TW422965B - Head-mounted display device - Google Patents

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經濟部中央標準扃員X消費合作社印製 422965 A7 ________B7五、發明説明（1 ) 發明之領域 本發明係關於頭戴型顯示裝置，其係可將圖像之顯示部装 戴於觀察者之頭部者。 相關技術之説明 頭戴型顯示裝置藉由裝戴於觀察者頭部之小型輊巧之顯示 器，可簡便地顯示各種資訊。 以往係於觀察者眼晴前方，直接接合其顯示器及其顯示器 之驅動用信號產生裝置。又，該顯示器係與光學系統直接 接合’該光學系統係爲了將該顯示器所射出的顯示光導引 至觀察者眼晴，而進行光路變更者。即，其顯示器、光學 系統及驟動用信號產生裝置係集中配置於覯察者眼睛的前 方。因爲裝置的重要使觀察者失去平衡之故，有裝戴的感 覺惡化之問題。 此處有人研究將該顯示器與光學系統直接接合，又藉由將 驅動電路配置於觀察者的頭部的側方，以提升裝置的重量 平衡。惟，在將該顯示器與光學系統在眼睛前方直接接合 的情沉下，有觀察者的視野被顯示器縮限變狹隘的問題。 本發明之目的在提供一頭戴型顯示裝置，其係可解決上述 問題者。 發明的概要 本發明係將：射出圖像之顯示光之顯示器；及爲了將該顯 示光導引至觀察者的眼睛而進行光路變更之光學系統；以 及該顯示器之驅動用信號產生裝置；經由保持構件，而可 裝戴於觀察者之頭部之頭戴型顯示裝置，其特徵在於：該 ---^---..----1------ΐτ------0 (請先閱讀背勤之注意事項再.Γ本頁) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 ^22965 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 顯示器係自正面所見之觀察者之视軸，向徑方向離開之位 置起，以可向前方射出顯示光的方式，予以配置；該光學 系統係被配置於該顯示器前方，隔一間隔之位置；該驅動 用信號產生裝置係被配置於自該視軸向徑方向離開的位 置，且該位置係與該顯示器及光學系統隔一間隔之位置。 依本發明之構造，由顯示器所射出之圖像顯示光，自正面 所見之觀察者的視軸向徑方向離開的位置朝向前方之後， 由光學系統變更光路，且被導引至觀察者之眼睛。藉此觀 察者可觀视圖像。 該顯示器與光學系統與驅動用信號產生裝置，係互相隔有 間隔而配置之故，可防止裝置的重量造成觀察者失去平 衡。又，該顯示器與驅動用信號產生裝置，係配置於自正 面所見之觀察者的視軸向徑方向離開的位置之故，可防止 觀察者的視野被縮窄。 在需要用以依該驅動用信號產生裝置所送來的信號來驅動 顯示器用之電路之情況下，該驅動電路做成與顯示器成一 體化亦可，做成與驅動用信號產生裝置成—體化亦可。做 成與兩者皆各別分開成獨立個體亦可。在採用附背光之液 晶顯示面板作爲顯示器之情況下，以驅動液晶顯示元件之 驅動器作爲該驅動電路予以例7JT。 在需要用以依該驅動用偉號產生裝置所送來的信號來點亮 由顯示器所射出之圖像顯示光的光源用之電路之情兄〜 該點燈用電路做成與顯示器成一體化亦可，做 . 败成與驅動用 信號產生裝置成一體化亦可，做成與兩者皆夂 $合別分開成獨 -5- I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐1 --~~-— ---------装------ir------線. . - (锖先閱讀背面之注意事項再..：本頁)· 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 42296 5 A7 __B7 五、發明説明（3 ) 立個體亦可。採用附背光之液晶顯示面板作爲該顯示器之 情況下，以背光之點燈用電路作爲該點燈用電路予以例示。 該顯示器以配置於前述視軸之正下方爲宜。 藉此，可使該顯示器在觀察者的眼晴之正下方，靠近至可 及於觀察者顏面。故可幾乎完全防止觀察者的視野因顯示 器而縮窄。 該光學系統係以在前述視抽之正下方，變更顯示光之光路 之方式，經由連結構件連結於前述顯示器爲理想。藉此可 減低該光學系統與連結構件造成觀察之視野縮窄之情況。 該驅動用信號產生裝置係被配置於前述顯示器之後方隔一 間隔之位置，且該位置係在觀察者頭部之侧方者爲理想。 藉此，觀察者的視野不會因驅動用信號產生裝置而縮窄。 又，在將顯示器與光學系統配置於前述視轴之正下方的情況 下’可確實防止本發明裝置的重量造成觀察者失去平衡。 前述顯示光係被導引至觀察者之其中一眼；覆蓋前述驅動 用信號產生裝置之殼，係於觀察者之頭部側方，連結於前 述保持構件；前述光學系統係以配置於自前述視軸向徑方 向離開之位置上之方式’連接於前述顯示器；該顯示器在 觀察者之顏面前方，以可沿球面運動之方式，連結於覆蓋 前述驅動用信號產生裝置之殼爲理想。依該構造，於觀察 者顏面前方，可使顯示器對驅動用信號產生裝置沿球面進 行運動。依該運動，該顯示器與光學系統至少沿觀察者頭 部的上下方向及左右方向沿軸旋轉。藉此，可調節由該光 學系統所變更光路後之圖像顯示光之進行方向。故，即使 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） ---------^------、玎------^ . · (請先閲讀背面之注項再，-本頁 5 A7 B7 五、發明説明（4 ) 觀察者頭部的形狀呈多樣化，對任一觀察者皆可於適合觀 視的位置形成圖像。且，因係將該顯示器於觀察者顏面前 方運動之故，可輕易微調節該圖像的位置。 