CN112748574A - 头戴显示器 - Google Patents

Abstract

头戴显示器。能够感知必要的环境音，与外观形状有关的限制较少。头戴显示器(100)具有：图像光生成装置即光学装置(100A)，其形成虚像；以及支承装置(100B)，其具有一对镜腿(21a、21b)，从上侧支承光学装置(100A)，镜腿(21a、21b)具有通过万向节(23a、23b)与主体(21j)连接的抵接部(24a、24b)，例如向平坦部位按压抵接部(24a、24b)并使其抵接。

Description

头戴显示器

技术领域

本发明涉及向观察者提示虚像的头戴显示器，特别涉及佩戴于观察者的头部的头戴显示器。

背景技术

存在如下的头戴显示器：具有单眼用的图像输出部、双耳用的声音输出部、以及用于以佩戴自如的方式将它们佩戴于用户头部的支承部(专利文献1)。该头戴显示器(下面也称为HMD)以夹着用户头部的方式佩戴，支承部具有沿着后头部延伸的带，在带的两端支承覆盖耳朵的一对声音输出部。

专利文献1：日本特开2004-233904号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的装置中，为了仅利用包含耳垫在内的声音输出部将HMD支承于头部，以覆盖耳朵整体的方式增大声音输出部，确保对HMD的保持力。因此，例如妨碍感知必要的环境音，由于覆盖耳朵整体的较大的声音输出部而增加了与外观形状有关的限制。

用于解决课题的手段

本发明的一个方面的头戴显示器(HMD)具有：图像光生成装置，其形成虚像；以及支承装置，其具有一对镜腿，从上侧支承图像光生成装置，镜腿具有通过万向节与主体连接的抵接部，使抵接部按压地进行抵接。

附图说明

图1是说明实施方式的HMD的使用状态的立体图。

图2是说明HMD的使用状态的侧视图。

图3是示出HMD的具体外观的俯视图和主视图。

图4是示出HMD的具体外观的仰视图、后视图和左视图。

图5是从前方右上侧和后方左上侧观察HMD的立体图。

图6是说明不对镜腿赋予外力的状态的俯视图。

图7是说明佩戴了遮光片的状态的主视图和立体图。

图8是HMD的俯视图和主视图。

图9是HMD的俯视图和右视图。

图10是说明抵接部及其周边的外观的俯视图、侧视图和后视图。

图11是说明抵接部的可动状态的俯视图、侧视图和后视图。

图12是说明镜腿的长度调整构造的俯视图。

图13是说明支承装置的基部的立体图。

图14是说明基部的周边的概念性局部侧剖视图。

图15是说明图14所示的鼻托等的变形例的图。

图16是说明图14所示的鼻托等的另一个变形例的图。

图17是说明光学装置的跳起或旋转躲避的概念性侧视图。

图18是说明HMD的光学装置的俯视图。

图19是说明HMD的电路结构的概念性框图。

图20是说明第1虚像形成光学部的光学构造的俯视图。

图21是说明照相机的固定方法的变形例的侧视图。

标号说明

EA：耳朵；GL：图像光；OL：外界光；US：佩戴者；WA1：布线；10a、10b：导光部件；15：半反射镜；21a：第1镜腿；21b：第2镜腿；21c：基部；21j：主体；21p：末端部；23a、23b：万向节；23p：球部；23q：球保持架；23s：螺柱；24a、24b：抵接部；24f：内表面；26a、26b：臂；26c：中央部件；26d：保持部；26r：摩擦垫；27：转动机构；27a、27b：旋转支承部；28a：支承部件；28b：垫；29a：上侧部件；29b：下侧部件；30：投射镜头；31：照相机；32：麦克风；35：扬声器；38：镜筒；41、42：电子电路基板；48：信号线；50：中央部件；50a、50b：透光部；61：鼻托；62：支承体；80：显示元件；100：头戴显示器(HMD)；100A：光学装置；100B：支承装置；101a：第1显示装置；101b：第2显示装置；103a：第1虚像形成光学部；103b：第2虚像形成光学部；103k：梁部；105a、105b：像形成主体部；107：遮光片；108：辅助部件；108a：带；108b：夹子；109：缆线；110：中继器；200：外部装置。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的头戴显示器的实施方式进行说明。

如图1和图2所示，实施方式的头戴显示器(HMD)100是具有眼镜这样的外观的佩戴型显示装置。在图1等中，X、Y和Z是正交坐标系，+X方向对应于佩戴了HMD100的观察者或佩戴者US的双眼排列的横向，+Y方向相当于与佩戴者US的双眼排列的横向正交的下方向，-Y方向相当于与横向正交的上方向，+Z方向相当于佩戴者US的前方向或正面方向。

HMD100是透视型的HMD，不仅能够使佩戴了该HMD100的观察者或佩戴者US看到虚像，还能够使其透视观察外界像。HMD100能够经由缆线109以能够通信的方式与智能手机等外部装置200连接，例如能够形成与从外部装置200输入的影像信号对应的虚像。在图示的例子中，在HMD100与外部装置200之间嵌入了进行信号处理的中继器110，但是，还能够省略中继器110而直接连接HMD100和外部装置200。

