JP2007325105A - 携帯表示装置 - Google Patents

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Yoshiaki Miyagawa
嘉明 宮川
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Abstract

【課題】画像表示部に関する調節が容易となる携帯表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示部20に関する操作部材である解除スイッチ25、明るさ調節ダイヤル26およびコントラスト調節ダイヤル27を画像表示部20に設けるように構成したので、画像表示部20に関する調節が容易になる。画像表示部20に設けられた解除スイッチ25によって、各支持部4,6における固定と解除とを操作できるように構成した。これにより、片手で位置調節の対象部材である画像表示部20を把持しながらその位置を調節できるので、すなわち、使用者が位置調節の際に持ちたいと思う場所に解除スイッチ25が設けられているので、解除スイッチが画像表示部20から離れた位置に設けられている場合と比べて、格段に位置調節が容易となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、使用者の頭部に装着して使用する携帯表示装置に関する。
従来から、使用者の頭部に装着して使用する携帯表示装置として、たとえば特許文献1に記載された装置のようなニアアイディスプレイまたはヘッドマウントディスプレイと呼ばれる装置が知られている(特許文献1参照)。
この装置では、使用者の目の位置に合わせて画像を表示する表示部の位置を使用者が手で任意に調節できる。
特表平9−504120号公報
しかし、従来の携帯表示装置では、表示部に関する操作部材は、表示部観察時の視線方向から大きく視線を外さないと操作部材を目視することができず、表示部を見ながら調節することができなかった。そのため、表示部が最適な状態にあるか否かという確認と調節という動作を繰り返し行うため、操作が煩雑であった。
(1) 請求項1の発明による携帯表示装置は、使用者の頭部に装着するための装着部と、画像を表示する画像表示部と、装着部に取り付けられて画像表示部を片持ち梁構造で支持する支持部と、表示部に関する操作部材とを備え、操作部材は、画像表示部に設けられていることを特徴とする。
(2) 請求項2の発明は、請求項1に記載の携帯表示装置において、操作部材は、装着部と画像表示部との相対位置を変更可能とする位置調節可能状態と、装着部と画像表示部との相対位置を固定する固定状態とを切り換える切換部材であることを特徴とする。
(3) 請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の携帯表示装置において、操作部材は、画像表示部に表示する表示画像に関する調節を行う部材であることを特徴とする。
(4) 請求項4の発明は、請求項2に記載の携帯表示装置において、切換部材は、装着部と画像表示部との相対位置を変更する際に可動する複数の可動部分を一括して固定する、または、固定を解除する動作を制御する部材と接続していることを特徴とする。
(5) 請求項5の発明は、請求項4に記載の携帯表示装置において、複数の可動部分のうち、任意の一の可動部分による可動方向の少なくとも1つは、他の可動部分の可動方向とは異なる方向であることを特徴とする。
本発明によれば、画像表示部に関する調節が容易になる。
図1〜6を参照して、本発明による携帯表示装置の一実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態のヘッドマウントディスプレイを模式的に示す図であり、ヘッドマウントディスプレイを使用者が頭部Hに装着した状態を示している。図2は、ヘッドマウントディスプレイ1の構造を模式的に示した断面図である。なお、説明の便宜上、前後左右方向および上下方向を各図に示すように規定する。
ヘッドマウントディスプレイ1の連結アーム2は弾性を有し、その両端部にはヘッドホーン3が取り付けられ、使用者の頭部Hを頭頂部(上方)から挟み込んで、ヘッドマウントディスプレイ1を使用者の頭部Hに固定するようになっている。すなわち、連結アーム2およびヘッドホーン3は、ヘッドマウントディスプレイ1を使用者が頭部Hに装着するための装着部を構成している。