前述覆蓋驅動用信號產生裝置之殼，係於觀察者頭部側 方，以可沿球面運動之方式，連結於前述保持構件爲理 想。藉此，於觀察者頭部側方可使驅動用信號產生裝置對 保持構件沿球面進行運動，且於其後，於觀察者顏面前方 可使顯示器對驅動用信號產生裝置沿球面進行運動。故可 迅速的微調節圖像的位置。 該保持構件具有：左右側頭側墊，壓碰於觀察者左右側頭 部之包圍耳朵的區域；及左右支持器，保持各墊；各墊中 央與各支持器中央，以可使觀察者的耳朵露出之方式，設 有開口爲理想。 藉再經由該左右侧頭墊予以按壓，可規制保持構件對頭部 之運動之故，可防止顯示器及光學系統產生震動，可防止 觀視性降低。該左右側頭侧墊係壓碰於包圍耳呆的區域之 故，與壓碰於耳朵相比較，其規制保持構件對頭部之運動 之規制位置的範圍較廣。故，可更安定的規制保持構件對 頭部之運動《各墊中央與各支持器中央係做成開口，觀察 者的耳朵由此露出之故，並不會限制到觀察者的聽覺。 各塾與各支持器係被做成無端之環狀爲理想。藉此可更安 定的規制保持構件對頭部之運動c 各墊（15 1)對於左右侧頭部之包圍耳朵的區域之壓碰力， 係被做成在該耳朵前方比後方大爲理想。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------澤-- * * (婧先閱讀背面之注意事項其 ？本頁) r % 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 4^296 5 經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 A7 B7 五、發明説明（5 ) 該顯示器係配置於顯示單元與保持構件之連結位置之前 方，該光學系統係配置於顯示器前方之情況下，藉由將各 整的按壓力做成在耳朵前方比後方大，可確實規制圖像之 搖動。 該保持構件具有連結左右支持器之連結部；各支持器係以 可沿上下方向繞軸搖動之方式，連結於該連結部；以對各 支持器之岫方側，施以使其向觀察者之侧頭部搖動之彈力 之方式，於前述連結部上設置按壓部，該按壓部係經由彈 性構件按壓，各支持器者爲理想。 藉此，依該彈力作用，可將各墊之按壓力做成在耳朵前方 比後方大。又，藉由該支持器之搖動，可使各墊沿著頭部 形狀。故，即使各人頭部形狀相異，亦可確實規制圖像搖 動。 具備賦予彈力之機構，將左右支持器之間隔，於觀察者耳 朵該後方縮窄爲理想。藉此在將各墊之按壓力做成在耳朵 則方比後方大的的情況下，可防止各墊自耳朵後方由頭部 脱離。故可更確實規制圖像之搖動。 於該連結部上連結左右頭頂侧墊該左右頭頂侧墊係壓碰於 觀察者頭頂部之左右上部者爲理想。藉此可更安定的規制 保持構件對頭部之運動。 依本發明，可提供一頭戴型顯示裝置，其可防止觀察者的 視野被縮有，藉由提升頭戴時之舒適感，可減輕觀察者之 視覺疲勞與重量負擔所造成之疲勞。又，可提供_頭戴型 顯不裝置’其可輕易並迅速的微調節顯示圖像的形成位 -8 - 張尺度適用中國國( CNS ) Α4^72Ϊ〇χ297^ ) ---------^------IT------線 (請先閲讀背面之注意事項再..~本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 4 2 296 5， a7 __ B7 五、發明説明（6 ) 置’可減少觀察者的負擔，並可充分確保視野。又，不僅 不會限制觀察者的聽覺，尚可規制圖像之搖動，提升觀視 性。 圖面之簡單説明 圖1爲本發明之第1實施例之頭戴型顯示裝置之使用狀態 表示圖 圖2爲本發明之第1實施例之頭戴型顯示裝置之部分立體圖 圖3爲本發明之第1實施例之頭戴型顯示裝置之作用説明圖 圖4爲本發明之第1實施例之頭戴型顯示裝置之作用分解圖 圖5爲本發明之第1實施例之頭戴型顯示裝置之構成説明圖 圖6爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之立體圖 圖7爲本發明之第2實施例之頭载型顯示裝置之平面圖 圖8爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之部分斷面圖 圖9爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之要部分解 立體圖 圖10爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之要部斷面圖 圖1 1圖1 0之乂卜幻線斷面圖 圖12爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之正面圖 圖1 3爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之側面圖 圖14爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之分解立體圖 圖15爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之部分斷面圖 圖16爲本發明之第2實施例之頭戴型顯示裝置之作用説明圖 較佳實施例之詳細説明 以下參照圖面説明本發明之實施例。 9 良紙張尺度财關家樣^T^NS ) Α4規格（ ^、訂 .^^ » - (諳先閲讀背面之注意事項再 ？本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ (第1實施例）