作为构造要素，HMD100具有形成虚像的图像光生成装置即光学装置100A、以及从上侧支承光学装置100A的支承装置100B。该情况下，支承装置100B作为佩戴部件以稳定的状态固定于佩戴者US的头部，光学装置100A支承于该支承装置100B，以期望的姿态配置于佩戴者US的眼前。

光学装置(图像光生成装置)100A具有第1显示装置101a和第2显示装置101b。第1显示装置101a和第2显示装置101b是分别形成左眼用虚像和右眼用虚像的部分。支承装置100B具有第1镜腿21a、第2镜腿21b和基部21c。第1镜腿21a和第2镜腿21b在各自的根部侧支承于基部21c的左右端，基部21c在中央下部与光学装置100A连结。

图2所示的HMD100成为在光学装置100A的正面侧安装了遮光片107的状态，该遮光片107覆盖光学装置100A并限制透过光。此外，图2所示的HMD100以架设于第1镜腿21a的端部与第2镜腿21b的端部之间的方式安装有防脱落用的辅助部件108。

图3～5是说明HMD100的使用状态下的外观的图，图6是说明使HMD100静置的状态下的外观的图，图7是说明安装了遮光片107的HMD100的使用状态下的外观的图。在图3～7中，表面部整面示出的深浅均用于确定立体表面的形状。图8和9是说明HMD100的使用状态下的外观的线图。

在图3中，第1区域AR1是使用状态的HMD100的俯视图，第2区域AR2是使用状态的HMD100的主视图。在图4中，第1区域BR1是使用状态的HMD100的仰视图，第2区域BR2是使用状态的HMD100的后视图，第3区域BR3是HMD100的左视图。在图5中，第1区域CR1是从前方右上侧观察使用状态的HMD100的立体图，第2区域CR2是从后方左上侧观察使用状态的HMD100的立体图。图6是静置状态的HMD100的俯视图。在图7中，第1区域DR1是安装了遮光片107的使用状态的HMD100的主视图，第2区域DR2是从右侧面上侧观察附加了遮光片107的使用状态的HMD100的立体图。

下面，参照图8和图9对HMD100的构造的详细情况进行说明。在图8中，第1区域ER1是使用状态的HMD100的俯视图，第2区域ER2是使用状态的HMD100的主视图。在图9中，第1区域FR1是使用状态的HMD100的俯视图，第2区域FR2是使用状态的HMD100的右视图。

在光学装置100A中，左眼用的第1显示装置101a具有以能够透视的方式覆盖观察者的眼前的第1虚像形成光学部103a、以及形成图像光的第1像形成主体部105a。右眼用的第2显示装置101b具有以能够透视的方式覆盖观察者的眼前的第2虚像形成光学部103b、以及形成图像光的第2像形成主体部105b。虚像形成光学部103a、103b包含由树脂材料等形成的导光体，像形成主体部105a、105b在由镁合金等形成的外装壳体105d中收纳光学部件和电子部件。

在支承装置100B中，左侧的第1镜腿21a经由铰链22a以能够向内侧折叠的方式固定于基部21c，右侧的第2镜腿21b经由铰链22b以能够向内侧折叠的方式固定于基部21c。在第1镜腿21a的末端部21p经由抵接转动部即万向节23a连结有抵接部24a。在第2镜腿21b的末端部21p经由抵接转动部即万向节23b连结有抵接部24b。在两个镜腿21a、21b的末端部21p内置有扬声器35。在镜腿21a、21b的主体21j内形成有省略图示的空洞，用于使扬声器35进行动作的布线WA1穿过该空洞。抵接部24a、24b能够通过万向节23a、23b相对于主体21j向各种方向倾斜。

抵接部24a、24b不覆盖佩戴者US的耳朵EA，与其对应地，扬声器35配置于远离耳朵EA的位置(参照图2)。其结果，能够使耳朵EA露出，容易听取HMD100的周围的声音。扬声器35能够具有指向性，声音仅容易到达佩戴者US的耳朵EA。扬声器35也可以是骨传导类型的扬声器。

