WO2008084751A1 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

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WO2008084751A1
WO2008084751A1 PCT/JP2007/075373 JP2007075373W WO2008084751A1 WO 2008084751 A1 WO2008084751 A1 WO 2008084751A1 JP 2007075373 W JP2007075373 W JP 2007075373W WO 2008084751 A1 WO2008084751 A1 WO 2008084751A1
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display
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mounted display
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PCT/JP2007/075373
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Masao Yamamoto
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Scalar Corporation
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Publication date
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    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Definitions

  • the present invention relates to a head-mounted display that is used while being worn on a user's head.
  • Head mounted displays that are worn on the body such as the head and display images in front of the user's eyes are used in various fields for displaying images, including virtual reality.
  • a head-mounted display is generally formed in a gorgeous shape or a frame shape of large glasses.
  • the head mounted display (hereinafter referred to as “mounting type HMD (Head Mount Display)”) is a type that can be attached to and detached from the frame-shaped mounting member of the spectacles and is attached to the mounting member. There is also.
  • the wearing member is a commercially available eyeglass.
  • HMDs There are two types of HMDs: one that is attached to the outside of the mounting member (the part farther from the user's head than the frame of the mounting member, for example, the front side of the eyeglass lens), It may be of a type that is attached to a part closer to the user's head than the user's head, for example, the space between the eye lens and the user's eye.
  • the type of HMD that is attached to the outside of the attachment member is easy to attach to the attachment member because there is a large space outside the attachment member, but for example, the HMD is located in front of the spectacle lens, Inferior in design or fashion.
  • the HMD of the type that is attached to the inside of the mounting member is excellent in design and fashion, but due to space problems, it is necessary to devise how to attach it to the mounting member.
  • the biggest problem is that it is difficult to reduce the size of the HMD.
  • a type of HMD that is attached to the inside of spectacles has been proposed, and several such HMDs have been disclosed in, for example, patent literature. I am not satisfied with the situation.
  • the size of the HMD is reduced so that the thickness in the front-rear direction (the same as the front-rear direction of the user's face when the HMD is attached to the user's head; the same applies in this application) It is difficult.
  • the wearing member such as eyeglasses will be slightly away from the user's face (several mm to several cmg ⁇ ).
  • the mounting member often has a nose pad similar to that of normal glasses to fix it to the user's head, but when the mounting member moves away from the user's face, the nose pad This is because it becomes useless and it is difficult to fix the mounting member on the user's head.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 1 _ 1 3 3 7 2 4
  • the present invention solves such a problem, and provides a technique for enabling the use of a nose pad even when a head-mounted display is attached to the inside of a mounting member such as a B-mirror. Let that be I ⁇ . Disclosure of the invention
  • the present inventor proposes the following head mount display.
  • It comprises display means for displaying an image, and light guide means for enlarging the image displayed by the display means at a predetermined magnification and guiding it to the user's eyes, and is used in the shape of glasses.
  • It is a head-mounted display that is used by being attached to a mounting member mounted on a person's head so as to be positioned inside the mounting member. And this head mount display is provided with the nose pad which contact
  • providing a nose pad on the head mounted display is also useful for a mounting type (or retrofitting type) head mounted display, but the head mounted display is not detachable from the mounting member. It is also useful in products of the type that are fixedly attached to the mounting member. For example, by frosting multiple types of spectacle-like mounting members and fixing a head-mounted display with a nose pad to each of the mounting members, the mounting member can be designed easily. It becomes like this.
  • the head mounted display may be configured so that the attachment to the mounting member can be performed independently, or can be performed fixedly.
  • the head mounted display can be detachably attached to the mounting member. In this case, if the head mounted display is removed from the mounting member, the mounting pad cannot use the nose pad provided in the head mounted display.
  • the reason why the head mount display can be freely attached to and detached from the mounting member is mainly because there is a demand to use the mounting member not only in combination with the head mount display but also as a single unit. If the nose pad provided on the head-mounted display cannot be used when the mounting member is used alone, some arrangement is required.
  • the north and pad included in the head-mounted display can be attached to and detached from the head-mounted display, and can be attached to the mounting member with the head-mounted display removed. can do.
  • the nose pad provided on the head mounted display can be attached to the mounting member by removing the nose pad provided on the head mounted display from the head mounted display. To be used when removed from the member is doing.
  • a nose pad different from the head mount display that can be attached to the mounting member is prepared. It can be considered. In this case, the nose pad provided in the head mounted display does not need to be detachable from the head mounted display.
  • the nose pad provided on the mounting member may need to be designed so that it does not interfere with the head mounted display when the head mounted display is attached to the mounting member.
  • the mounting member and the head mounted display are regarded as separate objects, but they can also be regarded as a combination.
  • a combination of a mounting member and a head mounted display is regarded as a head mounted display system.
  • the head-mounted display system of the present invention has a B-mirror-shaped mounting member mounted on the user's head, display means for displaying an image, and an image displayed by the display means.
  • the head mount display in the head mount display system of the present application may be fixedly attached to the mounting member, but the tray can be detachably attached to the mounting member. Also good.
  • the mounting member includes a temple, and the temple may be a straight temple.
  • Mounting members configured like glasses often have the same temples as the B-mirror.
  • the most common temple with glasses is its tip (model Dan) is bent downward when viewed from the side so that it can be easily locked to the ear, but there is a type of temple where Modern is hardly bent downward.
  • Such a temple is called a straight temple.
  • the temple of the mounting member is such a straight temple, there are the following advantages. That is, when the head mounted display is attached to the mounting member, the mounting member moves away from the face as described above, and when the head mounted display is removed from the mounting member, the mounting member approaches the face. When the mounting member moves in the front-rear direction, if the temple modern is bent, the temple modern will interfere with the user's ear. If the temple is a straight temple, such a situation can be avoided, so the user feels good.
  • the nose pad included in the head mount display in the head mount display system of the present application is detachable from the head mount display, and iif is removed from the head mount display.
  • the head-mounted display may be detachably attached to the self-mounting member with the head-mounted display removed.
  • the mounting member in the head mounted display system of the present application is in contact with the user's nose when the head mounted display is mounted on the user's head in a state of being removed from the mounting member.
  • a nose pad different from that provided in the head mounted display may be provided.
  • the head mounted display of the present invention may be as follows.
  • the display means and the light guide means may be connected so as to be arranged in the horizontal direction when viewed from the user when the user wears the mounting member. it can.
  • the head mounted display in which the display means and the light guide means are arranged so as to be arranged in the horizontal direction when viewed from the user when in use.
  • the head mounted display is arranged on the inner side of the mounting member, the inner side of the mounting member (the mounting member is In the case of spectacles, almost the entire eyeglass lens can be concealed behind the spectacle lens, so that the head mounted display can be substantially avoided from being seen from above and below the mounting member. This is advantageous for improving the design and fashionability of the head-mounted display.
  • the head-mounted display is attached to the mounting member such that the display means is positioned in the middle in the lateral direction of the mounting member (for example, the intermediate position if the mounting member includes a spectacle lens).
  • the display means is positioned between the user's eyes, and the display means is from the user's view. It will disappear completely (the user will not be able to clearly recognize the display means).
  • the light guide means for example, a free-form surface prism that reflects an image (image light for displaying) a predetermined number of times inside thereof and guides it to the eyes of the user can be used. If a free-curved prism is used, the overall size of the head-mounted display can be easily reduced.
  • the free-form surface prism has four surfaces, the first surface, the second surface, the third surface, and the fourth surface. The light from the display means passes through the first surface and the light that has passed through the first surface. The light reflected by the second surface, the light reflected by the second surface is reflected by the third surface, and the light reflected by the third surface is allowed to pass through the fourth surface.
  • the image may be enlarged and the image displayed on the display means may be enlarged.
  • the first to fourth surfaces in this are the non-continuous surfaces, but at least two of the first to fourth surfaces (for example, the second and fourth surfaces). May be a continuous, smoothly connected surface.
  • the light guiding means is not limited to a free-form surface prism, but a function of changing the direction of image light for displaying an image (for example, this is achieved by a reflecting mirror) and a function of enlarging an image (for example, This can be achieved with a lens).
  • the light guide means can also be configured by a combination of a plurality of optical elements.
  • the head mounted display may have a moving mechanism for sliding the display means and the light guide means between the probe and the wisdom of the mounting member.
  • the mobile mechanism can be configured to include, for example, a rack portion having one end connected to the display means, and a pinion portion that can be operated by the user.
  • the rack part slides by the rotation of the pinion part, and the display means and the light guiding means slide.
  • the head mounted display may further include an adjustment mechanism that enables the display means to move in the direction of the light guide means. In such a configuration, by optimizing the distance from the display means to the light guide means according to the diopter of the user, it becomes possible to give the user a diopter-corrected image.
  • FIG. 1 is a diagram showing a state in which the head mount display of the present embodiment is attached to the glasses.
  • FIG. 2 is an explanatory view of a method for attaching the head mounted display to the glasses.
  • Fig. 3 is a top view of the case.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the case.
  • FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the moving mechanism.
  • FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the adjustment mechanism.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the adjustment mechanism.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the light guide path in the free-form surface prism.
  • FIG. 9 is a view of the head mounted display of the present embodiment as viewed from the rear.
  • FIG. 10 a is a view of the eyeglasses with the head mount display of the present embodiment attached as viewed from the front.
  • FIG. 1 Ob is a view of the eyeglasses with the head mounted display of the present embodiment attached as viewed from the front.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a modified example of the free-form surface prism of the present invention.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of a modified example of the free-form curved prism of the present invention.
  • the head-mounted display 1 in this embodiment is an attachment-type HMD that is used by attaching to the glasses 100 having the shape of a glasses frame as shown in FIG.
  • the head mounted display 1 is attached to the back of the glasses 100.
  • the head mounted display 1 is the user's face and glasses Located in the space between 1 0 0. For this reason, it is difficult for non-users to understand the presence of the head-mounted display 1.
  • the spectacles 100 corresponds to the mounting member in the present application, and has the same configuration as normal spectacles in which the spectacle lens 1002 is fitted in the spectacle frame 1001.
  • the B mirror lens 10 2 may or may not have a degree, and may be achromatic transparent or colored transparent.
  • the eyeglass frame 1 0 1 includes left and right vines 1 0 3, left and right rims 1 0 4, and a bridge 1 0 5 connecting the left and right rims 1 0 4.
  • the left and right vines 10 3 are hinged to the left and right rims 10 4, respectively, so that the vines 10 3 can be folded in a direction parallel to the rim 10 4.