圖所示之p實施例之頭载型顯示裝置U 件3 ’可裝载於觀察者2的頭部；及顯 待構 ι也 _不邵4,被該保持構件 3保持。本實施例之頭戴型顯示裝置】雖僅係使觀察者 眼觀视圖像，但做成使兩眼觀視圖像亦可。 本實施例中，該保持構件3係做成帶狀，其係藉由彈 住觀察者2的頭部。於該情況下，爲了防止該保持構件 頭部偏離，將該保持構件3經由墊類按壓於頭部亦可。該保 持構件3只要係可裝戴於觀察者2之頭部即可，其形態^不 受限，如安全帽狀者亦可。又，本發明中所稱之頭部係指 包含顏面之頸部以上部分。 該顯示部4具有：顯示器U，朝向該觀察者2前方射出圖 像顯示光者；臂（連結構件）12，左右一對自該顯示器丨丨之 前面下端，向觀察者2的前方延伸者·•光學系統13，安裝於 兩#12之前端者；後述之驅動用信號產生裝置14 ’驅動該 顯示器η ;及殼15，包覆該驅動用信號產生裝置β藉此， 該顯示器11、光學系統13及驅動用信號產生裝置14，可藉 由保持構件3裝戴於觀察者2的頭部。 該顯示器1 1係由透過型液晶顯示面板2 1及背光2 2所構 成。本實施例中，在該液晶顯示面板21上。將X軸驅動器 與Υ軸驅動器做成一體化。該X軸驅動器與γ軸驅動器係對 應於驅動用信號產生裝置14所送來的驅動用信號，驅動液 0¾顯示元件。該背光2 2在本實施例例中使用螢光管。對該 勞光施加高壓電壓用之點燈用電路係與背光22成一體化。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 、--^----^------it------0 {請先閱讀背面之注意事項再.々本頁) 422965 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 該點燈用電路係由反相器2 3所構成，該反相器2 3係由開關 電路及升壓用轉換器所構成。該顯示器丨丨與反相器23係由 蓋24所覆蓋。該蓋24係將兩個構件24a、24b以螺絲24c連結 形成。在兩構件24a、24b之間挾入液晶顯示面板2 1、背光 2 2及反相器2 3。於一方的構件24&上形成由液晶顯示面板 21射出之圖像顯示光之出射窗24a，。 該光學系統1 3係由例如组合器或全反射鏡等光學元件所 構成。該光學系統13爲了將上述液晶顯示面板21所射出之 圖像顯示光導引至觀察者2的眼睛，進行光路變更。在該光 學系統1 3係由組合器所構成之情況下，可使來自前方的光 透過，導引至觀察者2的眼睛之故，觀察者2可觀視圖像與 前方的實物兩者。該組合器可由半鏡（halfmirror)a全息圖 元件所構成。在使用半鏡的情沉下，係藉由反射來變更圖 像顯示光的光路，而在使用全息圖元件之情況下，則係藉 由迴折來變更圖像顯示光的光路。將該光學系統丨3以複數 之光學元件予以構成亦可。爲了要能變更調整由該光學系 統13變更光路之顯示光的進行方向，如圖3之箭號所示，將 上述兩臂1 2以可於左右軸中心搖動的方式連結於蓋2 4的下 端。 如圖4所示，上述驅動用信號產生裝置14係由基板31，固 定於上述殼15者；及設於該基板31上之信號處理電路所構 成。該信號處理電路係藉由電纜27、28連接於上述液晶顯 不面板21及反相器23上，又藉由電纜29連接於影像信號產 生源（省略未圖示）。該影像信號產生源只要係可產生影像 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標隼{ CNS ) Μ規格（210X297公釐） I I— II — — 裝 I I I I I 訂 I I ί I n ^ (請先閲讀背面之注意事項真 b本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（9 ) " ' 信號者即可，並不特別限制。 . 該1k 1 5係藉由螺絲14c連結兩構件14a、14b而形成，與上 述保持構件3成一體化，經由結合構件51，與上述顯示器 II之蓋24結合。該結合構件51係由覆蓋上述電纜27、28之 筒狀構件所構件，且係具有可對殼15調節蓋24之相對角度 之彈性。 & 該信號處理電路爲了產生驅動用信號，本實施例中處理類 比RGB信號及同步信號。圖5表示驅動用信號產生裝置14之 功能區塊圖。即，構成影像信號之r信號（紅色）、G信號（綠 色）、B信號（藍色信號），係由影像接收器41變換爲適當的 信號振幅，於畫質調整電路42進行對比或伽瑪（r )修正等調 整。 構成影像信號之水平、垂直同步信號，係於同步接收器 43變換爲適當的信電壓(H-Sync'V-Sync)後，被輸入至時序 產生器（timing generater)4 4。 於該時序產生器44中，以PLL電路4 5所輸出之點時鐘脈 衝爲基準，產生影像結號反相時鐘脈衝（Video Invert Clock)、取樣脈衝（Sampling Pulse)、背光點燈脈衝（BL Pulse)、及液晶顯示面板21之驅動用時鐘脈衝。 上述畫質調整電路4 2所輸出之RGB信號係於RGB驅動器 46，因應於由時序產生器所輸入之影像反相鐘脈衝，變換 爲向液晶顯示面板21輸入用之信號振幅後，於取樣保持電 路4 7對應於樣本脈衝被相展開，而被輸入至液晶顯示面板 2 1。該相展開一般係對應於液晶顯示面板之影像之寫入特 -12- $紙張尺度速用國家標準(CNS > Α4規格（2丨0X297公釐） -----^----^------II------^ (請先聞讀背面之注意事項-s-朽本页) 422965 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 五、發明説明（10) 性而進行’例如在顯示高解析度的影像信號之液晶顯示面 板’多爲展開爲4相〜6相。而在顯示NTSC等較低解析度的 影像信之液晶顯示面板中’則不需要相展開，於該情況下 亦不需要取樣保持電路。 