左右のヘッドホーン3は、ドライバ3aを有する。左側のヘッドホーン3には、後述する各種の制御を行うための制御基板81が設けられている。また、左側のヘッドホーン3には、後述するアーム支持部4を介してディスプレイアーム5が移動可能に取り付けられている。
ディスプレイアーム5は、表示部20を片持ち梁構造で支持するもので、後方から前方へ延在するアームであり、ヘッドマウントディスプレイ1を装着した使用者の耳近傍から使用者の顔前(眼前)へ向かって湾曲している。ディスプレイアーム5は、内部に空間を有するケース状の部材であり、内部空間の後方の端部近傍には、アーム支持部4が設けられている。ディスプレイアーム5の前方の内部空間には、画像表示部20を支持する支持部6が設けられている。また、ディスプレイアーム5の内部空間には、ヘッドマウントディスプレイ1の各部とを接続する配線71が配設されている。
アーム支持部4は、左側のヘッドホーン3に対するディスプレイアーム5の位置を変更可能に支持し、左右方向に延在する軸AX1を中心とする回転(矢印4a)、上下方向に延在する軸AX2を中心とする回転(矢印4b)、および、矢印4cで示す前後方向への移動を可能としている。アーム支持部4の構造については後述する。
支持部6は、ディスプレイアーム5の前方に設けられ、画像表示部20を移動可能に支持している。支持部6で支持された画像表示部20は、支持部6を中心とするロール方向(矢印6a)、ピッチ方向(矢印6b)、およびヨー方向(矢印6c)への移動が可能である。支持部6の構造については後述する。
このように、ヘッドマウントディスプレイ1では、複数の可動部分のうち、任意の一の可動部分による可動方向は、他の可動部分の可動方向とは異なっている。
画像表示部20は、表示デバイス21と、この表示デバイス21が表示した画像を使用者の眼に導くための光学系22と、これらを収納するディスプレイケース23とを有している。表示デバイス21は、画像を生成する液晶表示装置(LCD)21aと、バックライト21bとを有する。また、画像表示部20には、解除スイッチ25と、明るさ調節ダイヤル26と、コントラスト調節ダイヤル27と、中継基板28とが設けられている。
解除スイッチ25は、アーム支持部4および支持部6におけるディスプレイアーム5および画像表示部20の移動を許可するためのスイッチであり、ディスプレイケース23の上下面にそれぞれ1つずつ配設されている。すなわち、解除スイッチ25は、ヘッドマウントディスプレイ1を使用者が頭部Hに装着するための装着部と画像表示部20との相対位置を変更可能とする「位置調節可能状態」と、装着部と画像表示部20との相対位置を固定する「固定状態」とを切り換えるための操作部材(切換部材)である。
明るさ調節ダイヤル26は、表示デバイス21で表示される画像の明るさを調節するための設定器であり、ディスプレイケース23の上面に配設されている。コントラスト調節ダイヤル27は、表示デバイス21で表示される画像のコントラストを調節するための設定器であり、ディスプレイケース23の上面に配設されている。すなわち、明るさ調節ダイヤル26およびコントラスト調節ダイヤル27は、画像表示部20に表示する表示画像に関する調節を行う部材である。
中継基板28は、画像表示部20に配設された表示デバイス21や各操作部材25,26,27と、制御基板81からの配線71とを中継するための基板である。
なお、ヘッドマウントディスプレイ1は、画像表示部20で表示される画像を左右いずれの目でも観察できるように構成されている。たとえば、ヘッドマウントディスプレイ1を図1に示す状態にセットした場合、使用者は左目で画像表示部20に表示された画像を観察することとなる。軸AX1を中心にディスプレイアーム5を頭部Hの後方に回動させた後、ヘッドマウントディスプレイ1の左右方向(前後方向)を入れ替えて装着することで、使用者が右目で画像表示部20に表示された画像を観察することが可能となる。
−−−アーム支持部4の構造−−−
図3は、図2のA−A断面を示す図であり、図4は、図2のB−B断面を示す図である。上述したように、アーム支持部4はディスプレイアーム5の後端部近傍に設けられており、シャフト41と、保治具42と、バネ49とを備えている。シャフト41は、一端に球面状のボール部41aが形成された中空軸状の部材であり、他端が左側のヘッドホーン3に固定されている。シャフト41を貫通する穴には、配線71が挿通される。
