JP6281454B2 - Head mounted display and image display unit - Google Patents
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Description
本発明は、画像表示装置を頭部に装着するヘッドマウントディスプレイおよび画像表示ユニットに関する。 The present invention relates to a head mounted display and an image display unit for mounting an image display device on a head.
画像表示装置を取り付けた装着具を使用者の頭部に装着し、使用者の眼に画像を提示するヘッドマウントディスプレイ(以下、「HMD」という。)が知られている。特許文献1に記載のHMDが備える装着具は、棒状で、頭部装着時の向きで後側に突出する湾曲形状を呈する。装着具の両端は、使用者の耳に掛ける一対のイヤーパッドに接続される。画像表示装置は装着具の前側に配置される。画像表示装置は、アーム部を介して装着具に接続される。アーム部は、一端がイヤーパッドの後側で装着具の一方の端部に取り付けられる。アーム部は、画像表示装置が設けられた他端へ向けて、側方へ向けて凸状に湾曲して延びる。装着時、アーム部は湾曲形状によって頭部との間に間隙を有する。このため、眼鏡使用者がHMDを装着しても、アーム部は眼鏡フレームと接触しにくい。
2. Description of the Related Art A head-mounted display (hereinafter referred to as “HMD”) that wears a wearing tool with an image display device on a user's head and presents an image to the user's eyes is known. The wearing tool provided in the HMD described in
しかしながら、アーム部を側部後側から前側に届かせるため、特許文献1ではアーム部を比較的長く形成する必要がある。アーム部と装着具の接続部分には、アーム部の延長に伴い重みが増した分、大きなトルクが掛かる。接続部分がアーム部を保持する保持トルクを大きくすると、装着時にアーム部を動かすのに必要な力が大きくなる。特許文献1では、画像表示装置の位置が微調整しにくくなる可能性があった。また、画像表示装置とアーム部は、装着時の頭部の微少な動きによって、接続部分を支点に振動する。画像表示装置の揺れ幅は、アーム部の長さに応じて大きくなる。故に特許文献1では、画像表示装置に表示される画像がぶれ易くなる可能性があった。
However, in order to allow the arm portion to reach from the rear side to the front side, in
本発明は、眼鏡使用者の装着時にアーム部が眼鏡フレームに接触しにくく、且つ画像表示装置の揺れを抑制することができるヘッドマウントディスプレイおよび画像表示ユニットを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a head-mounted display and an image display unit that can prevent an arm portion from coming into contact with a spectacle frame when wearing a spectacles user and can suppress shaking of an image display device.
本発明の第一態様によれば、開環状または閉環状に形成され、第一方向および前記第一方向に直交する第二方向において凸状に湾曲する部分を有する装着具と、画像光を生成する画像光生成部、および前記画像光生成部が生成した画像光に基づく画像を表示する画像表示部を含む画像表示装置と、凸状に湾曲しつつ棒状に延び、一端部が他端部よりも前記第一方向および前記第二方向に直交する第三方向の一方側に配置されるアーム部であって、前記一端部において前記装着具に連結され、且つ前記他端部において前記画像表示装置に連結されるアーム部と、前記第一方向における前記装着具の中央の位置よりも前記第一方向一方側の位置で、且つ前記第二方向における前記装着具の中央の位置よりも前記第二方向一方側または他方側の特定位置で前記装着具に接続し、且つ前記アーム部の前記一端部に接続し、前記装着具と前記アーム部とを連結する第一連結機構であって、前記装着具の湾曲形状によって囲まれる領域の内部から前記特定位置を通り前記領域の外部へ向かう第四方向において前記第一連結機構よりも外部側に前記一端部を配置した状態で、前記装着具よりも前記領域の外部側へ突出して設けられる第一連結機構と、前記第四方向において前記装着具よりも外部側に配置され、且つ前記アーム部の前記他端部と前記画像表示装置とに接続し、前記アーム部と前記画像表示装置とを連結する第二連結機構とを備えたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイが提供される。
According to the first aspect of the present invention, the mounting tool is formed in an open ring shape or a closed ring shape and has a portion curved in a convex shape in the first direction and the second direction orthogonal to the first direction, and generates image light. And an image display device that includes an image display unit that displays an image based on the image light generated by the image light generation unit, and extends in a rod shape while curving in a convex shape, with one end portion from the other end portion Is an arm portion arranged on one side in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction, and is connected to the mounting tool at the one end portion and the image display device at the other end portion. An arm portion coupled to the first position in the first direction relative to the central position of the mounting tool in the first direction and the second position relative to the central position of the mounting tool in the second direction. Identify one direction or the other A first connection mechanism that connects to the mounting tool and connects to the one end of the arm portion and connects the mounting tool and the arm portion, and is surrounded by a curved shape of the mounting tool In the fourth direction from the inside to the outside of the region through the specific position, the one end portion is disposed on the outer side of the first coupling mechanism, and protrudes to the outside of the region from the wearing tool. A first coupling mechanism provided; and disposed on the outer side of the mounting tool in the fourth direction, and connected to the other end of the arm and the image display device, and the arm and the image display There is provided a head mounted display comprising a second connecting mechanism for connecting the device.
第一態様に係るヘッドマウントディスプレイ(HMD)は、例えば、第二方向を左右方向へ向け、第一方向の一方側を前側にして使用者の頭部に装着される。装着具とアーム部を連結する第一連結機構は、装着具の特定位置から装着具よりも外部へ突出する。特定位置は、装着具の第二方向中央、例えば、装着時の左右方向中央から左側または右側にずれた位置であり、且つ装着具の第一方向中央、例えば、前後方向中央よりも前側の位置である。この位置を特定位置としたことで、HMDは、第三方向他方側、例えば、上下方向の下方側にアーム部の他端部を配置する構成にできる。故にHMDは、アーム部が、例えば使用者の耳の後側から顔の前面に届く長さがなくとも、特定位置から使用者の顔の前面に届く程度の長さがあれば、十分に、画像表示装置を使用者の眼前に配置させることができる。画像表示装置とアーム部を連結する第二連結機構は、装着具よりも領域外部に配置される。従って、HMDが眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、アーム部は、眼鏡フレームに対して領域の外部側に配置されるので、眼鏡フレームに接触しにくい。 The head-mounted display (HMD) according to the first aspect is mounted on the user's head, for example, with the second direction facing the left-right direction and one side of the first direction being the front side. The first connection mechanism that connects the mounting tool and the arm portion protrudes from the specific position of the mounting tool to the outside of the mounting tool. The specific position is a position shifted from the center in the second direction of the wearing tool, for example, the left or right side from the center in the left-right direction at the time of wearing, and the position in front of the center in the first direction of the wearing tool, for example, the front-rear direction It is. By setting this position as the specific position, the HMD can be configured such that the other end portion of the arm portion is disposed on the other side in the third direction, for example, on the lower side in the vertical direction. Therefore, the HMD has a length that can reach the front of the user's face from a specific position, even if the arm does not have a length that reaches the front of the face from the back of the user's ear, for example, The image display device can be placed in front of the user's eyes. The second coupling mechanism that couples the image display device and the arm unit is arranged outside the region than the wearing tool. Therefore, when the HMD is mounted on the head of the spectacle user, the arm portion is disposed on the outer side of the region with respect to the spectacle frame, so that it is difficult to contact the spectacle frame.
第一態様において、前記画像表示装置の筐体は前記第二方向に延びて配置されてもよい。前記画像表示装置は、前記筐体内に設けられ、前記第二方向に沿って画像光を出射する画像光形成部と、前記筐体の前記第二方向における端部の一つである先端部に設けられ、前記画像光形成部から出射された前記画像光を前記第一方向の他方側へ向けて偏向する偏向部とを備えてもよい。前記第二連結機構は、前記画像表示装置の前記筐体の前記先端部とは反対側の端部である基端部に接続してもよい。アーム部は、使用者の視界を妨げないようにするため、使用者の眼前よりも第二方向に離れた位置に配置することが望ましい。アーム部の他端部と画像表示装置の基端部とは、第二連結機構によって連結される。即ち、画像表示装置の基端部は、使用者の眼前よりも第二方向に離れた位置に配置されている。よって画像表示装置は、筐体の長手方向を第二方向に沿わせて配置すれば、先端部を使用者の眼前に近づけて配置することができる。故にHMDは、第二連結機構を長く形成したり、画像表示装置が眼前に届くようにアーム部を湾曲させたりすることなく、使用者の眼前に偏向部を配置することができる。 In the first aspect, the housing of the image display device may be arranged extending in the second direction. The image display device is provided in the housing, and includes an image light forming portion that emits image light along the second direction, and a tip portion that is one of the end portions in the second direction of the housing. And a deflection unit that deflects the image light emitted from the image light forming unit toward the other side in the first direction. The second coupling mechanism may be connected to a proximal end portion that is an end portion on the opposite side of the distal end portion of the housing of the image display device. In order not to disturb the user's field of view, it is desirable to arrange the arm part at a position away from the user's eyes in the second direction. The other end portion of the arm portion and the base end portion of the image display device are connected by a second connecting mechanism. That is, the base end portion of the image display device is disposed at a position away from the user's eyes in the second direction. Therefore, the image display device can be disposed with the tip portion close to the eyes of the user if the longitudinal direction of the housing is disposed along the second direction. Therefore, HMD can arrange | position a deflection | deviation part in front of a user's eyes, without forming a 2nd connection mechanism long or curving an arm part so that an image display apparatus may reach in front of eyes.