該時序產生器44輸出送至X軸驅動器之X軸驅動信號（χ-Drive Clock)及送至γ軸驅動之γ軸動信號(Y_Drive cl〇ck), 作液晶顯示面板2 1的驅用時鐘信號β 該等X轴驅信號、Υ軸驅動信號及被相展開之RGB信號， 被輸入至液晶顯示面板21之X軸驅動器及γ軸驅動器。依該 等驅動器’藉由驅動液晶顯示面板21之液晶顯示元件顯示 影像。 該時序產生器44所輸出之背光點燈脈衝，於點燈脈衝調 整電路48，因應於背光22之設定亮度，變換爲適宜的脈衝 量（Pulse Duty)或脈衝周期（點燈、熄燈之周期），被輸入至 反相器2 3 »藉此將背光2 2予以點燈，自液晶顯示面板2 1射 出圖像顯示光。 即，驅動用信號產生裝置14係產生送至X軸驅動器、γ軸 驅動器、及反相器23之信號，作爲顯示器η之驅動用信 號。 將該X軸驅動器及Υ軸驅動器做成與液晶顯示面板不同 體，將該反相器2 3做成與背光2 2不同體，而將該等配置於 殼15内亦可》 信號處理電路之構造不拘限於上述形態，只要適宜地使用 對應顯示器或影像信號者即可。 -13- 本紙張尺度逋用中菌國家標準（CNS ) Α4见格（210X297公釐） I I I i —^ I I 1 裝—— I —I 訂-—I I ί I I 線 (讀先閲讀背面之注意事項具ο本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 422965 五、發明説明（n ) 如圖3所示，在將上述頭戴型顯示裝置i装載於觀察者2的 狀態中，上述顯示器1 1係被配置於觀察者的顏面前方， 又，自正面所見到的觀察者2所視轴p往徑方向稍離開的位 置起，朝向前方射出顯示光L。因此，該顯示器"在觀察者 2的頭部之左右側間，被配置於該視軸p的正下方。上述光 學系統1 3係隔一間隔配置於該顯示器丨丨前方。藉此，該光 學系統1 3在觀察者2的頭部的左右侧面間，在該視軸p的正 下方變更顯π光L的光路<»上述驅動用信號產生裝置14係位 於自該視軸Ρ往徑方向離開的位置上，且自顯示器Η向後方 隔一間隔的位置上，即配置於觀察者2的頭部的側方位置。 在該殼15之與觀察者2的耳朵相對的部分上，設海綿或橡膠 等緩衝構件亦可。 依上述構造，由顯示器η所射出之圖像顯示光L，係由看 正面的觀察者的視軸P起向徑方向離開的位置，朝向前方， 且後來藉由光學系統13進行光路變更，而導引至觀察者2的 眼睛。藉此，觀察者2可觀視圖像。本實施例中，包含該圖 像顯示光L之光路中心線與上述視軸p之面係存在於鉛直面 内。因該顯7F器11與光學系統13及驅動用信號產生裝置14 係互相隔有間隔而配置之故，可防止裝置丨的重量使觀察者 2失去平衡。因該顯示器n與驅動用信號產生裝置14係配 置於自該視軸P向徑方向離開之位置上，所以可防止使觀察 者2的視野變狹窄。特別是藉由將該顯示器配置於視軸p之 正下方，可於觀察者2的眼睛的正下方，將顯示器u接近觀 察者2的顏面。藉此，可幾乎完全防止顯示器u影響觀察者 ___-14- 本紙張尺度適用中國國家樣华（CNS ) A4規格（2丨0X297公慶〉 — I 1 I I i I 裂 訂 I I 線 t (請先閲1»背面之注意事項再· JT本頁} 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 42^965 A7 _ B7 五、發明説明（12 ) 2的視野。該光學系1 3係以於該視軸p的正下方變更顯示光 L的光路的方式，經由壁丨2與顯示器丨〖相連結。因此可防 止該光學系統13與壁12對觀察者2的视野造成影響《該驅 動用仏號產_生裝置14係被配置於觀察者2的頭部之侧方之 故’該驅動用信號產生裝置14不會對觀察者2的視野造成影 響’且於將該顯不益丨1與光學系統13配置於上述視抽p之 正下方的情況中，可確實防止裝置.丨的重要使觀察者2失去 平衡。 (第2實施例） 圖6 '圖7所示之第2實施例之頭戴型顯示裝置ίο!，具有 保持構件103，可裝戴於觀察者1〇2的頭部；及顯示單元 104 ’於觀察者1 〇2的頭部之一側方與保持構件1 〇3連結。 該保持構件103具有左右側頭側墊151。左右保持器152、 連結部153、後頭側帶155、及左右頭頂侧墊156。該左右侧 頭側墊151係被壓碰於觀察者1〇2的左右側頭部之包園耳朵 的區域。該左右保持器152係保持各侧頭側墊1 51。該連結 邵153係連結左右保持器152。該左右側頭側墊156係連結於 該連結部153，並且被壓碰於觀察者1〇2的頭頂部之左右上 部。該後頭側帶155係被配置於後頭部之後方，並且連結兩 保持器152。 該連結邵15 3具有：一對帶15 3 a，於頭頂部之上方前後間 隔配置者；及左右連結片153c，於兩帶153a之各端成一體化 者。該連結部153連結左右保持器152，使得左右的侧頭側 墊151之間隔被做成比觀察者1〇2的頭部的左右寬幅還小。 •15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 2们公釐） ----------I------------0 t · {請先閱讀背面之注^^項真' .f本頁) 422965 ^ A7 B7_ 五、發明説明（13 ) 該左右側頭侧墊151之間隔係可依該帶1533之彈性變形而擴 大。藉此，藉由該帶153a之彈性變形的彈力，可將左右侧 頭側墊151壓碰於觀察者1〇2之左右侧頭部之包固耳朵的區 域上。 該顯示單元104具有：顯示器1U，由箱124覆蓋；光學系 統113 :連結構件Π2 ’連接該顯示器及光學系113 ;及該 顯示器111之驅動用信號產生裝置1.14 ;並係可經由保持構 件103裝戴於觀察者1〇2之頭部。該顯示器丨丨1，在顯示單元 104與保持構件1〇3之連結位置之前方位置中，向前射出圖 像顯示光。