JP3855864B2 - Head-mounted display device - Google Patents

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JP3855864B2
JP3855864B2 JP2002193613A JP2002193613A JP3855864B2 JP 3855864 B2 JP3855864 B2 JP 3855864B2 JP 2002193613 A JP2002193613 A JP 2002193613A JP 2002193613 A JP2002193613 A JP 2002193613A JP 3855864 B2 JP3855864 B2 JP 3855864B2
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勝彦 加田
一郎 小寺
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Shimadzu Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエアラブルコンピュータやパーソナルコンピュータの出力画像、テレビジョン画像、各種作業遂行のための各種画像等を視認するのに適した頭部装着型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
頭部保持用ホルダと、左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットと、その表示ユニットをホルダに連結する連結機構とを備える頭部装着型表示装置が知られている。そのような頭部装着型表示装置においては、表示ユニットが眼に対して適正に配置されていないと画像を視認し難くなる。そのため、従来は頭部に対するホルダの配置を変化させることで、表示ユニットの眼に対する配置を調節していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、頭部に対するホルダの配置を変化させる場合、表示ユニットの眼に対する配置の微調節は困難であった。特に、表示ユニットの眼に対する上下方向まわりの傾きを調節する場合、頭部の前後方向長さは左右方向長さよりも通常は大きいことから、頭部に対するホルダの配置を変化させるのは困難であった。さらに、頭部に対するホルダの配置を適正状態から変化させることで表示ユニットの眼に対する配置を調節した場合、頭部を動かすこと等による僅かな振動でも頭部に対してホルダは変位し易くなる。そのため、表示ユニットの眼に対する配置が適正位置からずれてしまう。
本発明は上記問題を解決することのできる頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の頭部装着型表示装置は、頭部保持用ホルダと、左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットと、その表示ユニットをホルダに上下方向まわりに回転可能に連結する連結機構と、そのホルダに対する表示ユニットの回転を解除可能に阻止する回転阻止機構とを備える。
本発明の頭部装着型表示装置によれば、左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットを上下方向まわりに回転させることができる。これにより、頭部に対するホルダの配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニットの眼に対する上下方向まわりの配置を調節できる。
【0005】
前記連結機構は球面に沿う案内面を有し、その案内面を介して前記表示ユニットは前記ホルダに連結され、その球面の中心を通ると共に上下方向に沿う軸と、その球面の中心を通ると共に左右方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに回転可能に連結されているのが好ましい。
これにより、表示ユニットの眼に対する上下方向まわりの配置だけでなく、左右方向周りの配置も調節できる。しかも、その配置の調節を一つの球面中心を通る軸まわりに行うことができるので、構造を簡単化できる。
【0006】
その球面の中心を通ると共に前後方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに少なくとも180度回転可能に連結され、前記ホルダは上下反転使用可能とされているのが好ましい。
これにより、表示ユニットを眼に対して前後方向まわりに回転させることで、不使用時に視野外に配置できる。その前後方向まわりの回転を上記一つの球面中心を通る軸まわりに行うことができるので、構造を簡単化できる。さらに、表示ユニットをホルダに対して前後方向まわりに180度回転させ、ホルダを上下反転使用することができるので、表示ユニットを左右一方の眼前に配置して使用する状態から左右他方の眼前に配置して使用する状態に変更できる。
【0007】
前記連結機構は、前記ホルダに取り付けられる支持部材と、前記表示ユニットに取り付けられる受け部材とを有し、その支持部材に前記案内面が設けられ、前記回転阻止機構は、その受け部材に回転阻止位置と回転阻止解除位置との間で相対変位可能に取り付けられる押し付け部材と、その押し付け部材を前記案内面に押し付けることで回転阻止位置に位置させる弾力を作用させる弾性部材とを有し、その押し付け部材は、指によりおされることで弾力に抗して回転阻止解除位置に変位可能とされているのが好ましい。
これにより、上記案内面に押し付け部材を弾力によって押し付けるだけで、表示ユニットのホルダに対する回転を阻止でき、回転阻止機構を簡単な構造で構成できる。しかも、その押し付け部材を指により挟んで押さえるだけで回転阻止解除位置に変位させ、その回転阻止を片手で容易に解除できるので、表示ユニットの眼に対する配置の調節を容易に行うことができる。
【0008】
前記連結機構は前記ホルダに前後方向に移動可能に取り付けられ、そのホルダに対する連結機構の前後移動を、少なくとも2位置において解除可能に阻止する移動阻止機構を備えるのが好ましい。
これにより、表示ユニットを眼鏡の非使用時は眼に近接し、眼鏡の使用時は眼から離して配置できる。また、使用者が見易いように表示ユニットの位置を調節することもできる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1〜図4に示す単眼視型の頭部装着型表示装置1は、頭部保持用ホルダ2と、左右いずれかの眼Eの前に配置される表示ユニット3と、その表示ユニット3をホルダ2に上下方向まわりに回転可能に連結する連結機構4と、そのホルダ2に対する表示ユニット3の回転を解除可能に阻止する回転阻止機構5を備える。なお、本明細書における頭部装着型表示装置1の前後、上下、左右の方向は、頭部装着型表示装置1を装着した直立状態の使用者を基準にする。