第一態様において、前記第二連結機構は、前記偏向部よりも前記第一方向他方側で、前記画像表示装置の前記基端部に接続してもよい。HMDを眼鏡使用者に装着する場合、眼前に眼鏡レンズが配置されるので、画像表示装置は眼鏡レンズよりも第一方向一方側に配置される必要がある。第二連結機構が画像表示装置の第一方向他方側で基端部に接続するので、HMDは、画像表示装置を第二連結機構よりも第一方向一方側に配置することができる。故にHMDは、眼鏡レンズを避けた位置に画像表示装置を配置するためアーム部を長く構成しなくとも済むので、装着具に対する画像表示装置とアーム部の揺れによる画像のぶれを抑制することができる。 In the first aspect, the second connection mechanism may be connected to the base end portion of the image display device on the other side in the first direction with respect to the deflection portion. When the HMD is worn by a spectacle user, since the spectacle lens is disposed in front of the eye, the image display device needs to be disposed on one side in the first direction from the spectacle lens. Since the second connection mechanism is connected to the base end portion on the other side in the first direction of the image display device, the HMD can arrange the image display device on the one side in the first direction with respect to the second connection mechanism. Therefore, in the HMD, since the image display device is disposed at a position avoiding the spectacle lens, it is not necessary to make the arm portion long, so that it is possible to suppress image blurring due to shaking of the image display device and the arm portion with respect to the wearing tool. .
第一態様において、前記アーム部は、前記装着具および前記画像表示装置よりも前記第二方向において前記領域の外部側に配置されてもよい。HMDが眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、アーム部は眼鏡フレームと接触しにくい。また、アーム部は使用者の視野を妨げにくい。 1st aspect WHEREIN: The said arm part may be arrange | positioned on the outer side of the said area | region in said 2nd direction rather than the said mounting tool and the said image display apparatus. When the HMD is mounted on the head of a spectacle user, the arm portion is unlikely to contact the spectacle frame. Further, the arm portion is unlikely to obstruct the user's visual field.
第一態様において、前記第四方向は、前記第二方向に沿う方向であってもよい。第一連結機構は、第二方向に沿って装着具から領域の外向きに延びる。故に、第一連結機構に接続されるアーム部は、装着時の眼前よりも側方に配置され、視野を妨げにくい。 In the first aspect, the fourth direction may be a direction along the second direction. The first coupling mechanism extends outward from the wearing device along the second direction. Therefore, the arm part connected to the first coupling mechanism is disposed laterally from the front of the eye at the time of wearing, and hardly disturbs the visual field.
第一態様において、前記第一連結機構は、前記装着具の前記第二方向の端部よりも前記第二方向における前記領域の外部側で、前記アーム部の前記一端部に接続してもよい。アーム部は、確実に、装着具の第二方向の端部よりも前記領域の外部側に配置される。故にアーム部は、装着時の眼前よりも側方に配置されるため、視野を妨げにくい。 In the first aspect, the first coupling mechanism may be connected to the one end portion of the arm portion on the outer side of the region in the second direction than the end portion in the second direction of the wearing tool. . The arm portion is surely arranged on the outer side of the region from the end portion in the second direction of the wearing tool. Therefore, since the arm portion is arranged on the side of the eye before wearing, it is difficult to obstruct the visual field.
第一態様において、前記アーム部は、前記一端部と前記他端部との間の部分が、前記領域の外部側へ向けて凸状に湾曲してもよい。アーム部は、湾曲することによって、眼鏡使用者の頭部に装着された場合に眼鏡フレームに対して第二方向において前記領域の外部側に位置することができる。故にアーム部は眼鏡フレームと接触しにくい。 In the first aspect, in the arm portion, a portion between the one end portion and the other end portion may be curved in a convex shape toward the outside of the region. The arm portion can be curved so as to be positioned outside the region in the second direction with respect to the spectacle frame when worn on the spectacle user's head. Therefore, the arm portion is difficult to contact with the spectacle frame.
第一態様において、前記第一連結機構は、前記アーム部が前記装着具に対して二軸以上の回転自由度を有した状態で前記装着具と前記アーム部とを連結してもよい。前記第二連結機構は、前記画像表示装置が前記アーム部に対して二軸以上の回転自由度を有した状態で前記アーム部と前記画像表示装置とを連結してもよい。HMDは、装着具、アーム部および画像表示装置の位置関係を維持した状態で画像表示装置の配置位置を容易に調整することができる。 1st aspect WHEREIN: A said 1st connection mechanism may connect the said mounting tool and the said arm part in the state in which the said arm part had a 2 or more axis | shaft freedom degree with respect to the said mounting tool. The second connection mechanism may connect the arm unit and the image display device in a state where the image display device has a degree of freedom of rotation of two or more axes with respect to the arm unit. The HMD can easily adjust the arrangement position of the image display device while maintaining the positional relationship between the wearing tool, the arm unit, and the image display device.
第一態様において、前記アーム部の前記一端部は、前記一端部から突出して前記第一連結機構と接続する接続部を備えてもよい。前記第一連結機構が可動範囲の中央で前記装着具と前記アーム部とを連結する場合に、前記接続部は、前記一端部から前記第二方向に沿って突出してもよいし、前記アーム部は、前記他端部が前記一端部に対し、前記第三方向の他方側且つ前記第二方向において前記領域の外部側に位置する向きに延びてもよい。眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、一端部よりも眼鏡フレームの近くに配置される他端部側が第二方向において一端部よりも前記領域の外部側に位置する。故にアーム部は眼鏡フレームと接触しにくい。 1st aspect WHEREIN: The said one end part of the said arm part may be provided with the connection part which protrudes from the said one end part and connects with said 1st connection mechanism. When the first connecting mechanism connects the mounting tool and the arm part at the center of the movable range, the connecting part may protrude from the one end part along the second direction, and the arm part The other end may extend with respect to the one end in a direction positioned on the other side of the third direction and on the outer side of the region in the second direction. When worn on the head of the spectacle user, the other end side disposed closer to the spectacle frame than the one end is positioned outside the region in the second direction than the one end. Therefore, the arm portion is difficult to contact with the spectacle frame.
第一態様において、前記装着具は、第一位置と、前記第一位置よりも前記第一方向の一方側に位置する第二位置との間で延びる第一部分と、前記第一位置に対して前記第二方向の一方に位置する第三位置と、前記第二位置に対して前記第二方向の一方に位置し、且つ前記第三位置よりも前記第一方向の一方側に位置する第四位置との間で延びる第二部分と、前記第一位置と前記第三位置との間および前記第二位置と前記第四位置との間のうち少なくとも一方の間で延び、前記第一部分および前記第二部分の夫々に連続する第三部分とを備えてもよい。少なくとも一部が、前記領域の外側へ向けて凸状に湾曲してもよい。また、前記第一部分は、前記第一位置と、前記第一位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向他方側に位置する第五位置との間で延びる第四部分と、前記第五位置と、前記第五位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向一方側に位置する前記第二位置との間で延びる第五部分とを有してもよい。前記第二部分は、前記第三位置と、前記第三位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向一方側に位置する第六位置との間で延びる第六部分と、前記第六位置と、前記第六位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向他方側に位置する前記第四位置との間で延びる第七部分とを有してもよい。HMDの装着時に、装着具は、各部分が使用者の頭部形状にフィットし、頭部を確実に保持するので、装着位置のずれが抑制される。 1st aspect WHEREIN: The said mounting tool is a 1st part extended between the 1st position and the 2nd position located in the one side of the said 1st direction rather than the said 1st position, With respect to the said 1st position A third position located on one side of the second direction, and a fourth position located on one side of the second direction with respect to the second position and located on one side of the first direction with respect to the third position. A second portion extending between the first position and the third position and between the second position and the fourth position, the first portion and You may provide the 3rd part which follows each of a 2nd part. At least a portion may be curved in a convex shape toward the outside of the region. The first portion includes a fourth portion extending between the first position and a fifth position located on the one side in the first direction and the other side in the second direction with respect to the first position; You may have a 5th part extended between said 5th position and said 2nd position located in said 1st direction one side and said 2nd direction one side rather than said 5th position. The second part includes a sixth part extending between the third position and a sixth position located on one side in the first direction and one side in the second direction with respect to the third position, and the sixth part. And a seventh portion extending between the position and the fourth position located on the one side in the first direction and the other side in the second direction with respect to the sixth position. When the HMD is mounted, each portion of the mounting tool fits the shape of the user's head and securely holds the head, so that displacement of the mounting position is suppressed.
