CN101627622B - 头戴显示器 - Google Patents

Abstract

一种安装在眼镜上的头戴显示器。头戴显示器(1)具有内置有显示器的盒子(10)和自由曲面棱镜(20)。在头戴显示器(1)的盒子(10)上安装有鼻托(30)。头戴显示器(1)在盒子(10)被安装在眼镜(100)的梁(105)上的状态下使用。此时，安装于盒子(10)的鼻托(30)起到眼镜(100)的鼻托的作用。

Description

头戴显示器

技术领域

本发明涉及一种佩戴在使用者头部上使用的头戴显示器。

背景技术

佩戴在头部等身体上使用并在使用者的眼前显示图像的头戴显示器被应用于以虚拟现实为代表的显示图像用的各种领域。头戴显示器一般形成护目镜形状、或大型眼镜的框架形状。此外，还有相对于眼镜的框架形状的佩戴构件可自由装卸的、安装在此佩戴构件上使用的头戴显示器(以下称为安装式HMD(Head Mount Display))。此时的佩戴构件有的是市场上出售的眼镜。

安装式HMD中有安装于佩戴构件的外侧(比佩戴构件的框架还要远离使用者头部的部分，例如眼镜镜片的前侧)的HMD和安装于佩戴构件的内侧(比佩戴构件的框架还要靠近使用者头部的部分，例如眼镜镜片与使用者的眼镜之间的空间)的HMD。安装于佩戴构件外侧的安装式HMD由于在佩戴构件的外侧有大的空间，因此安装到佩戴构件上本身是容易的，但例如由于眼镜镜片的前方有HMD，因此设计性或时尚性差。相反，安装于佩戴构件内侧的HMD的设计性、时尚性出色，但由于空间的问题，因此需要在安装到佩戴构件的方法上想办法。

考虑到HMD的普及，不能忽视设计性、时尚性。根据这点，本申请发明者对安装于佩戴构件内侧的HMD进行了研究。

将HMD配置于佩戴构件的内侧时，最大的问题是HMD的小型化很难。例如，安装于佩戴构件内侧的HMD至今仍有被提出，那样的HMD例如在专利文献等中公开了几种，但现状是那样的HMD别说产品化，就是试制品也没有令人满意地完成。小型化HMD、使其前后方向(与HMD安装于使用者头部时使用者的面部的前后方向相同，本申请中一样)的厚度小到那种程度是很难的。

因此，在将HMD安装于佩戴构件的内侧时，眼镜等佩戴构件会稍微(几mm～几cm左右)远离使用者的面部。

此时的问题在于鼻托。这是因为，佩戴构件为了固定于使用者的头部而多数具有与通常的眼镜所具有的鼻托同样的鼻托，但在佩戴构件远离使用者的面部时，鼻托不再起作用，将佩戴构件固定于使用者的头部变得困难。

专利文献1：日本专利特开2001-133724号公报

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种将头戴显示器安装于眼镜等佩戴构件的内侧时也能使用鼻托的技术。

为解决上述技术问题，本申请发明者提出如下的头戴显示器。

该头戴显示器具有用于显示图像的显示装置和用于将该显示装置显示的图像以规定的倍率放大后引导至使用者的眼睛的导光装置，以位于呈眼镜形状并佩戴于使用者头部的佩戴构件的内侧的形态安装在该佩戴构件上使用。此外，此头戴显示器具有鼻托，在上述头戴显示器安装在佩戴于使用者头部的上述佩戴构件上的状态下，上述鼻托与使用者的鼻子抵接。

由于此头戴显示器自身具有鼻托，因此即便由于头戴显示器安装于眼镜形状的佩戴构件与使用者之间而使佩戴构件远离使用者的面部，也容易使用头戴显示器所具有的鼻托。

这样在头戴显示器上设置鼻托的结构不仅适用于安装式(或后装式)的头戴显示器，也适用于头戴显示器相对于佩戴构件不能自由装卸、即以固定方式安装于佩戴构件的产品。例如，如果准备多种眼镜状的佩戴构件，并将具有鼻托的头戴显示器分别固定于这些佩戴构件，那么佩戴构件的设计就可以变得简单。

也就是说，头戴显示器朝佩戴构件的安装既可以是自由装卸式的，也可以是固定式的。

如上所述，可使头戴显示器相对于佩戴构件自由装卸。此种情形下，如果将头戴显示器从佩戴构件卸下，则佩戴构件将不能利用设于头戴显示器的鼻托。将头戴显示器形成为相对于佩戴构件自由装卸主要是由于要求佩戴构件不仅与头戴显示器组合使用，还要作为单体使用，如果佩戴构件作为单体使用时不能利用设于头戴显示器的鼻托，则需要采用某些方法。