図5は保持具42の斜視図である。保持具42は、シャフト41のボール部41aを保持または開放する部材であり、保持板43,44と、電磁石45,46とを有する。保持板43,44には、ヒンジ部43a,44aが立設されている。ヒンジ部43aとヒンジ部44aとは互いにピン47で回動可能に連結されている。これにより、保持板43と保持板44とは、互いにヒンジ部43a,44aの高さ分だけ離間した状態で対面し、ピン47を中心に回動可能である。保持板43,44には、それぞれ保持溝43b,44bが設けられている。保持溝43b,44bは、ピン47で連結された保持板43,44同士が対向する面に、それぞれ互いに対向するように設けられている。
保持具42は、ディスプレイアーム5の後端部近傍の内部に設けられ、バネ49によって保持板43が保持板44に向かって付勢されている。ヘッドマウンドディスプレイ1が組み立てられた状態では、ヘッドホーン3に固定されたシャフト41は、ボール部41aが保持板43,44の溝43b,44bに挿入された状態となる。バネ49の付勢力によって、ピン47を中心に回動する保持板43,44が、それぞれの溝43b,44bでシャフト41のボール部41aを挟み込んで保持すると、ボール部41aが保持板43,44に対して固定される。これにより、シャフト41と保持具42との相対位置、すなわち、ヘッドホーン3とディスプレイアーム5との相対位置が固定される。
ここで、電磁石45,46に通電されて励磁されると、電磁石45,46には互いに反発するように磁力が発生し、バネ49の付勢力を低減させる。これにより、保持板43,44がボール部41aを挟み込む力が弱められて、シャフト41のボール部41aが保持板43,44の溝43b,44bに対して容易に移動可能な状態となる。この状態では、溝43b,44bに対するボール部41aの姿勢を任意に変更できる。また、溝43b,44bに対するボール部41aの前後方向の位置を任意に変更できる。溝43b,44bに対するボール部41aの位置、姿勢の変更後、電磁石45,46への通電が絶たれて消磁されると、バネ49の付勢力によって、再び保持板43,44が溝43b,44bでボール部41aを挟み込んで、溝43b,44bに対するボール部41aの位置、姿勢を保持した状態で固定する。
−−−支持部6の構造−−−
図2に示すように、支持部6はディスプレイアーム5の前方に設けられており、シャフト61と、固定シュー62と、電磁石65,66と、バネ69とを備えている。シャフト61は、一端に球面状のボール部61aが形成された中空軸状の部材であり、ディスプレイアーム5の先端に設けられた穴5aから他端が突出されて、他端が画像表示部20に固定されている。シャフト61を貫通する穴には、配線71が挿通される。なお、ディスプレイアーム5の穴5aの内周面は、ボール部61aの球面と略同じ曲率半径を有する球面状に形成されている。シャフト61の他端がディスプレイアーム5の内部から外部に向けて挿通されると、穴5aの内周面とボール部61aとが当接する。これにより、シャフト61が穴5aからディスプレイアーム5の外部に抜けてしまうことを防止している。
固定シュー62は、ボール部61aを左側に配設されたリング状の部材であり、中央の開口に配線71が挿通されている。電磁石65,66は、固定シュー62の左側に配設されたリング状の電磁石であり、中央の開口に配線71が挿通されている。電磁石65は、ディスプレイアーム5の内部空間で左右方向に移動可能であり、電磁石66は、ディスプレイアーム5の内部空間に設けられた突部5bによって左方向への移動が規制されている。バネ69は、電磁石65と電磁石66との間に配設されて、電磁石65と電磁石66とを離間させるように付勢している。
上述のように、電磁石66が突部5bによって左方向への移動を規制されているので、バネ69の付勢力によって電磁石65は、固定シュー62とともに右側に向かって、すなわちボール部61aに向かって付勢される。これにより、ボール部61aが穴5aの内周面と固定シュー62との間に挟まれて固定されるので、穴5aとシャフト61との相対位置、すなわち、ディスプレイアーム5と画像表示部20との相対位置が固定される。
ここで、電磁石65,66に通電されて励磁されると、電磁石65,66には互いに引き合うように磁力が発生し、バネ69の付勢力を低減させる。これにより、固定シュー62がボール部61aを押圧する力が弱められて、シャフト61のボール部61aが穴5aに対して容易に移動可能な状態となる。この状態では、穴5aに対するボール部61aの姿勢を任意に変更できる。穴5aに対するボール部61aの姿勢の変更後、電磁石65,66への通電が絶たれて消磁されると、再びバネ69の付勢力でボール部61aが穴5aの内周面と固定シュー62との間で固定され、穴5aに対するボール部61aの姿勢を保持した状態で固定する。
図6は、ヘッドマウントディスプレイ1の構成を示すブロック図である。制御基板81には、CPU82と、出力回路83と、バックライト制御回路84と、映像出力回路85とが設けられている。CPU82は、解除スイッチ25のオンオフ状態や、明るさ調節ダイヤル26、コントラスト調節ダイヤル27の設定状態を読み込んで各回路83〜85に制御信号を出力する。
出力回路83は、CPU82からの制御信号に基づいて、電磁石45,46,65,66に対する電力の供給を制御する。バックライト制御回路84は、CPU82からの制御信号に基づいて、バックライト21bの明るさを制御する。映像出力回路85は、CPU82からの制御信号に基づいて、LCD21aで表示する画像のコントラストを制御する。
このように構成されるヘッドマウントディスプレイ1では、使用者がヘッドマウントディスプレイ1を頭部Hに装着した後、次のようにして画像表示部20の位置を調節できる。画像表示部20を上下からつまむように、使用者が画像表示部20の上下面に配設された2つの解除スイッチ25を押圧すると解除スイッチ25のオン信号がCPU82に送信される。CPU82は、2つの解除スイッチ25からオン信号を受信すると、出力回路83に対して、電磁石45,46,65,66を励磁するように制御信号を出力する。出力回路83は、CPU82から制御信号を受信すると、電磁石45,46,65,66への電力供給を開始して、電磁石45,46,65,66を励磁する。
電磁石45,46が励磁されると、上述のように、電磁石45,46には互いに反発するように磁力が発生し、バネ49の付勢力を低減させる。これにより、保持板43,44で挟まれて固定されていたがボール部41aを移動可能となる。また、電磁石65,66が励磁されると、上述のように、電磁石65,66には互いに引き合うように磁力が発生し、バネ69の付勢力を低減させる。これにより、固定シュー62と穴5aの内周面との間に挟まれて固定されていたボール部61aが移動可能となる。
すなわち、ディスプレイアーム5がヘッドホーン3に対して移動可能となり、画像表示部20がディスプレイアーム5に対して移動可能となる。これにより、使用者は、画像表示部20を上下からつまんで2つの解除スイッチ25を押圧しながら、適宜画像表示部20の位置を調節できる。
使用者が画像表示部20から手を離すと、解除スイッチ25が押圧されなくなるので、解除スイッチ25のオフ信号がCPU82に送信される。CPU82は、2つの解除スイッチ25からオフ信号を受信すると、出力回路83に対して、電磁石45,46,65,66を消磁するように制御信号を出力する。出力回路83は、CPU82から制御信号を受信すると、電磁石45,46,65,66への電力供給を中止して、電磁石45,46,65,66を消磁する。
電磁石45,46が消磁されると、上述のように、バネ49の付勢力によって保持板43,44でボール部41aが挟まれて固定される。また、電磁石65,66が消磁されると、上述のように、バネ69の付勢力によって、ボール部61aが固定シュー62と穴5aの内周面との間に挟まれて固定される。
すなわち、使用者が画像表示部20から手を離すと、ヘッドホーン3に対するディスプレイアーム5の位置が固定され、ディスプレイアーム5に対する画像表示部20の位置が固定されるので、使用者が調節した位置に画像表示部20を固定できる。このようにして、使用者は、画像表示部20の表示画面が使用者の眼と対向するように画像表示部20の位置を調節できる。
このように、ヘッドマウントディスプレイ1では、解除スイッチ25は、装着部と画像表示部20との相対位置を変更する際に可動する複数の可動部分を一括して固定する、または、固定を解除する動作を制御するCPU82と接続されている。2つの解除スイッチ25がオンされると、各部がアーム支持部4と支持部6とで回動可能となるので、装着部と画像表示部20との相対位置を変更可能とする複数の可動部分の固定を一括して解除できる。また、2つの解除スイッチ25がオフされると、各部がアーム支持部4と支持部6とで固定されるので、装着部と画像表示部20との相対位置を変更可能とする複数の可動部分を一括して固定できる。なお、上述したように、解除スイッチ25は、装着部と画像表示部20との相対位置についての「位置調節可能状態」と「固定状態」とを切り換える切換部材であるが、画像表示部20を上下からつまむようにして同時に操作されるので、2つの解除スイッチ25で1つの切換部材であるとも言える。