  • the force to lock the tips of the vines 10 3 to the user's both ears, or by holding the user's head between the two vines 10 3, the glasses 1 0 0 are attached to the user's head. Fixed.
  • the head mount display 1 attached to the glasses 100 is positioned behind the glasses 100, and at this time, the glasses 100 move from the user's face to the front. Therefore, the length of the vine 1 0 3 is slightly longer than that of a normal spectacle frame so that the 1 0 3 can be put on the user's ear.
  • the tip of the vine 103 is bent downward so that it can be easily locked to the user's ear, but the tip of the vine 103 is straight. Good.
  • the vine 1 0 3 may be a straight balance. If the vine 10 3 is a straight template, the user's sense of the vine 10 3 can be kept constant regardless of the force with which the head mounted display 1 is attached to the glasses 1 100.
  • An example of a vine 10 3 according to a modification of a straight template is shown as 1 0 3 S in FIG.
  • the head-mounted display 1 is connected to a case 10 having a display inside, left and right free-form prisms 20 connected to the case 10 via a movable part 16, and a case 10.
  • the case 10 is not necessarily limited thereto, but in this embodiment, the case 10 is attached to the bridge 10 5 of the glasses 10 0. Case 1 0 is attached to glasses 1 0 0 Sometimes it is located behind the glasses 100.
  • the free-form surface prism 20 is connected to the case 10 so that it is aligned in the lateral direction of the case 10 when viewed from the user when the user wears the glasses 100.
  • the north pad 30 is attached to the rear of the case 10.
  • the nose pad 30 prevents the glasses 100 from slipping by contacting the user's nose when the user wears the glasses 10 with the head mount display 1 attached to the head.
  • the image displayed on the display is magnified at a predetermined magnification by the free-form surface prism 20 and output backward from the free-form surface prism 20. The image output backward will enter the eye of the user wearing the glasses 100.
  • the image is output from the area surrounded by the dotted line of the free-form surface prism 20 (see FIG. 9).
  • the head mounted display 1 is attached to the glasses 100 as shown in FIG.
  • a first attachment member 40 is formed on the bridge 10 05 of the glasses 100.
  • the first mounting member 40 is constituted by a first shaft portion 40 a connected to the bridge 10 5 and a first ball portion 40 b provided at the tip of the first shaft portion 40 a.
  • the first mounting member 40 may be formed integrally with the glasses 100.
  • the first mounting member 40 is naturally a member different from the eyeglass 100.
  • the first attachment member 40 is attached to the glasses 100 with an adhesive or the like.
  • the case 1 0 of the head mounted display 1 has a first fitting hole 10 0 a formed on the surface facing the glasses 1 100 when attached to the glasses 1 0 0. Has been.
  • the first ball portion 40 0b of the first attachment member 40 is fitted into the first fitting hole 10a.
  • a second mounting member 50 having the same configuration and size as the first mounting member 40 is formed on the surface of the case 10 opposite to the surface on which the first fitting hole 10 a is provided.
  • the second mounting member 50 includes a second shaft portion 50 a connected to the case 10 and a second ball portion 50 b provided at the front end of the second shaft portion 50 a.
  • the second mounting member 50 may be formed integrally with the case 10, but it may be attached to the case 10 with an adhesive or the like.
  • a second fitting hole 30 a is formed on the side of the nose pad 30 that is connected to the case 10.
  • the second fitting hole 30 a is the same size as the first fitting hole 10 a.
  • the first mounting member 40, the second mounting member 50, the first fitting hole 10a, and the second fitting hole 30a are formed in the same shape and size, respectively. Therefore, it is possible to fit the first pole part 40 b of the first mounting member 40 into the second fitting hole 30 a.
  • the nose pad 30 can be directly attached to the glasses 100 except for the case 10, the movable portion 16, and the free-form curved prism 20.
  • a combination of glasses 100 and nose pad 30 can be used in the same way as normal glasses.
  • the head mounted display 1 will be described in detail.
  • FIG. 3 is a view of the head mounted display 1 as viewed from the upper side in FIG.
  • Case 10 is a substantially rectangular hollow.
  • the case 10 is not necessarily so, but is made of resin in this embodiment.
  • a diopter adjustment knob 12 for adjusting the diopter and a prism position adjustment knob 13 for adjusting the position of the free-form surface prism 20 are provided.
  • the diopter adjustment knob 12 is operated to move the display inside the case 10 forward and backward in the optical axis direction of the image.
  • two diopter adjustment knobs 12 are provided so that the diopters of the left and right eyes can be individually adjusted.
  • the prism position adjustment knob 13 is operated to move the position of the free-form surface prism 20 relative to the case 10 within a predetermined range.
  • a scale is provided in the vicinity of the prism position adjusting knob 13 so that the amount of movement of the free-form curved prism 20 relative to the amount of operation of the prism position adjusting knob 13 can be intuitively understood.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the case 10 as seen from above, showing the inside of the case 10.
  • diopter adjustment knob 1 2 Inside the case 10 is a diopter adjustment knob 1 2, diopter adjustment plate 1 1, display Ray 1 4, control board 1 5, diopter adjustment knob 1 2, diopter adjustment plate 1 1, display 1 4 and control board 1 5, movable part connected to free curved prism 2 0 1 6 And a pinion part 17 are provided.
  • the head-mounted display 1 is not necessarily for both eyes, but is for the right eye or left eye, which has only the right-eye or left-eye movable part 16 and the free-form surface prism 20. There may be. .
  • the display 14 displays an image, and is not necessarily limited thereto.
  • the display 14 is a rectangular liquid crystal display.
  • the display 14 is such that the short side direction is the vertical direction when viewed from the user and is inclined with respect to the width direction of the eyeglass lens 10.
  • the free curved prism 20 is attached to the movable portion 16 so that an image is incident on the surface of the free curved prism 20 at a predetermined angle.
  • the control board 15 controls the image displayed on the display 14.
  • the control board 15 sends data for displaying an image to the display 14 to display an appropriate image on the display 14.
  • the control board 15 receives data about the image from the external device, not shown, and displays it on the display 14.
  • the control board 15 receives data about an image from an external device (not shown) by wire or wirelessly.
  • the external device for example, a hard disk player, a DVD player, a television broadcast tuner, a personal computer, a mobile phone, a game device for executing a computer game, an MP 3 player having an image processing function, or the like is used.
  • a hard disk player for example, a hard disk player, a DVD player, a television broadcast tuner, a personal computer, a mobile phone, a game device for executing a computer game, an MP 3 player having an image processing function, or the like is used.
  • a hard disk player for example, a hard disk player, a DVD player, a television broadcast tuner, a personal computer, a mobile phone, a game device for executing a computer game, an MP 3 player having an image processing function, or the like is used.
  • a hard disk player for example, a hard disk player, a DVD player, a television broadcast tuner, a personal computer, a mobile phone, a game device for executing a computer game, an MP 3 player having an image processing function,
  • the movable part 16 has a display 14 and a free-form surface prism 20 0 force in a state in which the image light from the image displayed on the display 14 is incident on one surface of the free-form surface prism 20 at a certain angle. Installed.
  • a rack portion 16 a is formed on the movable portion 16 so as to come into contact with the pinion portion 17.
  • Each rack portion 16 a has teeth formed on the surface facing the pi-on portion 17. ing.
  • the pinion part 17 is connected to the prism position adjusting knob 13 so that when the prism position adjusting knob 13 is rotated, the pinion part 17 is rotated accordingly.
  • the pieon part 17 has a cylindrical shape, and teeth parallel to the axial direction of the cylinder are formed on the side surface.
  • the teeth of the pinion part 17 and the teeth of the rack part 16a are designed to squeeze together.
  • the rack portion 16 a moves along the length direction of the rack portion 16 a corresponding to the amount and direction of the rotation.
  • the prism position adjustment knob 1 3 when the prism position adjustment knob 1 3 is rotated counterclockwise, the base end of the rack part 1 6 a moves away from the pinion part 17 and the two movable parts 16 are Slide away.
  • the prism position adjusting knob 13 when the prism position adjusting knob 13 is rotated to the right, the base end of the rack portion 16 a moves in a direction approaching the pinion portion 17, and the two movable portions 16 slide in the approaching direction. Since the movable part 16 and the free curved surface prism 20 are connected, the free curved surface prism 20 slides in the same manner as the movable part 16 slides. In this way, by rotating the prism position adjusting knob 1 3, the free curved surface prism 2 0 attached to the movable portion 1 6 can be connected to the probe 1 0 5 even after the case 1 0 is attached to the glasses 1 0 0. And the wisdom of glasses 1 0 0.
  • the position of the image output from the free-form surface prism 20 also slides.
  • the position where the image is output can be matched with the position of the user's eyes.
  • the movement of the two free-form surface prisms 20 can be performed symmetrically and simultaneously by the operation of one prism position adjusting knob 13 by the mechanism described above.
  • the pinion part 17 may be configured integrally with the prism position adjusting knob 13.
  • the diopter adjustment knob 1 2 and the diopter adjustment plate 1 1 included in the movable part 1 6 change the distance from the display 1 4 to the free-form surface prism 2 0 to match the user's visual acuity.
  • the adjustment mechanism for making it difficult is configured.
  • Figure 6 shows an enlarged view of the moving part 1 6 It is a figure for demonstrating an adjustment mechanism in detail.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the adjustment mechanism.
  • the diopter adjustment knob 12 has a structure in which a groove is formed in a head portion protruding to the outside of the case 10, and a crank portion 1 2 a bent in a crank shape in the middle.
  • a flat plate is inserted into the groove in the head and rotated, the crank part 1 2 a rotates around the center of rotation.
  • the diopter adjustment plate 11 is connected to the control board 15 and has a chamfered rectangular shape in which a long side is provided in the vicinity of the side facing the one side in the extending direction of the one side. Adjusting holes 1 1 a are provided.
  • the crank portion 1 2 a of the diopter adjustment knob 1 2 is provided through the adjustment hole 1 1 a.
  • the short side of the adjustment hole 11a is formed with a length corresponding to the size of the crank portion 12a.
  • the diopter adjustment knob 1 2 When the diopter adjustment knob 1 2 is rotated in the state shown in FIG. 7, the crank portion 1 2 a rotates around the rotation center. The adjustment hole 1 1 a is penetrated by the crank part 1 2 a. Therefore, when the crank part 1 2 a rotates, the adjustment hole 1 1 a is urged in the direction of the control board 15 according to the movement. . As a result, the diopter adjustment plate 11 moves in a direction to urge the control board 15. When the control board 15 moves, the display 14 moves in a direction approaching the free-form surface prism 20. By changing the distance between the display 14 and the free-form surface prism 20, the diopter of the image can be adjusted according to the visual acuity of the user.