【0010】
そのホルダ2は、前頭部における少なくとも一部に沿う前部2aと、後頭部における少なくとも一部に沿う後部2bと、左右側頭部の中の一方に沿う側部2cを有する。その前部2aと後部2bは左右側頭部の中の一方側においては側部2cを介して連続する。左右側頭部の中の他方における少なくとも一部がホルダ2で保持されないように、その前部2aと後部2bは左右側頭部の中の他方側においては互いに離間されている。また、前頭部の一部がホルダ2で保持されないように、その前部2aは前頭部の一部にのみ沿うものとされている。その後部2bは後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿う。これにより、ホルダ2は平面視で楕円形の一部を欠いた略C字形状とされている。ホルダ2における前部2aの曲率半径は40〜90mm程度、後部2bの曲率半径は60〜100mm程度とするのが好ましい。ホルダ2の内周にはウレタンスポンジ、エラストマー、ゴム等の弾性材製パッド41a、41b、41cが取り付けられている。
【0011】
これにより、左側頭部または右側頭部の少なくとも一部と、前頭部の一部とはホルダ2で保持されることがないので、頭部への圧迫感を軽減することができる。また、ホルダ2の後部2bが後頭部の中央位置の左方領域と右方領域とに沿うことで、ホルダ4の頭部に対するずれを防止できる。ホルダ2が略C字形状とされ、また表示ユニット3が左右いずれかの眼前に配置される単眼視型とされることで軽量化とコンパクト化を図ることができる。
【0012】
本実施形態のホルダ2は、第1〜第5部材11、12、13、14、15を有する。第1部材11は合成樹脂材により形成され、前部2aと側部2cの一部を構成する。第2部材12は頭部の左右方向に弾性変形可能な板バネにより形成され、側部2cの一部を構成する。第3部材13は合成樹脂材により形成され、側部2cの一部を構成する。第4部材14は合成樹脂材により形成され、後部2bの一部と側部2cの一部を構成する。第5部材15は合成樹脂材により形成され、後部2bの一部を構成する。その第2部材12を形成する板バネの一端側は第1部材11に固定されている。図5に示すように、その板バネの他端側は第3部材13に前後移動可能に挿入されている。その第3部材13は第2部材12を構成する板バネと共に、第4部材14における側部2cを構成する部分にネジ16により連結されている。そのネジ16の軸心は横方向に沿う。その第4部材14と第5部材15はヒンジ17を介して連結されている。そのヒンジ17の軸心は上下方向に沿う。その第2部材12を構成する板バネを頭部形状の個人差に応じて容易に弾性変形させ、頭部に対するずれの防止を確実に行うことができる。なお、第2部材12以外の第1、第3〜第5部材11、13、14、15も合成樹脂製とされることで、頭部形状に沿って弾性変形することが可能とされている。
【0013】
ホルダ2の前部2aと後部2bとの前後方向間隔が調節できるように側部2cは伸縮可能とされている。本実施形態では、図5に示すように、上記ネジ16を挿入可能な複数の孔12aが、第2部材12を形成する板バネに前後方向に等間隔で並列するように形成されている。これにより、ネジ16を介する第2部材12の第3、第4部材13、14に対する取り付け位置を変更することで、側部2cを伸縮させる機構が構成されている。これにより、ホルダ2の前部2aと後部2bの間隔を頭部形状の個人差に応じて調節し、頭部に対するずれの防止を確実に行うことができる。なお、第3部材13に挿通されるケーブル9を介して表示ユニット3にコンピュータ(図示省略)等から画像信号が送られる。ケーブル9はホルダ2の外部に露出してもよい。
【0014】
ホルダ2の後部2bは、上記のように第4部材14と第5部材15がヒンジ17を介して連結されることで、後頭部の左領域と右領域との間で上下方向に沿うヒンジ軸まわりに折り畳み可能とされている。なお、第4部材14と第5部材15は、互いに接することで図1に示す状態よりも開く方向へ相対回転することはない。ホルダ2は側部2cにおいて、上記ネジ16の横方向軸まわりに互いに対して180度回転可能な第3部材13と第4部材14を有する。これにより、図6に示すように、非使用時にホルダ2の後部2bを折り畳むと共に側部2cを構成する第3部材13と第4部材14を互いに対して180度回転させることでコンパクトにできる。
【0015】
なお、ネジ16の軸心まわりに第3部材13と第4部材14を互いに対して幾分回転させ、前部2aに対して後部2bを多少傾斜させた状態でホルダ2を頭部に装着してもよい。
【0016】
図7、図8は側部2cを伸縮させる機構の変形例を示す。この変形例においてはネジ16は用いられない。ホルダ2の第3部材13に形成された円柱状凸部13aが第4部材14における側部2cを構成する部分に形成された凹部14aに圧入されることで、第3部材13は第4部材14に連結されている。その凸部13aの外周と凹部14aの内周とを介して第3部材13と第4部材14は横軸まわりに互いに対して180度回転可能とされている。その第3部材13の内部に圧縮コイルバネ18が挿入されている。そのバネ18は第3部材13の内周段差13bと第2部材12を構成する板バネの端の折り曲げ部分12bとで挟まれる。そのバネ18により第2部材12を第3部材13に対して後方に押す弾力、すなわちホルダ2の側部2cを縮小させる弾力を発生する。ホルダ2を頭部に装着した時、そのバネ18の弾力によりホルダ2の前部2aと後部2bはそれぞれ前頭部と後頭部に押し付けられる。これにより、頭部に対するホルダ2のずれを弾力により防止できる。さらに、非使用時は弾力によりホルダ2の側部2cを縮小させることでコンパクトにできる。
【0017】
表示ユニット3はホルダ2の前部2aに連結される。表示ユニット3は公知のものを用いることができ、例えば液晶表示器等の画像表示光生成手段と、その画像表示光を網膜において画像が結像されるように眼Eに導く非球面レンズ系等の光学系により構成される。
【0018】
