JP2017229048A - Head-mounted display device - Google Patents

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創 小谷
高橋 宏明
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宏明 高橋
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健爾 西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems of a head-mounted display device: (1) the center of gravity and a weight; (2) wearing eye glasses; (3) a wearing method; (4) particularity of mobile phones; (5) difficulty in progressively displaying high resolution information.SOLUTION: To solve the problems (1) to (5), this invention provides a head-mounted display device, which is a type of enabling the eyes to directly view, through ocular lenses, an image of an image output section, and includes the following structures: a structure that provides easy information exchange with the environment when the device is worn, a structure that does not cause a burden on the neck due to the weight of the head-mounted display device, and a structure that displays, on the image output section, image information making use of an external motion capturing device.SELECTED DRAWING: Figure 21

Description

本発明は、画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両目で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to a head mounted display device of a type in which an image output from an image output unit is directly viewed with both eyes through an eyepiece.

光学式モーションキャプチャシステムの原理は、1980年にRashidらによって提案された。このシステムは、体の各部位にマーカーを取り付け、その位置を複数のカメラで撮影し、ステレオ(三角法)の原理で3次元位置を推定するものであり、現在の光学式モーションキャプチャシステムも、基本的に同様の手法を使っている。   The principle of the optical motion capture system was proposed by Rashid et al. In 1980. This system attaches a marker to each part of the body, shoots the position with multiple cameras, estimates the 3D position by the principle of stereo (trigonometry), the current optical motion capture system, Basically the same method is used.

現在市販されている主な商用モーションキャプチャシステムでは、複数の赤外線カメラおよび赤外線投光器を用い、人(アクター)は反射素材でできたマーカーを体に取り付ける。赤外線カメラには、赤外線投光器の光を反射したマーカーの像が投影される。各カメラで得られたマーカーの投影画像をカメラ間で対応付けし、ステレオ法によりマーカー個々の3次元位置を求める。得られたマーカー群から、あらかじめ定義した人体の多関節モデルにマッピング(インバースキネマティクス)することで、人の位置、関節角度などを求めることができる。   The main commercial motion capture systems currently on the market use multiple infrared cameras and infrared projectors, and people (actors) attach markers made of reflective material to their bodies. On the infrared camera, an image of the marker reflecting the light of the infrared projector is projected. The projected images of the markers obtained by each camera are associated between the cameras, and the three-dimensional position of each marker is obtained by the stereo method. By mapping (inverse kinematics) from the obtained marker group to a pre-defined multi-joint model of the human body, the position, joint angle, etc. of the person can be obtained.

本手法の長所としては、第1にマーカー自体が小型・軽量でありワイヤーなどの接続物がないため、アクターの動きが比較的自由である、第2にカメラのシャッタスピードを変化させて、高い周波数で計測を行うことができる、第3に位置の検出精度が高い、等があげられ、一般的に広く用いられている。   The advantages of this method are that, firstly, the marker itself is small and light, and there is no connection object such as a wire, so the movement of the actor is relatively free. Second, it is high by changing the shutter speed of the camera. It is possible to perform measurement at a frequency, and thirdly, the position detection accuracy is high.

この様な商用モーションキャプチャシステムを利用して、特許文献1に示されている様な使い方が商用ヘッドマウントディスプレイ(HMD)としての一般的な利用法である。具体的には、HMD上にマーカーを設置し、そのマーカーの位置をモニターする。その位置情報からHMDの装着者の見ている画像を左右の眼に対して独立に算出、最終的にはHMDの表示モニター上に算出された3D画像を表示する。   Using such a commercial motion capture system, the usage as shown in Patent Document 1 is a general usage as a commercial head mounted display (HMD). Specifically, a marker is set on the HMD, and the position of the marker is monitored. From the position information, the image viewed by the wearer of the HMD is calculated independently for the left and right eyes, and finally the calculated 3D image is displayed on the display monitor of the HMD.

この3D画像を、実物大の仮想画像として装着者が検証・評価する試作レスシステムや、HMDに搭載された画像モニター機構で撮影した画像と仮想画像を融合して検証・評価するMRシステム(ミックス&リアリティシステム)が、一般的な商用のバーチャルリアリティシステムとして考案されている。   A prototype-less system in which the wearer verifies and evaluates this 3D image as a full-scale virtual image, and an MR system that verifies and evaluates the image captured by the image monitor mechanism mounted on the HMD and the virtual image (mixed) & Reality System) has been devised as a general commercial virtual reality system.

この様な商用のHMDは、広視野角や高解像度が必要であり、特許文献1に示されている様な重量の重たいHMDが一般的であった。それに対し、近年では携帯電話用に作られた表示デバイスや、特許文献2に示されている様な、携帯電話の表示画面をHMDの表示画面として用いる方法が提案されている。特許文献2はHMDの接眼レンズの前に携帯電話の表示画面を設置し、HMDのフレームに携帯を直接操作できる機構を持たせ、HMDのフレームに携帯電話が装着された時に、その機構を用いて色々な画像表示操作がフレーム上から行えるというものである。民生品として量産され、安価に販売される携帯電話の表示画面を用いるので、広視野角及び高解像度のHMDを安価で提供できる事になる。   Such a commercial HMD requires a wide viewing angle and high resolution, and a heavy HMD as shown in Patent Document 1 is generally used. On the other hand, in recent years, methods have been proposed in which a display device made for a mobile phone or a display screen of a mobile phone as shown in Patent Document 2 is used as an HMD display screen. In Patent Document 2, a mobile phone display screen is installed in front of an HMD eyepiece, and a mechanism for directly operating the mobile phone is provided on the HMD frame. When the mobile phone is attached to the HMD frame, the mechanism is used. Various image display operations can be performed on the frame. Since the display screen of a mobile phone that is mass-produced as a consumer product and sold at low cost is used, a wide viewing angle and high-resolution HMD can be provided at low cost.

特開2013−218535号公報JP 2013-218535 A 米国特許第8957835号明細書US Pat. No. 8,957,835

しかしながら、図22(a)の様に、携帯電話用表示デバイスや、携帯電話100を接眼レンズ101の前に取り付ける事で、色々な問題も発生する。第1の問題はHMDとしての重心位置である。携帯電話100には多くの機能が組み込まれており、その重量は高解像度、大画面のものでは150g程度になる。この大画面を見る為の接眼レンズ101の焦点距離は40〜50mm必要であり、接眼レンズ101の厚さと眼球102と接眼レンズ101面間の距離(アイレリーフ)も考えると、視線方向に80〜100mm程度の大きさが必要となる。HMD自体の重さも携帯電話を合わせると300g程度に達してしまう。   However, as shown in FIG. 22A, various problems also occur when the mobile phone display device or the mobile phone 100 is attached in front of the eyepiece 101. The first problem is the position of the center of gravity as the HMD. The mobile phone 100 incorporates many functions, and its weight is about 150 g for a high resolution and large screen. The focal length of the eyepiece 101 for viewing this large screen needs to be 40-50 mm. Considering the thickness of the eyepiece 101 and the distance (eye relief) between the eyeball 102 and the eyepiece 101 surface, A size of about 100 mm is required. The weight of the HMD itself reaches about 300 g when combined with a mobile phone.

装着方法としては、メガネの様な耳と鼻のみの支え方では厳しく、図22(b)に示す通り、ゴーグルの様なバンド105で、HMD本体104に取り付けられたスポンジ部103を顔面に密着させる必要がある。一般のゴーグルが100g以下なので、顔の前に重心があっても影響は少ないが、図22(b)の白矢印で示す様に、重心が眼から離れ、且つ3倍以上重たいHMDを長時間装着すると、首への負担が非常に大きくなってしまう。   As for the wearing method, it is difficult to support only the ear and nose like glasses. As shown in FIG. 22B, the sponge part 103 attached to the HMD body 104 is adhered to the face with a band 105 like goggles. It is necessary to let Since general goggles are 100 g or less, there is little effect even if the center of gravity is in front of the face, but as shown by the white arrow in FIG. If worn, the burden on the neck becomes very large.

この重心問題を少しでも解消する為に、HMD本体104にパット部106と頭部後方に頭部に沿って伸びた剛体のフレーム部108を固定し、同フレーム部108に頭部上方から締め付ける固定部材107を設置、ある程度の重量物とする事で、頭部の前後に分かれた重量(点線矢印)の合計を白矢印の重心位置として少しでも首の方向に改善する案も考案されている。しかし、この構造だと、剛体のフレーム部自体が新たな重量物となり、HMD全体を重たくしてしまうという問題が新たに生じる。   In order to solve the problem of the center of gravity as much as possible, a pad 106 and a rigid frame 108 extending along the head are fixed to the HMD main body 104 and fixed to the frame 108 by tightening from above the head. It has been devised to install the member 107 to a certain degree of weight so that the sum of the weights (dotted arrows) divided before and after the head is improved in the direction of the neck as much as the center of gravity of the white arrow. However, with this structure, a new problem arises that the rigid frame portion itself becomes a new heavy object, and the entire HMD becomes heavy.

第2の問題はメガネを装着する人への対応である。近年、PCを用いた作業が多くなり、メガネをかける人が増加している。メガネをかけた状態で前記HMDを装着する場合、大きな問題が発生する。メガネを装着した状態で、双眼鏡を用いる場合、アイレリーフを15mm以上取る事が必要とされている。アイレリーフが長いと同じ視野角を確保する場合、接眼レンズの径をその分大きくする必要がある。しかし、それにより接眼レンズは重たくなり、更には携帯電話も眼からより離れるので、第1の問題を更に悪化させてしまう。   The second problem is dealing with people wearing glasses. In recent years, work using a PC has increased and the number of people wearing glasses has increased. When the HMD is worn while wearing glasses, a big problem occurs. When binoculars are used while wearing glasses, it is necessary to take an eye relief of 15 mm or more. When the same viewing angle is secured when the eye relief is long, it is necessary to increase the diameter of the eyepiece. However, this makes the eyepiece heavier, and the mobile phone is further away from the eye, further exacerbating the first problem.

これを回避する方法としては、メガネを外してもらい、HMD自体にフォーカスを調整する機構を搭載するか、接眼レンズ自体をその人専用に交換する事である。しかし、メガネ着用の人の中には、左右の視力が違う人、乱視の人もいるので、全てをきちんと調整できる訳では無い。理想的にはメガネを付けたままHMDを装着できる事が望ましい。   As a method of avoiding this, it is possible to remove the glasses and mount a mechanism for adjusting the focus on the HMD itself, or to exchange the eyepiece itself for the person. However, some people wearing glasses have different vision on the left and right, and people with astigmatism, so not all can be adjusted properly. Ideally, it is desirable to be able to wear the HMD while wearing glasses.

第3の問題はゴーグルの様なバンドでHMDを顔面に楕円形状に密着させる装着方法である。HMDを顔面に密着させる場合は、安全性・位置の微調整を可能にする為、その密着部分はスポンジの様なものを使用する場合が多い。しかし、顔は汗をかきやすくスポンジが汗を吸収する事で、衛生上好ましくない。また、密着部が楕円形状であり、内部の空気が澱む為、汗の為に接眼レンズが曇ってしまう等の問題がある。更に、装着している間、外部情報が得られず、情報が必要な場合、その都度HMDを取り外さなければならない等の不具合がある。   A third problem is how to attach the HMD to the face in an oval shape with a band such as goggles. When the HMD is brought into close contact with the face, a sponge-like material is often used for the close contact portion in order to enable fine adjustment of safety and position. However, the face is easy to sweat and the sponge absorbs the sweat, which is not preferable for hygiene. In addition, since the close contact portion is elliptical and the air inside is stagnant, there is a problem that the eyepiece becomes cloudy due to sweat. Furthermore, there is a problem in that external information cannot be obtained while wearing and the HMD must be removed each time information is required.

第4の問題はHMDに搭載する携帯電話の特殊性である。携帯電話をHMDの表示画面として機能させる場合、携帯電話をHMD本体に取り付けた事を検知し、携帯電話機能からHMD画像表示機能に切り替え、HMD本体から携帯電話の画面の操作が行える様にする。しかしながら、元来この機能は携帯電話単体には不要なものであり、HMDに搭載する携帯電話は特殊な専用のものにしなければならない。利用者にとっては、新たな携帯を購入する必要があり、携帯電話を利用する事で、安価なHMDを提供する事にならない。   The fourth problem is the peculiarity of the mobile phone installed in the HMD. When a mobile phone is to function as an HMD display screen, it is detected that the mobile phone is attached to the HMD main body, and the mobile phone function is switched to the HMD image display function so that the mobile phone screen can be operated from the HMD main body. . However, this function is originally unnecessary for a mobile phone alone, and the mobile phone installed in the HMD must be a special dedicated one. For a user, it is necessary to purchase a new mobile phone, and using a mobile phone does not provide an inexpensive HMD.

第5の問題は、商用のHMDへの流用の難しさである。商用としては、前述の様に、高精度のモーションキャプチャシステムの情報に基づき、高速PCを使用して3D画像に変換し、その結果をリアルタイムでHMDの画面上に逐次表示する必要がある。また、HMDは接眼レンズで画面を拡大して見るので、1k(ハイビジョン1960×1080画素)では足りず、表示画面の2k、4k化が求められている。   The fifth problem is difficulty in diverting to commercial HMD. As described above, as described above, it is necessary to convert to a 3D image using a high-speed PC on the basis of information of a high-precision motion capture system, and to sequentially display the result on the HMD screen in real time. In addition, since the HMD is viewed by magnifying the screen with an eyepiece, 1k (high-definition 1960 × 1080 pixels) is insufficient, and 2k and 4k display screens are required.