  • the diopter adjustment knob 1 2 rotates, the diopter adjustment plate 1 1 moves like a piston. For this reason, the display 14 does not move too much and collides with the free-form surface prism 20, and each other is not damaged.
  • the user can rotate the diopter adjustment knob 12 at the time of use to adjust the position of the display 14 to the optimum position for the diopter of his / her eyes.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a light guide path by the free-form surface prism 20.
  • the free-form surface prism 20 guides light from the display 14 to at least one eye of the user and enlarges an image displayed on the display 14.
  • the free-form surface prism 20 is formed in a substantially triangular cross section having three surfaces, ie, a first surface S 1, a second surface S 2, and a third surface S 3, each of which is a free-form surface.
  • the first surface SI is exposed to the display 14, and guides light from the display 14 for the image displayed on the display 14 to the inside of the free-form surface prism 20.
  • the light from the display 14 is refracted when passing through the first surface S 1 and changes so that the image displayed on the display 14 is enlarged.
  • the second surface S 2 reflects the light that has passed through the first surface S 1 (usually total reflection).
  • the light passing through the first surface S 1 changes its direction greatly by being reflected by the second surface S 2, and changes so that the image displayed on the display 14 is enlarged.
  • the second surface S 2 also allows the light reflected by the third surface S 3 to pass therethrough. This will be described later.
  • the third surface S 3 reflects the light reflected by the second surface S 2.
  • the light reflected by the second surface S 2 changes its direction greatly by being reflected by the third surface S 3, and changes so that the image displayed on the display 14 is enlarged.
  • the reflection performed on the third surface S 3 may be reflection or reflection by metal.
  • the reflection on the third surface S 3 is total reflection, the incident angle when the light reflected on the second surface S 2 reaches the third surface S 3 is less than the ⁇
  • the curved surface of the third surface S3 is designed.
  • the reflection performed on the third surface S3 is a reflection by a metal, the metal is attached to the outside of the third surface S3, for example, by vapor deposition.
  • a dielectric multilayer film can be formed on the outside of the third surface S 3 instead of depositing metal. The reflection in this case is made by a dielectric multilayer film.
  • the light reflected by the third surface S 3 is directed again to the second surface S 2 and passes through the second surface S 2.
  • the light passing through the second surface S 2 is refracted when passing through the second surface S 2 and changes so that the image displayed on the display 14 is enlarged.
  • the image displayed on the display 14 is displayed on the dotted line portion of the free-form surface prism 20 as shown in FIG.
  • the case 10 When the case 10 is attached to the glasses 100, at least a part of the free-form prism 20 as described above is positioned in front of at least one eye of the user when using the head mounted display 1. It is connected to the case 10 so that the light from the display 14 is emitted to the user's eyes.
  • the free-form curved prism 2 0 is attached to the case 1 0 when viewed from the user wearing the glasses 1 0 0. Instead of being connected in the vertical direction, they are connected in the horizontal direction. That is, the overall shape of the head mounted display 1 is a shape extending in the lateral direction.
  • FIG. 10 a and FIG. 10 b are views showing a state in which the eyepiece 100 with the head mount display 1 attached is viewed from the front.
  • the head mounted display 1 when viewing the eyeglass 100 with the head mount display 1 attached from the front, the head mounted display 1 is almost hidden behind the spectacle lens 100. Become.
  • the head mounted display 1 of the present embodiment is connected to the main body 10 and the free-form curved prism 20 so that they are arranged in the horizontal direction. Therefore, when the case 10 is attached to the rear of the glasses 100, the head mount It is possible to prevent most of the display 1 from being seen from the front of the glasses 100. In other words, the amount of protrusion of the head-mounted display 1 from the eyepiece 100 can be reduced as much as possible, and the design is not impaired.
  • the free curved surface prism can be used even when viewing the image displayed on the free curved surface prism 20.
  • the area around 20 is visible, although it may be slightly blurred. Therefore, a simple operation can be performed even when the line of sight is directed to the free-form surface prism 20, which is convenient. Also, you can see your feet and walk even when you are pointing (2) toward the free-form surface prism 20. Furthermore, if the line of sight is removed from the free-form surface prism 20, the surroundings can be seen better.
  • the glasses 10 0 with the head-mounted display 1 attached are fixed to the user's head.
  • the head mount display 1 is attached to the glasses 1 0 0 by attaching the first mounting member attached to the glasses 1 0 0 to the first fitting hole 1 0 a provided in the case 1 0 of the head mounted display 1. This is done by fitting the first ball portion 40 0 b of the 40.
  • the glasses 1 100 with the head mounted display 1 attached thereto are fixed to the user's head with the glasses 1 100 attached to the user's ear. Stop or eye This is done by pinching the user's head with the vine 1 0 3 of the mirror 1 0 0.
  • the nose pad 30 is attached to the head mount display 1 before the glasses 100 are fixed to the user's head.
  • the nose pad 30 is attached to the head mount display 1 by attaching the second ball portion 5 0 of the case 10 of the head mount display 1 to the second fitting hole 30a provided in the nose pad 30. Perform by fitting b.
  • the user operates the external device and inputs data about the image to be displayed on the head mounted display 1 to the head mounted display 1.
  • the control board 15 displays an image on the display 14 according to the image data.
  • the light of the image displayed on the display 14 exits from the display 14 and is input to the first surface S 1 of the free-form curved prism 20.
  • the free-form surface prism 20 mm light is emitted from the second surface S 2 as shown in FIG. The emitted light allows the user to see an appropriately sized image with both eyes.
  • the user operates the diopter adjustment knob 1 2 to change the incident angle of the light from the display 1 4 to the free-form surface prism 20, while changing it to the free-form surface prism 20.
  • the display 14 can be moved closer to or further away from the display. In other words, the display 14 can be moved back and forth in the light emission direction (optical axis direction) from the display. As a result, it is possible to adjust so that an image suitable for the eyesight of the user can be displayed.
  • the user operates the prism position adjustment knob 13 to move the position of the free-form surface prism 20 to an appropriate position according to the eye width of the user, so that the position of the free-form surface prism 20 Can be adjusted to a position where the user can easily see the image.
  • the user can listen to the sound matched to the image by wearing an earphone (not shown) on the ear.
  • the user When the user stops using the head mounted display 1, the user removes the head mounted display 1 from the glasses 100.
  • the nose pad 30 removed from the head mounted display 1 removed from the glasses 100 is attached to the glasses 100.
  • the user uses the B mirror 100 as normal glasses. be able to.
  • the nose pad 30 was attached to the glasses 100 by providing the first ball portion 40 0 b of the first mounting member 40 attached to the glasses 100 on the nose pad 30. This is done by fitting in the second fitting hole 30a.
  • the case 10 has been described as being attached to the approximate center of the bridge 100 of the B mirror 100, but this is not a limitation, and the case 10 is not limited to the glasses 100. You may make it attach to this part.
  • the light guide means of the present invention has been described as using a free-form surface prism 20 having a substantially triangular cross section, but other than a free-form surface prism of another shape or a free-form surface prism Can be used as the light guiding means.
  • the light guiding means is at least partially positioned in front of at least one eye of the user when the head mounted display 1 is used, and guides light from the display 14 to at least one eye of the user. At the same time, any image can be used as long as the image displayed on the display 14 is enlarged.
  • the first surface has four surfaces, the first surface, the second surface, the third surface, and the fourth surface.
  • the light from the display 14 passes through the first surface and the light that has passed through the first surface.
  • a free-form surface prism that changes the image and enlarges the image displayed on the display 14 instead of the above-mentioned free-form surface prism 20.
  • the first to fourth surfaces may be non-continuous surfaces, but at least two of the first to fourth surfaces may be continuous and smoothly connected surfaces. ,.
  • the above-mentioned free-form surface prism 20 is a single surface in which the second surface and the fourth surface are connected smoothly and continuously.
  • the light guiding means of the present invention reflects the light from the first lens 71 and the first lens 71 that enlarge the image from the display 14 and the light of the light.
  • the first reflecting mirror 7 2 that changes the direction
  • the second reflecting mirror 7 3 that reflects the light reflected by the first reflecting mirror 7 2 and changes the direction of the light
  • the second reflecting mirror 7 3 the light It is also possible to have a second lens 74 that transmits and enlarges the image. The number of reflections and how much the image is enlarged can be determined by the positional relationship between the display 14 and the user's eyes.
  • the light guide means may include a free-form surface prism 20 and at least one of the lens 75 and the lens 76.
  • the lens 75 and the lens 76 are for enlarging the image displayed on the display 14.
  • These lenses 7 5 and 7 6 will be described as being plate-like lenses, but are not limited to this, and any lens can be used as long as it has a different refractive index and functions as a lens. It may be anything.
  • the lens 7 5 is attached at any position between the display 14 and the first surface S 1 of the free-form surface prism 20, and the light from the display 14 passes through the lens 7 5. Via the first surface S 1 of the free-form surface prism 20.
  • the light passing through the lens 75 is refracted at the time of passing, and changes so that the image displayed on the display 14 is enlarged. That is, such a lens 75 can enlarge the image displayed on the display 14 before entering the free-form surface prism 20.
  • the lens 76 is attached to the outside of the second surface S 2 of the free-form surface prism 20, and the light from the display 14 emitted from the second surface S 2 of the free-form surface prism 20 is The lens 7 6 is emitted to the user's eye.
  • the light passing through the lens 76 is refracted at the time of passing and changes so that the image displayed on the display 14 is enlarged. That is, with such a lens 76, the image displayed on the display 14 emitted from the free-form surface prism 20 can be enlarged to an appropriate size and emitted to the user's eyes.
  • the case 10 has a diopter adjustment knob 12 that adjusts the diopter and a prism position adjustment knob 13 that adjusts the position of the free-form surface prism 20.
  • these are not indispensable and can be configured not to have them.
  • the glasses 100 are attached to the head mounted display 1 in a detachable manner.
  • head to B Mirror 1 0 0 The mounting display 1 need not be detachable.
  • both attachments can be fixed. In this case, attach the nose pad 30 to the case 1 0 of the head mounted display 1 as well. If the head mounted display 1 is fixed to the glasses 100, the glasses 100 are always used together with the head mounted display 1, so the nose pad 30 is separated from the head mounted display 1. This is because there is no need to make them.