図9〜図11に示すように、連結機構4は、ホルダ2に取り付けられる支持部材21と、表示ユニット3に取り付けられる中空の受け部材22とを有する。その支持部材21は角柱部21aと、この角柱部21aの一端に一体化された球形部21bとを有し、その球形部21bの外周が球面に沿う案内面21cとされている。その案内面21cを介して表示ユニット3はホルダ2に連結されている。すなわち、角柱部21aはホルダ2の前部2aに相対回転しないように挿入され、球形部21bは受け部材22により覆われる。受け部材22の下面に表示ユニット3が固定される。受け部材22の内部に案内面21cに相対滑り可能に接する受け面22aが形成されている。受け部材22は例えば上下2部材を接着することで構成される。これにより、表示ユニット3はホルダ2に対して、案内面21cを構成する球面の中心を通ると共に上下方向に沿う軸まわりに図9において矢印A方向(ヨー方向)に回転可能である。その回転範囲は例えば±10°程度とされる。また、表示ユニット3はホルダ2に対して、その球面の中心を通ると共に左右方向に沿う軸まわりに図10において矢印B方向(ピッチ方向)に回転可能である。その回転範囲は例えば±15°程度とされる。
【0019】
その案内面21cを介して表示ユニット3をホルダ2に対して上下方向まわりに回転させることで、頭部に対するホルダ2の配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニット3の眼Eの眼に対する上下方向まわりの配置を調節できる。また、表示ユニット3をホルダ2に対して左右方向まわりに回転させることで、頭部に対するホルダ2の配置を適正状態から変化させることなく、表示ユニット3の眼Eの眼に対する左右方向まわりの配置を調節できる。
【0020】
さらに、案内面21cを構成する球面の中心を通ると共に前後方向に沿う軸まわりに表示ユニット3はホルダ2に対して少なくとも180度回転可能とされ、本実施形態では360度回転可能とされている。これにより、表示ユニット3を前後方向まわりに回転させることで、不使用時に視野外に配置できる。しかも、表示ユニット3のホルダ2に対する上下方向、左右方向、および前後方向まわりの回転を一つの球面中心を通る軸まわりに行うことができるので、構造を簡単化できる。さらにホルダ2は上下反転使用可能とされている。これにより、表示ユニット3をホルダ2に対して前後方向まわりに180度回転させ、ホルダ2を上下反転使用することで、表示ユニット3を左右一方の眼前に配置して使用する状態から左右他方の眼前に配置して使用する状態に変更できる。
【0021】
上記角柱部21aはホルダ2に形成された連結孔19に前後方向に移動可能に挿入され、これにより連結機構4はホルダ2に対して前後方向に移動可能に取り付けられている。そのホルダ2に対する連結機構4の前後移動を2位置において解除可能に阻止する移動阻止機構が設けられている。本実施形態においては、角柱部21aに外周から突出する突部21dが設けられ、連結孔19の内周に前後の間隔をおいた2位置に溝19a、19bが設けられている。その各溝19a、19bに突部21dが嵌まり込むことでホルダ2に対する連結機構4の前後移動が阻止される。突部21dは、例えば弾性材製とされることで一定以上の前後方向力により弾性変形して溝19a、19bから抜き出され、これによりホルダ2に対する連結機構4の前後移動の阻止が解除される。両溝19a、19bの間隔は、眼鏡の使用時と非使用時の眼Eと表示ユニット3の距離の相違に対応している。これにより、表示ユニット3を眼鏡の非使用時は眼Eに近接し、眼鏡の使用時は眼Eから離して配置できる。また、使用者が見易いように表示ユニット3の位置を調節することもできる。なお、突部21dに代えてボールをバネの弾力により角柱部21aから突出させ、一定以上の前後方向力によるバネの弾性変形によりボールが角柱部21aに没入するようにしてもよい。また、その前後移動を阻止する位置は3位置以上であってもよい。
【0022】
回転阻止機構5は、一対の押し付け部材31a、31bと、各押し付け部材31a、31bに弾力を作用させる弾性部材32a、32bを有する。各押し付け部材31a、31bは、受け部材22の内部において上下方向軸心の支持シャフト33を介して上下方向まわりに回転可能に受け部材22に取り付けられる。各押し付け部材31a、31bの一端はゴムパッド31a′、31b′により構成され、他端は受け部材22の外部に突き出る操作部31a″、31b″とされている。各押し付け部材31a、31bは上下方向まわりの回転により回転阻止位置と回転阻止解除位置との間で相対変位する。各弾性部材32a、32bはねじりバネにより構成され、各押し付け部材31a、31bを案内面21cに押し付けることで回転阻止位置に位置させる弾力を作用させる。その回転阻止位置に位置する押し付け部材31a、31bが案内面21cを押し付けることで、ホルダ2に対する表示ユニット3の回転が阻止される。両押し付け部材31a、31bを指により挟んで押さえることで、弾性部材32a、32bの弾力に抗して回転阻止解除位置に変位させ、各押し付け部材31a、31bを案内面21cから離反させることができる。各押し付け部材31a、31bが案内面21cから離れることで、ホルダ2に対する表示ユニット3の回転阻止は解除される。これにより、案内面21cに押し付け部材31a、31bを弾力によって押し付けるだけで表示ユニット3のホルダ2に対する回転を阻止でき、回転阻止機構5を簡単な構造で構成できる。しかも、押し付け部材31a、31bを指により押さえるだけで回転阻止解除位置に変位させ、その回転阻止を片手で容易に解除できるので、表示ユニット3の眼に対する配置の調節を容易に行うことができる。なお、押し付け部材は単一でもよい。
【0023】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、表示ユニットがホルダに連結機構により上下方向まわりに回転可能に連結され、その回転を回転阻止機構により解除可能に阻止することができればよい。
【0024】
【発明の効果】
本発明の頭部装着型表示装置によれば、頭部に対するホルダの配置を適正に維持した状態で、表示ユニットの眼に対する配置の調節を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の平面図
【図2】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の左側面図
【図3】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の右側面図
【図4】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の正面図
【図5】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の部分平断面図
【図6】本発明の実施形態における頭部装着型表示装置の非使用時の平面図
【図7】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の部分平断面図
【図8】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の部分側断面図
【図9】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の平断面図
【図10】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の側断面図
【図11】本発明の変形例における頭部装着型表示装置の連結機構と回転阻止機構の正断面図
【符号の説明】
1 頭部装着型表示装置
2 ホルダ
3 表示ユニット
4 連結機構
5 回転阻止機構
19a、19b 溝
21 支持部材
21c 案内面
21d 突部
22 受け部材
31a、31b 押し付け部材
32a、32b 弾性部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a head-mounted display device suitable for visually recognizing an output image of a wearable computer or a personal computer, a television image, various images for performing various operations, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A head-mounted display device is known that includes a head holding holder, a display unit disposed in front of either the left or right eye, and a connecting mechanism that connects the display unit to the holder. In such a head-mounted display device, it is difficult to visually recognize an image unless the display unit is properly arranged with respect to the eyes. Therefore, conventionally, the arrangement of the display unit with respect to the eyes has been adjusted by changing the arrangement of the holder with respect to the head.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when changing the arrangement of the holder with respect to the head, fine adjustment of the arrangement of the display unit with respect to the eyes has been difficult. In particular, when adjusting the vertical tilt of the display unit with respect to the eyes, it is difficult to change the arrangement of the holder with respect to the head because the length of the head in the front-rear direction is usually larger than the length in the left-right direction. It was. Further, when the arrangement of the display unit with respect to the eyes is adjusted by changing the arrangement of the holder with respect to the head from the appropriate state, the holder is easily displaced with respect to the head even by slight vibration caused by moving the head. Therefore, the arrangement of the display unit with respect to the eyes is shifted from the appropriate position.
It is an object of the present invention to provide a head-mounted display device that can solve the above problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The head-mounted display device of the present invention includes a head-holding holder, a display unit disposed in front of either the left or right eye, a coupling mechanism that couples the display unit to the holder so as to be rotatable about the vertical direction, A rotation prevention mechanism for releasably preventing rotation of the display unit with respect to the holder.
According to the head-mounted display device of the present invention, the display unit arranged in front of either the left or right eye can be rotated around the vertical direction. Thereby, the arrangement of the display unit around the eyes in the vertical direction can be adjusted without changing the arrangement of the holder with respect to the head from the appropriate state.
[0005]
The connecting mechanism has a guide surface along a spherical surface, and the display unit is connected to the holder through the guide surface, passes through the center of the spherical surface, passes through the axis along the vertical direction, and passes through the center of the spherical surface. It is preferable that the display unit is rotatably connected to the holder around an axis along the left-right direction.
Thereby, it is possible to adjust not only the vertical arrangement of the display unit with respect to the eyes but also the horizontal arrangement of the display unit. In addition, since the arrangement can be adjusted around an axis passing through one spherical center, the structure can be simplified.
[0006]
It is preferable that the display unit is connected to the holder so as to be rotatable at least 180 degrees around the axis passing through the center of the spherical surface and along the front-rear direction, and the holder can be used upside down.
Accordingly, the display unit can be arranged outside the field of view when not in use by rotating the display unit around the front and rear directions. Since the rotation about the front-rear direction can be performed around the axis passing through the one spherical center, the structure can be simplified. Furthermore, the display unit can be rotated 180 degrees in the front-rear direction with respect to the holder, and the holder can be used upside down, so that the display unit is placed in front of the left and right eyes and placed in front of the left and right eyes. Can be changed to the state to be used.
[0007]
The connection mechanism includes a support member attached to the holder and a receiving member attached to the display unit, and the guide surface is provided on the support member, and the rotation prevention mechanism is configured to prevent rotation on the reception member. A pressing member that is mounted so as to be relatively displaceable between the position and the rotation prevention release position, and an elastic member that acts on the guide surface to cause the elastic member to be positioned at the rotation prevention position by pressing the pressing member. It is preferable that the member is displaceable to the rotation prevention release position against the elasticity by being pressed with a finger.
Accordingly, the rotation of the display unit with respect to the holder can be prevented only by pressing the pressing member against the guide surface with elasticity, and the rotation prevention mechanism can be configured with a simple structure. In addition, it is possible to easily displace the rotation prevention with one hand simply by pinching and pressing the pressing member with a finger, so that the arrangement of the display unit with respect to the eyes can be easily adjusted.
[0008]
Preferably, the coupling mechanism is attached to the holder so as to be movable in the front-rear direction, and includes a movement blocking mechanism that releasably blocks the movement of the coupling mechanism relative to the holder in at least two positions.
Accordingly, the display unit can be disposed close to the eye when the spectacles are not used, and separated from the eye when the spectacles are used. In addition, the position of the display unit can be adjusted so that the user can easily see.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The monocular head-mounted display device 1 shown in FIGS. 1 to 4 includes a head holding holder 2, a display unit 3 disposed in front of either the left or right eye E, and the display unit 3. A connection mechanism 4 that is connected to the holder 2 so as to be rotatable about the vertical direction, and a rotation prevention mechanism 5 that releasably prevents the display unit 3 from rotating relative to the holder 2 are provided. Note that the front, back, top, bottom, left and right directions of the head-mounted display device 1 in this specification are based on an upright user wearing the head-mounted display device 1.
[0010]
The holder 2 has a front part 2a along at least a part of the frontal head, a rear part 2b along at least a part of the back of the head, and a side part 2c along one of the left and right side heads. The front part 2a and the rear part 2b are continuous via the side part 2c on one side of the left and right side heads. The front part 2a and the rear part 2b are spaced apart from each other on the other side of the left and right heads so that at least a part of the other of the left and right heads is not held by the holder 2. Moreover, the front part 2a is supposed to be along only a part of the forehead so that a part of the forehead is not held by the holder 2. The rear part 2b is along the left region and the right region of the center position of the back of the head. Thereby, the holder 2 is made into the substantially C shape which lacked a part of ellipse by planar view. The curvature radius of the front part 2a in the holder 2 is preferably about 40 to 90 mm, and the curvature radius of the rear part 2b is preferably about 60 to 100 mm. Pads 41a, 41b, and 41c made of an elastic material such as urethane sponge, elastomer, and rubber are attached to the inner periphery of the holder 2.
[0011]
Thereby, since at least a part of the left or right head part and a part of the frontal part are not held by the holder 2, a feeling of pressure on the head part can be reduced. Moreover, since the rear part 2b of the holder 2 is along the left region and the right region at the center position of the back of the head, the holder 4 can be prevented from being displaced from the head. The holder 2 is substantially C-shaped, and the display unit 3 is a monocular type in which the display unit 3 is arranged in front of either the left or right eye, thereby reducing weight and size.
[0012]
The holder 2 of the present embodiment has first to fifth members 11, 12, 13, 14, 15. The first member 11 is formed of a synthetic resin material and constitutes a part of the front part 2a and the side part 2c. The second member 12 is formed by a leaf spring that can be elastically deformed in the left-right direction of the head, and constitutes a part of the side portion 2c. The third member 13 is formed of a synthetic resin material and constitutes a part of the side portion 2c. The fourth member 14 is formed of a synthetic resin material and constitutes a part of the rear part 2b and a part of the side part 2c. The fifth member 15 is formed of a synthetic resin material and constitutes a part of the rear portion 2b. One end side of the leaf spring forming the second member 12 is fixed to the first member 11. As shown in FIG. 5, the other end side of the leaf spring is inserted into the third member 13 so as to be movable back and forth. The third member 13 is connected to a portion constituting the side portion 2 c of the fourth member 14 by a screw 16 together with a leaf spring constituting the second member 12. The axis of the screw 16 is along the lateral direction. The fourth member 14 and the fifth member 15 are connected via a hinge 17. The axis of the hinge 17 extends in the vertical direction. The leaf spring constituting the second member 12 can be easily elastically deformed according to individual differences in the shape of the head to reliably prevent displacement with respect to the head. The first, third to fifth members 11, 13, 14, 15 other than the second member 12 are also made of synthetic resin, so that they can be elastically deformed along the head shape. .
[0013]
The side part 2c can be expanded and contracted so that the distance between the front part 2a and the rear part 2b of the holder 2 can be adjusted. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the plurality of holes 12 a into which the screws 16 can be inserted are formed so as to be parallel to the leaf springs forming the second member 12 at equal intervals in the front-rear direction. Thereby, the mechanism which expands / contracts the side part 2c by changing the attachment position with respect to the 3rd, 4th members 13 and 14 of the 2nd member 12 via the screw | thread 16 is comprised. Thereby, the space | interval of the front part 2a and the rear part 2b of the holder 2 can be adjusted according to the individual difference of head shape, and the prevention with respect to a head can be performed reliably. An image signal is sent from the computer (not shown) or the like to the display unit 3 through the cable 9 inserted through the third member 13. The cable 9 may be exposed to the outside of the holder 2.
[0014]
The rear portion 2b of the holder 2 has a hinge axis extending in the vertical direction between the left region and the right region of the back of the head by connecting the fourth member 14 and the fifth member 15 via the hinge 17 as described above. It can be folded. The fourth member 14 and the fifth member 15 do not rotate relative to each other in the opening direction as compared with the state shown in FIG. 1 by being in contact with each other. The holder 2 has a third member 13 and a fourth member 14 that can rotate 180 degrees relative to each other around the lateral axis of the screw 16 at the side 2c. Accordingly, as shown in FIG. 6, the rear portion 2b of the holder 2 can be folded when not in use, and the third member 13 and the fourth member 14 constituting the side portion 2c can be rotated 180 degrees relative to each other to be compact.
[0015]
The third member 13 and the fourth member 14 are slightly rotated with respect to each other around the axis of the screw 16, and the holder 2 is attached to the head with the rear portion 2b slightly inclined with respect to the front portion 2a. May be.
[0016]
7 and 8 show modifications of the mechanism for expanding and contracting the side portion 2c. In this modification, the screw 16 is not used. The cylindrical member 13a formed on the third member 13 of the holder 2 is press-fitted into the recess 14a formed in the portion constituting the side portion 2c of the fourth member 14, so that the third member 13 is the fourth member. 14. Through the outer periphery of the convex part 13a and the inner periphery of the concave part 14a, the third member 13 and the fourth member 14 can rotate 180 degrees with respect to each other around the horizontal axis. A compression coil spring 18 is inserted into the third member 13. The spring 18 is sandwiched between the inner circumferential step 13 b of the third member 13 and the bent portion 12 b at the end of the leaf spring constituting the second member 12. The spring 18 generates elasticity that pushes the second member 12 backward relative to the third member 13, that is, elasticity that reduces the side 2 c of the holder 2. When the holder 2 is mounted on the head, the front portion 2a and the rear portion 2b of the holder 2 are pressed against the front and back heads by the elasticity of the spring 18, respectively. Thereby, the shift | offset | difference of the holder 2 with respect to a head can be prevented by elasticity. Further, when not in use, the side portion 2c of the holder 2 can be reduced by elasticity to be compact.
[0017]
The display unit 3 is connected to the front part 2 a of the holder 2. A known display unit 3 can be used, for example, an image display light generating means such as a liquid crystal display, and an aspheric lens system that guides the image display light to the eye E so that an image is formed on the retina. It is comprised by the optical system.
[0018]
As shown in FIGS. 9 to 11, the coupling mechanism 4 includes a support member 21 attached to the holder 2 and a hollow receiving member 22 attached to the display unit 3. The support member 21 has a prism portion 21a and a spherical portion 21b integrated at one end of the prism portion 21a, and the outer periphery of the spherical portion 21b is a guide surface 21c along a spherical surface. The display unit 3 is connected to the holder 2 through the guide surface 21c. That is, the prism portion 21 a is inserted into the front portion 2 a of the holder 2 so as not to rotate relative thereto, and the spherical portion 21 b is covered with the receiving member 22. The display unit 3 is fixed to the lower surface of the receiving member 22. A receiving surface 22a is formed in the receiving member 22 so as to contact the guide surface 21c so as to be relatively slidable. The receiving member 22 is configured by, for example, bonding two upper and lower members. Accordingly, the display unit 3 can rotate in the direction of the arrow A (yaw direction) in FIG. 9 about the axis along the vertical direction while passing through the center of the spherical surface constituting the guide surface 21c with respect to the holder 2. The rotation range is, for example, about ± 10 °. Further, the display unit 3 can rotate with respect to the holder 2 in the arrow B direction (pitch direction) in FIG. The rotation range is, for example, about ± 15 °.
[0019]
By rotating the display unit 3 about the vertical direction with respect to the holder 2 through the guide surface 21c, the arrangement of the holder 2 with respect to the head is not changed from an appropriate state, and the eye E of the display unit 3 is not affected. The arrangement around the vertical direction can be adjusted. Further, by rotating the display unit 3 in the left-right direction with respect to the holder 2, the display unit 3 is arranged in the left-right direction with respect to the eyes E of the display unit 3 without changing the arrangement of the holder 2 with respect to the head from the appropriate state. Can be adjusted.
[0020]
Furthermore, the display unit 3 can rotate at least 180 degrees with respect to the holder 2 around the axis passing through the center of the spherical surface constituting the guide surface 21c and along the front-rear direction. In the present embodiment, the display unit 3 can rotate 360 degrees. . Accordingly, the display unit 3 can be arranged outside the field of view when not in use by rotating the display unit 3 around the front-rear direction. In addition, since the display unit 3 can be rotated about the vertical direction, the left-right direction, and the front-rear direction with respect to the holder 2 around an axis passing through one spherical center, the structure can be simplified. Furthermore, the holder 2 can be used upside down. As a result, the display unit 3 is rotated 180 degrees around the holder 2 in the front-rear direction, and the holder 2 is turned upside down, so that the display unit 3 is placed in front of the left and right eyes and used in the other direction. It can be changed to a state where it is placed and used in front of the eyes.
[0021]
The prismatic part 21a is inserted into a connecting hole 19 formed in the holder 2 so as to be movable in the front-rear direction, whereby the connecting mechanism 4 is attached to the holder 2 so as to be movable in the front-rear direction. A movement blocking mechanism is provided for blocking the forward and backward movement of the connecting mechanism 4 with respect to the holder 2 so as to be releasable at two positions. In the present embodiment, the prism portion 21 a is provided with a protrusion 21 d that protrudes from the outer periphery, and grooves 19 a and 19 b are provided at two positions on the inner periphery of the connection hole 19 that are spaced apart from each other. The protrusions 21d are fitted in the grooves 19a and 19b, whereby the connecting mechanism 4 is prevented from moving back and forth with respect to the holder 2. The protrusion 21d is made of, for example, an elastic material, and is elastically deformed by a longitudinal force of a certain level or more and is extracted from the grooves 19a and 19b. This prevents the forward and backward movement of the coupling mechanism 4 relative to the holder 2 from being released. The The distance between the grooves 19a and 19b corresponds to the difference in the distance between the eye E and the display unit 3 when the glasses are used and when they are not used. As a result, the display unit 3 can be arranged close to the eye E when the glasses are not used and away from the eye E when the glasses are used. In addition, the position of the display unit 3 can be adjusted so that the user can easily see. Instead of the protrusion 21d, the ball may be protruded from the prism portion 21a by the elasticity of the spring, and the ball may be immersed in the prism portion 21a by elastic deformation of the spring by a predetermined longitudinal force. Moreover, the position which prevents the back-and-forth movement may be three or more positions.
[0022]
The rotation prevention mechanism 5 includes a pair of pressing members 31a and 31b and elastic members 32a and 32b that apply elasticity to the pressing members 31a and 31b. Each pressing member 31a, 31b is attached to the receiving member 22 so as to be rotatable about the vertical direction through a support shaft 33 having an axial center in the vertical direction inside the receiving member 22. One end of each of the pressing members 31 a and 31 b is constituted by rubber pads 31 a ′ and 31 b ′, and the other end is an operation portion 31 a ″ and 31 b ″ protruding outside the receiving member 22. The pressing members 31a and 31b are relatively displaced between the rotation prevention position and the rotation prevention release position by rotation around the vertical direction. Each elastic member 32a, 32b is constituted by a torsion spring, and exerts an elastic force to be positioned at the rotation preventing position by pressing each pressing member 31a, 31b against the guide surface 21c. The pressing members 31a and 31b located at the rotation prevention position press the guide surface 21c, whereby the display unit 3 is prevented from rotating with respect to the holder 2. By pressing both pressing members 31a and 31b with fingers, the pressing members 31a and 31b can be moved away from the guide surface 21c by being displaced to the rotation prevention release position against the elasticity of the elastic members 32a and 32b. . When the pressing members 31a and 31b are separated from the guide surface 21c, the rotation prevention of the display unit 3 with respect to the holder 2 is released. Thereby, the rotation with respect to the holder 2 of the display unit 3 can be prevented only by pressing the pressing members 31a and 31b against the guide surface 21c with elasticity, and the rotation prevention mechanism 5 can be configured with a simple structure. In addition, since the rotation prevention can be easily released with one hand by simply pressing the pressing members 31a and 31b with a finger and the rotation prevention can be easily released with one hand, the arrangement of the display unit 3 with respect to the eyes can be easily adjusted. The pressing member may be single.
[0023]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is sufficient that the display unit is connected to the holder so as to be rotatable in the vertical direction by the connecting mechanism, and the rotation can be releasably prevented by the rotation preventing mechanism.
[0024]
【The invention's effect】
According to the head-mounted display device of the present invention, it is possible to easily adjust the arrangement of the display unit with respect to the eyes in a state where the arrangement of the holder with respect to the head is properly maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a left side view of the head-mounted display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a front view of the head-mounted display device in the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a partial plan sectional view of the head-mounted display device in the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view of the head-mounted display device in the embodiment of the present invention when not in use. FIG. 7 is a partial plan sectional view of the head-mounted display device in a modification of the present invention. FIG. 9 is a partial sectional side view of a head-mounted display device according to a modified example. FIG. 9 is a plan sectional view of a coupling mechanism and a rotation prevention mechanism of the head-mounted display device according to a modified example of the present invention. Sectional view of coupling mechanism and rotation prevention mechanism of head mounted display device in FIG. Front sectional view of the connection mechanism and the rotation preventing mechanism of the head-mounted display device according to a modification of the present invention Description of Reference Numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head-mounted display apparatus 2 Holder 3 Display unit 4 Connection mechanism 5 Anti-rotation mechanism 19a, 19b Groove 21 Support member 21c Guide surface 21d Protrusion 22 Receiving member 31a, 31b Pressing member 32a, 32b Elastic member

Claims (3)

頭部保持用ホルダと、
左右いずれかの眼前に配置される表示ユニットと、
その表示ユニットをホルダに上下方向まわりに回転可能に連結する連結機構と、
そのホルダに対する表示ユニットの回転を解除可能に阻止する回転阻止機構とを備え、
前記連結機構は、球面に沿う案内面と、前記ホルダに取り付けられる支持部材と、前記表示ユニットに取り付けられる受け部材とを有し、
その支持部材に前記案内面が設けられ、
その案内面を介して前記表示ユニットは前記ホルダに連結され、
その球面の中心を通ると共に上下方向に沿う軸と、その球面の中心を通ると共に左右方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに回転可能に連結され、
前記回転阻止機構は、その受け部材に回転阻止位置と回転阻止解除位置との間で相対変位可能に取り付けられる押し付け部材と、その押し付け部材を前記案内面に押し付けることで回転阻止位置に位置させる弾力を作用させる弾性部材とを有し、
その押し付け部材は、指によりおされることで弾力に抗して回転阻止解除位置に変位可能とされている頭部装着型表示装置。
A head holding holder;
A display unit arranged in front of either the left or right eye;
A connection mechanism for connecting the display unit to the holder so as to be rotatable in the vertical direction;
A rotation prevention mechanism for releasably preventing rotation of the display unit relative to the holder,
The coupling mechanism has a guide surface along a spherical surface, a support member attached to the holder, and a receiving member attached to the display unit,
The support member is provided with the guide surface,
The display unit is connected to the holder through the guide surface,
The display unit is rotatably connected to the holder around an axis that passes through the center of the spherical surface and extends along the vertical direction, and an axis that passes through the center of the spherical surface and extends along the horizontal direction.
The rotation prevention mechanism includes a pressing member that is attached to the receiving member so as to be relatively displaceable between a rotation prevention position and a rotation prevention release position, and an elastic force that is positioned at the rotation prevention position by pressing the pressing member against the guide surface. An elastic member that acts on
A head-mounted display device in which the pressing member can be displaced to a rotation prevention release position against elasticity by being pressed by a finger.
前記連結機構は前記ホルダに前後方向に移動可能に取り付けられ、
そのホルダに対する連結機構の前後移動を、少なくとも2位置において解除可能に阻止する移動阻止機構を備える請求項1に記載の頭部装着型表示装置。
The coupling mechanism is attached to the holder so as to be movable in the front-rear direction,
The head-mounted display device according to claim 1, further comprising a movement blocking mechanism that releasably blocks movement of the coupling mechanism relative to the holder in at least two positions.
その球面の中心を通ると共に前後方向に沿う軸まわりに、前記表示ユニットは前記ホルダに少なくとも180度回転可能に連結され、
前記ホルダは上下反転使用可能とされている請求項1または2に記載の頭部装着型表示装置。
The display unit is connected to the holder so as to be rotatable at least 180 degrees around an axis along the longitudinal direction passing through the center of the spherical surface.
The head-mounted display device according to claim 1, wherein the holder can be used upside down.
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