FIG. 10 shows a case in which the display unit 84 is attached to the head holding member 81 in advance so that the user looks at the display unit 84 with the left eye 98.
[0008]
In the case of FIG. 10, the head holding member 81 is pushed into the head 99 from the near side to hold the frontal forehead and to be held so as to be sandwiched between the right and left temples. Then, the display unit 84 is arranged on the visual axis of the left eye 98 of the user, so that the user can visually recognize the image displayed on the display surface.
[0009]
In this case, the work of aligning the display surface of the image of the display unit 84 with the visual axis of the left eye 98 is performed by the user holding the head holding member 81 with his / her hand and holding the head holding member 81 at the position ( The position of the display surface is adjusted by shifting the position of the display surface in parallel along the face surface by shifting the frontal forehead portion, left and right temple portions, and the like.
[0010]
The image displayed on the display surface of the display unit 84 is displayed based on a signal (video signal) input from a video source (not shown) from a computer or a video device, and is image-controlled by the control box 86. The display surface is driven by the drive circuit shown. In the case of the conventional example shown in FIG. 10, a drive circuit unit for forming an image based on a video signal on the display surface of the display unit 84 is built in the display unit 84 or the control box 86.
[0011]
When the head-mounted image display device of FIG. 10 is used with the right eye 97, the display is performed by separating the mounting recess 83 of the display unit 84 from the mounting projection 82 of the head holding member 81. The unit 84 and the head holding member 81 are once separated. Thereafter, the head holding member 81 is turned upside down, and then the mounting recessed portion 83 of the display unit 84 is mounted on the mounting projection 82 of the head holding member 81 again, so that the head mounted image display device is obtained. The right eye 97 can be used.
[0012]
FIG. 11 is a diagram showing another example of the configuration of the conventional head-mounted image display device. In FIG. 11, parts having the same functions as those in FIG. 10, specifically, the display unit 84, the control box 86, the cable 85, the user's head 99, and the user's left eye 98 have the same numbers. The description is omitted here.
[0013]
The head-mounted image display device of FIG. 11 holds both sides and the crown of the user's head in a band shape in addition to the display unit 84, the control box 86, and the cable 85 described above. A head holding member 91 which is attached to the head 99 as a detachable headphone and whose length from the top to the lower end can be adjusted similarly to the headphone, and a lower end of the head holding member 91 from the face side. A base portion 92 which is inserted into a groove or a through hole (not shown) provided toward the back of the head and which can adjust the length in the front and rear direction, is connected to the base portion 92 and the display unit 84, and at least the display unit 84 It has an arm 95 having a length to be placed near the user's eye.
[0014]
The display unit 84 is connected to a portion where one side surface of the display unit 84 is connected to one end of the arm 95 so that the display unit 84 has a degree of freedom in the vertical rotation direction with respect to the eyes. A first connecting mechanism 96 that can be stopped at an arbitrary position later is provided. Further, a portion where the other end of the arm 95 and one end of the base portion 92 are connected to each other so as to have a degree of freedom in the vertical rotation direction with respect to the face surface in the vicinity of one eye, and A second connection mechanism 94 that can be stopped at the second position is provided.
[0015]
The braking force M1 (moment) in the rotating direction for stopping the second connection mechanism 94 at an arbitrary position is represented by the following equation 1 with the weight of the display unit 84 being W1 and the length of the arm 95 being L1.
M1> W1 * L1 (1)
[0016]
If the weight W1 of the display unit 84 is constant, the braking force M1 of the second connecting mechanism 94 is proportional to the length L1 of the arm 95, and it is necessary to stop the braking force M1 with a force greater than the moment.
[0017]
A more detailed example of the conventional head-mounted image display device shown in FIG. 11 is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-327460, but when the braking force M1 is increased, the position of the display unit 84 is reduced. Since the operation force required for the adjustment becomes excessively large and the operation feeling deteriorates, the weight of the own weight W1 of the display unit 84 and the length of the arm 95 length L1 cannot be set to a very large value.
[0018]
Generally, the head holding member 91 and the like are required to reduce the restraining force on the head 99 and reduce the weight in order to improve the feeling of wearing. However, when the braking force M1 is large, the head holding member 91 also shifts from the holding position during the position adjustment of the display unit 84, and it is difficult to weaken the binding force.
[0019]
In FIG. 11, the width of the head holding member 91 is H2, and the width of the base portion 92 protruding from the head holding member 91 is H3. As in the case of the example of FIG. 10 described above, the head-mounted image display device is generally used by one person, and the effect is fixed whether the right eye 97 or the left eye 98 is present. It is stored in a state attached to the section holding member 91. However, in this case, the display unit 84 and the arm 95 are folded and accommodated, for example, by rotating the second connecting mechanism 94 without being accommodated in the state of FIG. Even in the case of being folded and stored, a storage space for summing at least the width H2 of the head holding member 91 and the projection width H3 of the base 92 is required.