  • the mounting of the head-mounted display 1 on the glasses 100 or the mounting of the nose pad 30 on the case 10 of the head-mounted display 1 is fixed, use them for mounting.
  • an appropriate method such as bonding using an adhesive or screwing using a screw can be used.
  • the nose pad 30 can be attached to the case 1 0 of the head mount display 1. It can be fixed. In this case, when the head mounted display 1 is detached from the glasses 100, the nose pad 30 attached to the case 10 of the head mounted display 1 cannot be attached to the glasses 100. Therefore, it is necessary to prepare a nose pad that is attached to the glasses 100 with the head-mounted display 1 removed, which is different from the head-mounted display 1 provided.
  • the nose pad used in this case only needs to be configured in the same manner as the nose pad 30 described in the above-mentioned embodiment.
  • a nose pad similar to that described in the above embodiment is attached to the glasses 100 with the head mounted display 1 removed, the glasses 100 can be used as normal glasses. .
  • a nose pad different from that provided in the head mounted display 1 may be fixedly attached to the glasses 100 from the beginning. This nose pad is shaped and sized so as not to interfere with the mounting of the head mounted display 1 to the glasses 100, and the position and position of the head pad 1 so as not to interfere with the mounting of the head mounted display 1 to the glasses 100.
  • B Mirror 1 0 0 If you have a screen, the glasses after removing the head-mounted display 1 are not inconvenient to use as normal glasses.
  • the glasses 100 to which the head mounted display 1 is attached are described as glasses having the bridge 10 5 in the present embodiment, but the present invention is not limited to this, and a bridge as shown in FIG.
  • the glasses may not be provided.
  • the eyeglass 100 may not be a commercially available general-purpose product, but may be dedicated to the head-mounted display 1.
  • an earphone may be built into the vine of glasses 100.

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Abstract

　眼鏡に取付けるタイプのヘッドマウントディスプレイを提供する。　ヘッドマウントディスプレイ１は、ディスプレイを内蔵したケース１０、自由曲面プリズム２０を備えている。ヘッドマウントディスプレイ１のケース１０には、ノーズパッド３０が取付けられている。ヘッドマウントディスプレイ１は、眼鏡１００のブリッジ１０５にケース１０を取付けられた状態で使用される。そのとき、ケース１０に取付けられたノーズパッド３０は眼鏡１００のノーズパッドとして機能する。

Description

明 細 書 へッドマウントディスプレイ 技術分野
本発明は、 使用者の頭部に装着して使用するへッドマウントディスプレイに関 する。 発明の背景
頭部などの身体に装着して使用され、 使用者の眼前に画像を表示するへッドマ ゥントディスプレイが、 バーチャルリアリティをはじめ、 画像を表示するための 種々の分野で利用されている。 ヘッドマウントディスプレイは、 一般的にはゴー ダル形状、 あるいは大型の眼鏡のフレーム形状に形成される。 また、 眼鏡のフレ ーム形状の装着部材に対して着脱自在とされ、 その装着部材に対して取付けて用 いるタイプのヘッドマウントディスプレイ（以下、 「取付けタイプの HMD (Head Mount Display)」 という。） もある。 この場合の装着部材は、 市販の眼鏡の ^も ある。
取付けタイプの HMDは、 装着部材の外側 （装着部材のフレームよりも使用者 の頭部から遠い部分、例えば眼鏡のレンズの前側。）に取付けるタイプのものと、 装着部材の内側 （装着部材のフレームよりも使用者の頭部に近い部分、 例えば眼 鏡のレンズと使用者の眼の間の空間。）に取付けるタイプのものが考えられる。装 着部材の外側に取付けるタイプの HMDは、 装着部材の外側に大きな空間がある ため装着部材への取付けを行うこと自体は容易であるが、 例えば眼鏡レンズの前 に HMDが位置することにより、 デザイン性、 或いはファッション性に劣る。 装 着部材の内側に取付けるタイプの HMDは、 逆に、 デザイン性、 ファッション性 に優れるが、 スペースの問題があるため装着部材への取付け方に工夫が必要とな る。
HMDの普及を考えると、 デザイン性、 ファッション性を無視することはでき ない。 この点を踏まえ、 本願発明者は、 装着部材の内側に取付けるタイプの HM Dにつレ、て研究を行つている。
HMDを装着部材の内側に配置する^^、 最も問題となるのは、 HMDの小型 化が難しいということである。 例えば、 眼鏡の内側に取付けるタイプの HMDが 今までにも提案され、 そのような HMDが例えば特許文献などに幾つか開示され てはいるが、 そのような HMDの製品化どころ力 \ 試作品すら満足に^してい ないのが現状である。 それほど、 HMDを小型ィ匕し、 その前後方向 （HMDが使 用者の頭部に取付けられた場合の使用者の顔の前後方向に同じ。 本願において同 様。） の厚みを小さくするのは難しいのである。
したがって、 HMDを装着部材の内側に配置した場合、 眼鏡等の装着部材は、 使用者の顔から多少 （数 mm〜数 c mg^) 遠ざかることになる。
このような^^、 問題となるのがノーズパッドである。 装着部材は、 それを使 用者の頭部に固定するために通常の眼鏡が備えるのと同様のノーズパッドを備え ることが多いが、 装着部材が使用者の顔から遠ざかるとこのノーズパッドが役に 立たなくなり、 使用者の頭部に装着部材を固定するのが難しくなるからである。
[特許文献 1 ] 特開 2 0 0 1 _ 1 3 3 7 2 4公報
本発明は、 かかる課題を解消するものであり、 B艮鏡等の装着部材の内側にへッ ドマウントディスプレイを取付けた場合にも、 ノーズパッドを使用できるように するための技術を^^することをその I ^とする。 発明の開示
上述の課題を解決するため、 本願発明者は以下のようなへッドマウントデイス プレイを提案する。
それは、 画像を表示するための表示手段と、 該表示手段により表示される画像 を所定の倍率で拡大して使用者の眼に導くための導光手段とを備えており、 眼鏡 形状とされ使用者の頭部に装着される装着部材に、 当該装着部材の内側に位置す るようにして取付けて使用されるへッドマウントディスプレイである。 そして、 このへッドマウントディスプレイは、 使用者の頭部に装着された前記装着部材に 前記へッドマウントディスプレイが取付けられた状態で、 使用者の鼻に当接する ノーズパッドを備えている。 このヘッドマウントディスプレイは、 それ自体がノ一ズパッドを備えているの で、 ヘッドマウントディスプレイが、 B艮鏡様の形状とされた装着部材と使用者の 顔との間に配されることで装着部材が使用者の顔から離れたとしても、 ヘッドマ ゥントディスプレイが備えるノーズパッドを使用するに困難はない。
このように、 ヘッドマウントディスプレイにノーズパッドを設けることは、 取 付けタイプ （或いは後付タイプ） のヘッドマウントディスプレイにとっても有用 であるが、 ヘッドマウントディスプレイが装着部材に着脱自在とされない、 つま り、 装着部材に固定的に取付けられるタイプの製品においても有用である。 例え ば、 眼鏡様の装着部材を複数種類霜しておくとともに、 その装着部材のそれぞ れにノーズパッドを備えたへッドマウントディスプレイを固定するようにすると、 装着部材の設計を簡単に行えるようになる。
つまり、 ヘッドマウントディスプレイは、 装着部材に対する取付けを、 着脱自 在に行えるようになつていてもよいし、 固定的に行うようになっていてもよい。 上述したように、 ヘッドマウントディスプレイは、 装着部材に対して着脱自在 にすることができる。 この場合、 装着部材からヘッドマウントディスプレイを外 すと、 その装着部材ではへッドマウントディスプレイに設けられていたノーズパ ッドを利用できなくなる。 装着部材に対してへッドマウントディスプレイを着脱 自在にするのは主に、 装着部材をへッドマウントディスプレイとの組合わせのみ ならず、 それ単体でも使用したいという要求があるからであるが、 装着部材を単 体で用いるときにへッドマウントディスプレイに設けられていたノーズパッドが 使用できないのであれば、 何らかの手立てが必要になる。
