JP6860170B2 - 透過型表示装置、マスク、及び、透過型表示装置の取付方法 - Google Patents

透過型表示装置、マスク、及び、透過型表示装置の取付方法 Download PDF

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この発明は、透過型表示装置、マスク、及び、透過型表示装置の取付方法に関する。
使用者の周囲の視野を確保しながら、その視野内に任意の映像を重ねて表示できる透過型表示装置が知られている。
特許文献1には、透過型表示装置として眼鏡型のヘッドマウントディスプレイが記載されている。特許文献1に記載のヘッドマウントディスプレイは、眼鏡のフレーム部分に光源、波面形状変更部、操作部、制御部及びヘッド本部を備えている。特許文献1に記載のヘッドマウントディスプレイは、眼鏡のレンズ部分に偏向部を備えている。
特許第5216761号公報
特許文献1に記載の透過型表示装置は、眼鏡型である。そのため、眼鏡のフレーム部分が、使用者の側頭部にまで周り込み、使用者の側頭部に接して前後方向に延びている。そのため、特許文献1に記載の透過型表示装置は、防塵マスクや防毒マスクのように顔面周縁部に密着して顔面を覆うタイプのマスクと物理的に干渉して装着できない場合があるという課題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、使用者が装着した際に物理的な干渉を抑制可能な透過型表示装置、マスク、及び、透過型表示装置の取付方法を提供することを目的とする。
この発明の第一態様によれば、透過型表示装置は、光を照射する光源と、前記光源から照射された光を偏向する光偏向部と、前記光源を保持する光源保持部と前記光偏向部を保持する偏向保持部とを有し、前記光源保持部に対して前記偏向保持部が左右方向に延びる保持部材と、を備え、前記光源保持部は、前記偏向保持部から上方に向かって延びる。
上記透過型表示装置によれば、使用者が装着した際に物理的な干渉を抑制可能になる。
この発明の第一実施形態における透過型表示装置の概略構成を示す正面図である。 この発明の第一実施形態における透過型表示装置の概略構成を示す側面図である。 この発明の第二実施形態におけるマスクの分解斜視図である。 この発明の第二実施形態におけるマスクの斜視図である。 この発明の第二実施形態における透過型表示装置の光学系の構成を示す上面図である。 この発明の第二実施形態における透過型表示装置の斜視図である。 この発明の第二実施形態における透過型表示装置の上面図である。 この発明の第三実施形態における透過型表示装置の分解斜視図である。 この発明の第三実施形態における透過型表示装置の組立方法のフローチャートである。 この発明の第四実施形態における透過型表示装置の分解斜視図である。 この発明の第四実施形態における透過型表示装置の組立方法のフローチャートである。
次に、この発明の実施形態における透過型表示装置、マスク、及び、透過型表示装置の取付方法を図面に基づき説明する。
(第一実施形態)
図1は、この発明の第一実施形態における透過型表示装置の概略構成を示す正面図である。図2は、この発明の第一実施形態における透過型表示装置の概略構成を示す側面図である。
図1、図2に示すように、この第一実施形態における透過型表示装置100は、光源10と、光偏向部20と、保持部材30と、を備えている。
光源10は、光偏向部20に向けてビーム(光)を照射する。光源10は、ビームを走査して、光偏向部20に映像を表示させる。この実施形態における光源10は、光源10の前方に配置された光偏向部20に向けてビームを照射する。
光偏向部20は、光源10から照射されたビームを偏向する。この光偏向部20は、光源10の光をユーザの眼Eの瞳孔に回折・集光するように形成されている。
保持部材30は、光源10と光偏向部20とをそれぞれ保持する。保持部材30は、光源保持部31と、偏向保持部32と、を備えている。
光源保持部31は、光源10を保持している。この実施形態で例示する光源保持部31は、上下方向に延びている。
偏向保持部32は、光偏向部20を保持している。この実施形態で例示する偏向保持部32は、左右方向に延びている。つまり、偏向保持部32は、光源保持部31に対して左右方向に延びている。この実施形態で例示する偏向保持部32は、光偏向部20を下方から支持している。