本発明の第二態様によれば、頭部に装着可能で頭部形状に沿って湾曲する装着具に取付可能な画像表示ユニットであって、画像光を生成する画像光生成部、および前記画像光生成部が生成した画像光に基づく画像を表示する画像表示部を含む画像表示装置と、画像を表示する画像表示装置と、前記装着具の頭部装着時の前後方向に対応する第一方向と、前記第一方向に直交し、前記装着具の頭部装着時の左右方向に対応する第二方向との夫々に直交し、前記装着具の頭部装着時の上下方向に対応する第三方向において、凸状に湾曲しつつ棒状に延び、一端部が他端部よりも前記第三方向の一方側に配置されるアーム部であって、前記一端部において前記装着具に連結され、且つ前記他端部において前記画像表示装置に連結されるアーム部と、前記第一方向における前記装着具の中央の位置よりも頭部装着時の前側の位置で、且つ前記第二方向における前記装着具の中央の位置よりも頭部装着時の左側または右側の位置である特定位置で前記装着具に取り付けられ、且つ前記アーム部の前記一端部に接続し、前記装着具と前記アーム部とを連結する第一連結機構であって、前記装着具の湾曲形状によって囲まれる領域の内部から前記特定位置を通り前記領域の外部へ向かう第四方向において前記第一連結機構よりも外部側に前記一端部を配置した状態で、前記装着具よりも前記領域の外部側へ突出して設けられる第一連結機構と、前記第四方向において前記装着具よりも外部側に配置され、且つ前記アーム部の前記他端部と前記画像表示装置とに接続し、前記アーム部と前記画像表示装置とを連結する第二連結機構とを備えたことを特徴とする画像表示ユニットが提供される。
According to the second aspect of the present invention, there is provided an image display unit that can be attached to a head and can be attached to a wearing tool that is curved along the shape of the head, the image light generating unit that generates image light, and the image An image display device that includes an image display unit that displays an image based on image light generated by the light generation unit, an image display device that displays an image, and a first direction corresponding to the front-rear direction when the head is mounted on the wearing tool And a third direction orthogonal to the first direction, orthogonal to the second direction corresponding to the left-right direction when the mounting tool is worn on the head, and corresponding to the vertical direction when the mounting tool is worn on the head. And extending in a rod shape while curving in a convex shape, and having one end portion disposed on one side of the third direction with respect to the other end portion, and connected to the wearing tool at the one end portion, and An arm connected to the image display device at the other end; In a position on the front side when wearing the head from the center position of the wearing tool in the first direction, and a position on the left side or right side when wearing the head from the center position of the wearing tool in the second direction. A first connecting mechanism that is attached to the mounting tool at a specific position and is connected to the one end of the arm unit and connects the mounting tool and the arm unit, and is surrounded by a curved shape of the mounting tool. In the fourth direction from the inside of the region that passes through the specific position to the outside of the region, the one end portion is disposed on the outer side of the first coupling mechanism, and the outer side of the region is more than the mounting tool. A first coupling mechanism that protrudes, is disposed on the outside of the mounting tool in the fourth direction, and is connected to the other end of the arm and the image display device, and the arm and Image display The image display unit, characterized in that a second connecting mechanism for connecting the location is provided.
第二態様に係る画像表示ユニットを装着具の特定位置に取り付けたHMDは、アーム部を第三方向即ち上下方向の下方へ延ばす構成とする。アーム部が、例えば使用者の耳の後側から顔の前面に届く長さがなくとも、特定位置から使用者の顔の前面に届く程度の長さがあれば、HMDは十分に、画像表示装置を眼前に配置させることができる。このHMDが眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、アーム部は、眼鏡フレームに対して領域の外部側に配置されるので、眼鏡フレームと接触しにくい。また、アーム部の他端は、第一連結機構に接続するアーム部の一端に対し、下方側に位置する。即ち、画像表示装置とアーム部が受ける重力によって第一連結機構が受ける力の方向は、重力方向に近い。故に、画像表示装置とアーム部が受ける重力によって第一連結機構に掛かるトルクは、例えばアーム部の他端を一端に対して前方に配置した場合と比べ、小さい。従ってHMDは、装着時にアーム部を動かすのに必要な力を小さくできるので、画像表示装置の位置の微調整をし易くすることができる。 The HMD in which the image display unit according to the second aspect is attached to a specific position of the wearing tool is configured to extend the arm portion downward in the third direction, that is, the vertical direction. For example, even if the arm portion is not long enough to reach the front face of the face from the rear side of the user's ear, the HMD can display an image sufficiently if the arm portion is long enough to reach the front face of the user from a specific position. The device can be placed in front of the eye. When this HMD is mounted on the head of a spectacle user, the arm portion is disposed on the outer side of the region with respect to the spectacle frame, so that it is difficult to contact the spectacle frame. Further, the other end of the arm portion is positioned on the lower side with respect to one end of the arm portion connected to the first coupling mechanism. That is, the direction of the force received by the first coupling mechanism by the gravity received by the image display device and the arm unit is close to the direction of gravity. Therefore, the torque applied to the first coupling mechanism by the gravity received by the image display device and the arm unit is smaller than, for example, when the other end of the arm unit is disposed forward with respect to the one end. Accordingly, the HMD can reduce the force required to move the arm portion when the HMD is mounted, and therefore can facilitate fine adjustment of the position of the image display device.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載されている装置の構成は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings to be referred to are used for explaining technical features that can be adopted by the present invention. The configuration of the apparatus described in the drawings is not intended to be limited to that, but merely an illustrative example.