[0020]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-327460, a spherical portion 93 is provided at a connection portion of the base portion 92 with the other end of the arm 95. By providing the spherical portion 93, the second connection mechanism portion 94 can rotate not only in the direction along the face but also in a direction away from or close to the face, and the degree of freedom of rotation increases. . However, since the drive circuit is inserted into the arm 95, the weights of the display unit 84 and the arm 95 disposed before the second connection mechanism 94 are increased.
[0021]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-327460, the user does not directly see the image displayed on the display unit 84. In this case, the display unit 84 is installed facing forward instead of facing the face, and further, a mirror that is the final component of the optical system is held so as to protrude from the display unit 84, and the image reflected on the mirror is visually recognized by the user. I have. With this configuration, the position where the image is displayed can be closer to the visual axis of the user's eyes, and the weight of the tip of the arm 95 that is farthest from the second connection mechanism 94 can be reduced. Although it is advantageous in reducing the braking force M1 of the two-connection mechanism 94, the weight of the final mirror increases, and the number of parts and assembly steps also increases.
[0022]
Next, the operation of the head mounted image display device of FIG. 11 will be described.
FIG. 11 shows a case in which the display unit 84 is attached to the head holding member 91, the base portion 92, and the arm 95 in advance so that the user looks at the display unit 84 with the left eye 98.
[0023]
In the case of FIG. 11, the head holding member 91 is pushed into the head 99 from the top of the head to hold the top of the head and to hold the left and right temples so as to be sandwiched therebetween. Then, the display unit 84 is arranged near the visual axis of the left eye 98 of the user (just below the visual axis), so that the user can visually recognize the image displayed on the display surface.
[0024]
In this case, the operation of bringing the display surface of the image of the display unit 84 closer to the visual axis of the left eye 98 is performed by first holding the display unit 84 or the arm 95 and rotating the second connection mechanism 94 to display the image. The position of the unit 84 is adjusted, and the angle of the display surface of the display unit 84 is adjusted by holding the display unit 84 and rotating the first connecting mechanism 96.
[0025]
An image displayed on the display surface of the display unit 84 is displayed based on an input signal (video signal), is image-controlled by the control box 86, and is driven by a drive circuit (not shown), as in the case of FIG. Is driven.
[0026]
When the head-mounted image display device of FIG. 11 is used with the right eye 97, the base portion 92 inserted into a groove or a through hole at the lower end on the left side (left side of the face) of the head holding member 91. Is once pulled out and removed, and inserted into a groove or a through hole at the lower end on the right side (right side of the face) of the head holding member 91. Thereafter, an operation of bringing the display surface of the image of the display unit 84 closer to the visual axis of the left eye 98 is performed. However, since the image is turned upside down, a display (not shown) provided in the control box 86 or the like is performed. The image display is inverted upside down by an image upside down switch.
[0027]
In the case of Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-327460, since the mirror protrudes from the display unit 84, when the mirror is used with the right eye 97, the mirror is also temporarily removed and the display displayed upside down. Reinstall it in correspondence with the unit 84. In this manner, in the head-mounted image display device of FIG. 11, the display unit 84 that has been adjusted to one eye (the left eye 98) of the user can be adjusted to the other eye (the right eye 97).
[0028]
In general, it is known that a head-mounted image display device used with one eye as shown in FIG. 10 or 11 needs to be worn on the side of the user's effect. For example, when such an image display device is not mounted on the effect side, the image display device is mounted on the opposite eye of the effect. However, since the opposite eye is an eye for observing the surrounding situation, the recognition degree of the information on the surrounding situation increases, and the image displayed on the image display device cannot be recognized well. Which eye (right eye 97 or left eye 98) is effective depends on each individual similarly to the difference between right-handed and left-handed hands, and the image display device used with one eye is the right eye 97 / left eye. 98.
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first conventional example shown in FIG. 10, when the head mounted image display device is stored when not in use, a storage space of dimension H1 in the display unit 84 which is long in the vertical direction in FIG. There was a problem that the sex was not good.
[0030]
In the conventional example shown in FIG. 10, when the head-mounted image display device is changed from using the left eye 98 to using the right eye 97 (or conversely, using the right eye 97 to use the left eye 98), the display unit 84 is held in the head. There has been a problem that it is necessary to temporarily separate from the member 81, turn the head holding member 81 upside down, and attach the display unit 84 to the head holding member 81 again.
[0031]
In the following conventional example shown in FIG. 11, when the head mounted image display device is stored when not in use, at least the width H2 of the head holding member 91 and the projection width H3 of the base portion 92 are totaled. However, there is a problem that the storage space is required and the storage performance is not good.
[0032]
In the conventional example shown in FIG. 11, when the head-mounted image display device is changed from using the left eye 98 to using the right eye 97 (or conversely, using the right eye 97 to use the left eye 98), the base unit 92 is held in the head. There is a problem that it is necessary to temporarily pull out the lower end groove or the like on the left side of the member 91 and insert it into the lower end groove or the like on the right side of the head holding member 91. Further, in the case of Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-327460, there is a further problem that it is necessary to remove the mirror once and then turn it upside down and reinstall it.