該光學系統113於該顯示器丨丨丨之前方中，將該 顯示器111所射出之圖像顯示光予以變更光路，以使得其可 被導引至觀察者102的一方的眼晴中。 該顯示器111可由例如習知的附背光之液晶顯示裝置等所 構成。該顯示器111對應於由該驅動用信號產生裝置114經 由電纜129所送達之驅動信號，射出圖像顯示光。 該連結構件112係自該顯示器lu之箱124之F部向觀察者 102的前方延伸β該連結構件112之前端安裝有光學系統 113 » 該光學系統113可由例如組合器或全反射鏡等之一片的光 學元件所構成。在光學系統丨13係由组合器所構成之情況 下，可使來自前方的光透過而導引至觀察者1〇2的眼晴之 故，觀察者102可觀視圖像與前方的實物兩者。在使用半鏡 之情況下’係由反射來變更圖像顯示光的光路，而使用全 息圖凡件义情況下，係藉由迴折（折射）來變更圖像顯示光 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210x297公餐〉 ----------装------1Τ------Μ (請先閱讀背面之注意事項$"本頁} 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 5 A7 B7 五、發明説明（14 ) 的光路。爲了要在自觀察者1〇2的眼睛起向遠方離開的位置 上，不模糊的形成圖像之故，將該光學元件113之反射曲面 做成非球面者爲理想。 該驅動信號產生裝置114係經由電纜129連接於影像信號產 生源（未圖示），具有對應於該影像信號產生顯示器ηι之驅 動信號之電路，及覆蓋該電路之殼115。該電纜ι29係做成 可由安裝於保持器152之電纜鉗夹159所保持。該影像信號 產生源只要係可產生影像信號者即可，並不特殊設限，例 如可由輸出影像信號之電腦所構成。該電路係做成與第1實 施例形態相同的構造。 該殼115在觀察者102的頭部的一侧方中，經由連結構構 170 ’以可沿球面運動的方式，連結於保持構件丨〇3。即，如 圖8所示’該連結機構no具有：承受構件172,安裝於該保 持構件103 ;接合構件Π3，與上述殼Π5成一體化；護圈（止 動器）174 ;壓縮線圈彈簧ns ;及彈簧壓制部176。該承受構 件172係爲具有中央孔n2a之環狀者。該承受構件Π2之一 侧面係做成由球面的一部分所成之承受構件側第1滑動面 172b。又，該承受構件丨72之另一側面係做成由與該球面同 心的球面的一部分所成之承受構件側第2滑動面丨72c。該接 合構件17 3之表面係做成由與該球面同心的球面的一部分所 成之接合構件側滑動面173a。又，該接合構件侧滑動面173a 上形成圓柱部173b。該圓柱部173b的軸心通過該球面的中 心。該護圈174之一側面做成由與上述球面同心的球面的一 部分所成之護圈側滑動面174a。又，該護圈174具有：中央 • 17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 2W公釐） (請先閲讀背面之注意事項真¾本頁) -装· 订 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 422965 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 A7 B7 五、發明説明（15) 孔174b ;及彈黃插入用凹部174c，包圍該中央孔174b。該彈 簧®制部176具有：圓筒部i76a，及該圓筒部176&的一端的 凸緣部1 76b。上述圓柱部173b插通承受構件172之中央孔 172a。護圈174的中央孔174b，及彈簧壓制部176的圓筒部 176a。該護圈174之彈簧插入用凹部174c内所被插入之壓縮 線圈彈簧175，由該彈簧壓制部176之凸緣部176b防止其被 拔出。該彈簧壓制部176係由螺絲178固定於圓柱部173b。 爲了做成可沿上述殼115的球面進行運動，該承受構件172 的中央孔172a的直徑，做成比彈簧壓制部176的圓筒部176a 的直徑大。依該彈簧Π5之彈力，護圈側滑動面174a被按壓 於承受構件側第2滑動面172c，承受構件側第1滑動面172b 係被按壓於接合構件側滑動面173 a。藉此，接合構件173對 承受構件172，經由各滑動面173a、172b ' 172c '及174a，在 適度的摩擦力之作用下，可進行相對的球面運動。故，於 觀察者102的頭部之側方中，可將該顯示單元1 〇4沿頭部的 上下方向、左方向及前後方向沿軸旋轉。 該顯示器111於觀察者102的顏面前方中，係以可經由連接 機構160沿球面進行運動的方式，連結於上述驅動用信號產 生裝置114。即如圖9〜圖1 1所示，該連接機構106具有一對 連接片161a、161b。各連接片161a、161b具有複數的略U字 型的板狀導引部分161a’、161b';以及具有各導引部分 161a1、161b'之連結部分 161a"、161b"。於各連片 161a、 16lb中，該等板狀導引部分161 a' 161 b'係相互隔有間隔平 行排行。上述殼115係做成具有沿觀察者102的頭部的側面 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐> 1 ϋ n tr n n n n HI u I n n I n 1J n ^ • 0 (請先閲讀背面之注意事項篇¾本頁) 經濟部中央橾準局男工消費合作社印裝 422965 ^ Α7 Β7 五、發明説明（16 ) 的部分，及具有沿顏面的部分，由平面觀之呈略L字狀。該 ^tll5的刖端附近做成承丈邵115a。於該承受部115，嵌入有 上述兩連接片161a的連結部分161a"及i6lb”。