作为此方法的例子，可举出下述的例子。

例如，可将头戴显示器具有的鼻托做成相对于上述头戴显示器自由装卸、并相对于卸下上述头戴显示器后的佩戴构件自由装卸的构件。本发明中，通过将头戴显示器具有的鼻托做成能从头戴显示器卸下后安装于佩戴构件的构件，使得头戴显示器具有的鼻托在头戴显示器从佩戴构件卸下后也能使用。

此外，也可以考虑准备一个在上述头戴显示器从上述佩戴构件被卸下时能安装于上述佩戴构件的、上述头戴显示器所具有的鼻托以外的鼻托。此时，头戴显示器具有的鼻托不需要做成相对于头戴显示器自由装卸。

此外，也可以最初就在佩戴构件上设置头戴显示器所具有的鼻托以外的鼻托。但是，此时可能需要将设于佩戴构件的鼻托设计成在佩戴构件上安装有头戴显示器时与头戴显示器不干涉。

至此的说明中，将佩戴构件和头戴显示器理解为分体形成的构件，但也可将他们理解为组合后的构件。本申请中，将佩戴构件与头戴显示器的组合体的构件理解为头戴显示器系统。

本申请发明的头戴显示器系统具有：佩戴构件，其呈眼镜形状，并佩戴于使用者头部；以及头戴显示器，其以位于上述佩戴构件的内侧的形态安装在上述佩戴构件上使用，并具有用于显示图像的显示装置和用于将该显示装置显示的图像以规定的倍率放大后引导至使用者眼睛的导光装置，上述头戴显示器具有在将头戴显示器安装在佩戴于使用者头部的上述佩戴构件上的状态下与使用者的鼻子抵接的鼻托。

本申请的头戴显示器系统中的头戴显示器既可以是固定地安装于上述佩戴构件的构件，也可以是相对于上述佩戴构件自由装卸的构件。

上述佩戴构件具有镜脚，且其镜脚也可以是直线型镜脚。眼镜状结构的佩戴构件多数具有与眼镜同样的镜脚。眼镜具有的最一般的镜脚其前端部分(脚套)从横向看去朝下方弯曲，以便容易卡定在耳朵上，但是有的镜脚的脚套几乎不朝下方弯曲。此种镜脚称为直线型镜脚。佩戴构件的镜脚采用此种直线型镜脚时具有以下的优点。即，将头戴显示器安装到佩戴构件上时，如上所述佩戴构件从面部离开，将头戴显示器从佩戴构件卸下时，佩戴构件靠近面部。当存在这种佩戴构件的前后方向的移动时，如果镜脚的脚套弯曲，则镜脚的脚套与使用者的耳朵会干涉。如果镜脚为直线型镜脚，则可以避免这种事态，因此对使用者来说使用感好。

本申请的头戴显示器系统中的上述头戴显示器具有的上述鼻托也可相对于上述头戴显示器装卸自由，且当从上述头戴显示器卸下时，能装卸自由地安装于卸下上述头戴显示器后的上述佩戴构件。

本申请的头戴显示器系统中的上述佩戴构件也可具有在上述头戴显示器从该佩戴构件卸下的状态下佩戴于使用者的头部时与使用者的鼻子抵接的、与上述头戴显示器所具有的鼻托不同的鼻托。

本发明的头戴显示器也可以是下述的构件。

例如，本发明的头戴显示器可以是使用者佩戴佩戴构件时，从使用者的角度来看显示装置与导光装置连接成横向并排的装置。使用者佩戴佩戴构件时从使用者的角度来看显示装置和导光装置配置成横向并排的头戴显示器配置在佩戴构件的内侧时，能将其大致整体隐藏在佩戴构件的内侧(佩戴构件为眼镜时，眼镜镜片的背面侧)，大致能避免从佩戴构件的上下看到头戴显示器的情况。这有利于提高头戴显示器的设计性和时尚性。

头戴显示器也可以以显示装置位于佩戴构件的横向中间(例如，佩戴构件具有眼镜镜片时其中间位置)的形态安装在佩戴构件上。通过使安装在佩戴构件上的头戴显示器的位置位于上述的位置，可使显示装置位于使用者的两眼之间，使显示装置从使用者的视野中完全消失(使用者不能清楚地看到显示装置)。