この手立ての例として、 以下のものを挙げることができる。
例えば、 ヘッドマウントディスプレイが備えるノース、パッドを、 前記ヘッドマ ゥントディスプレイに対して着脱自在にするとともに、 ttff己へッドマウントディ スプレイが取外された状態の装着部材に対して着脱自在に取付けられるようにす ることができる。 この発明では、 ヘッドマウントディスプレイが備えていたノー ズパッドを、 ヘッドマウントディスプレイから取外して装着部材に取付けられる ようにすることで、 へッドマウントディスプレイが備えていたノーズパッドを、 ヘッドマウントディスプレイを装着部材から取外したときにも利用できるように している。
また、前記装着部材から前記へッドマウントディスプレイが取外されたときに、 前記装着部材に取付けることができる、 前記へッドマウントディスプレイが備え るのとは別のノーズパッドを準備しておくということも考えられる。 この場合に は、 ヘッドマウントディスプレイが備えるノーズパッドは、 ヘッドマウントディ スプレイに対して着脱自在になっている必要はない。
また、 装着部材に、 ヘッドマウントディスプレイが備えるのとは別のノーズパ ッドを当初から設けておくということも可能である。 ただし、 この場合、 装着部 材に設けられているノーズパッドは、 装着部材にへッドマウントディスプレイが 取付けられたときに、 ヘッドマウントディスプレイに干渉しないように設計する 必要があるかもしれない。
ここまでの説明では、 装着部材と、 ヘッドマウントディスプレイとを別物とし て捉えたが、これらは組合わせたものとして捉えることも可能である。本願では、 装着部材と、 ヘッドマウントディスプレイを組合わせたものを、 ヘッドマウント ディスプレイシステムとして捉える。
本願発明のへッドマウントディスプレイシステムは、 B艮鏡形状とされ使用者の 頭部に装着される装着部材と、 画像を表示するための表示手段、 該表示手段によ り表示される画像を所定の倍率で拡大して使用者の眼に導くための導光手段、 を 備えており、 前記装着部材の内側に位置するようにして l己装着部材に取付けて 使用されるヘッドマウントディスプレイと、 を備えているヘッドマウントデイス プレイシステムであって、 前記ヘッドマウントディスプレイは、 使用者の頭部に 装着された前記装着部材にへッドマウントディスプレイが取付けられた状態で使 用者の鼻に当接するノーズパッドを備えているものである。
本願のへッドマウントディスプレイシステムにおけるへッドマウントディスプ レイは、 前記装着部材に固定的に取付けられるものであってもよレヽが、 前記装着 部材に対する取付けを着脱自在に行えるようになつていてもよい。
前記装着部材はテンプルを備えており、 且つそのテンプルはストレートテンプ ルとされていてもよレヽ。 眼鏡様に構成される装着部材は、 B艮鏡と同様のテンプル を有する場合が多い。 眼鏡が備える最も一般的なテンプルは、 その先端部分 （モ ダン） が耳に係止しやすいように横方向から見た場合に下方向に曲折させられて いるが、 モダンが殆ど下方向に曲折していないタイプのテンプルがある。 このよ うなテンプルをストレートテンプルという。 装着部材のテンプルをこのようなス トレートテンプルとすると、 次のような利点がある。 即ち、 ヘッドマウントディ スプレイを装着部材に取付けた場合には、上述したように装着部材が顔から離れ、 へッドマウントディスプレイを装着部材から取外した場合には、 装着部材は顔に 近づく。 このような装着部材の前後方向の移動があった場合、 テンプルのモダン が曲折していると、 テンプルのモダンと使用者の耳が干渉しあってしまう。 テン プルが、 ストレートテンプルであれば、 そのような事態を避けられるので、 使用 者にとっても使用感がよい。
本願のへッドマウントディスプレイシステムにおける前記へッドマウントディ スプレイが備える前記ノーズパッドは、 前記へッドマウントディスプレイに対し て着脱自在とされており、 且つ iif己へッドマウントディスプレイから取外された ときに、 前記へッドマウントディスプレイが取外された状態の l己装着部材に対 して着脱自在に取付けることができるようになつていてもよレ、。
本願のへッドマウントディスプレイシステムにおける前記装着部材は、 前記へ ッドマウントディスプレイがその装着部材から取外された状態で使用者の頭部に 装着されたときに使用者の鼻に当接する、 前記へッドマウントディスプレイが備 えるものとは異なるノーズパッドを備えていてもよい。
本発明のヘッドマウントディスプレイは、 以下のようなものとすることもでき る。
例えば、 本発明のヘッドマウントディスプレイは、 表示手段と導光手段とが、 使用者が装着部材を装着したときに、 使用者から見て横方向に並ぶように接続さ れたものとすることができる。 表示手段と導光手段とが、 使用時に使用者から見 て横方向に並ぶように配置されるヘッドマウントディスプレイは、 装着部材の内 側に配されたときに、 装着部材の内側 （装着部材が眼鏡であれば、 眼鏡レンズの 裏側） にその略全体を隠すことができ、 装着部材の上下からヘッドマウントディ スプレイが見えてしまうということを略避けられる。 これは、 ヘッドマウントデ イスプレイのデザィン性、 ファッション性を向上させるに有利である。 へッドマウントディスプレイは、表示手段が装着部材の横方向の中間（例えば、 装着部材が眼鏡レンズを備えるのであればその中間位置）に位置するようにして、 装着部材に取付けられるようになつていてもよレ、。 装着部材に取付けたときのへ ッドマウントディスプレイの位置を上述のような位置にすることで、 使用者の両 目の間に表示手段が位置することになり、 表示手段が使用者の視界から完全に消 える （使用者が表示手段をはっきりと認識できなくなる。） ことになる。
導光手段には、 例えば、 画像 （を表示するための像光） をその内部で所定の回 数反射させて使用者の眼に導く自由曲面プリズムを用いることができる。 自由曲 面プリズムを用いると、 へッドマウントディスプレイ全体の小型化を容易に実現 できる。 自由曲面プリズムは、 第 1面、 第 2面、 第 3面、 および第 4面の 4つの 面を持ち、 表示手段からの光に第 1面を通過させ、 第 1面を通過させた光を第 2 面で反射させ、 第 2面で反射させた光を第 3面で反射させ、 第 3面で反射させた 光に第 4面を通過させることで、 その内部に導いた光の方向を変化させるととも に、 表示手段に表示された画像を拡大するものであってもよい。 なお、 この における第 1面ないし第 4面は、 それぞれ連続しない面とされてもょレ、が、 第 1 面ないし第 4面のうちの少なくとも二つの面 （例えば第 2面と第 4面） は、 連続 する滑らかにつながった一面とされていてもよい。 もっとも、 導光手段は、 自由 曲面プリズムに限らず、画像を表示するための像光の向きを変える機能（例えば、 反射鏡により、 これが達成される。） と、画像を拡大する機能 （例えば、 レンズに より、これが達成される。）を備えでいる光学要素を用いて構成することができる。 この場合、 導光手段は、 複数の光学要素の組合わせによつて構成することもでき る。
本願発明におけるへッドマウントディスプレイは、 表示手段及ぴ導光手段を装 着部材のプリッジと智との間でスライドさせる移動機構を有していてもよレ、。 移 動機構を有することで、 導光手段から出力される画像の位置が、 可変になる。 そ のために、 使用者の眼の位置に合わせて最適な位置で画像を提供できる。 移動機 構は、 例えば、 表示手段に一端が接続されたラック部と、 使用者により操作可能 なピニオン部と、 を備えて構成することができる。 ピユオン部の回転によりラッ ク部がスライ ドして表示手段及び導光手段がスライドする。 また、 ヘッドマウントディスプレイは、 表示手段を導光手段の方向に移動可能 にする調整機構を更に備えていてもよい。 このような構成では、 表示手段から導 光手段までの距離を使用者の視度に合わせて最適にすることで、 視度捕正された 画像を使用者に^することができるようになる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本実施形態のへッドマゥントディスプレイを眼鏡に取付けた状態を示 す図である。
図 2は、 へッドマウントディスプレイの眼鏡への取付け方法の説明図である。 図 3は、 ケースの上面図である。
図 4は、 ケースの内部構成を示す一部断面図である。
図 5は、 移動機構の動作説明図である。
図 6は、 調整機構の詳細な構成図である。
図 7は、 調整機構の動作説明図である。
図 8は、 自由曲面プリズム内の導光路の説明図である。
図 9は、 本実施形態のへッドマウントディスプレイを後方から見た図である。 図 1 0 aは、 本実施形態のへッドマゥントディスプレイを取付けた状態の眼鏡 を前方から見た図である。
図 1 O bは、 本実施形態のヘッドマウントディスプレイを取付けた状態の眼鏡 を前方から見た図である。
図 1 1は、 本発明の自由曲面プリズムの変形例の構成図である。
図 1 2は、 本発明の自由曲面プリズムの変形例の構成図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の好ましい一実施形態を、 図面を参照しながら詳細に説明する。 この実施形態におけるへッドマウントディスプレイ 1は、 図 1に示したような 眼鏡フレームの形状をした眼鏡 1 0 0に取付けて用いる取付けタイプの HMDで ある。 この実施形態では、 ヘッドマウントディスプレイ 1が眼鏡 1 0 0の後方に 取付けられる。 使用時には、 ヘッドマウントディスプレイ 1が使用者の顔と眼鏡 1 0 0との間の空間に位置する。 そのために、 使用者以外からはへッドマウント ディスプレイ 1の存在がわかりづらくなつている。
眼鏡 1 0 0は、 本願における装着部材に相当するものであり、 眼鏡フレーム 1 0 1に眼鏡レンズ 1 0 2がはめ込まれた、通常の眼鏡と同様の構成とされている。 なお、 B艮鏡レンズ 1 0 2は、 度が入っていても入っていなくてもよく、 また、 無 色透明でも有色透明でもよい。 眼鏡フレーム 1 0 1は、 左右のつる 1 0 3と、 左 右のリム 1 0 4と、左右のリム 1 0 4をつなぐブリッジ 1 0 5と、を備えている。 左右のつる 1 0 3はそれぞれ左右のリム 1 0 4にヒンジ接続されており、 つる 1 0 3をリム 1 0 4に対して平行になるような向きで折畳めるようになつている。 つる 1 0 3の先端を使用者の両耳にそれぞれ係止する力、、 或いは 2本のつる 1 0 3により使用者の頭部を挟み込むことで、 使用者の頭部に眼鏡 1 0 0が固定され る。
