CN104272725A - 头部配戴型显示装置 - Google Patents

Abstract

在提高图像显示质量的同时，不损坏柔性管的柔软性，从而便于使用。头部配戴型显示装置具有：支架，其配戴在使用者的头部；以及显示单元(21)，其由该支架支承，并具有显示元件(23)，支架具有：第1框体(10)，其具有电子基板(12)，该电子基板(12)至少包含驱动电路(12b)，该驱动电路(12b)生成用于驱动显示单元(21)的显示元件(23)的驱动信号；第2框体(20)，其对显示单元(21)进行了固定；以及具有柔软性的柔性支承部(30)，其具有对驱动电路(12b)和显示元件(23)进行电连接的配线(32)，并且对第1框体(10)和第2框体(20)进行连接。

Description

头部配戴型显示装置

技术领域

本发明涉及头部配戴型显示装置。

背景技术

以往，公知有如下技术：在头部配戴型显示装置中，形成图像的显示单元经由管状的柔性部件被可配戴在头部的支架支承(例如，参照专利文献1。)。

在该头部配戴型显示装置中，根据从外部的计算机等图像源经由缆线发送的驱动信号而利用显示单元射出图像显示光。在头部配戴型显示装置侧的端部，缆线经由支架和柔性部件与显示单元连接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-224519号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，从外部的计算机装置等图像源(驱动电路)经由缆线传送给显示单元的显示元件的信号较微弱。因此，信号中很容易承载噪声，妨碍显示单元中的图像显示质量的提高。

想要解决该问题，只要使驱动电路与显示元件接近即可，因此考虑例如将驱动电路内设在显示单元中。但是那样的话，显示单元的重量增加。

当显示单元的重量增加时，由于给支承显示单元的柔性部件带来负担，因此，需要使柔性部件具有更高刚性。于是，会损坏柔性部件的柔软性，且在位置调整时不便于使用。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种头部配戴型显示装置，能够提高图像显示质量，并且不损坏柔性部件的柔软性，在位置调整时便于使用。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的头部配戴型显示装置采用以下的手段。

本发明的一个方式具有：支架，其配戴在使用者的头部；以及显示单元，其由该支架支承，并具有显示元件，所述支架具有：第1框体，其具有电子基板，该电子基板至少包含驱动电路，该驱动电路生成用于驱动所述显示单元的显示元件的驱动信号；第2框体，其对所述显示单元进行了固定；以及具有柔软性的柔性支承部，其具有对所述驱动电路和所述显示元件进行电连接的配线，并且对所述第1框体和所述第2框体进行连接。

在这种头部配戴型显示装置中，通过将至少包含驱动电路的电子基板设置在第1框体上，能够使具有显示单元的第2框体实现轻量化。

而且，由于通过柔性支承部的配线对第1框体的驱动电路与第2框体的显示元件进行电连接，因此，与从外部送入驱动信号的情况相比较，配线较短，能够抑制在驱动信号上承载噪声。

在上述方式中，优选通过所述第1框体将所述支架支承在所述使用者的头部。另外，要想通过第1框体将支架支承在使用者的头部，可以将支架直接卡定在使用者的耳朵等上，也可以通过设置在第1框体上的头部支承部件将支架卡定在使用者的头部。

在上述方式中，也可以是，所述第1框体具有向所述驱动电路提供电力的电池，所述电池隔着所述第1框体中的针对所述使用者的头部的支承位置而配置在所述第2框体的相反侧。

由此，将支架配戴在使用者的头部时的平衡变好。

在上述方式中，也可以是，所述显示单元具有：所述显示元件；向所述显示元件所显示的影像照射光的照明光学系统；以及向所述使用者的眼球射出所述照明光学系统所照射的影像的目镜光学系统。

并且，在上述方式中，只要在第1框体中设置驱动电路，使第2框体具备显示元件，也能够适用于例如不具备目镜光学系统、照明光学系统的其他的显示单元。

在上述方式中，也可以是，所述柔性支承部被设为筒状，所述配线被贯穿插入到所述柔性支承部的内部。

在该方式中，也可以采用如下结构：在所述配线的所述第1框体侧的端部具有与所述驱动电路连接的连接器，所述连接器的与所述配线的连接方向正交的方向的尺寸被设定为比筒状的所述柔性支承部的内径小。