図1〜図3に示すように、ヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display、以下、「HMD」という。)1は、使用者の頭部に装着可能な光学透過型のHMDである。使用者の眼前の景色の光は、ハーフミラー35を透過することによって使用者の眼に直接導かれる。HMD1の投影形式は、虚像投影型である。ハーフミラー35は、液晶パネル(図示略)に表示された画像の光を、使用者の片側の眼に向けて反射させる。HMD1は、使用者に対して、眼前の景色に画像を重ねて認識させることができる。HMD1は、画像表示部3、アーム部4、装着具5、連結機構8,9を備える。画像表示部3、アーム部4および連結機構8,9は、装着具5に取り付け・取り外し可能な画像表示ユニット2を構成する。以下、図の説明の理解を助けるため、HMD1の上側、下側、左側、右側、前側、後側を定義する。HMD1の上側、下側、左側、右側は、例えば、図1の上側、下側、右側、左側に夫々対応する。HMD1の前側、後側は、例えば、図2の下側、上側に夫々対応する。HMD1の上側、下側、左側、右側、前側、後側は、夫々、装着具5が使用者に着用された場合における使用者基準の方向に対応する。
As shown in FIGS. 1 to 3, a head mounted display (hereinafter referred to as “HMD”) 1 is an optically transmissive HMD that can be mounted on a user's head. The light of the scenery in front of the user's eyes is guided directly to the user's eyes by passing through the
装着具5は、樹脂や金属(例えば、ステンレス)などの可撓性を有する材質で構成される。装着具5は、略環状に形成され、後側が開環する細長い板状部材である。本実施形態の装着具5の形状は、左右対称、且つ上下対称な形状である。以下では、便宜上、装着具5の構成を5つの部分に分けて説明する。装着具5は、中前部分53、右前部分54、右後部分55、左前部分56および左後部分57を有する。
The mounting tool 5 is made of a flexible material such as resin or metal (for example, stainless steel). The mounting tool 5 is an elongated plate-like member that is formed in a substantially annular shape and that opens on the rear side. The shape of the wearing tool 5 of this embodiment is a symmetrical shape and a vertically symmetrical shape. Hereinafter, for convenience, the configuration of the wearing tool 5 will be described in five parts. The mounting tool 5 has a
右前部分54は、位置12と位置16との間で延びる部分である。位置12は、位置16よりも前側且つ左側に位置する。右前部分54は、装着具5によって取り囲まれる領域10の外側、即ち前側且つ右側へ向けて凸状に湾曲する。右後部分55は、位置16と位置11との間で延びる部分である。位置11は、位置16よりも後側且つ左側に位置する。右後部分55は右前部分54に連続する。右後部分55は、領域10の外側、即ち後側且つ右側へ向けて凸状に湾曲する。言い換えると、右前部分54と右後部分55は、装着具5の構成を中前部分53、右側部分51および左側部分52の3つの部分に分けた場合の右側部分51を構成する。右側部分51は、中前部分53の右側に接続し、後側へ向けて延びる。右側部分51は右側へ向けて凸状に湾曲する。
The front
左前部分56は、位置14と位置17との間で延びる部分である。位置17は位置16の左方に位置する。位置14は位置12の左方の位置で、位置17よりも前側且つ右側に位置する。左前部分56は、領域10の外側、即ち前側且つ左側へ向けて凸状に湾曲する。左後部分57は、位置17と位置13との間で延びる部分である。位置13は位置11の左方の位置で、位置17よりも後側且つ右側に位置する。左後部分57は左前部分56に連続する。左後部分57は、領域10の外側、即ち後側且つ左側へ向けて凸状に湾曲する。言い換えると、左前部分56と左後部分57は、装着具5の左側部分52を構成する。左側部分52は、中前部分53の左側に接続し、後側へ向けて延びる。左側部分52は左側へ向けて凸状に湾曲する。
The
中前部分53は、位置14と位置12との間で左右方向に延びる部分である。中前部分53は、右前部分54と左前部分56との夫々に連続する。中前部分53は、領域10の外側、即ち前側へ向けて凸状に湾曲する。左右方向における装着具5の中央の位置21には、前後方向における装着具5の最も前側の端部である先端部61が配置される。位置11,13には、前後方向における装着具5の最も後側の端部62,63が夫々配置される。位置16には、左右方向における装着具5の最も右側の端部64が配置される。位置17には、左右方向における装着具5の最も左側の端部65が配置される。
The
装着具5は、装着時に使用者の頭部を挟んで保持する。右後部分55と左後部分57とが夫々使用者の側頭部を押圧し、且つHMD1の重みを支持するのに十分な押圧力を得られるように、装着具5の湾曲形状は部分ごとに異なる。位置12は、中前部分53の湾曲形状と、右前部分54の湾曲形状との境界となる位置である。位置14は、中前部分53の湾曲形状と、左前部分56の湾曲形状との境界となる位置である。また、位置16には、右前部分54の湾曲形状と右後部分55の湾曲形状との境界が位置する。位置17には、左前部分56の湾曲形状と左後部分57の湾曲形状との境界が位置する。
The wearing tool 5 holds the user's head across the user's head when worn. The curved shape of the wearing tool 5 is part by part so that the right
平面視で、装着具5の領域10内を向く面に接する曲率円の径方向を、装着具5の厚み方向と定義する。装着具5の中前部分53、右前部分54および左前部分56における厚み方向の大きさは、略同じ大きさである。右後部分55および左後部分57における厚み方向の大きさは、中前部分53、右前部分54および左前部分56における厚み方向の大きさに対し、夫々、突出部66,67(後述)の厚み方向の大きさ分大きい。中前部分53、右前部分54および左前部分56における上下方向の大きさは、略同じである。右後部分55および左後部分57における上下方向の大きさは、夫々、前側から後側へ向けて徐々に大きくなり、端部62,63近傍で最も大きく、端部62,63へ向けて徐々に小さくなる。
The radial direction of the curvature circle in contact with the surface facing the inside of the
右後部分55および左後部分57には、夫々、領域10内へ突出する突出部66,67が形成される。突出部66,67は、夫々、右後部分55および左後部分57の領域10内を向く内面70,71を厚み方向に領域10内へ向けて段状にせり出す形態で設けられている。故に内面70,71は、夫々、右後部分55および左後部分57の湾曲形状に沿う曲面状を呈する。従って突出部66,67の上下方向の大きさも、夫々、前側から後側へ向けて徐々に大きくなり、端部62,63近傍で最も大きく、端部62,63へ向けて徐々に小さくなる。
突出部66,67の突出方向(即ち、厚み方向)に対する側面には、夫々、突出方向に対する周方向に沿って溝状に延びる保持溝68,69が形成されている。保持溝68,69は、夫々、突出部66,67の周囲を一周して設けられる。突出部66の上側の側面に開口する保持溝68の部分と、下側の側面に開口する保持溝68の部分は、夫々、右後部分55の湾曲形状に沿って延びる。同様に、突出部67の上側の側面に開口する保持溝69の部分と、下側の側面に開口する保持溝69の部分も、夫々、左後部分57の湾曲形状に沿って延びる。
Holding
画像表示部3と外部機器(図示略)とを電気的に接続するケーブル39(図2参照)は、画像表示部3から引き出される。ケーブル39は、アーム部4および装着具5を伝って配線される。保持溝68,69は、ケーブル39の装着具5において配線される部分を溝内に保持する。保持溝68,69の上下方向の大きさ(即ち、深さ)は、ケーブル39の外径よりも大きい。故に保持溝68,69に保持された状態のケーブル39は、保持溝68,69の開口部から溝外へ露出しない。画像表示部3から引き出されたケーブル39は、アーム部4を伝い、アーム部4に近い側(例えば左側)の保持溝69内に挿入される。ケーブル39は、保持溝69の前側の端部69Aから保持溝69内に挿入される。ケーブル39は、保持溝69の部分のうち、突出部67の上側の側面に開口する部分で、溝内を通して配線される。ケーブル39は、保持溝69に案内され、保持溝69の後側の端部69Bから装着具5の外部に引き出される。
A cable 39 (see FIG. 2) that electrically connects the
装着具5は、装着時に使用者の頭部に当接するパッド75〜77を備える。パッド75〜77は、例えばシリコン樹脂等、弾性を有する樹脂で構成される。パッド75は、中前部分53において領域10内を向く内面72で、装着具5の左右方向中央の位置21を含む部分に設けられる。パッド75は、中前部分53の湾曲形状に沿って左右方向に延び、厚み方向に沿って、内面72から離間する方向(例えば、図2における後方)に突出する。パッド75の上下方向の大きさは、中前部分53における装着具5の上下方向の大きさと略同じ、もしくはそれより小さい。HMD1の装着時、パッド75は、使用者の額または前頭部に当接し、頭部において装着具5を位置決めする。
The wearing tool 5 includes
パッド76,77は、夫々、装着具5の右後部分55の内面70と左後部分57の内面71とに設けられる。パッド76は、右後部分55の湾曲形状に沿って延び、領域10内へ向けて厚み方向に沿って突出する。右後部分55の湾曲する向きに沿う方向においてパッド76が延びる長さは、右後部分55の長さよりも短い。パッド76の上下方向の大きさは、右後部分55の上下方向の大きさと略同じ、もしくはそれより小さい。また、パッド76の上下方向の大きさは、中前部分53、右前部分54および左前部分56における上下方向の大きさよりも大きい。本実施形態では、パッド76は、内面70において、右後部分55の湾曲形状に沿う方向の略中央から端部62にかけての部分に設けられている。パッド77は、左後部分57の湾曲形状に沿って延び、領域10内へ向けて厚み方向に沿って突出する。左後部分57の湾曲する向きに沿う方向においてパッド77が延びる長さは、左後部分57の長さよりも短い。パッド77の上下方向の大きさは、左後部分57の上下方向の大きさと略同じ、もしくはそれより小さい。また、パッド77の上下方向の大きさは、中前部分53、右前部分54および左前部分56における上下方向の大きさよりも大きい。本実施形態では、パッド77は、内面71において、左後部分57の湾曲形状に沿う方向で略中央から端部63にかけての部分に設けられている。