この実施形態では、 眼鏡 1 0 0に取付けられたへッドマゥントディスプレイ 1 が眼鏡 1 0 0の後方に位置することになり、 そのとき使用者の顔から眼鏡 1 0 0 が前方に移動せざるを得なくなるため、 その状態でもつる 1 0 3を使用者の耳に かけられるように、 つる 1 0 3の長さが通常の眼鏡フレームよりも幾ら力長めに なっている。
なお、 図 1に示した例では、 つる 1 0 3の先端が使用者の耳に係止し易いよう に下方向に曲折されているが、 つる 1 0 3の先端は直線状であってもよい。 つま り、 つる 1 0 3はストレートテンプ であってもよレヽ。 つる 1 0 3をストレート テンプレとした方が、 へッドマウントディスプレイ 1を眼鏡 1 0 0に取付けてい る力 かによらず、 使用者のつる 1 0 3に対する感覚を一定に維持できる。 スト レートテンプ とした変形例によるつる 1 0 3の例を、 図 1中に、 1 0 3 Sとし て示す。
へッドマウントディスプレイ 1は、ディスプレイを内部に有するケース 1 0と、 ケース 1 0に可動部 1 6を介して接続される左右の自由曲面プリズム 2 0と、 ケ ース 1 0に接続されるノーズパッド 3 0と、 を備えている。
ケース 1 0は、 必ずしもその限りではないがこの実施形態では眼鏡 1 0 0のブ リッジ 1 0 5に取付けられる。 ケース 1 0は、 それが眼鏡 1 0 0に取付けられた ときに、 眼鏡 1 0 0の後方に位置するようになっている。 自由曲面プリズム 2 0 は、 使用者が眼鏡 1 0 0を装着したときに使用者から見てケース 1 0の横方向に 並ぶように、 ケース 1 0に接続される。 ノース、パッド 3 0は、 ケース 1 0のさら に後方に位置するように取付けられる。 ノーズパッド 3 0は、 へッドマゥントデ イスプレイ 1が取付けられた眼鏡 1 0 0を使用者が頭部に装着したときに、 使用 者の鼻に当接して眼鏡 1 0 0のずれを防止する。 ディスプレイに表示される画像 は、 自由曲面プリズム 2 0により所定の倍率で拡大されて、 自由曲面プリズム 2 0から後方に出力される。 後方に出力された画像は、 眼鏡 1 0 0を装着した使用 者の眼に入ることになる。 画像は、 この実施形態では、 自由曲面プリズム 2 0の 点線で囲まれた領域 （図 9参照のこと。） 力 ら出力される。
ヘッドマウントディスプレイ 1は、 図 2に示すようにして、 眼鏡 1 0 0に取付 けられる。 眼鏡 1 0 0のブリッジ 1 0 5には、 第 1取付部材 4 0が形成されてい る。 この実施形態では、 第 1取付部材 4 0が、 ブリッジ 1 0 5に接続される第 1 軸部 4 0 a及び第 1軸部 4 0 aの先端に設けられる第 1ボール部 4 0 bにより構 成される。 第 1取付部材 4 0は、 眼鏡 1 0 0と一体に形成されていてもよい。 眼 鏡 1 0 0に汎用の眼鏡フレームを使用する場合には、 第 1取付部材 4 0は当然に 眼鏡 1 0 0とは別部材となる。 この場合、 第 1取付部材 4 0は、 接着剤等で眼鏡 1 0 0に取り付けられることになる。
ヘッドマウントディスプレイ 1のケース 1 0には、 より詳細には、 眼鏡 1 0 0 に取付けられたときに眼鏡 1 0 0に対向する側の面には、 第 1嵌合孔 1 0 aが形 成されている。へッドマウントディスプレイ 1を眼鏡 1 0 0へ取付けるときには、 第 1嵌合孔 1 0 aに第 1取付部材 4 0の第 1ボール部 4 0 bが嵌合される。 これ らはいわゆるボールジョイントを構成する。
またケース 1 0の第 1嵌合孔 1 0 aが設けられる面とは反対側の面には、 第 1 取付部材 4 0と同じ構成、 大きさの第 2取付部材 5 0が形成されている。 第 2取 付部材 5 0は、 ケース 1 0に接続される第 2軸部 5 0 a及び第 2軸部 5 0 aの先 端に設けられる第 2ボール部 5 0 bにより構成される。 第 2取付部材 5 0は、 ケ ース 1 0と一体に形成されていてもょレ、が、 接着剤等でケース 1 0に取付けるよ うにしてもよレ、。 ノーズパッド 3 0のケース 1 0に接続される側には、 第 2嵌合孔 3 0 aが形成 されている。 第 2嵌合孔 3 0 aは、 第 1嵌合孔 1 0 aと同じ大きさである。 ノー ズパッド 3 0のケース 1 0への取付け時には、 第 2嵌合孔 3 0 aに第 2取付部材 5 0の第 2ポール部 5 0 bが嵌合される。 これらはいわゆるボールジョイントを 構成する。
第 1取付部材 4 0と第 2取付部材 5 0、 第 1嵌合孔 1 0 aと第 2嵌合孔 3 0 a は、 それぞれ同じ形状、 大きさで形成される。 そのために、 第 1取付部材 4 0の 第 1ポール部 4 0 bを第 2嵌合孔 3 0 aに嵌合することも可能である。 これによ り、 ケース 1 0、 可動部 1 6、 及び自由曲面プリズム 2 0を除いて、 ノーズパッ ド 3 0のみを眼鏡 1 0 0に直接取付けることが可能である。 眼鏡 1 0 0とノーズ パッド 3 0を組合わせたものは、 通常の眼鏡と同様に用いることができる。 次いで、 ヘッドマウントディスプレイ 1について、 詳細に説明する。
図 3は、 へッドマウントディスプレイ 1を図 1中の上側から見た図である。 ケース 1 0は、 略矩形の中空である。 ケース 1 0は、 必ずしもそうである必要 はないが、 本実施形態では樹脂製である。 ケース 1 0の上面には、 視度を調整す るための視度調整つまみ 1 2と、 自由曲面プリズム 2 0の位置を調整するための プリズム位置調整つまみ 1 3とが設けられている。
視度調整つまみ 1 2は、 これを操作することで、 ケース 1 0内部のディスプレ ィを画像の光軸方向に進退動させるものである。 本実施形態では、 左右の眼のそ れぞれの視度を個別に調整できるように、 視度調整つまみ 1 2は 2つ設けられて いる。
プリズム位置調整つまみ 1 3は、 これを操作することで、 ケース 1 0に対する 自由曲面プリズム 2 0の位置を所定の範囲で移動させるものである。 プリズム位 置調整つまみ 1 3の近傍には目盛りが設けてあり、 プリズム位置調整つまみ 1 3 の操作量に対する自由曲面プリズム 2 0の移動量が直感的にわかるようになって いる。
図 4は、 ケース 1 0の内部を示す、 ケース 1 0を上面からみた一部断面図であ る。
ケース 1 0の内部には、 視度調整つまみ 1 2と、 視度調整板 1 1と、 ディスプ レイ 1 4と、 制御基板 1 5と、 視度調整つまみ 1 2、 視度調整板 1 1、 ディスプ レイ 1 4および制御基板 1 5を内包し自由曲面プリズム 2 0に連結される可動部 1 6と、 ピニオン部 1 7とが設けられている。
本実施形態においては、 可動部 1 6及ぴ自由曲面プリズム 2 0は 2つずつ設け られているものとして説明するが、 必ずしもそうである必要はなく、 これらは 1 つずつであってもよい。 つまりヘッドマウントディスプレイ 1は、 必ずしも両眼 用である必要はなく、 右眼用或いは左眼用の可動部 1 6及ぴ自由曲面プリズム 2 0のみを備える、 右眼用或いは左眼用のものであってもよい。 .
ディスプレイ 1 4は、 画像を表示するものであり、 必ずしもその限りではない 力 この実施形態では、 矩形の液晶ディスプレイとされている。 ディスプレイ 1 4は、 使用者が眼鏡 1 0 0を装着した場合に、 その短辺方向が使用者から見て縦 方向になり、 眼鏡レンズ 1 0 2の幅方向に対して斜めとなるようにして、 且つ自 由曲面プリズム 2 0の一面に所定の角度で画像を入射するようにして、 可動部 1 6に取付けられている。
制御基板 1 5は、 ディスプレイ 1 4に表示される画像を制御するものである。 制御基板 1 5は、 画像を表示するためのデータをディスプレイ 1 4に送り、 ディ スプレイ 1 4に適切な画像を表示させる。 制御基板 1 5は、 図示しなレ、外部装置 から画像についてのデータを受けてそれをディスプレイ 1 4に表示させる。 制御 基板 1 5は、 図示しない外部装置から有線または無線により画像についてのデー タを受け取るようになつている。
外部装置には、 例えば、 ハードディスクプレイヤ、 D VDプレイヤ、 テレビジ ヨン放送用のチューナ、 パーソナルコンピュータ、 携帯電話、 コンピュータゲー ムを実行するためのゲーム装置、 画像処理機能を有した MP 3プレイヤなどを用 いることができる。
可動部 1 6には、 ディスプレイ 1 4と自由曲面プリズム 2 0力 ディスプレイ 1 4に表示される画像からの像光が自由曲面プリズム 2 0の一面に一定の角度で 画像を入射するような状態で取付けられている。
可動部 1 6には、 ピニオン部 1 7と接触するようにラック部 1 6 aが形成され ている。 各ラック部 1 6 aは、 ピユオン部 1 7に対向している面に歯が形成され ている。
ピニオン部 1 7は、 プリズム位置調整つまみ 1 3と連結されており、 プリズム 位置調整つまみ 1 3を回転させるとピニオン部 1 7がそれに伴って回転するよう になっている。 ピエオン部 1 7は、 円柱形であり、 側面に円柱の軸方向に平行な 歯が形成されている。 ピニオン部 1 7の歯とラック部 1 6 aの歯は嚙み合うよう になっている。 ピニオン部 1 7が回転すると、 その回転の量と向きに対応して、 ラック部 1 6 aがラック部 1 6 aの長さ方向に沿って移動するようになっている。 図 5に示すように、 プリズム位置調整つまみ 1 3を左向きに回転させると、 ラ ック部 1 6 aの基端がピニオン部 1 7から離れる方向に移動して、 2つの可動部 1 6が離れる方向にスライ ドする。 逆に、 プリズム位置調整つまみ 1 3を右向き に回転させると、 ラック部 1 6 aの基端がピニオン部 1 7に近づく方向に移動し て、 2つの可動部 1 6が近づく方向にスライドする。 可動部 1 6と自由曲面プリ ズム 2 0は連結されているので、 このような可動部 1 6のスライドに伴って、 自 由曲面プリズム 2 0も同様にスライドする。 このように、 プリズム位置調整つま み 1 3を回転させることで、 ケース 1 0を眼鏡 1 0 0に取付けた後においても、 可動部 1 6に取付けられた自由曲面プリズム 2 0をプリッジ 1 0 5と眼鏡 1 0 0 の智との間でスライドさせることができるようになつている。 自由曲面プリズム 2 0がスライドすることで、 自由曲面プリズム 2 0から出力される画像の位置も スライ ドする。 これにより、 使用者の眼の位置に、 画像が出力される位置を合わ せることができる。 この実施形態では、 上述の機構により、 一つのプリズム位置 調整つまみ 1 3の動作により、 2つの自由曲面プリズム 2 0 (導光手段） の移動 を、 左右対称で、 同時に行えるようになつている。 目幅に合わせて導光手段を左 右対称で同時に移動させられるのは、 上述の機構によらないでも実現できるが、 いずれにせよ便利である。