并且，在上述方式中，也可以采用如下结构：筒状的所述柔性支承部是金属制，其内径为2.5mm以上，外径为5mm以下。

在上述方式中，所述配线可以卷绕在所述柔性支承部的外周面。

发明效果

根据本发明，实现如下效果：能够实现使具有显示单元的第2框体轻量化，能够使其不损坏柔性部件的柔软性而在位置调整时具有便于使用的优越性。

并且，实现如下效果：能够抑制在驱动电路所产生的并传送到显示元件的驱动信号上承载噪声，能够提高图像显示质量。

附图说明

图1(a)是示出本发明的第1实施方式所涉及的头部配戴型显示装置的外观的俯视图，(b)是示出本发明的第1实施方式所涉及的头部配戴型显示装置的外观的侧视图。

图2是示出本发明的第1实施方式所涉及的头部配戴型显示装置的部件布局结构的框图。

图3(a)是示出本发明的第1实施方式所涉及的头部配戴型显示装置的内部结构的俯视图，(b)是示出本发明的第1实施方式所涉及的头部配戴型显示装置的内部结构的侧视图。

图4是示出本发明的第1实施方式所涉及的头部配戴型显示装置的柔性支承部的变形例的图。

图5是示出本发明的第2实施方式所涉及的柔性支承部的结构的图。

图6是示出本发明的第2实施方式所涉及的柔性支承部的变形例的结构的图。

图7(a)是示出本发明的第3实施方式所涉及的柔性支承部的结构的外观图，(b)是示出本发明的第3实施方式所涉及的柔性支承部的结构的剖视图。

图8是示出本发明的第3实施方式所涉及的柔性支承部的变形例的结构的图。

图9(a)是示出本发明的第4实施方式所涉及的柔性支承部的结构的图，(b)是对(a)的一部分进行扩大的图。

图10是示出本发明的第4实施方式所涉及的柔性支承部的变形例的结构的图。

图11(a)是示出本发明的第4实施方式中使用的芯线的变形例的侧视图，(b)是(a)的芯线的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式所涉及的头部配戴型显示装置进行说明。

【第1实施方式】

下面，使用图1(a)、(b)和图2对本发明的第1实施方式所涉及的头部配戴型显示装置进行说明。

图1(a)和图1(b)是示出头部配戴型显示装置1的外观的俯视图和侧视图，图2是示出头部配戴型显示装置1的部件布局结构的框图。

如图1(a)、(b)和图2所示，头部配戴型显示装置1具有：显示单元21；以及支撑显示单元21并安装在使用者的头部的支架5。

支架5具有：第1框体10，其具有用于卡定在使用者的头部(例如耳朵)的头部支承部件11；第2框体20，其固定有显示单元21；以及柔性支承部30，其连接第1框体10和第2框体20。

第1框体10具有：锥部10a，从柔性支承部30侧的端部向相反侧的端部，该锥部的截面积逐渐增大；以及筒状部10b，其与锥部10a连接，具有大致恒定的截面积。在使用者配戴了该头部配戴型显示装置1的状态下，筒状部10b相对于锥部10a的中心轴，形成为向靠近使用者的头部侧弯曲。另外，关于该第1框体10的形状不仅限于此。

如图2、图3(a)、(b)所示，在第1框体10的内部收纳有电子基板12以及向电子基板12提供电力的电池13，其中，该电子基板12包含：无线通信电路12a，其接收经由蓝牙、Wi-Fi等无线通信从外部发送来的信号；驱动电路12b，其生成并输出驱动显示单元21的信号；以及控制电路12c等。

在本实施方式中，将电子基板12内设在锥部10a中，由筒状部10b收纳电池13。

如图1(a)、(b)所示，头部支承部件11在第1框体10的锥部10a的外周面上具有能够卡定在使用者的头部例如使用者的耳朵上的钩11a和垫11b。另外，关于头部支承部件11的形状和结构并不仅限于此。

第2框体20从柔性支承部30侧的端部起其截面积逐渐增大，其在柔性支承部30的相反侧的端部设置有构成显示单元21的目镜光学系统22。

如图2所示，第2框体20内设有构成显示单元21的LCD等显示元件23、照明系统24。

在显示单元21中，显示元件23被从驱动电路12b传送来的驱动信号驱动，显示与该驱动信号对应的影像。照明系统24向显示元件23照射光，并将显示元件23所显示的影像导入到目镜光学系统22中。并且，在目镜光学系统22中，将导入的影像导入到使用者的瞳孔。