The
前述したように、装着具5は可撓性を有する。HMD1の装着時、装着具5は、端部62と端部63とが領域10の外側へ向けて(例えば、左右方向に向けて)、使用者の手によって押し広げられて離間される。装着具5が使用者の頭部へ嵌められた場合、パッド75は、使用者の額または前頭部に当接することで、頭部において装着具5を前後方向に位置決めする。端部62,63の押し広げられた状態が解除されると、装着具5の右後部分55と左後部分57は、領域10の内側へ向けて付勢される。パッド76,77は、夫々、使用者の右側頭部と左側頭部に当接する。右後部分55の内面70は、パッド76を介し、使用者の右側頭部を押圧する。同様に、左後部分57の内面71は、パッド77を介し、使用者の左側頭部を押圧する。装着具5の右後部分55と左後部分57とは、夫々使用者の側頭部を押圧する押圧力を得て、使用者の頭部を挟んで保持する。前述したように、上下方向に大きく形成された内面70,71は、使用者の側頭部に当接する面積が、中前部分53の内面72と比べて大きく確保されている。故に装着具5が使用者の頭部に装着された場合に、パッド76,77は、頭部との当接面積が増えることによって、頭部との間で大きな摩擦力を得る。摩擦面積が確保されたことによって、装着具5は、頭部における位置ずれの発生を抑制できる。また、パッド76,77は、使用者の側頭部に当接する面積がパッド75に比べて大きい。故に、右後部分55と左後部分57は、夫々がパッド76,77を介して側頭部を押圧する押圧力を分散することができる。即ちHMD1は、使用者が後部側頭部に受ける単位面積あたりの押圧力を低減することができる。従って使用者は、側頭部に圧迫感を受けにくい。
As described above, the mounting tool 5 has flexibility. When the
装着具5の前後方向前側の先端部61と、左右方向両側の端部64,65との間の部分には、夫々、取付部58,59が設けられる。取付部58が設けられた位置15Aは、位置21よりも右側で、且つ位置22よりも前側の位置である。なお、前記したように、位置22は前後方向における装着具5の中央に位置する。取付部59が設けられた位置15Bは、位置21よりも左側で、且つ位置22よりも前側の位置である。装着具5は、取付部58,59に、装着具5とアーム部4とを連結する連結機構8を取り付けることができる。本実施形態では、連結機構8は取付部59に取り付けられている。連結機構8については後述する。
取付部58には、装着具5を厚み方向に貫通する2つの穴部58Aが形成されている(図1参照)。取付部59にも同様に、装着具5を厚み方向に貫通する2つの穴部(図示略)が形成されている。穴部58Aにはネジが挿通される。連結機構8は取付部58,59にネジ止めによって取り付けられる。即ち、画像表示部3、アーム部4、連結機構8,9を備える画像表示ユニット2は、取付部58と取付部59の一方を選択して取り付けることができる。画像表示ユニット2を取付部58に取り付けた場合、画像表示部3は装着具5の右側に配置される。画像表示部3は画像光を使用者の右眼に入射させることができる。画像表示ユニット2を取付部59に取り付けた場合、画像表示部3は装着具5の左側に配置される。画像表示部3は画像光を使用者の左眼に入射させることができる。
Two
図4に示されるように、画像表示部3は、筐体31内に、ハーフミラー35、レンズユニット36、画像ユニット37を備える。筐体31は、角が湾曲した略直方体状の形状を有する。筐体31は、所定方向に長く延びる。筐体31は中空箱状である。筐体31が延びる方向における一方の端部である先端部31Aは開放する。また、筐体31の他方の端部である基端部31Bには、後方へ向けて突出する突出部32が形成されている。突出部32の後端には、前後方向に貫通する穴部(図示略)が形成されている。基端部31Bにおいて、筐体31の後面で突出部32よりも右側の位置には、連結機構9の固定部94が接続される。連結機構9については後述する。
As shown in FIG. 4, the
基端部31Bにおける筐体31内には、画像ユニット37が設けられる。画像ユニット37は、周知の液晶パネル(図示略)と制御基板(図示略)を備える。液晶パネルは、左側面に画像を表示させて画像光を生成する。制御基板は液晶パネルの右側に配置される。制御基板にはケーブル39が接続される。ケーブル39は、突出部32内を通り、突出部32後端の穴部から画像表示部3の外部に引き出される。制御基板は、ケーブル39を介して外部機器から送信された画像データを受信する。制御基板は、液晶パネルに制御信号を出力し、画像データに応じた画像を液晶パネルに表示させる。なお、液晶パネルの代わりに、Digital Mirror Device(DMD)、有機EL等の二次元表示装置が用いられてもよい。また、液晶パネルの代わりに、2次元的に走査された光を使用者の網膜上に投影する網膜走査型の投影装置(Retinal Scanning Display)が用いられてもよい。
An
筐体31内で、画像ユニット37の右側には、レンズユニット36が設けられる。レンズユニット36は、画像ユニット37から射出された画像光を通過させ、先端部31A側へ導く。レンズユニット36は複数のレンズ(図示略)を備える。レンズユニット36は、筐体31に、左右方向へ移動可能に保持される。筐体31の前面には、円錐台状で側面に複数の凹凸を有する操作部材38が設けられている。操作部材38は、溝カム(図示略)によって、レンズユニット36に係合する。操作部材38が回動されることによって、レンズユニット36は先端部31A側または基端部31B側へ向けて移動する。レンズユニット36が左右方向に移動することによって、画像ユニット37から出射された画像光の焦点距離が変化する。従って使用者は、操作部材38を回動させることによってピント調節を行うことができる。
In the
先端部31Aには、ハーフミラー35が設けられる。ハーフミラー35は矩形板状である。ハーフミラー35は、反射面に入射した光の一部(例えば50%)を反射させ、他部を透過させることができる。ハーフミラー35の反射面は、例えば、透明な樹脂やガラスの基板上に、アルミや銀などの金属を所定の反射率(例えば50%)となるように蒸着することで形成される。HMD1の装着時、筐体31の基端部31Bは、先端部31Aよりも左側に配置される。即ち、画像表示部3は、左右方向に延びて配置された状態で使用される。ハーフミラー35は、使用者の例えば左眼前方に配置される。ハーフミラー35は、反射面を左側且つ後側へ向けた状態で、先端部31Aに固定される。筐体31内の画像ユニット37から出射される画像光は、レンズユニット36を通過する際に集光される。集光された画像光は、ハーフミラー35に入射する。ハーフミラー35は、画像光を後側へ反射し、使用者の左眼に入射させる。使用者は、ハーフミラー35によって反射された画像光に基づく虚像を視認できる。また、ハーフミラー35は、前側から入射した外界の光を後側に透過することができる。
A
図1〜図3、図5、図6に示すように、アーム部4は、樹脂や金属などで構成され、棒状に延びる。アーム部4の上端部4Aは、連結機構8によって装着具5に連結される。アーム部4の下端部4Bは、連結機構9によって画像表示部3に連結される。アーム部4は、装着具5から離隔した位置に画像表示部3を保持する。図1に示されるように、HMD1の装着時、アーム部4の下端部4Bは、上端部4Aの下側且つ左側に配置される。アーム部4は、領域10の外部側へ向けて凸状に湾曲する。本実施形態では、アーム部4は、HMD1装着時の左方へ向けて凸状に湾曲する。
As shown in FIGS. 1 to 3, 5, and 6, the
図5、図6に示すように、アーム部4は、上端部4Aに接続部41を備える。接続部41はアーム部4が連結機構8に接続する部分である。接続部41は上端部4Aにおいて、所定の方向B(図5参照)に沿って突出する。方向Bは、アーム部4が上端部4Aから下端部4Bへ向けて延びる方向Cに対して傾斜する方向である。接続部41には、方向Bに沿って延びる穴部(図示略)が形成されている。穴部には、連結機構8のボールスタッド81(後述)の棒体が挿入される。即ち、ボールスタッド81の棒体は、方向Bに沿って延びる。棒体が接続部41に固定されることで、アーム部4は連結機構8に接続される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
連結機構8は、二軸以上の回転自由度を有する。本実施形態の連結機構8は、公知のボールジョイント式の可動部である。連結機構8は、ボールスタッド81、ソケット収容部82、固定ナット83、保持部84を備える。ボールスタッド81は球体に棒体を接続した部品である。ソケット収容部82は円筒形状で、内部にボールスタッド81の球体に球面接触するソケット(図示略)を収容する。固定ナット83は、ソケット収容部82の開口部分に外嵌めし、締結することができる蓋体である。固定ナット83には、ボールスタッド81の棒体が挿通される挿通穴(図示略)が形成されている。ボールスタッド81は、ソケットに接触する球体を支点に棒体が挿通穴内で移動できる範囲を可動範囲とする。図5に示されるように、棒体の軸が挿通穴の中心に位置する場合、ボールスタッド81は可動範囲の中央に位置する。このとき、ボールスタッド81の棒体の延びる方向、即ち接続部41の延びる方向Bは、後述する方向A(図1参照)に一致する。即ち、ボールスタッド81の可動範囲は、例えば、方向Aを中心軸とした、所定の立体角(即ち、円錐面の範囲内)である。固定ナット83がソケット収容部82に締結されると、ボールスタッド81は、球体がソケットに押しつけられて、ソケット収容部82に対して位置決めされる。
The
保持部84は、ソケット収容部82の固定ナット83が嵌められる側とは反対側の端部に設けられる。保持部84は、装着具5の取付部58,59に、連結機構8を取り付ける部品である。保持部84は、上壁85、内側壁86、外側壁87を備える。上壁85は、取付部58,59における装着具5の側面のうち、HMD1の頭部装着時に上側を向く上面に当接する部分である。内側壁86は、取付部58,59における装着具5の側面のうち、領域10内を向く内面に当接する部分である。外側壁87は、取付部58,59における装着具5の側面のうち、領域10内を向く内面とは反対側の外面に当接する部分である。外側壁87には、2つの穴部87A(図6参照)が形成されている。保持部84が取付部58,59に取り付けられるとき、保持部84は、内側壁86と外側壁87の間に取付部58,59を挟むように、取付部58,59の上側から取付部58,59に配置される。取付部58,59は、穴部58Aと穴部87Aに挿通されるネジがナット(図示略)に締結されることによって、取付部58,59に固定される。
