JP3603401B2 - Head mounted display - Google Patents

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JP3603401B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示素子で形成した画像を虚像拡大する頭部装着型の画像表示装置に関し、特にその装置本体の頭部への保持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、映像およびデータディスプレイの携帯性を高める要請に答えるため、頭部装着型の表示装置が提案されている。その代表的な一例として、USP No.5,162,828に記載され、Virtual Vision SPORTと銘打って、携帯型の頭部装着型表示装置が商品化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この頭部装着型表示装置は、保持手段が眼鏡形式であり、テンプル部分のみ弾性体であり、伸縮はしない。また、保持形態は使用者の額に接触させながら両耳と鼻に乗せるだけである。
【0004】
そのため、前方に突出した虚像形成光学系の全重量が鼻に直接掛かり、装着安定感が悪く、しかも使用者に鼻が痛い等の不快感を与える。
【0005】
このように重心位置が前方に偏っているため、必然的に後傾姿勢をとらざるを得なくなり、使用者の姿勢を拘束するばかりか、頭部を前方に傾けると表示装置が脱落する危険性や、さらに、後傾姿勢により首の筋肉の緊張を持続させられるため、肩がこるといった症状を誘発しかねない。従って、この両耳と鼻だけで保持するような保持形態では、単に装着安定感が悪いだけでなく、長時間の使用に耐えられるものではない。
【0006】
また構造的にみても、テンプル部のみ弾性体であるため、強度が低く、繰り返しの使用に耐えず、その上、テンプル部は伸縮しないため、さまざまな頭部形状に対応することができない。これでは、使用できる頭部形状が限られており、汎用性、共用性に乏しい。
【0007】
さらに、眼鏡と同様の保持形態であるため、眼鏡との併用は難しく、外界と虚像とを重ね合わせて視認する形式のものには不向きである。
【0008】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、第一に、開放感を確保しながら装着安定性を高めることにある。第二に、どんな頭部形状の人にも安定した装着性を実現することにある。
【0009】
【課題を解決するために手段】
上記課題を解決するために、本発明の頭部装着型表示装置は、
画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段と、からなる虚像形成光学系を収納する装置本体を頭部に装着して画像を視認する頭部装着型表示装置であって、前記装置本体を頭部に保持する保持手段は、該保持手段の全体が弾性を有し、さらに、頭部の側面に沿って保持される略U字型形状部と、頭部の上頭部に保持されるアーム部とからなり、前記略U字型形状部の頂部には前記使用者の額に前記装置本体を支持するための額パッドと、前記略U字型形状部の両端部には前記使用者の両耳後方の頭部に前記装置本体を支持するための頭部パッドとが配置されていることを特徴とする。
【0010】
このため、どのような頭部形状の人にも装着可能で、装着安定性、装置強度、汎用性、共用性が高い。また、保持部の頭部への接触が額と両耳後方の頭部のみであり頭部上方が空いているため、開放感があり頭部周辺の締め付け等による圧迫感がない。さらに頭部後方が空いているため、飛行機等の移動体の椅子に着座した際にも、ヘッドレストに頭部をつけることが可能であり、より楽な姿勢をとることができる。また、保持部の支持が額と両耳後方の頭部であるため、眼鏡を掛けたままでも装着が可能である。
【0011】
さらに、本発明の頭部装着型表示装置において、前記保持手段は、使用者の額に沿って側頭部付近まで延伸し、側頭部付近から下方に屈曲し延伸して、前記使用者の両耳後方の頭部に支持されることを特徴とするため、額支持の摩擦力が増して、装置本体の下方に働く力に強く、保持力が高い。また、耳の後方に回り込むように装着できるため、装着安定性が高い。
【0012】
さらに、前記保持手段は、使用者の頭部に沿って長手方向に伸縮自在な構造を含むことを特徴とするため、どのような頭部の大きさの人も装着可能で、装着安定性、汎用性、共用性に優れている上、頭部周辺に回り込むように装着できるため保持力が高い。
【0013】
また、前記保持手段は、前記略U字型形状部上に回転自在の支点を有し、使用者の上頭部に保持されるアームを有することを特徴とするため、装着安定性に優れ、汎用性、共用性が高い上、上方からの衝撃が加わった際の脱落を防止でき安全である。この時、アームの支点は回転自在であるため、頭部形状に合わせてアームを回転することもできる。
【0014】
さらに、本願の頭部装着型表示装置において、前記アームは、長手方向に伸縮自在であり、少なくとも頭部への接触部が円筒形断面であることを特徴とするため、どのような頭部の大きさの人にも装着でき、汎用性、共用性が高い。また、頭部への接触部を円筒形断面とすることで、アームを傾けた場合でも、頭部へ均一に支持される上、頭部への接触面積を減らすことができ、快適な装着感を得ることができる。
【0015】
また、本願の頭部装着型表示装置において、前記保持手段は、前記略U字型形状部の頂点内側に、使用者の頭部に当たる額パッドを有し、該額パッドが少なくとも頂部付近で保持手段に固定されていることを特徴とするため、額パッドと額部の摩擦により保持力を高めることができ、装着安定性に優れている上、額パッドが緩衝材となり、保持部と使用者の額との衝突による損傷を防止できる。
【0016】
さらに、前記額パッドは、脱着可能に固定されてなることを特徴とするため、額パッドの交換ができ、衛生的であり、汎用性、共用性に優れている上、劣化、破損した際にも容易に交換でき、保持力、装着安定性を損なわない。
【0017】
また、前記額パッドは、中央部分に開口部を有することを特徴とするため、額パッドと額の密着による不快感を減少し、より頭部に沿った形状にすることができ、保持力を高めることができる。
【0019】
また、本願の頭部装着型表示装置において、前記保持手段は、前記略U字型形状部の両端に使用者の両耳後方の頭部に当たる頭部パッドを有し、該頭部パッドが、頭部への接触面に弾性体を含むことを特徴とするため、使用者の両耳後方の頭部に支持される際、頭部パッドが緩衝材の役割を果たし、装着感が良く、頭部の損傷を防止できる。また、頭部パッドが頭部への接触面に弾性体を含むことにより、摩擦力を増加できるため、より装着安定性を高めることができる。
【0020】
さらに、前記頭部パッドは、前記略U字型形状部の側面から見た中心線上に第一の回転軸と、該第一の回転軸に直交する第二の回転軸と、を有し、前記保持手段に対して回転自在であることを特徴とするため、保持力を損なわずに、どのような頭部形状の人にも装着でき、装着安定性、共用性、汎用性が高い。
【0021】
加えて、前記頭部パッドは、前記略U字型形状部の側面から見た中心線方向に長軸を有する略楕円形状を成し、前記略U字型形状部の側面中心線上に前記第一、第二の回転軸と直交する第三の回転軸を有し、前記第三の回転軸を中心として、前記略U字型形状部の側面を沿う方向に回転自在であることを特徴とするため、頭部への接触面積が大きく装着感が良い。また、保持部の側面中心線上に略楕円形状の長軸があり回転自在であるため、保持力を損なわずに、どのような頭部形状の人にも装着でき、装着安定性、汎用性、共用性が高い。
【0022】
さらに、前記頭部パッドは、内部に音声入出力手段用の回路を有することを特徴とするため、装置本体の重心を使用者の脊髄側に移動することで、装着安定性を高めることができる上、装置本体とは別の位置に収納するため、電源の交換が容易である。
【0023】
また、前記頭部パッドが内部に電源を有することを特徴とするため、電源は、やはり重心位置を後方に移動するカウンターバランスの役割を成し、装着安定性を高めることができる上、装置本体と別の位置に収納するため、電源の交換が容易である。
【0024】
さらに、前記頭部パッドは、カウンターバランスとなる重りを有することを特徴とするため、頭部パッドに回路、電源を有しない場合においても、重心位置を後方に移動するカウンターバランスの役割を成し、装着安定性を高めることができる。
【0025】