しかしながら、元々の携帯電話の表示画面は、接眼レンズを介さない状態で見る為、例えば5インチサイズの表示画面を有する携帯電話では1kレベルの表示機能があれば視力よりも表示画素が細かくなるので、問題無くクリアな画像を見る事ができる。また、画像データについては、時間をかけて受信し、携帯電話のメモリーに記憶した後で、その画像データを表示すれば良く、データの受信を高速で行う必要はない。よって、通常の携帯電話の送受信機能しか持たない携帯電話を商用のHMD用に使うのは難しい。   However, since the display screen of the original mobile phone is viewed without using an eyepiece, for example, a mobile phone having a 5-inch display screen has a display function of 1k level, so that the display pixel becomes finer than visual acuity. , You can see clear images without problems. The image data may be received over time and stored in the memory of the mobile phone, and then the image data may be displayed, and it is not necessary to receive the data at high speed. Therefore, it is difficult to use a mobile phone having only a normal mobile phone transmission / reception function for a commercial HMD.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、課題の第1から第5の問題を解決するヘッドマウントディスプレイ装置を提供する事を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a head mounted display device that solves the first to fifth problems.

上記問題点を解決するための第1の形態では、画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両目で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、頭部に前記本体部を固定する為の装着部と、前記本体部の重量を頭部後方に分散させるウェイトキャンセラー部を有し、前記本体部と前記ウェイトキャンセラー部はケーブルで結合されており、前記装着部に対して前記ケーブルが独立に移動できることを特徴としている。   In a first embodiment for solving the above problem, in a head-mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed with both eyes through an eyepiece, a main body having an image output unit and an eyepiece unit Part, a mounting part for fixing the main body part to the head part, and a weight canceller part for distributing the weight of the main body part behind the head part, and the main body part and the weight canceller part are coupled by a cable. The cable can move independently with respect to the mounting portion.

これは課題の中の第1の問題を解決する方法であり、図1(a)のHMDの側面図と人が装着した場合の側面図を使って説明する。図1(a)に示す様に、HMD本体部1の重量に対応したウェイトキャンセラー2をケーブル3で結合し、重心位置をトータルで首の位置近くにする事で問題を解決している。ケーブル3とは、釣り糸に代表される様なナイロンやフロロカーボンといった単線の合成繊維や、更に強度の高いPEラインといわれる編み糸等が考えられる。引っ張り強度は非常に高く、頭部の色々な形状に沿わせる事が可能で、重さは殆ど無視できる。   This is a method for solving the first problem in the problem, and will be described using the side view of the HMD in FIG. As shown in FIG. 1A, the problem is solved by connecting the weight canceller 2 corresponding to the weight of the HMD main body 1 with a cable 3 so that the position of the center of gravity is close to the position of the neck in total. The cable 3 may be a single-line synthetic fiber such as nylon or fluorocarbon as typified by fishing lines, or a knitting thread called a PE line with higher strength. The tensile strength is very high, it can be adapted to various shapes of the head, and the weight is almost negligible.

また、引っ張り強度は非常に高く、頭部の色々な形状に沿わせる事が可能なものならば、ベルトの様な帯状の構造でも良く、ケーブル3として適用する事ができる。   Further, if it has a very high tensile strength and can conform to various shapes of the head, a belt-like belt-like structure may be used and the cable 3 can be applied.

ウェイトキャンセラー2については、後頭部の後方に配置されるので、できるだけ比重が高く、体積の小さいものが望ましい。一般に考えられる素材としては、比重が11.34の鉛等が安価だが、タングステンの比重は19.3であり、更に体積を小さくする事が可能である。ウェイトキャンセラー2も頭部に沿って配置される為、図1(a)では複数の部分に分け、曲面に上手く沿う様に工夫されている。尚、商用のHMD用に、画像出力部のバッテリーをウェイトキャンセラーとして用いても良い。   Since the weight canceller 2 is disposed behind the back of the head, it is desirable that the weight canceller 2 has as high a specific gravity as possible and a small volume. As a generally considered material, lead having a specific gravity of 11.34 is inexpensive, but the specific gravity of tungsten is 19.3, and the volume can be further reduced. Since the weight canceller 2 is also arranged along the head, the weight canceller 2 is divided into a plurality of parts in FIG. Note that the battery of the image output unit may be used as a weight canceller for a commercial HMD.

頭部に沿ったベルト4にケーブル3用のガイド5を取り付けており、ケーブル3が頭部から外れる事を防止している。また、ケーブル3とガイド5間には所定の摩擦があり、本体部1とウェイトキャンセラー2の重量に差があってもその摩擦により通常の顔の動かし方では、その位置関係がずれる事は無い。   A guide 5 for the cable 3 is attached to the belt 4 along the head to prevent the cable 3 from coming off the head. Further, there is a predetermined friction between the cable 3 and the guide 5, and even if there is a difference in the weight of the main body 1 and the weight canceller 2, the positional relationship does not shift in the normal way of moving the face due to the friction. .

この構成により、HMD本体部1とウェイトキャンセラー2の重量は、ベルト4に沿って均等に分散され、頭部全体で支える事になる。その結果、頭部で局部的に重量を支える事で、その局部での痛みや赤い跡が残る様な不具合は発生しない。   With this configuration, the weights of the HMD main body 1 and the weight canceller 2 are evenly distributed along the belt 4 and supported by the entire head. As a result, by supporting the weight locally at the head, there is no problem that pain or red marks remain in the local area.

また、HMD本体部1の前後左右方向のシフト及び回転方向の変動を抑える部材6と、額に沿ったベルト7を設置する事により、安定してHMD本体部1を頭部に固定する事が可能となる。図1(b)ではHMDの側面図と上面図を使い、部材6とベルト7が耳付近で結合されている様子と、HMD本体部1を安定して固定できる原理を示している。   In addition, the HMD main body 1 can be stably fixed to the head by installing the member 6 for suppressing the shift in the front and rear, right and left directions and the rotation direction of the HMD main body 1 and the belt 7 along the forehead. It becomes possible. FIG. 1B shows a side view and a top view of the HMD, and shows the state in which the member 6 and the belt 7 are coupled in the vicinity of the ear and the principle that the HMD main body 1 can be stably fixed.

図1(b)に於いて、HMD本体部1の重量をMとすると、重力方向へのベクトルMgが存在している。その重量を支える為に、ケーブル3の引っ張り方向に引っ張り力のベクトルFtが発生する。更には、HMD本体部1はその他に部材6で支えられており、部材6を圧縮する方向の力、ベクトルFaが発生している。ここでベクトルFtと部材6で押し返すベクトル−Faの合力はベクトルMgと釣り合っている。部材6を圧縮する方向の力は、結合されている耳付近でベルト7に受け渡され、ベルト7の引っ張り力Fbに置き換えられる。これはベルト4と同様に、額に沿って均等に額全体に分散される構造なので、額部の局部的な部分で重量を支える事で、その局部での痛みや赤い跡が残る様な不具合は発生しない。   In FIG. 1B, when the weight of the HMD main body 1 is M, there is a vector Mg in the direction of gravity. In order to support the weight, a pulling force vector Ft is generated in the pulling direction of the cable 3. Furthermore, the HMD main body 1 is supported by a member 6 in addition, and a force in the direction of compressing the member 6 and a vector Fa are generated. Here, the resultant force of the vector Ft and the vector −Fa pushed back by the member 6 is balanced with the vector Mg. The force in the direction of compressing the member 6 is transferred to the belt 7 in the vicinity of the joined ear, and is replaced with the tensile force Fb of the belt 7. Like the belt 4, this is a structure that is evenly distributed over the forehead along the forehead. By supporting the weight at the local part of the forehead, there is a problem that the pain and red marks on the local area remain. Does not occur.

尚、部材6はHMD本体部1の前後左右方向のシフト及び回転方向の変動を抑えるだけの剛性があれば良い。HMD本体部1の十字で示した重心の延長線上付近をケーブル3で引き上げる事で、HMD本体部1の前後左右方向のシフト及び回転方向の変動も小さく抑える事ができるので更に良い。この様に、重量物を直接支える必要が無いので、それ以上の高い剛性は不要である。よって、これらの部材6は比較的軽量な部材で形成すれば良い。ベルト7は引っ張り強度が高く、額に沿って形状を変える事が可能な、高密度ポリエチレンの板等がその候補である。 The member 6 only needs to be rigid enough to suppress the shift in the front-rear and left-right directions and the fluctuation in the rotation direction of the HMD main body 1. By pulling up the vicinity of the extension line of the center of gravity shown by the cross of the HMD main body 1 with the cable 3, the front-rear and left-right shifts and fluctuations in the rotation direction of the HMD main body 1 can be further suppressed. In this way, since it is not necessary to directly support heavy objects, higher rigidity is unnecessary. Therefore, these members 6 may be formed of relatively lightweight members. A candidate for the belt 7 is a high-density polyethylene plate or the like, which has high tensile strength and can change its shape along the forehead.

ベルト7についても、引っ張り強度が高く、額に沿って形状を変える事が可能なもの、即ち、低密度ポリエチレンやゴム、スポンジにケーブル3を貼り付ける事で引っ張り強度を高くしても同様の効果がある。   The belt 7 has a high tensile strength and can be changed in shape along the forehead, that is, the same effect can be obtained even if the tensile strength is increased by attaching the cable 3 to low density polyethylene, rubber or sponge. There is.

図2(a)〜(c)では引き上げるケーブル3a、3bの2本に分けた場合の例を示している。図2(a)は顔を向って右方向に傾けた場合を示し、図2(b)は顔を傾けない状態、図2(c)は顔を向って左方向に傾けた場合を示している。それぞれケーブル3の延長線上に十字の本体部1の重心HMD−Gが存在している。よって、顔を傾けない場合は両方のケーブル3a,3bで支える為、横への力は発生しない。また、図2(a)の状態ではケーブル3aで主に支えるので、横への力は発生しない。また、図2(c)の状態ではケーブル3bで主に支えるので、横への力は発生しない。この様に、HMD本体部1とウェイトキャンセラー2を、頭部の上を通る角度の異なる2方向に分割して締結する事で、顔を左右に傾けた場合でも、安定してHMD本体部1を支える事が可能な構造になっている。   2A to 2C show an example in which the cables 3a and 3b to be pulled up are divided into two. 2A shows a case where the face is tilted rightward, FIG. 2B shows a state where the face is not tilted, and FIG. 2C shows a case where the face is tilted leftward. Yes. The center of gravity HMD-G of the cross-shaped main body portion 1 exists on the extension line of the cable 3. Therefore, when the face is not tilted, it is supported by both cables 3a and 3b, so that no lateral force is generated. Moreover, in the state of Fig.2 (a), since it mainly supports with the cable 3a, the force to a side does not generate | occur | produce. Moreover, in the state of FIG.2 (c), since it mainly supports with the cable 3b, the force to a side does not generate | occur | produce. As described above, the HMD main body 1 and the weight canceller 2 are divided and fastened in two directions with different angles passing over the head, so that even when the face is tilted to the left and right, the HMD main body 1 is stably provided. It is a structure that can support.

図2(d)、図2(e)では顔を下に向けた場合と上に向けた場合について説明している。図2(d)の様に顔を下に向けると、ケーブル3の引っ張り方向に引っ張り力のベクトルFtと重力ベクトルMgのなす角は広がっていき、180°を超えた時点で、部材6を圧縮する方向の力ベクトルFaが今度は引っ張るベクトルに反転する。この場合、額部のベルト7は役に立たなくなり、頭部後側のベルト7により支えられる事になる。一方、図2(e)の様に顔を上に向けると、ウェイトキャンセラー2を保持する袋部2aが頭部から離れてしまう事になる。ここでは頭部後側のベルト7及び、首の方に向かっているベルト7と、後頭部方向に伸びているベルト7が、袋部2aを頭部から離さない様に支える役割を担う。   2D and 2E illustrate the case where the face is directed downward and the case where the face is directed upward. When the face is turned downward as shown in FIG. 2D, the angle formed by the pulling force vector Ft and the gravity vector Mg is expanded in the pulling direction of the cable 3, and when the angle exceeds 180 °, the member 6 is compressed. The force vector Fa in the direction to be reversed is now reversed to the pulling vector. In this case, the belt 7 in the forehead is useless and is supported by the belt 7 on the rear side of the head. On the other hand, when the face is turned up as shown in FIG. 2E, the bag portion 2a holding the weight canceller 2 is separated from the head. Here, the belt 7 on the rear side of the head, the belt 7 directed toward the neck, and the belt 7 extending toward the back of the head play a role of supporting the bag portion 2a so as not to be separated from the head.

次に第2の形態では、前記ケーブルは、頭部に設置されたガイド部に沿って移動可能に配置されており、前記本体部の移動に伴い、前記ウェイトキャンセラー部も移動できる構成である事を特徴としている。   Next, in the second embodiment, the cable is arranged so as to be movable along a guide part installed on the head, and the weight canceller part can be moved along with the movement of the main body part. It is characterized by.

第3の形態では、画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両眼で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、頭部に前記本体部を固定する為の装着部と、前記装着部に固定され、前記本体部が両目の視線上から外れる様に駆動させる駆動部を有する事を特徴としている。   In the third embodiment, in a head mounted display device of a type in which an image of the image output unit is directly viewed with both eyes through an eyepiece, the main body unit having the image output unit and the eyepiece unit, It is characterized by having a mounting part for fixing the main body part and a drive part fixed to the mounting part and for driving the main body part so as to be out of line of sight of both eyes.

第4の形態では、前記駆動部は両目と前記接眼レンズの距離を変化させる伸縮機構と、前記本体部を両眼の前方位置から回転により頭部方向に退避させる回転部と、所定の位置で前記駆動部を固定する固定機構を有する事を特徴としている。   In a fourth mode, the driving unit includes a telescopic mechanism that changes a distance between both eyes and the eyepiece lens, a rotating unit that retracts the main body unit from the front position of both eyes in the head direction, and a predetermined position. It has the fixing mechanism which fixes the said drive part.