支承装置100B的基部21c具有第1臂26a、第2臂26b、中央部件26c和保持部26d。第1臂26a和第2臂26b大致沿着XZ面弯曲地配置。两个臂26a、26b具有挠性，特别容易向大致沿着XZ面的方向变形。在不对臂26a、26b施加力的情况下，臂26a、26b的曲率增大，恢复成更大地弯曲的状态，缩窄镜腿21a、21b、抵接部24a、24b的间隔。具体而言，如图6所示，抵接部24a、24b等的间隔变窄。这样，作为在使用时或佩戴时强制扩大抵接部24a、24b的间隔的结果，通过赋予缩窄一对抵接部24a、24b的间隔的力，能够使一对抵接部24a、24b以夹着佩戴者US的一对侧头部的方式与这一对侧头部抵接并进行按压，能够将支承装置100B稳定地固定于佩戴者US的头部。中央部件26c是与第1臂26a以及第2臂26b一体化的部件，支承臂26a、26b的根部侧。中央部件26c经由转动机构27与配置于斜下方向的部件即保持部26d连结。保持部26d固定于光学装置100A的中央部、即被第1虚像形成光学部103a和第2虚像形成光学部103b夹着的中央的梁部103k。保持部26d具有上侧部件29a和下侧部件29b。上侧部件29a和下侧部件29b经由光学装置100A的梁部103k相互固定。在保持部26d的上侧部件29a形成有转动机构27的一部分，嵌入摄像头31和麦克风32。在下侧部件29b经由支承体62固定有一对鼻托61。鼻托61间接固定于光学装置100A。鼻托61也可以直接固定于光学装置100A。设置于中央部件26c与保持部26d之间的转动机构27具有一对旋转支承部27a、27b，将光学装置100A支承为能够相对于支承装置100B绕沿着水平方向延伸的旋转轴RX1即X轴旋转。由此，能够使光学装置100A绕旋转支承部27a、27b旋转，使其相对于固定于头部的第1镜腿21a和第2镜腿21b等向沿着YZ面的任意方向倾斜。

第1镜腿21a、第2镜腿21b、第1臂26a、第2臂26b和中央部件26c分别构成一体部件，除了螺钉和销这样的部分以外的大致整体例如由树脂材料形成，但是，这些一体部件也可以由金属材料形成，还可以由利用树脂材料包覆金属芯材而成的材料形成。抵接部24a、24b由板状的支承部件28a和形成于其内侧的垫28b构成。在支承部件28a的一面侧形成有万向节23a、23b的一部分，在支承部件28a的另一面上通过粘接材料等固定有弹性材料制的垫28b。支承部件28a由树脂材料形成，但是，也可以由金属材料形成，还可以由利用树脂材料包覆金属芯材而成的材料形成。垫28b由橡胶或发泡树脂这样的弹性材料形成，与侧头部的表面紧密贴合。保持部26d的主体或框体由树脂材料形成，但是，也可以由金属材料形成，还可以由利用树脂材料包覆金属芯材而成的材料形成。

图10是说明抵接部及其周边的外观的图。在图10中，第1区域GR1是抵接部24a及其周边的俯视图，第2区域GR2是抵接部24a及其周边的侧视图，第3区域GR3是抵接部24a及其周边的后视图。

图11是通过示出图10所示的抵接部的轮廓来说明姿态的变化的图。在图11中，第1区域HR1是说明抵接部24a绕第1轴AX1的旋转动作的图，第2区域HR2是说明抵接部24a绕第2轴AX2的旋转动作的图，第3区域HR3是说明抵接部24a绕第3轴AX3的旋转动作的图。

下面，参照图10和图11对抵接部24a及其周边的构造和动作进行说明。抵接部24a通过万向节23a以可动的状态与第1镜腿21a的主体21j连接。如图10的第1区域GR1所示，万向节23a由球部23p和球保持架23q构成。从球部23p延伸的螺柱23s固定于第1镜腿21a的末端部21p的内侧，球保持架23q嵌入抵接部24a的支承部件28a中，将球部23p支承为能够旋转。由此，如图11的第1区域HR1所示，抵接部24a能够进行绕与Y轴平行地延伸的第1轴AX1旋转的摆动，如图11的第2区域HR2所示，抵接部24a能够进行绕与X轴平行地延伸的第2轴AX2旋转的摆动，如图11的第3区域HR3所示，抵接部24a能够进行绕与Z轴平行地延伸的第3轴AX3旋转的摆动。即，万向节23a允许抵接部24a相对于主体21j的3轴倾斜。抵接部24a绕第1～第3轴AX1～AX3的可动范围设定为10°～30°左右。另外，第1～第3轴AX1～AX3是便于说明的旋转轴，抵接部24a能够绕第1～第3轴AX1～AX3之间的任意的轴旋转。此外，第2轴AX2和第3轴AX3根据第1镜腿21a的末端部21p的姿态相对于X轴和Z轴倾斜，但是，只是根据末端部21p的姿态而使抵接部24a的可动范围变化，与末端部21p的姿态无关地，维持抵接部24a的自由且平滑的可动状态。