上述した第一実施形態では、保持部材30が、上下方向及び左右方向に延びるように形成されている。そのため、使用者が透過型表示装置100を装着した際に、透過型表示装置が使用者の側頭部に回り込まない。したがって、例えば、防塵マスクや防毒マスクなど、使用者の顔面の周縁をシールするマスク等を装着した際に、透過型表示装置100とマスク等との物理的な干渉が生じることを抑制できる。
なお、第一実施形態においては、光源保持部31が上下方向に延びて、偏向保持部32が左右方向に延びている場合について説明した。しかし、偏向保持部32が上下方向に延びて、光源保持部31が左右方向に延びるようにしても良い。
さらに、第一実施形態では、偏向保持部32が光偏向部20を下方から支持する場合を例示したが、光偏向部20を上方から支持したり、光偏向部20を左方又は右方から支持したりしても良い。
第一実施形態の透過型表示装置100は、使用者の左眼を対象にして、偏向保持部32の右側に光源保持部31が配置されている場合を例示した。しかし、光源保持部31は、使用者の右眼を対象としたものであってもよい。この場合、偏向保持部32の左側に光源保持部31を配置すればよい。また、使用者の左眼を対象にした透過型表示装置100と、使用者の右眼を対象にした透過型表示装置100とを同時に用いるようにしても良い。この場合、左眼用の透過型表示装置と右眼用の透過型装置とを一体に形成しても良い。
(第二実施形態)
次にこの発明の第二実施形態における透過型表示装置及びマスクを図面に基づき説明する。
図3は、この発明の第二実施形態におけるマスクの分解斜視図である。図4は、この発明の第二実施形態におけるマスクの斜視図である。図5は、この発明の第二実施形態における透過型表示装置の光学系の構成を示す上面図である。図6は、この発明の第二実施形態における透過型表示装置の斜視図である。図7は、この発明の第二実施形態における透過型表示装置の上面図である。
図3、図4に示すように、この第二実施形態におけるマスク50は、マスク本体51と、透過型表示装置200と、を備えている。
マスク本体51は、防塵マスクや防毒マスク等、使用者の顔面の周縁をシールする、いわゆるフルフェイスマスクである。このマスク本体51は、左右の中央部ほど前方に向かって突出する凸曲面をなす透明シールド部52を備えている。使用者は、この透明シールド部52を介して前方の視界が確保されている。この実施形態における透明シールド部52は、上方ほど後方に向かうように傾斜している場合を例示しているが、上方ほど後方に向かうように傾斜する構成に限られない。なお、前後方向、上下方向、左右方向は、マスク50を装着した使用者から見た方向を意味する。
マスク本体51は、使用者の顔面(図示せず)の周縁と接触するシール部53を備えている。マスク本体51は、図示しない固定具によって、使用者の顔面に常時押し付けて装着することが可能となっている。この第二実施形態で例示するマスク本体51は、使用者の口元に近い透明シールド部52よりも下方の位置に、フィルターFや吸着缶C等を備えている。
ここで、使用者がマスク50を装着して活動を行う場合、周囲の視界や環境は、劣悪である場合が多い。このような劣悪な環境下で使用されるマスク50は、寿命が短い場合が多いため、この第二実施形態で例示するマスク本体51は、専用品では無く、汎用品であり、透過型表示装置200を着脱することで、容易に交換を可能としている。
図3から図6に示すように、透過型表示装置200は、光源210と、光偏向部220と、保持部材230と、を備えている。
光源210は、第一実施形態と同様に、光源210の前方に配置された光偏向部220に向けてビーム(光)を照射する。この第二実施形態においては、左右一対の光源210が設けられている。これら二つの光源210は、それぞれビームを走査して、別々の光偏向部220に映像を表示させる。光源210は、光源210の前方に配置された光偏向部220に向けてビームを照射する。
光偏向部220は、光源210から照射されたビームを偏向する。この第二実施形態においては、左右一対の平板状の光偏向部220が設けられている。この第二実施形態において、左側に配置された光源210と左側に配置された光偏向部220とが対をなし、右側に配置された光源210と右側に配置された光偏向部220とが対をなしている。言い換えれば、光偏向部220と偏向保持部232とは、それぞれ二組設けられている。光偏向部220は、第一実施形態と同様に、光源210のビームを使用者の眼Eの瞳孔に回折・集光するように形成されている。第二実施形態における光偏向部220は、光源210によって照射されたビームを、光偏向部220の後方に偏向する。この第二実施形態における光偏向部220は、透明素材により形成されていて、使用者は、前方視界にビームによる映像を重ねて視認することができる。
保持部材230は、光源210と光偏向部220とをそれぞれ保持する。保持部材230は、光源保持部231と、偏向保持部232と、上枠部233と、を備えている。この第二実施形態においては、偏向保持部232と、光源保持部231と、上枠部233とは、分割不能に一体成形されている。
光源保持部231は、光源210を保持している。光源保持部231は、二つ設けられて上述した光源210を一つずつ支持している。これら光源保持部231は、光偏向部220よりも左右の外側に配置されている。これら光源保持部231は、マスク本体51の内部空間51Aにおいて、透明シールド部52の左右縁部52a(図中、左縁部52aのみ示す)に沿うように上下方向に延びている。これら光源保持部231は、使用者がマスク50を装着した際に、光源保持部231は、使用者の眼Eの視界に入らない左右外側の位置に配置される。
偏向保持部232は、光偏向部220を保持している。より具体的には、二つの光偏向部220を保持している。この第二実施形態で例示する偏向保持部232は、左右方向に延びている。この偏向保持部232は、二つの光偏向部220をそれぞれ下方から支持している。言い換えれば、二つの光源保持部231は、偏向保持部232から上方に向かって延びている。偏向保持部232によって保持された二つの光偏向部220は、左右に間隔をあけて、使用者の左右の眼Eの前方にそれぞれ配置される。
この第二実施形態で例示する偏向保持部232は、上述した二つの光源保持部231のそれぞれの下縁231aの間を渡るように形成されている。偏向保持部232は、マスク本体51の内部空間51Aにおいて、透明シールド部52の下端の縁部52bに沿うように左右方向に延びている。偏向保持部232は、第一実施形態と同様に、光源210よりも前方で、且つ上方ほど光源210から離れるように僅かに傾斜した姿勢となるように光偏向部220を保持している。偏向保持部232は、更に、左側の光偏向部220の後面が斜め左外側を向き、右側の光偏向部220の後面が斜め右外側を向くように、光偏向部220を支持している。
上枠部233は、光偏向部220の上方に配置されている。上枠部233は、二つの光源保持部231に渡るように形成されている。この第二実施形態における上枠部233は、マスク本体51の内部空間51Aにおいて、透明シールド部52の上端の縁部52cに沿うように左右方向に延びている。つまり、保持部材230は、前方から見て、使用者の視界を囲む環状に形成されている。
図7に示すように、偏向保持部232と上枠部233とは、前方に向かって凸となる曲線状に形成されている。具体的には、左右の中心が最も前方に配置されて、左右両側に向かうにつれて後方に配置されるように湾曲している。
このように形成された透過型表示装置200は、使用時に使用者の顔面が配置される後方側からマスク本体51に対して内蔵させることが可能となっている。なお、透過型表示装置200は、マスク本体51に対して固定可能にしても良い。
上述した第二実施形態の透過型表示装置200によれば、偏向保持部232は、左右方向に延び、光源保持部231は、偏向保持部232から上方に向かって延びている。したがって、使用者が透過型表示装置200を装着した際に、透過型表示装置200が使用者の側頭部に回り込まない。そのため、例えば、防塵マスクや防毒マスクなど、使用者の顔面の周縁をシールするマスク50等を装着した際に、透過型表示装置200とマスク本体51等との物理的な干渉が生じることを抑制できる。
上述した光偏向部220と偏向保持部232とは、それぞれ二組設けられている。偏向保持部232は、左右に間隔をあけて二つの光偏向部220をそれぞれ下方から保持している。光源保持部231は、光偏向部220よりも左右方向の両外側にそれぞれ配置されている。したがって、光偏向部220の左右両外側に光源保持部231を配置し、これら光源保持部231に保持された光源210からのビームを左右両外側から光偏向部220に照射することができる。そのため、使用者の視界に光源210が入ることを抑制しつつ、使用者の左右両目の視界にそれぞれ光偏向部220を配置することができる。
上述した保持部材230は、上枠部233を備えている。上枠部233は、光偏向部220の上方に配置され、二つの光源保持部231に渡るように形成されている。そのため、保持部材230を前方から見て環状に形成することができる。したがって、保持部材230の強度を向上して、光源210と光偏向部220との相対位置が変化することを抑制できる。
上述した偏向保持部232及び上枠部233は、前方に凸となる曲線状に形成されている。そのため、マスク本体51部の透明シールド部52の周縁の形状に応じた形状にできるとともに、偏向保持部232及び上枠部233の強度を確保することができる。したがって、保持部材230をマスク本体51部に装着可能な形状としつつ、強度低下を抑制できる。
上述したマスク本体51部と透過型表示装置200とは分離できる。そのため、マスク本体51部と透過型表示装置200との何れか一方が劣化した場合に、劣化した一方のみを交換することができる。そのため、マスク50自体を交換する場合と比較して、ランニングコストを低減できる。
周囲の視界や環境が劣悪な場合、一般に、両手が塞がっていたり手袋をしていたりして、手に情報源を持って情報を得ることが困難な場合がある。しかし、第二実施形態では、マスク本体51部の中に透過型表示装置200を内蔵できるため、外部環境から透過型表示装置200を保護することができる。
(第三実施形態)
次にこの発明の第三実施形態における透過型表示装置及びマスクを図面に基づき説明する。なお、この第三実施形態は、第二実施形態の保持部材を、左右に分割可能に構成した点でのみ相違する。そのため、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図8は、この発明の第三実施形態における透過型表示装置の分解斜視図である。
図8に示すように、この第三実施形態における透過型表示装置300は、第二実施形態と同様に、光源210と、光偏向部220と、保持部材330と、を備えている。
保持部材330は、光源保持部331と、偏向保持部332と、上枠部333と、を備えている。
光源保持部331は、第二実施形態の光源保持部331と同様の構成であり、二つ設けられて、光源210を一つずつ支持している。これら光源保持部331は、光偏向部220よりも左右の外側に配置されている。なお、図示は省略するが、光源保持部331は、第二実施形態の光源保持部331と同様に、マスク本体の内部空間において、透明シールド部の左右縁部に沿うように上下方向に延びている。これら光源保持部331は、使用者がマスクを装着した際に、光源保持部331は、使用者の眼の左右外側の視界に入らない位置に配置される。
偏向保持部332は、二つの光偏向部220を保持している。この第三実施形態で例示する偏向保持部332は、左右方向に延びている。この偏向保持部332は、二つの光偏向部220をそれぞれ下方から支持している。言い換えれば、二つの光源保持部331は、偏向保持部332から上方に向かって延びている。偏向保持部332によって保持された二つの光偏向部220は、左右に間隔をあけて、使用者の左右の眼の前方にそれぞれ配置されている。
偏向保持部332は、第一偏向保持部332Aと第二偏向保持部332Bとを備えている。これら第一偏向保持部332Aと第二偏向保持部332Bとは、左右方向の中央の端部332At,332Bt同士を前後方向に重ねて、これら端部332At,332Bt同士をビスB等により締結可能とされている。これにより、第一偏向保持部332Aと、第二偏向保持部332Bとは、それぞれ左右方向に直列に配置される。つまり、偏向保持部332は、ビスB等による締結を解除することで、左右に分割可能となっている。
第一偏向保持部332Aと、第二偏向保持部332Bとの少なくとも一方には、ビスB等の締結具を前後方向に貫通するための長孔h1が形成されている。長孔h1は、第一偏向保持部332A及び第二偏向保持部332Bの長手方向(左右方向)に長い形状となっている。図8においては、第一偏向保持部332Aの端部332Atに長孔h1が形成されている場合を例示している。なお、第一偏向保持部332Aと第二偏向保持部332Bとが連結される位置は、左右方向の中央に限られない。端部332At,332Bt及びビスBによって、この発明の偏向保持部連結部が構成されている。
上枠部333は、二つの光源保持部331に渡るように形成されている。上枠部333は、マスク本体51(図3参照)の内部空間51A(図4参照)において、透明シールド部52の上端の縁部52bに沿うように左右方向に延びている。上枠部333は、第一上枠部333Aと第二上枠部333Bとを備えている。これら第一上枠部333Aと第二上枠部333Bとは、偏向保持部332の第一偏向保持部332Aと同様に、左右方向の中央の端部333At,333Bt同士を前後方向に重ねて、これら端部333At,333Bt同士をビスB等により締結可能とされている。
これにより、第一上枠部333Aと、第二上枠部333Bとが、それぞれ左右方向に直列に配置される。つまり、上枠部333は、偏向保持部332と同様に、ビスB等による締結を解除することで、左右に分割可能となっている。また、第一上枠部333Aと、第二上枠部333Bとの少なくとも一方には、ビスB等の締結具を前後方向に貫通するための長孔h2が形成されている。長孔h2は、第一上枠部333A及び第二上枠部333Bの長手方向(左右方向)に長い形状となっている。図8においては、第一上枠部333Aの端部333Atに長孔h2が形成されている場合を例示している。なお、第一上枠部333Aと第二上枠部333Bとが連結される位置は、左右方向の中央に限られない。端部333At,333Bt及びビスBによって、この発明の上枠連結部が構成されている。
上述した第三実施形態によれば、第一偏向保持部332A及び第二偏向保持部332Bを、長孔h1を介して連結し、第一上枠部333A及び第二上枠部333Bを、長孔h2を介して連結している。そのため、長孔h1,h2が左右方向に延びている分だけ、保持部材330の左右方向の寸法を調整することができる。したがって、様々なサイズのマスク本体51に透過型表示装置300を装着することが可能になるとともに、使用者の眼Eの間隔に合せて光偏向部220の配置を調整することが可能ととなり、透過型表示装置300の商品性を向上できる。その一方で、左右方向における光偏向部220の配置を変更したとしても、光源210と、光源210からビームを照射される光偏向部220との位置関係は変化しないため、容易に透過型表示装置300の左右方向のサイズを変更できる。
さらに、第三実施形態によれば、第一偏向保持部332Aと第二偏向保持部332Bとが分離でき、第一上枠部333Aと第二上枠部333Bとが分離できる。そのため、透過型表示装置300のメンテナンス性を向上することができる。
図9に示すように、マスク本体51に透過型表示装置300を内蔵させる際に、保持部材330を左右に分割した分割体をそれぞれマスク本体51の内部空間51Aの中に挿入し(ステップS01)、その後、内部空間51Aの中で保持部材330を組み立てることができる(ステップS02)。そのため、マスク本体51の開口が狭い場合にも、透過型表示装置300をマスク本体51に内蔵させることができる。
なお、第三実施形態では、上枠部333を備える場合を例示したが、上枠部333は省略するようにしても良い。
(第四実施形態)
次にこの発明の第四実施形態における透過型表示装置及びマスクを図面に基づき説明する。なお、この第四実施形態は、第二実施形態の保持部材430を、左右に揺動可能に構成した点でのみ相違する。そのため、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図10は、この発明の第四実施形態における透過型表示装置の分解斜視図である。
図10に示すように、この第四実施形態における透過型表示装置400は、第二、第三実施形態と同様に、光源210と、光偏向部220と、保持部材430と、を備えている。
保持部材430は、光源保持部431と、偏向保持部432と、上枠部433と、を備えている。
光源保持部431は、第二、第三実施形態の光源保持部431と同様の構成であり、二つ設けられて、光源210を一つずつ支持している。
偏向保持部432は、二つの光偏向部220を保持している。この偏向保持部432は、二つの光偏向部220をそれぞれ下方から支持している。偏向保持部432によって保持された二つの光偏向部220は、左右に間隔をあけて、使用者の左右の眼の前方にそれぞれ配置可能とされている。
偏向保持部432は、第一偏向保持部432Aと第二偏向保持部432Bとを備えている。これら第一偏向保持部432Aと第二偏向保持部432Bとは、左右方向の中央に配置されて上下方向に延びる揺動軸60を介して連結されている。
同様に、上枠部433は、第一上枠部433Aと第二上枠部433Bとを備えている。これら第一上枠部433Aと第二上枠部433Bとは、左右方向の中央に配置されて上下方向に延びる揺動軸(図示せず)を介して連結されている。
すなわち、第一偏向保持部432Aと第二偏向保持部432Bとは、揺動軸60回りに互いに揺動可能となり、第一上枠部433Aと第二上枠部433Bとは、揺動軸(図示せず)回りに互いに揺動可能となる。
これにより、第四実施形態における保持部材430は、上記のように揺動軸を介して連結されることで、第二実施形態のように、使用者の左右の眼の前にそれぞれ光偏向部220を配置した使用位置から、二つの光偏向部220をそれぞれ接近させた図9に示す折り畳み位置(折り曲げた状態)まで揺動させることが可能となる。
図11に示すように、第四実施形態によれば、第三実施形態と同様に、マスク本体51の開口が狭い場合であっても、透過型表示装置400の保持部材430を折り畳み位置まで揺動させてマスク本体51の内部空間51Aに挿入し、マスク本体51に内蔵させることができる(ステップS11)。さらに、マスク本体51の内部空間51Aにおいて保持部材430を折り畳み位置から使用位置まで容易に広げることができる(ステップS12)。
さらに、保持部材430を揺動可能なため、マスク本体51の透明シールド部52の形状に応じて、保持部材430の揺動角度を調整することが可能となる。その結果、透過型表示装置400の形状を、マスク本体51の形状に応じて最適化することができる。
なお、第四実施形態では、上枠部433を備える場合を例示したが、上枠部433は省略するようにしても良い。
(その他変形例)
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
上述した各実施形態において、光源10,210を防水仕様としてもよい。このようにすることで、光源10,210の防水性が確保され、使用者の汗などが付着しないように留意する必要が無くなる。そのため、透過型表示装置100,200,300,400の可用性を向上できる。
上述した第二実施形態から第四実施形態において、保持部材230,330,430に対して、光源210と光偏向部220との組合せを左右にそれぞれ一組ずつ、合計二組設ける場合について説明した。しかし、光源210と光偏向部220との組み合わせは、保持部材230,330,430に対して、左右何れか一組だけ設けるようにしても良い。
10,210 光源
20,220 光偏向部
30,230,330,430 保持部材
31,231 光源保持部
231a 下縁
32,232,332 偏向保持部
233 上枠部
50 マスク
51 マスク本体
52 透明シールド部
52a 左右縁部
52b 縁部
52c 縁部
60 揺動軸
100,200,300,400 透過型表示装置

Claims (7)

  1. 使用者の顔面の周縁と接触してシールするシール部材を備えるマスク本体の内部に、光を照射する光源と、
    前記光源から照射された光を偏向する光偏向部と、
    前記光源を保持する光源保持部と前記光偏向部を保持する偏向保持部とを有し、前記光源保持部に対して前記偏向保持部が左右方向に延びる保持部材と、
    を備え
    前記光源保持部は、前記偏向保持部から上方に向かって延びる透過型表示装置。
  2. 前記光偏向部は、前記偏向保持部の左右にそれぞれ設けられ、
    前記偏向保持部は、左右に間隔をあけて二つの前記光偏向部をそれぞれ下方から保持し、
    前記光源保持部は、前記光偏向部よりも左右方向の両外側にそれぞれ配置されている請求項に記載の透過型表示装置。
  3. 前記光偏向部の上方に配置され、二つの前記光源保持部に渡るように形成された上枠部を備える請求項に記載の透過型表示装置。
  4. 前記偏向保持部及び前記上枠部は、前方に凸となる曲線状に形成されている請求項に記載の透過型表示装置。
  5. 前記偏向保持部は、左側に配置される左側偏向保持部と、右側に配置される右側偏向保持部とを係脱可能に連結する偏向保持部連結部を備え、
    前記上枠部は、左側に配置される左側上枠部と、右側に配置される右側上枠部とを係脱可能に連結する上枠連結部を備える請求項又はに記載の透過型表示装置。
  6. 前記偏向保持部連結部は、前記左側偏向保持部と前記右側偏向保持部とを、互いに上下方向に延びる軸線回りに揺動可能に連結し、
    前記上枠連結部は、前記左側上枠部と前記右側上枠部とを、前記軸線回りに揺動可能に連結する請求項に記載の透過型表示装置。
  7. 請求項1からの何れか一項に記載の透過型表示装置を備えるマスク。
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