[0033]
Further, in the conventional example of FIG. 11, when the restraining force of the head holding member 91 is reduced in order to reduce the feeling of wearing on the head, the braking force M1 of the second connecting mechanism 94 is relatively large. The required operation force tends to be excessively large for holding the work of bringing the display surface of the image of the display unit 84 closer to the visual axis of the left eye 98, and the operation feeling of the position adjustment of the display unit 84 becomes heavy, and the head holding member There is a problem that 91 itself moves.
[0034]
The head mounted image display device of the present invention has been made in order to solve the above-described problem, and has good storage properties when not in use, and it is necessary to rearrange components even when changing eyes to be used. It is an object of the present invention to provide a head-mounted image display device without any.
[0035]
In addition, even when the restraining force of the head holding member on the head is small, the head holding member itself does not move for work holding the display surface of the image of the display unit closer to the visual axis of the eye using the user. An object of the present invention is to provide a wearable image display device.
[0036]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a head-mounted image display device according to the present invention described in claim 1 holds the left and right sides of a user's head and at least one of a frontal forehead, a crown, and an occipital region. A head holding member detachably attached to the head by holding the display unit, and a display unit that forms a display surface of an image based on a video signal on or near the visual axis of one of the left and right eyes of the user. An arm connected to the head holding member and the display unit, the arm having a length for arranging at least the display unit near one eye of the user, and a portion connected to one side surface of the display unit and one end of the arm A first connecting mechanism portion provided so that the display unit is connected so as to have at least a degree of freedom in the vertical rotation direction with respect to one eye, and can be stopped at an arbitrary position after adjusting the direction of the display unit; and the other end of the arm. Department Provided at the part where one end of the head holding member is connected, connected so that it has at least the degree of freedom in the vertical rotation direction with respect to the face surface near one eye, and stopped at an arbitrary position after adjusting the direction of the display unit A head-mounted image display device having a possible second connection mechanism, wherein the first connection mechanism extends a vertical center line of a display surface on a side surface of the display unit; The arm is connected at one end of the arm with a center position in the arm width direction, and the second connection mechanism is provided with a center position in the width direction of the one end on the head holding member side and in the arm width direction at the other end on the arm side. It is characterized by being connected at the center position.
[0037]
According to a second aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to the first aspect, a driving circuit unit that forms an image based on a video signal on a display surface of the display unit separately from the display unit is provided. If provided, a drive circuit unit is disposed at the other end of the arm, and the second connection mechanism is located at an intermediate position near the center from the other end of the arm, and one end of the head holding member is connected to the second connection mechanism. And is connected at a center position in the width direction of the one end portion on the head holding member side and a center position in the arm width direction at a portion near the center portion on the arm side.
[0038]
According to a third aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to the first or second aspect, the display unit includes a display surface, a light source, and an optical component arranged in a lateral direction of the face. It has an elongated shape.
[0039]
According to a fourth aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to any one of the first to third aspects, the second connecting mechanism unit adjusts a holding angle of the arm with respect to the head holding member by a display unit. Are used at a position near the visual axis of one eye of the user, and when the display unit is used at a position near the visual axis of the other eye of the user. , And are connected so as to be rotatable around the set angle.
[0040]
According to a fifth aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to the fourth aspect, the display unit uses the display unit at a position close to the visual axis of one eye of the user; When the display unit is used at a position close to the visual axis of the other eye of the user, the image displayed on the display surface is turned upside down.
[0041]
According to a sixth aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to the fifth aspect, the drive circuit unit includes a switch for inverting an image displayed on the display surface of the display unit upside down. It is characterized by.
[0042]
According to a seventh aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to any one of the first to sixth aspects, at least one of the first connecting mechanism and the second connecting mechanism is a display unit. A two-axis connection having an axis that is orthogonal to an axis that rotates the face in the vertical direction of the face, and that rotates in a direction close to and away from the face surface near one eye, and has two degrees of freedom in the direction of rotation. It is characterized by having a mechanism.
[0043]
According to an eighth aspect of the present invention, in the head mounted image display device according to any one of the first to seventh aspects, at least one of the first connection mechanism and the second connection mechanism is a connection part. At least one of the surfaces has a spherical shape, and has a spherical coupling mechanism having three degrees of freedom in the rotating direction.
[0044]
According to a ninth aspect of the present invention, in the head-mounted image display device according to the eighth aspect, the spherical shape of the spherical connecting mechanism used in the first connecting mechanism and the second connecting mechanism is at least a display unit. Is formed in a range in which the display surface can be freely moved within a range in which the display surface approaches an angle perpendicular to the visual axis of the eye.