The holding
アーム部4は、下端部4Bに接続部42を備える。接続部42はアーム部4が連結機構9に接続する部分である。接続部42は下端部4Bにおいて、接続部41と略同じ方向Bに沿って突出する。接続部42にも穴部(図示略)が形成されている。穴部には、連結機構9のボールスタッド91(後述)の棒体が挿入される。即ち、ボールスタッド91の棒体は、方向Bに沿って延びる。棒体が接続部42に固定されることで、アーム部4は連結機構9に接続される。
The
連結機構9は、二軸以上の回転自由度を有する。図4、図5に示すように、本実施形態の連結機構9は、連結機構8と同様に、公知のボールジョイント式の可動部である。連結機構9は、ボールスタッド91、ソケット収容部92、固定ナット93、固定部94を備える。ボールスタッド91、ソケット収容部92および固定ナット93の構成は、連結機構8と同様である。ボールスタッド91の棒体の軸が固定ナット93の挿通穴(図示略)の中心に位置する場合、ボールスタッド91は可動範囲の中央に位置する。このとき、ボールスタッド91の棒体の延びる方向、即ち接続部42の延びる方向Bは、方向A(後述)に一致する。即ち、ボールスタッド91の可動範囲も、例えば、方向Aを中心軸とした、所定の立体角(即ち、円錐面の範囲内)である。
The connection mechanism 9 has two or more rotational degrees of freedom. As shown in FIGS. 4 and 5, the connection mechanism 9 of the present embodiment is a known ball joint type movable part, like the
固定部94は、ソケット収容部92の固定ナット93が嵌められる側とは反対側の端部(即ち、ソケット収容部92の右側の端部)に設けられる。固定部94は、画像表示部3に連結機構9を固定する部品である。固定部94は、第一固定部95、第二固定部96、段状接続部97を備える。第一固定部95は、ソケット収容部92に接続する。第一固定部95は、突出部32の後側に位置する。ソケット収容部92が接続される第一固定部95の左端は、突出部32の左端よりも僅かに左側に位置する。第二固定部96は、第一固定部95よりも前方且つ右方に位置する。第二固定部96は、画像表示部3の後面で突出部32の右側に位置する。第二固定部96は、画像表示部3に接続する。例えば、第二固定部96は、前後方向において、ハーフミラー35よりも後側で、画像表示部3の基端部31Bに接続する。段状接続部97は、第一固定部95と第二固定部96を段状に接続する。段状接続部97は、第一固定部95の前側部分から突出部32の後端を左右方向に横切って延びる。段状接続部97は、更に、突出部32の右側で突出部32に沿って、第二固定部96の左側部分まで延びる。段状接続部97が突出部32後端を横切る部分には、前後方向に貫通する穴部97Aが形成されている。穴部97Aには突出部32後端の穴部から引き出されたケーブル39が挿通されている。
The fixing
上記構成のHMD1は、画像表示ユニット2を取付部58に取り付け、連結機構8,9が夫々可動範囲の中央にあるとき、以下に説明する形態を呈する。図1、図2に示すように、取付部59が設けられた位置15Bを通り、領域10内から外部へ向かう方向を、方向Aと定義する。連結機構8は、装着具5よりも方向Aにおける領域10の外部側に突出して設けられる。アーム部4の上端部4Aは、連結機構8よりも方向Aにおける領域10の外部側で連結機構8に接続される。即ち、アーム部4の上端部4Aは、連結機構8によって、装着具5から方向Aにおける領域10の外部側に離れた位置に配置される。そして、アーム部4と連結機構8は、装着具5の左側の端部65よりも左側で接続する。即ち、連結機構8が方向Aに延びることによって、アーム部4の上端部4Aは、端部65よりも左側に位置することができる。方向Aが左右方向に沿う方向であれば、連結機構8は端部65よりも、より左側にアーム部4の上端部4Aを配置させることができる。
The
また、取付部59を設けた位置15Bは、装着具5の前後方向中央の位置22より前側で、左右方向中央の位置21より左側の位置である。装着時に、位置15Bは、位置22や位置13よりも使用者の眼に近い。故にアーム部4は、取付部59が位置22あるいはそれよりも後側の位置に設けられた場合と比べ、上端部4Aから下側へ向けて、上下方向に近い角度で延びることができる。また、取付部59が位置22あるいはそれよりも後側の位置に設けられた場合と比べ、アーム部4の長さを短く設定することができる。なお、本実施形態において、アーム部4の長さ、具体的には、アーム部4における接続部41と接続部42との間の距離は、例えば、60mmである。
Further, the
そして、アーム部4の下端部4Bは、上端部4Aの下側且つ左側に配置される。この場合に連結機構9は、平面視で、装着具5よりも外側に配置される。更にアーム部4は、左側へ向けて凸状に湾曲する。即ちアーム部4は、平面視で、装着具5との間に連結機構8の左右方向の長さ以上の間隙を有することができる。
And the
連結機構9は、画像表示部3の後側で画像表示部3の基端部31Bに接続する。言い換えると、連結機構9は、画像表示部3を連結機構9よりも前側に配置することができる。また、連結機構8とアーム部4によって、連結機構9は装着具5の左側に配置されている。画像表示部3の筐体31は、左右方向に延びて配置されるので、先端部31Aは、基端部31Bの右方に配置される。故に、画像表示部3の筐体31は、ハーフミラー35を使用者の左眼の眼前に配置することができる。
The coupling mechanism 9 is connected to the
このように、長さが比較的短く、上下方向に近い角度で方向Cに沿って延びるアーム部4は、連結機構8にかかる保持トルクを比較的小さくすることができる。また、アーム部4は、連結機構8によって装着具5から左側に離間した位置に配置される。故に、HMD1が眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、アーム部4は眼鏡フレームと接触しにくい。
As described above, the
以上説明したように、装着具5とアーム部4を連結する連結機構8は、装着具5の位置15A,15Bから装着具5よりも外部へ突出する。位置15A,15Bは、装着具5装着時の左右方向中央から右側または左側にずれた位置であり、且つ装着具5装着時の前後方向中央よりも前側の位置である。この位置を位置15A,15Bとしたことで、HMD1は、装着具5装着時の上下方向の下方側にアーム部4の下端部4Bを配置する構成にできる。故にHMD1は、アーム部4が、例えば使用者の耳の後側から顔の前面に届く長さがなくとも、位置15A,15Bから使用者の顔の前面に届く程度の長さがあれば、十分に、画像表示部3を使用者の眼前に配置させることができる。なお、前記したアーム部4の長さである60mmは、位置15A,15Bから使用者の顔の前面に届くために十分な長さである。画像表示部3とアーム部4を連結する連結機構9は、装着具5よりも領域10外部に配置される。従って、HMD1が眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、アーム部4は、眼鏡フレームに対して領域10の外部側に配置されるので、眼鏡フレームに接触しにくい。
As described above, the connecting
アーム部4の下端部4Bは、連結機構8に接続する上端部4Aに対し、下方側に位置する。即ち、画像表示部3とアーム部4が受ける重力によって連結機構8が受ける力の方向は、重力方向に近い。故に、画像表示部3とアーム部4が受ける重力によって連結機構8に掛かるトルクは、例えば下端部4Bを上端部4Aに対して前方に配置した場合と比べ、小さい。連結機構8に掛かるトルクを従来よりも小さくできれば、HMD1は、装着時にアーム部4を動かすのに必要な力を従来よりも小さくできるので、画像表示部3の位置の微調整をし易くすることができる。
The
なお、アーム部4が、例えば位置15A,15Bから使用者の顔の前面に届く程度の短い長さ(例えば、60mm)で形成された場合、例えばアーム部4が使用者の耳の後側から顔の前面に届く長さで形成された場合と比べ、アーム部4の重さは軽くなる。この場合、HMD1は、上記同様、連結機構8に掛かるアーム部4の重みを抑えることができる。HMD1は、画像表示部3とアーム部4が受ける重力によって連結機構8に掛かるトルクを、アーム部4の重さが軽減されない場合と比べ、小さくすることができる。上記同様、連結機構8に掛かるトルクを従来よりも小さくできれば、HMD1は、装着時にアーム部4を動かすのに必要な力を従来よりも小さくできるので、画像表示部3の位置の微調整をし易くすることができる。また、アーム部4が、位置15A,15Bから使用者の顔の前面に届く程度の短い長さで形成された場合には更に、HMD1は、装着時の頭部の微少な動きによって、画像表示部3が揺れた場合の揺れ幅を小さくすることができる。この場合、HMD1は、画像表示部3に表示される画像のぶれを抑制することができる。
In addition, when the
アーム部4は、使用者の視界を妨げないようにするため、使用者の眼前よりも左右方向に離れた位置に配置することが望ましい。アーム部4の下端部4Bと画像表示部3の基端部31Bとは、連結機構9によって連結される。即ち、画像表示部3の基端部31Bは、使用者の眼前よりも左右方向に離れた位置に配置されている。よって画像表示部3は、筐体31の長手方向を左右方向に沿わせて配置すれば、先端部31Aを使用者の眼前に近づけて配置することができる。故にHMD1は、連結機構9を長く形成したり、画像表示部3が眼前に届くようにアーム部4を湾曲させたりすることなく、使用者の眼前にハーフミラー35を配置することができる。
It is desirable to arrange the
HMD1を眼鏡使用者に装着する場合、眼前に眼鏡レンズが配置されるので、画像表示部3は眼鏡レンズよりも前側に配置される必要がある。連結機構9が画像表示部3の後側で基端部31Bに接続するので、HMD1は、画像表示部3を連結機構9よりも前側に配置することができる。故にHMD1は、眼鏡レンズを避けた位置に画像表示部3を配置するためアーム部4を長く構成しなくとも済むので、装着具5に対する画像表示部3とアーム部4の揺れによる画像のぶれを抑制することができる。
When the
アーム部4は、装着具5および画像表示部3よりも左右方向において領域10の外部側に配置される。よってHMD1が眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、アーム部4は眼鏡フレームと接触しにくい。また、アーム部4は使用者の視野を妨げにくい。
The
連結機構8は、左右方向に沿って装着具5から領域10の外向きに延びる。故に、連結機構8に接続されるアーム部4は、装着時の眼前よりも側方に配置され、視野を妨げにくい。
The