また、前記保持手段は、前記使用者のこめかみ部付近にヒンジ部を有し、前記ヒンジ部は前記保持手段を前記略U字型形状部の内側にのみ可倒することを特徴とするため、保持力には影響せずに最も収納性を高めることができ、可搬性に優れている。さらに、折り畳んでまとめることにより、塊状にすることができ、収納時の強度を維持し、保持部の損傷を防止できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。
(第一の形態)
図1から図5は本発明の第一の形態を表す模式図である。図1は正面図、図2は側面図、図3は光学系の拡大図であり、同時に内部光学系の配置も表している。また、図4(a)はスライダと頭部パッドの関係を表す図であり、図4(b)は頭部パッドの拡大図である。さらに、図5(a)はアームの支点位置の説明図であり、図5(b)はアームの支点の拡大図である。
【0027】
図1、図2、および図3において、装置本体1は、使用者2の左右いずれかの眼、もしくは両眼に対応する前方に虚像形成光学系3を有する。また、虚像形成光学系3は使用者2の略眼幅方向に延伸し略円筒形断面の軸A4を介して装置本体1に摩擦嵌合される。
【0028】
虚像形成光学系3は、液晶パネル7とそれを後方から照射するためのバックライト8からなる画像表示素子9と、反射ミラー10、拡大光学手段であるレンズ11から構成される。画像表示素子9によって形成され出射した画像光は、反射ミラー10によって光路を変換され、レンズ11によって使用者の眼12内に結像される。このとき、レンズ11の物体側焦点よりレンズ11側に画像表示素子9の像形成面を配置し、レンズ11の像側焦点近傍に眼12を配置すると、レンズ11の結像作用により、虚像形成光学系3の光軸13の延長線上に、画面情報の拡大虚像14を視認することができる。
【0029】
同図において、装置本体1は、ヒンジ部A5を介して保持部により使用者2の頭部に装着される。
【0030】
図4に示すように保持部は、SUS304等のバネ鋼板からなるフレーム26が略全体に渡って内挿され、その頂部付近が保護カバー6で覆われるとともに、左右の側方はスライダ18で覆われて、上方から見たときに、使用者2の頭部に沿う略U字型形状を成している。また、使用者2の額に沿って側頭部付近まで延伸し、側頭部付近、例えば両耳の上部位置から下方に屈曲し延伸する。また、使用者2の額部に対応する頂部付近に額パッド16を有し、両耳後方の頭部に対応する端部に頭部パッド17を有して、フレーム26によって頭部側へ弾性力が働くために、額パッド16及び頭部パッド17が頭部に圧接されて保持される。
【0031】
額パッド16は、使用者2のこめかみ部分より前面の額部を覆う形状であり、その一部が保護カバー6に係合している。また頭部パッド17は、スライダ18に係合され、頭部への接触面が弾性体であるとともに、スライダ18の中心軸19方向に長軸を有する略楕円形状である。
【0032】
このように、保持部は略全体に内挿されたフレーム26の弾性力によって略全体が均等に弾性変形するため、どのような頭部形状にも沿わせることが可能であり、そのため体格差を容易に吸収でき、装置強度、汎用性、共用性が高い。また使用者2の額と両耳後方の頭部の3点で支持するため、装着安定性が高い。さらに、頭部上方、および頭部後方が空いていることから開放感があり、頭部周辺の締め付け等による圧迫感がなく、飛行機等の移動体の椅子に着座した際にも、ヘッドレストに頭部をつけることが可能でより楽な姿勢をとることができる。
【0033】
一般的に頭部形状は略球体であり、両耳付近から首にかけて湾曲している。一方、本形態においては保持部が額に沿って側頭部付近まで延伸し、両耳の上部付近から下方に屈曲する構造であるため、頭部形状に沿って耳の後方に回り込むように装着できる。
【0034】
従って、全重量に対して支配的である装置本体1を下方向にずらそうとするモーメントに対して、略球体である頭部の下方に頭部パッド17を配置した本形態は、装着安定性において極めて有効である。また、保持部が両耳をよけているため、眼鏡を掛けたままでも装着が可能である。
【0035】
さらに、頭部パッド17は、頭部への接触面を弾性体にしたことにより、緩衝材の役割を果たし、装着感がよく、頭部の損傷が防止できる。また摩擦力を増加できるため、より装着安定性を高めることができる。
【0036】
さらに、上述の方向に長軸を有する略楕円形状であるため、頭部への接触面積が大きく装着感に優れるとともに、極めて頭部形状に沿いやすく装着安定性に優れている。
【0037】
また図4(a)、(b)に示すように、スライダ18は斜め下方に延伸し、その中心軸19上の先端に軸B20を有し、スライダジョイント21の軸受けと嵌合する。スライダジョイント21の他端には、スライダ18の中心軸19と直交する方向22に軸C23があり、さらに中心軸19、及び軸C23と直交する方向24に軸D25があり、頭部パッド17の軸受けと嵌合する。
【0038】
その結果、頭部パッド17はスライダ18の軸B20周り28にスライダジョイント21と連動して回転し、それと直交してスライダジョイント21の軸C23周り29に回転する。さらにスライダ18の中心軸19、及び軸C23と直交する軸D25周り31にも回転するため、いかなる頭部形状にも沿わせることが可能である。さらに頭部パッド17の形状はスライダ18の軸B20に対して対称形状であるため、一連の動作はより滑らかとなっている。
【0039】
一方スライダ18は、フレーム26に嵌合し、スライダ18の内部に設けたバネと、フレーム26の一部に設けた複数のノッチとの間でラッチを形成している。この時スライダ18とフレーム26とに長手方向の力を作用させると、バネがかみ合うノッチ位置が変化して、スライダ18を長手方向32に移動することができる。従って、保持部が図2に示すような状態から図4(a)に示すような状態に段階的に可変可能となり、どのような頭部周囲の長さにも対応が可能である。
【0040】
さらに保持部は少なくとも頭部への接触部が略円筒形断面であるアーム15を備える。アーム15は、一対のスライダ18のスライダB27上に左右一対の支点28を有し、使用者2の上頭部に沿った略U字型の弾性体であり、スライダ18の伸縮機構と同様の構造により長手方向に伸縮自在である。またアーム15の支点28は、図5(a)、(b)に示すような構造であり、スライダ18に対してX軸周りの回転33やY軸周りの回転34、およびZ軸周りの回転35が可能となっており、頭部の大きさに応じて保持部が弾性変形した時の影響がアーム15に及ばない構造としているとともに、保持部側へ折り畳む(回転33)ことでコンパクトに収納することも可能である。またスライダ18上に支点28があるため、頭部の大小によりスライダ18を伸縮しても、支点28と耳との相対位置は概ね一定であり、体格差による装着安定性への影響は少ない。さらに、アーム15の断面形状を少なくとも頭部への接触部において円筒形にしたため、アーム15を支点28で前後方向に回転33させて使用者2の上頭部のいかなる位置に配置しても、頭部への接触状態が概ね一定であり、装着性は常に安定している。
【0041】
(第二の形態)
図6、図7、図8は本発明の第二の形態を表す模式図である。図6は保持部の上面図、図7は側面図、図8は額パッド取り付け部分の拡大図であり、保持部の構造、及び虚像形成光学系の内部構成は第一の形態と同様である。また、構成要素も同様のため同符号を用いて説明は省略する。
【0042】
同図において、装置本体1は、ヒンジ部A5を介して保持部により使用者2の頭部に装着される。保持部は、第一の形態と同様の構造により使用者2の額部に額パッド16で支持され、両耳後方の頭部に頭部パッド17で支持される。
【0043】
額パッド16はゴム等の弾性体から成り、中央部分に開口部38を持ち使用者2の額の端まで延伸する。その両端部39には、回転自在に支持され使用者2の上頭部に保持されるアーム15を有する。アーム15は第一の形態と同形状、同構造である。
【0044】
さらに額パッド16は、保持部の頂部、もしくはヒンジ部A5の裏側に、例えばネジ36等によって額パッド16の中央部分を脱着可能に固定し、ネジ36はカバー37で覆われる。
【0045】
このように、額パッド16の中央部分に開口部38を設けることにより、額パッド16と額の密着による不快感を減少し、また、実質2つに分離された額パッド16が、それぞれ額形状に沿って変形するため、より頭部に沿った形状にすることができ、保持力を高めることができる。
【0046】
また、使用者2の額を覆うように装着できるため、装着感に優れている上、額パッド16の両端にアーム15が回転自在に支持されることで、アーム15を頭部に支持させた時に額パッド16が使用者2の頭部側に引っ張られ、額パッド16と額との摩擦力が高まり、装着安定性が増して確実な装着を実現できる。
