JP5543880B2 - Head-mounted display device - Google Patents
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Description
本発明は、頭部装着型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a head-mounted display device.
従来、人の頭部に装着される頭部装着型表示装置として、表示素子と接眼光学系とを備え、表示素子に表示される画像を接眼光学系により虚像として拡大して観察できるようにしたものが種々提案されている。このような頭部装着型表示装置は、個人に装着されることから、装着者個人の視度に適した表示を行うことが望まれる。 Conventionally, as a head-mounted display device mounted on a human head, a display element and an eyepiece optical system are provided, and an image displayed on the display element can be enlarged and observed as a virtual image by the eyepiece optical system. Various things have been proposed. Since such a head-mounted display device is worn by an individual, it is desired to perform a display suitable for the diopter of the wearer.
その要望に応えるものとして、例えば、視度調整用ノブを設け、該視度調整用ノブを回転させることにより、表示素子を接眼レンズに対して光軸方向に移動可能に構成して、視度調整を可能にしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、装着者の頭部に対し、表示素子および接眼光学系を有する表示ユニットの取り付け位置を前後に調整可能に構成して、虚像の位置を調整可能にしたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 In order to meet the demand, for example, a diopter adjustment knob is provided, and the diopter adjustment knob is rotated so that the display element can be moved in the optical axis direction with respect to the eyepiece lens. What enabled adjustment is known (for example, refer patent document 1). In addition, it is known that the mounting position of a display unit having a display element and an eyepiece optical system can be adjusted back and forth with respect to the wearer's head so that the position of a virtual image can be adjusted (for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記の特許文献1に開示の頭部装着型表示装置は、視度調整用ノブを回転させることにより、虚像の位置を装着者に近づける方向または遠ざける方向に移動させるようにしている。そのため、視度調整用ノブの回転方向と虚像の移動方向とが、装着者にとって直感的にわかりにくい。その結果、虚像を逆方向に移動させる誤操作が生じやすく、調整に時間がかかることがある。また、視度調整用ノブは、比較的小さいため、回転操作がしづらいことも懸念される。 However, the head-mounted display device disclosed in Patent Document 1 is configured to move the position of the virtual image in a direction toward or away from the wearer by rotating the diopter adjustment knob. Therefore, it is difficult for the wearer to intuitively understand the rotation direction of the diopter adjustment knob and the moving direction of the virtual image. As a result, an erroneous operation of moving the virtual image in the reverse direction is likely to occur, and adjustment may take time. Moreover, since the diopter adjustment knob is relatively small, there is a concern that it is difficult to perform the rotation operation.
これに対し、特許文献2に開示の頭部装着型表示装置は、装着者の頭部に対する表示ユニットの取り付け位置を前後に調整可能に構成しているので、表示ユニットの調整方向と虚像の移動方向とが一致し、調整しやすい利点がある。しかし、この頭部装着型表示装置は、表示ユニット全体を移動させるようにしているため、表示ユニット内の表示素子および接眼光学系の相対位置が変化せず、表示ユニットの移動量に対する視度の調整効果が非常に小さい。そのため、通常の視度調整範囲を確保しようとすると、表示ユニットの移動調整範囲が大きくなって、装置全体が大型かつ重くなることが懸念される。 On the other hand, the head-mounted display device disclosed in Patent Document 2 is configured so that the mounting position of the display unit with respect to the wearer's head can be adjusted back and forth, so the adjustment direction of the display unit and the movement of the virtual image There is an advantage that the direction matches and it is easy to adjust. However, since the head-mounted display device moves the entire display unit, the relative position of the display element and the eyepiece optical system in the display unit does not change, and the diopter of the display unit with respect to the amount of movement of the display unit is not changed. The adjustment effect is very small. For this reason, if an attempt is made to secure a normal diopter adjustment range, there is a concern that the movement adjustment range of the display unit becomes large and the entire apparatus becomes large and heavy.
したがって、かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、装置の大型化および重量化を招くことなく、視度調整を簡単な操作で容易にできる頭部装着型表示装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a viewpoint is to provide a head-mounted display device capable of easily adjusting diopter by a simple operation without causing an increase in size and weight of the device. .
上記目的を達成する第1の観点に係る頭部装着型表示装置の発明は、
表示素子と、
該表示素子を収容する筐体と、
前記表示素子からの画像光を入射し、該画像光を装着者の眼前に導光して、当該眼球に
向けて射出して、前記画像光による虚像を観察可能とする正の屈折力を有する接眼光学系
と、
前記筐体に対して、前記装着者の頭部の前後方向にスライド可能に設けられたスライド
操作部と、を備え、
前記筐体は、第1の筐体および第2の筐体を有し、
前記表示素子は、前記第1の筐体に固定されており、
前記接眼光学系の少なくとも一部の光学素子は、前記第2の筐体に固定されており、
前記スライド操作部は、前記装着者の前方向にスライドされると、前記表示素子と前記光学素子との間の光路長が長くなるように、少なくとも前記表示素子または前記光学素子と結合されている、
ことを特徴とするものである。
The invention of the head-mounted display device according to the first aspect for achieving the above object is as follows:
A display element;
A housing for housing the display element;
Image light from the display element is incident, the image light is guided in front of the wearer's eyes, and emitted toward the eyeball, thereby having a positive refracting power that enables a virtual image by the image light to be observed. An eyepiece optical system;
A slide operation unit provided to be slidable in the front-rear direction of the head of the wearer with respect to the housing;
The housing has a first housing and a second housing,
The display element is fixed to the first housing;
At least some of the optical elements of the eyepiece optical system are fixed to the second housing,
The slide operation portion, when slid in the forward direction of the wearer, the so that the optical path length between the display element and the front Symbol light optical element becomes longer, coupled to at least the display element or the optical element ing,
It is characterized by this.
かかる構成によると、スライド操作部のスライド操作によって、表示素子と接眼光学系の少なくとも一部の光学素子との間の光路長が調節されて、スライド操作の方向と同方向に虚像の位置が移動する。つまり、スライド操作部を装着者の頭部の前方にスライドさせると、観察される虚像も同様に前方に移動し、逆にスライド操作部を後方向にスライドさせると、虚像も同様に後方に移動することになる。したがって、装着者は、直感的な操作で視度調整を簡単に行うことが可能となる。しかも、スライド操作部のスライドにより、少なくとも表示素子または接眼光学系の少なくとも一部の光学素子を移動させるので、小さな光路長の変化で大きな視度調整効果を得ることができ、視度調整を効率的に行うことが可能となる。これにより、装置の大型化および重量化を招くことなく、視度調整を簡単な操作で容易に行うことができる。 According to this configuration, the optical path length between the display element and at least some of the optical elements of the eyepiece optical system is adjusted by the slide operation of the slide operation unit, and the position of the virtual image moves in the same direction as the direction of the slide operation. To do. In other words, when the slide operation unit is slid forward of the wearer's head, the observed virtual image is also moved forward, and conversely, when the slide operation unit is slid backward, the virtual image is also moved backward. Will do. Therefore, the wearer can easily adjust the diopter by an intuitive operation. In addition, since at least the display element or at least some of the optical elements of the eyepiece optical system are moved by sliding the slide operation unit, a large diopter adjustment effect can be obtained with a small change in optical path length, and diopter adjustment is efficient. Can be performed automatically. Thereby, the diopter adjustment can be easily performed by a simple operation without increasing the size and weight of the apparatus.
第2の観点に係る発明は、第1の観点に係る頭部装着型表示装置において、
前記スライド操作部は、前記第1の筐体にスライド可能に設けられ、前記第2の筐体に連結されて、該第2の筐体を介して前記光学素子に結合されている、
ことを特徴とするものである。
The invention according to a second aspect is the head-mounted display device according to the first aspect,
The slide operation unit is slidably provided on the first casing, is coupled to the second casing, and is coupled to the optical element via the second casing.
It is characterized by this.
かかる構成によると、スライド操作部は第1の筐体に対して、第2の筐体をスライドさせるので、簡易な機構で、かつ容易な操作で虚像の位置を調節することが可能となる。しかも、表示素子に対して、接眼光学系の少なくとも一部の光学素子をスライド操作部のスライド操作によって同方向に移動させればよいので、より簡易な機構で直感的な操作が可能となる。また、表示素子は移動しないので、スライド操作部のスライド操作によって。表示素子を含む電装系に悪影響が及ぶこともない。 According to such a configuration, the slide operation unit slides the second housing relative to the first housing, so that the position of the virtual image can be adjusted with a simple mechanism and an easy operation. In addition, since at least a part of the optical elements of the eyepiece optical system may be moved in the same direction with respect to the display element by the slide operation of the slide operation unit, an intuitive operation can be performed with a simpler mechanism. In addition, since the display element does not move, the slide operation of the slide operation unit. There is no adverse effect on the electrical system including the display element.
第3の観点に係る発明は、第1または2の観点に係る頭部装着型表示装置において、
前記光学素子は、前記表示素子からの前記画像光を入射する入射面と、前記画像光を前記装着者の前記眼球に向けて射出する射出面とが、前記装着者から見て手前側に位置する導光部材を含む、
ことを特徴とするものである。
The invention according to a third aspect is the head-mounted display device according to the first or second aspect,
In the optical element, an incident surface on which the image light from the display element is incident and an exit surface on which the image light is emitted toward the eyeball of the wearer are positioned on the near side as viewed from the wearer. Including a light guide member,
It is characterized by this.
かかる構成によると、スライド操作部を前方にスライド操作すると、表示素子との間隔が開いて、つまり光路長が長くなって、虚像の位置が遠方へ移動するので、より簡易な機構で直感的な操作が可能となる。 According to such a configuration, when the slide operation unit is slid forward, the distance from the display element is increased, that is, the optical path length is increased, and the position of the virtual image is moved far away. Operation becomes possible.
第4の観点に係る発明は、第2の観点に係る頭部装着型表示装置において、
前記スライド操作部は、前記第1の筐体の外側面上をスライド可能に設けられている、
ことを特徴とするものである。
The invention according to a fourth aspect is the head-mounted display device according to the second aspect,
The slide operation unit is provided so as to be slidable on the outer surface of the first housing.
It is characterized by this.
かかる構成によると、スライド操作部が第1の筐体の外側面に配置されるので、装置の装着状態において容易にスライド操作することが可能となる。 According to such a configuration, since the slide operation unit is disposed on the outer surface of the first housing, it is possible to easily perform a slide operation when the apparatus is mounted.
第5の観点に係る発明は、第2の観点に係る頭部装着型表示装置において、
前記スライド操作部は、前記装着者の視界内で下方に傾斜した視線方向で虚像を観察可能に、前記第1の筐体に対してスライド可能に設けられている、
ことを特徴とするものである。
The invention according to a fifth aspect is the head-mounted display device according to the second aspect ,
The slide operation unit is provided so as to be slidable with respect to the first housing so that a virtual image can be observed in a line-of-sight direction inclined downward in the field of view of the wearer.
It is characterized by this.
かかる構成によると、正面視界が邪魔されることなく虚像を観察しながら、視度調整することが可能となる。 With this configuration, it is possible to adjust the diopter while observing a virtual image without disturbing the front view.
本発明よると、装置の大型化および重量化を招くことなく、視度調整を簡単な操作で容易に行うことができる。 According to the present invention, diopter adjustment can be easily performed with a simple operation without increasing the size and weight of the apparatus.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、説明の便宜上、右眼用の頭部装着型表示装置について説明するが、本発明に係る頭部装着型表示装置は、右眼用に限らず、左眼用についても同様に構成できることは勿論である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, for convenience of explanation, a head-mounted display device for the right eye will be described. However, the head-mounted display device according to the present invention is not limited to the right eye but for the left eye. Of course, it can be configured similarly.
(第1実施の形態)
図1(a)および(b)は、本発明の第1実施の形態に係る頭部装着型表示装置の要部の構成を示す図である。この頭部装着型表示装置10は、筐体11と、該筐体11を装着者の頭部側面において図示しないヘッドセットの頭部支持部や眼鏡のテンプル等に取り付けるための固定部12とを備える。筐体11は、装着者の頭部右側面側に装着された状態で、頭部の前後方向に延在する第1の部分11aと、この第1の部分11aの先端部から装着者の右眼球ER前まで左右方向に延在する第2の部分11bとを有するL字形状を成している。
(First embodiment)
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the configuration of the main part of the head-mounted display device according to the first embodiment of the present invention. The head-mounted
筐体11の第1の部分11aには、表示素子である液晶パネルや有機ELパネル等の表示パネル13が固定されているとともに、図示しないが表示パネル13の駆動回路等を含む電装系が配置されている。また、筐体11の第2の部分11bには、表示パネル13からの画像光を入射し、該画像光を装着者の右眼球ER前に導光して、右眼球ERに向けて射出して、虚像を観察可能とする正の屈折力を有する接眼光学系14が配置されている。なお、第2の部分11bには、接眼光学系14から画像光が射出される位置に接眼窓11cが形成されている。
A
接眼光学系14は、表示パネル13からの画像光を入射して装着者の右眼球ER前に導く導光部材15と、導光部財15から射出される画像光を集光して右眼球ERに向けて射出する正の屈折力を有する接眼レンズ16とを有する。導光部材15は、相対的に大面積の第1の光学面17、第1の光学面17と対向する小面積の第2の光学面18と、第1の光学面17および第2の光学面18を連結する傾斜した第3の光学面19および第4の光学面20を有する台形状のプリズムからなる。
Eyepiece
第1の光学面17は、その一端部に画像光の入射面17aを有し、他端部に画像光の射出面17bを有する。導光部材15は、筐体11が装着者の頭部に装着された状態で、第1の光学面17が装着者から見て手前側に位置するように配置されている。そして、導光部材15は、第1の光学面17の入射面17aに入射された表示パネル13からの画像光を、第3の光学面19、第1の光学面17、第2の光学面18、第1の光学面17および第4の光学面20で順次5回反射させた後、第1の光学面17の射出面17bから射出させる。
The first
接眼レンズ16は、第1の光学面17の射出面17bに配置されて、射出面17bから射出される画像光を集光して右眼球ERに向けて射出する。これにより、装着者は、画像光による虚像を観察することが可能になる。なお、接眼窓11cは、接眼レンズ16が突出する大きさを有している。
本実施の形態に係る頭部装着型表示装置10は、筐体11の第1の部分11a内に、第1の部分11aの延在方向、すなわち、筐体11が装着者の頭部に装着された状態で、頭部の前後方向、にスライド可能なスライド部材21を有する。スライド部材21は、第1の部分11a内に配置される表示パネル13を含む電装系を避けるため、および、表示パネル13からの画像光をけらないようにするため、スライド方向と直交する断面が、例えばコ字状に形成されており、その先端部に導光部材15が連結されている。
In the head-mounted
また、スライド部材21の後端部には、図1(a)に部分詳細側面図をも示すように、筐体11の第1の部分11aの外側面に形成されたガイド孔11dを通してスライド操作部22が外部に露出して設けられている。なお、ガイド孔11dは、スライド部材21のスライド方向に延在して形成されている。そして、スライド部材21は、筐体11との摩擦や図示しない公知のスライド支持機構等により、スライド操作部22の操作による任意のスライド位置を保持できるようになっている。
Further, the
本実施の形態に係る頭部装着型表示装置10によれば、例えば、図1(a)に示す状態から、装着者がスライド操作部22を前方向に移動させると、接眼光学系14の全体が、筐体11の第2の部分11b内で、スライド操作部22と一体に図1(b)に示すように、同じ方向に移動する。これにより、表示パネル13と接眼光学系14との間の光路長、より詳しくは、表示パネル13と接眼レンズ16との間の光路長が長くなって、画像光による虚像の形成位置が遠方に移動する。したがって、スライド操作部22の移動方向と虚像の移動方向とが一致しているので、装着者は、直感的なスライド操作により、視度調整および像距離の調節を行うことができる。また、表示パネル13と接眼光学系14との間の光路長を変化させることで、小さな光路長の変化で大きな視度調整効果を得ることができる。これにより、装置の大型化および重量化を招くことなく、視度調整を効率的に行うことが可能となる。また、表示パネル13は固定され、接眼光学系14がスライドするので、スライド操作によって電装系が移動することがなく、故障の原因となりにくい。さらに、スライド操作部22が、筐体11の第1の部分11aの外側面にスライド可能に設けられているので、装着したままの状態でも、装着者は容易に操作することができる。
According to the head-mounted
(第2実施の形態)
図2(a)および(b)は、本発明の第2実施の形態に係る頭部装着型表示装置の要部の構成を示す平面図および側面図である。なお、図1に示した構成要素と同一作用を成す構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。この頭部装着型表示装置30は、第1の筐体31と第2の筐体32とを有する。第1の筐体31には、ヘッドセットの頭部支持部や眼鏡のテンプル等に取り付けるための固定部33が設けられている。図2(a)は、固定部33を眼鏡EGの右側のテンプルTRに取り付けた場合を例示している。
(Second Embodiment)
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view showing the configuration of the main part of the head-mounted display device according to the second embodiment of the present invention. Note that the same reference numerals are assigned to components having the same functions as those shown in FIG. 1 and description thereof is omitted. The head-mounted
第1の筐体31は、テンプルTRの延在方向、すなわち眼鏡EGが装着された状態で、装着者の頭部の前後方向に延在する。第2の筐体32は、第1の筐体31の先端部から装着者の右眼球前まで、第1の筐体31の延在方向に対して鈍角な角度で左右方向に延在する。
The
第1の筐体31には、図3(a),(b)に示すように、表示パネル13および図示しない電装系の他、光路補正用のプリズム34が固定されている。また、第2の筐体32には、導光部材15と接眼レンズ16とを有する接眼光学系14が固定されている。なお、第1の筐体31は、全体が箱状に形成されており、画像光が射出される部分には射出窓31aが形成されている。また、第2の筐体32には、第1の筐体31の射出窓31aと対応する部分、すなわち導光部材15の入射面17aに対応する部分に、画像光の入射窓32aが形成されており、接眼レンズ16と対応する部分に、画像光が射出される接眼窓32bが形成されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in addition to the
第2の筐体32には、第1の筐体31の外側面上を、第1の筐体31の延在方向にスライド可能にスライド操作部35が設けられている。そのため、図4に第1の筐体31および第2の筐体32を分離して示すように、スライド操作部35のスライド面には、スライド方向の2箇所にガイドピン36,37が設けられている。また、第1の筐体31の外側面には、ガイドピン36,37が係合するガイド孔31b、31cが、それぞれスライド方向に延在して形成されている。なお、ガイドピン36,37の頂部には、対応するガイド孔31b、31cからの抜け止め用のフランジ部36a,37aが形成されている。また、ガイド孔31b、31cの端部には、対応するガイドピン36,37のフランジ部36a,37aが挿脱可能な開口部31d、31eが形成されている。
The
これにより、第2の筐体32は、スライド操作部35を介して第1の筐体31に対して挿脱可能となる。そして、第2の筐体32は、第1の筐体31への装着状態において、スライド操作部35のスライド操作により、第1の筐体31の延在方向、すなわち装着者の頭部の前後方向に移動可能となる。なお、スライド操作部35のスライド操作範囲に亘って、第2の筐体32の入射窓32aからの外光の侵入を防止するため、図4に示すように、第1の筐体31の上下の面には、第2の筐体32を上下から挟むように前方に突出して庇31f,31gが形成されている。また、第2の筐体32には、スライド操作部35と協働して、第1の筐体31の先端部を左右方向から挟むように、庇32cが形成されている。
Thereby, the
本実施の形態に係る頭部装着型表示装置30によると、例えば図2に示す状態から、装着者が第1の筐体11の外側面上に設けられたスライド操作部35を前方向にスライド操作すると、第2の筐体32はスライド操作部35と一体に、図5(a),(b)に示すように、同じ方向に移動する。これにより、第1の筐体31に収容されている表示パネル13と、第2の筐体32に収容されている接眼光学系14との距離が、図3(a)に示す状態から図3(b)に示す状態に変化して、表示パネル13と接眼レンズ16との間の光路長が長くなり、画像光による虚像の形成位置が遠方に移動する。したがって、第1実施の形態の場合と同様の効果が得られる。しかも、第2の筐体32の移動による外光の侵入も防止できるので、像距離に関係なく安定した画質で虚像を観察することができる。
According to the head-mounted
(第3実施の形態)
図6および図7は、本発明の第3実施の形態に係る頭部装着型表示装置を説明するための図で、図6(a)および(b)は要部の構成を示す側面図、図7は筐体を分離して示す図である。本実施の形態に係る頭部装着型表示装置40は、第2実施の形態に係る頭部装着型表示装置30において、装着者の視界(視野)内で下方に傾斜した視線方向、つまり、やや下方の視線方向で虚像を観察できるように、第2の筐体32を支持するスライド操作部35を第1の筐体31に対してスライド可能に設けたものである。
(Third embodiment)
6 and 7 are views for explaining a head-mounted display device according to a third embodiment of the present invention, and FIGS. 6A and 6B are side views showing the configuration of the main part. FIG. 7 is a view showing the housing separately. The head-mounted
そのため、第1の筐体31は、その先端部がスライド操作部35のスライド方向に傾斜して形成され、その傾斜方向に表示パネル13(図3参照)からの画像光を射出するように構成されている。また、スライド操作部35は、第2の筐体32を支持する先端部が、スライド方向に傾斜して形成されている。同様に、第2の筐体32は、第1の筐体31から下方に傾斜して射出される画像光を入射し、該画像光を装着者の眼前に導光して、当該眼球に向けて斜め上方に向けて射出するように傾斜して、スライド操作部35に支持されている。なお、図6(b)は、スライド操作部35を、図6(a)に示す状態から斜め下方にスライドさせた状態を示している。
For this reason, the
本実施の形態に係る頭部装着型表示装置40によると、第3実施の形態と同様の効果が得られる。また、第2の筐体32を支持するスライド操作部35を、装着者の視界(視野)内でやや下方の視線方向で虚像を観察できるようにスライド可能としたので、常時装着する際に、正面視界を遮らないやや下方向の表示位置を維持したまま、虚像の距離調整を行うことができる。
According to the head-mounted
(第4実施の形態)
図8乃至図10は、本発明の第4実施の形態に係る頭部装着型表示装置を説明するための図で、図8(a)および(b)は要部の構成を示す横断面図、図9は筐体を分離して示す図、図10は眼鏡への装着状態を示す斜視図である。本実施の形態に係る頭部装着型表示装置50は、第2実施の形態に係る頭部装着型表示装置30と、主として接眼光学系の構成が異なるものである。したがって、第2実施の形態で説明した構成要素と同一作用を成す構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIGS. 8 to 10 are views for explaining a head-mounted display device according to a fourth embodiment of the present invention. FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views showing the configuration of the main part. FIG. 9 is a view showing the housing separately, and FIG. 10 is a perspective view showing a state where the housing is attached to the glasses. The head-mounted
本実施の形態において、接眼光学系51は、正の屈折力を有する第1のレンズ52、負の屈折力を有する第2のレンズ53、プリズムからなる導光部材54および正の屈折力を有する接眼レンズ16とを有する。そして、第1の筐体31に収容された表示パネル13からの画像光が、第1のレンズ52、第2のレンズ53、導光部材54および接眼レンズ16を経て、全体として正の屈折力を有して、装着者の右眼球ERに向けて射出される。
In the present embodiment, the eyepiece
ここで、第1のレンズ52は、第1の筐体31の射出窓31aに保持されている。また、第2のレンズ53、導光部材54および接眼レンズ16は、第2のレンズ53が第2の筐体32の入射窓32aに位置するように導光部材54の入射面に接合され、接眼レンズ16が第2の筐体32の接眼窓32bに位置するように導光部材54の射出面に接合されて、第2の筐体32に保持されている。なお、導光部材54は、第2のレンズ53を経て入射される画像光を2回反射させて、接眼レンズ16を経て射出するように構成されている。
Here, the
そして、図8(a),(b)に示すように、第2の筐体32に連結されたスライド操作部35を、第1の筐体31に対してスライド操作することにより、第1の筐体31に保持された表示パネル13と、第2の筐体32に保持された接眼光学系51の一部の光学素子(この場合、第2のレンズ53、導光部材54および接眼レンズ16)との光路長を、第2の筐体32が前方に移動すると長くなるように調整可能にしている。これにより、第2実施の形態の場合と同様の効果が得られる。なお、図8(b)は、スライド操作部35を、図8(a)に示す状態から前方にスライドさせた状態を示している。
Then, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
なお、本実施の形態において、第1の筐体31の固定部33は、ボールジョイント33aを有し、このボールジョイント33aを介して眼鏡EGの右側のテンプルTRに固定される場合を例示している。また、図8(a),(b)においては、第1の筐体31は、電装系として、表示パネル13の他、表示パネル13の駆動回路等の搭載された回路基板56、ボタン電池57、表示パネル13と回路基板56とを接続するフレキシブル配線基板58等を収容する場合を例示している。また、第2の筐体32に連結されたスライド操作部35は、第1の筐体31の外側面に形成されたガイド溝31hに係合してスライドする場合を例示している。
In this embodiment, the fixing
(第5実施の形態)
図11は、本発明の第5実施の形態に係る頭部装着型表示装置の要部の構成を示す図である。本実施の形態に係る頭部装着型表示装置60は、第1実施の形態に係る頭部装着型表示装置10と、主として接眼光学系の構成が異なるものである。したがって、第1実施の形態で説明した構成要素と同一作用を成す構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a main part of a head-mounted display device according to the fifth embodiment of the present invention. The head-mounted
本実施の形態において、接眼光学系61は、正の屈折力を有するインナーフォーカスレンズ62、導光部材15および接眼レンズ16とを有する。そして、表示パネル13からの画像光が、インナーフォーカスレンズ62、導光部材15および接眼レンズ16を経て、装着者の右眼球ERに向けて射出される。
In the present embodiment, the eyepiece
ここで、表示パネル13は、筐体11の第1の部分11aに固定されており、導光部材15および接眼レンズ16は、筐体11の第2の部分11bに固定されている。また、インナーフォーカスレンズ62は、鏡筒65に保持されている。
Here, the
鏡筒65は、第1の部分11a内で、第1の部分11aの延在方向にスライド可能に設けられている。鏡筒65には、図11に部分拡大側面図をも示すように、第1の部分11aの外側面に形成されたガイド孔11dを通して連結されてスライド操作部22が外部に露出して設けられている。なお、鏡筒65は、筐体11との摩擦や図示しない公知のスライド支持機構等により、スライド操作部22の操作による任意のスライド位置を保持できるようになっている。
The
したがって、本実施の形態に係る頭部装着型表示装置60によれば、例えば、装着者がスライド操作部22を前方向に移動させると、インナーフォーカスレンズ62が同じ方向に移動する。これにより、表示パネル13とインナーフォーカスレンズ62との間の光路長が長くなって、画像光による虚像の形成位置が遠方に移動する。したがって、上記実施の形態の場合と同様の効果が得られる。
Therefore, according to the head-mounted
図12は、本発明に係る頭部装着型表示装置による虚像の距離変化を説明するための図である。なお、図12は、第3実施の形態で説明した頭部装着型表示装置40を眼鏡EGの右側のテンプルTRに取り付けた場合を例示している。上述した各実施の形態で説明したように、本発明に係る頭部装着型表示装置によると、スライド操作部35を前方にスライドさせると虚像VIが遠方に移動し、スライド操作部35を後方にスライドさせると虚像VIが近づく方向に移動する。ここで、装着者Hから虚像VIまでの距離は、例えば、無限遠から30cm程度まで可能であるが、様々な環境で常時装着して使用する用途を考慮すると、屋外で歩きながら街の情報を表示する場合は、2m〜3m程度の遠方に虚像VIを表示させるのが好ましい。また、デスクワーク等での使用の際には、50cm〜1m程度の近距離に虚像VIを表示させるのが好ましい。これにより、周囲の環境との視度の変化が少なく、スムーズな視認が可能となる。
FIG. 12 is a diagram for explaining a change in the distance of the virtual image by the head-mounted display device according to the present invention. Incidentally, FIG. 12 is a head-mounted
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、第1〜3実施の形態や第5実施の形態において、導光部材15は、5回反射に限らず、2回反射や3回反射等の任意の複数回反射とすることができる。同様に、第4実施の形態の導光部材54も、2回反射に限らず、3回反射や5回反射等の任意の複数回反射とすることができる。
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, in the first to third embodiments and the fifth embodiment, the
また、上記第2実施の形態において、スライド操作部35は、第4実施の形態と同様に、第1の筐体31にガイド溝を形成し、該ガイド溝に係合させてスライド可能に構成することも可能である。さらに、上記各実施の形態において、スライド操作部は、筐体の外側面側に限らず、上面側や下面側にスライド可能に設けることもできる。
In the second embodiment, the
また、上記各実施の形態では、表示パネルを固定し、スライド操作部のスライド操作により接眼光学系の少なくとも一部の光学素子を移動させたが、表示パネルのみ、あるいは表示パネルと接眼光学系の少なくとも一部の光学素子との双方を移動させるように構成することもできる。なお、表示パネルを移動させる場合は、スライド操作部を前方に移動させると、表示パネルを後方に移動させて、接眼光学系との間の光路長が長くなるようにする。また、本発明は、表示素子として、上述した二次元の画像光を射出する表示パネル以外に、画素レベルの画像光を射出する表示素子を用い、該画像光による二次元走査により画像を観察可能に表示する場合も有効に適用することが可能である。 In each of the above embodiments, the display panel is fixed, and at least a part of the optical elements of the eyepiece optical system is moved by the slide operation of the slide operation unit. However, only the display panel or the display panel and the eyepiece optical system are moved. It can also be configured to move both at least some of the optical elements. When the display panel is moved, if the slide operation unit is moved forward, the display panel is moved backward so that the optical path length with the eyepiece optical system is increased. In addition to the above-described display panel that emits two-dimensional image light, the present invention uses a display element that emits pixel-level image light and can observe an image by two-dimensional scanning with the image light. It is also possible to effectively apply to the case of displaying on the screen.
10,30,40,50,60 頭部装着型表示装置
11 筐体
11a 第1の部分
11b 第2の部分
11c 接眼窓
11d ガイド孔
12 固定部
13 表示パネル
14 接眼光学系
15 導光部材
16 接眼レンズ
17a 入射面
17b 射出面
21 スライド部材
22 スライド操作部
31 第1の筐体
31a 射出窓
31b,31c ガイド孔
31f,31g 庇
32 第2の筐体
32a 入射窓
32b 接眼窓
32c 庇
33 固定部
33a ボールジョイント
34 プリズム
35 スライド操作部
36,37 ガイドピン
51 接眼光学系
52 第1のレンズ
53 第2のレンズ
54 導光部材
61 接眼光学系
62 インナーフォーカスレンズ
65 鏡筒
ER 右眼球
EG 眼鏡
TR テンプル
VI 虚像
H 装着者
10, 30, 40, 50, 60 Head mounted
Claims (5)
該表示素子を収容する筐体と、
前記表示素子からの画像光を入射し、該画像光を装着者の眼前に導光して、当該眼球に向けて射出して、前記画像光による虚像を観察可能とする正の屈折力を有する接眼光学系と、
前記筐体に対して、前記装着者の頭部の前後方向にスライド可能に設けられたスライド操作部と、を備え、
前記筐体は、第1の筐体および第2の筐体を有し、
前記表示素子は、前記第1の筐体に固定されており、
前記接眼光学系の少なくとも一部の光学素子は、前記第2の筐体に固定されており、
前記スライド操作部は、前記装着者の前方向にスライドされると、前記表示素子と前記光学素子との間の光路長が長くなるように、少なくとも前記表示素子または前記光学素子と結合されている、
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。 A display element;
A housing for housing the display element;
Image light from the display element is incident, the image light is guided in front of the wearer's eyes, and emitted toward the eyeball, thereby having a positive refracting power that enables a virtual image by the image light to be observed. An eyepiece optical system;
A slide operation unit provided to be slidable in the front-rear direction of the head of the wearer with respect to the housing;
The housing has a first housing and a second housing,
The display element is fixed to the first housing;
At least some of the optical elements of the eyepiece optical system are fixed to the second housing,
The slide operation portion, when slid in the forward direction of the wearer, the so that the optical path length between the display element and the front Symbol light optical element becomes longer, coupled to at least the display element or the optical element ing,
A head-mounted display device characterized by that.
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 slide operation unit is slidably provided on the first casing, is coupled to the second casing, and is coupled to the optical element via the second casing.
The head-mounted display device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の頭部装着型表示装置。 In the optical element, an incident surface on which the image light from the display element is incident and an exit surface on which the image light is emitted toward the eyeball of the wearer are positioned on the near side as viewed from the wearer. Including a light guide member,
The head-mounted display device according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項2に記載の頭部装着型表示装置。 The slide operation unit is provided so as to be slidable on the outer surface of the first housing.
The head-mounted display device according to claim 2 .
ことを特徴とする請求項2に記載の頭部装着型表示装置。 The slide operation unit is provided so as to be slidable with respect to the first housing so that a virtual image can be observed in a line-of-sight direction inclined downward in the field of view of the wearer.
The head-mounted display device according to claim 2 .
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