連結機構8は、装着具5の左右方向の端部64,65よりも左右方向における領域10の外部側で、アーム部4の上端部4Aに接続される。よってアーム部4は、確実に、装着具5の左右方向の端部よりも前記領域10の外部側に配置される。故にアーム部4は、装着時の眼前よりも側方に配置されるため、視野を妨げにくい。
The
アーム部4は、湾曲することによって、眼鏡使用者の頭部に装着された場合に眼鏡フレームに対して左右方向において前記領域10の外部側に位置することができる。故にアーム部4は眼鏡フレームと接触しにくい。
The
連結機構8,9が二軸以上の回転自由度を有するので、HMD1は、装着具5、アーム部4および画像表示部3の位置関係を維持した状態で画像表示部3の配置位置を容易に調整することができる。
Since the
連結機構8が可動範囲の中央にあるとき、アーム部4は、上端部4Aより下端部4Bが領域10の外部側に位置する向きに延びる。よって眼鏡使用者の頭部に装着された場合に、上端部4Aよりも眼鏡フレームの近くに配置される下端部4B側が左右方向において上端部4Aよりも前記領域10の外部側に位置する。故にアーム部4は眼鏡フレームと接触しにくい。
When the
HMD1の装着時に、装着具5は、各部分が使用者の頭部形状にフィットし、頭部を確実に保持するので、装着位置のずれが抑制される。
When the
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。保持溝68,69を有する突出部66,67は、なくてもよい。パッド75〜77は、夫々、複数あって、装着具5の湾曲する向きに沿う方向において断続的に配置されてもよい。ハーフミラー35の代わりに、外界の光を透過せず、入射した画像光を実質的に全反射する反射部材が用いられてもよい。ハーフミラー35の代わりに、プリズム、回折格子等の光路偏向部材が用いられてもよい。連結機構8,9は、ボールジョイント式の可動部でなくてもよい。例えば、2つ以上のヒンジを組み合わせるなどして、夫々、二軸以上の回転自由度を有する可動部であればよい。装着具5は、全体が湾曲する構成でなくてもよい。装着具5の湾曲する部分は装着具5の一部であってもよい。方向Aは、左右方向に沿う方向に限らず、位置15Aまたは位置15Bを通り、領域10内から外部へ向かう方向であればよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. The
装着具5は環状でもよい。即ち、位置12と位置14との間で延びる中前部分53だけでなく、位置11と位置13との間にも延びる部分があってもよい。あるいは、図7に示すHMD101のように、装着具105は、前側が開環する略環状の形状を有してもよい。即ち、装着具105は、位置12と位置14の間が開環し、位置11と位置13との間に延びる部分があってもよい。
The mounting tool 5 may be annular. That is, there may be a portion extending between the
上記実施形態において、前後方向は、本発明の「第一方向」に相当する。左右方向は、本発明の「第二方向」に相当する。上下方向は、本発明の「第三方向」に相当する。位置11は、本発明の「第一位置」に相当する。位置12は、本発明の「第二位置」に相当する。位置13は、本発明の「第三位置」に相当する。位置14は、本発明の「第四位置」に相当する。位置15A,15Bは、本発明の「特定位置」に相当する。位置16は、本発明の「第五位置」に相当する。位置17は、本発明の「第六位置」に相当する。位置21は、本発明の「第二方向における中央の位置」に相当する。位置22は、本発明の「第一方向における中央の位置」に相当する。右側部分51は、本発明の「第一部分」に相当する。左側部分52は、本発明の「第二部分」に相当する。中前部分53は、本発明の「第三部分」に相当する。右後部分55は、本発明の「第四部分」に相当する。右前部分54は、本発明の「第五部分」に相当する。左後部分57は、本発明の「第六部分」に相当する。左前部分56は、本発明の「第七部分」に相当する。
In the above embodiment, the front-rear direction corresponds to the “first direction” of the present invention. The left-right direction corresponds to the “second direction” of the present invention. The vertical direction corresponds to the “third direction” of the present invention. The
画像表示部3は、本発明の「画像表示装置」に相当する。上端部4Aは、本発明の「一端部」に相当する。下端部4Bは、本発明の「他端部」に相当する。連結機構8は、本発明の「第一連結機構」に相当する。連結機構9は、本発明の「第二連結機構」に相当する。画像ユニット37は、本発明の「画像光形成部」に相当する。ハーフミラー35は、本発明の「偏向部」に相当する。接続部41は、本発明の「接続部」に相当する。
The
1 HMD
2 画像表示ユニット
3 画像表示部
4 アーム部
4A 上端部
4B 下端部
5 装着具
8 連結機構
9 連結機構
10 領域
11,12,13,14,15A,15B
16,17,21,22 位置
31 筐体
31A 先端部
31B 基端部
35 ハーフミラー
37 画像ユニット
41 接続部
51 右側部分
52 左側部分
53 中前部分
54 右前部分
55 右後部分
56 左前部分
57 左後部分
64,65 端部
1 HMD
2
16, 17, 21, 22
Claims (12)
画像光を生成する画像光生成部、および前記画像光生成部が生成した画像光に基づく画像を表示する画像表示部を含む画像表示装置と、
凸状に湾曲しつつ棒状に延び、一端部が他端部よりも前記第一方向および前記第二方向に直交する第三方向の一方側に配置されるアーム部であって、前記一端部において前記装着具に連結され、且つ前記他端部において前記画像表示装置に連結されるアーム部と、
前記第一方向における前記装着具の中央の位置よりも前記第一方向一方側の位置で、且つ前記第二方向における前記装着具の中央の位置よりも前記第二方向一方側または他方側の特定位置で前記装着具に接続し、且つ前記アーム部の前記一端部に接続し、前記装着具と前記アーム部とを連結する第一連結機構であって、前記装着具の湾曲形状によって囲まれる領域の内部から前記特定位置を通り前記領域の外部へ向かう第四方向において前記第一連結機構よりも外部側に前記一端部を配置した状態で、前記装着具よりも前記領域の外部側へ突出して設けられる第一連結機構と、
前記第四方向において前記装着具よりも外部側に配置され、且つ前記アーム部の前記他端部と前記画像表示装置とに接続し、前記アーム部と前記画像表示装置とを連結する第二連結機構と
を備えたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
An wearing tool having a portion that is formed in an open or closed ring and that curves in a convex shape in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction;
An image display device including an image light generation unit that generates image light, and an image display unit that displays an image based on the image light generated by the image light generation unit ;
It is an arm portion that extends in a rod shape while curving in a convex shape, and has one end portion arranged on one side in the third direction perpendicular to the first direction and the second direction from the other end portion, An arm connected to the mounting tool and connected to the image display device at the other end;
Identification of one side or the other side in the second direction with respect to the center position of the wearing tool in the second direction and a position on the one side in the first direction with respect to the center position of the wearing tool in the first direction. A first connection mechanism that connects to the mounting tool at a position and connects to the one end of the arm unit and connects the mounting tool and the arm unit, and is surrounded by a curved shape of the mounting tool In the fourth direction from the inside to the outside of the region through the specific position, the one end portion is disposed on the outer side of the first coupling mechanism, and protrudes to the outside of the region from the wearing tool. A first coupling mechanism provided;
A second connection that is disposed on the outer side of the wearing tool in the fourth direction, is connected to the other end portion of the arm portion and the image display device, and connects the arm portion and the image display device. A head-mounted display characterized by comprising a mechanism.
前記画像表示装置は、
前記筐体内に設けられ、前記第二方向に沿って画像光を出射する画像光形成部と、
前記筐体の前記第二方向における端部の一つである先端部に設けられ、前記画像光形成部から出射された前記画像光を前記第一方向の他方側へ向けて偏向する偏向部と
を備え、
前記第二連結機構は、前記画像表示装置の前記筐体の前記先端部とは反対側の端部である基端部に接続することを特徴とする請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。 The housing of the image display device is arranged extending in the second direction,
The image display device includes:
An image light forming portion provided in the housing and emitting image light along the second direction;
A deflection unit that is provided at a tip portion that is one of end portions in the second direction of the housing and deflects the image light emitted from the image light forming unit toward the other side in the first direction; With
2. The head mounted display according to claim 1, wherein the second coupling mechanism is connected to a proximal end portion that is an end portion on the opposite side of the distal end portion of the housing of the image display device.
前記第二連結機構は、前記画像表示装置が前記アーム部に対して二軸以上の回転自由度を有した状態で前記アーム部と前記画像表示装置とを連結すること
を特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。 The first connecting mechanism connects the mounting tool and the arm part in a state where the arm part has a degree of freedom of rotation of two or more axes with respect to the mounting tool.
2. The second connection mechanism connects the arm unit and the image display device in a state where the image display device has a degree of freedom of rotation of two or more axes with respect to the arm unit. 8. The head mounted display according to any one of 7 to 7.
前記第一連結機構が可動範囲の中央で前記装着具と前記アーム部とを連結する場合に、
前記接続部は、前記一端部から前記第二方向に沿って突出し、
前記アーム部は、前記他端部が前記一端部に対し、前記第三方向の他方側且つ前記第二方向において前記領域の外部側に位置する向きに延びること
を特徴とする請求項8に記載のヘッドマウントディスプレイ。 The one end portion of the arm portion includes a connection portion that protrudes from the one end portion and connects to the first coupling mechanism,
When the first connecting mechanism connects the mounting tool and the arm part at the center of the movable range,
The connecting portion protrudes from the one end portion along the second direction,
The said arm part is extended in the direction where the said other end part is located in the other side of the said 3rd direction with respect to the said one end part, and the outer side of the said area | region in the said 2nd direction. Head mounted display.
第一位置と、前記第一位置よりも前記第一方向の一方側に位置する第二位置との間で延びる第一部分と、
前記第一位置に対して前記第二方向の一方に位置する第三位置と、前記第二位置に対して前記第二方向の一方に位置し、且つ前記第三位置よりも前記第一方向の一方側に位置する第四位置との間で延びる第二部分と、
前記第一位置と前記第三位置との間および前記第二位置と前記第四位置との間のうち少なくとも一方の間で延び、前記第一部分および前記第二部分の夫々に連続する第三部分と
を備え、
少なくとも一部が、前記領域の外側へ向けて凸状に湾曲することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。 The wearing tool is
A first portion extending between a first position and a second position located on one side of the first direction relative to the first position;
A third position located in one of the second directions with respect to the first position, and a position in one of the second directions with respect to the second position, and in the first direction with respect to the third position. A second portion extending between a fourth position located on one side;
A third portion extending between at least one of the first position and the third position and between the second position and the fourth position and continuing to each of the first portion and the second portion. And
The head mounted display according to any one of claims 1 to 9, wherein at least a part is curved in a convex shape toward the outside of the region.
前記第一位置と、前記第一位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向他方側に位置する第五位置との間で延びる第四部分と、
前記第五位置と、前記第五位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向一方側に位置する前記第二位置との間で延びる第五部分と
を有し、
前記第二部分は、
前記第三位置と、前記第三位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向一方側に位置する第六位置との間で延びる第六部分と、
前記第六位置と、前記第六位置よりも前記第一方向一方側且つ前記第二方向他方側に位置する前記第四位置との間で延びる第七部分と
を有すること
を特徴とする請求項10に記載のヘッドマウントディスプレイ。 The first part is
A fourth portion extending between the first position and a fifth position located on the one side in the first direction and the other side in the second direction from the first position;
A fifth portion extending between the fifth position and the second position located on the one side in the first direction and the one side in the second direction from the fifth position;
The second part is
A sixth portion extending between the third position and a sixth position located on the one side in the first direction and the one side in the second direction from the third position;
The seventh portion extending between the sixth position and the fourth position located on the one side in the first direction and the other side in the second direction with respect to the sixth position. The head mounted display according to 10.
画像光を生成する画像光生成部、および前記画像光生成部が生成した画像光に基づく画像を表示する画像表示部を含む画像表示装置と、
画像を表示する画像表示装置と、
前記装着具の頭部装着時の前後方向に対応する第一方向と、前記第一方向に直交し、前記装着具の頭部装着時の左右方向に対応する第二方向との夫々に直交し、前記装着具の頭部装着時の上下方向に対応する第三方向において、凸状に湾曲しつつ棒状に延び、一端部が他端部よりも前記第三方向の一方側に配置されるアーム部であって、前記一端部において前記装着具に連結され、且つ前記他端部において前記画像表示装置に連結されるアーム部と、
前記第一方向における前記装着具の中央の位置よりも頭部装着時の前側の位置で、且つ前記第二方向における前記装着具の中央の位置よりも頭部装着時の左側または右側の位置である特定位置で前記装着具に取り付けられ、且つ前記アーム部の前記一端部に接続し、前記装着具と前記アーム部とを連結する第一連結機構であって、前記装着具の湾曲形状によって囲まれる領域の内部から前記特定位置を通り前記領域の外部へ向かう第四方向において前記第一連結機構よりも外部側に前記一端部を配置した状態で、前記装着具よりも前記領域の外部側へ突出して設けられる第一連結機構と、
前記第四方向において前記装着具よりも外部側に配置され、且つ前記アーム部の前記他端部と前記画像表示装置とに接続し、前記アーム部と前記画像表示装置とを連結する第二連結機構と
を備えたことを特徴とする画像表示ユニット。
An image display unit that can be attached to a head and can be attached to an attachment that curves along the shape of the head,
An image display device including an image light generation unit that generates image light, and an image display unit that displays an image based on the image light generated by the image light generation unit ;
An image display device for displaying an image;
The first direction corresponding to the front-rear direction when the head of the wearing device is mounted and the second direction corresponding to the second direction corresponding to the left-right direction when the head of the wearing device is mounted are orthogonal to the first direction. In the third direction corresponding to the up-and-down direction when the mounting tool is mounted on the head, the arm extends in a bar shape while being curved in a convex shape, and has one end disposed on one side in the third direction from the other end. An arm connected to the mounting tool at the one end and connected to the image display device at the other end;
At a position on the front side when wearing the head from the center position of the wearing tool in the first direction, and at a position on the left side or right side when wearing the head from the center position of the wearing tool in the second direction. A first connecting mechanism that is attached to the mounting tool at a specific position and is connected to the one end of the arm unit and connects the mounting tool and the arm unit, and is surrounded by a curved shape of the mounting tool. In the fourth direction from the inside of the region that passes through the specific position to the outside of the region, the one end portion is disposed on the outer side of the first coupling mechanism, and the outer side of the region is more than the mounting tool. A first coupling mechanism provided to project;
A second connection that is disposed on the outer side of the wearing tool in the fourth direction, is connected to the other end portion of the arm portion and the image display device, and connects the arm portion and the image display device. And an image display unit.
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