导光装置中能利用例如将图像(用于显示图像的图像光)在其内部反射规定的次数后引导至使用者的眼睛的自由曲面棱镜。如果使用自由曲面棱镜，则能容易地实现头戴显示器整体的小型化。自由曲面棱镜也可以是这样的构件：具有第1面、第2面、第3面及第4面的4个面，使显示装置发出的光通过第1面，使通过第1面的光在第2面上反射，使第2面上反射的光在第3面上反射，使第3面上反射的光通过第4面，从而在改变引导至其内部的光的方向的同时放大显示装置显示的图像。此时的第1面至第4面可以是分别不连续的面，但第1面至第4面中的至少两个面(例如第2面和第4面)也可以是连续的平滑连接的一个面。当然，导光装置并不局限于自由曲面棱镜，也可使用具有改变用于显示图像的图像光的方向的功能(例如可用反射镜来实现这种功能)和放大图像的功能(例如可用透镜来实现这种功能)的光学要素来构成。此时，导光装置也可通过多个光学要素的组合来构成。

本申请发明的头戴显示器也可具有使显示装置及导光装置在佩戴构件的梁与桩头(日文：智)间滑动的移动机构。由于具有移动机构，因此从导光装置输出的图像的位置可变。因此，能根据使用者的眼睛的位置在最合适的位置上提供图像。移动机构例如能采用具有一端与显示装置连接的齿条部和使用者可操作的小齿轮部的结构。通过小齿轮部的旋转，齿条部移动，显示装置及导光装置滑动。

此外，头戴显示器还可具有使显示装置能在导光装置的方向上移动的调整机构。此种结构中，通过根据使用者的视程(日文：视度)将显示装置至导光装置的距离调整至最适合的距离，能向使用者提供视程被修正后的图像。

附图说明

图1是表示将本实施方式的头戴显示器安装到眼镜上的状态的图。

图2是头戴显示器安装到眼镜上的方法的说明图。

图3是盒子的俯视图。

图4是表示盒子的内部结构的局部剖视图。

图5是移动机构的动作说明图。

图6是调整机构的详细结构图。

图7是调整机构的动作说明图。

图8是自由曲面棱镜内的导光路的说明图。

图9是从后方所见的本实施方式的头戴显示器的图。

图10a是从前方所见的在安装有本实施方式的头戴显示器的状态下的眼镜的图。

图10b是从前方所见的在安装有本实施方式的头戴显示器的状态下的眼镜的图。

图11是本发明的自由曲面棱镜的变形例的结构图。

图12是本发明的自由曲面棱镜的变形例的结构图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的一种理想的实施方式。

本实施方式的头戴显示器1是安装在如图1所示的眼镜框架形状的眼镜100上使用的安装型的HMD。本实施方式中，头戴显示器1安装于眼镜100的后方。使用时，头戴显示器1位于使用者的面部与眼镜100之间。因此除使用者以外很难知道头戴显示器1的存在。

眼镜100相当于本申请中的佩戴构件，采用眼镜框架101内嵌有眼镜镜片102的与通常的眼镜相同的结构。眼镜镜片102可以有度数也可以没有度数，此外无色透明或有色透明都可以。眼镜框101具有左右眼镜腿103、左右边框104和连接左右边框104的梁105。左右眼镜腿103分别通过铰链与左右边框104连接，可将眼镜腿103以与边框104平行的朝向折叠。可以通过将眼镜腿103的前端分别卡定在使用者的双耳上或通过2条眼镜腿103夹住使用者的头部将眼镜100固定在使用者的头部。

本实施方式中，安装于眼镜100的头戴显示器1位于眼镜100的后方，此时眼镜100必须从使用者的面部向前方移动，因此眼镜腿103的长度比通常的眼镜框架稍长，以便在此状态下也可使眼镜腿103卡在使用者的耳朵上。

图1所示例中，眼镜腿103的前端向下方弯曲，以便容易卡定在使用者的耳朵上，但眼镜腿103的前端也可以是直线状。即眼镜腿103也可以是直线型镜脚。将眼镜腿103做成直线状可使使用者对眼镜腿103的感觉与头戴显示器1是否安装在眼镜100上无关，保持不变。图1中，将采用直线型镜脚的变形例中的眼镜腿103的例子以103S表示。