使用者によって明るさ調節ダイヤル26が操作されると、明るさ調節ダイヤル26の設定状態を読み込んだCPU82が読み込んだ設定値に応じた明るさで画像が表示されるようにバックライト制御回路84に制御信号を出力する。バックライト制御回路84は、CPU82からの制御信号に基づいて、バックライト21bの明るさを制御する。
同様に、使用者によってコントラスト調節ダイヤル27が操作されると、コントラスト調節ダイヤル27の設定状態を読み込んだCPU82が読み込んだ設定値に応じたコントラストで画像が表示されるように映像出力回路85に制御信号を出力する。映像出力回路85は、CPU82からの制御信号に基づいて、LCD21aで表示する画像のコントラストを制御する。
上述した一実施の形態の携帯表示装置では、次の作用効果を奏する。
(1) 画像表示部20に関する操作部材である解除スイッチ25、明るさ調節ダイヤル26およびコントラスト調節ダイヤル27を画像表示部20に設けるように構成したので、画像表示部20に関する調節が容易になる。
(2) 画像表示部20に設けられた解除スイッチ25によって、各支持部4,6における固定と解除とを操作できるように構成した。これにより、位置調節の対象部材である画像表示部20を片手で把持しながらその位置を調節できるので、すなわち、使用者が位置調節の際に持ちたいと思う場所に解除スイッチ25が設けられているので、解除スイッチ25が画像表示部20から離れた位置に設けられている場合と比べて、格段に位置調節が容易となる。また、画像表示部20に設けられた明るさ調節ダイヤル26およびコントラスト調節ダイヤル27によって画像表示部20に表示される画像の明るさおよびコントラストを調節できるように構成した。これにより、調節対象となる画像が表示される画像表示部20に設けられている操作部材を操作することで、画像の明るさおよびコントラストを調節できることになるので、操作部材が画像表示部20から離れた位置に設けられている場合と比べて、操作部材の位置が直感的に分かりやすくなり、操作性が向上する。
(3) 従来の携帯表示装置では、複数の可動部のうち、動かそうとする1つの可動部以外の可動部が動かないように、画像表示部を持つ手とは反対側の手で画像表示部以外の場所を押さておく必要がある。これに対して、上述したヘッドマウントディスプレイ1では、解除スイッチ25の操作だけで、各支持部4,6における固定と解除とを一括して操作できる。これにより、片手で解除スイッチ25の操作と画像表示部20の移動を行うことができる。また、手で動かされる画像表示部20の動きに合わせてディスプレイアーム5の位置、姿勢が追従することとなる。したがって、従来の携帯表示装置のように、複数の可動部を順次動かす必要がないので、画像表示部20を使用者の眼前でちょうどよい位置および向きに素早く調節できる。
(4) 複数の可動部分のうち、任意の一の可動部分による可動方向が他の可動部分の可動方向とは異なるように構成したので、画像表示部20の位置調節の自由度が高まり、個々人によって異なる頭部Hの形状や、好みの位置(特に眼前における前後方向位置)に柔軟に対応できる。
(5) 各支持部4,6では、画像表示部20の位置調節時に、挟み込んで固定しているボール部41a,61aを開放するように構成した。これにより、従来の可動である支持部分のように、常時一定の圧力で押圧される摺動部分の摩擦力を利用して固定をしている場合と比べ、位置調節時の摩擦力を大幅に低減できるので、位置調節が容易となる。また、位置調節を繰り返しても摺動面の摩耗がほとんどないので、各支持部4,6における固定力の経時変化が遙かに少なく、各支持部4,6の耐久性を向上できる。さらに、ボール部41a,61aを挟み込んで固定している状態では、摺動面で摺動させる必要がないため、高い固定力で固定することができ、画像表示部20の不所望な移動を防止できるので、画像表示部20の位置の再調節の機会が減って、利便性が向上する。
−−−変形例−−−