この第2の形態から第4の形態は、課題の中の第2,3の問題を解決する方法であり、具体的内容を図3のHMDの側面図で説明する。図3(b)は通常の裸眼で画像モニター部を見ている様子を示す。ここで眼球102の瞳位置と接眼レンズ9間の距離をアイレリーフL1としている。一般的にアイレリーフは裸眼時に2mm〜8mm程度取る場合が多く、アイレリーフが短いと視野角が広がり、長くなるに従い視野角は狭くなる。もしも、図3(a)の様にメガネをかけた状態でHMD本体部1を装着すると、アイレリーフL2は最低でも15mm程度取る必要がある。   The second to fourth modes are methods for solving the second and third problems, and the specific contents will be described with reference to the side view of the HMD in FIG. FIG. 3B shows a state where the image monitor unit is viewed with normal naked eyes. Here, the distance between the pupil position of the eyeball 102 and the eyepiece 9 is defined as an eye relief L1. In general, the eye relief is often about 2 mm to 8 mm when the eye is naked. If the eye relief is short, the viewing angle widens, and the viewing angle narrows as the eye relief increases. If the HMD main body 1 is mounted with glasses on as shown in FIG. 3A, the eye relief L2 needs to be at least about 15 mm.

これを可能にする方法として本発明では、第4の形態に示した様に、部材6の中に伸縮部10を設けている。この伸縮部10を伸縮させる事で、アイレリーフをL1からL2まで自由に変える事ができる。この伸縮部はワンタッチストッパー(図示せず)が付いており、任意の長さで固定する事が可能な構成である。しかし、前述の様に、HMD本体部1は部材6とケーブル3で支えられており、部材6の長さが変わっても、ケーブルの長さが変わらないとHMD本体部1の位置を変える事ができない。そこでケーブル3及びウェイトキャンセラー2が矢印の様に、HMD本体部1の位置変化に応じて、移動できる様な構成となっている。この部分が第2の形態の説明である。   As a method for enabling this, in the present invention, as shown in the fourth embodiment, the stretchable portion 10 is provided in the member 6. The eye relief can be freely changed from L1 to L2 by expanding / contracting the expansion / contraction part 10. This stretchable part is provided with a one-touch stopper (not shown) and can be fixed at an arbitrary length. However, as described above, the HMD main body 1 is supported by the member 6 and the cable 3, and even if the length of the member 6 changes, the position of the HMD main body 1 can be changed if the length of the cable does not change. I can't. Therefore, the cable 3 and the weight canceller 2 are configured to move according to the position change of the HMD main body 1 as indicated by an arrow. This part is the description of the second embodiment.

これはエレベータが上下しても、バランスが保てるのと同じ原理であり、HMD本体部1が移動しても、常にウェイトキャンセラー2とHMD本体部1が釣り合う事になり、HMD本体部1の安定した固定ができる。これらがアイレリーフ可変機構となり、課題の第2の問題を解消できる。   This is the same principle that the balance can be maintained even if the elevator moves up and down. Even if the HMD main body 1 moves, the weight canceller 2 and the HMD main body 1 always balance, and the stability of the HMD main body 1 becomes stable. Can be fixed. These become the eye relief variable mechanism and can solve the second problem.

次に図3(c)では第3の形態について説明する。部材6とベルト7は図1(b)で示した様に、耳付近で結合されているが、その部分に部材6とベルト7の結合位置を中心に部材6を回転させる回転機構11が設置されている。部材6をθ回転させる事で、HMD本体部1も回転し、部材6の長さに応じて上方向に持ち上がる事になる。前述の様に、ケーブル3は移動可能であり、ウェイトキャンセラー2と釣り合う構造なので、手のちからで簡単に持ち上げる事ができる。およそθ=25°の回転で、眼球102の前にあったHMD本体部1が無くなり、容易に外界の状況を把握する事ができる。   Next, the third embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1B, the member 6 and the belt 7 are coupled in the vicinity of the ear, but a rotating mechanism 11 that rotates the member 6 around the coupling position of the member 6 and the belt 7 is installed at that portion. Has been. By rotating the member 6 by θ, the HMD main body 1 is also rotated and lifted upward according to the length of the member 6. As described above, since the cable 3 is movable and has a structure that balances with the weight canceller 2, it can be easily lifted from the hand. With the rotation of approximately θ = 25 °, the HMD main body 1 that was in front of the eyeball 102 is eliminated, and the situation of the outside world can be easily grasped.

尚、この回転機構は0〜25°まで回転できるが、それ以上の移動はストッパー(図示せず)により制限されている。これにより、万一ケーブル3が切れた時でも、HMDの重心が首付近から眼球102の前方に変わるだけで、眼の位置よりも下にHMD本体部1が下がる事は防止されている。以上の様に、HMD本体部1をケーブル3及び部材6のみで保持しており、ゴーグルの様な楕円形状で眼の廻りを覆う必要が無い。更には容易に目の前からHMD本体部1を移動させる事ができるので、空気の澱みを無くし、顔の汗を拭く行為や、外界の状況把握も簡単にできる事から、課題の第3の問題を解消できる。   The rotation mechanism can rotate from 0 to 25 °, but further movement is limited by a stopper (not shown). Thereby, even when the cable 3 is cut, the HMD main body 1 is prevented from being lowered below the position of the eye only by changing the center of gravity of the HMD from the vicinity of the neck to the front of the eyeball 102. As described above, the HMD main body 1 is held only by the cable 3 and the member 6, and it is not necessary to cover the eyes with an elliptical shape like goggles. Furthermore, since the HMD main body 1 can be easily moved from the front, it is possible to eliminate air stagnation, wipe off the sweat of the face, and easily grasp the situation of the outside world. The problem can be solved.

第5の形態では、前記本体部の画像出力部は脱着可能であり、形状の異なる画像出力部に対して画像出力部の中心が一致する様に画像出力部の位置を調整する調整機構を有する事を特徴としている。   In the fifth embodiment, the image output unit of the main body unit is detachable, and has an adjustment mechanism that adjusts the position of the image output unit so that the center of the image output unit coincides with the image output unit having a different shape. It is characterized by things.

図4及び、図5は、大きさの異なる携帯電話12aと12bを接眼レンズ設置部13に搭載するまでの様子を正面図及び側面図で示している。図4(d)は大きさが大きい6インチサイズの携帯電話であり、図5(d)は大きさが小さい5インチサイズの携帯電話を示している。それぞれの携帯電話は大きさが異なり、図4(c)に示す携帯電話固定部14に固定する場合、携帯電話12aは3か所に設置された位置固定ピン15に沿って横から挿入し、抑えバネ16により携帯電話12aを固定する事ができる。重力のかかる下側を2点とした3点支持なので、ガタ等の発生が少ない構造である。   FIGS. 4 and 5 are a front view and a side view showing how the cellular phones 12a and 12b having different sizes are mounted on the eyepiece lens installation unit 13. FIG. FIG. 4D shows a 6-inch mobile phone having a large size, and FIG. 5D shows a 5-inch mobile phone having a small size. Each mobile phone has a different size. When the mobile phone 12a is fixed to the mobile phone fixing portion 14 shown in FIG. 4 (c), the mobile phone 12a is inserted from the side along the position fixing pins 15 installed at three locations. The mobile phone 12 a can be fixed by the holding spring 16. Since it is a three-point support with two points on the lower side where gravity is applied, the structure is less likely to cause backlash.

一方、携帯電話12bは概観の寸法が異なるので、そのまま携帯電話固定部14に固定する事はできない。そこで、図5(c)に示す様に、位置固定ピン15を携帯電話固定部14から抜き取り、ワッシャー17を位置固定ピン15にはめ込んで戻している。このワッシャー17は携帯電話12bのサイズを上下から固定できる幅で設計されており、携帯電話固定部14に固定する場合、携帯電話12bをワッシャー17に沿って横から挿入し、抑えバネ16により携帯電話12bを固定する事ができる。   On the other hand, since the mobile phone 12b has a different outline size, it cannot be fixed to the mobile phone fixing part 14 as it is. Therefore, as shown in FIG. 5C, the position fixing pin 15 is removed from the mobile phone fixing portion 14, and the washer 17 is fitted into the position fixing pin 15 and returned. The washer 17 is designed with a width that allows the size of the mobile phone 12b to be fixed from above and below. When the washer 17 is fixed to the mobile phone fixing portion 14, the mobile phone 12b is inserted from the side along the washer 17 and is carried by the restraining spring 16. The telephone 12b can be fixed.

図4(b)と図5(b)は共に本体部1の中から接眼レンズ9が設置された接眼レンズ設置部13を示している。この接眼レンズ設置部13は側面図の矢印方向から、固定ガイド18aに沿って、携帯電話固定部14の移動ガイド18bをはめ込む事ができる構造であり、ストッパー(図示せず)により任意の位置に固定できる構造になっている。メガネを装着している人がメガネを外し、裸眼の状態で視野角の大きい映像を楽しみたい場合もあるので、この調整部を用いて、接眼レンズと携帯電話のディスプレイ面の距離を変える事で、近眼の人が裸眼でフォーカスを合わせられる様になっている。以上の機構を全て組み合わせたものがHMD本体部1に相当し、ドッキングした時の状態を図4(a)及び図5(a)にて示している。   FIG. 4B and FIG. 5B both show an eyepiece lens installation portion 13 in which an eyepiece lens 9 is installed from the main body 1. The eyepiece lens installation unit 13 has a structure in which the movement guide 18b of the mobile phone fixing unit 14 can be fitted along the fixed guide 18a from the direction of the arrow in the side view, and can be placed at an arbitrary position by a stopper (not shown). It has a structure that can be fixed. People who wear glasses may want to take off their glasses and enjoy a video with a large viewing angle in the naked eye condition, so this adjustment unit can be used to change the distance between the eyepiece and the display surface of the mobile phone. The near-sighted person can focus with the naked eye. A combination of all the above mechanisms corresponds to the HMD main body 1, and the state when docked is shown in FIGS. 4 (a) and 5 (a).

この様にして、上下方向の位置は異なるサイズの携帯電話でも安価なワッシャーの交換のみで簡単に位置調整を行う事ができる。一方、横方向だが、無論、同様の位置固定ピンを挿入方向と逆の方向に設置し、固定する事も可能である。但し、携帯電話のディスプレイは、短い辺方向には概観とディスプレイの位置が対称で、長い辺の方向には僅かに非対称な位置に取り付けられている場合が多い。本発明では、ドッキングした後でも携帯電話の表示面を見ながら携帯電話を手で触る事は容易にできるので、中心位置が合う様に、携帯電話を横にスライドして調整する事も可能にしている。   In this way, the position in the vertical direction can be easily adjusted even with a mobile phone having a different size by simply replacing an inexpensive washer. On the other hand, although it is a horizontal direction, of course, the same position fixing pin can be installed and fixed in the direction opposite to the insertion direction. However, in many cases, the display of a mobile phone is attached at a slightly asymmetric position in the long side direction, with the appearance and the display position being symmetrical in the short side direction. In the present invention, even after docking, it is easy to touch the mobile phone while looking at the display surface of the mobile phone, so that the mobile phone can be adjusted by sliding it sideways so that the center position matches. ing.

次に第6の形態では、画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両眼で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、接眼レンズ部を有する本体部と、画像出力に必要な電子デバイスを有する画像出力部は、前記本体部と脱着可能に構成されており、前記画像出力部には、パネルの解像度が1k以上の携帯電話を固定する固定手段と、前記携帯電話に対し、アプリケーションを行う為の電子デバイスが設置されている事を特徴としている。   Next, in a sixth embodiment, in a head mounted display device of a type in which an image of the image output unit is directly viewed with both eyes through an eyepiece, a main body having an eyepiece unit and an electronic device necessary for image output are provided. An image output unit having a device is configured to be detachable from the main body unit. The image output unit includes a fixing means for fixing a mobile phone having a panel resolution of 1k or more, and an application for the mobile phone. It is characterized by the fact that an electronic device is installed.

図6を用いて、この第6形態について説明する。図6は、携帯電話12aを携帯電話固定部14aに搭載するまでの様子を正面図及び側面図で示している。図6(c)は携帯電話12aである。ここでは携帯電話12aを固定する為に、携帯電話固定部14aを用いている。この携帯電話固定部14aは、3か所に設置された位置固定ピン15に沿って横から携帯電話12aを挿入し、抑えバネ16により携帯電話12aを固定する。携帯電話固定部14aの移動ガイド18bを用いて、接眼レンズ設置部13の固定ガイド18aに固定する構造は携帯電話固定部14と共通である。相違点は、携帯電話固定部14a上に携帯電話12aの画像出力に必要な電子デバイスが設置されている事である。   The sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a front view and a side view showing how the mobile phone 12a is mounted on the mobile phone fixing portion 14a. FIG. 6C shows a mobile phone 12a. Here, in order to fix the mobile phone 12a, the mobile phone fixing portion 14a is used. The mobile phone fixing portion 14 a inserts the mobile phone 12 a from the side along the position fixing pins 15 installed at three locations, and fixes the mobile phone 12 a by the restraining spring 16. The structure for fixing to the fixing guide 18a of the eyepiece lens installation unit 13 using the movement guide 18b of the mobile phone fixing unit 14a is the same as that of the mobile phone fixing unit 14. The difference is that an electronic device necessary for image output of the mobile phone 12a is installed on the mobile phone fixing portion 14a.

図6(b)にて携帯電話固定部14a上に配置された電子デバイスを示す。USB端子20を携帯電話12aに接続し、応答する為のUSB送受信装置19は、携帯電話固定部14a上の3軸加速度計21の出力及び、携帯電話12aからの電源供給を電子デバイスに対して行う。更に、眼の位置の延長線上に設置された、左右のUSBカメラ23からの画像データを携帯電話12aに送信する役割を果たす。更に、携帯電話固定部14a上にはUSB端子24が設置されている。これは有線で外部のバッテリーと接続できる様になっており、携帯電話12aのバッテリー容量が少なくなってきた場合に、必要に応じて電力を供給できる構造となっている。   FIG. 6B shows an electronic device arranged on the mobile phone fixing unit 14a. The USB transmitting / receiving device 19 for connecting the USB terminal 20 to the mobile phone 12a and responding to the electronic device supplies the output of the triaxial accelerometer 21 on the mobile phone fixing unit 14a and the power supply from the mobile phone 12a to the electronic device. Do. Further, it plays a role of transmitting image data from the left and right USB cameras 23 installed on the extension line of the eye position to the mobile phone 12a. Further, a USB terminal 24 is installed on the mobile phone fixing part 14a. This can be connected to an external battery by wire, and has a structure in which power can be supplied as necessary when the battery capacity of the mobile phone 12a decreases.

