JPH10123455A - Head mounted display device - Google Patents

Head mounted display device

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Publication number
JPH10123455A
JPH10123455A JP29722996A JP29722996A JPH10123455A JP H10123455 A JPH10123455 A JP H10123455A JP 29722996 A JP29722996 A JP 29722996A JP 29722996 A JP29722996 A JP 29722996A JP H10123455 A JPH10123455 A JP H10123455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
observer
arm
optical element
image display
head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29722996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Tento
久 天藤
Keizo Kumai
慶蔵 熊井
Yukiko Kuwayama
裕紀子 桑山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10123455A publication Critical patent/JPH10123455A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an optical element and an arm from being broken at the time of colliding with an obstacle on a front side at a head mounted display device provided with the optical element attached at the front end of the arm extended from one side of an observer to a front side. SOLUTION: A holding means holding a picture displaying means 2 and also attachable to the head part of the observer A is provided. Picture display light emitted to the front side of the observer A is led to the pupil of the observer A by changing an optical path by the optical element 7 attached at the front end of the arm 5a extended from one side of the observer A to the front side. The optical element 7 is connected with the arm 5a in a displaceable state so as to escape from external force applied from the front side.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示手段を観
察者の頭部に装着できる頭部装着型表示装置(ヘッドマ
ウンテッドディスプレイ(HMD))に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted display device (head mounted display (HMD)) capable of mounting an image display means on an observer's head.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像表示手段と、その画像表示手段を保
持すると共に観察者の頭部に装着可能な保持手段とを備
える頭部装着型表示装置が、従来から用いられている。
2. Description of the Related Art A head-mounted display device having image display means and holding means which holds the image display means and can be mounted on the observer's head has been conventionally used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そのような頭部装着型
表示装置により、種々の作業を支援するための情報を画
像として表示する場合、観察者の視野の全域に画像を表
示すると、その画像が逆に作業の邪魔になってしまう。
また、そのような頭部装着型表示装置は可及的に小型軽
量であることが望まれる。
When information for supporting various operations is displayed as an image by such a head-mounted display device, when the image is displayed over the entire visual field of the observer, the image is displayed. However, it gets in the way of work.
Further, it is desired that such a head mounted display device is as small and lightweight as possible.

【0004】そこで、その画像表示手段として、観察者
の前方に向かい画像表示光を出射する表示器と、観察者
の一側方から前方に向かい延びるアームと、そのアーム
の前端に取り付けられる光学素子とを有し、その光学素
子により画像表示光を光路変更して観察者の瞳に導く単
眼視タイプの頭部装着型表示装置が考えられている。こ
れにより、表示画像を観察者の一方の瞳の前遠方に結像
できるので、その表示画像が作業の邪魔になることはな
く、また、装置の小型軽量化を図ることができる。
Therefore, as an image display means, a display for emitting image display light toward the front of the observer, an arm extending forward from one side of the observer, and an optical element attached to the front end of the arm A monocular-view head-mounted display device has been considered which has an optical element that changes the optical path of image display light by the optical element and guides the light to the pupil of the observer. As a result, a display image can be formed at a position far in front of one pupil of the observer, so that the display image does not disturb the work, and the size and weight of the apparatus can be reduced.

【0005】しかし、その構成では画像表示光の光路を
変更する光学素子が観察者の前方に配置されるため、前
方の障害物が光学素子に衝突した場合、その光学素子や
アームを破損させる外力が作用する。
However, in this configuration, since an optical element for changing the optical path of the image display light is disposed in front of the observer, when an obstacle in front collides with the optical element, an external force that damages the optical element and the arm is obtained. Works.