(1) 上述の説明では、ヘッドマウントディスプレイ1の複数の可動部分のうち、任意の一の可動部分による可動方向は、他の可動部分の可動方向とは異なっているが、本発明はこれに限定されない。複数の可動部分のうち、任意の一の可動部分による可動方向の少なくとも1つが他の可動部分の可動方向とは異なる方向であればよく、上述の場合と同様に、画像表示部20の位置調節の自由度を高めて、柔軟な位置調節が可能となる。
(2) 上述の説明では、各支持部4,6において、ボール部41a,61aの固定/解除のために電磁石45,46,65,66とバネ49,69とを用いているが、本発明はこれに限定されない。2つの部材の相対位置の移動を択一的に許可および禁止できるのであれば、たとえば、モータや流体シリンダなどのアクチュエータなど、電動で駆動されるものや、流体の流れを利用したもの、電磁的な作用力を利用したものなど様々な手段を用いることができる。また、ワイヤ、ロッド、バネ、リンク機構などの機械的な要素のみからなる手段を用い、ロック解除スイッチの押し込み動作と連動するように接続されていてもよい。
(3) 上述の説明では、解除スイッチ25が画像表示部20の上下面に設けられており、2つの解除スイッチ25が押圧されたときに、各支持部4,6における固定が解除されるように構成されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、2つの解除スイッチのうち、いずれか一つが押圧されたときにも、各支持部4,6における固定が解除されるように構成してもよい。また、解除スイッチ25を画像表示部20の上下面のいずれか一方にだけ設けるようにしてもよい。
(4) 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、使用者の頭部に装着するための装着部と、画像を表示する画像表示部と、装着部に取り付けられて画像表示部を支持する支持部と、表示部に関する操作部材とを備え、操作部材を画像表示部に設けた各種構造の携帯表示装置を含むものである。
本実施の形態のヘッドマウントディスプレイを模式的に示す図であり、ヘッドマウントディスプレイを使用者が頭部Hに装着した状態を示している。 ヘッドマウントディスプレイ1の構造を模式的に示した断面図である 図2のA−A断面を示す図である。 図2のB−B断面を示す図である。 保持具42の斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイ1の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1 ヘッドマウントディスプレイ 2 連結アーム
3 ヘッドホーン 4 アーム支持部
5 ディスプレイアーム 6 支持部
20 画像表示部 25 解除スイッチ
26 明るさ調節ダイヤル 27 コントラスト調節ダイヤル

Claims (5)

  1. 使用者の頭部に装着するための装着部と、
    画像を表示する画像表示部と、
    前記装着部に取り付けられて前記画像表示部を片持ち梁構造で支持する支持部と、
    前記表示部に関する操作部材とを備え、
    前記操作部材は、前記画像表示部に設けられていることを特徴とする携帯表示装置。
  2. 請求項1に記載の携帯表示装置において、
    前記操作部材は、前記装着部と前記画像表示部との相対位置を変更可能とする位置調節可能状態と、前記装着部と前記画像表示部との相対位置を固定する固定状態とを切り換える切換部材であることを特徴とする携帯表示装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の携帯表示装置において、
    前記操作部材は、前記画像表示部に表示する表示画像に関する調節を行う部材であることを特徴とする携帯表示装置。
  4. 請求項2に記載の携帯表示装置において、
    前記切換部材は、前記装着部と前記画像表示部との相対位置を変更する際に可動する複数の可動部分を一括して固定する、または、固定を解除する動作を制御する部材と接続していることを特徴とする携帯表示装置。
  5. 請求項4に記載の携帯表示装置において、
    前記複数の可動部分のうち、任意の一の可動部分による可動方向の少なくとも1つは、他の可動部分の可動方向とは異なる方向であることを特徴とする携帯表示装置。
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