また、このUSB端子に外部からコントローラ(図示せず)を接続する事で、携帯電話12a上の画面操作も容易に行う事ができる。コントローラとしてはゲーム用コントローラから、有線・無線マウスまで幅広いものに対応可能である。図6(a)が、携帯電話固定部14a上に携帯電話12aを接続した時の様子を示している。   Further, by connecting a controller (not shown) from the outside to the USB terminal, the screen operation on the mobile phone 12a can be easily performed. A wide range of controllers are available, from game controllers to wired and wireless mice. FIG. 6A shows a state when the mobile phone 12a is connected to the mobile phone fixing portion 14a.

この携帯電話固定部14aも携帯電話固定部14と同様に、ワッシャー17を利用する事で、色々な大きさの携帯電話を固定する事が可能である。それぞれの携帯でUSBをつなげる場所も異なるので、どのような携帯電話でも、USBの接続ができる様にUSB端子20はコードで引き回しができる構成にしている。3軸加速度計21の出力結果は本体部1を装着した装着者の顔の向きに対応した、角度変位情報として携帯電話12aに送られるので、携帯電話12aの3D画像表示アプリケーションソフトを用いる事で、装着者の視線方向の仮想画像を画像表示できる。   Similarly to the mobile phone fixing unit 14, the mobile phone fixing unit 14a can fix mobile phones of various sizes by using the washer 17. Since the place where the USB is connected is different for each mobile phone, the USB terminal 20 can be routed with a cord so that the USB connection can be made with any mobile phone. Since the output result of the triaxial accelerometer 21 is sent to the mobile phone 12a as angular displacement information corresponding to the orientation of the face of the wearer wearing the main body 1, the 3D image display application software of the mobile phone 12a is used. The virtual image of the wearer's line-of-sight direction can be displayed as an image.

左右のUSBカメラ23からの画像データは、携帯電話12aに送信され、左右の眼の画像として画像表示されるが、前述の3D画像表示アプリケーションソフトを用いた装着者の視線方向の仮想画像を重畳画像として表示すれば、簡単にMR(ミックス&リアリティ)画像を楽しむ事もできる。   The image data from the left and right USB cameras 23 is transmitted to the mobile phone 12a and is displayed as an image of the left and right eyes, but a virtual image in the gaze direction of the wearer using the above-described 3D image display application software is superimposed. If displayed as an image, it is also possible to easily enjoy MR (mix & reality) images.

この様に、携帯電話固定部14aは、HMDとして装着者に装着される、接眼レンズ設置部13と完全に電気的に独立しているので、携帯電話のアプリを開発する開発者も、携帯電話固定部14aのみの購入で、長時間HMDを装着しなくても、色々な携帯電話を用いたアプリケーションソフトの開発が可能となる。   Thus, since the mobile phone fixing unit 14a is completely electrically independent from the eyepiece lens installation unit 13 that is attached to the wearer as an HMD, a developer who develops an application for a mobile phone can also use the mobile phone. By purchasing only the fixed portion 14a, it is possible to develop application software using various mobile phones without wearing the HMD for a long time.

また、携帯電話固定部14aが、HMD本体部1として常時装着者に装着される接眼レンズ設置部13と、完全に切り離せる構造である。HMDを装着し、任意の携帯電話を3D画像モード(左右62mm離れた位置を中心とした同じ画像2画面を表示する)に設定し、図7の様に接眼レンズ設置部13の結像面に持ってくると、簡単にHMDで見ている状態が再現できる。携帯電話を購入する場合、携帯の解像度がディスプレイの大きさでHMDの装着した場合の見えも変わってくるので、購入する機種に目安を付ける事ができる。この様に、第4、第5、第6の形態はどれも課題の第4の問題を解消するのに役立つ。   In addition, the mobile phone fixing portion 14a can be completely separated from the eyepiece lens installation portion 13 that is always worn by the wearer as the HMD main body portion 1. Wear the HMD, set any mobile phone to 3D image mode (display the same two images centered on a position 62 mm away from the left and right), and place it on the image plane of the eyepiece lens setting unit 13 as shown in FIG. If you bring it, you can easily reproduce what you see on the HMD. When purchasing a mobile phone, the resolution of the mobile phone is the size of the display, and the appearance when the HMD is installed also changes, so it is possible to give an indication of the model to be purchased. In this way, the fourth, fifth, and sixth forms are all useful for solving the fourth problem.

第7の形態では、前記画像出力部はパネルの解像度が1k以上の脱着可能な携帯電話であり、外部PCにより描画された画像を無線で高速受信する無線受信部と、その画像を前記携帯電話で表示させる配線部を有する事を特徴としている。但し、この場合は外部PCを用いるので、前記画像出力部は携帯電話ではなく、解像度が1k以上の画像表示パネルとその制御ドライバーで置き換える事も可能である。   In a seventh aspect, the image output unit is a detachable mobile phone having a panel resolution of 1k or more, a wireless receiving unit that wirelessly receives an image drawn by an external PC, and the image is transmitted to the mobile phone. It is characterized by having a wiring portion to be displayed. However, since an external PC is used in this case, the image output unit can be replaced with an image display panel having a resolution of 1k or more and its control driver instead of a mobile phone.

外部の商用モーションキャプチャシステムを利用して、HMD上にマーカーを設置し、そのマーカーの位置をモニターする。外部に設置された高速画像処理PCは、その位置情報からHMDの装着者の見ている画像を左右の眼に対して独立に算出表示する。この3D画像を、実物大の仮想画像として装着者が検証・評価する試作レスシステムや、HMDに搭載された画像モニター機構で撮影した画像と仮想画像を融合して検証・評価するMRシステム(ミックス&リアリティシステム)を第7の形態では実現可能となる。   Using an external commercial motion capture system, a marker is set on the HMD and the position of the marker is monitored. The high-speed image processing PC installed outside calculates and displays the image viewed by the wearer of the HMD for the left and right eyes independently from the position information. A prototype-less system in which the wearer verifies and evaluates this 3D image as a full-scale virtual image, and an MR system that verifies and evaluates the image captured by the image monitor mechanism mounted on the HMD and the virtual image (mixed) & Reality System) can be realized in the seventh embodiment.

図8(b)にて携帯電話固定部14b上に配置された電子デバイスを示す。高速画像送受信制御装置25は、前述の高速画像処理PCからのハイビジョン用の1k〜4kの解像度を有する3D画像データを受信する。図8(c)の高速画像送信端子26を接続可能な携帯電話12cに接続すると、外部のPCの3D画像データがリアルタイムに高速画像送信端子26を介して携帯電話12cに送られる。携帯電話12cの画面上には、実物大の仮想画像として装着者が検証・評価できる動画が表示される。尚、高速画像送受信制御装置25は、高速画像送信端子26を介して携帯電話12cからの電源供給を受けている。   FIG. 8B shows an electronic device arranged on the mobile phone fixing unit 14b. The high-speed image transmission / reception control device 25 receives 3D image data having a resolution of 1k to 4k for high vision from the above-described high-speed image processing PC. When the high-speed image transmission terminal 26 of FIG. 8C is connected to the connectable mobile phone 12c, 3D image data of the external PC is sent to the mobile phone 12c via the high-speed image transmission terminal 26 in real time. On the screen of the mobile phone 12c, a moving image that can be verified and evaluated by the wearer is displayed as a full-scale virtual image. The high-speed image transmission / reception control device 25 is supplied with power from the mobile phone 12 c via the high-speed image transmission terminal 26.

もう一つの使い方として、眼の位置の延長線上に設置された、左右のUSBカメラ23で撮像された画像データは、高速画像送受信制御装置25より外部PCにリアルタイムに送信される。これを受け取った外部PCは、USBカメラ23で撮影した画像と仮想画像を融合して、再び高速画像送受信制御装置25に融合された画像を送信し、高速画像送受信制御装置25はこの3Dデータを受信する。受信されたデータは、高速画像送信端子26を介して携帯電話12cに送られる。携帯電話12cの画面上には、現実の画像と仮想画像を融合して検証・評価できる動画が表示される。   As another usage, the image data captured by the left and right USB cameras 23 installed on the extension line of the eye position is transmitted from the high-speed image transmission / reception control device 25 to the external PC in real time. The external PC that has received this fuses the image captured by the USB camera 23 and the virtual image, and transmits the fused image to the high-speed image transmission / reception control device 25 again. The high-speed image transmission / reception control device 25 transmits the 3D data. Receive. The received data is sent to the mobile phone 12c via the high-speed image transmission terminal 26. On the screen of the mobile phone 12c, a moving image that can be verified and evaluated by fusing a real image and a virtual image is displayed.

更に、携帯電話固定部14b上にはUSB端子24が存在する。これは有線で外部のバッテリーと接続できる様になっており、携帯電話12cのバッテリー容量が少なくなってきた場合に、必要に応じて電力を供給できる構造となっている。
また、このUSB端子24に外部からコントローラ(図示せず)を接続する事で、携帯電話12c上の画面操作も容易に行う事ができる。コントローラとしてはゲーム用コントローラから有線、無線マウスまで幅広いものに対応可能である。図8(a)が、携帯電話固定部14b上に携帯電話12cを接続した時の様子を示している。
Furthermore, a USB terminal 24 exists on the mobile phone fixing unit 14b. This can be connected to an external battery by wire, and has a structure in which power can be supplied as necessary when the battery capacity of the mobile phone 12c decreases.
Further, by connecting an external controller (not shown) to the USB terminal 24, the screen operation on the mobile phone 12c can be easily performed. A wide range of controllers can be used, from game controllers to wired and wireless mice. FIG. 8A shows a state when the mobile phone 12c is connected to the mobile phone fixing portion 14b.

この携帯電話固定部14bも携帯電話固定部14と同様に、ワッシャー17を利用する事で、色々な大きさの携帯電話を固定する事が可能である。それぞれの携帯で高速画像送信端子26をつなげる場所も異なるので、どのような携帯電話でも、高速画像送信端子26の接続ができる様に高速画像送信端子26はコードで引き回しができる構成にしている。この第7の形態を実施する事で、課題の第5の問題を解消する事ができる。   Similarly to the mobile phone fixing unit 14, the mobile phone fixing unit 14 b can fix mobile phones of various sizes by using the washer 17. Since the place where the high-speed image transmission terminal 26 is connected is different for each mobile phone, the high-speed image transmission terminal 26 can be routed by a cord so that the high-speed image transmission terminal 26 can be connected to any mobile phone. By implementing the seventh embodiment, the fifth problem can be solved.

但し、一般の携帯電話の端子は外部への画像出力用HDMI(登録商標)やUSB端子である。よって、上記システムを実現するには、画像入力用HDMI(登録商標)やUSB端子が付いている携帯電話を用いる必要がある。外部PCを使うシステムは、商用が一般的なので、携帯電話ではなく、解像度が1k以上の画像表示パネルとその制御ドライバーで置き換えても良い。画像表示用パネルの制御ドライバーには画像入力用のHDMI(登録商標)やUSB端子が付いているので、高速画像送信端子26から直接3Dデータを受け取る事ができる。   However, a terminal of a general mobile phone is an HDMI (registered trademark) for image output to the outside or a USB terminal. Therefore, in order to realize the above system, it is necessary to use a mobile phone equipped with an image input HDMI (registered trademark) or a USB terminal. Since a system using an external PC is generally commercial, it may be replaced with an image display panel having a resolution of 1k or more and its control driver instead of a mobile phone. Since the control driver of the image display panel has an HDMI (registered trademark) or USB terminal for image input, 3D data can be received directly from the high-speed image transmission terminal 26.

次に、前記接眼レンズ部の接眼レンズ形状に関する説明を行う。第8の形態では、前記前記接眼レンズ部の接眼レンズは高屈折率プラスチックレンズであり、レンズ面の少なくとも1面のコーニック定数が0未満の非球面であり、前記接眼レンズ部から前記接眼レンズは脱着可能である事を特徴としている。図9〜図12までのそれぞれの図はレンズの光線図(左上)と設計数値(右上)とディストーション(左下)と結像点での光線の広がりを1セットとして開示している。アイレリーフを2.25mm⇒7.25mm⇒15mmに変えた時の収差状態と、視線を所定の角度傾けた時(視線角としている)の収差状態でレンズの評価は行っている。   Next, the eyepiece lens shape of the eyepiece unit will be described. In an eighth aspect, the eyepiece of the eyepiece unit is a high refractive index plastic lens, and is an aspherical surface having a conic constant of at least one of the lens surfaces of less than 0, and from the eyepiece unit to the eyepiece It is characterized by being removable. Each of FIGS. 9 to 12 discloses a ray diagram (upper left), a numerical value (upper right), distortion (lower left), and a spread of rays at the image point as one set. The lens is evaluated in the aberration state when the eye relief is changed from 2.25 mm → 7.25 mm → 15 mm and the aberration state when the line of sight is tilted by a predetermined angle (the line of sight angle).

図9は接眼レンズの第1実施例である。接眼レンズに高屈折率プラスチック(屈折率1.74)を使用している。接眼レンズ径36mm、2面ともコーニック定数が0未満の非球面で構成されており、アイレリーフを、メガネを付けた距離15mmに離しても、更に視線をレンズ周辺に向けても、○で示す様に、高い解像度を得る事ができている。   FIG. 9 shows a first embodiment of the eyepiece. A high refractive index plastic (refractive index 1.74) is used for the eyepiece. The eyepiece diameter is 36 mm and both surfaces are composed of aspherical surfaces with a conic constant of less than 0. Even if the eye relief is separated by a distance of 15 mm with glasses, and the line of sight is directed toward the periphery of the lens, it is indicated by a circle. In the same way, high resolution can be obtained.