【0047】
さらに、額パッド16を保持部の略U字型形状の頂部付近で固定しているため、額パッド16と装置本体1とのずれが防止され、使用者2は額パッド16さえ所望の位置に設定してやれば良好な虚像を安定的に視認することができる。
【0048】
また、額パッド16が緩衝材となり、保持部6と使用者2の額との衝突による損傷を防止できる。
【0049】
さらに、額パッド16を固定するネジ36等をはずすことにより、額パッド16の交換ができ、衛生的であり、汎用性、共用性に優れている上、劣化、破損した際にも容易に交換でき、保持力、装着安定性を損なわない。
【0050】
なお、額パッド16を固定する手段が、フック等でも同様の効果が得られる。
また、開口部についても本形態に示した形状に限定されるものではない。
【0051】
(第三の形態)
図9は本発明の第三の形態を表す模式図である。図9は頭部パッドの拡大図であり、保持部の構造、及び虚像形成光学系の内部構成は第一、第二の形態と同様である。また、構成要素も同様のため同符号を用いて説明は省略する。
【0052】
同図において、頭部パッド17は、略楕円形の甲殻形状であり、片側の内部に音声入出力手段用の回路40と、反対側の内部に電源41を収納する。また頭部への接触面は弾性体であり、頭部パッド17の位置関係は第一の形態と同様である。
【0053】
頭部パッド17内部に音声入出力用の回路40と、電源41を収納することで、本頭部装着型表示装置をPC用モニターとして用いた場合に、キーボード入力によらず音声入力で作業をするような携帯型端末等のモニターとして好適である。
【0054】
ところで、人間は脊髄を基準にして体のバランスをとっている。また頭部も脊髄によって体部に支持されている。前述したように本願に示したような頭部装着型表示装置は光学エンジンである装置本体1側が、全重量に対して支配的であるため、装置の重心が極端に前寄りになるとこのバランスに影響する可能性がある。従って、装置の重心はできるかぎり脊髄に近いことが望まれる。
【0055】
本形態によれば、装置の後方側に構成要素の一部を収納したため、装置の重心を使用者2の脊髄側に移動することができ、装着安定性を高められる。さらに装置本体1とは別の位置に収納するため、音声入出力用の回路40の交換、電源41の交換が容易であり、修理等の利便性が高い。
【0056】
また、音声入出力手段を用いない場合においても、頭部パッド17内部に、カウンターバランスとなる重りを収納することにより、重心位置を後方に移動するカウンターバランスの役割を成し、装着安定性を高めることができる。
【0057】
(第四の形態)
図10、図11、図12は本発明の第四の形態を表す模式図である。図10は保持部の上面図、図11(a)、(b)はヒンジ部分の動作説明図であり、図12はヒンジ部の拡大図である。保持部の構造、及び虚像形成光学系の内部構成は第一、第二、及び第三の形態と同様である。また、構成要素も同様のため同符号を用いて説明は省略する。
【0058】
同図において、保持部は、使用者2の両こめかみ部付近にヒンジ部42を有し、保持部を保持部A43と2つの保持部B44とに3分割されている。すなわち、保持部全体に渡って内挿される前述したフレーム26もこのヒンジ部B42の付近で3分割されている。
【0059】
ヒンジ部B42は、図12に示すように、保持部A43の両端に固定されたヒンジ金具A45と、保持部B44の端部に固定されたヒンジ金具B46と、ヒンジ金具A45とヒンジ金具B46とを略U字型形状の内側で貫通するピン27とから構成される。
【0060】
また、保持部A43の端部と保持部B44の端部とは図11(a)に示すように、ヒンジ部B42が開状態になったときに接するような角度を形成している。
また、スライダ18は保持部B46側に配置され、上述の形態と同様に伸縮可能に形成されている。
【0061】
この結果ヒンジ部B42は、図11(b)に示すような略U字型形状の内側には回転可能であるが、図11(a)の状態より外側には回転しない。
【0062】
また、内挿されるフレーム26は、図11(a)に示す状態以上に保持部が開こうとすると、上述のように保持部同士が接触しているため、フレーム26が一体の時と同様に略全体に渡って均等に弾性力を生じることができる。
【0063】
さて、上述のヒンジ部B42は、使用者2の左右のこめかみ付近に配置されたが、一般的に人間のこめかみ間の距離は、こめかみから両耳後方の頭部までの距離より十分に長い。また、こめかみから額までの前後方向の距離は、本願に示した頭部パッド17の厚みよりも十分に大きい。従って、ヒンジ部B42によって保持部を略U字型形状の内側に折り畳むと、図10に示すような状態で最もコンパクトに保持部を折り畳むことが可能である。また、この時、上述したような保持部に要求される弾性力及び伸縮作用は、何ら影響を受けずに形成することが可能である。
【0064】
そのため、保持力には影響せずに最も収納性を高めることができ、可搬性に優れている。さらに、折り畳んでまとめることにより、塊状にすることができ、収納時の強度を維持し、保持部の損傷を防止できる。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の頭部装着型表示装置は、
保持部全体が使用者の頭部外周に沿った略U字型形状の弾性体であり、装置が使用者の額と両耳後方の頭部に支持されるため、どのような頭部形状の人にも装着可能で、装着安定性、装置強度、汎用性、共用性が高い。また、保持部の頭部への接触が額と両耳後方の頭部のみであり頭部上方が空いているため、開放感があり頭部周辺の締め付け等による圧迫感がない。さらに頭部後方が空いているため、飛行機等の移動体の椅子に着座した際にも、ヘッドレストに頭部をつけることが可能であり、より楽な姿勢をとることができる。また、保持部の支持が額と両耳後方の頭部であるため、眼鏡を掛けたままでも装着が可能である。
【0066】
さらに保持部は、使用者の額に沿って側頭部付近まで延伸し、側頭部付近から下方に屈曲し延伸して、使用者の両耳後方の頭部に支持されるため、額支持部の摩擦力が増して、装置本体の下方に働く力に強く、保持力が高い。また、耳の後方に回り込むように装着できるため、装着安定性が高い。
【0067】
加えて、保持部が使用者の頭部に沿って長手方向に伸縮自在であるため、どのような頭部の大きさの人にも装着可能で、装着安定性、汎用性、共用性に優れている上、頭部周辺に回り込むように装着できるため保持力が高い。
【0068】
また、使用者の上頭部に保持されるアームを付加することにより、装着安定性に優れ、汎用性、共用性が高い上、上方からの衝撃が加わった際の脱落を防止でき安全である。この時、アームの支点は回転自在であるため、頭部形状に合わせてアームを回転することもできる。
【0069】
さらに、アームが、長手方向に伸縮自在であるため、どのような頭部の大きさの人にも装着でき、汎用性、共用性が高い。また、頭部への接触部を円筒形断面とすることで、アームを傾けた場合でも、頭部へ均一に支持される上、頭部への接触面積を減らすことができ、快適な装着感を得ることができる。
【0070】
また、額パッドが保持部に固定されているため、装置と額パッドとのずれを防止できる。さらに、額パッドと額部の摩擦により保持力を高めることができ、装着安定性に優れている上、額パッドが緩衝材となり、保持部と使用者の額との衝突による損傷を防止できる。
【0071】
加えて、額パッドが脱着可能に固定されるため、額パッドの交換ができ、衛生的であり、汎用性、共用性に優れている上、劣化、破損した際にも容易に交換でき、保持力、装着安定性を損なわない。
【0072】
また、額パッドに開口部を設けることにより、額パッドと額の密着による不快感を減少し、より頭部に沿った形状にすることができ、保持力を高めることができる。
【0074】
また、使用者の両耳後方の頭部に支持される際、頭部パッドが緩衝材の役割を果たし、装着感がよく、頭部の損傷が防止できる。また、頭部パッドが頭部への接触面に弾性体を含むことにより、摩擦力を増加できるため、より装着安定性を高めることができる。
【0075】
さらに、保持部に対して側面から見た中心線上、及びそれに直交してそれぞれ回転軸を持ち、かつ回転自在であるため、保持力を損なわずにどのような頭部形状の人にも装着でき、装着安定性、共用性、汎用性が高い。
【0076】
加えて、保持部の側面から見た中心線方向に長軸を有する略楕円形状であるため、頭部への接触面積が大きく装着感がよい。また、保持部の側面中心線上に略楕円形状の略楕円形状の長軸があり回転自在であるため、保持力を損なわずに、どのような頭部形状の人にも装着でき、装着安定性、共用性、汎用性が高い。