抵接部24a的内表面24f是凹面，形成为球面状。内表面24f的曲率是使佩戴者US的头部的表面曲率反转而得到的曲率。在向佩戴者US的侧头部按压抵接部24a并使其抵接的情况下，能够使抵接部24a的内表面24f与佩戴者US的侧头部紧密贴合。由此，能够吸收头部的形状差来确保抵接部24a的接触面积，能够确保镜腿21a的较大保持力。佩戴者US的侧头部是比较平坦的部位，沿着上下方向延伸，因此，无法如耳朵上侧的根部那样稳定地支承第1镜腿21a，但是，能够利用远远大于耳朵上侧的根部的面积承受抵接部24a。因此，与过度的力集中于耳朵上侧的根部的狭窄区域的情况相比，能够使力分散并降低压力，能够减少承受抵接部24a导致的佩戴者US的不舒适感。其结果，产生还减少施加给佩戴者US的鼻子的负荷的效果，能够实现舒适的佩戴性。考虑HMD100的重量而适当设定抵接部24a的内表面24f的面积，但是，在图示的例子中，设定为5cm×2cm左右。抵接部24a不限于横长，还能够纵长地配置。进而，抵接部24a的长度方向还能够以横向与纵向的中间状态(即相对于主体21j倾斜的状态)为标准。即，关于抵接部24a的长度方向，能够以与Y方向平行地延伸的状态为基准，以在规定的角度范围内绕X轴旋转的状态佩戴抵接部24a并将其固定于头部。

以上是第1镜腿21a和设置于该第1镜腿21a的抵接部24a的说明，但是，第2镜腿21b和设置于该第2镜腿21b的抵接部24b也具有与第1镜腿21a、抵接部24a相同的构造，因此，省略第2镜腿21b和抵接部24b的说明。

第1镜腿21a和第2镜腿21b的臂26a、26b或主体21j具有挠性，通过由佩戴者US推开，能够对一对末端部21p的间隔进行调整。由此，佩戴者US能够使一对抵接部24a、24b与对置的侧头部的适当部位抵接，通过使手离开，能够通过一对抵接部24a、24b进行施力，以使得夹着头部而与两个侧头部紧密贴合。此时，抵接部24a、24b能够通过万向节23a、23b向任意方向倾斜，能够确保内表面24f整体的紧密贴合性。考虑装置整体的重量，一个抵接部24a、24b对侧头部的按压力或施力例如能够设为3～4N左右，但不限于此。通过一对抵接部24a、24b以适当的力夹着头部，由此，一对抵接部24a、24b支承于侧头部，能够防止第1镜腿21a和第2镜腿21b的负荷导致的下落，能够将包含光学装置100A和支承装置100B在内的HMD100整体稳定地固定于佩戴者US的头部。

从支承的稳定性的观点来看，优选一对抵接部24a、24b夹着佩戴者US的头部配置于相反侧。即，优选一对抵接部24a、24b的内表面24f的近似平面大致平行地配置。但是，一对抵接部24a、24b的内表面24f不需要严格地平行，如果以某种程度确保针对一对抵接部24a、24b的按压力，则能够确保一对抵接部24a、24b支承于侧头部的状态。为了将一对抵接部24a、24b适当地配置于头部，第1镜腿21a和第2镜腿21b的长度也有关系。能够将假设的标准佩戴者US作为模型来决定第1镜腿21a和第2镜腿21b的长度。

图12是说明第1镜腿21a的构造的变形例的俯视图。在图12中，第1区域IR1示出第1镜腿21a的基本状态，第2区域IR2示出扩展了第1镜腿21a的状态。第1镜腿21a的主体21j具有滑动轴25a和外筒25b。滑动轴25a的根部支承于基部21c的第1臂26a。滑动轴25a和外筒25b作为第1镜腿21a的长度调整构造25j发挥功能。即，通过使滑动轴25a在外筒25b内滑动移动，能够手动调整第1镜腿21a的长度。即，第1镜腿21a形成为能够伸缩，能够对从根部到抵接部24a的距离进行调整。在滑动轴25a上周期地形成有多个凹部25p，在外筒25b内，以与多个凹部25p对应的间隔形成有承受压力而变形的多个突起25q。凹部25p和突起25q构成嵌合构造25f，允许滑动轴25a的阶段性移动。即，第1镜腿21a的主体21j能够以多个阶段而阶段性伸缩。

省略第2镜腿21b的说明，第2镜腿21b能够与第1镜腿21a同样地伸缩。通过使镜腿21a、21b的主体21j适当伸缩，针对各种佩戴者US，容易将一对抵接部24a、24b夹着佩戴者US的头部配置于大致相反侧。

返回图8等，在支承装置100B的基部21c中，铰链22a、22b不是必须的，能够使第1镜腿21a和第2镜腿21b成为不折叠的构造。

将基部21c配置于支承装置100B的中央，使中央部件26c支承一对鼻托61，由此，能够将一对鼻托61在支承装置100B中配置于左右或X方向的中央，容易在左右方向上对准于佩戴者US的眼睛来配置光学装置100A。实施方式的HMD100具有如下趋势：抵接部24a、24b的配置或固定位置的自由度高，光学装置100A在左右方向上容易位置偏移。通过在支承装置100B直接或间接地设置一对鼻托61，容易相对于佩戴者US的头部适当地配置支承装置100B，还容易相对于佩戴者US的眼睛适当地配置光学装置100A。

图13是说明支承装置100B的基部21c的立体图。此外，图14是说明基部21c的周边的概念性局部侧剖视图。在基部21c中，在中央部件26c与保持部26d之间设置有旋转支承部27a、27b，这些旋转支承部27a、27b作为光学装置100A用的转动机构27发挥功能。如图中箭头AB所示，光学装置100A能够通过旋转支承部27a、27b手动地绕旋转轴RX1旋转，能够使光学装置100A的姿态向沿着铅垂面即YZ面的任意方向倾斜。即，转动机构27将光学装置100A支承为能够绕旋转轴RX1或水平轴旋转。由此，能够在上下方向上变更在佩戴者US的前方看到虚像的位置，或者，还能够对从佩戴者US的眼睛到光学装置100A的第1虚像形成光学部103a和第2虚像形成光学部103b的距离进行增减调整。转动机构27可以是使得能够进行平滑且连续的旋转的机构，但是，通过嵌入棘爪可动机构(未图示)也可以使光学装置100A阶段性地保持离散的角度姿态。

在图示的例子中，保持部26d具有彼此分离的上侧部件29a和下侧部件29b，但是，这些上侧部件29a和下侧部件29b还能够是彼此连结的一体部件。

关于鼻托61，中央部件26c的下侧部件29b能够相对于光学装置100A的梁部103k进行拆装，能够与下侧部件29b一起更换鼻托61。由此，能够将具有适合于佩戴者US的面部的尺寸的鼻托61、即通过支承体62适当调整了配置后的鼻托61安装于支承装置100B或光学装置100A。

图15是说明图14所示的鼻托61和支承体62等的变形例的图。该情况下，设置有连接中央部件26c的上侧部件29a和下侧部件29b的壁体29c，使支承体62的安装部件63能够相对于壁体29c沿着上下方向移动。图中实线所示的安装部件63配置于下端位置，图中单点划线所示的安装部件63配置于上端位置。在壁体29c与安装部件63之间嵌入有未图示的接头机构或磁铁，能够进行安装部件63的平滑的升降或阶段性的升降。由此，能够对鼻托61相对于光学装置100A和支承装置100B的配置进行变更并调整，容易相对于佩戴者US的眼睛调整光学装置100A的高度位置。

图16是说明图14所示的鼻托61和支承体62等的另一个变形例的图。该情况下，在中央部件26c的下侧部件29b设置旋转支承部64a，使鼻托61的支承体62能够绕旋转轴RX2旋转。支承体62中的鼻托61的相反侧的末端64k延伸到止挡件64b，对支承体62的旋转进行限制。在手动使鼻托61绕旋转轴RX2强制地旋转时，支承体62的末端64k克服止挡件64b的阻力而阶段性地旋转移动，能够使支承体62的姿态变化。由此，鼻托61也绕旋转轴RX2旋转，移动到佩戴者US期望的位置。通过这种旋转机构，也能够对鼻托61相对于光学装置100A和支承装置100B的配置进行变更并调整，容易相对于佩戴者US的眼睛调整与光学装置100A之间的距离和高度位置。

图17是说明光学装置100A的跳起的图。在支承装置100B中，抵接部24a由万向节23a支承，因此，图示的第1镜腿21a能够以万向节23a的轴为中心向顺时针方向旋转。即，佩戴者US能够手动地使光学装置100A向上方移动，能够使虚像形成光学部103a避开佩戴者US的眼睛的视线前方。此时，如果在眉骨或额骨的表面支承鼻托61，则能够防止光学装置100A下降到原来的位置。在鼻托61不作为下降防止件发挥功能的情况下，在支承装置100B的中央部件26c中，在保持部26d的背面追加设置摩擦垫26r，由此，能够防止光学装置100A下降到原来的位置。

返回图2，遮光片107能够以覆盖光学装置100A的前表面的方式可拆装地进行安装。遮光片107具有减光部107a和框架107c。如图7所示，框架107c将中央部107j嵌入支承装置100B的中央部件26c或保持部26d的间隙GA(参照图8)来进行固定。在遮光片107的拆装时产生咔哒感。关于遮光片107的安装机构，省略具体说明，但是，能够使用一般的机械机构，遮光片107的安装部位也不限于图示情况，能够进行各种设定。

图2所示的辅助部件108具有辅助性地防止抵接部24a、24b的移动的功能，具有连结第1镜腿21a和第2镜腿21b的一对末端部21p的带108a、以及对带108a的松弛进行调节的夹子108b。该情况下，通过使用夹子108b调节带108a的长度和紧固状态这样的简单方法，能够防止图像光生成装置即光学装置100A相对于头部的配置的变化即位置偏移，还能够防止HMD100的意外下落。带108a不限于纽带状，也可以是绑带状。夹子108b能够在任意部位使带108a固定即可，可以是各种构造。辅助部件108能够相对于镜腿21a、21b等进行拆装。

参照图18对光学装置100A的内部构造等进行说明。左眼用的第1显示装置101a中的第1像形成主体部105a在外装壳体105d内保持显示元件80、投射镜头30和电子电路基板41、42等。投射镜头30的镜筒38使构成投射镜头30的镜头元件和显示元件80相互对准并进行固定。显示元件80、投射镜头30和电子电路基板41、42借助未图示的安装部件在对准的状态下固定于金属制的外装壳体105d内，特别地，投射镜头30在对准于第1虚像形成光学部103a的末端部的状态下固定。投射镜头30相对于第1虚像形成光学部103a配置于光路的前级，构成成像系统的一部分。电子电路基板41是对来自图1所示的外部装置200或中继器110的信号进行处理的信号处理基板。电子电路基板41对电子电路基板42的显示动作进行管理并控制。电子电路基板42是对第1像形成主体部105a中的显示元件80进行驱动的驱动电路基板，在电子电路基板41的控制下进行动作。

在右眼用的第2显示装置101b中的第2像形成主体部105b中，在罩状的外装壳体105d内保持显示元件80、投射镜头30和电子电路基板42等。投射镜头30、显示元件80和电子电路基板42在对准的状态下固定于金属制的外装壳体105d内，特别地，投射镜头30在对准于第2虚像形成光学部103b的末端部的状态下固定。在右眼用的第2像形成主体部105b中，投射镜头30相对于第2虚像形成光学部103b配置于光路的前级，构成成像系统的一部分。电子电路基板42是对第2像形成主体部105b中的显示元件80进行驱动的驱动电路基板，在设置于分开的第1像形成主体部105a的电子电路基板41的控制下进行动作。

第1和第2虚像形成光学部103a、103b不是分体的，而是在对置的端部连结而形成一体部件即透视型导光单元100C。透视型导光单元100C具有引导来自显示元件80的图像光的一对导光部件10a、10b、以及能够进行外界像的重叠观察的中央部件50。一对导光部件10a、10b是使图像光在内部传播且有助于形成虚像的一对光学部件。中央部件50具有一对透光部50a、50b，一个透光部50a与一个导光部件10a接合，另一个透光部50b与另一个导光部件10b接合。透视型导光单元100C是通过导光向佩戴者US提供双眼用图像的复合型导光装置，两端部即导光部件10a、10b的末端嵌入外装壳体105d，支承于像形成主体部105a、105b。

在透视型导光单元100C的上表面固定有上罩100D。在上罩100D与透视型导光单元100C之间形成有又薄又窄的空间，延伸有使第1像形成主体部105a和第2像形成主体部105b电连接的信号线48。另外，上罩100D可以是与构成图8所示的支承装置100B的基部21c的保持部26d一体的部件，但是，也可以是与保持部26d分开的部件。

嵌入第1像形成主体部105a中的显示元件80是能够进行二维显示的自发光型的显示器件，以点矩阵方式进行动作。具体而言，各显示元件80假设了有机EL(Electro-luminescence)的显示面板，但是不限于此，也可以是液晶显示器(LCD：Liquid CrystalDisplay)用的面板。在使用LCD用的面板的情况下，需要适合的照明用光源。显示元件80由电子电路基板42驱动，在四边形的显示面上形成彩色图像，能够显示二维的动态图像或静态图像。嵌入第2像形成主体部105b中的显示元件80具有与嵌入第1像形成主体部105a中的显示元件80相同的构造。

参照图19对构成HMD100的电子电路进行说明。电子电路被分成图18所示的嵌入左眼用的第1像形成主体部105a中的部分、以及嵌入右眼用的第2像形成主体部105b中的部分。嵌入第1像形成主体部105a中的电路包含2个电子电路基板41、42，嵌入第2像形成主体部105b中的电路包含1个电子电路基板42。

嵌入第1像形成主体部105a中的电子电路基板41经由连接器40c、缆线109和中继器110而与外部装置200连接。电子电路基板41对从外部装置200或中继器110接收到的信号进行分支，将其分配给第1像形成主体部105a的电子电路基板42和第2像形成主体部105b的电子电路基板42。该情况下，HMD100外的电路例如外部装置200具有对HMD100的整体动作进行统一控制的作用，电子电路基板41在HMD100外的电路装置的控制下进行动作。电子电路基板41对摄像头31、麦克风32和扬声器35的动作进行管理，使摄像头31在适当的定时进行拍摄，通过麦克风32读取佩戴者US发出的声音，通过扬声器35向佩戴者US通知声音信息。省略图示，但是，在第1像形成主体部105a中嵌入有温度传感器、外光传感器、加速度传感器等各种传感器。

嵌入第1像形成主体部105a中的电子电路基板42作为对显示元件80进行驱动的驱动电路基板，接受从电子电路基板41输出的显示信号而进行动作。省略详细说明，但是，各电子电路基板42例如具有IF电路、扫描驱动电路和信号驱动电路等，接收从电子电路基板41输出的图像数据或图像信号，使显示元件80进行二维图像显示。电子电路基板42对显示元件80输出与图像对应的驱动信号。

嵌入第2像形成主体部105b中的电子电路基板42具有与嵌入第1像形成主体部105a中的电子电路基板42相同的构造，作为对设置于第2像形成主体部105b的显示元件80进行驱动的驱动电路基板，接受从电子电路基板41输出的显示信号而进行动作。

图20是示出第1显示装置101a的一部分的图，特别地，说明第1虚像形成光学部103a的光学构造。如上所述，HMD100由第1显示装置101a和第2显示装置101b(参照图1等)构成，但是，第1显示装置101a和第2显示装置101b左右对称地具有相同构造，因此，仅对第1显示装置101a进行说明，省略第1显示装置101b的说明。另外，在图20中，x、y和z是正交坐标系，x方向以及y方向与第1面S11以及第3面S13平行，z方向与第1面S11以及第3面S13垂直。

第1虚像形成光学部103a中的导光部件10a借助粘接层CC与透光部50a接合。即，透光部50a的第2透过面S52与导光部件10a的第2面S12对置地配置，具有相同形状。导光部件10a和透光部50a具有利用较薄的硬涂层包覆包含光学面在内的呈立体形状的主体部件的表面的构造。导光部件10a和透光部50a的主体部件由在可见光波段中显现较高的透光性的树脂材料形成，例如通过在模具内注入热塑性树脂并使其固化而成型。

下面，对图像光GL的光路的概要进行说明。导光部件10a通过第1～第5面S11～S15中的反射等，朝向佩戴者US的眼睛引导从投射镜头30射出的图像光GL。具体而言，来自投射镜头30的图像光GL首先入射到形成于光入射部11a的第4面S14的部分，在反射膜RM的内表面即第5面S15反射，从内侧再次入射到第4面S14进行全反射，入射到第3面S13进行全反射，入射到第1面S11进行全反射。在第1面S11进行全反射后的图像光GL入射到第2面S12，一部分透过设置于第2面S12的半反射镜15，并且一部分进行反射，再次入射到形成于光射出部11b的第1面S11的部分并通过。通过第1面S11后的图像光GL沿着与Z方向大致平行的光轴AX作为整体行进，作为大致平行光束入射到佩戴者US的眼睛所在的视圈EP。即，佩戴者US利用作为虚像的图像光观察图像。

第1虚像形成光学部103a利用导光部件10a使佩戴者US看到图像光，并且，在导光部件10a和透光部50a的组合状态下，使佩戴者US观察畸变较少的外界像。此时，第3面S13和第1面S11成为彼此大致平行的平面，由此，关于使该部分透过的观察，视度大致为0，关于外界光OL，几乎不产生像差等。此外，第3透过面S53和第1透过面S51成为彼此大致平行的平面，进而，第3透过面S53和第1面S11成为彼此大致平行的平面，由此，几乎不产生像差等。如上所述，佩戴者US越过透光部50a观察没有畸变的外界像。

在以上说明的HMD100中，抵接部24a、24b被镜腿21a、21b的主体21j按压，与平坦部位具体而言为侧头部抵接，抵接部24a、24b通过万向节23a、23b而与主体21j连接，因此，抵接部24a、24b相对于抵接对象即平坦部位的姿态、具体而言为相对于侧头部的姿态适合于按压，能够通过抵接部24a、24b以稳定的状态相对于头部固定HMD100。其结果，能够在佩戴着HMD100的状态下感知必要的环境音，利用容易小型化的抵接部24a、24b减少与HMD100的外观形状有关的限制。此外，在实施方式的HMD100中，仅在末端侧扩展第1镜腿21a和第2镜腿21b，就能够进行与眼镜相似的佩戴，因此，佩戴作业简单，可利用鼻托61简便地进行左右对准。

[变形例和其他事项]

构成以上说明的支承装置100B的第1镜腿21a、第2镜腿21b、第1臂26a、第2臂26b和中央部件26c等的形状只是例示，能够在能够实现相同功能的范围内采用各种形状和构造。

以上说明的光学装置100A的构造和形状也只是例示，能够采用实现透视型的HMD的各种光学系统。例如，能够使光学装置100A成为仅具有第1显示装置101a和第2显示装置101b中的一方的装置。

抵接部24a、24b的轮廓形状不限于例示的矩形，还能够是圆形、长圆形、六边形及其他多边形等。抵接部24a、24b或垫28b的内表面24f不需要是单一的面，也可以具有划分成多个区域的抵接面。

关于摄像头31，通过光学装置100A的跳起而朝向上方，因此，为了确保摄像头31的视野，能够在光学装置100A中追加对摄像头31的姿态进行调整的机构。如图21所示，不将摄像头31直接固定于支承装置100B的保持部26d，而借助安装件131进行固定。安装件131以手动或电动方式进行动作，使摄像头31向沿着YZ面的方向倾斜。由此，能够使摄像头31的视野上下变化，在光学装置100A跳起的情况下，也能够例如以水平方向为正面的方式维持摄像头31的姿态，能够对正面方向进行拍摄。