[0045]
According to a tenth aspect of the present invention, in the head mounted image display device according to any one of the first to ninth aspects, at least one portion of the arm, the first connecting mechanism, and the second connecting mechanism is provided. Has a sliding portion for adjusting the length of the arm in the long side direction.
[0046]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a head-mounted image display device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating the head-mounted image display device of FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the head-mounted image display device is worn by the user in FIG. 2 when viewed from above.
[0047]
FIGS. 1 to 3 show a case where the user has the right eye as the dominant eye and looks at the image displayed on the head-mounted image display device with the right eye. The case of viewing the image with the left eye will be described later with reference to FIG.
[0048]
1 to 3, reference numeral 1 denotes a display unit of the present embodiment, which forms a display surface of an image based on a video signal on or near the visual axis of the right eye 97 of the user. The display unit 1 displays an image displayed on the display surface when the display unit 1 is located near the visual axis of the right eye of the user and when the display unit 1 is located near the visual axis of the left eye of the user. Upside down. The internal configuration of the display unit 1 will be described later with reference to FIG.
[0049]
Reference numeral 2 denotes an arm composed of two hollow pipes, which is connected to the head holding member 3 and the display unit 1 described later, and has a length at which the display unit 1 is arranged at least near the right eye 97 of the user. Reference numeral 3 denotes a head holding member that winds the back of the user's head 99 in a band shape over substantially half a circumference, and is formed of a flexible plate member. Pads 301 and 302 are provided near both ends of the head holding member 3. The head holding member 3 is detachably attached to the head by holding the left and right sides of the user's head 99 and holding the back of the head.
[0050]
A first connecting mechanism 51 is provided at one end of the arm 2 (on the face side of the head 99). The first connection mechanism 51 is provided at a position where one side surface of the display unit 1 and one end of the arm 2 are connected. The first connection mechanism 51 is connected at a position where the vertical center line of the display surface on the side surface of the display unit 1 is extended and a center position in the arm width direction at one end of the arm 2. Has a degree of freedom θx in the vertical rotation direction and a degree of freedom θz in the approach / retreat rotation direction with respect to the right eye 97 of the user. Further, the first connection mechanism section 51 can stop the display unit 1 at an arbitrary position (arbitrary angle) after adjusting its orientation.
[0051]
The first connection mechanism 51 of the present embodiment is orthogonal to the axis X that rotates the display unit 1 in the vertical direction of the face θx, and rotates in the approaching direction and the distant direction with respect to the face surface near the right eye 97. The biaxial coupling mechanism has an axis Z for θz, and has two degrees of freedom in the rotation direction. At least one surface of the connection portion has a spherical shape, and has three degrees of freedom in the rotation direction. (Rotating in the rotation directions θx, θy, θz) A spherical coupling mechanism may be used. When a spherical coupling mechanism is used in the first coupling mechanism section 51, the spherical shape is formed in a range where the display surface of the display unit 1 is adjusted so as to approach an angle perpendicular to the visual axis of the right eye 97. You.
[0052]
A circuit box 40 in which an electric circuit such as a driving circuit for forming an image based on a video signal on the display surface of the display unit 1 is disposed (held) at the other end of the arm 2 (on the back of the head 99). ) Is done. On the surface of the circuit box 40, a changeover switch 401 for inverting an image displayed on the display unit 1 upside down is provided.
[0053]
A second connection mechanism 52 is provided near the circuit box 40 at an intermediate position between both ends of the arm 2. The second connection mechanism 52 is provided at a portion connected to one end of the head holding member 3. The second connection mechanism 52 is connected at a center position in the width direction at one end on the head holding member 3 side and at a center position in the arm width direction at the other end on the arm 2 side, and near the right eye 97 of the user. Has a degree of freedom θx in the vertical rotation direction, a degree of freedom θz in the approach / distant rotation direction, and a degree of freedom θy in the side surface vertical rotation direction. Further, the second connecting mechanism 52 can stop the arm 2 at an arbitrary position (arbitrary angle) after the direction of the display unit 1 is adjusted.
[0054]
The second connection mechanism 52 of the present embodiment has a spherical surface at least one surface of the connection portion, and has three degrees of freedom in the rotational direction (rotatable in the rotational directions θx, θy, θz). Although it is a coupling mechanism, an axis Z that is orthogonal to the axis X that rotates the display unit 1 in the vertical direction of the face θx and that rotates θz in the approaching direction and the distant direction with respect to the face surface near the right eye 97 is A two-axis coupling mechanism having two degrees of freedom in the rotating direction may be used. The spherical shape of the spherical connecting mechanism in the second connecting mechanism 52 is formed in a range where the display surface of the display unit 1 is adjusted so as to approach an angle perpendicular to the visual axis of the right eye 97.
[0055]
The second connecting mechanism 52 determines the holding angle of the arm 2 with respect to the head holding member 3 when the display unit 1 is used at a position close to the visual axis of the right eye 97 of the user, and when the display unit 1 is used by the user. The angle can be set to correspond to both the case where the left eye 98 is used near the visual axis and the case where the left eye 98 is used.