【0077】
さらに、頭部パッドの内部に音声入出力手段用の回路を収納することにより、装置本体の重心を使用者の脊髄側に移動でき、装着安定性を高めることができる。また、装置本体とは別の位置に収納するため、回路の交換、修理の利便性が高い。
【0078】
同様に、内部に電源を収納することにより、やはり重心位置を後方に移動するカウンターバランスの役割を成し、装着安定性を高めることができる上、装置本体とは別の位置に収納するため、電源の交換が容易である。
【0079】
また、頭部パッドに回路、電源を有しない場合においても、重りを内部に収納することにより、重心位置を後方に移動するカウンターバランスの役割を成し、装着安定性を高めることができる。
【0080】
また、保持部を使用者のこめかみ部付近で内側にのみ可倒するため、保持力には影響せずに最も収納性を高めることができ、可搬性に優れている。さらに、折り畳んでまとめることにより、塊状にすることができ、収納時の強度を維持し、保持部の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の形態を表す模式的正面図。
【図2】本発明の第一の形態を表す模式的側面図。
【図3】本発明の第一の形態を表す光学系の拡大図。
【図4】本発明の第一の形態を表すスライダ部分の構造図であり、(a)がスライダと頭部パッドの構成図で、(b)が頭部パッドの拡大図。
【図5】本発明の一形態を表すアーム支点部分の構造図であり、(a)がアームの支点位置の説明図で、(b)がアームの支点の拡大図。
【図6】本発明の第二の形態を表す模式的上面図。
【図7】本発明の第二の形態を表す模式的側面図。
【図8】本発明の第二の形態を表す額パッド部分の拡大図。
【図9】本発明の第三の形態を表す頭部パッド部分の拡大図。
【図10】本発明の第四の形態を表す模式的上面図。
【図11】本発明の第四の形態を表すヒンジ部分の拡大図であり、(a)が保持部の閉状態図で、(b)が保持部の開状態図。
【図12】本発明の第四の形態を表すヒンジ部分の構成図。
【符号の説明】
1 装置本体
2 使用者
3 虚像形成光学系
4 軸A
5 ヒンジ部A
6 保護カバー
7 液晶パネル
8 バックライト
9 画像表示素子
10 反射ミラー
11 レンズ
12 眼
13 光軸
14 虚像
15 アーム
16 額パッド
17 頭部パッド
18 スライダ
19 中心軸
20 軸B
21 スライダジョイント
22 直交する方向
23 軸C
24 直交する方向
25 軸D
26 フレーム
27 ピン
28 支点
29 軸B周り
30 軸C周り
31 軸D周り
32 長手方向
33 X軸周りの回転
34 Y軸周りの回転
35 Z軸周りの回転
36 ネジ
37 カバー
38 開口部
39 両端部
40 音声入出力用の回路
41 電源
42 ヒンジ部B
43 保持部A
44 保持部B
45 ヒンジ金具A
46 ヒンジ金具B
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a head-mounted image display device that enlarges an image formed by an image display element into a virtual image, and more particularly to a holding structure of the device main body on a head.
[0002]
[Prior art]
At present, a head-mounted display device has been proposed in order to respond to a demand for improving portability of video and data displays. As a typical example, USP No. No. 5,162,828, and a portable head-mounted display device has been commercialized as Virtual Vision SPORT.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In this head-mounted display device, the holding means is of an eyeglass type, only the temple portion is an elastic body, and does not expand or contract. In addition, the holding mode is only to put on both ears and nose while making contact with the user's forehead.
[0004]
For this reason, the entire weight of the virtual image forming optical system protruding forward is directly applied to the nose, so that the wearing stability is poor and the user feels discomfort such as a painful nose.
[0005]
Since the position of the center of gravity is biased forward in this way, it is inevitable to take a backward tilted posture, not only restraining the user's posture, but also danger of the display device falling off when the head is tilted forward. In addition, since the posture of the neck muscles can be maintained by the backward leaning posture, it may induce symptoms such as stiff shoulders. Therefore, in the holding form in which the ear is held only by the both ears and the nose, not only the feeling of stable mounting is poor, but also it cannot endure long-time use.
[0006]
In terms of structure, since only the temple portion is an elastic body, the strength is low, it cannot withstand repeated use, and the temple portion does not expand and contract, so that it cannot cope with various head shapes. In this case, usable head shapes are limited, and versatility and commonality are poor.
[0007]
Furthermore, since it is a holding form similar to eyeglasses, it is difficult to use it together with eyeglasses, and it is not suitable for a type in which the outside world and a virtual image are superimposed and viewed.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has as its object to firstly improve the mounting stability while ensuring a feeling of opening. Secondly, it is intended to realize stable wearability for persons with any head shapes.