【0006】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。
An object of the present invention is to provide a head-mounted display device that can solve the above-mentioned problems.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、画像表示手段
と、その画像表示手段を保持すると共に観察者の頭部に
装着可能な保持手段とを備え、その画像表示手段は、観
察者の前方に向かい画像表示光を出射する手段と、観察
者の一側方から前方に向かい延びるアームと、そのアー
ムの前端に取り付けられる光学素子とを有し、その光学
素子により画像表示光を光路変更して観察者の瞳に導く
頭部装着型表示装置であって、その光学素子は、前方か
ら作用する外力から逃げるように変位可能に前記アーム
に連結されていることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises image display means, and holding means for holding the image display means and being attachable to the observer's head. Means for emitting image display light toward the front, an arm extending forward from one side of the observer, and an optical element attached to the front end of the arm, and changing the optical path of the image display light by the optical element A head-mounted display device for guiding to an observer's pupil, wherein the optical element is displaceably connected to the arm so as to escape from an external force acting from the front.

【0008】本発明の構成によれば、前方の障害物に光
学素子が衝突し、その光学素子に前方から外力が作用し
た場合、その外力から逃げるように光学素子は変位する
ので、その光学素子やアームが破損するのを防止でき
る。
According to the structure of the present invention, when an optical element collides with a front obstacle and an external force acts on the optical element from the front, the optical element is displaced so as to escape from the external force. And the arm can be prevented from being damaged.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1、図2に示す単眼視タイプの頭部装着
型表示装置1は、画像表示ユニット2と、この表示ユニ
ット2の保持部3とを備える。
A head mounted display 1 of the monocular type shown in FIGS. 1 and 2 includes an image display unit 2 and a holding unit 3 for the display unit 2.

【0011】その表示ユニット2は、観察者Aの一側方
に配置されるハウジング5と、このハウジング5に内蔵
される画像表示器(図示省略)と、そのハウジング5か
ら観察者Aの前方に向かい延びるアーム5aと、そのア
ーム5aの前端に取り付けられるコンバイナ(光学素
子)7とを有する。
The display unit 2 includes a housing 5 disposed on one side of the observer A, an image display (not shown) incorporated in the housing 5, and a display unit 2 disposed in front of the observer A from the housing 5. It has an arm 5a extending in the opposite direction, and a combiner (optical element) 7 attached to the front end of the arm 5a.

【0012】その画像表示器は、例えばバックライト付
液晶表示器により構成でき、ケーブル8を介して映像信
号の発生源に接続され、観察者Aの前方に向かい画像表
示光を出射する。
The image display can be constituted by, for example, a liquid crystal display with a backlight. The image display is connected to a source of a video signal via a cable 8 and emits image display light toward the front of the observer A.

【0013】そのコンバイナ7は観察者Aの前方に配置
され、図2において一点鎖線で示すように、その画像表
示器が観察者Aの前方に向かい出射する画像表示光Lを
光路変更して観察者Aの一方の目に導く。これにより、
観察者Aの前方に観察対象の虚像が形成される。そのコ
ンバイナ7の前方からの光がコンバイナ7を透過して観
察者Aの一方の目に至ることで、観察者Aは虚像と前方
の実在物の双方を視認できる。そのコンバイナ7は、例
えば、その画像表示光Lの光路を反射により変更するハ
ーフミラーや、回折により変更するホログラム素子によ
り構成できる。そのコンバイナ7の光路変更面は、フラ
ット面である場合よりも、観察対象の虚像の結像位置を
観察者Aの前遠方にする曲面とされているのが好まし
い。
The combiner 7 is disposed in front of the observer A, and the image display device changes the optical path of the image display light L emitted toward the front of the observer A as shown by a dashed line in FIG. Leads to one eye of person A. This allows
A virtual image of the observation target is formed in front of the observer A. Light from the front of the combiner 7 passes through the combiner 7 and reaches one eye of the observer A, so that the observer A can visually recognize both the virtual image and the real object in front. The combiner 7 can be configured by, for example, a half mirror that changes the optical path of the image display light L by reflection, or a hologram element that changes by diffraction. It is preferable that the optical path changing surface of the combiner 7 be a curved surface that makes the virtual image of the observation target an imaging position far in front of the observer A than the flat surface.

【0014】その保持部3は、観察者Aの頭部に取り外
し可能に装着されるもので、支持部材11と、この支持
部材11に連結される第1〜第4当て部材12a、12
b、12c、12dとを有する。
The holding portion 3 is detachably mounted on the head of the observer A, and includes a support member 11 and first to fourth abutment members 12a, 12a and 12b connected to the support member 11.
b, 12c and 12d.