藉此，—方的 連接片161a的導引邵分161a1’與另一方的連接片161b的導 引邵分161 b' ’以互相挾住的方式交互平行排列。兩連接片 161a、161b係被該殼115外周的段差部115b與前端凸緣U5c 夾入。該導引部分161a’、161b，的外圍面係沿著球面。上述 顯示器111的箱124的内周具有承受面124,，該承受面124'係 沿著與沿著該導引部分161 a，、161 b1的外周圍的球面相接的 球面之承受面。該箱124以挾入導引部分1613,、161b，的方 式’藉由螺絲（未圖示）連結前後2構件124a ' 124b而形成。 藉此’該承受面124’嵌合於導引部分〖61a，、161b，的外周 面。該導引部分161a1、I6Ib，的外周面所沿著的球的直徑， 係做成比該承受面124'所沿著的球的直徑大。兩連接〗6丨a、 161 b係由彈性材所構成。兩連接片16丨a、丨61 b理想者係以具 有直找潤滑性且耐磨損性優異之聚酸樹脂等之合成樹脂所 製成。藉此’基於其彈性’導引部分161a，、l61b，的外周面 被按壓於承受面124’。故，該顯示器U 1對殼Π 5，經由沿著 球面的滑動面，在適度的摩擦力作用下，可相對地沿球面 運動。即，可將該顯示器11丨與光學系丨丨3，對殼1丨5沿觀察 者102的頭部的上下方向、左右方向、及前後方向沿軸旋 轉。該顯示器111與光學系丨丨3，只要可對殼丨15，至少沿觀 察者102的頭部的上下方向及左右方向沿軸旋轉即已足夠。 如圖ίο所示，於箱124上設有擋止器124"。沿其左右方向沿 -19- 本紙張尺錢财® ϋ家縣（CNS ) Α4規格（210X297公釐} -------_----^------1Γ------^ (請先閲讀背面之注項Λ'.ίτ本頁) A7 M422965 五、發明説明（17 ) 轴進行之旋轉’藉由該擋止器124"碰抵到一方的U字狀導引 部分161a’的内周部，而被规制在特定的範園内。沿其上下 方向沿軸進行之旋轉，藉由箱124碰抵到殼丨i 5内被規制在 特定的配圍内。 如圖1 2、圖1 3所示，各側頭側墊丨51與各保持器i 52係爲 播端的圓環狀。該保持器15 2的内側面黏接塾15 1。藉此， 各側頭側墊151於觀察者1〇2的耳朵的全部周圍中，按碰到 側頭剖。又，各側頭侧墊丨52的中央與各保持器丨52的中 央’做成開口 200，以讓觀察者102的耳朵£可以露出。各側 頭側墊151與各保持器152做成例如外周爲沿著多角形的環 狀亦可。 各側頭側墊151之厚度與各保持器丨5 2之厚度中之至少一方 係被設定爲可使各側頭側墊15丨的壓碰面15la沿著觀察者 102的侧頭部。即，在人的側頭部之包園耳朵的區域中，耳 朵的後方下部係凹陷。故，如圖12所示，於該壓碰面Mb 中，被壓碰於耳朵的後方下部的部分151a，，比其餘部分向 内方膨出。因此，本實施例中，側頭侧墊丨51的厚度係做成 均一，而保持器152的厚度係做成耳朵後方下部位置比其他 部分厚β將保持器152的厚度做成均一，而將側頭側墊丨5工 的厚度做成耳朵的後方下部比其他部分厚亦可。主要只要 將耳朵後方下部位置之側頭側墊i 5丨的厚度與保持器152的 厚度的合計，做成比其他位置的侧頭側墊丨5 1的厚度與保持 器152的厚度的合計大即可。 各側頭側墊151對包園耳朵的區域之壓碰力，係被做成在 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS ) A4規格（210X297公f) ! I I n I n ^ i n !i n n n t— I n n ^ 應 (請先閱讀背面之注意事項真、Θ本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 k 42296 5 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7___ 五、發明説明（18 ) 該耳朵的前方比後方大。 即如圖1 4所示，各連結片153c之底面上，以向下突出的 方式設有連結軸153d、搖動限制部153e、及圓柱狀之按壓部 153f。 於各保持器152上設有承受部152a。該承受部152a的上 面，承受該連結軸153d的底面。於該承受部152d上設有支 持孔152b '平面觀之呈扇形的凹部152c、及平面觀之呈圓弧 狀導引孔152d。 各支持器152的外側安裝有支轴152e。該支抽152e以可使 彈簧承受片152 f向上下方向搖動的方式，與其連結。安裝於 該支持器152之壓縮彈簧I52g(彈性構件）係被該彈簧承受片 152f及支持器152的外側挾住。 該連結軸153d係可旋轉地貫通支持孔152b，該搖動限制部 153e被插入凹部152c，該按壓部153f貫通導引孔i52d。藉 此’各支持器152以可沿著上下方向於連結軸153d周圍搖動 的方式，連結於連結部153。該支持器152的搖動範圍，藉 由搖動限制部153e與凹部152c的内面相接，而限制於特定 的範圍内。如圖15所示，於連結軸153d前方中，按壓部 153f經由彈簧承受片152f及彈簧152g，按壓於支持器152。 藉由該按壓，如箭號A所示，產生使支持器152的前方側向 觀察者102的侧頭部搖動之彈力。故，各侧頭側墊15丨之對 包圍耳朵的區域之壓碰力，在其耳朵前方係比後方大。該 連結軸153d之前端安裝有防止拔出環（未圖示）之故，可防 止支持器152自連結器ι53脱離。 -21 - ^紙張尺度適财咖家標準（c叫Α4· ( 21()><297公缝） -----,----裝------訂·11--Γ--線 (请先閱讀背面之注意事項Α .寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 4 2 296 5 a? __ B7 五、發明説明（19 ) 例如各側頭側墊151之側頭部的壓碰力被設定爲合計爲 400-800 gf，則該壓碰力中之1/2〜3/4係分配至耳朵的前方區 域，其餘之壓碰力則分配至耳朵的上方區域，下方區域及 後方區域。 如圖1 2所示，上述左右頭頂側墊154係各貼裝於墊承受部 156。各墊承受部156各係藉由板彈簧157安裝於連結部153。 藉由該板彈簧157的彈力·，將左右頭頂侧墊154壓碰於頭頂 部之左右上部。 上述後頭側端155係由橡膠等彈性材料所製，其於觀察者 102的耳朵後方’發揮在右支持器丨52的間隔縮窄的彈力。 又，如圖14所示，於各支持器152之後部形成切縫丨52h。後 頭側帶155之一插入一方之支持器152的切縫152h，另一端 則係插入另一方之支持器152的切縫152h。該後頭側帶i55 各端係藉由鉸鏈軸158,可上下搖動地連結於支持器152。藉 此，可因應於頭部形狀’上下調整後頭側帶155的位置。該 後部帶155兼具在觀察者1〇2向前寶腰時，防止頭戴型顯示 裝置掉落之功能。 如圖12、13所示，左右支持器152上形成承受部1521。於 觀察者102頭部之一側方中，上述連結機構ι7〇經由承受構 件172，以可調整前後位置且可固著脱離之方法，連結於左 右支持器152中之一方的承受部i52i。 本實施例爲了做成左右任何一眼皆能觀视圖像，將驅動用 信號產生裝置於頭部的左方及右方中，可與保持構件固著 或脱離。即’於觀察者102頭部之另一方側中，經由左右支 •22· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 Ox29*7公釐） ~~~ --- I I —— I i I ί I I I ——訂.— I I —I I 線 {請先聞讀背面之注意事項疋 舄本頁) __ _ ./ 1 A7 42296 5 ______B7_ 五、發明説明（2〇 ) (請先閲讀背面之注意事項戽· ·4本頁) 持器152中之另一方的承受部152i，可將顯示單元104連結於 保持構件103。於此情況下，顯示器111係上下顚倒之故， 將連結構件112與箱124之連結位置做成上下顚倒，又，將 顯不圖像做成可上下顚倒。藉此，可由觀察者1〇2的另一眼 觀視圖像。 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 如圖16所示，在將上述頭戴型顯示置1〇丨装戴於觀察者 102之狀態中，上述顯示器u〗係配置於觀察者丨〇2的顏面前 方’與觀察者102隔一間隔相對。又，該顯示器ln係自由 正面看的觀察者102的視軸P向徑方向離開的位置，向前方 射出顯示光L。因此，該顯示器1 1丨係在觀察者1 〇2的頭部之 左右侧面間，配置於其視軸P的正下方。上述光學系統1里3 係在該顯示器之前方隔—間隔配置，又，配置於該視軸 Ρ的正下方。依此，光學系統u 3係在觀察者1 〇2的頭部之左 右側面間，於自該視軸p向徑方向離開之裝置，變更圖像顯 示光L之光路。該顯示器111與光學系統1丨3係接近配置於可 及於觀察者102的顏面之位置上。上述驅動用信號產生裝置 U 4係配置於有該視軸p向徑方向離開的位置上，且該位置 係自該顯示器111向後方隔—間隔的位置，即係配置於觀察 者102的頭部的側方位置。由該顯示器1丨丨所射出之圖像顯 示光L，在朝向前方後由光學系統113變更光路，而被導引 至觀察者102之眼睛。觀察者1〇2藉此觀視圖像。本實施例 中，包含該圖像顯示光L的光路中心線與上述視軸p之面， 係存在錯直面内。 依上述第2實施例之構造，可獲得與第1實施例相同之效 -23- 本紙張尺度適^中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着） 4 2 2 9 6 5*^ A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（21 ) 果。又，於觀察者102之顏面前方，可將顯示器U1對殼115 沿球面運動。依該運動，可將該顯示器^丨丨與光學系統U3 至少沿著觀察者102之頭部的上下方向及左右方向繞軸旋 轉。藉此，可調整由該光學系統丨13所變更光路後之圖像顯 示光的進行方向。故’即使觀察者1 〇2的頭部形狀有各種樣 子，皆可在適於觀視的位置上形成圖像。因係使該顯示器 111於觀察者102之顏面前方運動之故，可輕易微調該圖像 的位置。進而可於觀察者i 〇2頭部侧方，使殼1丨5對保持構 件103沿球面運動；並可於其後於觀察者1〇2顏面前方，顯 示器111對殼115沿球面運動。藉此可迅速微調圖像的位置。 又’依上述罘2貫施例之構造，藉由左右側頭側整15 i向 觀察者102的側頭部按壓，以限制保持構件【〇3對頭部之運 動。藉此可防止顯示器U1及光學系統113產生震動，可防 止觀視性降。因該左右側頭側墊151係壓碰於包圍耳朵的區 域之故，與壓碰於耳朵上相比較佳，規制保持構件丨〇3對頭 邵運動之位置的範圍較廣。故，可更安定地規制保持構件 103對頭部之運動。各侧頭側墊151中央及各支持器152中 央，做成開口 200,觀察者1〇2的耳朵係由此露出之故，並 不會限制觀察者102之聽覺。各側頭側墊151與支持器152係 如上述實施例做成無端的環狀，其與做成例如c字狀相比 較，其在耳朵的全部周圍碰壓於頭部^故可更安定地規制 保持構件10 3對頭部之運動。 該顯不器111係配置於顯示單元1〇4與保持構件1〇3之連結 位置前方，該光學系统113係配置於顯示器1Π前方。於此 -24- 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（2]〇χ297公趁）