図10は接眼レンズの第2実施例である。接眼レンズに高屈折率プラスチック(屈折率1.74)を使用している。接眼レンズ径46mmを実現している。2面ともコーニック定数が0未満の非球面で構成されており、アイレリーフを、メガネを付けた距離15mmに離しても、更に視線をレンズ周辺に向けても、○で示す様に、高い解像度を得る事ができている。その上で、裸眼で120°、メガネ装着でも92°の視野角を確保している。   FIG. 10 shows a second embodiment of the eyepiece. A high refractive index plastic (refractive index 1.74) is used for the eyepiece. An eyepiece lens diameter of 46 mm is realized. Both surfaces are composed of aspherical surfaces with a conic constant of less than 0. Even if the eye relief is separated by a distance of 15 mm with glasses, and the line of sight is directed toward the periphery of the lens, the resolution is high, as indicated by ○. Can get. In addition, a viewing angle of 120 ° with the naked eye and 92 ° with glasses is secured.

図11は接眼レンズの第3実施例である。接眼レンズに高屈折率プラスチック(屈折率1.74)を使用しているが、レンズ枚数は2枚使っている。接眼レンズ径41.7mmを実現した上で、ディスプレイのフォーカッシングを行うと、例1、例2よりも高い光学性能を満たしている。レンズの1面はコーニック定数が0未満の非球面で構成されており、○で示す様に、アイレリーフを、メガネを付けた距離15mmに離しても、更に視線をレンズ周辺に向けても、裸眼で114°、メガネ装着でも90°の視野角を確保している。   FIG. 11 shows a third embodiment of the eyepiece. A high refractive index plastic (refractive index 1.74) is used for the eyepiece, but two lenses are used. When the display is focused after realizing the eyepiece lens diameter of 41.7 mm, the optical performance higher than those of Examples 1 and 2 is satisfied. One surface of the lens is composed of an aspheric surface having a conic constant of less than 0. As indicated by ◯, even if the eye relief is separated by a distance of 15 mm with glasses, and the line of sight is directed toward the lens periphery, A viewing angle of 114 ° with the naked eye and 90 ° with glasses is secured.

図12は接眼レンズの第4実施例である。接眼レンズに高屈折率プラスチック(屈折率1.74)を使用しているが、レンズ枚数は2枚使っている。レンズ面計3面のコーニック定数が0未満の非球面で構成されており、接眼レンズ径50mmを実現した上で、○で示す様に、例1、例2とほぼ同じ光学性能を満たしている。それにより、裸眼で120°、メガネ装着でも100°の視野角を確保している。   FIG. 12 shows a fourth embodiment of the eyepiece. A high refractive index plastic (refractive index 1.74) is used for the eyepiece, but two lenses are used. The conic constant of the three lens surfaces is composed of an aspheric surface with less than 0. After realizing an eyepiece lens diameter of 50 mm, the optical performance is almost the same as in Examples 1 and 2, as indicated by ◯. . This ensures a viewing angle of 120 ° with the naked eye and 100 ° with glasses.

次に、図13〜図15では、接眼レンズ設置部13に接眼レンズを取り付ける様子を示している。図13は接眼レンズ設置部13の接眼レンズ取り付け面側からの正面図と、その側面図を示す。接眼レンズ設置部13上には画像を見るための開口部28が両目に対応して2か所設けられている。それぞれの開口部の上下には接眼レンズを固定する為の固定ガイド27があり、鼻と接眼レンズ設置部13が干渉しない様に、溝31が形成されている。   Next, FIGS. 13 to 15 show a state in which an eyepiece lens is attached to the eyepiece lens installation unit 13. FIG. 13 shows a front view from the eyepiece lens mounting surface side of the eyepiece lens installation portion 13 and a side view thereof. Two openings 28 for viewing images are provided on the eyepiece lens installation unit 13 corresponding to both eyes. Fixed guides 27 for fixing the eyepiece lens are provided above and below each opening, and a groove 31 is formed so that the nose and the eyepiece lens installation portion 13 do not interfere with each other.

図14ではそれぞれ例1から例4までのレンズを鏡筒に入れた接眼レンズユニット29a、29b、29c、29dの正面図を示しているが、それぞれ同じ接眼レンズ設置部13の固定ガイド27に対し共通してはめ込む事ができる様に、同じ寸法位置に移動ガイド30が設けられている。図15では接眼レンズ設置部13にそれぞれの接眼レンズユニット29a、29b、29c、29dをはめ込んだ時の様子を側面図で示している。色々な視野角の接眼レンズ29を共通のHMDで利用できるので、総合的に安価で多機能に対応したHMDを供給する事が可能となる。   FIG. 14 shows front views of eyepiece units 29a, 29b, 29c, and 29d in which the lenses of Examples 1 to 4 are placed in the lens barrel. The movement guide 30 is provided in the same dimension position so that it can fit in common. FIG. 15 shows a side view of the eyepiece unit 29a, 29b, 29c, and 29d fitted in the eyepiece lens installation unit 13. Since the eyepieces 29 having various viewing angles can be used as a common HMD, it is possible to supply HMDs that are inexpensive and compatible with multiple functions.

それぞれの接眼レンズユニット29は、横から固定ガイド27に沿ってはめ込むが、その位置を左右僅かにずらす事で、眼福調整を行える様になっている。眼福調整は、携帯電話の画面上で、62mm離れた白い縦線を見て、普通に白い線が見えれば調整の必要は無い。但し、白い線が赤・青・緑に分離して見えた場合、眼福が合っていない事になるので、接眼レンズユニット29を僅かに左右に移動する事で、白い線として認識できる位置を探せば良い。また、各接眼レンズの焦点距離は共通ではないので、接眼レンズ設置部13の固定ガイド18aに沿って、携帯電話固定部14の移動ガイド18bを移動させて調整すれば良い。眼福調整やフォーカスをきちんと合わせる事で、没入感の高い画像を得る事ができる。   Each eyepiece unit 29 is fitted along the fixed guide 27 from the side, but the eyebrow adjustment can be performed by slightly shifting the position to the left and right. The eyebrow adjustment does not need to be adjusted if a white line is normally seen on a mobile phone screen when a white vertical line 62 mm away is seen. However, if the white line appears to be separated into red, blue, and green, it means that the eyes are not right. Therefore, by moving the eyepiece unit 29 slightly to the left and right, you can find a position that can be recognized as a white line. It ’s fine. Further, since the focal lengths of the eyepieces are not common, the movement guide 18b of the mobile phone fixing unit 14 may be adjusted by moving along the fixing guide 18a of the eyepiece lens installation unit 13. By adjusting the focus and focus properly, you can obtain a highly immersive image.

上記で説明した接眼レンズの第1実施例及び、第2実施例は1枚のレンズで構成されており、第3実施例及び第4実施例は凹面を1枚含む2枚のレンズで構成されている。これらは前記眼福調整を行う事で没入感の高い画像を得る事ができるが、眼福調整機構は両眼を同時に左右に動かす機構が必要であり、接眼レンズユニット29を重たくする原因の一つである。もし、眼福調整を行わないと、眼福は図16の様に62mm程度を中心に±8mm程度の個人差があるので、接眼レンズの中心と眼の中心がずれてしまう。   The first and second embodiments of the eyepiece described above are composed of one lens, and the third and fourth embodiments are composed of two lenses including one concave surface. ing. These can provide images with a high immersive feeling by performing the above-mentioned eyebrow adjustment. However, the eyebrow adjustment mechanism requires a mechanism for moving both eyes simultaneously to the left and right, which is one of the causes that make the eyepiece unit 29 heavy. is there. If eyebrow adjustment is not performed, there is an individual difference of about ± 8 mm centered on about 62 mm as shown in FIG. 16, so that the center of the eyepiece and the center of the eye are shifted.

図17は第2実施例に対し、レンズの中心と眼の中心がずれた場合(図上では位置シフト量に該当する)の収差を示したものである。縦方向にずれ量が変わった場合の収差形状、横方向に視線角による収差形状を示しており、右側の眼で見た時に発生する収差の量を赤色、緑色、青色に分けて示している(但し、これは眼の方向から光束を入れた時の収差量であるから、実際には見えは赤方向と青方向が反転して見える)。ずれ量に応じて視線角が大きい位置で、収差が大きくなっている事が分かる。   FIG. 17 shows the aberration when the center of the lens and the center of the eye are deviated from the second embodiment (corresponding to the position shift amount in the figure). The aberration shape when the amount of deviation changes in the vertical direction, the aberration shape due to the line-of-sight angle is shown in the horizontal direction, and the amount of aberration that occurs when viewed with the right eye is divided into red, green, and blue. (However, since this is the amount of aberration when the light beam enters from the direction of the eye, the red and blue directions actually appear reversed). It can be seen that the aberration increases at a position where the viewing angle is large according to the amount of deviation.

この問題を解決する為には、接眼レンズを少なくとも2枚のレンズ構成とし、少なくとも3面以上のコーニック係数が0未満の非球面(凸面)と、残りの1面は平面若しくは凸面の形状で構成する事が望ましい。1面の曲率が大きいと、接眼レンズの中心と眼の中心がずれた場合に大きな収差が発生するので、緩い曲率の複数のレンズ面にした方がずれに強くなる。また、一部のレンズ面のみコーニック定数を0未満とし、その数値を大きくすると、視線角やアイレリーフの変化に対してやはり収差が大きくなってしまう。しかし、非球面加工は硝材を用いると高価となるので、非球面の型版に合わせて加工できるプラスチック材を用いたいが、一般のプラスチック材は屈折率が低く、広視野角のレンズを設計する事が困難である。   In order to solve this problem, the eyepiece lens is composed of at least two lenses, and at least three or more aspherical surfaces (convex surfaces) having a conic coefficient of less than 0 and the remaining one surface are configured to be flat or convex. It is desirable to do. If the curvature of one surface is large, a large aberration occurs when the center of the eyepiece lens and the center of the eye are deviated, so that the use of a plurality of lens surfaces with loose curvature is more resistant to displacement. Further, if the conic constant is set to less than 0 on only a part of the lens surfaces and the numerical value is increased, the aberration also increases with respect to changes in the viewing angle and eye relief. However, since aspherical processing is expensive when glass is used, we would like to use a plastic material that can be processed to match the aspherical stencil, but general plastic materials have a low refractive index and design a lens with a wide viewing angle. Things are difficult.

そこで第8の形態のもう一つの方法として、高屈折率プラスチック(屈折率1.74以上)を用いた少なくとも2枚のレンズ構成とし、更に少なくともコーニック係数が0未満の非球面で構成された3面以上の凸面と、残りの1面は平面若しくは凸面の形状にしている。この組み合わせにより、図18に示す様にアイレリーフが変化しても、接眼レンズの中心と眼の中心がずれても収差量が小さい接眼レンズを提供でき、眼福調整を不要とする事で、接眼レンズユニット29の軽量化と共に、機構をシンプルにする事が可能となる。   Therefore, as another method of the eighth embodiment, at least two lenses using a high refractive index plastic (refractive index of 1.74 or more) are used, and at least 3 aspherical surfaces having a conic coefficient of less than 0 are used. The convex surface above the surface and the remaining one surface are flat or convex. With this combination, even if the eye relief changes as shown in FIG. 18, it is possible to provide an eyepiece with a small amount of aberration even if the center of the eyepiece is shifted from the center of the eye. Along with the weight reduction of the lens unit 29, the mechanism can be simplified.

図18では第2実施例の1枚で構成された接眼レンズを用いた場合の、位置シフト量による収差を示している。アイレリーフを、メガネを付けた距離15mmに離すと、視線角30°で画像が見えなくなる(×で表示)だけではなく、ずれ量がプラス方向で大きな収差が発生しているのが分かる。これはレンズを2枚にしても、1面を凹面で形成すると同様に大きな収差がある。第4実施例の2枚で構成されたレンズを用いたアイレリーフ15mmの場合も、位置シフト量による収差量は大きく、視野角が40°で画像が見えなくなる部分(×で表示)が発生している。   FIG. 18 shows the aberration due to the position shift amount in the case of using an eyepiece constituted by one lens in the second embodiment. It can be seen that when the eye relief is moved to a distance of 15 mm with glasses, not only the image becomes invisible at a viewing angle of 30 ° (indicated by ×), but also a large aberration occurs in the positive direction of the shift amount. Even if two lenses are used, there is a large aberration when one surface is formed as a concave surface. Even in the case of an eye relief of 15 mm using a lens composed of two lenses in the fourth embodiment, the amount of aberration due to the amount of position shift is large, and a portion where an image cannot be seen at a viewing angle of 40 ° (indicated by ×) occurs. ing.

図18では新たに第8の形態として、1面が平面で残りの3面がコーニック係数0未満の非球面で構成された接眼レンズの第5実施例、1面が凸面で残りの3面がコーニック係数0未満の非球面で構成された接眼レンズの第6実施例を示している。裸眼時のアイレリーフ10mmの条件及び、メガネを付けたアイレリーフの距離15mmでシミュレーションしているが、いずれも位置シフト量による収差は小さく、視野角が40°でも画像を見る事ができている。即ち、この第5実施例及び第6実施例を利用すれば、眼福調整を行なわなくても鮮明な画像を見る事ができる。   In FIG. 18, as an eighth form, a fifth embodiment of an eyepiece in which one surface is a flat surface and the remaining three surfaces are aspherical surfaces having a conic coefficient of less than 0, the first surface is convex and the remaining three surfaces are A sixth example of an eyepiece constituted by an aspheric surface having a conic coefficient of less than 0 is shown. Simulation was performed under the condition of eye relief of 10 mm with the naked eye and a distance of 15 mm of eye relief with glasses. In both cases, the aberration due to the amount of position shift is small, and an image can be seen even with a viewing angle of 40 °. . In other words, if the fifth and sixth embodiments are used, a clear image can be seen without performing eyelid adjustment.