【0015】その支持部材11は、右側支持体21と、
左側支持体22と、両支持体21、22に連結される連
結体23とを有する。その連結体23は、両支持体2
1、22の左右間隔を弾性的に広げることができるよう
に弾性変形可能とされている。その両支持体21、22
の左右間隔は、連結体23の弾性変形が解除された状態
において観察者Aの頭部の左右間隔よりも小さくされて
いる。各支持体21、22と連結体23との連結位置は
上下に変更可能とされる。その表示ユニット2は、図示
例では右側支持体21に取り付けられているが、各支持
体21、22の何れにも着脱可能とし、図4に示すよう
に、左側支持体21に取り付けられるようにしてもよ
い。これにより、観察者Aの効き目や、目の状態に応じ
て、表示ユニット2を保持部3により頭部の右方側と左
方側の何れにおいても保持でき、不要な場合は表示ユニ
ット2を取り外せる。また、その表示ユニット2を各支
持体21、22に球面座(図示省略)を介して球面に沿
う運動が可能に取り付け、観察対象の虚像の観察者Aに
対する方向を自由に変更できるようにしてもよい。
The support member 11 comprises a right support 21 and
It has a left support 22 and a connector 23 connected to both supports 21, 22. The connecting body 23 includes both supports 2
It is made elastically deformable so that the left-right distance between the first and the second 22 can be elastically widened. The two supports 21, 22
Is smaller than the left-right distance of the head of the observer A when the elastic deformation of the connecting body 23 is released. The connection position between each of the supports 21 and 22 and the connection body 23 can be changed up and down. Although the display unit 2 is attached to the right support 21 in the illustrated example, it can be attached to and detached from each of the supports 21 and 22 so as to be attached to the left support 21 as shown in FIG. You may. Thereby, the display unit 2 can be held on both the right and left sides of the head by the holding unit 3 according to the effect of the observer A and the state of the eyes. Can be removed. Further, the display unit 2 is attached to each of the supports 21 and 22 via a spherical seat (not shown) so as to be able to move along the spherical surface so that the direction of the virtual image of the observation target with respect to the observer A can be freely changed. Is also good.

【0016】各当て部材12a、12b、12c、12
dはスポンジ等の衝撃吸収用パッドにより構成され、第
1当て部材12aと第2当て部材12bは右側支持体2
1に取り付けられ、観察者Aの頭部右側の前後に離れた
箇所に押し付けられ、第3当て部材12cと第4当て部
材12dは左側支持体22に取り付けられ、頭部左側の
前後に離れた箇所に押し付けられる。
Each contact member 12a, 12b, 12c, 12
d is constituted by a shock absorbing pad such as a sponge, and the first contact member 12a and the second contact member 12b are
1 and is pressed against the front and back of the right side of the head of the observer A, and the third abutment member 12c and the fourth abutment member 12d are attached to the left support 22 and separated to the left and right of the head. Pressed into place.