なお、 ピユオン部 1 7は、 プリズム位置調整つまみ 1 3と一体的に構成されて いてもよい。
可動部 1 6に内包される視度調整つまみ 1 2及び視度調整板 1 1は、 ディスプ レイ 1 4から自由曲面プリズム 2 0までの距離を変動させて使用者の視力に合わ せた画像を難するための調整機構を構成する。 図 6は、 可動部 1 6を拡大して 調整機構を詳細に説明するための図である。 図 7は、 調整機構の動作を説明する ための図である。
視度調整つまみ 1 2は、 ケース 1 0の外部に突出する頭部に溝が形成されてお り、 中程がクランク状に折れ曲がったクランク部 1 2 aを有する構成になってい る。 頭部の溝に平板を差し込んで回転させると、 クランク部 1 2 aが回転中心の 周りを回転する。
視度調整板 1 1は、 一辺が制御基板 1 5に接続されており、 該一辺に対向する 辺の近傍に、 該一辺の延びる方向に長辺が設けられた、 面取りされた矩形状の調 整穴 1 1 aが設けられる。 調整穴 1 1 aには、 視度調整つまみ 1 2のクランク部 1 2 aが貫通して設けられる。 調整穴 1 1 aの短辺は、 このクランク部 1 2 aの 大きさに応じた長さで形成される。
図 7の状態で視度調整つまみ 1 2を回転させると、 クランク部 1 2 aが回転中 心の周りを回転する。 調整穴 1 1 aは、 クランク部 1 2 aが貫通しているので、 クランク部 1 2 aが回転すると、 調整穴 1 1 aはその動きに応じて制御基板 1 5 の方向へ付勢される。 それにより、 視度調整板 1 1は制御基板 1 5を付勢する方 向に移動する。 制御基板 1 5が移動すると、 ディスプレイ 1 4が自由曲面プリズ ム 2 0に近づく方向に移動する。 ディスプレイ 1 4と自由曲面プリズム 2 0との 間の距離を変化させることで、 使用者の視力に合わせて画像の視度を調整するこ とができる。
視度調整つまみ 1 2は回転するので、 視度調整板 1 1の動きはピストン状にな る。そのために、ディスプレイ 1 4が動きすぎて自由曲面プリズム 2 0に衝突し、 お互いが破損することはない。 使用者は、 使用時に視度調整つまみ 1 2を回転さ せてディスプレイ 1 4の位置を自身の眼の視度に最適な位置に調整することがで さる。
図 8は、 自由曲面プリズム 2 0による導光路を説明する図である。 自由曲面プ リズム 2 0は、 ディスプレイ 1 4からの光を使用者の少なくとも一方の眼に導く と共に、 ディスプレイ 1 4に表示された画像を拡大するものである。
自由曲面プリズム 2 0は、 それぞれ自由曲面である第 1面 S 1、 第 2面 S 2、 第 3面 S 3という 3つの面を備えた断面略三角形状に構成される。 第 1面 S Iは、 ディスプレイ 1 4に臨まされており、 ディスプレイ 1 4に表示 された画像についてのディスプレイ 1 4からの光を通過させて自由曲面プリズム 2 0の内部に導く。 ディスプレイ 1 4からの光は、 第 1面 S 1を通過するときに 屈折しディスプレイ 1 4に表示された画像が拡大されるように変ィヒする。
第 2面 S 2は、第 1面 S 1を通過した光を反射（通常は全反射である。）するよ うにされている。 第 1面 S 1を通過した光は、 第 2面 S 2で反射されることによ りその方向を大きく変え、 また、 ディスプレイ 1 4に表示された画像が拡大され るように変化する。 第 2面 S 2は、 また、 第 3面 S 3で反射された光を通過させ る。 これについては、 後述する。
第 3面 S 3は、 第 2面 S 2で反射された光を反射させるようになつている。 第 2面 S 2で反射された光は、 第 3面 S 3で反射されることによりその方向を大き く変え、また、ディスプレイ 1 4に表示された画像が拡大されるように変ィ匕する。 なお、 第 3面 S 3で行われる反射は、 射であっても、 金属による反射であつ ても構わない。 第 3面 S 3で行われる反射が全反射である場合には、 第 2面 S 2 で反射された光が第 3面 S 3に至る場合の入射角が ^^射角以下となるように第 3面 S 3の曲面が設計される。 第 3面 S 3で行われる反射が金属による反射であ る場合には、第 3面 S 3の外側に、金属が、例えば蒸着によって付着されている。 なお第 3面 S 3の外側に、 金属を付着させる代わりに、 誘電体多層膜を形成する ことができる。 この場合の反射は、 誘電体多層膜によりなされる。
上述したように第 3面 S 3で反射された光は、 第 2面 S 2に再び向い、 第 2面 S 2を通過する。 第 2面 S 2を通過する光は、 第 2面 S 2を通過するときに屈折 しディスプレイ 1 4に表示された画像が拡大されるように変化する。 ディスプレ ィ 1 4に表示された画像は、 図 9に示すように、 自由曲面プリズム 2 0の点線部 分に表示されることとなる。
以上のような自由曲面プリズム 2 0は、ケース 1 0を眼鏡 1 0 0に取付けた際、 少なくともその一部がへッドマウントディスプレイ 1の使用時に使用者の少なく とも一方の眼の前に位置するものとされ、 ディスプレイ 1 4からの光を使用者の 眼に射出するように、 ケース 1 0に接続されている。
自由曲面プリズム 2 0は、 眼鏡 1 0 0を装着した使用者から見てケース 1 0に 縦方向に接続されるのではなく、 横方向に接続されて配置される。 すなわち、 へ ッドマウントディスプレイ 1全体の形状は、 横方向に伸びた形状となっている。 図 1 0 a、 図 1 0 bは、 それぞれへッドマゥントディスプレイ 1を取付けた眼 鏡 1 0 0を前方から見た状態を示す図である。
これらの図に示すように、 へッドマゥントディスプレイ 1を取付けた状態の眼 鏡 1 0 0を前方から見た場合、 ヘッドマウントディスプレイ 1は、 眼鏡レンズ 1 0 2の後方にほぼ隠れるようになる。
本実施形態のへッドマウントディスプレイ 1は、 本体 1 0と自由曲面プリズム 2 0が横方向に並ぶように接続されるために、 ケース 1 0を眼鏡 1 0 0の後方に 取付けると、 ヘッドマウントディスプレイ 1の大部分が眼鏡 1 0 0の前方から見 えないようにすることができる。 すなわち、 へッドマウントディスプレイ 1の眼 鏡 1 0 0からのはみ出し量を極力少なくすることができ、 デザイン性を損なうこ とがない。
また、 本実施形態のヘッドマウントディスプレイ 1は、 使用者の上下方向の視 野を遮るものではないので、 自由曲面プリズム 2 0に表示された画像を見ている 状態であっても、 自由曲面プリズム 2 0の周囲は、 多少ぼやけることはあるが見 える状態にある。 よって、 視線を自由曲面プリズム 2 0に向けている状態でも簡 単な作業を行うことができ、 便利である。 また、 ■を自由曲面プリズム 2 0に 向けている状態でも足元を見ることができ、 歩くことも可能である。 さらに、 視 線を自由曲面プリズム 2 0から外せば、 周囲をより良く見ることができるように なる。
次に、 このへッドマゥントディスプレイ 1の使用方法について説明する。 このへッドマウントディスプレイ 1を使用するには、 へッドマウントディスプ レイ 1を取付けた状態の眼鏡 1 0 0を使用者の頭部へ固定する。 へッドマゥント ディスプレイ 1の眼鏡 1 0 0への取付けは、 ヘッドマウントディスプレイ 1のケ ース 1 0に設けられた第 1嵌合孔 1 0 aに、 眼鏡 1 0 0に取付けられた第 1取付 部材 4 0が有する第 1ボール部 4 0 bを嵌合させることにより行う。 また、 へッ ドマウントディスプレイ 1を取付けた状態の眼鏡 1 0 0の使用者の頭部への固定 は、 上述したように、 眼鏡 1 0 0のつる 1 0 3を、 使用者の耳へ係止するか、 眼 鏡 1 0 0のつる 1 0 3で使用者の頭部を挟み込むことで行う。
なお、 眼鏡 1 0 0を使用者の頭部へ固定する前に、 へッドマウントディスプレ ィ 1にノーズパッド 3 0を取付けておく。 ノーズパッド 3 0のへッドマウントデ イスプレイ 1への取付けは、ノーズパッド 3 0に設けられた第 2嵌合孔 3 0 aに、 へッドマウントディスプレイ 1のケース 1 0が有する第 2ボール部 5 0 bを嵌合 させることで行う。
この状態で使用者は、 上記の外部装置を操作して、 ヘッドマウントディスプレ ィ 1で表示すべき画像についてのデータを、 へッドマウントディスプレイ 1に入 力する。 制御基板 1 5は、 画像についてのデータによりディスプレイ 1 4に画像 を表示する。
ディスプレイ 1 4に表示された画像の光は、 ディスプレイ 1 4から出て、 自由 曲面プリズム 2 0の第 1面 S 1に入力される。 自由曲面プリズム 2 0內では、 光 が図 8に示すようにして第 2面 S 2から射出される。 射出された光により、 使用 者は、 両眼で、 適当な大きさになった画像を見ることになる。
必要であれば、 使用者は、 視度調整つまみ 1 2を操作することで、 ディスプレ ィ 1 4からの光の自由曲面プリズム 2 0に対する入射角を変化させないようにし ながら、 自由曲面プリズム 2 0に対してディスプレイ 1 4を近づけたり遠ざけた りすることができる。 すなわち、 ディスプレイ 1 4を、 ディスプレイからの光の 出射方向 （光軸方向） で進退動させることができる。 これにより、 使用者の視力 に合った画像を表示することができるように調整することができる。
また、 使用者は、 プリズム位置調整つまみ 1 3を操作することで、 自由曲面プ リズム 2 0の位置を使用者の目幅に応じた適当な位置に動かして、 自由曲面プリ ズム 2 0の位置を使用者が画像を見やすレヽ位置に調整することができる。
また、 使用者は、 図示しないイヤホンを耳に着用することにより、 画像に合わ せた音を聴くことができる。
使用者は、 ヘッドマウントディスプレイ 1を使用しなくなった場合には、 眼鏡 1 0 0からヘッドマウントディスプレイ 1を取外す。 また、 眼鏡 1 0 0カ ら取り 外したへッドマウントディスプレイ 1から取外したノーズパッド 3 0を、 眼鏡 1 0 0に取付ける。 これにより、 使用者は、 B艮鏡 1 0 0を通常の眼鏡として用いる ことができる。
なお、 ノーズパッド 3 0の眼鏡 1 0 0への取付けは、 眼鏡 1 0 0に取付けられ た第 1取付部材 4 0が有する第 1ボール部 4 0 bを、 ノーズパッド 3 0に設けら れた第 2嵌合孔 3 0 aに嵌合させることで行う。
以上の実施形態の変形例として、 以下のものを挙げることができる。
本実施形態では、 ケース 1 0は、 B艮鏡 1 0 0のブリッジ 1 0 5の略中心に取付 けられるものとして記載したが、 これに限られず、 ケース 1 0は、 眼鏡 1 0 0の 他の部分に取付けられるようにしてもよい。