[0056]
In the present embodiment, the second connecting mechanism 52 has a sliding portion for adjusting the length of the arm 2 in the long side direction. The sliding portion for adjusting the length of the arm 2 is not limited to the second connection mechanism 52, and may be provided in the middle of the arm 2 or in the first connection mechanism 51. The inside of the second connection mechanism 52 will be described later with reference to FIG.
[0057]
Reference numeral 70 denotes a control box containing a battery serving as a power supply for displaying the display unit 1, a control circuit for image display, and the like. The circuit box 40 is connected to the control box 70 via a cable 71. .
[0058]
FIG. 4 is a two-sided (top and side) view showing the internal configuration of the display unit 1 of FIGS.
[0059]
In the display unit 1, a liquid crystal display panel (LCD) 102 for forming and displaying an image based on a video signal, a light emitting diode (LED) 104 serving as a backlight source of the LCD 102, and a radiation direction of light emitted from the LED 104 are set. It has a diffuse reflection plate 103 that reflects light while appropriately diffusing it toward the LCD 102, and a prism lens 101 that reflects an image formed by the LCD 102 while appropriately expanding it toward the right eye 97 of the user. .
[0060]
As can be seen from the top view of FIG. 4, the display unit 1 has an LCD 102 having a display surface, an LED 104 serving as a light source, a prism lens 101 serving as an optical component, and a diffuse reflection plate 103 arranged side by side in the lateral direction of the face. And has an elongated shape along the lateral direction of the face surface. Therefore, the vertical dimension of the face of the display unit 1 is smaller than the dimension of the conventional display unit shown in FIG. 10 or FIG.
[0061]
By adjusting the direction so that the center of the prism lens 101 coincides with the visual axis 500 of the right eye 97, the user can visually recognize a good image. The orientation can be adjusted by using a two-axis coupling mechanism having a degree of freedom θx in the vertical rotation direction and a degree of freedom θz in the proximity / distant rotation direction of the first coupling mechanism unit 51, or by using the second coupling mechanism unit 52. A spherical coupling mechanism having a degree of 3 (rotatable in the rotational directions θx, θy, θz) may be used.
[0062]
FIG. 5 is a perspective view showing an internal configuration of the first connection mechanism 51 of FIGS. 1 to 3.
[0063]
The first connection mechanism 51 includes a connection block 201 provided at the tip of the arm 2, a connection hole 1 a of the display unit 1, and a hinge block 5000 having two axes perpendicular to the horizontal support shaft 501 and the vertical support shaft 502. It consists of.
[0064]
The hinge block 5000 is fitted and held in the connecting block 201 on the arm side so as to be rotatable around the vertical support shaft 502, and the vertical support shaft 501 is connected to the connection hole 1 a of the display unit 1. Is fitted and held so as to be rotatable around. The hinge block 5000 is disposed so as to be located outside the face of the display unit 1 (to the side of the user's face). The horizontal support shaft 501 is disposed so as to coincide with the vertical center position of the prism lens 101 (window) of the display unit 1.
[0065]
By configuring the first coupling mechanism 51 as shown in FIG. 5, it is possible to rotate in the rotation direction θx and the rotation direction θz as illustrated.
[0066]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the second connection mechanism 52 shown in FIGS.
[0067]
6, reference numeral 901 denotes a convex spherical portion formed on the pad 302. Reference numeral 902 denotes an A block having a concave spherical portion that can contact the convex spherical portion 901, and reference numeral 903 denotes a B block that holds the arm 2 with the A block 902. Reference numeral 904 denotes a screw that passes through the B block 903, the A block 902, and the convex spherical portion 901 and is screwed to the C block 905. Reference numeral 907 denotes a spring held between the B block 903 and the screw 904.
[0068]
Further, the arm 2 is sandwiched between the A block 902 and the B block 903 and is held by receiving pressure from a spring 907 having one end fixed by a screw 904, so that the arm 2 and the A blocks 902 and B A brake force is generated between the block 903 and the frictional force, thereby preventing displacement. Therefore, the arm 2 forms a sliding portion between the A block 902 and the B block 903 for adjusting the length of the arm 2 in the long side direction.
[0069]
The second connecting mechanism 52 is configured as shown in FIG. 6 so that the second connecting mechanism 52 can be rotated not only in the illustrated rotation direction θy but also in the rotation direction θx and the rotation direction θz as illustrated in FIGS. Can move. Further, the spherical shape of the convex spherical portion 901 is provided in a range in which the display surface of the display unit 1 can be freely moved at least within a range in which the angle is orthogonal to the visual axis of the right eye 97. Regarding the rotation direction θx, the vertical position of the display unit 1 with respect to the head holding member 3 is switched between when the head-mounted image display device is worn on the right eye and when it is worn on the left eye. It is necessary to make the fluctuation range of the rotation angle larger than the rotation direction θy and the rotation direction θz, which are only adjustments to adjust the rotation angle.
[0070]
Next, the operation of the head mounted image display device of the present embodiment will be described.
[0071]
The user of the head-mounted image display device of the present embodiment elastically deforms the flexible head holding member 3 to fit the width of the head 99 of the user and pushes the head holding member 3 over substantially half of the back of the head. Wear it by winding it over. At this time, as shown in FIG. 2, the pad 301 is placed on the left ear of the user's head 99 and the pad 302 is placed on the right ear, and the head-mounted image display device falls downward. To prevent. Further, by bringing the head holding member 3 into close contact with the back of the user who is not a perfect circle, the head holding member 3 is prevented from rotating and shifting around the pads 301 and 302.
[0072]
FIG. 2 shows a state of use when the user wears the right eye in FIG. 2, and shows a state where the display unit 1 is arranged at an arbitrary position where an image is most visible to the user after the user has mounted the head holding member 3. I have. That is, in the three-dimensional space having the XYZ axes, the X and X of the display unit 1 are adjusted so that the line of sight of the right eye 97 of the user matches the center of the optical axis of the image projected on the display surface of the display unit 1. Determine the Y and Z coordinates. In this case, the movable portion includes a first connection mechanism 51 (rotation direction θx and rotation direction θz), a second connection mechanism 52 (rotation direction θx, rotation direction θy, rotation direction θz, and slide). (The moving direction Y), and the postures (direction angles) of the rotating directions θx, θy, θz of the coupler rear portions 51, 52 are determined by coordinate determination.
[0073]
Therefore, the first coupling mechanism 51 is perpendicular to the axis θx that rotates the display unit 1 in the vertical direction of the face, and sets the axis θz that rotates in the approaching direction and the distant direction with respect to the face surface near the right eye 97. It has a two-axis coupling mechanism having two degrees of freedom in the rotating direction. The second connection mechanism 52 is a spherical connection mechanism having a spherical convex spherical surface portion 901 on one surface of the connection portion and having three degrees of freedom in the rotating direction. The spherical shape (convex spherical portion 901) of the spherical connecting mechanism used in the second connecting mechanism 52 is a range in which the display surface of the display unit 1 can be freely moved within a range in which the display surface approaches an angle perpendicular to the visual axis of the right eye 97. Is formed. In addition, the second connection mechanism 52 has a sliding portion (A block 902 and B block 903 sandwiching the arm 2) for adjusting the length of the arm 2 in the long side direction.
[0074]
As described above, since the first connecting mechanism 51 and the second connecting mechanism 52 of the present embodiment have a high degree of freedom, the adjustment work for bringing the display surface of the display unit 1 closer to the angle orthogonal to the visual axis of the right eye 97. The first coupling mechanism 51, which can easily reduce the braking force, makes the rotation of the first coupling mechanism 51 in an adjustable range possible in the first coupling rear portion 51, and the second coupling mechanism has a relatively large braking force. In the step 52, the position adjustment of the display unit 1 can be performed easily and finely by sharing the rotation so as to perform only the rotation at the time of the adjustment in the range that cannot be performed by the first coupler rear portion 51. The rotation range and operation force of each connecting mechanism can be reduced.
[0075]
FIG. 7 is a side view for explaining the braking force required for the second connection mechanism 52.
[0076]
The second connection mechanism 52 presses the convex spherical portion 901 and the A block 902 by the repulsive force of the spring 907, and generates a braking force by a frictional force between the two.
[0077]
Here, the braking force M2 (moment) in the rotating direction for stopping the second connection mechanism 52 at an arbitrary position is such that the weight of the display unit 1 is W1 and the arm from the second connection mechanism 52 to the display unit 1 is W1. Assuming that the length of L2 is L1, the weight of the circuit box 40 is W2, and the length from the second connecting mechanism 52 to the circuit box 40 is L2, the following expression 2 is used.
M2> (W1 * L1)-(W2 * L2) (2)
[0078]
Since the braking force M1 represented by the above equation (1) satisfies M1> W1 * L1, the braking force can be reduced by-(W2 * L2). That is, Equation 3 below is obtained.
M2 = M1- (W2 * L2) (3)
[0079]
As described above, in the present embodiment, the braking force of the second connection mechanism 52, which is a spherical connection mechanism, can be reduced as compared with the conventional head-mounted image display device shown in FIG. Therefore, the operating force required for the operation of adjusting the position of the display unit 1 becomes small, and a good operational feeling can be obtained.
[0080]
FIG. 8 is a two-sided (top and side) view showing a state in which the head-mounted image display device according to the present embodiment is housed.
[0081]
When storing the head-mounted image display device of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the arm 2 and the head holding member 3 are made parallel by rotating the second connecting mechanism 52. . After that, the arm 2 between the A block 902 and the B block 903 of the second connection mechanism 52 is slid, and the display unit 1 (or the first connection mechanism 51) and the second connection mechanism 52 are brought closer to each other.