【0017】図3の(1)、(2)に示すように、その
コンバイナ7はアーム5aの前端に第1、第2ヒンジ機
構31、32を介して取り付けられている。すなわち、
その第1ヒンジ機構31においては、アーム5aの前端
に一体的に形成される上向き開口の凹部33に、連結部
材34の上端から下向きに延びる嵌合部34aが嵌め合
わされ、そのアーム5aと嵌合部34aが左右方向に沿
う横軸心のヒンジ軸35を介して連結される。その第2
ヒンジ機構32においては、その連結部材34の上下端
から横向きに延びる支持片34b、34cに、コンバイ
ナ7の一側に固定されたカバー36が嵌め合わされ、そ
の支持片34b、34cとカバー36とが上下方向に沿
う縦軸心のヒンジ軸37を介して連結される。これによ
り、そのコンバイナ7は前方から作用する外力から逃げ
るように、縦軸中心と左右横軸中心とに回転変位可能と
されている。なお、そのコンバイナ7の回転変位を規制
する適度な摩擦力が作用するものとされ、コンバイナ7
を一定位置に位置決めすることが可能とされている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the combiner 7 is attached to the front end of the arm 5a via first and second hinge mechanisms 31, 32. That is,
In the first hinge mechanism 31, a fitting portion 34a extending downward from the upper end of the connecting member 34 is fitted into a concave portion 33 of an upward opening formed integrally with the front end of the arm 5a, and is fitted with the arm 5a. The portion 34a is connected via a hinge shaft 35 having a horizontal axis extending in the left-right direction. The second
In the hinge mechanism 32, a cover 36 fixed to one side of the combiner 7 is fitted to support pieces 34b and 34c extending laterally from the upper and lower ends of the connecting member 34, and the support pieces 34b and 34c and the cover 36 are joined together. They are connected via a hinge shaft 37 having a vertical axis along the vertical direction. Thus, the combiner 7 can be rotationally displaced about the center of the vertical axis and the center of the horizontal axis on the left and right so as to escape from an external force acting from the front. An appropriate frictional force for regulating the rotational displacement of the combiner 7 acts.
Can be positioned at a fixed position.

【0018】上記構成によれば、図2に示すように、前
方の障害物Sにコンバイナ7が衝突し、そのコンバイナ
7に前方から外力が作用しても、その外力から逃げるよ
うにコンバイナ7は2点鎖線で示すように変位するの
で、そのコンバイナ7やアーム5aが破損するのを防止
できる。
According to the above configuration, as shown in FIG. 2, even if the combiner 7 collides with the obstacle S ahead and an external force acts on the combiner 7 from the front, the combiner 7 escapes from the external force. The displacement as shown by the two-dot chain line can prevent the combiner 7 and the arm 5a from being damaged.

【0019】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、上記実施形態ではコンバイナ7をアーム5
aに、前方から受ける外力により互いに直交する2方向
に沿う2軸中心に回転可能に連結したが、その外力によ
り一つの軸中心に回転可能に連結してもよいし、互いに
直交する3方向に沿う3つの軸中心に回転可能に連結し
てもよいし、ボールジョイント等を介して球面に沿って
運動可能に連結してもよいし、その外力の作用の解除に
よりコンバイナ7の変位を復元させることができるよう
に、バネ等を介して弾性的に変位可能に連結してもよ
い。また、そのコンバイナ7をアーム5aにゴム等の弾
性部材を介して連結することで、その外力により任意方
向に弾性的に変位可能に連結してもよい。また、上記実
施形態では画像表示光Lを観察者Aに導くのにコンバイ
ナ7を用いたが、画像表示光Lを全反射するミラーを用
いてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the combiner 7 is connected to the arm 5
a, it is rotatably connected to two axial centers along two directions orthogonal to each other by an external force received from the front, but may be rotatably connected to one axial center by the external force, or may be connected to three directions orthogonal to each other. It may be rotatably connected to three axial centers along it, may be movably connected along a spherical surface via a ball joint or the like, or restores the displacement of the combiner 7 by releasing the action of the external force. The connection may be elastically displaceable via a spring or the like. Alternatively, the combiner 7 may be connected to the arm 5a via an elastic member such as rubber so as to be elastically displaceable in an arbitrary direction by the external force. In the above embodiment, the combiner 7 is used to guide the image display light L to the observer A, but a mirror that totally reflects the image display light L may be used.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、観察者の一側方から前
方に向かい延びるアームの前端に取り付けられる光学素
子を備える頭部装着型表示装置において、その光学素子
やアームが前方障害物と衝突した際に破損するのを防止
できる。
According to the present invention, in a head-mounted display device having an optical element attached to a front end of an arm extending forward from one side of an observer, the optical element and the arm are connected to a front obstacle. Damage can be prevented when a collision occurs.