如图1(a)、(b)和图3(a)、(b)所示，柔性支承部30形成为从第1框体10侧向第2框体20侧具有大致恒定外径的棒状，并具有柔软性。由此，使用者能够通过弯曲柔性支承部30，而适当调整第2框体20相对于第1框体10的位置和方向。具体而言，为了使目镜光学系统22的光轴对准使用者的瞳孔、通过改变目镜光学系统22相对于使用者的瞳孔的光轴角度而改变使用者视野内的显示画面位置、在不使用时使目镜光学系统22退避到不干扰使用者的视野的位置等，调整第2框体20的位置和方向。

另外，该柔性支承部30在第1框体10侧的端部能够相对于第1框体10装卸。

如图3(a)、(b)所示，该柔性支承部30例如具有：中空的柔性管31；配线32，其被插入到柔性管31内，对第1框体10内的电子基板12与第2框体20内的显示元件23(未图示)进行电连接；以及由树脂系材料或橡胶系材料等构成的套管34，其覆盖这些柔性管31。

柔性管31将金属制的线材卷绕成螺旋状而形成螺旋弹簧状，并具有如下特性：使用者能够用手自由弯曲的柔软性；以及松开手，能够继续维持该形状的形状维持性。该柔性管31通过插入成型而被套管34覆盖。

并且，如图4所示，柔性管31也可以采用如下结构：将金属制的圆形截面的线材31a卷绕成螺旋状而形成螺旋弹簧状，且将金属制的截面三角形(楔状)的线材31b缠绕在柔性管31的外周面侧彼此邻接的线材31a、31a之间。

优选将该柔性管31的内径设为2.5mm以上，将外径设为4.5mm以下。

如图3(a)、(b)所示，配线32例如可以使用将柔性印刷配线33卷绕成螺旋状的结构。在该情况下，构成配线32的柔性印刷配线33的第2框体20侧的端部通过压接等而与显示元件23连接，在相反侧的第1框体10侧的端部安装有连接器33C。通过将该连接器33C嵌合在安装于电子基板12上的接受侧连接器上，而使柔性印刷配线33与电子基板12电连接。

这里，在组装时，使一端与显示单元21的显示元件23连接的柔性印刷配线33从柔性管31的一端侧穿过而使连接器33C在柔性管31的另一端侧突出，将该连接器33C嵌合在电子基板12上的接收侧连接器上。因此，优选使连接器33C的与柔性印刷配线33的长度方向正交的方向的宽度尺寸比柔性管31的内径小。

在这种头部配戴型显示装置1中，利用设置在第1框体10内的电子基板12的无线通信电路12a接收从外部的使用了例如个人计算机装置、电视机、HDD(硬盘驱动器)或DVD(数字多功能盘)等的影像再现装置等经由无线发送来的影像(包含图像)信号。

在驱动电路12b中，将无线通信电路12a接收到的影像信号转换成用于驱动显示单元21的显示元件23的驱动信号。这样在驱动电路12b中生成的驱动信号经由柔性印刷配线33被传送到第2框体20的显示单元21。

在显示单元21中，根据所传送的驱动信号对显示元件23进行驱动，显示元件23显示与驱动信号对应的影像。通过照明系统24所发出的光，将显示元件23所显示的影像导入到目镜光学系统22，在目镜光学系统22中，将所导入的影像导入到使用者的瞳孔。

根据上述的头部配戴型显示装置1，具有显示单元21的第2框体20经由具有柔软性的柔性支承部30与第1框体10连接，第1框体10内设有驱动电路12b和控制电路12c，该驱动电路12b生成用于驱动显示单元21的显示元件23的驱动信号。

这样，通过在第1框体10内设置驱动电路12b、控制电路12c，能够抑制第2框体20的重量。由此，使柔性支承部30的柔性管31所支承的重量较小，因此能够提高柔性管31的柔软性。其结果为使用者能够以较轻的力调整第2框体20的位置或姿势，能够提高头部配戴型显示装置1的使用便利性。

进而，将头部支承部件11设置在第1框体10的锥部10a上，将重量较大的电池13设置在第1框体10的筒状部10b中，第1框体10的筒状部10b隔着头部支承部件11而位于第2框体20的相反侧。由此，能够很好地保持显示单元21和电池13的重量平衡，能够使使用者在配戴头部配戴型显示装置1时的使用感优越。

并且，由于显示元件23的驱动信号不是从头部配戴型显示装置1的外部传送来的，而是由第1框体10内的驱动电路12b生成的，它们经由柔性印刷配线33被传送到第2框体20的显示单元21，因此，传送距离非常短。由此，驱动信号中不容易混入噪声，能够抑制驱动信号的质量降低，能够在显示单元21中显示高质量的影像。