[0082]
As described above, at the time of storage in the present embodiment, for example, as shown in the side view of FIG. 8, all the parts of the head-mounted image display device can be accommodated in the space of the width of the arm 3, and 8, as shown in the top view of FIG. 8, almost all parts of the head-mounted image display device can be accommodated in a space substantially larger than the head holding member 3 by one display unit. It can be stored in a reduced thickness and size. In addition, the storing operation is easy because the arm 2 is simply rotated and then contracted by sliding.
[0083]
FIG. 9 is a perspective view illustrating a state in which the head-mounted image display device according to the present embodiment is worn on the left eye.
[0084]
When mounting the head-mounted image display device of the present embodiment on the left eye, first, the head holding member 3 is mounted on the head 99 with the left and right reversed as shown in FIG. In this state, the display unit 1 goes over the head 99, and the arm 2 is moved to the second position using the second connection mechanism 52 so that the display unit 1 is positioned below the head holding member 3. The two connecting mechanism 52 is pivoted downward about the X axis with the fulcrum as a fulcrum. That is, the vertical relationship of the display unit 1 with respect to the head holding member 3 is opposite to that in FIGS. At this time, since the image displayed on the display unit 1 is turned upside down as it is, the display image upside down switch 401 of the circuit box 40 is operated to operate the image displayed on the display unit 1. Is displayed correctly.
[0085]
In this manner, in the present embodiment, even when the previous user has worn the right eye 97, the next user can turn the head holding member 3 upside down without replacing the parts and then wear the head holding member 3. In other words, the display unit 1 can be arranged in front of the left eye 98, that is, the head-mounted image display device can be mounted on the left eye by an easy operation only by rotating the arm 2.
[0086]
Further, the first connecting mechanism 51 is formed so as to coincide with the center position in the height direction of the image displayed on the display unit 1 (on the center line), and the second connecting mechanism 52 is formed in the width direction of the holding means 3. Since it is formed so as to coincide with the center position (on the center line), even if it is reversed as shown in FIG. 9, the operation environment is only symmetrical when the left eye is attached and the right eye is attached. Therefore, the same use environment can be provided to a person who has both eyes. In addition, even when the eyepiece is worn on either of the left and right eyes, the aesthetic appearance of one of the wearers is not impaired because the design is only reversed left and right.
[0087]
Further, in the present embodiment, the head holding member 3 is wound around the back of the user's head 99. However, for example, the head holding member 3 may be wound around the frontal forehead or the top of the head. .
[0088]
In the present embodiment, the circuit box 40 is provided at the other end of the arm 2, and the second coupling mechanism 52 is provided near the circuit box 40 at an intermediate position between both ends of the arm 2. Regardless of the presence or absence of 40, the second connection mechanism 52 may be provided at the other end of the arm 2.
[0089]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0090]
According to the first, third and tenth aspects of the present invention, almost all portions can be accommodated in the space of the width of the arm when stored or in the space larger than the head holding member by substantially the display unit. It can be stored in a thinner and smaller size. In addition, the storing operation is facilitated because the arm is simply rotated and then contracted by sliding.
[0091]
According to the second aspect of the present invention, since the braking force of the second connecting mechanism, which is the spherical connecting mechanism, can be reduced as compared with the conventional head-mounted image display device, it is necessary to adjust the position of the display unit. Operation force is small, and a good operational feeling can be obtained.
[0092]
According to the present invention of claims 4 to 6, even if the previous user has worn on one eye, the next user turns the head holding member upside down and re-attaches without changing parts. Thus, the display unit can be attached to the opposite eye by an easy operation only by rotating the arm. In addition, since the operating environment is only symmetrical between left eye mounting and right eye mounting, the same use environment can be provided to a person with both effective eyes. , The aesthetic appearance of either wearer is not impaired.
[0093]
According to the seventh to ninth aspects of the present invention, since the first connection mechanism 51 and the second connection mechanism 52 of the present embodiment have a high degree of freedom, the display surface of the display unit 1 can be moved by the right eye 97. It is easy to perform the adjustment operation to approach the angle perpendicular to the visual axis, and the first coupling mechanism 51, which can relatively reduce the braking force, performs the rotation at the time of the adjustment possible in the first coupling mechanism rear part 51, The second connection mechanism 52, which has a relatively large force, shares only rotation during adjustment in a range that cannot be performed by the first connector rear portion 51, thereby facilitating the position adjustment work of the display unit 1, and Therefore, the rotation range and the operating force of each connecting mechanism can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a head mounted image display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the head mounted image display device of FIG. 1 is mounted on a user's head.
FIG. 3 is a top view of the head-mounted image display device worn by the user of FIG. 2 as viewed from above.
FIG. 4 is a two-sided (top, side) view showing the internal configuration of the display unit 1 of FIGS.
FIG. 5 is a perspective view showing an internal configuration of a first coupling mechanism unit shown in FIGS. 1 to 3;
FIG. 6 is a side sectional view showing an internal configuration of a second coupling mechanism shown in FIGS. 1 to 3;
FIG. 7 is a side view for explaining a braking force required for a second connection mechanism.
FIG. 8 is a two-sided (top and side) view showing a state in which the head-mounted image display device of the present embodiment is housed.
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the head-mounted image display device according to the present embodiment is worn on the left eye.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional head-mounted image display device.
FIG. 11 is a diagram showing another example of the configuration of a conventional head-mounted image display device.
[Explanation of symbols]
1, 84 display unit, 2, 95 arm, 3, 81, 91 head holding member, 40 circuit box, 51, 96 first connection mechanism, 52, 94 second connection mechanism, 70, 86 control box, 71 , 85 cable, 97 right eye, 98 left eye, 99 (user's) head, 101 prism lens, 102 liquid crystal display (LCD: image display), 103 diffuse reflector, 104 light emitting diode (LED: light source), 201 Connection block, 301, 302 pad, 401 Display image upside down changeover switch, 501 horizontal support shaft, 502 vertical support shaft, 5000 hinge block.

Claims

A head holding member detachably mounted on the head by holding the left and right sides of the user's head, and holding at least one of the frontal forehead, the crown, and the back of the head,
A display unit that forms a display surface of an image based on a video signal on or near the visual axis of one of the left and right eyes of the user,
An arm coupled to the head holding member and the display unit, the arm having a length to arrange at least the display unit near the one eye of a user;
The display unit is provided at a portion where one side surface of the display unit is connected to one end of the arm, and the display unit is connected to the one eye so as to have at least a degree of freedom in a vertical rotation direction with respect to the one eye. A first connection mechanism that can be stopped at an arbitrary position after adjusting the orientation of the unit;
The other end of the arm and one end of the head holding member are provided at a portion where the one end is connected, and the arm is connected so as to have at least a degree of freedom in the vertical rotation direction with respect to the face surface near the one eye, A head-mounted image display device having a second connection mechanism that can be stopped at an arbitrary position after adjusting the orientation of the display unit,
The first connection mechanism is connected at a position where a vertical center line of a display surface of the side surface of the display unit is extended and a center position of the one end of the arm in an arm width direction,
The second connecting mechanism is connected at a center position in the width direction of the one end on the head holding member side and at a center position in the arm width direction at the other end on the arm side. Head mounted image display device.

In the case where a drive circuit unit for forming an image based on a video signal on a display surface of the display unit is provided separately from the display unit,
At the other end of the arm, the drive circuit unit is arranged,
The second connection mechanism is provided at a position at an intermediate position near the center from the other end of the arm and connected to one end of the head holding member. 2. The head-mounted image display device according to claim 1, wherein the head-mounted image display device is connected to a center position in the width direction of the one end portion and a center position in the arm width direction at a portion near the center portion on the arm side. 3.

3. The head mounted image display device according to claim 1, wherein the display unit has the display surface, the light source, and the optical component arranged in a lateral direction of the face, and has an elongated shape in the lateral direction. 4.

The second connection mechanism is configured to adjust a holding angle of the arm with respect to the head holding member when the display unit is used at a position close to a visual axis of one eye of a user, and when the display unit is used by the user. When used at a position close to the visual axis of the other eye, it can be set to an angle corresponding to both cases, and is connected so as to be rotatable around the set angle. The head-mounted image display device according to claim 1.

The display unit, when using the display unit at a position near the visual axis of one eye of the user, and when using the display unit at a position near the visual axis of the other eye of the user, display The head mounted image display device according to claim 4, wherein an image displayed on the surface is upside down.

The head-mounted image display device according to claim 5, wherein the drive circuit unit includes a switch for inverting an image displayed on a display surface of the display unit upside down.

At least one of the first connection mechanism and the second connection mechanism is orthogonal to an axis for rotating the display unit in the vertical direction of the face, and is separated from the face surface near the one eye in the approach direction. The head-mounted image display device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a biaxial coupling mechanism having a shaft that rotates in a far direction and having two degrees of freedom in the rotation direction. .

At least one of the first connection mechanism and the second connection mechanism includes a spherical connection mechanism in which at least one surface of a connection portion has a spherical shape and the degree of freedom in a rotating direction is 3. The head-mounted image display device according to any one of claims 1 to 7, wherein:

The spherical shape of the spherical coupling mechanism used in the first coupling mechanism and the second coupling mechanism is such that the spherical shape can be freely moved at least within a range in which the display surface of the display unit approaches an angle perpendicular to the visual axis of the eye. The head-mounted image display device according to claim 8, wherein the head-mounted image display device is formed by:

2. The at least one of the arm, the first connection mechanism, and the second connection mechanism includes a sliding portion that adjusts a length of the arm in a long side direction. 3. 10. The head-mounted image display device according to any one of claims 9 to 9.