但し、第5実施例、第6実施例の接眼レンズを用いても、位置シフト量が大きくなると、収差の中で、ディストーション及び色収差量は、レンズ中心に対して左右に非対称に発生する。図19では、第5実施例のレンズを用いた場合の、アイレリーフ10mmと15mm、位置シフト量−4mm、0mm、4mmの2×3の6通りの条件による収差を示している(但し、これは眼の方向から光束を入れた時の収差であるから、実際には見えは赤方向と青方向が反転して見える)。上下方向は線対称なので省いているが、左右のディストーション及び色収差がシフト量0mmと比較すると、いずれの場合も非対称に発生しているのが分かる。   However, even when the eyepieces of the fifth and sixth embodiments are used, when the amount of position shift increases, the distortion and the amount of chromatic aberration occur asymmetrically to the left and right with respect to the lens center. FIG. 19 shows aberrations under the 6 conditions of 2 × 3 of eye relief 10 mm and 15 mm, position shift amount −4 mm, 0 mm, and 4 mm when the lens of Example 5 is used (however, this is shown in FIG. 19). Is the aberration when the light beam enters from the direction of the eye, so in reality, the red and blue directions appear to be reversed). Although the vertical direction is axisymmetric, it is omitted, but it can be seen that the left and right distortions and chromatic aberrations are asymmetric in all cases compared to the shift amount of 0 mm.

但し、このディストーション及び色収差は位置シフト量0mmの時点で、画像データの位置をRGB毎に補正する事で、見えに問題が出ない様に画像処理されているのが一般的である。そこで第9の形態では、複数の位置シフト量に応じて発生するディストーション及び色収差を第1の情報として記憶しておき、装着者の第2の情報に応じてその記憶された第1の情報に基づき画像処理を行う事とした。第2の情報とは、メガネの装着の有無や眼福に関するものである。   However, this distortion and chromatic aberration are generally image processed so that there is no problem in appearance by correcting the position of the image data for each RGB when the position shift amount is 0 mm. Therefore, in the ninth embodiment, distortion and chromatic aberration generated according to a plurality of position shift amounts are stored as first information, and the stored first information is stored according to the wearer's second information. Based on this, image processing was performed. The second information relates to the presence / absence of eyeglasses and eye luck.

メガネの装着の有無については、伸縮部10の伸縮量を自動計測しても良いし、装着者が直接その情報を入力しても良い。但し、眼福については一般的に分からない場合が多いので、それぞれ記憶された第1の情報で補正した画像情報を装着者に見せ、色収差が少なく、歪が小さいものを選択してもらえば良い。例えば、−4mm〜4mmの位置シフト量の画像データ(図19の画像のRGBの位置をそれぞれ計測し、その位置にその色のスポットデータとして表示)を離散的に表示する。無論、それぞれのデータの間を補間し、連続的に変化する画像情報として表示しても良い。このデータは実際の見えとは赤方向と青方向が反転して表示されているので、装着者が眼福に合った画像データを見ると、結果的にRGBデータが一致して白く見える。どこを見渡しても白いスポットデータに見えれば眼福が合った事になる。   Regarding the presence / absence of wearing glasses, the amount of expansion / contraction of the expansion / contraction part 10 may be automatically measured, or the wearer may input the information directly. However, since there are many cases where it is not generally understood about the eyelids, it is only necessary to show the wearer the image information corrected by the stored first information and to select the image information with little chromatic aberration and small distortion. For example, image data having a position shift amount of −4 mm to 4 mm (each of RGB positions of the image in FIG. 19 is measured and displayed as spot data of the color at that position) is displayed discretely. Of course, each data may be interpolated and displayed as continuously changing image information. Since this data is displayed by reversing the red direction and the blue direction from the actual appearance, when the wearer looks at the image data that fits his eyes, the RGB data match and appear white. If you can see the white spot data no matter where you look, you are in good luck.

尚、図19を見ると分かるが、周辺ではRGBのスポットの大きさが色毎に異なって見える。人間の眼は緑に対して一番感度が良いので、緑を基準にレンズの設計が行われている場合が多い。この条件では緑より赤、赤より青の方が光の波長が離れているので、スポットも緑と比べて収差が大きく太く見え易い。スポットの大きさや形状が異なると、色が重なって見えても白く見えない可能性がある。このスポットの大きさや形状の違いも第1の情報で予め分かっているので、その分、緑と赤のスポットの大きさが青と同じ大きさ、形状で重なる様に表示すれば、スポットの位置の一致の確認が容易になる。   As can be seen from FIG. 19, the size of RGB spots appears to be different for each color in the vicinity. Since the human eye is most sensitive to green, lenses are often designed based on green. Under this condition, the wavelength of light is greater in red than in green and in blue rather than red, so that the spot is likely to appear thicker and thicker than green. If the spot size and shape are different, it may not look white even if the colors overlap. Since the difference in size and shape of the spot is also known in advance in the first information, if the spot size of green and red overlaps with the same size and shape as blue, the spot position It becomes easy to confirm the match.

次に第10の形態では、画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両眼で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、前記本体部の画像出力部はパネルの解像度が1k以上の脱着可能な携帯電話であり、前記本体部に前記携帯電話を取り付けた後も、前記パネル画面を見ながら、パネル上の所定の位置を指で触れる様な窓を前記本体部に有する事を特徴としている。   Next, in a tenth embodiment, in a head-mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed with both eyes through an eyepiece, a main body unit having an image output unit and an eyepiece unit, and the main body The image output unit is a detachable mobile phone with a panel resolution of 1k or more. Even after the mobile phone is attached to the main body, a predetermined position on the panel is touched with a finger while viewing the panel screen. It is characterized by having a touching window in the main body.

図20では第10の形態を説明している。図20は本体部1の上面図と側面図である。この接眼レンズ設置部13は側面図の矢印方向から、固定ガイド18aに沿って、携帯電話固定部14の移動ガイド18bをはめ込む事ができる構造であるが、その固定ガイド18a及び、ガイド18bの共通位置に指が下から入れる程度の大きさの開口部32が空けてある。   FIG. 20 illustrates the tenth embodiment. FIG. 20 is a top view and a side view of the main body 1. The eyepiece lens installation portion 13 has a structure in which the movement guide 18b of the mobile phone fixing portion 14 can be fitted along the fixed guide 18a from the direction of the arrow in the side view, but the fixed guide 18a and the guide 18b are common. An opening 32 that is large enough to allow a finger to enter the position from below is opened.

通常は、ここから光が入ると、携帯電話の画面が見難くなるので、中央部に切り込みが入ったゴム板等の弾性体33が貼られている。携帯電話のアプリケーションソフトを起動させる時や、ソフトの中止、ソフトの変更等、携帯電話の画面の下側をタッチする事で、HMDを装着したまま指令を出す事ができる。タッチは片眼側のみで行うので、実際の画像は半透明の様になり、アプリの画像を見ながら携帯電話のソフトを制御する事が可能である。この様に、第8及び第10の形態は課題の第4の問題を解消するのに役立つ。   Usually, when light enters from here, it becomes difficult to see the screen of the mobile phone, so an elastic body 33 such as a rubber plate with a cut in the center is attached. When the mobile phone application software is started, or when the lower side of the screen of the mobile phone is touched, such as when software is stopped or software is changed, a command can be issued with the HMD attached. Since the touch is performed only on one eye side, the actual image becomes translucent, and the mobile phone software can be controlled while viewing the application image. As described above, the eighth and tenth embodiments are useful for solving the fourth problem.

(a)HMDの側面図と人が装着した場合の側面図、(b)HMDの側面図と上面図を使い、部材6とベルト7が耳付近で結合されている様子と、HMD本体部1を安定して固定できる原理の説明。(A) Side view of HMD and side view when worn by person, (b) Using the side view and top view of HMD, member 6 and belt 7 are coupled near the ear, and HMD main body 1 Explanation of the principle that can be fixed stably. (a)顔を向って右方向に傾けた場合のHMDの正面図、(b)顔を傾けない場合のHMDの正面図、(c)顔を向って左方向に傾けた場合のHMDの正面図、(d)顔を下に向けた場合のHMDの側面図、(e)顔を上に向けた場合のHMDの側面図。(A) Front view of the HMD when tilted to the right facing the face, (b) Front view of the HMD without tilting the face, (c) Front of the HMD when tilted to the left facing the face FIG. 4D is a side view of the HMD when the face is faced down, and FIG. 3E is a side view of the HMD when the face is faced up. (a)メガネをかけた状態でHMD本体部1を装着した側面図、(b)通常の裸眼でHMD本体部1を装着した側面図、(c)HMD本体部1を装着し25°上に回転させた時の側面図。(A) Side view of wearing the HMD body 1 with glasses on, (b) Side view of wearing the HMD body 1 with normal naked eyes, (c) 25 ° above with the HMD body 1 attached Side view when rotated. (a)6インチサイズの携帯電話を設置したHMD本体部1、(b)接眼レンズ9が設置された接眼レンズ設置部13の正面図と側面図、(c)6インチサイズ携帯電話用の携帯電話固定部14の正面図と側面図、(d)6インチサイズの携帯電話の正面図と側面図。(A) HMD main body 1 in which a 6-inch size mobile phone is installed, (b) Front view and side view of an eyepiece lens setting portion 13 in which an eyepiece 9 is installed, (c) Mobile phone for a 6-inch size mobile phone The front view and side view of the telephone fixing | fixed part 14, (d) The front view and side view of a 6-inch size mobile phone. (a)5インチサイズの携帯電話を設置したHMD本体部1、(b)接眼レンズ9が設置された接眼レンズ設置部13の正面図と側面図、(c)5インチサイズ携帯電話用の携帯電話固定部14の正面図と側面図、(d)5インチサイズの携帯電話の正面図と側面図。(A) HMD main body 1 in which a 5-inch size mobile phone is installed, (b) Front view and side view of an eyepiece lens installation portion 13 in which an eyepiece 9 is installed, (c) Mobile phone for a 5-inch size mobile phone The front view and side view of the telephone fixing | fixed part 14, (d) The front view and side view of a 5-inch size mobile phone. (a)携帯電話とUSB配線を接続した携帯電話固定部14aの正面図と側面図、(b)携帯電話用の携帯電話固定部14aの正面図と側面図と側面図、(c)6インチサイズの携帯電話の正面図と側面図。(A) Front view and side view of mobile phone fixing portion 14a connected to a mobile phone and USB wiring, (b) Front view, side view and side view of mobile phone fixing portion 14a for mobile phone, (c) 6 inches The front view and side view of a mobile phone of size. レンズ設置部13の結像面に購入予定の携帯電話をかざした様子。A state in which a mobile phone scheduled to be purchased is held over the imaging surface of the lens installation unit 13. (a)携帯電話固定部14b上に携帯電話12cを接続した時の正面図と側面図、(b)携帯電話固定部14b上に配置された電子デバイスの正面図と側面図、(c)の高速画像送信端子26を接続可能な携帯電話12cの正面図と側面図。(A) Front view and side view when the mobile phone 12c is connected to the mobile phone fixing portion 14b, (b) Front view and side view of the electronic device disposed on the mobile phone fixing portion 14b, (c) The front view and side view of the mobile telephone 12c which can connect the high-speed image transmission terminal 26. FIG. 接眼レンズの第1実施例。1st Example of an eyepiece. 接眼レンズの第2実施例。2 shows a second embodiment of an eyepiece. 接眼レンズの第3実施例。3rd Example of an eyepiece lens. 接眼レンズの第4実施例。4th Example of an eyepiece lens. 接眼レンズ設置部13の接眼レンズ取り付け面側からの正面図と側面図。The front view and side view from the eyepiece lens attachment surface side of the eyepiece lens installation part 13. FIG. 接眼レンズユニット29a、29b、29c、29dの正面図。The front view of eyepiece unit 29a, 29b, 29c, 29d. 接眼レンズ設置部13にそれぞれの接眼レンズユニット29a、29b、29c、29dをはめ込んだ時の側面図。The side view when each eyepiece lens unit 29a, 29b, 29c, 29d is inserted in the eyepiece lens installation part 13. FIG. 眼福は62mm程度を中心に±8mm程度の個人差がある事を説明した図で(a)は−4mm、(b)は0mm、(c)は4mmのずれ量を示した例The figure explaining that there is an individual difference of about ± 8mm around 62mm, (a) is -4mm, (b) is 0mm, (c) is an example showing 4mm deviation 接眼レンズの第2実施例に対し、レンズの中心と眼の中心がずれた場合の収差の説明で、(a)は−4mm、(b)は0mm、(c)は4mmのずれの時の実施例。In the second embodiment of the eyepiece lens, the aberration when the center of the lens is shifted from the center of the eye is described. (A) is -4 mm, (b) is 0 mm, and (c) is 4 mm. Example. 接眼レンズの第2実施例、第4実施例、第5実施例、第6実施例の中心位置のずれ量による収差を示した実施例。Examples showing aberrations due to the shift amount of the center position of the second, fourth, fifth, and sixth examples of the eyepiece. 接眼レンズの第5実施例のレンズを用いた場合の、アイレリーフ10mmと15mm、位置シフト量−4mm、0mm、4mmの2×3の6通りの条件による収差を示した実施例。An example showing aberrations under 6 conditions of 2 × 3 of eye relief 10 mm and 15 mm, position shift amount −4 mm, 0 mm, and 4 mm when the lens of the fifth example of the eyepiece is used. 開口部32のある本体部1の上面図と側面図。The top view and side view of the main-body part 1 with the opening part 32. FIG. 発明を実施するための実施例の上面図と側面図。The top view and side view of the Example for implementing invention. (a)従来技術のHMDの装着時側面図、(b)従来技術のHMDのベルトを使った装着時の側面図、(c)従来技術のHMDの固定具を使った装着時の側面図。(A) Side view at the time of mounting of the conventional HMD, (b) Side view at the time of mounting using the belt of the conventional HMD, (c) Side view at the time of mounting using the fixing device of the conventional HMD.

図21は発明を実施するための実施例であり、上面図、側面図、携帯電話固定部14aに携帯電話12aを固定した部分のみ正面図を示している。HMD本体部1の重量に対応したウェイトキャンセラー2を、ケーブル3で結合し釣り合わせる事で、眼の前方にある重心位置をトータルで首の位置近くにしている。ケーブル3は、PEラインといわれる編み糸である。ウェイトキャンセラー2は、タングステンであり、複数の部分に分け、曲面に上手く沿う様に工夫されている。   FIG. 21 is an embodiment for carrying out the invention, and shows a top view, a side view, and a front view of only a portion where the mobile phone 12a is fixed to the mobile phone fixing portion 14a. By connecting and balancing the weight canceller 2 corresponding to the weight of the HMD main body 1 with the cable 3, the position of the center of gravity in front of the eyes is brought close to the position of the neck in total. The cable 3 is a knitting yarn called a PE line. The weight canceller 2 is made of tungsten and is devised so as to be divided into a plurality of portions and to be well along the curved surface.

頭部に沿ったベルト4にはケーブル3用のガイド5を取り付けており、ケーブル3が頭部から外れる事を防止している。また、ケーブル3とガイド5間には所定の摩擦があり、本体部1とウェイトキャンセラー2の重量に差があってもその摩擦により、通常の顔の動かし方では、その位置関係がずれる事は無い。ケーブルにかかった引っ張り力は、ベルト4で分散され、頭部に伝わる。   A guide 5 for the cable 3 is attached to the belt 4 along the head to prevent the cable 3 from coming off the head. Further, there is a predetermined friction between the cable 3 and the guide 5, and even if there is a difference in the weight between the main body 1 and the weight canceller 2, it is possible that the positional relationship will be shifted in the normal way of moving the face due to the friction. No. The pulling force applied to the cable is distributed by the belt 4 and transmitted to the head.

また、HMD本体部1の前後左右方向のシフト及び回転方向の変動を抑える部材6と、額に沿ったベルト7を設置し、部材6とベルト7を耳付近で結合する事により、部材6の圧縮力は、ベルト7で分散され額部に伝わる。ベルト4とベルト7は支える面積が広いので、安定してHMD本体部を頭部に固定する事が可能となる。ベルト7は引っ張り強度が高く、額に沿って形状を変える事が可能な、高密度ポリエチレンの板である。   Moreover, the member 6 which suppresses the shift of the front and rear, right and left direction of the HMD main body part 1 and the fluctuation | variation of a rotation direction, and the belt 7 along a forehead are installed, and the member 6 and the belt 7 are couple | bonded in the ear vicinity, The compressive force is dispersed by the belt 7 and transmitted to the forehead. Since the belt 4 and the belt 7 support a wide area, the HMD main body can be stably fixed to the head. The belt 7 is a high-density polyethylene plate having high tensile strength and capable of changing its shape along the forehead.

ウェイトキャンセラー2は袋部2aの中に自由に動き回れる様に保持されており、頭部後側のベルト7及び、首の方に向かっているベルト7と、後頭部方向に伸びているベルト7が、袋部2aを頭部から離さない様に支える役割を担う。袋部2aは高密度ポリエチレンの箱の様なものでも良いが、映画を見る様な状態で使用すると、後頭部に椅子のクッション部が当たる場合がある。クッションで袋部2aを押すと、ウェイトキャンセラー2の動きを止めてしまう可能性があるので、硬質のアクリルの箱等に置き換えても良い。   The weight canceller 2 is held in the bag portion 2a so that it can move freely. A belt 7 on the rear side of the head, a belt 7 facing toward the neck, and a belt 7 extending in the direction of the back of the head are provided. The bag part 2a is supported so as not to be separated from the head. The bag 2a may be a high-density polyethylene box, but when used in the state of watching a movie, the chair cushion may hit the back of the head. If the bag portion 2a is pushed with a cushion, the movement of the weight canceller 2 may be stopped. Therefore, it may be replaced with a hard acrylic box or the like.

部材6の中には伸縮部10を設けている。この伸縮部10を伸縮させる事で、アイレリーフを裸眼の2mmからメガネ着用時の15mmまで自由に変える事ができる。この伸縮部はワンタッチストッパー(図示せず)が付いており、任意の長さで固定する事が可能な構成である。またこの伸縮部10はメガネの様にHMD本体部1の上方に固定しているが、下を向いた時にバランスが悪くなる事もあるので、HMD本体部の重心付近で固定しても良い。   An expansion / contraction part 10 is provided in the member 6. By expanding and contracting the stretchable part 10, the eye relief can be freely changed from 2 mm of the naked eye to 15 mm when wearing glasses. This stretchable part is provided with a one-touch stopper (not shown) and can be fixed at an arbitrary length. Moreover, although this expansion-contraction part 10 is being fixed above the HMD main-body part 1 like glasses, since a balance may worsen when it faces down, you may fix in the gravity center vicinity of a HMD main-body part.

尚、伸縮部10の伸縮で、顔とHMD本体部1の間に隙間が発生し、そこから外部の光がHMD本体1内の接眼レンズ9のレンズ面で反射し、画像の見えを悪くする可能性もある。内部の空気を澱ませず、汗の為に接眼レンズが曇ってしまわない程度に隙間を取る事が望ましいので、ポリプロピレン等の発泡シート等、軽量で遮光できる部材をHMD本体1の周辺に取り付け、それを伸縮部10の伸縮に応じて長さを変え、適度な隙間を保つ様に調整しても良い。   The expansion / contraction of the expansion / contraction part 10 generates a gap between the face and the HMD main body 1, and external light is reflected from the lens surface of the eyepiece 9 in the HMD main body 1, thereby deteriorating the image appearance. There is a possibility. Since it is desirable to leave a gap to the extent that the eyepiece does not become cloudy due to sweat without stagnating the air inside, a lightweight and light-shielding member such as a foam sheet such as polypropylene is attached to the periphery of the HMD body 1, You may adjust it so that length may be changed according to the expansion-contraction of the expansion-contraction part 10, and a moderate clearance gap may be maintained.

部材6とベルト7は耳付近で結合されているが、その部分に部材6とベルト7の結合位置を中心に部材6を回転させる回転機構11が設置されており、HMD本体部1を目の前から退避できる様な構造となっている。   The member 6 and the belt 7 are coupled in the vicinity of the ear, and a rotating mechanism 11 that rotates the member 6 around the coupling position of the member 6 and the belt 7 is installed at the portion, and the HMD main body 1 is connected to the eye. It has a structure that can be evacuated from the front.

携帯電話12aは大きさが大きい6インチサイズのであり、携帯電話固定部14aに固定する場合、3か所に設置された位置固定ピン15に沿って横から挿入し、抑えバネ16により携帯電話12aを固定する事ができる。重力のかかる下側を2点とした3点支持なので、ガタ等の発生が少ない構造である。携帯サイズが小さい場合は、位置固定ピン15にワッシャー17をはめ込み、抑える幅を調整する。   The mobile phone 12a has a large size of 6 inches. When the mobile phone 12a is fixed to the mobile phone fixing portion 14a, the mobile phone 12a is inserted from the side along the position fixing pins 15 installed at three locations, and the mobile phone 12a is pressed by the restraining spring 16. Can be fixed. Since it is a three-point support with two points on the lower side where gravity is applied, the structure is less likely to cause backlash. When the portable size is small, a washer 17 is fitted into the position fixing pin 15 to adjust the width to be suppressed.

携帯電話固定部14a上には配置された電子デバイスを示す。USB端子20を携帯電話12aに接続し、応答する為のUSB送受信装置19は、携帯電話固定部14a上の3軸加速度計21の出力及び、携帯電話12aからの電源供給を、電子デバイスに対して行う。更に、眼の位置の延長線上に設置された、左右のUSBカメラ設置台22上に配置された、USBカメラ23からの画像データを携帯電話12aに送信する役割を果たす。更に、携帯電話固定部14a上にはUSB端子24が設置されている。これは有線で外部のバッテリーと接続できる様になっており、携帯電話12aのバッテリー容量が少なくなってきた場合に、必要に応じて電力を供給できる構造となっている。USB端子24のケーブルは、携帯電話固定部14a上の他の電子デバイスにも電力を供給できる様に、複数に分岐した構造にしても良い。   An electronic device arranged on the mobile phone fixing unit 14a is shown. The USB transmitting / receiving device 19 for connecting the USB terminal 20 to the mobile phone 12a and responding sends the output of the triaxial accelerometer 21 on the mobile phone fixing unit 14a and the power supply from the mobile phone 12a to the electronic device. Do it. Further, it plays a role of transmitting image data from the USB camera 23 arranged on the left and right USB camera installation bases 22 installed on the extension line of the eye position to the mobile phone 12a. Further, a USB terminal 24 is installed on the mobile phone fixing part 14a. This can be connected to an external battery by wire, and has a structure in which power can be supplied as necessary when the battery capacity of the mobile phone 12a decreases. The cable of the USB terminal 24 may be divided into a plurality of branches so that power can be supplied to other electronic devices on the mobile phone fixing unit 14a.

尚、ウェイトキャンセラー2の替わりに100g〜250gの重さがある外部のバッテリーを用いる事も可能だが、バッテリーは取り外しできる構成にする必要がある。この場合、USB端子24のケーブルはベルト4若しくはベルト7に沿って頭部後方まで伸ばして設置しており、HMD本体1とウェイトキャンセラー1を結ぶケーブル3は、バッテリーを装着するユニット(図示せず)に取り付けられている。そのユニットからバッテリーを外し、USB端子24との接続を切る事で、バッテリーを取り外せる。このユニットにバッテリーを取り付ける事で、ウェイトキャンセラー2の代替えとなる。このバッテリーは汎用品でも設置可能で、予め別のバッテリーを用意しておき、差し替える事で安定して長時間装着する事が可能となる。   Although an external battery having a weight of 100 g to 250 g can be used instead of the weight canceller 2, the battery needs to be configured to be removable. In this case, the cable of the USB terminal 24 is extended to the back of the head along the belt 4 or the belt 7, and the cable 3 connecting the HMD main body 1 and the weight canceller 1 is a unit (not shown) for mounting a battery. ). The battery can be removed by removing the battery from the unit and disconnecting from the USB terminal 24. By attaching a battery to this unit, it becomes an alternative to the weight canceller 2. This battery can be installed as a general-purpose product, and a separate battery is prepared in advance and can be replaced stably for a long time.

一般にバッテリーは容量が大きくなると重たくなり、サイズも大きくなる。一方、容量が小さいものは、容量は少ないが軽くなりサイズも小さくなる。上記ウェイトキャンセラー2はHMD本体1と重量的に釣り合う様に設計するので、代わりにバッテリーを用いると重さの決まったバッテリーを使わなければならない。しかし、上記ユニットにバッテリーを取り付ける構造とし、ユニット自体の重さを鉛等の錘を使って調整する事で、ユニット+バッテリーの重さがHMD本体1と釣り合わせる事が可能となり、任意のバッテリーを用いる事が可能となる。例えばリクライニングの椅子に座ってHMDを利用する場合は、大きさの小さいバッテリーを使う事で、リクライニング時にウェイトカウンター2が邪魔にならない様にできる。また、長時間HMDを利用する場合等は、容量の大きい大きなバッテリーを用いる事で、長時間バッテリーを取り換える必要が無くなる。   In general, a battery becomes heavier and larger in size as its capacity increases. On the other hand, a small capacity has a small capacity but is lighter and smaller in size. Since the weight canceller 2 is designed to be balanced with the HMD body 1 in weight, if a battery is used instead, a battery with a fixed weight must be used. However, it is possible to balance the weight of the unit + battery with the HMD body 1 by adjusting the weight of the unit itself using a weight such as lead, etc., by attaching a battery to the above unit. Can be used. For example, when using an HMD while sitting on a reclining chair, the weight counter 2 can be kept out of the way during reclining by using a small battery. Also, when using the HMD for a long time, it is not necessary to replace the battery for a long time by using a large battery with a large capacity.

また、このUSB端子24に外部からコントローラ(図示せず)を接続する事で、携帯電話12a上の画面操作も容易に行う事ができる。コントローラとしてはゲーム用コントローラから、有線・無線マウスまで幅広いものに対応可能である。どのような携帯電話でも、USBの接続ができる様にUSB端子20はコードで引き回しができる構成にしている。3軸加速度計21の出力結果は本体部1を装着した装着者の顔の向きに対応した、角度変位情報として携帯電話12aに送られるので、携帯電話12aの3D画像表示アプリケーションソフトを用いる事で、装着者の視線方向の仮想画像を画像表示できる。   Further, by connecting a controller (not shown) from the outside to the USB terminal 24, the screen operation on the mobile phone 12a can be easily performed. A wide range of controllers are available, from game controllers to wired and wireless mice. The USB terminal 20 can be routed with a cord so that any mobile phone can be connected to the USB. Since the output result of the triaxial accelerometer 21 is sent to the mobile phone 12a as angular displacement information corresponding to the orientation of the face of the wearer wearing the main body 1, the 3D image display application software of the mobile phone 12a is used. The virtual image of the wearer's line-of-sight direction can be displayed as an image.

左右のUSBカメラ23からの画像データは携帯電話12aに送信され、左右の眼の画像として画像表示されるが、前述の3D画像表示アプリケーションソフトを用いた装着者の視線方向の仮想画像を重畳画像として表示すれば、簡単にMR(ミックス&リアリティ)画像を楽しむ事もできる。   The image data from the left and right USB cameras 23 is transmitted to the mobile phone 12a and displayed as an image of the left and right eyes. The virtual image in the direction of the wearer's line of sight using the above-described 3D image display application software is superimposed. It is possible to easily enjoy MR (mixed & reality) images.