另外，在上述的第1实施方式中，例示出柔性支承部30的结构，但是除了上述所例示出的以外，也可以采用以下所示的多个例子的结构。另外，在以下的说明中，关于头部配戴型显示装置1的整体结构与上述第1实施方式相同，仅柔性支承部30的结构不同，因此，对与上述第1实施方式共同的结构附加相同的符号并省略说明。

【第2实施方式】

如图5所示，本实施方式中的柔性支承部30采用如下的结构：连结多个连接段35，在这些连接段35上将柔性印刷配线33卷绕成螺旋状。

这里，各连接段35从一端侧朝向另一端侧弯曲成螺旋状，在其一端具有球状的凸部35a，在另一端35b具有嵌入凸部35a的凹部(未图示)。柔性支承部30的长度方向上彼此前后的2个连接段35之间，通过将一方的连接段35的凸部35a嵌入到另一方的连接段35的另一端35b的凹部中，构成所谓的球关节，能够以凸部35a为中心自由弯曲地连接。

当连接规定的数量的这些连接段35时，将其作为整体连接为螺旋状，具有如下特性：使用者能够用手自由弯曲的柔软性；以及松开手，能够继续维持该形状的形状维持性。

另外，这里，随着多个连接段35、35、…之间的连结部向第2框体20侧靠近，为了以较小的转矩就能够弯曲，使凸部35a和凹部之间的嵌合逐渐变松也是有效的。由此，在弯曲柔性支承部30时，很容易使柔性支承部30在第2框体20侧发生更大变形。

柔性印刷配线33与连接成螺旋状的连接段35、35、…相配合，被卷绕成螺旋状。

这种连接段35、35、…以及柔性印刷配线33通过插入成型而被套管34(参照图1(a)、(b))覆盖，构成柔性支承部30。

根据这种结构的柔性支承部30，由于采用多个同形状的连接段35，因此能够实现制造成本的低成本化。

另外，在上述实施方式中，能够使连接段35的形状为上述以外的形状。例如，图6所示的连接段36在圆柱状的主体36c的一端具有球状的凸部36a，在另一端具有嵌入凸部36a的凹部36b。在主体36c的外周面形成有螺旋状的槽37，将柔性印刷配线33收纳在螺旋状的槽37内，将其卷绕成螺旋状。

【第3实施方式】

如图7(a)、(b)所示，本实施方式中的柔性支承部30采用如下结构：连结多个连接段38，在这些连接段38的内部贯穿插入柔性配线33。

各连接段38具有：圆筒状的主体38a；形成在主体38a的一端的球状的凸部38b；以及形成在主体38a的另一端的凹部38c，进而，形成有贯通主体38a和凸部38b的孔38d。

柔性支承部30的长度方向上彼此前后的2个连接段38之间，通过将一方的连接段38的凸部38b嵌入到另一方的连接段38的凹部38c，构成所谓的球关节，能够以凸部38b为中心自由弯曲地连接。

当连接规定的数量的这些连接段38时，该结构具有如下特性：使用者能够用手自由弯曲的柔软性；以及松开手，能够继续维持该形状的形状维持性。

将柔性印刷配线33贯穿插入到这些连接段38的孔38d中。

这种连接段部38、38、…通过插入成型而由套管34(参照图1(a)、(b))覆盖，构成柔性支承部30。

根据这种结构的柔性支承部30，由于采用多个同形状的连接段38，因此能够实现制造成本的低成本化。并且，由于将柔性印刷配线33贯穿插入到连接段38内，因此能够防止柔性印刷配线33的断线等。

另外，在上述第3实施方式中，能够使用如图8所示的连接段39来代替连接段38。

该连接段39在筒状主体39a的一端形成有隔着主体39a的中心而存在的两个一对的凸部39b、39b，在主体39a的另一端形成有隔着主体39a的中心而存在的两个一对的凹部39c、39c。

凸部39b形成为从筒状的主体39a的外周面沿着主体39a的轴线方向突出，凹部39c形成在主体39a自身上。并且，在各连接段39中，凸部39b、39b和凹部39c、39c绕着主体39a的中心形成为错开90°相位。

柔性支承部30的长度方向上彼此前后的两个连接段39、39之间，将一方的连接段39的凸部39b、39b嵌入到另一方的连接段39的凹部39c、39c中。于是，以连接一方的连接段39的凸部39b、39b之间的方向为轴，一方的连接段39与另一方的连接段39被自由转动地连结起来。并且，在各连接段38中，由于一端的凸部39b、39b与另一端的凹部39c、39c绕着主体39a的中心线错开90°相位，因此，在连接段38的一端侧与另一端侧，绕着彼此呈90°正交的轴与其他的连接段38自由转动地连结。