在光学装置100A的跳起时，将鼻托61或摩擦垫26r用于光学装置100A的下降防止，但是，通过在抵接部24a、24b中设置容易保持与镜腿21a、21b之间的角度关系的角度保持机构，也能够实现光学装置100A的下降防止。

在以上说明中，显示元件80为有机EL的显示面板或LCD用面板，但是，显示元件80也可以是以LED阵列、激光器阵列、量子点发光型元件等为代表的自发光型显示元件。进而，显示元件80可以是使用组合激光光源和扫描仪而成的激光扫描仪的显示器。另外，代替LCD面板，还能够使用LCOS(Liquid crystal on silicon)技术。

在电子电路基板41、42中，不限于具有实施方式中说明的功能，还能够具有各种功能。

具体方式的头戴显示器(HMD)具有：图像光生成装置，其形成虚像；以及支承装置，其具有一对镜腿，从上侧支承图像光生成装置，镜腿具有通过万向节与主体连接的抵接部，使抵接部按压地进行抵接。

在上述佩戴型显示装置中，抵接部被镜腿的主体按压而抵接，抵接部通过万向节与主体连接，因此，抵接部相对于抵接对象的姿态适合于按压，能够通过抵接部以稳定的状态将头戴显示器固定于头部。

在具体方面，一对镜腿具有以夹着一对侧头部的方式与这一对侧头部抵接的一对抵接部，一对抵接部通过万向节分别与主体连接。该情况下，能够通过一对抵接部夹着头部将镜腿固定于头部，能够借助镜腿将图像光生成装置固定于头部。

在另一个具体方面，抵接部具有在一面侧形成有万向节的一部分的板状的支承部件、以及固定于支承部件的另一面上的弹性材料制的垫。该情况下，能够使抵接部在与头部弹性地紧密贴合的状态下与该头部抵接，能够使镜腿相对于头部的固定变得稳定。

在又一个具体方面，万向节允许抵接部相对于主体的3轴倾斜。该情况下，能够使抵接部相对于镜腿的可动状态多样化，容易使抵接部与头部紧密贴合，能够在固定于头部的状态下使镜腿旋转。

在又一个具体方面，万向节包含球部和球保持架。该情况下，能够通过简单的构造使万向节小型化，还能够使抵接部和镜腿小型化。

在又一个具体方面，支承装置具有将图像光生成装置支承为能够绕水平轴旋转的转动机构。该情况下，能够调整图像光生成装置相对于支承装置的姿态和配置，能够调整图像光生成装置相对于头部的姿态和配置。

在又一个具体方面，头戴显示器具有鼻托，鼻托间接或直接固定于图像光生成装置。该情况下，能够使图像光生成装置相对于面部的配置成为期望的状态。

在又一个具体方面，镜腿形成为能够伸缩，能够对从根部到抵接部的距离进行调整。该情况下，能够调整抵接部相对于镜腿的主体的配置。

在又一个具体方面，头戴显示器还具有辅助部件，辅助部件辅助性地防止抵接部的移动。该情况下，能够抑制抵接部从当初的固定位置起移动而使图像光生成装置相对于头部的配置变化的情况。

在又一个具体方面，辅助部件具有连结镜腿的一对末端部的带、以及对带的松弛进行调节的夹子。该情况下，能够通过简单的方法防止图像光生成装置相对于头部的配置的变化。

Claims (10)

1.一种头戴显示器，其具有：

图像光生成装置，其形成虚像；以及

支承装置，其具有一对镜腿，从上侧支承所述图像光生成装置，

所述镜腿具有通过万向节与主体连接的抵接部，使所述抵接部按压地进行抵接。

2.根据权利要求1所述的头戴显示器，其中，

所述一对镜腿具有以夹着一对侧头部的方式与这一对侧头部抵接的一对抵接部，所述一对抵接部通过万向节分别与所述主体连接。

3.根据权利要求1或2所述的头戴显示器，其中，

所述抵接部具有在一面侧形成有所述万向节的一部分的板状的支承部件、以及固定于所述支承部件的另一面上的弹性材料制的垫。

4.根据权利要求1所述的头戴显示器，其中，

所述万向节允许所述抵接部相对于所述主体的3轴倾斜。

5.根据权利要求4所述的头戴显示器，其中，

所述万向节包含球部和球保持架。

6.根据权利要求1所述的头戴显示器，其中，

所述支承装置具有将所述图像光生成装置支承为能够绕水平轴旋转的转动机构。

7.根据权利要求1所述的头戴显示器，其中，

所述头戴显示器具有鼻托，所述鼻托间接或直接固定于所述图像光生成装置。

8.根据权利要求1所述的头戴显示器，其中，

所述镜腿形成为能够伸缩，能够对从根部到所述抵接部的距离进行调整。

9.根据权利要求1所述的头戴显示器，其中，

所述头戴显示器还具有辅助部件，所述辅助部件辅助性地防止所述抵接部的移动。

10.根据权利要求9所述的头戴显示器，其中，

所述辅助部件具有连结所述镜腿的一对末端部的带、以及对所述带的松弛进行调节的夹子。

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