[0009]
[Means for solving the problem]
In order to solve the above-mentioned problems, a head-mounted display device of the present invention includes:
A head-mounted display device for visually recognizing an image by mounting a device main body containing a virtual image forming optical system comprising an image display element and a magnifying optical unit for enlarging a virtual image of the image formed by the image display element on the head The holding means for holding the apparatus main body on the head, the holding means has elasticity as a whole, and further has a substantially U-shaped portion held along the side surface of the head, A forehead pad for supporting the apparatus body on the forehead of the user, and an arm portion held on the upper head of the user. A head pad for supporting the apparatus main body is disposed on the head behind both ears of the user at both ends.
[0010]
For this reason, it can be worn on a person of any head shape, and the wearing stability, device strength, versatility, and versatility are high. Further, since the contact of the holding portion with the head is only at the head behind the forehead and both ears and the upper part of the head is empty, there is a feeling of opening and there is no feeling of pressure due to tightening around the head. Further, since the back of the head is vacant, the head can be put on the headrest even when sitting on a chair of a moving body such as an airplane, so that a more comfortable posture can be taken. In addition, since the holding portion is supported by the forehead and the head behind both ears, the holding portion can be worn while wearing glasses.
[0011]
Further, in the head-mounted display device of the present invention, the holding means extends to the vicinity of the temporal region along the forehead of the user, and bends and extends downward from the vicinity of the temporal region to extend the user. Since it is characterized by being supported by the head behind both ears, the frictional force of the forehead support is increased, the force acting below the apparatus main body is strong, and the holding force is high. In addition, since it can be worn around the back of the ear, the wearing stability is high.
[0012]
Further, the holding means is characterized by including a structure that can be stretched in the longitudinal direction along the user's head, so that a person of any head size can be worn, and wearing stability is improved. It has excellent versatility and commonality, and has high holding power because it can be worn around the head.
[0013]
Further, the holding means has a rotatable fulcrum on the substantially U-shaped portion and has an arm held on the upper head of the user, so that the holding means is excellent in mounting stability, It is highly versatile and versatile, and it is safe because it can be prevented from falling off when an impact from above is applied. At this time, since the fulcrum of the arm is rotatable, the arm can be rotated according to the shape of the head.
[0014]
Further, in the head-mounted display device of the present application, the arm is extendable and contractible in a longitudinal direction, and at least a contact portion to the head has a cylindrical cross section. It can be worn by people of any size, and is highly versatile and versatile. In addition, by making the contact part to the head a cylindrical cross-section, even when the arm is tilted, it is uniformly supported by the head and the contact area to the head can be reduced, making it comfortable to wear Can be obtained.
[0015]
Further, in the head-mounted display device according to the present application, the holding means has a forehead pad that hits a user's head inside a vertex of the substantially U-shaped portion, and the forehead pad is held at least near the top. It is characterized by being fixed to the means, so that the holding force can be increased by friction between the forehead pad and the forehead part, and it is excellent in mounting stability, and the forehead pad becomes a cushioning material, and the holding part and the user Damage due to collision with the forehead can be prevented.
[0016]
Furthermore, the forehead pad is characterized by being detachably fixed, so that the forehead pad can be replaced, it is hygienic, versatile, excellent in versatility, and when it is deteriorated or damaged. Can be easily exchanged without impairing holding power and mounting stability.
[0017]
Further, since the forehead pad has an opening in the center, discomfort due to close contact between the forehead pad and the forehead is reduced, and the forehead pad can be shaped more along the head, and holding power can be improved. Can be enhanced.
[0019]
In addition, in the head-mounted display device of the present application, the holding means has a head pad at both ends of the substantially U-shaped portion, which hits the head behind both ears of the user, and the head pad is: The head pad serves as a cushioning material when supported by the head behind both ears of the user because it is characterized by including an elastic body on the contact surface to the head, so that the feeling of wearing is good, The damage of the part can be prevented. In addition, since the head pad includes the elastic body on the contact surface with the head, the frictional force can be increased, so that the mounting stability can be further improved.
[0020]
Further, the head pad has a first rotation axis on a center line viewed from a side surface of the substantially U-shaped portion, and a second rotation axis orthogonal to the first rotation axis, It is characterized by being rotatable with respect to the holding means, so that it can be worn on a person with any head shape without impairing the holding force, and has high mounting stability, versatility and versatility.
[0021]
In addition, the head pad has a substantially elliptical shape having a major axis in a center line direction viewed from a side surface of the substantially U-shaped portion, and the second pad is located on a side center line of the substantially U-shaped portion. First, it has a third rotation axis orthogonal to the second rotation axis, and is rotatable around the third rotation axis in a direction along a side surface of the substantially U-shaped portion. Therefore, the contact area with the head is large and the wearing feeling is good. In addition, since the long axis of the substantially elliptical shape is rotatable on the side center line of the side surface of the holding portion, it can be worn on a person of any head shape without impairing the holding force, mounting stability, versatility, High commonality.
[0022]
Furthermore, since the head pad has a circuit for voice input / output means inside, the center of gravity of the device main body is moved to the spinal cord side of the user, so that wearing stability can be improved. In addition, the power supply is easily exchanged because it is stored in a position different from the apparatus main body.
[0023]
In addition, since the head pad has a power supply therein, the power supply also serves as a counterbalance for moving the position of the center of gravity backward, so that the mounting stability can be improved and the apparatus main body can be improved. It is easy to replace the power supply because it is stored in another position.
[0024]
Further, since the head pad has a weight that serves as a counterbalance, the head pad functions as a counterbalance that moves the center of gravity backward even when the head pad has no circuit or power supply. , Mounting stability can be improved.
[0025]
Further, the holding means has a hinge portion near the temple portion of the user, the hinge portion is characterized in that the holding means can be tilted only inside the substantially U-shaped portion, The storage ability can be enhanced without affecting the holding power, and the portability is excellent. Furthermore, by folding and putting together, it can be made into a lump, the strength at the time of storage can be maintained, and damage to the holding portion can be prevented.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First form)
1 to 5 are schematic views showing a first embodiment of the present invention. 1 is a front view, FIG. 2 is a side view, and FIG. 3 is an enlarged view of an optical system, and also shows an arrangement of an internal optical system. FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the slider and the head pad, and FIG. 4B is an enlarged view of the head pad. FIG. 5A is an explanatory view of the fulcrum position of the arm, and FIG. 5B is an enlarged view of the fulcrum of the arm.
[0027]
1, 2, and 3, the apparatus main body 1 has a virtual image forming optical system 3 in front of either the left or right eye of the user 2 or both eyes. The virtual image forming optical system 3 extends in the direction of the eye width of the user 2 and is frictionally fitted to the apparatus main body 1 via the axis A4 having a substantially cylindrical cross section.
[0028]
The virtual image forming optical system 3 includes an image display element 9 including a liquid crystal panel 7 and a backlight 8 for irradiating the liquid crystal panel from behind, a reflection mirror 10, and a lens 11 as an enlargement optical unit. The image light formed and emitted by the image display element 9 has its optical path changed by the reflection mirror 10 and is imaged in the user's eye 12 by the lens 11. At this time, if the image forming surface of the image display element 9 is disposed closer to the lens 11 than the object-side focal point of the lens 11 and the eye 12 is disposed near the image-side focal point of the lens 11, a virtual image is formed by the image forming action of the lens 11. An enlarged virtual image 14 of the screen information can be visually recognized on an extension of the optical axis 13 of the optical system 3.
[0029]
In the figure, the apparatus main body 1 is mounted on the head of the user 2 by a holding section via a hinge section A5.
[0030]
As shown in FIG. 4, a frame 26 made of a spring steel plate such as SUS304 is inserted over substantially the entirety of the holding portion, and the vicinity of the top is covered with the protective cover 6, and the left and right sides are covered with the slider 18. When viewed from above, it has a substantially U-shape along the head of the user 2. Also, it extends along the forehead of the user 2 to the vicinity of the temporal region, and bends and extends downward from the vicinity of the temporal region, for example, from the upper position of both ears. In addition, a forehead pad 16 is provided near the top corresponding to the forehead of the user 2, and a head pad 17 is provided at an end corresponding to the head behind both ears. In order for the force to work, the forehead pad 16 and the head pad 17 are pressed against the head and held.
[0031]
The forehead pad 16 is shaped so as to cover the forehead in front of the temple portion of the user 2, and a part thereof is engaged with the protective cover 6. The head pad 17 is engaged with the slider 18 and has a substantially elliptical shape having an elastic body in contact with the head and a major axis in the direction of the central axis 19 of the slider 18.
[0032]
As described above, since the entire holding portion is uniformly elastically deformed by the elastic force of the frame 26 inserted substantially in the entire portion, the holding portion can follow any head shape. It can be easily absorbed and has high device strength, versatility and common use. In addition, since it is supported at the three points of the forehead of the user 2 and the head behind both ears, the mounting stability is high. Furthermore, since the upper part of the head and the back part of the head are vacant, there is a feeling of openness, there is no feeling of pressure due to tightening around the head, and even when sitting on a moving chair such as an airplane, the head rests on the headrest. The part can be attached and a more comfortable posture can be taken.
[0033]
Generally, the head shape is substantially spherical, and is curved from the vicinity of both ears to the neck. On the other hand, in this embodiment, since the holding portion extends along the forehead to the vicinity of the temporal region and bends downward from the vicinity of the upper portion of both ears, it is worn so as to wrap around the back of the ear along the shape of the head. it can.
[0034]
Therefore, the present embodiment in which the head pad 17 is disposed below the substantially spherical head in response to the moment which tends to shift the apparatus main body 1 downward, which is dominant with respect to the total weight, has the mounting stability. Is extremely effective. In addition, since the holding portion keeps both ears away, it can be worn even with glasses.
[0035]
Further, the head pad 17 serves as a cushioning material by making the contact surface with the head an elastic body, so that the head pad 17 has a good wearing feeling and can prevent damage to the head. Further, since the frictional force can be increased, the mounting stability can be further improved.
[0036]
Furthermore, since it has a substantially elliptical shape having a major axis in the above-described direction, the contact area with the head is large and the feeling of wearing is excellent, and the shape is very easy to follow the shape of the head and the wearing stability is excellent.
[0037]
As shown in FIGS. 4A and 4B, the slider 18 extends obliquely downward, has a shaft B20 at the tip on its central axis 19, and fits with the bearing of the slider joint 21. The other end of the slider joint 21 has an axis C23 in a direction 22 orthogonal to the center axis 19 of the slider 18, and further has an axis D25 in the direction 24 orthogonal to the center axis 19 and the axis C23. Mates with bearing.
[0038]
As a result, the head pad 17 rotates around the axis B20 of the slider 18 in conjunction with the slider joint 21, and rotates about the axis C23 of the slider joint 21 29 orthogonally thereto. Furthermore, since it also rotates around the central axis 19 of the slider 18 and around the axis D25 orthogonal to the axis C23, it is possible to follow any head shape. Further, since the shape of the head pad 17 is symmetrical with respect to the axis B20 of the slider 18, a series of operations is smoother.
[0039]
On the other hand, the slider 18 is fitted to the frame 26 and forms a latch between a spring provided inside the slider 18 and a plurality of notches provided on a part of the frame 26. At this time, when a longitudinal force is applied to the slider 18 and the frame 26, the notch position where the spring engages changes, and the slider 18 can be moved in the longitudinal direction 32. Therefore, the holding portion can be changed stepwise from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 4A, and can correspond to any length around the head.
[0040]
Further, the holding portion includes an arm 15 having at least a contact portion with the head having a substantially cylindrical cross section. The arm 15 has a pair of left and right fulcrums 28 on the slider B27 of the pair of sliders 18, is a substantially U-shaped elastic body along the upper head of the user 2, and is similar to the telescopic mechanism of the slider 18. It is stretchable in the longitudinal direction due to its structure. The fulcrum 28 of the arm 15 has a structure as shown in FIGS. 5A and 5B, and rotates 33 around the X axis, 34 around the Y axis, and 34 around the Z axis with respect to the slider 18. 35 is possible, the structure is such that the effect of the elastic deformation of the holding part according to the size of the head does not affect the arm 15, and the storage part is compactly stored by folding it toward the holding part (rotation 33). It is also possible. In addition, since the fulcrum 28 is provided on the slider 18, even if the slider 18 is expanded or contracted depending on the size of the head, the relative position between the fulcrum 28 and the ear is substantially constant, and there is little influence on the mounting stability due to the difference in physique. Further, since the cross-sectional shape of the arm 15 is made cylindrical at least at the contact part with the head, even if the arm 15 is rotated 33 in the front-rear direction at the fulcrum 28 and placed at any position of the upper head of the user 2, The state of contact with the head is substantially constant, and the wearability is always stable.
[0041]
(Second form)
FIGS. 6, 7, and 8 are schematic views showing a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a top view of the holding unit, FIG. 7 is a side view, and FIG. 8 is an enlarged view of a forehead pad mounting part. The structure of the holding unit and the internal configuration of the virtual image forming optical system are the same as those in the first embodiment. . In addition, the same components are used for the same components, and the description thereof will be omitted.
[0042]
In the figure, the apparatus main body 1 is mounted on the head of the user 2 by a holding section via a hinge section A5. The holding part is supported by the forehead part 16 of the user 2 with the forehead pad 16 by the same structure as the first embodiment, and is supported by the head pad 17 on the head behind both ears.
[0043]
The forehead pad 16 is made of an elastic material such as rubber, has an opening 38 in the center, and extends to the end of the forehead of the user 2. The two ends 39 have arms 15 rotatably supported and held on the upper head of the user 2. The arm 15 has the same shape and structure as the first embodiment.
[0044]
Furthermore, the center portion of the forehead pad 16 is detachably fixed to the top of the holding portion or the back side of the hinge portion A5 by, for example, a screw 36, and the screw 36 is covered with a cover 37.
[0045]
By providing the opening 38 in the center portion of the forehead pad 16 in this way, discomfort due to close contact between the forehead pad 16 and the forehead is reduced, and the forehead pad 16 which is substantially separated into two is formed in a forehead shape. , The shape can be more shaped along the head, and the holding force can be increased.
[0046]
Further, since the arm 15 can be worn so as to cover the forehead of the user 2, the feeling of wearing is excellent, and the arm 15 is rotatably supported at both ends of the forehead pad 16, so that the arm 15 is supported on the head. Occasionally, the forehead pad 16 is pulled toward the head of the user 2, the frictional force between the forehead pad 16 and the forehead is increased, and the mounting stability is increased, so that reliable mounting can be realized.
[0047]
Further, since the forehead pad 16 is fixed in the vicinity of the substantially U-shaped top of the holding portion, the forehead pad 16 is prevented from being displaced from the apparatus main body 1, and the user 2 can move the forehead pad 16 to a desired position. By setting, a good virtual image can be stably recognized.
[0048]
In addition, the forehead pad 16 serves as a cushioning material, and can be prevented from being damaged by collision between the holding part 6 and the forehead of the user 2.
[0049]
Further, by removing the screws 36 for fixing the forehead pad 16, the forehead pad 16 can be replaced, which is hygienic, excellent in versatility and common use, and easily replaced even when deteriorated or damaged. It does not impair holding power and mounting stability.
[0050]
The same effect can be obtained even if the means for fixing the forehead pad 16 is a hook or the like.
Also, the opening is not limited to the shape shown in this embodiment.
[0051]
(Third form)
FIG. 9 is a schematic view illustrating a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is an enlarged view of the head pad. The structure of the holding unit and the internal configuration of the virtual image forming optical system are the same as those of the first and second embodiments. In addition, the same components are used for the same components, and the description thereof will be omitted.
[0052]
In the figure, the head pad 17 has a substantially elliptical shell shape, and accommodates a circuit 40 for voice input / output means on one side and a power supply 41 on the opposite side. The contact surface to the head is an elastic body, and the positional relationship of the head pad 17 is the same as in the first embodiment.
[0053]
By storing the voice input / output circuit 40 and the power supply 41 inside the head pad 17, when the head-mounted display device is used as a PC monitor, work can be performed by voice input instead of keyboard input. It is suitable as a monitor of a portable terminal or the like that performs the above.
[0054]
By the way, humans balance their bodies based on the spinal cord. The head is also supported on the body by the spinal cord. As described above, in the head-mounted display device as shown in the present application, the device body 1 side, which is an optical engine, is dominant with respect to the total weight. May be affected. It is therefore desirable that the center of gravity of the device be as close as possible to the spinal cord.
[0055]
According to this embodiment, since a part of the components is stored on the rear side of the device, the center of gravity of the device can be moved to the spinal cord side of the user 2, and the mounting stability can be improved. Furthermore, since it is stored in a position different from that of the apparatus main body 1, replacement of the voice input / output circuit 40 and replacement of the power supply 41 are easy, and convenience such as repair is high.
[0056]
Further, even when the voice input / output unit is not used, the weight serving as a counterbalance is stored in the head pad 17 to play the role of a counterbalance that shifts the position of the center of gravity backward, and the mounting stability is improved. Can be enhanced.
[0057]
(Fourth form)
FIGS. 10, 11, and 12 are schematic views showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a top view of the holding portion, FIGS. 11A and 11B are explanatory views of the operation of the hinge portion, and FIG. 12 is an enlarged view of the hinge portion. The structure of the holding unit and the internal configuration of the virtual image forming optical system are the same as those of the first, second, and third embodiments. In addition, the same components are used for the same components, and the description thereof will be omitted.
[0058]
In the figure, the holding portion has a hinge portion 42 near both temples of the user 2, and the holding portion is divided into a holding portion A43 and two holding portions B44. That is, the above-mentioned frame 26 inserted over the entire holding portion is also divided into three near the hinge portion B42.
[0059]
As shown in FIG. 12, the hinge part B42 includes a hinge fitting A45 fixed to both ends of the holding part A43, a hinge fitting B46 fixed to the end of the holding part B44, a hinge fitting A45 and a hinge fitting B46. And a pin 27 penetrating inside the substantially U-shape.
[0060]
Also, as shown in FIG. 11A, the end of the holding portion A43 and the end of the holding portion B44 form an angle such that they come into contact when the hinge portion B42 is opened.
Further, the slider 18 is arranged on the holding portion B46 side, and is formed to be expandable and contractible similarly to the above-described embodiment.
[0061]
As a result, the hinge portion B42 can rotate inside the substantially U-shaped shape as shown in FIG. 11B, but does not rotate outside the state shown in FIG. 11A.
[0062]
In addition, when the holding portion of the interpolated frame 26 tries to open beyond the state shown in FIG. 11A, the holding portions are in contact with each other as described above. The elastic force can be generated evenly over substantially the entirety.
[0063]
Now, the above-mentioned hinge portion B42 is arranged near the left and right temples of the user 2, but generally the distance between the human temples is sufficiently longer than the distance from the temple to the head behind both ears. The distance in the front-rear direction from the temple to the forehead is sufficiently larger than the thickness of the head pad 17 shown in the present application. Therefore, when the holding portion is folded inside the substantially U-shape by the hinge portion B42, it is possible to fold the holding portion most compactly as shown in FIG. Further, at this time, the elastic force and the expansion / contraction effect required for the holding section as described above can be formed without any influence.
[0064]
Therefore, it is possible to enhance the storage capacity without affecting the holding force, and the portability is excellent. Furthermore, by folding and putting together, it can be made into a lump, the strength at the time of storage can be maintained, and damage to the holding portion can be prevented.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, the head-mounted display device of the present invention includes:
The entire holding part is a substantially U-shaped elastic body along the outer periphery of the user's head, and the head is supported by the user's forehead and the back of both ears. It can be worn by humans, and has high mounting stability, device strength, versatility and versatility. Further, since the contact of the holding portion with the head is only at the head behind the forehead and both ears and the upper part of the head is empty, there is a feeling of opening and there is no feeling of pressure due to tightening around the head. Further, since the back of the head is vacant, the head can be put on the headrest even when sitting on a chair of a moving body such as an airplane, so that a more comfortable posture can be taken. In addition, since the holding portion is supported by the forehead and the head behind both ears, the holding portion can be worn while wearing glasses.
[0066]
Furthermore, the holding portion extends along the forehead of the user to near the temporal region, bends downward from near the temporal region and extends, and is supported by the head behind the user's both ears. The frictional force of the portion increases, and the force acting below the apparatus main body is strong, and the holding force is high. In addition, since it can be worn around the back of the ear, the wearing stability is high.
[0067]
In addition, the holding part is stretchable in the longitudinal direction along the user's head, so it can be worn on people of any head size, and is excellent in mounting stability, versatility, and versatility In addition, since it can be worn around the head, it has high holding power.
[0068]
In addition, by adding an arm that is held on the upper head of the user, it has excellent mounting stability, high versatility and common use, and it can be prevented from falling off when an impact from above is applied, and it is safe. . At this time, since the fulcrum of the arm is rotatable, the arm can be rotated according to the shape of the head.
[0069]
Further, since the arm can be extended and contracted in the longitudinal direction, the arm can be worn on a person having any head size, and the versatility and common use are high. In addition, by making the contact part to the head a cylindrical cross-section, even when the arm is tilted, it is uniformly supported by the head and the contact area to the head can be reduced, making it comfortable to wear Can be obtained.
[0070]
Further, since the forehead pad is fixed to the holding portion, it is possible to prevent the device and the forehead pad from shifting. Further, the holding force can be increased by friction between the forehead pad and the forehead portion, and the mounting stability is excellent. In addition, the forehead pad serves as a cushioning material, and damage due to collision between the holding portion and the user's forehead can be prevented.
[0071]
In addition, since the forehead pad is detachably fixed, the forehead pad can be replaced, it is sanitary, it is versatile and excellent in versatility, and it can be easily replaced even when it is deteriorated or damaged, and it is retained Power and mounting stability are not impaired.
[0072]
Further, by providing the opening in the forehead pad, discomfort due to the close contact between the forehead pad and the forehead can be reduced, the shape can be more shaped along the head, and the holding power can be increased.
[0074]
Further, when the head is supported by the head behind both ears of the user, the head pad serves as a cushioning material, so that the feeling of wearing is good and the head can be prevented from being damaged. In addition, since the head pad includes the elastic body on the contact surface with the head, the frictional force can be increased, so that the mounting stability can be further improved.
[0075]
In addition, since the holding part has a rotation axis on the center line viewed from the side and orthogonal to it, and is freely rotatable, it can be worn on people with any head shape without impairing the holding force High mounting stability, versatility and versatility.
[0076]
In addition, since it has a substantially elliptical shape having a major axis in the direction of the center line as viewed from the side surface of the holding portion, the contact area with the head is large and the feeling of wearing is good. In addition, the long axis of the substantially elliptical shape, which is substantially elliptical, is rotatable on the center line of the side surface of the holding part, so that it can be worn on any person with any head shape without impairing the holding force, and the mounting stability High commonality and versatility.
[0077]
Further, by storing the circuit for the voice input / output means inside the head pad, the center of gravity of the apparatus main body can be moved to the spinal cord side of the user, and the wearing stability can be improved. In addition, since it is stored at a position different from the apparatus main body, the convenience of circuit replacement and repair is high.
[0078]
Similarly, by storing the power supply inside, it also plays the role of a counterbalance that also moves the center of gravity rearward, which can enhance the mounting stability and, because it is stored in a different position from the device main body, Replacement of power supply is easy.
[0079]
Further, even when the head pad does not have a circuit and a power supply, by storing the weight therein, it plays a role of a counter balance that moves the position of the center of gravity backward, and can enhance the mounting stability.
[0080]
Further, since the holding portion can be tilted only inward in the vicinity of the user's temple portion, the storage capacity can be increased without affecting the holding force, and the portability is excellent. Furthermore, by folding and putting together, it can be made into a lump, the strength at the time of storage can be maintained, and damage to the holding portion can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of an optical system according to the first embodiment of the present invention.
4A and 4B are structural diagrams of a slider portion showing a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a configuration diagram of a slider and a head pad, and FIG. 4B is an enlarged view of a head pad.
5A and 5B are structural diagrams of an arm fulcrum portion according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is an explanatory diagram of a fulcrum position of the arm, and FIG. 5B is an enlarged view of the fulcrum of the arm.
FIG. 6 is a schematic top view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic side view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged view of a forehead pad portion according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view of a head pad portion according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic top view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 11A and 11B are enlarged views of a hinge portion showing a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a closed state diagram of the holding unit, and FIG. 11B is an open state diagram of the holding unit.
FIG. 12 is a configuration diagram of a hinge portion representing a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Device body
2 users
3 Virtual image forming optical system
4 axis A
5 Hinge A
6 Protective cover
7 LCD panel
8 Backlight
9 Image display device
10 Reflection mirror
11 lenses
12 eyes
13 Optical axis
14 Virtual Image
15 arm
16 forehead pad
17 Head pad
18 Slider
19 center axis
20 axis B
21 Slider joint
22 orthogonal direction
23 axis C
24 orthogonal direction
25 axis D
26 frames
27 pin
28 fulcrum
29 Around axis B
30 around axis C
31 around axis D
32 longitudinal direction
33 Rotation around X axis
34 Rotation around Y axis
35 Rotation around Z axis
36 screws
37 cover
38 opening
39 both ends
40 Audio input / output circuit
41 power supply
42 Hinge B
43 Holder A
44 Holder B
45 Hinge bracket A
46 Hinge bracket B

Claims (10)

画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段と、からなる虚像形成光学系を収納する装置本体を頭部に装着して画像を視認する頭部装着型表示装置であって、
前記装置本体を頭部に保持する保持手段は、該保持手段の全体が弾性を有し、さらに、頭部の側面に沿って保持される略U字型形状部と、頭部の上頭部に保持されるアーム部とからなり、
前記略U字型形状部の頂部には前記使用者の額に前記装置本体を支持するための額パッドと、前記略U字型形状部の両端部には前記使用者の両耳後方の頭部に前記装置本体を支持するための頭部パッドと、が配置されていることを特徴とする頭部装着型表示装置。
A head-mounted display device for visually recognizing an image by mounting a device main body containing a virtual image forming optical system comprising an image display element and a magnifying optical unit for enlarging a virtual image of the image formed by the image display element on the head And
The holding means for holding the apparatus main body on the head includes a substantially U-shaped portion which is entirely elastic and is held along the side surface of the head; And an arm that is held
A forehead pad for supporting the device body on the forehead of the user at the top of the substantially U-shaped portion, and a head behind the user's both ears at both ends of the substantially U-shaped portion. A head pad for supporting the device main body at a portion of the head-mounted display device.
前記保持手段は、使用者の額に沿って側頭部付近まで延伸し、側頭部付近から下方に屈曲し延伸して、前記使用者の両耳後方の頭部に支持されることを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。The holding means extends to the vicinity of the temporal region along the forehead of the user, bends and extends downward from the vicinity of the temporal region, and is supported by the head behind both ears of the user. The head-mounted display device according to claim 1, wherein 前記額パッドは、脱着可能に固定されてなることを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。The head-mounted display device according to claim 1, wherein the forehead pad is detachably fixed. 前記パッドは、中央部分に開口部を有することを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。The head-mounted display device according to claim 1, wherein the forehead pad has an opening in a central portion. 前記頭部パッドは、前記略U字型形状部の側面から見た中心線上に第一の回転軸と、
該第一の回転軸に直交する第二の回転軸と、を有し、
前記保持手段に対して回転自在であることを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。
The head pad, a first rotation axis on a center line viewed from the side of the substantially U-shaped portion,
A second rotation axis orthogonal to the first rotation axis,
The head-mounted display device according to claim 1, wherein the display device is rotatable with respect to the holding unit.
前記頭部パッドは、前記略U字型形状部の側面から見た中心線方向に長軸を有する略楕円形状を成し、前記略U字型形状部の側面中心線上に前記第一、第二の回転軸と直交する第三の回転軸を有し、該第三の回転軸を中心として、前記略U字型形状部の側面に沿う方向に回転自在であることを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。The head pad has a substantially elliptical shape having a major axis in a center line direction viewed from a side surface of the substantially U-shaped portion, and the first and second portions are positioned on a side center line of the substantially U-shaped portion. It has a third rotation axis orthogonal to the second rotation axis, and is rotatable around the third rotation axis in a direction along the side surface of the substantially U-shaped portion. Item 2. A head-mounted display device according to Item 1. 前記頭部パッドは、内部に音声入出力手段用の回路を有することを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。The head-mounted display device according to claim 1, wherein the head pad has a circuit for voice input / output means inside. 前記頭部パッドは、内部に電源を有することを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。The head-mounted display device according to claim 1, wherein the head pad has a power supply therein. 前記頭部パッドは、カウンターバランスとなる重りを有することを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。The head-mounted display device according to claim 1, wherein the head pad has a weight serving as a counterbalance. 前記保持手段は、前記使用者のこめかみ部付近にヒンジ部を有し、
前記ヒンジ部は前記保持手段を前記略U字型形状部の内側にのみ可倒することを特徴とする、請求項1に記載の頭部装着型表示装置。
The holding means has a hinge near the temple of the user,
The head-mounted display device according to claim 1, wherein the hinge part allows the holding unit to be tilted only inside the substantially U-shaped part.
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