头戴显示器1具有：内置有显示器的盒子10、通过可动部16与盒子10连接的左右的自由曲面棱镜20、与盒子10连接的鼻托30。

盒子10没有必要局限于此，但本实施方式中安装在眼镜100的梁105上。盒子10在被安装于眼镜100时，位于眼镜100的后方。自由曲面棱镜20与盒子10连接成在使用者佩戴眼镜100时，从使用者的角度来看与盒子10横向并排。鼻托30安装在比盒子10更靠后方的位置上。在将安装有头戴显示器1的眼镜100佩戴在使用者的头部上时，鼻托30与使用者的鼻子抵接，防止眼镜100的错位。显示器显示的图像被自由曲面棱镜20以规定的倍率放大，从自由曲面棱镜20朝后方输出。朝后方输出的图像进入佩戴眼镜100的使用者的眼中。在本实施方式中，图像从自由曲面棱镜20的点线围起的区域(参照图9)输出。

头戴显示器1如图2所示安装在眼镜100上。在眼镜100的梁105上形成有第1安装构件40。本实施方式中，第1安装构件40由与梁105连接的第1轴部40a和设于第1轴部40a前端的第1球部40b构成。第1安装构件40也可与眼镜100形成一体。眼镜100使用通用的眼镜框架时，第1安装构件40当然与眼镜100分体形成。此时第1安装构件40通过粘结剂等安装到眼镜100上。

在头戴显示器1的盒子10上，更详细而言是在安装到眼镜100上时与眼镜100相对侧的面上形成有第1嵌合孔10a。将头戴显示器1安装到眼镜100上时，第1安装构件40的第1球部40b与第1嵌合孔10a嵌合。这些构成所谓的球节。

此外在盒子10的设有第1嵌合孔10a的面的相反侧的面上形成有与第1安装构件40结构、大小相同的第2安装构件50。第2安装构件50由与盒子10连接的第2轴部50a及设于第2轴部50a前端的第2球部50b构成。第2安装构件50可与盒子10形成一体，但也可做成通过粘结剂等安装到盒子10上的结构。

在鼻托30的与盒子10连接的一侧形成有第2嵌合孔30a。第2嵌合孔30a与第1嵌合孔10a大小相同。在将鼻托30安装到盒子10上时，第2安装构件50的第2球部50b与第2嵌合孔30a嵌合。这些构成所谓的球节。

第1安装构件40与第2安装构件50、第1嵌合孔10a与第2嵌合孔30a分别形状、大小相同。因此第1安装构件40的第1球部40b也可与第2嵌合孔30a嵌合。由此，也可除去盒子10、可动部16及自由曲面棱镜20，只将鼻托30直接安装在眼镜100上。眼镜100与鼻托30的组合体可与通常的眼镜一样地使用。

接着对头戴显示器1进行详细说明。

图3是从图1中的上侧所见的头戴显示器1的图。

盒子10是大致矩形的中空结构。盒子10并非必须是树脂制的，但本实施方式中是树脂制的。盒子10的上表面设有用于调整视程的视程调整钮12和用于调整自由曲面棱镜20的位置的棱镜位置调整钮13。

视程调整钮12用于通过其操作使盒子10内部的显像在图像的光轴方向上进退动作。本实施方式中，为了能分别调整左右眼睛的视程而设置了2个视程调整钮12。

棱镜位置调整钮13用于通过其操作使自由曲面棱镜20的位置相对于盒子10在规定的范围内移动。棱镜位置调整钮13的附近设有刻度，以便能直接感知与棱镜位置调整钮13的操作量相对应的自由曲面棱镜20的移动量。

图4是表示盒子10的内部、从上面看盒子10的局部剖视图

在盒子10内设有：视程调整钮12，视程调整板11，显示器14，控制电路板15，将视程调整钮12、视程调整板11、显示器14及控制电路板15包容在内部并与自由曲面棱镜20连接的可动部16，以及小齿轮部17。

本实施方式中，对可动部16及自由曲面棱镜20分别设置两个的情形进行了说明，但并非必须这样，这些也可分别设置一个。就是说头戴显示器1并非必须是双眼用的装置，也可以是只具有右眼用或左眼用的可动部16及自由曲面棱镜20的右眼用或左眼用的装置。

显示器14是显示图像的构件，本实施方式中为矩形的液晶显示器，但不局限于此。显示器14安装在可动部16上，使其在使用者佩戴眼镜100时，从使用者的角度来看其短边方向为纵向，相对于眼镜镜片102的宽度方向倾斜，并且将图像以规定的角度射入到自由曲面棱镜20的一面上。

控制电路板15是控制显示器14显示的图像的构件。控制电路板15将用于显示图像的数据送到显示器14，在显示器14上显示合适的图像。控制电路板15从未图示的外部装置获取关于图像的数据，并将其显示在显示器14上。控制电路板15通过有线或无线传输从未图示的外部装置获取关于图像的数据。

外部装置例如可使用硬盘播放器、DVD播放器、电视播放用的调谐器、个人电脑、手机、用于玩电脑游戏的游戏装置、具有图像处理功能的MP3播放器等。

在可动部16上，显示器14和自由曲面棱镜20安装成使来自显示器14显示的图像的图像光以规定的角度射入到自由曲面棱镜20的一面上。

可动部16形成有齿条部16a，使其与小齿轮部17接触。各齿条部16a在朝向小齿轮部17的面上形成有齿。

小齿轮部17与棱镜位置调整钮13连接，棱镜位置调整钮13旋转时，小齿轮部17也随之旋转。小齿轮部17为圆柱形，在侧面上形成有与圆柱的轴向平行的齿。小齿轮部17的齿与齿条部16a的齿啮合。小齿轮部17旋转时，对应其旋转的量和方向，齿条部16a沿齿条部16a的长度方向移动。

如图5所示，将棱镜位置调整钮13向左旋转时，齿条部16a的基端朝从小齿轮部17分离的方向移动，2个可动部16朝分离的方向滑动。相反，将棱镜位置调整钮13向右旋转时，齿条部16a的基端朝向小齿轮部17靠近的方向移动，2个可动部16朝靠近的方向滑动。由于可动部16与自由曲面棱镜20连接，因此随着此可动部16的滑动，自由曲面棱镜20也同样地滑动。这样，通过旋转棱镜位置调整钮13，即使在将盒子10安装到眼镜100上后，也可使安装在可动部16上的自由曲面棱镜20在梁105与眼镜100的桩头之间滑动。随着自由曲面棱镜20的滑动，从自由曲面棱镜20输出的图像的位置也滑动。由此能使图像的输出位置与使用者的眼睛位置相协调。本实施方式中，利用上述的机构，通过一个棱镜位置调整钮13的动作使两个自由曲面棱镜20(导光装置)的移动左右对称地同时进行。根据两眼间的距离使导光装置左右对称地同时移动也可不利用上述的机构来实现，但总之是方便的。

小齿轮部17也可与棱镜位置调整钮13构成一体。

被可动部16包容在内部的视程调整钮12和视程调整板11构成用于通过改变从显示器14到自由曲面棱镜20的距离来提供与使用者的视力相协调的图像的调整机构。图6是放大可动部16来详细说明调整机构的图。图7是用于说明调整机构动作的图。

视程调整钮12采用朝盒子10的外部突出的头部形成有槽，中部有弯成曲柄状的曲柄部12a的结构。在头部的槽内插入平板旋转时，曲柄部12a绕旋转中心旋转。

视程调整板11的一边与控制电路板15连接，在与该边相对的边的附近设有在该边的延伸方向上设有长边并经倒棱的矩形状的调整孔11a。视程调整钮12的曲柄部12a贯通设置在调整孔11a内。调整孔11a的短边长度对应此曲柄部12a的大小形成。

在图7的状态下旋转视程调整钮12时，曲柄部12a绕旋转中心旋转。由于曲柄部12a贯通调整孔11a，因此在曲柄部12a旋转时，调整孔11a对应其动作获得朝控制电路板15方向的加载。由此，视程调整板11朝对控制电路板15加载的方向移动。控制电路板15移动时，显示器14朝靠近自由曲面棱镜20的方向移动。通过使显示器14与自由曲面棱镜20之间的距离变化，能根据使用者的视力调整图像的视程。

由于视程调整钮12旋转，因此视程调整板11的动作为活塞状。因此不会发生显示器14动作过度而与自由曲面棱镜20碰撞、互相破损的情况。使用者在使用时能旋转视程调整钮12使显示器14的位置调整至最适合自己眼睛的视程的位置。

图8是说明自由曲面棱镜20的导光路的图。自由曲面棱镜20在将显示器14发出的光引导至使用者的至少一只眼睛的同时放大显示器14显示的图像。

自由曲面棱镜20采用具有分别为自由曲面的第1面S1、第2面S2、第3面S3的三个面并且截面为大致三角形状的结构。

第1面S1面对显示器14，使显示器14显示的图像中的显示器14发出的光通过并引导至自由曲面棱镜20的内部。显示器14发出的光在通过第1面S1时折射，变化成使显示器14显示的图像放大。

第2面S2设成反射(通常是全反射)通过第1面S1的光。通过第1面S1的光被第2面S2反射后，其方向发生大的改变，此外，变化成使显示器14显示的图像放大。第2面S2还使第3面S3反射的光通过。对此将在后面说明。

第3面S3设成使第2面S2反射的光反射。第2面S2反射的光被第3面S3反射后，其方向发生大的改变，此外，变化成使显示器14显示的图像放大。第3面S3上发生的反射既可以是全反射，也可以是金属反射。当第3面S3上发生的反射是全反射时，第3面S3的曲面设计成被第2面S2反射的光在到达第3面S3时的入射角为全反射角以下。第3面S3上发生的反射是金属反射时，金属例如通过蒸镀附着在第3面S3的外侧。在第3面S3的外侧也可形成电介质多层膜以替代附着金属。此时的反射通过电介质多层膜进行。

如上所述被第3面S3反射的光再次朝向第2面S2并通过第2面S2。通过第2面S2的光在通过第2面S2时折射，变化成使显示器14显示的图像放大。显示器14显示的图像如图9所示显示在自由曲面棱镜20的点线部分。

在将盒子10安装到眼镜100上时，如上所述的自由曲面棱镜20的至少一部分在使用头戴显示器1时位于使用者的至少一只眼睛的前方，自由曲面棱镜20与盒子10连接成使显示器14发出的光射入使用者的眼中。

从佩戴眼镜100的使用者的角度来看，自由曲面棱镜20并不是与盒子10纵向连接，而是配置成与其横向连接。即，头戴显示器1整体的形状为横向伸展的形状。

图10a、图10b分别是表示从前方所见的安装有头戴显示器1的眼镜100的图。

如这些图所示，从前方看安装有头戴显示器1的眼镜100时，头戴显示器1基本都隐藏在眼镜镜片102的后方。

本实施方式的头戴显示器1中，由于主体10与自由曲面棱镜20被连接成横向并排，因此在将盒子10安装到眼镜100的后方时，能使头戴显示器1的大部分从眼镜100的前方看不到。即，能极力减少头戴显示器1从眼镜100的露出量，不会损害到设计性。

此外，由于本实施方式的头戴显示器1不会遮挡使用者的上下方向的视野，因此即便是看自由曲面棱镜20显示的图像时，自由曲面棱镜20的周围依然可见，虽然其有些模糊。因此，即便是视线朝向自由曲面棱镜20的状态也能进行简单的操作，很便利。此外，即便是视线朝向自由曲面棱镜20的状态也能看清脚下，可以行走。除此之外，如果将视线从自由曲面棱镜20移开，就能看清周围。

接着对此头戴显示器1的使用方法进行说明。

使用此头戴显示器1时，将安装有头戴显示器1的眼镜100固定于使用者的头部。通过将安装于眼镜100的第1安装构件40具有的第1球部40b嵌合到设在头戴显示器1的盒子10上的第1嵌合孔10a内，将头戴显示器1安装于眼镜100。此外，如上所述，通过将眼镜100的眼镜腿103卡定在使用者的耳朵上、或用眼镜100的眼镜腿103夹住使用者头部，将安装有头戴显示器1的眼镜100固定到使用者的头部。

在将眼镜100固定到使用者的头部前将鼻托30安装到头戴显示器1上。通过将头戴显示器1的盒子10具有的第2球部50b与设于鼻托30的第2嵌合孔30a嵌合，将鼻托30安装到头戴显示器1上。

在此状态下，使用者操作上述的外部装置，将头戴显示器1应显示的图像的数据输入到头戴显示器1中。控制电路板15根据图像的数据在显示器14上显示图像。

显示器14显示的图像的光从显示器14出发、输入自由曲面棱镜20的第1面S1面。在自由曲面棱镜20内，光如图8所示从第2面S2射出。通过射出的光，使用者用双眼看到变成适当大小的图像。

需要时，使用者通过操作视程调整钮12，在使从显示器14射向自由曲面棱镜20的光的入射角不发生变化的同时能使显示器14相对于自由曲面棱镜20靠近或远离。即，能使显示器14在显示器发出的光的射出方向(光轴方向)上进退动作。由此，能调整至显示与使用者的视力相协调的图像。

此外，使用者通过操作棱镜位置调整钮13将自由曲面棱镜20的位置移动到与使用者的两眼间的距离相应的位置，能将自由曲面棱镜20的位置调整至使用者容易看见图像的位置。

此外，使用者通过佩戴未图示的耳机能听到与图像同步的声音。

在不使用头戴显示器1时，使用者将头戴显示器1从眼镜100上卸下。此外将从眼镜100卸下的头戴显示器1上卸下的鼻托30安装到眼镜100上。由此，使用者能将眼镜100作为通常的眼镜使用。

通过将安装于眼镜100的第1安装构件40具有的第1球部40b与设于鼻托30的第2嵌合孔30a的嵌合，将鼻托30安装到眼镜100上。

作为以上的实施方式的变形例能举出以下的例子。

在本实施方式中，记述为盒子10安装于眼镜100的梁105的大致中心位置，但并不局限于此，盒子10也可安装于眼镜100的其他部分。

此外，作为本发明的导光装置，在本实施方式中说明的是使用截面呈大致三角形状的自由曲面棱镜20的装置，但也可将其他形状的自由曲面棱镜或自由曲面棱镜以外的构件作为导光装置使用。只要是至少一部分在使用头戴显示器1时位于使用者的至少一只眼睛之前、能将显示器14发出的光引导至使用者的至少一只眼睛、并能放大显示器14显示的图像，导光装置使用任何构件都可以。

例如，也可以代替上述的自由曲面棱镜20而使用这样的自由曲面棱镜：具有第1面、第2面、第3面和第4面的4个面，使显示器14发出的光通过第1面，使通过第1面后的光在第2面上反射，使在第2面上反射后的光在第3面上反射，使在第3面上反射后的光通过第4面，从而使引导至自由曲面棱镜内部的光的方向变化的同时放大显示器14显示的图像。第1面至第4面可以是分别不连续的面，但第1面至第4面中的至少两个面也可以是连续的平滑连接的一个面。上述的自由曲面棱镜20中，第2面和第4面是连续的平滑连接的一个面。

此外，本发明的导光装置也可如图11所示，具有：放大从显示器14发出的图像的第1透镜71，使第1透镜71发出的光反射、改变其光的方向的第1反射镜72，将第1反射镜72反射的光反射、改变其光的方向的第2反射镜73，以及使第2反射镜73发出的光透过的同时放大图像的第2透镜74。反射的次数及图像放大到何种程度由显示器14与使用者的眼睛的位置关系等决定。

此外，导光装置也可如图12所示，具有：自由曲面棱镜20、透镜75和透镜76中的至少一方。透镜75和透镜76用于放大显示器14显示的图像。对这些透镜75、透镜76是板状透镜时的情形进行说明，但并不局限于此，只要是局部折射率不同的具有透镜的功能的透镜都可以。此种情形下，透镜75安装于显示器14与自由曲面棱镜20的第1面S1之间的任一位置，使得显示器14发出的光通过透镜75输入自由曲面棱镜20的第1面S1。通过透镜75的光在通过时折射，变化成使显示器14显示的图像放大。即，通过这样的透镜75，在射入自由曲面棱镜20前，能放大显示器14显示的图像。此外，透镜76贴在自由曲面棱镜20的第2面S2的外侧，从自由曲面棱镜20的第2面S2射出的来自显示器14的光通过透镜76射入使用者的眼中。通过透镜76的光在通过时折射，变化成使显示器14显示的图像放大。即，通过这样的透镜76，能将从自由曲面棱镜20射出的显示在显示器14上的图像放大至合适的大小，射入使用者的眼中。

此外，本实施方式中，盒子10采用了具有调整视程的视程调整钮12和调整自由曲面棱镜20的位置的棱镜位置调整钮13的结构，但是这些构件不是必须的，也可采用不具有这些构件的结构。

此外，上述的实施方式中，眼镜100可自由装卸地安装在头戴显示器1上。但是，眼镜100并非必须可自由装卸地安装在头戴显示器1上。在制造眼镜100上安装有头戴显示器1的头戴显示器系统的阶段，两者的安装可以是固定式的。此时，相对于头戴显示器1的盒子10进行的鼻托30的安装最好也是固定式的。这是因为，如果头戴显示器1是固定在眼镜100上的，则眼镜100始终与头戴显示器1一起使用，因而没有必要特地使鼻托30与头戴显示器1分离。头戴显示器1朝眼镜100的安装、或鼻托30朝头戴显示器1的盒子10的安装为固定式时，在上述安装中可采用使用粘结剂粘结、使用螺钉螺合等合适的方法而不采用球节。

此外，即使在头戴显示器1相对于眼镜100可自由装卸时，鼻托30相对于头戴显示器1的盒子10的安装也可以是固定式的。此时，在将头戴显示器1从眼镜100卸下的状态下，不能将安装在头戴显示器1的盒子10上的鼻托30安装到眼镜100上。因此，需要准备一个可安装到卸下头戴显示器1后的眼镜100上的、头戴显示器1所具有的鼻托以外的鼻托。此时使用的鼻托采用与上述实施方式中说明的鼻托30相同的结构即可。如果将与上述实施方式中说明的鼻托相同的鼻托安装到卸下头戴显示器1后的眼镜100上，则可将眼镜100作为通常的眼镜使用。或者，也可以考虑最初便将头戴显示器1所具有的鼻托以外的鼻托以固定方式安装在眼镜100上。只要此鼻托具有不妨碍头戴显示器1朝眼镜100安装的形状、大小，并安装在不妨碍头戴显示器1朝眼镜100安装的位置上，则也可以是与安装在通常的眼镜上的鼻托并无不同的鼻托。如果眼镜100最初就具有鼻托，则卸下头戴显示器1后的眼镜100作为通常的眼镜使用不会存在不便。

此外，上述的安装有头戴显示器1的眼镜100在本实施方式中记述为是具有梁105的眼镜，但并不局限于此，也可以是如图10b所示的没有梁的眼镜。此外，眼镜100也可以不是市场上卖的眼镜，而是头戴显示器1专用的眼镜。例如，也可以是耳机内置于眼镜100的眼镜腿的眼镜。

Claims (6)

1.一种头戴显示器，以位于呈眼镜形状并佩戴于使用者头部的佩戴构件的内侧的形态安装在该佩戴构件上使用，具有用于显示图像的显示装置和用于将该显示装置显示的图像以规定的倍率放大后引导至使用者的眼睛的导光装置，其特征在于，

所述头戴显示器具有鼻托，当将所述头戴显示器安装在佩戴于使用者头部的所述佩戴构件上时，所述鼻托与使用者的鼻子抵接，

所述头戴显示器朝所述佩戴构件的安装可自由装卸地进行，

所述鼻托相对于所述头戴显示器可自由装卸，且相对于卸下所述头戴显示器后的佩戴构件可自由装卸地安装。

2.一种头戴显示器，以位于呈眼镜形状并佩戴于使用者头部的佩戴构件的内侧的形态安装在该佩戴构件上使用，具有用于显示图像的显示装置和用于将该显示装置显示的图像以规定的倍率放大后引导至使用者的眼睛的导光装置，其特征在于，

所述头戴显示器具有鼻托，当将所述头戴显示器安装在佩戴于使用者头部的所述佩戴构件上时，所述鼻托与使用者的鼻子抵接，

所述头戴显示器朝所述佩戴构件的安装可自由装卸地进行，

所述头戴显示器具有在所述头戴显示器从所述佩戴构件被卸下时能安装到所述佩戴构件上的、所述头戴显示器所具有的鼻托以外的鼻托。

3.一种头戴显示器系统，具有：

佩戴构件，该佩戴构件呈眼镜形状，并佩戴于使用者头部；以及

头戴显示器，该头戴显示器以位于所述佩戴构件的内侧的形态安装在所述佩戴构件上使用，并具有用于显示图像的显示装置和用于将该显示装置显示的图像以规定的倍率放大后引导至使用者的眼睛的导光装置，其特征在于，

所述头戴显示器具有鼻托，在将头戴显示器安装在佩戴于使用者头部的所述佩戴构件上的状态下，所述鼻托与使用者的鼻子抵接，

所述头戴显示器朝所述佩戴构件的安装可自由装卸地进行，

所述头戴显示器具有的所述鼻托相对于所述头戴显示器可自由装卸，且当从所述头戴显示器卸下时，能装卸自由地安装于卸下所述头戴显示器后的所述佩戴构件。

4.如权利要求3所述的头戴显示器系统，其特征在于，所述佩戴构件具有镜脚，且该镜脚为直线型镜脚。

5.一种头戴显示器系统，具有：

佩戴构件，该佩戴构件呈眼镜形状，并佩戴于使用者头部；以及

头戴显示器，该头戴显示器以位于所述佩戴构件的内侧的形态安装在所述佩戴构件上使用，并具有用于显示图像的显示装置和用于将该显示装置显示的图像以规定的倍率放大后引导至使用者的眼睛的导光装置，其特征在于，

所述头戴显示器具有鼻托，在将头戴显示器安装在佩戴于使用者头部的所述佩戴构件上的状态下，所述鼻托与使用者的鼻子抵接，

所述头戴显示器朝所述佩戴构件的安装可自由装卸地进行，

所述佩戴构件具有与所述头戴显示器所具有的鼻托不同的鼻托，当所述佩戴构件在所述头戴显示器从该佩戴构件卸下的状态下佩戴于使用者头部时，所述佩戴构件的鼻托与使用者的鼻子抵接。

6.如权利要求5所述的头戴显示器系统，其特征在于，所述佩戴构件具有镜脚，且该镜脚为直线型镜脚。

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