この様に、携帯電話固定部14aは、HMDとして装着者に装着される、接眼レンズ設置部13と完全に電気的に独立しているので、携帯電話のアプリを開発する開発者も、携帯電話固定部14aのみの購入で、長時間HMDを装着しなくても、色々な携帯電話を用いたアプリケーションソフトの開発が可能となる。   Thus, since the mobile phone fixing unit 14a is completely electrically independent from the eyepiece lens installation unit 13 that is attached to the wearer as an HMD, a developer who develops an application for a mobile phone can also use the mobile phone. By purchasing only the fixed portion 14a, it is possible to develop application software using various mobile phones without wearing the HMD for a long time.

接眼レンズ29dは高屈折率プラスチック(屈折率1.74)を使用した2枚レンズである。レンズ面計3面のコーニック定数が0未満の非球面で構成されており、接眼レンズ径50mmを実現した上で、高い光学性能を満たしている。それにより、裸眼で120°、メガネ装着でも100°の視野角を確保している。   The eyepiece lens 29d is a two-lens using a high refractive index plastic (refractive index 1.74). The lens surface is composed of three aspherical surfaces with a conic constant of less than 0, realizing high optical performance after realizing an eyepiece lens diameter of 50 mm. This ensures a viewing angle of 120 ° with the naked eye and 100 ° with glasses.

接眼レンズ設置部13上には画像を見るための開口部28が両目に対応して2か所設けられている。それぞれの開口部の上下には接眼レンズを固定する為の固定ガイド27があり、接眼レンズユニット29dには共通してはめ込む事ができる様に、同じ寸法位置に移動ガイド30が設けられている。この移動ガイド30部分をずらす事で、接眼レンズユニット29dを取り外し、その他の接眼レンズと交換する事が可能である。更に、鼻と接眼レンズ設置部13が干渉しない様に、溝31が形成されている。   Two openings 28 for viewing images are provided on the eyepiece lens installation unit 13 corresponding to both eyes. A fixed guide 27 for fixing the eyepiece lens is provided above and below each opening, and a moving guide 30 is provided at the same size position so that the eyepiece unit 29d can be fitted in common. By shifting the movement guide 30 portion, the eyepiece unit 29d can be removed and replaced with another eyepiece. Furthermore, the groove | channel 31 is formed so that a nose and the eyepiece lens installation part 13 may not interfere.

接眼レンズユニット29dの焦点距離は、接眼レンズ設置部13の固定ガイド18aに沿って、携帯電話固定部14aの移動ガイド18bを移動させて調整できる。近視の人が、メガネを外して広視野角で画像を楽しみたい場合、この部分でフォーカスをきちんと合わせる事ができる。   The focal length of the eyepiece unit 29d can be adjusted by moving the movement guide 18b of the mobile phone fixing unit 14a along the fixing guide 18a of the eyepiece lens installation unit 13. If a nearsighted person wants to enjoy an image with a wide viewing angle by removing his / her glasses, the focus can be adjusted properly in this area.

接眼レンズ設置部13は側面図の矢印方向から、固定ガイド18aに沿って、携帯電話固定部14の移動ガイド18bをはめ込む事ができる構造であるが、その固定ガイド18a及び、ガイド18bの共通位置に指が下から入れる程度の大きさの開口部32が空けてある。   The eyepiece lens installation portion 13 has a structure in which the movement guide 18b of the mobile phone fixing portion 14 can be fitted along the fixed guide 18a from the direction of the arrow in the side view, but the fixed guide 18a and the guide 18b are in common positions. An opening 32 that is large enough to allow a finger to enter from below is opened.

通常は、ここから光が入ると、携帯電話の画面が見難くなるので、中央部に切り込みが入ったゴム板等の弾性体33が貼られている。携帯電話のアプリケーションソフトを起動させる時や、ソフトの中止、ソフトの変更等、携帯電話の画面の下側をタッチする事で、HMDを装着したまま指令を出す事ができる。タッチは片眼側のみで行うので、実際の画像は半透明の様になり、アプリの画像を見ながら携帯電話のソフトを制御する事が可能である。   Usually, when light enters from here, it becomes difficult to see the screen of the mobile phone, so an elastic body 33 such as a rubber plate with a cut in the center is attached. When the mobile phone application software is started, or when the lower side of the screen of the mobile phone is touched, such as when software is stopped or software is changed, a command can be issued with the HMD attached. Since the touch is performed only on one eye side, the actual image becomes translucent, and the mobile phone software can be controlled while viewing the application image.

1・・・HMD本体部、2・・・ウェイトキャンセラー、2a・・・袋部、3,3a,3b・・・ケーブル、4,7・・・ベルト、5・・・ガイド、6・・・部材、9・・・接眼レンズ、12,12a,12b・・・携帯電話、12c・・・高速画像送信端子26を接続可能な携帯電話、13・・・接眼レンズ設置部、14,14a,14b・・・携帯電話固定部、15・・・位置固定ピン、16・・・抑えバネ、17・・・ワッシャー18a・・・固定ガイド、18b・・・移動ガイド、19・・・USB送受信装置、20,24・・・USB端子、21・・・3軸加速度計、22・・・USBカメラ設置台、23・・・USBカメラ、24・・・USB端子、25・・・高速画像送受信制御装置、26・・・高速画像送信端子、27・・・固定ガイド、28・・・開口部、29a、29b、29c、29d・・・接眼レンズユニット、30・・・移動ガイド、31・・・溝、32・・・開口部、33・・・弾性体、100・・・携帯電話、101・・・接眼レンズ、102・・・眼球、103・・・スポンジ部、104・・・HMD本体、105・・・バンド、106・・・パット部、107・・・固定部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... HMD main-body part, 2 ... Weight canceller, 2a ... Bag part, 3, 3a, 3b ... Cable, 4, 7 ... Belt, 5 ... Guide, 6 ... Member, 9 ... eyepiece, 12, 12a, 12b ... mobile phone, 12c ... mobile phone to which high-speed image transmission terminal 26 can be connected, 13 ... eyepiece lens installation part, 14, 14a, 14b ... Mobile phone fixing part, 15 ... Position fixing pin, 16 ... Holding spring, 17 ... Washer 18a ... Fixing guide, 18b ... Movement guide, 19 ... USB transceiver 20, 24 ... USB terminal, 21 ... 3-axis accelerometer, 22 ... USB camera installation base, 23 ... USB camera, 24 ... USB terminal, 25 ... High-speed image transmission / reception control device , 26... High-speed image transmission terminal, 27. Fixed guide, 28 ... opening, 29a, 29b, 29c, 29d ... eyepiece unit, 30 ... moving guide, 31 ... groove, 32 ... opening, 33 ... elastic body , 100 ... mobile phone, 101 ... eyepiece, 102 ... eyeball, 103 ... sponge part, 104 ... HMD body, 105 ... band, 106 ... pad part, 107 ..Fixing members

Claims (14)

画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両目で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、頭部に前記本体部を固定する為の装着部と、前記本体部の重量を頭部後方に分散させるウェイトキャンセラー部を有し、前記本体部と前記ウェイトキャンセラー部はケーブルで結合されており、前記装着部に対して前記ケーブルが独立に移動できることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。   In a head-mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed by both eyes through an eyepiece, a main body unit having an image output unit and an eyepiece unit, and for fixing the main body to the head A weight canceller that disperses the weight of the mounting portion and the main body portion behind the head; the main body portion and the weight canceller portion are coupled by a cable; and the cable is independent of the mounting portion. A head mounted display device characterized by being movable. 前記ケーブルは、頭部に設置されたガイド部に沿って移動可能に配置されており、前記本体部の移動に伴い、前記ウェイトキャンセラー部も移動できる構成であることを特徴とする請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   2. The cable according to claim 1, wherein the cable is arranged so as to be movable along a guide part installed at a head, and the weight canceller part can be moved along with the movement of the main body part. The head mounted display device described. 前記ウェイトキャンセラー部は前記ケーブルが固定されたユニットと、前記ユニットから脱着可能なバッテリーで構成されており、任意に選ばれた前記バッテリーの重量に応じて、前記ユニットの重量を調整する事を特徴とする請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   The weight canceller unit includes a unit to which the cable is fixed and a battery that can be detached from the unit, and adjusts the weight of the unit according to the weight of the battery selected arbitrarily. The head mounted display device according to claim 1. 画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両眼で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、頭部に前記本体部を固定する為の装着部と、前記装着部に固定され、前記本体部が両目の視線上から外れる様に駆動させる駆動部を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。   In a head mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed with both eyes through an eyepiece lens, a main body unit having an image output unit and an eyepiece lens unit, and the main body unit fixed to the head And a drive unit that is fixed to the mounting unit and that drives the main body unit so as to be out of line of sight of both eyes. 前記駆動部は、両目と前記接眼レンズの距離を変化させる伸縮機構と、前記本体部を両眼の前方位置から回転により頭部方向に退避させる回転部と、所定の位置で前記駆動部を固定する固定機構を有することを特徴とする請求項4に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   The drive unit includes a telescopic mechanism that changes a distance between both eyes and the eyepiece lens, a rotation unit that retracts the main body unit from the front position of both eyes in a head direction, and the drive unit is fixed at a predetermined position. The head-mounted display device according to claim 4, further comprising a fixing mechanism that performs the fixing operation. 前記本体部の画像出力部は、脱着可能であり、形状の異なる画像出力部に対して画像出力部の中心が一致する様に画像出力部の位置を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項1及び4に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   The image output unit of the main body unit is detachable, and has an adjustment mechanism that adjusts the position of the image output unit so that the center of the image output unit coincides with the image output unit having a different shape. The head-mounted display device according to claim 1. 画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両眼で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、接眼レンズ部を有する本体部と、画像出力に必要な電子デバイスを有する画像出力部は、前記本体部と脱着可能に構成されており、前記画像出力部には、パネルの解像度が1k以上の携帯電話を固定する固定手段と、前記携帯電話に対し、アプリケーションを行う為の電子デバイスが設置されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。   In a head-mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed with both eyes via an eyepiece lens, a main body unit having an eyepiece lens unit and an image output unit having an electronic device necessary for image output are: The main body is configured to be detachable, and the image output unit is provided with a fixing means for fixing a mobile phone having a panel resolution of 1k or more and an electronic device for performing an application to the mobile phone. A head-mounted display device characterized by the above. 前記画像出力部には、パネルの解像度が1k以上の脱着可能な携帯電話が固定されており、外部PCにより描画された画像を無線で高速受信する無線受信部と、その画像を前記携帯電話で表示させる配線部を有することを特徴とする請求項1、4及び7に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   A detachable mobile phone having a panel resolution of 1k or more is fixed to the image output unit, a wireless receiving unit that wirelessly receives an image drawn by an external PC, and the image is transmitted by the mobile phone. 8. The head mounted display device according to claim 1, further comprising a wiring portion to be displayed. 前記接眼レンズ部の接眼レンズは、高屈折率プラスチックレンズであり、レンズ面の少なくとも1面のコーニック定数が0未満の非球面であり、前記接眼レンズ部から前記接眼レンズは脱着可能であることを特徴とする請求項1、4及び7に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   The eyepiece of the eyepiece unit is a high refractive index plastic lens, and is an aspherical surface having a conic constant of less than 0 on at least one of the lens surfaces, and the eyepiece is detachable from the eyepiece unit. The head-mounted display device according to claim 1, 4, or 7. 画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両目で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、その接眼レンズは高屈折率プラスチック(屈折率1.74)以上を用いて少なくとも2枚のレンズ構成とし、更に少なくともコーニック係数が0未満の非球面で構成された3面以上の凸面と、残りの1面は平面若しくは凸面の形状である事を特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。   In a head-mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed with both eyes through an eyepiece, a main body unit having an image output unit and an eyepiece unit, and the eyepiece is made of a high refractive index plastic (refractive index 1.74) The above is used to form at least two lenses, and at least three convex surfaces composed of at least an aspheric surface having a conic coefficient of less than 0, and the remaining one surface must be flat or convex. A head-mounted display device. 前記接眼レンズ中心と装着者の両目の中心位置のずれ量に応じて発生するディストーションや色収差量を第1の情報として記憶しておき、装着者の第2の情報に応じてその記憶された第1の情報に基づき画像処理を行う事を特徴とする請求項10に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   The amount of distortion and chromatic aberration generated according to the shift amount between the center of the eyepiece lens and the center position of both eyes of the wearer is stored as first information, and the stored second information is stored according to the second information of the wearer. The head-mounted display device according to claim 10, wherein image processing is performed based on the information of 1. 装着者の第2の情報とは、メガネの装着の有無や眼福に関するものである事を特徴とする請求項11に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。   The head-mounted display device according to claim 11, wherein the second information of the wearer is related to presence / absence of eyeglasses or eye-bending. 画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両眼で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、前記本体部の画像出力部はパネルの解像度が1k以上の脱着可能な携帯電話であり、前記本体部に前記携帯電話を取り付けた後も、前記パネル画面を見ながら、パネル上の所定の位置を指で触れる様な窓を前記本体部に有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。   In a head mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed with both eyes via an eyepiece, a main body unit having an image output unit and an eyepiece lens unit, and the image output unit of the main body unit are provided on a panel. A detachable mobile phone having a resolution of 1k or more, and a window that touches a predetermined position on the panel with a finger while viewing the panel screen even after the mobile phone is attached to the main body. A head-mounted display device comprising: 画像出力部の映像を、接眼レンズを介して直接両目で見るタイプのヘッドマウントディスプレイ装置に於いて、画像出力部及び接眼レンズ部を有する本体部と、頭部に前記本体部を固定する為の装着部と、前記本体部の重量を頭部後方に分散させるウェイトキャンセラー部を有し、前記本体部と前記ウェイトキャンセラー部は頭部の上を通る角度の異なる2方向に分割して締結している事を特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。   In a head-mounted display device of a type in which an image of an image output unit is directly viewed by both eyes through an eyepiece, a main body unit having an image output unit and an eyepiece unit, and for fixing the main body to the head It has a weight canceller part that disperses the weight of the mounting part and the main body part behind the head, and the main body part and the weight canceller part are divided and fastened in two directions with different angles passing over the head. A head-mounted display device characterized by that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022131640A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 주식회사 아모그린텍 Wearable device

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