【第4实施方式】

如图9(a)、(b)所示，本实施方式中的柔性支承部30也能够采用如下结构，该结构具有：具有柔软性的筒状的套管40，其由树脂或橡胶系材料构成；柔性印刷配线33(未图示)，其被贯穿插入到套管40内；以及芯线41，其被贯穿插入到套管40内。

芯线41由金属制的线材等构成，通过将其贯穿插入到具有柔软性的套管40内，能够使柔性支承部30变形，并维持变形后的形状。优选使这种芯线41的直径为0.5～1.2mm左右。

该情况下，通过在第1框体10上形成开口部18，使芯线41从该开口部18插入到套管40内，并且，使设置在芯线41的端部的固定部42嵌入到开口部18，能够更换芯线41。由此，在芯线41劣化的情况下，能够适当地进行更换。

另外，如图10所示，在上述实施方式中，也能够采用如下的结构：不使芯线41贯穿插入到套管40内，而是沿着套管40的外周面将芯线43卷绕成螺旋状。

该情况下，优选使用于固定芯线43的两端部的开口部18、29分别形成在第1框体10和第2框体20上。

在该结构中，由于将芯线43设置为在套管40的外周面侧露出，因此，能够容易地进行更换作业。

上述的芯线41、43如图11(a)、(b)所示，也可以利用由树脂材料构成的涂层44包覆由金属材料构成的芯线41、43。

并且，在柔性管31或套管40的外周面卷绕柔性印刷配线33或芯线43的情况下，也可以利用树脂的皮膜覆盖柔性管31、套管40、柔性印刷配线33以及芯线43。

该情况下，也可以在柔性管31、套管40的外周面，通过插入成型而利用皮膜覆盖柔性印刷配线33和芯线43。

另外，除了上述各实施方式所示的结构以外，只要在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行适当的变更，追加或删除结构。

并且，能够适当组合上述各实施方式所示的结构。

标号说明

1：头部配戴型显示装置；5：支架；10：第1框体；10a：锥部；10b：筒状部；11：头部支承部件；12：电子基板；12a：无线通信电路；12b：驱动电路；12c：控制电路；13：电池；20：第2框体；21：显示单元；22：目镜光学系统；23：显示单元；24：照明系统；30：柔性支承部；31：柔性管；31a：线材；31b：线材；32：配线；33：柔性印刷配线；33C：连接器；34：套管；35、36、38、39：连接段；37：槽；40：套管；41、43：芯线；42：固定部；44：涂层。

Claims (8)

1.一种头部配戴型显示装置，其具有：

支架，其配戴在使用者的头部；以及

显示单元，其由该支架支承，并具有显示元件，

所述支架具有：第1框体，其具有电子基板，该电子基板至少包含驱动电路，该驱动电路生成用于驱动所述显示单元的显示元件的驱动信号；第2框体，其对所述显示单元进行了固定；以及具有柔软性的柔性支承部，其具有对所述驱动电路和所述显示元件进行电连接的配线，并且对所述第1框体和所述第2框体进行连接。

2.根据权利要求1所述的头部配戴型显示装置，其中，

所述支架通过所述第1框体被支承在所述使用者的头部。

3.根据权利要求2所述的头部配戴型显示装置，其中，

所述第1框体具有向所述驱动电路提供电力的电池，

所述电池隔着所述第1框体中的针对所述使用者的头部的支承位置而配置在所述第2框体的相反侧。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的头部配戴型显示装置，其中，

所述显示单元具有：所述显示元件；向所述显示元件所显示的影像照射光的照明光学系统；以及向所述使用者的眼球射出所述照明光学系统所照明的影像的目镜光学系统。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的头部配戴型显示装置，其中，

所述柔性支承部被设为筒状，所述配线被贯穿插入到所述柔性支承部的内部。

6.根据权利要求5所述的头部配戴型显示装置，其中，

在所述配线的所述第1框体侧的端部具有与所述驱动电路连接的连接器，

所述连接器的与所述配线的连接方向正交的方向的尺寸被设定为比筒状的所述柔性支承部的内径小。

7.根据权利要求5或6所述的头部配戴型显示装置，其中，

筒状的所述柔性支承部是金属制，其内径为2.5mm以上，外径为5mm以下。

8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的头部配戴型显示装置，其中，

所述配线卷绕在所述柔性支承部的外周面。