また、 本発明の導光手段として、 本実施形態では、 断面略三角形状とされてい る自由曲面プリズム 2 0を使用するものとして説明したが、 他の形状の自由曲面 プリズム、 或いは自由曲面プリズム以外のものを導光手段として使用することが 可能である。 導光手段は、 少なくともその一部がヘッドマウントディスプレイ 1 の使用時に使用者の少なくとも一方の眼の前に位置するものとされ、 ディスプレ ィ 1 4からの光を使用者の少なくとも一方の眼に導くと共に、 ディスプレイ 1 4 に表示された画像を拡大するようになっていれば、 どのようなものを用いても構 わない。
例えば、 第 1面、 第 2面、 第 3面、 及ぴ第 4面の 4つの面を持ち、 ディスプレ ィ 1 4からの光に第 1面を通過させ、第 1面を通過させた光を第 2面で反射させ、 第 2面で反射させた光を第 3面で反射させ、 第 3面で反射させた光に第 4面を通 過させることで、 その内部に導いた光の方向を変化させるとともに、 ディスプレ ィ 1 4に表示された画像を拡大する自由曲面プリズムを、 上述の自由曲面プリズ ム 2 0に代えて使用してもよレ、。 第 1面ないし第 4面は、 それぞれ連続しない面 であってもよいが、 第 1面ないし第 4面のうちの少なくとも二つの面が、 連続す る滑らかにつながった一面であってもよレ、。 上述の自由曲面プリズム 2 0は、 第 2面と第 4面が連続する滑らかにつながった一面とされている。
また、 本発明の導光手段は、 図 1 1に示すように、 ディスプレイ 1 4からの画 像を拡大する第 1 レンズ 7 1と、 第 1 レンズ 7 1からの光を反射させ、 その光の 方向を変化させる第 1反射鏡 7 2と、 第 1反射鏡 7 2により反射された光を反射 させ、 その光の方向を変化させる第 2反射鏡 7 3と、 第 2反射鏡 7 3からの光を 透過するとともに、 画像を拡大する第 2レンズ 7 4と、 を有しているものとして もよい。 反射の回数及び画像をどの程度拡大するかは、 ディスプレイ 1 4と使用 者の眼の位置関係などにより決めることができる。
また、 導光手段は、 図 1 2に示すように、 自由曲面プリズム 2 0と、 レンズ 7 5またはレンズ 7 6の少なくとも一方と、 を備えているものとしてもよレ、。 レン ズ 7 5およびレンズ 7 6は、 ディスプレイ 1 4に表示された画像を拡大するため のものである。 これらのレンズ 7 5、 7 6は、 板状のレンズであるものとして説 明するが、 これに限られず、 部分により屈折率の異なるものとされ、 レンズとし て機能するものであれば、 どのようなものであってもよい。 この場合における、 レンズ 7 5は、 ディスプレイ 1 4と自由曲面プリズム 2 0の第 1面 S 1との間の いずれかの位置に取付けられており、 ディスプレイ 1 4からの光が、 レンズ 7 5 を介して、 自由曲面プリズム 2 0の第 1面 S 1に入力されるようになっている。 レンズ 7 5を通過する光は、 その通過時に屈折し、 ディスプレイ 1 4に表示され た画像が拡大されるように変化する。 すなわち、 このようなレンズ 7 5により、 自由曲面プリズム 2 0に入射される前に、 ディスプレイ 1 4に表示された画像を 拡大することができる。 また、 レンズ 7 6は、 自由曲面プリズム 2 0の第 2面 S 2の外側に貼り付けられており、 自由曲面プリズム 2 0の第 2面 S 2から出射さ れたディスプレイ 1 4からの光が、 レンズ 7 6を介して、 使用者の眼に射出され るようになっている。 レンズ 7 6を通過する光は、 その通過時に屈折し、 デイス プレイ 1 4に表示された画像が拡大されるように変化する。 すなわち、 このよう なレンズ 7 6により、 自由曲面プリズム 2 0から出射されたディスプレイ 1 4に 表示された画像を、 適切な大きさに拡大して、 使用者の眼に射出することができ る。
また、本実施形態では、ケース 1 0は、視度を調整する視度調整つまみ 1 2と、 自由曲面プリズム 2 0の位置を調整するプリズム位置調整つまみ 1 3とを有する ような構成となっているが、 これらは必須ではなく、 これらを有しないような構 成とすることもできる。
また、 以上の実施形態では、 眼鏡 1 0 0のへッドマウントディスプレイ 1への 取付けは、 着脱自在なものとされていた。 しかしながら、 B艮鏡 1 0 0へのヘッド マウントディスプレイ 1の固定は、 着脱自在なものである必要はない。 眼鏡 1 0 0にへッドマウントディスプレイ 1を取付けたへッドマウントディスプレイシス テムを製造する段階で、 両者の取付を固定的なものとすることができる。 この場 合、 へッドマウントディスプレイ 1のケース 1 0に対するノーズパッド 3 0の取 付けも、 固定的なものとしてよレ、。 眼鏡 1 0 0にヘッドマウントディスプレイ 1 が固定されるのであれば、 その眼鏡 1 0 0は常にへッドマウントディスプレイ 1 とともに使用されるのであるから、 ノーズパッド 3 0をヘッドマウントディスプ レイ 1から分離させる必要が特に存在しなくなるからである。 なお、 眼鏡 1 0 0 へのへッドマウントディスプレイ 1の取付け、 又はへッドマウントディスプレイ 1のケース 1 0へのノーズパッド 3 0の取付けが固定的なものである場合には、 それら取付けには、 上述したボールジョイントではなく、 接着剤を用いた接着、 ネジを用いた螺合等の適当な手法を用いることができる。
また、 B艮鏡 1 0 0に対してへッドマゥントディスプレイ 1を着脱自在にする場 合であっても、 へッドマゥントディスプレイ 1のケース 1 0へのノーズパッド 3 0の取付けは固定的なものとすることができる。 この場合には、 ヘッドマウント ディスプレイ 1を眼鏡 1 0 0から取外した場合に、 へッドマウントディスプレイ 1のケース 1 0に取付けられたノーズパッド 3 0を眼鏡 1 0 0に取付けることが できない。 したがって、 へッドマウントディスプレイ 1を外した状態の眼鏡 1 0 0に取付ける、 ヘッドマウントディスプレイ 1が備えるのとは別のノーズパッド を準備しておく必要がある。 この場合に用いるノーズパッドは、 上述の実施形態 'で説明したノーズパッド 3 0と同様に構成しておけば足りる。 上述の実施形態で 説明したのと同様のノーズパッドを、 へッドマウントディスプレイ 1を外した状 態の眼鏡 1 0 0に取付ければ、 その眼鏡 1 0 0を通常の眼鏡として用いることが できる。 或いは、 ヘッドマウントディスプレイ 1が備えるのとは別のノーズパッ ドを、 当初から眼鏡 1 0 0に固定的に取付けておくことも考えられる。 このノー ズパッドは、 ヘッドマウントディスプレイ 1の眼鏡 1 0 0への取付けの妨げにな らない形状、 大きさとされ、 ヘッドマウントディスプレイ 1の眼鏡 1 0 0への取 付けの妨げにならなレ、位置に取付けられていれば、 通常の眼鏡に取付けられるノ ーズパッドとは異なるところがなくてもよい。 B艮鏡 1 0 0が当初からノーズパッ ドを備えているのであれば、 へッドマウントディスプレイ 1を取外した後の眼鏡 1 0 0は、 通常の眼鏡として用いるに不都合はなレ、。
また、 以上のヘッドマウントディスプレイ 1が取付けられる眼鏡 1 0 0は、 本 実施形態ではプリッジ 1 0 5を有する眼鏡であるものとして記載したが、 これに 限られず、 図 1 0 bのようにブリッジを有しない眼鏡であってもよい。 また、 眼 鏡 1 0 0は、 市販の汎用品ではなく、 へッドマウントディスプレイ 1に専用のも のであってもよレ、。 例えば、 イヤホンが眼鏡 1 0 0のつるに内蔵してあってもよ レ、。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 画像を表示するための表示手段と、 該表示手段により表示される画像を所 定の倍率で拡大して使用者の眼に導くための導光手段とを備えており、 B艮鏡形状 とされ使用者の頭部に装着される装着部材に、 当該装着部材の内側に位置するよ うにして取付けて使用されるへッドマゥントディスプレイであって、
使用者の頭部に装着された前記装着部材に前記へッドマゥントディスプレイが 取付けられた状態で、 使用者の鼻に当接するノーズパッドを備えている、 へッドマウントディスプレイ。
2. 前記装着部材に対する取付けを、 着脱自在に行えるようになつている、 請求の範囲第 1項記載のへッドマウントディスプレイ。
3 . l己ノーズパッドは、 前記へッドマウントディスプレイに対して着脱自在 とされており、 且つ前記へッドマウントディスプレイが取外された状態の装着部 材に対して着脱自在に取付けられるようになっている、
請求の範囲第 2項記載のへッドマウントディスプレイ。
4. l己装着部材から前記へッドマウントディスプレイが取外されたときに、 前記装着部材に取付けることができる、 前記へッドマウントディスプレイが備え るのとは別のノーズパッドを備えている、
請求の範囲第 2項記載のへッドマウントディスプレイ。
5 . 眼鏡形状とされ使用者の頭部に装着される装着部材と、
画像を表示するための表示手段、 該表示手段により表示される画像を所定の倍 率で拡大して使用者の眼に導くための導光手段、 を備えており、 前記装着部材の 内側に位置するようにして前記装着部材に取付けて使用されるへッドマウントデ イスプレイと、
を備えているへッドマウントディスプレイシステムであって、
前記へッドマウントディスプレイは、 使用者の頭部に装着された前記装着部材 にへッドマゥントディスプレイが取付けられた状態で使用者の鼻に当接するノ一 ズパッドを備えている、
ヘッドマウントディスプレイシステム。
6 . 前記ヘッドマウントディスプレイは、 前記装着部材に対する取付けを着脱 自在に行えるようになつている、
請求の範囲第 5項記載のへッドマウントディスプレイシステム。
7. 前記装着部材はテンプルを備えており、 且つそのテンプルはストレートテ ンプルとされている、
請求の範囲第 5項記載のへッドマウントディスプレイシステム。
8. 前記へッドマウントディスプレイが備える Sin己ノーズパッドは、 前記へッ ドマウントディスプレイに対して着脱自在とされており、 且つ tiff己へッドマゥン トディスプレイから取外されたときに、 前記へッドマウントディスプレイが取外 された状態の前記装着部材に対して着脱自在に取付けることができるようになつ ている、
請求の範囲第 6項記載のへッドマウントディスプレイシステム。
9. Ml己装着部材は、 Ifrf己ヘッドマウントディスプレイがその装着部材から取 外された状態で使用者の頭部に装着されたときに使用者の鼻に当接する、 前記へ ッドマウントディスプレイが備えるものとは異なるノーズパッドを備えている、 請求の範囲第 6項記載のへッドマウントディスプレイシステム。
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