【0021】[0021]

【本発明の実施態様】その光学素子は、前方から作用す
る外力から逃げるように互いに直交する2以上の方向に
沿う複数の軸中心に回転可能に前記アームに連結されて
いるのが好ましい。あるいは、その光学素子は、前方か
ら作用する外力から逃げるように前記アームに球面に沿
って運動可能に連結されているのが好ましい。これによ
り、より確実に光学素子やアームの破損を防止できる。
Preferably, the optical element is connected to the arm so as to be rotatable about a plurality of axes along two or more directions perpendicular to each other so as to escape an external force acting from the front. Alternatively, the optical element is preferably movably connected to the arm along a spherical surface so as to escape an external force acting from the front. Thereby, damage of the optical element and the arm can be more reliably prevented.

【0022】その光学素子は、前方から作用する外力か
ら逃げるように弾性的に変位可能に前記アームに連結さ
れているのが好ましい。これにより、その外力の作用の
解除により光学素子の変位を復元させることができる。
The optical element is preferably connected to the arm so as to be elastically displaceable so as to escape from an external force acting from the front. Thus, the displacement of the optical element can be restored by releasing the action of the external force.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の側面
FIG. 1 is a side view of a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の表示
ユニットを右方の目の側に配置した場合の平面図
FIG. 2 is a plan view of a case where the display unit of the head-mounted display device according to the embodiment of the present invention is arranged on the right eye side.

【図3】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の要部
の(1)は平面図、(2)は正面図
FIG. 3 is a plan view of a main part of the head-mounted display device according to the embodiment of the present invention, and FIG.

【図4】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の表示
ユニットを左方の目の側に配置した場合の平面図
FIG. 4 is a plan view when the display unit of the head-mounted display device according to the embodiment of the present invention is arranged on the left eye side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 表示ユニット 3 保持部 5a アーム 7 コンバイナ(光学素子) A 観察者 2 Display unit 3 Holder 5a Arm 7 Combiner (optical element) A Observer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像表示手段と、その画像表示手段を保
持すると共に観察者の頭部に装着可能な保持手段とを備
え、 その画像表示手段は、観察者の前方に向かい画像表示光
を出射する手段と、観察者の一側方から前方に向かい延
びるアームと、そのアームの前端に取り付けられる光学
素子とを有し、 その光学素子により画像表示光を光路変更して観察者の
瞳に導く頭部装着型表示装置であって、 その光学素子は、前方から作用する外力から逃げるよう
に変位可能に前記アームに連結されていることを特徴と
する頭部装着型表示装置。
1. An image display device comprising: an image display unit; and a holding unit that holds the image display unit and is attachable to a head of an observer. The image display unit emits image display light toward a front of the observer. And an arm extending forward from one side of the observer, and an optical element attached to the front end of the arm. The optical element changes the optical path of the image display light and guides it to the observer's pupil. A head-mounted display device, wherein the optical element is displaceably connected to the arm so as to escape from an external force acting from the front.
JP29722996A 1996-10-17 1996-10-17 Head mounted display device Withdrawn JPH10123455A (en)

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JP29722996A JPH10123455A (en) 1996-10-17 1996-10-17 Head mounted display device

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JP (1) JPH10123455A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011413A1 (en) * 1999-08-06 2001-02-15 Olympus Optical Co., Ltd. Head mountable display device
US6680802B1 (en) 1999-08-05 2004-01-20 Olympus Optical Co., Ltd. Head-mounted image video display
JP2007328232A (en) * 2006-06-09 2007-12-20 Olympus Corp Optical system
GB2569599A (en) * 2017-12-21 2019-06-26 Bae Systems Plc Wearable devices
US11604359B2 (en) 2017-12-21 2023-03-14 Snap Inc. Wearable devices

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680802B1 (en) 1999-08-05 2004-01-20 Olympus Optical Co., Ltd. Head-mounted image video display
WO2001011413A1 (en) * 1999-08-06 2001-02-15 Olympus Optical Co., Ltd. Head mountable display device
JP2007328232A (en) * 2006-06-09 2007-12-20 Olympus Corp Optical system
GB2569599A (en) * 2017-12-21 2019-06-26 Bae Systems Plc Wearable devices
GB2569599B (en) * 2017-12-21 2023-02-15 Snap Inc Wearable devices
US11604359B2 (en) 2017-12-21 2023-03-14 Snap Inc. Wearable devices

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Effective date: 20040310