------Γ----扯衣------訂I ------^ * (請先閲讀背面之注意事項一/¾本頁J 422965 經濟部中央標準局貝工消費合作社印繁 A7 ____B7五、發明説明（22 ) 情況下’各側頭側墊151之按壓力在耳朵前方比後方大，故 可更確實地規制圖像搖晃°又’依彈力之作用，亦可將各 側頭側墊151之按壓力做成在耳朵前方比後方大。依此，藉 由保持器15 2對連結部15 3搖動’使各側頭侧整15 1沿著頭部 的形狀’即使頭部形狀因人而異，亦可確實規制圖像搖 晃。於該情況下’由後頭侧帶155 ’對左右支持器152的間 隔’在觀察者102耳朵後方’施以使其縮窄之彈力。依此， 可防止各側頭墊151在耳朵後方自頭部脱離，而可防止圓像 搖晃。又，藉由將左右頭頂側墊154壓碰於頭頂部之左右上 部，可更安定地規制保持構件103對頭部運動。各側頭侧整 151之厚度與各支持器152之厚度中至少一者，係被設定成 各側頭側墊151之壓碰面l5la沿著觀察者1〇2之側頭部。依 此亦可更安定地梘制保持構件1〇3對頭部之運動。 本發明並不限於上述實施例。例如將驅動用信號產生裝置 配置於正面所見之觀察者的視軸上方亦可。又，構戊顯示 器背光可用需要點燈用電路之陰極管以外之不需要點燈用 電路之LED或電燈泡等所構成。又，顯示器使用不需要背光 之螢光顯示管等之自行發光型者亦可。又，於上述第2實施 例2中，基於連接片本身的彈性，導引部分之外周面被按壓 於承受面。取代於此，另外設置賦予該用以按壓之彈力之 彈簧等彈性構件亦可。又，於第2實施例中，對觀察者提供 聲音資訊之情況下’經由側頭側墊與支持器的開口，在觀 察者的耳朵配置耳機亦可。 (請先閲讀背面之注意事項東舄本頁) -25- K張尺度適财關家縣（CNS ) ( 210X297公董）

Claims (1)

1. 422965 A8 B8 C8 DS 六、申請專利範圍 1. 一種頭戴型顯示裝置，其係爲可藉由保持構件，將顯示 器、光學系統、及驅動用信號產生裝置，裝載於觀察者 之頭部者；該顯示器係射出囷像之顯示光者；該光學系 統係爲了將該顯示光導引至觀察者的眼睛而進行光路變 更者；該驅動用信號產生裝置係產生用以驅動該顯示器 之信號者；其特徵在於： 該顯示器係被配置成：自正面所見之觀察者的視軸向 徑方向離開的位置起，可向前方射出顯示光者； 該光學系係被配置於該顯示器前方隔一間隔之位置上； 該驅動用信號產生裝置係被配置於自該視軸向徑方向 離開的位置上，且該位覃係與該顯示器及光學系統隔一 間隔之位置。 2.如申請專利範圍第1項之頭戴型顯示裝置，其中該顯示 器係被配置於前述視軸之正下方。 3 .如申請專利範圍第2項之頭戴型顯示裝置，其中該光學 系統係以在前述視軸之正下方，變更顯示光之光路之方 式，經由連結構件連結於前述顯示器。 4.如申請專利範圍第1項之頭戴型顯示裝置，其中該驅動 用信號產生裝置係被配置於前述顯示器之後方隔一間隔 之位置，且該位置係在觀察者頭部之側方者。 5，如申請專利範圍第1項之頭戴型顯示裝置，其中前述顯 示光係被導引至觀察者之其中一眼； 覆蓋前述驅動用信號產生裝置之殼係於觀察者之頭部 側方，連結於前述保持構件； -26- 本紙張適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> ----------^------.訂—^-----^ (請先閱讀背面之注意事項声、寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ABCD 經濟部中央梯準局W：工消費合作社印聚 £ ^22965 、申請專利範園 上前述光學系統係W置於自前述視相向徑方向離開之 位置上之方式，連接於前述顯示器； 該顯示器在觀察者之顏面前方，以可沿球面運動之方 式，連結於復蓋前述驅動用信號產生裝置之殼。 6.如申請專利錢第5項之頭戴型顯示裝置，其中前述覆 蓋驅動用信號產生裝置之殼，係於觀察者頭部之側方， 以可沿球面運動之方式，連結於前述保持構件。 7·如申請專利範固第丨項之頭戴型顯示裝置，其中 琢保持構件具有：左右側頭側墊，壓碰於觀察者左右 侧頭部之包圍耳朵的區域；及左右支持器，保持各聲； 、各墊中央與各支持器中央，以可使觀察者的耳朵露出 之方式，設有開口 β 8. 如申請專利範圍第7項之頭戴型顯示裝置，其中各墊與 各支持器，係被做成無端之環狀β 9. 如申請專利範圍第7項之頭戴型顯示裝置，其中各墊對 於左右侧頭部之包圍耳朵的區域之壓碰力，係被做^在 該耳朵前方比後方大。 10. 如申請專利範圍第9項之頭戴型顯示裝置，其中 .該保持構件具有連結左右支持器之連結部； 各支持器係以可沿上下方向經軸搖動之方式，連結於 該連結部； 、 以對各支持器之前方侧，施以使其向觀察者之側頭部 搖動之彈力之方式，於前述連結部上設置按壓部，該按 壓部係經由彈性構件按壓各支持器者。 I------ -27- 本紙織適用 ---.1--1.----^-- (請先閲讀背面之注意事項W, 寫本頁) 訂 -级---- 8 8 88 ABCD 422965 六、申請專利範圍 11. 如申請專利範圍第9項之頭戴型顯示裝置，其中具備賦 予彈力之機構，將左右支持器之間隔，於觀察者^朵後 方縮窄。 12. 如申請專利範圍第10項之頭戴型顯示裝置，其中於該連 結部上連結左右頭頂侧整，該左右頭頂側整係恩碰於觀 察者頭頂部之左右上部者。 — 裝 I I I、17— I 線 ' r (請先閱讀背面之注_項〔V寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐）