WO2016052136A1 - Head-mounted display - Google Patents
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- WO2016052136A1 WO2016052136A1 PCT/JP2015/075787 JP2015075787W WO2016052136A1 WO 2016052136 A1 WO2016052136 A1 WO 2016052136A1 JP 2015075787 W JP2015075787 W JP 2015075787W WO 2016052136 A1 WO2016052136 A1 WO 2016052136A1
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Definitions
- the present invention relates to a head-mounted display.
- a head-mounted display that is worn on the head of a human body and allows the wearer to visually recognize an image, and a wearable computer using the head-mounted display have been developed. If the head-mounted display is connected to a mobile computer, a computer graphic screen is formed as a virtual image in front of the user's eyes, thus providing a wearable computer that can be mounted on the user's head.
- a specific form of the head-mounted display there is one in which a device is supported on a spectacle-shaped frame as described in Patent Document 1. Further, as described in Patent Document 1, there is a form of a monocular head mounted display in which an image display unit is arranged on one eye side.
- a frame mounted on the human head of the head-mounted display described in Patent Document 1 includes a main frame that abuts on the wearer's frontal head and a left rear that is rotatably coupled to the main frame by a left hinge portion.
- the frame includes a right rear frame rotatably coupled to the main frame by a right hinge portion.
- the engineering plastic containing carbon constituting the main frame is excellent in rigidity, so that distortion is prevented, and the elastic force of the plastic material such as polyamide constituting the rear frame as a whole is provided. The position is regulated with respect to the wearer's head.
- the above prior art has the following problems.
- the main frame and the rear frame are connected to each other by a connecting mechanism in spite of being a monocular type in which the weight balance is easily lost. Since this is a material that is easily deformed, there is a risk that the wearing position will shift with respect to the head of the wearer during wearing.
- the left rear frame may bend due to the load of the image display unit arranged on the left side, and the mounting position may be shifted so that the left end of the main frame falls. If such a shift occurs, the image display position will be lowered. Therefore, it becomes impossible to maintain and stabilize the visibility of the screen.
- rigidity is required for both the main frame, that is, the front portion disposed on the front side of the human head and the rear frame, that is, the temple portion.
- the rigidity of the entire frame is increased, it is not possible to realize fitability due to elastically recoverable deformation that widens the distance between the left and right temple parts, and there is a certain amount corresponding to individual differences. It is difficult to achieve wearability. Depending on the size of the wearer's head, there is a risk of looseness of wearing and excessive feeling of pressure.
- the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and improves wearability by ensuring appropriate rigidity of the frame to be worn on the human head and fit to the human head.
- An invention according to claim 1 for solving the above-described problems includes an image display member disposed in front of the right eye or the left eye of the wearer, and an image generation unit for generating an image displayed on the image display member. And an image display unit in which the base end portion of the image display member and the image generation unit are accommodated in the housing.
- the right front part and the right corner connecting part are integral, the right corner connecting part is provided with a right concave part extending in the extending direction of the frame, and the left front part and the left corner connecting part are
- the head-mounted display is a one-piece display, and the left corner connecting portion is provided with a left-side recess extending in the extending direction of the frame.
- the right front portion is disposed at a position higher than the right temple portion with respect to the wearer's head, and the right corner connecting portion rises from the right temple portion to the right front portion.
- the left front portion is disposed higher than the left temple portion with respect to the wearer's head, and the left corner connecting portion rises from the left temple portion to the left front portion.
- the frame is restricted by a hingeless frame or the right temple portion being opened to the right corner connecting portion and the left temple portion being opened to the left corner connecting portion up to a certain angle.
- the right concave portion is provided by an opening formed in the right corner connecting portion
- the left concave portion is provided by an opening formed in the left corner connecting portion.
- either the right front portion or the left front portion is connected to the casing of the image display unit or its support member in parallel in the eye width direction, and the other is reinforced.
- the head mounted display according to any one of claims 1 to 4, wherein a structure portion is formed.
- a casing capable of storing electronic components is attached to the right temple portion, and a casing capable of storing electronic components is attached to the left temple portion. It is a head mounted display as described in any one of them.
- the right corner connecting portion and the left corner connecting portion are configured to be more easily elastically deformed than the right front portion and the left front portion. It is possible to generate elastically recoverable deformation that widens the distance between the left and right temple portions with the amount of elastic deformation as a main factor, and thereby it is possible to realize fitability with a fit.
- the rigidity of the front part and temple part can be increased, preventing distortion of the entire frame due to the load of the image display unit when attached, and maintaining the position of the image display unit etc. while being a monocular head mounted display. It is possible to maintain and stabilize the visibility of the screen.
- FIG. 1 is an external view of the entire system of a wearable computer including a head mounted display according to an embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the back side of the head mounted display concerning one embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the front side of the head mounted display concerning one embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the front side of the head mounted display concerning one embodiment of the present invention, and shows the state where the earphone unit was removed. It is a front view of the head mounted display concerning one embodiment of the present invention. Illustration of the external connection cable is omitted. It is a top view of the head mounted display concerning one embodiment of the present invention. Illustration of the external connection cable is omitted. It is a bottom view of the head mounted display concerning one embodiment of the present invention.
- Illustration of the external connection cable is omitted. It is a left view of the head mounted display concerning one embodiment of the present invention. Illustration of the external connection cable is omitted. It is a right view of the head mounted display which concerns on one Embodiment of this invention. Illustration of the external connection cable is omitted. It is a perspective view of the earphone unit concerning one embodiment of the present invention. It is a front view of the earphone unit which concerns on one Embodiment of this invention. The front view of the part containing the image display unit of the head mounted display which concerns on one Embodiment of this invention shows the state which removed the outer cover. The intermediate cable and spectacle lens (eye shield) are not shown.
- FIG. 2 is a bottom view of a portion including an image display unit of a head mounted display according to an embodiment of the present invention, showing a state where an outer cover is removed.
- the intermediate cable and spectacle lens (eye shield) are not shown.
- FIG. 3 is a top view of a portion including an image display unit of a head mounted display according to an embodiment of the present invention, with an upper surface of an outer cover being opened. It is a rear view of the part containing the image display unit of the head mounted display which concerns on one Embodiment of this invention.
- Illustration of the spectacle lens (eye shield) is omitted. It is a bottom view of the part containing the image display unit of the head mounted display which concerns on one Embodiment of this invention. Illustration of the spectacle lens (eye shield) is omitted.
- 1 is a perspective view of an image display unit of a head mounted display according to an embodiment of the present invention, in which a half body of a housing is removed. It is an optical axis direction sectional view of an image display unit of a head mounted display concerning one embodiment of the present invention. It is a block diagram of the main circuits of the whole wearable computer including the head mounted display concerning one Embodiment of this invention.
- FIG. 1 is an external view depicting the entire system of a wearable computer including the head mounted display 1 of the present embodiment.
- the head mounted display 1 of this embodiment includes an image display unit 10 including an image display member 2 on a glasses-type frame 20 worn on the head of a wearer, and a relay circuit board (not shown). ) Including the relay unit 60 and the earphone unit 70, and can be connected to the mobile computer 100 by the external connection cable 61 extending from the relay unit 60, thereby forming a wearable computer.
- the A connector 61 a that can be connected to the mobile computer 100 is provided at the end of the external connection cable 61.
- the relay unit 60 and the image display unit 10 are connected via an intermediate cable 38. Power is supplied from the mobile computer 100 to the relay unit 60 via the external connection cable 61, and further, power is supplied to the image display unit 10 via the relay unit 60 (relay circuit board) and the intermediate cable 38.
- an image signal is transmitted from the mobile computer 100 to the image display unit 10 via the external connection cable 61, the relay unit 60 (relay circuit board), and the intermediate cable 38, and an image output from the mobile computer 100 is the image display unit. 10 is displayed to the wearer.
- the image display unit 10 includes the front photographing camera 4, and a photographed image of the front photographing camera 4 is transferred to the mobile computer 100 via the intermediate cable 38, the relay unit 60 (relay circuit board), and the external connection cable 61. Is input.
- the relay unit 60 includes sensors, and detection signals of the sensors are input to the mobile computer 100 via the relay circuit board and the external connection cable 61.
- control signals for instructing display on / off of the image display unit 10 display settings such as display brightness and contrast, sensitivity setting of the front photographing camera 4, and the like are transmitted from the mobile computer 100 to the external connection cable 61 and the relay unit 60 ( Input to the image display unit 10 through the intermediate circuit board) and the intermediate cable 38.
- control signals for instructing on / off of the sensors mounted on the relay unit 60, sensitivity setting, etc. are mounted on the relay unit 60 from the mobile computer 100 via the external connection cable 61 and the relay circuit board. Is input to the sensors.
- the earphone unit 70 is connected to the mobile computer 100 by wireless communication, receives an audio signal output from the mobile computer 100, and outputs audio.
- the mobile computer 100 includes a battery, a CPU, a ROM, a RAM, a storage device, and the like.
- the mobile computer 100 is equipped with a wireless communication device that communicates with an external computer such as an Internet server and can download application programs and contents. ing. Therefore, the content generated by the application program and the downloaded image can be output from the mobile computer 100 to the image display unit 10 and displayed, and the audio can be output from the mobile computer 100 to the earphone unit 70 to be output as audio. Can be made.
- the front display camera 4 and the proximity sensor 6 are provided on the image display unit 10, and detection signals from these sensors are input to the mobile computer 100.
- a program including a calculation based on the detected signal can be executed by the CPU of the mobile computer 100.
- the proximity sensor 6 included in the image display unit 10 is a sensor that detects the presence or movement of an object in the detection region in the proximity range in the front (Y direction when viewed from the image display unit 10) without contact.
- a detection signal for detecting the presence and movement of the user's hand can be input to the mobile computer 100 via the proximity sensor 6, and the operation command corresponding to the shape and movement of the hand (such as the movement of the fingertip) by the CPU of the mobile computer 100.
- the gesture input function that recognizes can be configured. Therefore, the wearer can input and operate an operation command to the mobile computer 100 by making a specific gesture with his / her hand in front of his / her eyes on which the image display unit 10 is arranged.
- the object to be instructed may be a user's hand, fingers, or an object such as an indicator bar held by the user.
- the proximity range is preferably set to about 200 mm from the detection surface of the proximity sensor 6 so that the mobile computer 100 can be instructed while reliably grasping the position of the user's hand near the user's face.
- the proximity sensor 6 a known sensor such as a passive proximity sensor or an active proximity sensor can be used. Proximity sensors are generally smaller and cheaper than cameras, and consume less power.
- the proximity sensor cannot perform complicated detection such as detection of the shape of the object, but can determine the approach or separation of the object, so that the HMD is operated by passing the hand or holding the hand. In addition, complicated image processing required for gesture recognition by analysis of the image captured by the camera is also unnecessary.
- the passive proximity sensor has a detection unit that detects invisible light and electromagnetic waves emitted from the object when the object approaches.
- a passive proximity sensor there are a pyroelectric sensor that detects invisible light such as infrared rays emitted from an approaching human body, and a capacitance sensor that detects a change in electrostatic capacitance between the approaching human body.
- the active proximity sensor includes an invisible light or sound wave projection unit, and a detection unit that receives the invisible light or sound wave reflected and returned from the object.
- Active proximity sensors include infrared sensors that project infrared rays and receive infrared rays reflected by objects, laser sensors that project laser beams and receive laser beams reflected by objects, and project ultrasonic waves.
- an ultrasonic sensor that receives ultrasonic waves reflected by an object.
- Passive proximity sensors are excellent in low power consumption.
- the active proximity sensor can easily improve the detection reliability, and can detect even when the user is wearing gloves, for example.
- a plurality of types of proximity sensors may be used in combination.
- the direction of movement of an object with respect to the detection region can also be detected.
- FIGS. 2 and 3 are perspective views of the head mounted display 1 as seen from different directions.
- FIG. 4 shows a state in which the earphone unit is removed from FIG.
- FIGS. 5 to 9 show an overall five-side view of the head-mounted display 1
- FIGS. 10 and 11 show a single view of the earphone unit.
- 12 to 18 show details of the image display unit and its support mechanism.
- a common orthogonal three-axis XYZ is shown. With reference to the wearer's head, X indicates the left-right direction (eye width direction), Y indicates the front-rear direction, and Z indicates the vertical direction.
- the reference numerals shown in these drawings are attached for explanation.
- the head mounted display 1 of the present embodiment includes an image display member 2, an image generation unit 3, a front photographing camera 4, a first housing 5, a proximity sensor 6 and the like as shown in FIGS.
- An image display unit 10 a frame 20 to be mounted on the wearer's head, a support member 30 of the image display unit 10, coil springs 31 and 32 as urging members, rotating shaft members 33 and 34, The fixing rings 35 and 36 and the outer cover 37 are provided.
- the image display member 2 and the image generation unit 3 are fixed to the first housing 5.
- the first casing 5 accommodates the base end portion 2a of the image display member 2, the image generation unit 3, and the front photographing camera 4.
- the image display member 2 is disposed in front of the wearer's eye, and in the present embodiment, the image display member 2 is disposed in front of the wearer's right eye.
- the image generation unit 3 includes a light source such as an LED for generating an image displayed on the image display member 2, a display element such as a liquid crystal display element, a condensing lens, and the like. To enter.
- the image light incident on the image display member 2 is reflected by the optical element 19 installed on the inclined surface in the image display member 2, is emitted from the inner side surface 17b, and enters the wearer's pupil (see FIG. 13).
- the image display member 2 protrudes from the first housing 5 and constitutes a see-through type display member that can transmit light from the outside and enter the pupil of the wearer.
- the frame 20 supports and supports the image display unit 10 via the rotation shaft members 33 and 34 and the support member 30 extending in the eye width direction (X direction).
- the image display unit 10 is supported by a support member 30, and both end portions of the support member 30 are connected to rotating shaft members 33 and 34, respectively.
- the support member 30 rotates with respect to the frame 20 around the rotation shaft members 33 and 34 integrally with the image display unit 10 (that is, rotates around the rotation shaft extending in the eye width direction). Thereby, the tilt angle of the image display member 2 can be adjusted.
- the image display unit 10 is supported so as to be slidable in the eye width direction with respect to the support member 30, and thereby the position of the image display member 2 in the eye width direction can be adjusted. Details of the rotation mechanism and the slide mechanism will be described later.
- the frame 20 includes a pair of temple portions (a right temple portion 21 ⁇ / b> R and a left temple portion 21 ⁇ / b> L) that are hung on a wearer's ear, a front portion 24, a right temple portion 21 ⁇ / b> R, and a front portion. 24 (the right end of the right front portion 24R) and a right corner connecting portion 25R that connects the left temple portion 21L and the front portion 24 (the left end of the left front portion 24L). It is configured. Thereby, this head mounted display 1 can be mounted
- the right corner connecting portion 25R, the right front portion 24R, the left front portion 24L, and the left corner connecting portion 25L are formed by bending a plate-shaped sheet metal or welding plate-shaped parts. It is configured as a unitary object. Further, the entire frame 20 is integrally coupled or integrally molded to form a hingeless frame, or the connection between the right temple portion 21R and the right corner connection portion 25R and the left temple portion 21L and the left corner connection portion.
- the connection with 25L is a foldable frame with hinge connection. In the case of a foldable frame, the right temple portion 21R and the left temple portion 21L have a fixed angle shown in FIGS.
- the hinge When it is opened, the hinge is connected so that further opening is restricted.
- a plate-shaped member made of a metal or an alloy such as stainless steel, titanium, or aluminum is used, and the most part of the frame 20 moves the plate-shaped member in the vertical direction (Z Since it is assembled so as to stand in the direction), it has high rigidity in the Z direction.
- Nose pads 22L and 22R applied to the wearer's nose and eyeglass lenses or eye shields 23L and 23R are connected and fixed to the front portion 24.
- the front part 24 is a part disposed on the front side of the wearer's head.
- the right half is the right front part 24R and the left half is the left front part 24L.
- the image display member 2 is disposed in front of the right eye of the wearer
- the image display unit 10 is disposed on the right front portion 24R
- the earphone unit 70 is disposed on the left temple portion 21L.
- the relay unit 60 is disposed in the right temple portion 21R.
- the present embodiment is reversed in the left-right direction, that is, the image display member 2 is disposed in front of the left eye of the wearer, the image display unit 10 is disposed in the left front portion 24L, and The embodiment in which the earphone unit 70 is disposed in the right temple portion 21R can be similarly implemented.
- the relay unit 60 is disposed in the left temple portion 21L.
- An opening 25Ra is formed in the right corner connecting portion 25R. That is, the right corner connecting portion 25R is provided with a right concave portion extending in the extending direction of the frame 20 by the opening 25Ra. Thereby, when it observes from the right front part 24R to the right corner connection part 25R, a change in the cross-sectional shape occurs while being continuously integrated. This is to make the right corner connecting portion 25R more easily elastically deformed than the right front portion 24R, and the bending rigidity when an external force is applied to open both the temple portions 21L and 21R is relatively relatively large.
- the lower corner connecting portion 25R is configured to be lowered.
- an opening 25La is formed in the left corner connecting portion 25L. That is, the left corner connecting portion 25L is provided with a left concave portion extending in the extending direction of the frame 20 by the opening 25La. Thereby, when it observes from the left front part 24L to the left corner connection part 25L, the cross-sectional shape changes while being continuously integrated. This is to make the left corner connecting portion 25L more easily elastically deformed than the left front portion 24L, and in particular, the bending rigidity when an external force is applied to open both the temple portions 21L and 21R is relatively high.
- the left corner connecting portion 25L is configured to be lowered.
- the openings 25La and 25Ra may or may not be penetrated. If they do not penetrate, the openings 25La and 25Ra may be provided on both the front and back sides or on one side. Reducing the rigidity at the right corner connecting portion 25R and the left corner connecting portion 25L by tracing from the front portion 24 is a method of forming the right and left concave portions that reduce the cross-sectional area by forming the openings 25La and 25Ra as described above.
- a method of providing a right recess and a left recess that reduce the cross-sectional area by reducing the thickness in a form that is not an opening, or a combination thereof You may use together the method of reducing the cross-sectional area by reducing the width
- the right front portion 25 ⁇ / b> R is disposed higher than the right temple portion 21 ⁇ / b> R (upward position in the Z direction) with respect to the wearer's head. Therefore, a portion that rises from the right temple portion 21R to the right front portion 24R and is connected to the right front portion 24R is required, and this portion is constituted by the right corner connecting portion 25R.
- the left front portion 25L is disposed at a position higher than the left temple portion 21L with respect to the wearer's head (upward position in the Z direction).
- the left corner connecting portion 25L is formed to rise and become longer, and the opening 25Ra can be formed longer.
- the left corner connecting portion 25L is raised and formed longer, and the opening 25La can be formed longer. Accordingly, when a load is applied to both the temple portions 21L and 21R, the total deformation amount (bending angle) of the corner connecting portions 25L and 25R can be increased, and this deformability realizes a fit with a fit. can do.
- the openings 25La and 25Ra are formed such that the opening width gradually decreases as the corner connecting portions 25L and 25R taper as they approach the front portion 24. Further, the openings 25La and 25Ra extend to the rising portions of the corner connecting portions 25L and 25R. With such a configuration, the corner connecting portions 25L and 25R can be easily deformed over the entire corner connecting portions 25L and 25R while avoiding a significant decrease in strength.
- the support member 30 of the housing 5 of the image display unit 10 is connected in parallel to the right front portion 24R in the eye width direction (X direction) (see FIG. 12 and the like).
- the rigidity of the whole right front part 24R vicinity including the supporting member 30 increases by this.
- a reinforcing structure portion is formed in the left front portion 24L.
- FIGS. 20 and 21A-C As shown in FIG. 20, the cross-sectional shape of the left front portion 24L is not a simple flat plate shape, but has a reinforcing rib 24La protruding in the Y direction.
- FIG. 21A schematically shows a cross section of the left front portion 24L shown in FIG.
- the reinforcing rib 24La is continuous in the longitudinal direction of the left front portion 24L.
- the left front portion 24L is thicker than the left corner connecting portion 25R because the reinforcing rib 24La is formed on the left front portion 24L and the left corner connecting portion 25R. Because it is not.
- FIG. 21B such a reinforcing structure has reinforcing ribs 24La and 24Lb on the upper and lower sides, and as shown in FIG. 21C, a central portion in the vertical direction (below the upper end of the left front portion 24L and above the lower end).
- the housing 5 When the structure (sliding mechanism) that supports the image display unit 10 so as to be slidable in the eye width direction with respect to the support member 30 is omitted, the housing 5 is placed on the right front portion 24R in the eye width direction (X direction).
- the right front portion (24R + 5) including the housing 5 is increased in rigidity. Therefore, even in this case, the reinforcing rib 24La is formed on the left front portion 24L so that the rigidity is aligned on the left and right.
- the frame 20 is preferably made of metal stainless steel, titanium, aluminum or the like. Compared with resin, it can be made thinner and thinner, and an increase in size can be avoided.
- a casing of the relay unit 60 is attached to the right temple portion 21R, and a casing 71 of the earphone unit 70 is attached to the left temple portion 21L. Since these are left-right symmetric configurations, the earphone unit 70 is attached so that the front portion 71a1 of the earphone unit 70 shown in FIG. 10 extends along the front portion 21Lb of the left temple portion 21L.
- the relay unit 60 is similarly attached to the right temple portion 21R.
- the left and right temple portions 21L and 21R are less likely to bend.
- the deformability of opening the left and right temple portions 21L and 21R is sufficiently secured by the elastic deformation of the right corner connecting portion 25R and the left corner connecting portion 25L.
- the left and right temple portions 21L and 21R may also be formed with reinforcing structure portions such as reinforcing ribs as in the case of the left front portion 24L within a range that does not impair appropriate flexibility. Thereby, the formability of the left and right temple portions 21L and 21R can be further improved.
- the function of the relay unit 60 and the function of the earphone unit 70 are not necessary, only the casing excluding the internal electronic components and the like is attached to the temple portion 21L (21R), so that the mechanical properties and appearance are improved. Can be maintained.
- the empty casing may be specially designed in appearance. If a common housing is used, it can be provided at low cost.
- the right corner connecting portion 25R and the left corner connecting portion 25L are configured to be more easily elastically deformed than the front portion 24. It is possible to generate elastically recoverable deformation that increases the distance between the left and right temple portions 21L and 21R, mainly based on the elastic deformation amount of the left corner connecting portion 25L, thereby realizing fitability with a fit. Can do. Further, the rigidity of the front portion 24 and the temple portions 21L and 21R including the unit to be attached can be increased, and distortion of the entire frame due to the load of the image display unit 10 at the time of mounting can be prevented, and the position of the image display unit 10 etc. The visibility of the screen formed on the image display member 2 can be maintained and stabilized.
- the corner portions 25R and 25L are divided vertically by the openings 25Ra and 25La so that the distance between the temple portions 21L and 21R is easily bent and deformed around the Z axis. In addition, it is possible to make it difficult to bend and deform around the Y axis, and to achieve both rigidity and deformability necessary for good wearability.
- a plurality of concave portions extending in the extending direction of the frame 20 may be provided in each corner connecting portion 25R, 25L.
- two openings may be formed in each corner connecting portion 25R, 25L in parallel with the extending direction of the frame 20.
- the rigidity of the left and right front parts 24L and 24R is increased as evenly as possible, and the rigidity of the left and right temple parts 21L and 21R is increased.
- the left and right corner joints serve as the elastically deformable portion, so that it is possible to realize a wearability that combines a fixed form that suppresses inconvenient distortion of the frame 20 and a fit to the human head, and thus a head mounted display. The feeling of weight when 1 is attached can be relieved.
- the earphone unit 70 includes a second housing 71. That is, in the present embodiment, the other device built in the second casing 71 is a wireless earphone.
- the second housing 71 includes a substrate housing portion 71a and an inner ear portion 71b.
- the board housing portion 71a contains a communication circuit that receives a sound signal, a drive circuit that amplifies the received sound and drives a vibration portion configured in the inner ear portion 71b, a battery that serves as a power source for these circuits, and the like. Yes.
- the substrate housing portion 71a includes a front portion 71a1 that is long and formed along the left temple portion 21L, and a rear portion 71a2 that continues to the rear end of the front portion 71a1 and protrudes downward to support the inner ear portion 71b.
- the front portion 71a1 is arranged cleanly along the left temple portion 21L
- the inner ear portion 71b is arranged in the ear hole of the wearer without interfering with the left temple portion 21L. is there.
- the second casing 71 is detachably attached to the left temple portion 21L by an attachment member 72 made of an elastic material. It is preferable to apply an elastomer as the elastic material constituting the attachment member 72.
- the attachment member 72 is fixed to the inner side surface of the front portion 71a1 of the substrate housing portion 71a, and is formed long in the front-rear direction (Y direction) as with the front portion 71a1.
- a mounting opening 73 is formed in the front portion 21Lb applied to the side surface of the head of the wearer in front of the ear hook portion 21La of the left temple portion 21L.
- the attachment member 72 and the attachment opening 73 are for detachably attaching the earphone unit 70 to the left temple portion 21L, and are both formed long in the front-rear direction (Y direction). In this way, the mounting member 72 and the mounting opening 73 are formed long in the front-rear direction (Y direction) even in a configuration in which the mounting member 72 is one and the corresponding mounting opening 73 is one. This is to securely fix 70 to the left temple portion 21L without rattling. Further, by using one mounting member 72, the bonding area of the single mounting member 72 with the second housing 71 is increased, and the mounting member 72 is prevented from being peeled off from the second housing 71. can do. Further, as will be described later, the attachment member 72 abuts on the side surface of the head of the wearer and functions as an anti-slip and cushion material, so that the function is effectively exhibited.
- the attachment member 72 has a base 72a joined to the second casing 71 and a retaining end formed at the opposite end of the base 72a to the joint of the second casing 71. Part 72b.
- the outer periphery of the base portion 72a corresponds to the inner periphery of the mounting opening 73 so as to substantially match.
- the retaining end 72 b is formed in a size that is slightly larger than the inner periphery of the mounting opening 73. That is, the retaining end 72b has a width larger than the inner width of the mounting opening 73 in both the Y direction and the Z direction.
- the retaining end 72b is arranged in alignment with the mounting opening 73 and the earphone unit 70 is pressed against the left temple portion 21L, so that the retaining end 72b passes through the mounting opening 73 and is located inside the left temple portion 21L.
- the mounting structure in which the mounting member 72 is fitted into the mounting opening 73 is realized. With this mounting structure, when the earphone unit 70 is mounted on the left temple portion 21L and the head mounted display 1 is mounted on the human head, the retaining end 72b of the mounting member 72 protrudes to the inside of the left temple portion 21L. Since the attachment member 72 made of an elastic material also functions as an anti-slip and cushion material, the head-mounted display 1 is displaced from the wearer's head or slides down. Can be prevented and wearability can be improved. In particular, in terms of wearability, the attachment member 72 can be flexibly applied to the human head, and a comfortable wearability can be obtained in a long-time wear.
- the earphone unit 70 can be easily attached and detached without a complicated configuration such as screwing.
- the mounting member 72 has a hole 72c that opens inside the retaining end 72b.
- the retaining end 72b is inserted as shown in FIG. 11 so that the retaining end 72b is reduced in diameter and easily passes through the mounting opening 73 when worn, and so as to gently touch the head of the wearer.
- the outer peripheral corner is formed in a round shape.
- the attachment member 72 Since the attachment member 72 is fixed to the second housing 5, the attachment member 72 is always attached to the earphone unit 70 during use including attachment / detachment. This prevents the attachment member 72 from being lost, and prevents the second housing 71 from becoming complicated because no attachment / detachment mechanism is formed between the second housing 71 and the attachment member 72.
- the other device incorporated in the second casing 71 is a wireless earphone, but other examples include a camera and various sensors.
- the relay unit 60 has substantially the same external shape as the board housing portion 71a of the earphone unit 70, and the same attachment / detachment mechanism as that for the left temple portion 21L of the earphone unit 70 is employed for mounting the relay unit 60 to the right temple portion 21R. ing.
- the attachment member 62 of the relay unit 60 is shown in FIG.
- the attachment member 62 also functions as an anti-slip and cushion material. Since the attachment members 62 and 72 contact the head of the wearer from both sides, the wearability is remarkably improved.
- a plurality of types of sensors for detecting the state of the wearer's head are mounted on the relay circuit board 81 of the relay unit 60.
- a gyro (angular velocity sensor) 82 and an electronic compass (geomagnetic sensor) 83 are provided as sensors for detecting the state of the wearer's head (see FIG. 19).
- an acceleration sensor and an atmospheric pressure sensor may be mounted.
- the relay unit 60 has a built-in microphone 84 and is mounted on the relay circuit board 81 (see FIG. 19).
- a wiring pattern (not shown) on the relay circuit board 81 constitutes a power and signal transmission path in the relay unit 60.
- the power transmission path on the relay circuit board 81 includes a transmission path for supplying power to the image display unit 10 described above.
- the signal transmission path on the relay circuit board 81 includes the captured image data of the front camera 4 of the image display unit 10 and the transmission path of the detection signal of the proximity sensor 6.
- the end of the external connection cable 61 and the end of the intermediate cable 38 are connected to the relay circuit board 81 of the relay unit 60 by soldering or the like. Therefore, even if the relay unit 60 is removed from the right temple portion 21R using the elasticity of the mounting member 62, the external connection cable 61, the relay unit 60, the intermediate cable 38, the image display unit 10, and the frame 20 are connected. is there.
- a connector may be provided at the end of the intermediate cable 38. This is advantageous for avoiding complication, enlargement, and weight increase of the mount display 1. Further, since the relay unit 60 is supported by the temple portion on the same side of the right temple portion 21R and the left temple portion 21L where the image display unit 10 is supported, it is possible to prevent the intermediate cable 38 from becoming long. Can do.
- FIG. 19 is a block diagram of main circuits of the wearable computer.
- a display panel driver 91 that is a drive circuit for driving the display element 14 and a light source 11 are driven.
- a light source driving circuit 92 that is a circuit, an illuminance sensor 93 that detects the brightness of the surrounding environment, and a power supply circuit 203 are provided. Based on the output from the illuminance sensor 93, the light source driving circuit 92 and the display panel driver 91 are controlled to adjust the luminance of the image displayed on the image display member 2, so that the image can be easily viewed by the user. .
- the relay circuit board 81 installed in the relay unit 60 is provided with an EEPROM 85 and a power supply circuit 202 for storing various information.
- the power supply circuit 202 supplies power to each part on the relay circuit board 81 and relays power supply to the subsequent image display unit 10.
- a circuit board 110 installed in the mobile computer 100 is provided with a CPU 101 that controls the entire system, a ROM 102 and a RAM 103 that store programs and various information, wireless communication devices 104 and 105, power on / off of the entire system, and various instructions.
- An operation unit 106 for performing operations, a storage device 107 such as a flash memory, an interface 108 for performing connection with an external device, and a power supply circuit 201 connected to a detachable battery 200 are provided.
- a signal transmission path for exchanging control signals and various kinds of information and a power transmission path for supplying power are configured to be connected to the external connection cable 61 via a connector 61a.
- a signal transmission path and a power transmission path between the circuit board 90 of the image display unit 10 and the relay circuit board 81 of the relay unit 60 are connected by an intermediate cable 38.
- the earphone unit 70 is provided with a wireless earphone device 120 and a sub-battery 121 as a power source for supplying power thereto. As shown in FIG.
- an operation unit may be provided on the frame 20, the image display unit 10, the relay unit 60, or the like of the head mounted display 1 so that the operation can be performed within a range in which an excessive mounting position shift does not occur.
- a touch sensor can be provided so that an operation can be performed by touching or swiping, or a key can be arranged at a position where it can be pressed by another finger while being supported by any of a plurality of fingers.
- the signal and power transmission paths between the unit (mobile computer 100) connected to the external connection cable 61 and the image display unit 10 are the external connection cable 61 and the relay circuit board in the relay unit 60.
- the right front portion 24 ⁇ / b> R has flange portions 24 ⁇ / b> Ra and 24 ⁇ / b> Rb extending in the radial direction from the installation portion of the rotation shaft member 33, and the radius from the installation portion of the rotation shaft member 34.
- the flange portions 24Rd and 24Re extending in the direction and the flange portions 24Rb and 24Re on both sides of the first housing 5 are connected to cross the first housing 5 in the eye width direction (X direction). And a transverse portion 24Rc.
- the support member 30 extends in the eye width direction (X direction), and includes a bottom portion 30a on which the image display unit 10 is mounted, and arm portions 30b and 30c extending from both ends of the bottom portion 30a on the YZ plane.
- the rotation shaft member 33 (34) is provided in the hole provided in the flange portion 24Ra (24Rd), the coil spring 31 (32), and the arm portion 30b (30c).
- the image display unit 10 is inserted into the hole, and the distal end portion of the rotation shaft member 33 (34) is fitted into the fixing ring 35 (36), and the fixing ring 35 (36) is fixed to the distal end portion.
- a support member 30 that supports the frame is rotatably connected to the frame 20.
- a pair of rotating shaft members 33 and 34 are disposed on both side surfaces of the first housing 5 in the eye width direction (X direction).
- the rotation shaft members 33 and 34 are opposed to both side surfaces of the first housing 5 in the eye width direction (X direction). That is, the central axis of rotation is at a position passing through the first housing 5.
- the first housing 5 is avoided by the flange portion 24Rb, the flange portion 24Re, and the transverse portion 24Rc, and the one rotating shaft member 33 side And the other rotating shaft member 34 side are connected.
- the center axis of rotation is at a position passing through the first casing 5, the movement space of the image display unit 10 (particularly the first casing 5) accompanying the rotation can be made compact, and it is easy to use and compact. Can be held.
- the central axes of the rotation shaft members 33 and 34 are arranged on the wearer side from the plane 6 where the image light emitting surface 17b of the image display member 2 exists. Thereby, since the central axis of the rotation shaft members 33 and 34 is located at a position close to the wearer's pupil side, the tilt angle with respect to the wearer's line of sight for the amount of movement of the image display member 2 in the tilt angle adjustment. Changes gradually, and the fine adjustment of the tilt angle is facilitated.
- the image display unit 10 side and the frame 20 side in the rotation of the image display unit 10 are biased to each other in the axial direction (X direction) of the rotation shaft members 33 and 34 by the coil springs 31 and 32 having the above structure.
- a frictional resistance is generated in the rotation, and the angle of the rotation can be maintained. That is, the image display unit 10 is supported by the frame 20 so as to be held at an arbitrary angular position.
- coil springs 31 and 32 that are urging members are provided on both sides in the eye width direction (X direction) of the image display unit 10, and the image display unit 10 is mounted on both sides by the coil springs 31 and 32 provided on both sides.
- the frictional resistance is generated by pressing the support member 30 directly (support member 30 directly).
- one end of the rotation shaft member 33 (34) is connected to the flange portion 24Ra (24Rb) of the frame 20, and the other end of the rotation shaft member 33 (34) is the arm portion 30b ( 30c), and the coil spring 31 (32) presses the side surface of the support member 30 in the eye width direction (X direction), that is, the surface of the arm portion 30b (30c), thereby generating the frictional resistance.
- the tilt angle of the image display member can be finely adjusted, and the adjusted angle can be stably maintained. Further, by performing the tilt adjustment at a position close to the eyes, it is possible to obtain the same effect as when the position of the display screen of the image display member 2 is substantially adjusted in the vertical direction.
- the position in the front-rear direction can also be adjusted to some extent. Therefore, fine adjustment up and down and front and rear can be performed by providing the tilt adjustment mechanism. Since the camera 4 and the proximity sensor 6 are simultaneously rotated by adjusting the angle of the image display member 2, there is no positional deviation between the camera 4 and the proximity sensor 6 and the image display member 2 due to the rotation operation.
- the outer cover 37 is fixed to the support member 30 and rotates together with the image display unit 10 and the support member 30.
- the outer cover 37 covers the support member 30 and the first housing 5 and exposes the image display member 2. Since the rotating part is covered with the outer cover 37, it is possible to prevent foreign matter from entering and obstructing the tilt angle adjusting function.
- the intermediate cable 38 is for connecting the image display unit 10 to the relay unit 60. As shown in FIGS. 16A and 16B, the intermediate cable 38 extends from the first housing 5 and passes through a hole 37a provided in the outer cover 37 so as to be movable with respect to the hole 37a. In the present embodiment, the bush 39 fitted in the hole 37 a fills the gap between the intermediate cable 38 and the hole 37 a to ensure the dustproof property of the outer cover 37, and the intermediate cable 38 is against the bush 39. Their materials and dimensions are selected to slide.
- the support member 30 supports the image display unit 10 so as to be movable in the eye width direction (X direction) via the slide mechanism.
- the slide mechanism has a locking mechanism that holds the slide operation at a predetermined pitch.
- the slide mechanism is inserted into the guide holes 30a1 and 30a1 provided in the bottom 30a of the support member 30, and the guide holes 30a1 and 30a1, and the tip is first.
- a guide pin 5a, 5a fixed to one housing 5 constitutes a slide guide mechanism, and is provided on a surface facing the bottom portion 30a of the first housing 5 with a holding groove band 5b and a holding groove band 5b.
- the locking mechanism is configured by a leaf spring 30a2 having a protrusion 30a3 that fits into the formed groove.
- the guide holes 30a1 and 30a1 extend long in the X direction, a gap is provided between the first housing 5 and the arm portions 30b and 30c of the support member 30, and the guide pins 5a and 5a are guided holes 30a1 and 30a1.
- the image display unit 10 can move in the eye width direction (X direction) with respect to the support member 30, the outer cover 37, and the frame 20 as shown by an arrow A in FIG. 16B. As shown in FIGS.
- the holding groove band 5b is formed by continuously forming a plurality of grooves cut in the Y direction at a predetermined pitch in the X direction, and the leaf spring 30a2 holds the protrusion 30a3. An elastic force is applied so as to press the groove band 5b. Thereby, the protrusion 30a3 fits into each groove of the holding groove band 5b, and the sliding operation of the image display unit 10 can be held at a predetermined pitch.
- the seal member 40 (Dustproof / waterproof structure of image display unit) Further, the dustproof and waterproof properties in the first housing 5 are ensured by the seal member 40 shown in FIG. Since the first housing 5 is separated into half bodies, the seal member 40 is arranged over the entire circumference of the separation surface of the first housing 5 and further around the base end 2 a of the image display member 2. ing. That is, the seal member 40 has a structure in which an annular part into which the image display member 2 is inserted is connected to a part sandwiched between two halves of the first housing 5. The separation surface of the first housing 5 and the space between the first housing 5 and the base end portion 2 a of the image display member 2 are sealed.
- the bush 41 is fitted in the intermediate cable lead-out hole of the first housing 5 and seals between the intermediate cable 38 and the first housing 5. Since the intermediate cable 38 does not need to be movable with respect to the bush 41, the material and dimensions thereof are selected so that the bush 41 firmly clamps the intermediate cable 38.
- the cap 42 attached to the opposite side of the bush 41 is a lid member that seals the cable lead hole when the image display unit 10 is attached to the left. As a result, the image display unit 10 can be adapted to both right and left mounting.
- the cap 42 corresponds to a cap in which the hole of the bush 41 is filled. As described above, the dustproof and waterproof properties in the first housing 5 are ensured, and a liquid such as water or a gas such as water vapor is applied to the image generating unit 3 and the front photographing camera 4 in the first housing 5. Intrusion can be prevented.
- FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the image display unit 10.
- the image display unit 10 includes a light source 11, a unidirectional diffuser 12, a condenser lens 13, a display element 14, and an image display member 2.
- the image display member 2 constitutes a see-through display member.
- the light source 11 illuminates the display element 14.
- the light source 11 is 462 ⁇ 12 nm (B light), 525 ⁇ 17 nm (G light), 635 ⁇ 11 nm (R It is composed of RGB-integrated LEDs that emit light in three wavelength bands.
- the light source 11 emits light having a predetermined wavelength width, whereby the image light obtained by illuminating the display element 14 can have a predetermined wavelength width.
- the peak wavelength for each color of the light source 11 is set in the vicinity of the peak wavelength of the diffraction efficiency of the hologram optical element 19, so that the light utilization efficiency is improved.
- the light source 11 is composed of LEDs that emit RGB light, the light source 11 can be realized at low cost, and a color image is displayed on the display element 14 when the display element 14 is illuminated. And the color image can be provided to the wearer.
- each of the RGB LED elements has a narrow emission wavelength width, the use of a plurality of such LED elements enables high color reproducibility and bright image display.
- the display element 14 modulates the light emitted from the light source 11 according to image data and displays an image, and is composed of a transmissive liquid crystal display element having pixels in a matrix in which light is transmitted. Has been.
- the display element 14 may be a reflective type.
- the eyepiece prism 17 totally reflects the image light from the display element 14 incident through the base end surface 17 a by the opposed parallel inner side surface 17 b and outer side surface 17 c, and the wearer's pupil through the hologram optical element 19.
- external light is transmitted and guided to the wearer's pupil, and is made of, for example, an acrylic resin together with the deflecting prism 18.
- the eyepiece prism 17 and the deflection prism 18 are joined by an adhesive with the hologram optical element 19 sandwiched between inclined surfaces 17d and 18a inclined with respect to the inner surface 17b and the outer surface 17c.
- the deflecting prism 18 is joined to the eyepiece prism 17 so as to be integrated with the eyepiece prism 17 into a substantially parallel plate.
- the deflection prism 18 By joining the deflection prism 18 to the eyepiece prism 17, it is possible to prevent distortion of the external image observed by the wearer through the image display member 2. That is, for example, when the deflecting prism 18 is not joined to the eyepiece prism 17, the external light is refracted when passing through the inclined surface 17 d of the eyepiece prism 17, so that the external image observed through the eyepiece prism 17 is distorted.
- the hologram optical element 19 diffracts and reflects the image light (light having a wavelength corresponding to the three primary colors) emitted from the display element 14 and guides it to the pupil B.
- the image displayed on the display element 14 is enlarged and the wearer's It is a volume phase type reflection hologram guided as a virtual image to the pupil.
- the hologram optical element 19 has, for example, three wavelength ranges of 465 ⁇ 5 nm (B light), 521 ⁇ 5 nm (G light), and 634 ⁇ 5 nm (R light) with a peak wavelength of diffraction efficiency and a wavelength width of half the diffraction efficiency. The light is diffracted (reflected).
- the peak wavelength of diffraction efficiency is the wavelength at which the diffraction efficiency reaches a peak
- the wavelength width at half maximum of the diffraction efficiency is the wavelength width at which the diffraction efficiency is at half the peak of the diffraction efficiency. It is.
- the reflection-type hologram optical element 19 has high wavelength selectivity, and only diffracts and reflects light having a wavelength in the wavelength range (near the exposure wavelength). The hologram optical element 19 is transmitted, and a high external light transmittance can be realized.
- the light emitted from the light source 11 is diffused by the unidirectional diffusion plate 12, condensed by the condenser lens 13, and enters the display element 14.
- the light incident on the display element 14 is modulated for each pixel based on the image data, and is emitted as image light. That is, a color image is displayed on the display element 14.
- the image light from the display element 14 enters the eyepiece prism 17 from its proximal end surface 17a, is totally reflected a plurality of times by the inner side surface 17b and the outer side surface 17c, and enters the hologram optical element 19.
- the light incident on the hologram optical element 19 is reflected there, passes through the inner side surface 17b, and reaches the pupil B.
- the wearer can observe an enlarged virtual image of the image displayed on the display element 14.
- the eyepiece prism 17, the deflecting prism 18, and the hologram optical element 19 transmit almost all of the outside light, so that the wearer can observe the outside world image through them. Therefore, the virtual image of the image displayed on the display element 14 is observed while overlapping a part of the external image.
- the wearer can simultaneously observe the image provided from the display element 14 and the external image via the hologram optical element 19.
- the hologram optical element 19 is a hologram having wavelength selectivity, and can see the outside world without reducing the amount of light.
- a half mirror may be installed instead of the hologram.
- the surface to which the hologram optical element 19 is attached is not limited to a flat surface, and the hologram optical element 19 may be attached to an aspherical shape.
- the present invention can be used for displaying an image to a wearer.
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Abstract
Description
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ(head mounted display)に関する。 The present invention relates to a head-mounted display.
近年、人体の頭部に装着され、装着者に対してパーソナルに画像を視認させるヘッドマウントディスプレイや、これを利用したウェアラブルコンピューターが開発されている。ヘッドマウントディスプレイをモバイルコンピューターに接続すれば、コンピューターグラフィック画面が虚像としてユーザーの眼前に形成されるので、ディスプレイをユーザーの頭部に装着可能なウェアラブルコンピューターが提供される。
ヘッドマウントディスプレイの具体的形態としては、特許文献1に記載されるように眼鏡型のフレームに機器を支持したものがある。また、特許文献1に記載されるように画像表示ユニットを片目側に配置した単眼用のヘッドマウントディスプレイの形態がある。
特許文献1に記載のヘッドマウントディスプレイの人体頭部に装着されるフレームは、装着者前頭部に当接するメインフレームと、このメインフレームに対し左側ヒンジ部で回動自在に結合された左リアフレームおよび同メインフレームに対し右側ヒンジ部で回動自在に結合された右リアフレームを含んで構成されている。特許文献1には、このメインフレームを構成するカーボンを含有したエンジニアリングプラスチックが剛性に優れているために歪みを防止し、リアフレームを構成するポリアミド等のプラスチック材料の弾性力により全体として有する弾性力によって装着者の頭部に対して位置規制される、と説明される。
In recent years, a head-mounted display that is worn on the head of a human body and allows the wearer to visually recognize an image, and a wearable computer using the head-mounted display have been developed. If the head-mounted display is connected to a mobile computer, a computer graphic screen is formed as a virtual image in front of the user's eyes, thus providing a wearable computer that can be mounted on the user's head.
As a specific form of the head-mounted display, there is one in which a device is supported on a spectacle-shaped frame as described in
A frame mounted on the human head of the head-mounted display described in
しかし、以上の従来技術にあっては次のような問題がある。
上述した特許文献1に記載の発明にあっては、重量バランスが崩れやすい単眼式であるにも拘らず、メインフレームとリアフレームは連結機構によって回動自在に結合されており、しかも、リアフレームの全体が変形しやすい材料であるため、装着中に装着者の頭部に対し装着位置のずれを生じてしまうおそれがある。例えば、左側に配置された画像表示ユニットの荷重によって左リアフレームが撓み、メインフレームの左端が落ち込むように装着位置がずれるおそれがあり、このようなずれが生じると、画像表示位置が下がってしまって画面の視認性の維持安定が図れなくなる。
したがって、メインフレーム、すなわち、人体頭部前側に配置されるフロント部と、リアフレーム、すなわち、テンプル部との双方に剛性が求められる。
しかしながら、フレーム全体の剛性を高めてしまうと、左右のテンプル部の間の距離を広げる弾性回復可能な変形によってフィット感のある装着性を実現することができず、個人差に対応して一定の装着性を実現することが難しい。装着者の頭部のサイズによって、装着の緩さや過度な圧迫感を生じさせるおそれがある。
However, the above prior art has the following problems.
In the invention described in
Accordingly, rigidity is required for both the main frame, that is, the front portion disposed on the front side of the human head and the rear frame, that is, the temple portion.
However, if the rigidity of the entire frame is increased, it is not possible to realize fitability due to elastically recoverable deformation that widens the distance between the left and right temple parts, and there is a certain amount corresponding to individual differences. It is difficult to achieve wearability. Depending on the size of the wearer's head, there is a risk of looseness of wearing and excessive feeling of pressure.
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、人体頭部に装着されるフレームの適度な剛性と、人体頭部へのフィット性を確保することにより、装着性を向上し、ひいては画面の視認性の維持安定を図ることができる単眼式のヘッドマウントディスプレイを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and improves wearability by ensuring appropriate rigidity of the frame to be worn on the human head and fit to the human head. In addition, it is an object of the present invention to provide a monocular head-mounted display that can maintain and stabilize the visibility of the screen.
以上の課題を解決するための請求項1記載の発明は、装着者の右眼前又は左眼前に配置される画像表示部材と、前記画像表示部材に表示される画像を生成するための画像生成部とが筺体に固定され、前記筐体に前記画像表示部材の基端部及び前記画像生成部が収容されてなる画像表示ユニットと、
装着者の頭部に装着され、装着者の頭部前側に配置される右フロント部及び左フロント部と、右テンプル部と、左テンプル部と、前記右テンプル部と前記右フロント部とを連結する右コーナー連結部と、前記左テンプル部と前記左フロント部とを連結する左コーナー連結部とを含み、前記右フロント部又は左フロント部に前記画像表示ユニットを支持するフレームと、を備え、
前記右フロント部及び前記右コーナー連結部は一体物であり、前記右コーナー連結部には前記フレームの延在方向に延びる右側凹部が設けられ、かつ、前記左フロント部及び前記左コーナー連結部は一体物であり、前記左コーナー連結部には前記フレームの延在方向に延びる左側凹部が設けられているヘッドマウントディスプレイである。
An invention according to
A right front part and a left front part, a right temple part, a left temple part, and the right temple part and the right front part, which are attached to the wearer's head and arranged on the front side of the wearer's head. A right corner connecting portion, a left corner connecting portion that connects the left temple portion and the left front portion, and a frame that supports the image display unit on the right front portion or the left front portion,
The right front part and the right corner connecting part are integral, the right corner connecting part is provided with a right concave part extending in the extending direction of the frame, and the left front part and the left corner connecting part are The head-mounted display is a one-piece display, and the left corner connecting portion is provided with a left-side recess extending in the extending direction of the frame.
請求項2記載の発明は、装着者の頭部に対し前記右テンプル部より前記右フロント部が高い位置に配置され、前記右コーナー連結部は前記右テンプル部から前記右フロント部へ立ち上がって形成された連結する部分を構成し、装着者の頭部に対し前記左テンプル部より前記左フロント部が高い位置に配置され、前記左コーナー連結部は前記左テンプル部から前記左フロント部へ立ち上がって形成された連結する部分を構成する請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイである。
According to a second aspect of the present invention, the right front portion is disposed at a position higher than the right temple portion with respect to the wearer's head, and the right corner connecting portion rises from the right temple portion to the right front portion. The left front portion is disposed higher than the left temple portion with respect to the wearer's head, and the left corner connecting portion rises from the left temple portion to the left front portion. The head-mounted display according to
請求項3記載の発明は、前記フレームは、ヒンジレスフレーム又は、前記右テンプル部が前記右コーナー連結部に、前記左テンプル部が前記左コーナー連結部にそれぞれ一定角度まで開いて規制されるようにヒンジ連結された折り畳み式フレームである請求項1又は請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイである。
According to a third aspect of the present invention, the frame is restricted by a hingeless frame or the right temple portion being opened to the right corner connecting portion and the left temple portion being opened to the left corner connecting portion up to a certain angle. The head-mounted display according to
請求項4記載の発明は、前記右側凹部は、前記右コーナー連結部に形成された開口によって設けられ、前記左側凹部は、前記左コーナー連結部に形成された開口によって設けられている請求項1、請求項2又は請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイである。
According to a fourth aspect of the present invention, the right concave portion is provided by an opening formed in the right corner connecting portion, and the left concave portion is provided by an opening formed in the left corner connecting portion. A head-mounted display according to
請求項5記載の発明は、前記右フロント部及び左フロント部のうちいずれか一方に、前記画像表示ユニットの前記筐体又はその支持部材が眼幅方向に対して並列に連結され、他方に補強構造部が形成された請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載のヘッドマウントディスプレイである。
According to a fifth aspect of the present invention, either the right front portion or the left front portion is connected to the casing of the image display unit or its support member in parallel in the eye width direction, and the other is reinforced. The head mounted display according to any one of
請求項6記載の発明は、前記右テンプル部に電子部品を収納可能な筐体が取り付けられ、前記左テンプル部に電子部品を収納可能な筐体が取り付けられた請求項1から請求項5のうちいずれか一に記載のヘッドマウントディスプレイである。 According to a sixth aspect of the present invention, a casing capable of storing electronic components is attached to the right temple portion, and a casing capable of storing electronic components is attached to the left temple portion. It is a head mounted display as described in any one of them.
本発明によれば、ヘッドマウントディスプレイにおいて、右コーナー連結部及び左コーナー連結部が右フロント部及び左フロント部よりも弾性変形容易に構成されているので、右コーナー連結部及び左コーナー連結部の弾性変形量を主要因として左右のテンプル部の間の距離を広げる弾性回復可能な変形を生じさせることができ、これによりフィット感のある装着性を実現することができる。
また、フロント部及びテンプル部の剛性を高めることができ、装着時に画像表示ユニットの荷重等によるフレーム全体の歪みを防止し、単眼式のヘッドマウントディスプレイでありながら、画像表示ユニット等の位置を保ち画面の視認性の維持安定を図ることができる。
According to the present invention, in the head-mounted display, the right corner connecting portion and the left corner connecting portion are configured to be more easily elastically deformed than the right front portion and the left front portion. It is possible to generate elastically recoverable deformation that widens the distance between the left and right temple portions with the amount of elastic deformation as a main factor, and thereby it is possible to realize fitability with a fit.
In addition, the rigidity of the front part and temple part can be increased, preventing distortion of the entire frame due to the load of the image display unit when attached, and maintaining the position of the image display unit etc. while being a monocular head mounted display. It is possible to maintain and stabilize the visibility of the screen.
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.
〔実施形態の概要〕
(システム全体)
図1は、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1を含んだウェアラブルコンピューターのシステム全体を描いた外観図である。
図1に示すように本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1は、装着者の頭部に装着される眼鏡型のフレーム20に、画像表示部材2を含む画像表示ユニット10と、中継回路基板(不図示)を含む中継ユニット60と、イヤフォンユニット70とを支持した構成を有し、中継ユニット60から延出した外部接続ケーブル61によりモバイルコンピューター100に接続可能なものであり、これによりウェアラブルコンピューターが構成される。外部接続ケーブル61の端部には、モバイルコンピューター100に接続可能なコネクタ61aが備わっている。中継ユニット60と画像表示ユニット10とは中間ケーブル38を介して接続されている。
モバイルコンピューター100から外部接続ケーブル61を介して中継ユニット60に電力が供給され、さらに中継ユニット60(中継回路基板)及び中間ケーブル38を介して電力が画像表示ユニット10に供給される。
[Outline of Embodiment]
(Whole system)
FIG. 1 is an external view depicting the entire system of a wearable computer including the head mounted
As shown in FIG. 1, the head mounted
Power is supplied from the
また、モバイルコンピューター100から外部接続ケーブル61、中継ユニット60(中継回路基板)及び中間ケーブル38を介して、画像信号が画像表示ユニット10まで伝送され、モバイルコンピューター100から出力される画像が画像表示ユニット10によって装着者に対し表示される。
また、画像表示ユニット10は、前方撮影用カメラ4を備えており、中間ケーブル38、中継ユニット60(中継回路基板)及び外部接続ケーブル61を介して前方撮影用カメラ4の撮影画像がモバイルコンピューター100に入力される。
また、中継ユニット60は、センサー類を備えており、中継回路基板、外部接続ケーブル61を介してそのセンサー類の検出信号がモバイルコンピューター100に入力される。
さらに、画像表示ユニット10の表示のオン/オフや表示輝度、コントラストなどの表示設定、前方撮影用カメラ4の感度設定等を指示する制御信号がモバイルコンピューター100から外部接続ケーブル61、中継ユニット60(中継回路基板)及び中間ケーブル38を介して画像表示ユニット10に入力される。
また、必要な場合には、中継ユニット60に搭載のセンサー類のオン/オフや感度設定等を指示する制御信号がモバイルコンピューター100から外部接続ケーブル61及び中継回路基板を介して中継ユニット60に搭載のセンサー類に入力される。
イヤフォンユニット70は、モバイルコンピューター100とワイヤレス通信により接続し、モバイルコンピューター100から出力される音声信号を受信して音声を出力する。
Further, an image signal is transmitted from the
In addition, the
In addition, the
Further, control signals for instructing display on / off of the
If necessary, control signals for instructing on / off of the sensors mounted on the
The
モバイルコンピューター100は、バッテリー、CPU、ROM、RAM、ストレージデバイス等を備えて構成されている。
また、モバイルコンピューター100は、イヤフォンユニット70とのワイヤレス通信を行う無線通信デバイスのほか、インターネットサーバーなどの外部コンピューターとの通信を行い、アプリケーションプログラムやコンテンツのダウンロードを可能とする無線通信デバイスが搭載されている。したがって、当該アプリケーションプログラムが生成するコンテンツやダウンロードしたコンテンツとしての画像をモバイルコンピューター100から画像表示ユニット10に出力して表示させることができ、音声をモバイルコンピューター100からイヤフォンユニット70に出力して音声出力させることができる。
中継ユニット60に搭載のセンサー類のほかに、画像表示ユニット10に前方撮影用カメラ4及び近接センサー6が設けられており、これらのセンサー類の検出信号がモバイルコンピューター100に入力されるため、これらの検出信号を基づく演算を含んだプログラムをモバイルコンピューター100のCPUにより実行可能である。
The
In addition to the wireless communication device that performs wireless communication with the
In addition to the sensors mounted on the
画像表示ユニット10の有する近接センサー6は、前方(画像表示ユニット10から見てY方向)の近接範囲における検知領域内の対象物の存在や移動を非接触で検知するセンサーである。近接センサー6を介してユーザーの手の存在や動き検知する検知信号をモバイルコンピューター100に入力することができ、モバイルコンピューター100のCPUにより手の形や動き(指先の動きなど)に対応した操作指令を認識するジェスチャー入力機能を構成できる。したがって、装着者は、画像表示ユニット10が配置された自分の眼の前で自分の手で特定のジェスチャーをすることにより、モバイルコンピューター100に動作指令を入力して操作することができる。なお、指示を与える対象物はユーザーの手、手指のほか、ユーザーが手に持った指示棒などの物体とされる場合がある。ユーザーの顔面の近くでユーザーの手の位置を確実に把握しながらモバイルコンピューター100に指示を行えるようにするため、近接範囲は近接センサー6の検知面から200mm程度に設定しておくことが好ましい。近接センサー6としては、パッシブ型の近接センサーやアクティブ型の近接センサーなど公知のものを用いることができる。近接センサーは、カメラに比べて、概して小型で安価であり、消費電力も小さい。また、近接センサーは、物体の形状の検出など複雑な検出はできないが、物体の接近や離間を判別することができるので、手を通過させたり手をかざしたりすることで、HMDの操作を行うことができ、しかも、カメラの撮影画像の解析によるジェスチャー認識に必要とされる複雑な画像処理も不要である。
The
ここで、パッシブ型の近接センサーは、物体が近接した際に物体から放射される不可視光や電磁波を検出する検出部を有する。パッシブ型の近接センサーとしては、接近した人体から放射される赤外線などの不可視光を検出する焦電センサーや、接近した人体との間の静電容量変化を検出する静電容量センサーなどがある。アクティブ型の近接センサーは、不可視光や音波の投射部と、物体に反射して戻った不可視光や音波を受ける検出部とを有する。アクティブ型の近接センサーとしては、赤外線を投射して物体で反射された赤外線を受光する赤外線センサーや、レーザ光を投射して物体で反射されたレーザ光を受光するレーザセンサーや、超音波を投射して物体で反射された超音波を受け取る超音波センサーなどがある。尚、パッシブ型の近接センサーは低消費電力性に優れている。また、アクティブ型の近接センサーは検知の確実性を向上させやすく、例えば、ユーザーが手袋をしているような場合でも、検出することができる。複数種類の近接センサーを組み合わせて用いても良い。複数の検知部を並べて配置した近接センサーを用いると、検知領域に対する物体の動きの方向も検知することができる。また、検知部からの出力の強度から検知領域に対する物体の近接や離間の方向も検知することができる。 Here, the passive proximity sensor has a detection unit that detects invisible light and electromagnetic waves emitted from the object when the object approaches. As a passive proximity sensor, there are a pyroelectric sensor that detects invisible light such as infrared rays emitted from an approaching human body, and a capacitance sensor that detects a change in electrostatic capacitance between the approaching human body. The active proximity sensor includes an invisible light or sound wave projection unit, and a detection unit that receives the invisible light or sound wave reflected and returned from the object. Active proximity sensors include infrared sensors that project infrared rays and receive infrared rays reflected by objects, laser sensors that project laser beams and receive laser beams reflected by objects, and project ultrasonic waves. Then, there is an ultrasonic sensor that receives ultrasonic waves reflected by an object. Passive proximity sensors are excellent in low power consumption. Moreover, the active proximity sensor can easily improve the detection reliability, and can detect even when the user is wearing gloves, for example. A plurality of types of proximity sensors may be used in combination. When a proximity sensor in which a plurality of detection units are arranged side by side is used, the direction of movement of an object with respect to the detection region can also be detected. In addition, it is possible to detect the direction in which the object approaches or separates from the detection region from the intensity of the output from the detection unit.
(ヘッドマウントディスプレイ)
さらに図2、図3に、異なる方向から見たヘッドマウントディスプレイ1の斜視図を示した。図4は、図3に対しイヤフォンユニットが外された状態を示す。また、ヘッドマウントディスプレイ1の全体の5面図を図5から図9に、イヤフォンユニットの単体図を図10及び図11に示した。図12から図18に画像表示ユニット及びその支持機構部分の詳細を示した。図中に共通の直交3軸XYZを示した。装着者の頭部を基準としてXは左右方向(眼幅方向)を、Yは前後方向を、Zは上下方向を示す。
以下これらの図に示した符号を付して説明する。
(Head mounted display)
2 and 3 are perspective views of the head mounted
Hereinafter, the reference numerals shown in these drawings are attached for explanation.
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1は、図12~図17等に示すように、画像表示部材2、画像生成部3、前方撮影用カメラ4、第1の筐体5、近接センサー6等を有する画像表示ユニット10と、装着者の頭部に装着されるフレーム20と、画像表示ユニット10の支持部材30と、付勢部材としてのコイルスプリング31,32と、回動軸部材33,34と、固定リング35,36と、外カバー37と、を備えて構成されている。
The head mounted
画像表示部材2及び画像生成部3は第1の筺体5に固定されている。第1の筐体5に画像表示部材2の基端部2a、画像生成部3及び前方撮影用カメラ4が収容されている。画像表示部材2は、装着者の眼前に配置されるものであり、本実施形態では装着者の右目前に配置されるものを示す。画像生成部3は、画像表示部材2に表示される画像を生成するためのLED等の光源、液晶表示素子等の表示素子、集光レンズ等で構成され、生成した画像光を画像表示部材2に入射させる。画像表示部材2に入射した画像光は、画像表示部材2内の傾斜面に設置された光学素子19で反射されて内側面17bから出射し装着者の瞳に入射する(図13参照)。画像表示部材2は第1の筐体5から突設され、外界の光を透過させて装着者の瞳に入射させることが可能なシースルー型の表示部材を構成する。
The
フレーム20は、眼幅方向(X方向)に延在する回動軸部材33,34及び支持部材30を介して画像表示ユニット10の回動を可能にしてこれを支持する。画像表示ユニット10は支持部材30に支持されており、支持部材30の両端部が、各々回動軸部材33,34に連結されている。支持部材30は画像表示ユニット10と一体に回動軸部材33,34を中心にしてフレーム20に対して回動し(つまり、眼幅方向に延在する回動軸周りに回動し)、これにより画像表示部材2のアオリ角の調整が可能とされている。また、画像表示ユニット10は、支持部材30に対して目眼幅方向にスライド可能に支持されており、これにより画像表示部材2の目眼幅方向の位置調整が可能とされている。回動機構及びスライド機構の詳細については後述する。
The
図2、図3等に示すようにフレーム20は、装着者の耳に掛けられる一対のテンプル部(右テンプル部21R,左テンプル部21L)と、フロント部24と、右テンプル部21Rとフロント部24(右フロント部24Rの右端)とを連結する右コーナー連結部25Rと、左テンプル部21Lとフロント部24(左フロント部24Lの左端)とを連結する左コーナー連結部25Lとを有して構成されている。これにより、本ヘッドマウントディスプレイ1を眼鏡と同様の形態で装着者の頭部に装着することができる。
フレーム20のうち、右コーナー連結部25R、右フロント部24R、左フロント部24L、及び、左コーナー連結部25Lは、板状の板金を折り曲げたり、板状のパーツを溶接したりすることにより、一体物として構成されている。また、フレーム20全体は、一体的に結合され又は一体的に成形されてヒンジレスフレームとされるか、右テンプル部21Rと右コーナー連結部25Rとの連結及び左テンプル部21Lと左コーナー連結部25Lとの連結をヒンジ連結として折り畳み式フレームとされる。折り畳み式フレームとする場合は、右テンプル部21R及び左テンプル部21Lは、図1~図9に示す一定角度(例えば、眼鏡レンズ23L、23Rの並び方向に対して、80~110°の角度)まで開くと、それ以上の開きが規制されるようにヒンジ連結される。いずれにしても、本実施形態においては、例えば、ステンレス、チタン、アルミなどの金属や合金等からなる板状の部材を用いて、フレーム20の大半の部分がこの板状部材を垂直方向(Z方向)に立てた状態となるように組立てられているため、Z方向において高い剛性を有する。
フロント部24には、装着者の鼻に当てられるノーズパッド22L,22Rと、眼鏡レンズ又はアイシールド23L,23Rとが連結固定される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
Of the
フロント部24は、装着者の頭部前側に配置される部分である。フロント部24のうち、右半分が右フロント部24R、左半分が左フロント部24Lである。
本実施形態では、画像表示部材2が装着者の右眼前に配置され、画像表示ユニット10が右フロント部24Rに配置され、かつ、イヤフォンユニット70が左テンプル部21Lに配置される。また、中継ユニット60が右テンプル部21Rに配置される。
左眼に対して画像を表示する形態として、本実施形態とは左右逆、すなわち、画像表示部材2が装着者の左眼前に配置され、画像表示ユニット10が左フロント部24Lに配置され、かつ、イヤフォンユニット70が右テンプル部21Rに配置された形態も同様に実施することができる。この場合、中継ユニット60は左テンプル部21Lに配置される。
The
In the present embodiment, the
As a form of displaying an image for the left eye, the present embodiment is reversed in the left-right direction, that is, the
(フレームの機械的構造と性質)
その他のフレーム20の機械的構造と性質につき説明する。
右コーナー連結部25Rに開口25Raが形成されている。すなわち、右コーナー連結部25Rにはフレーム20の延在方向に延びる右側凹部が開口25Raによって設けられている。これにより、右フロント部24Rから右コーナー連結部25Rに辿って観察したときに一体に連続しつつ断面形状の変化が生じる。これは、右コーナー連結部25Rを右フロント部24Rよりも弾性変形容易に構成するためのものであり、特に両テンプル部21L,21Rを開くように外力を加えたときの曲げ剛性が相対的に右コーナー連結部25Rで低下するように構成するものである。
同様に、左コーナー連結部25Lに開口25Laが形成されている。すなわち、左コーナー連結部25Lにはフレーム20の延在方向に延びる左側凹部が開口25Laによって設けられている。これにより、左フロント部24Lから左コーナー連結部25Lに辿って観察したときに一体に連続しつつ断面形状の変化が生じる。これは、左コーナー連結部25Lを左フロント部24Lよりも弾性変形容易に構成するためのものであり、特に両テンプル部21L,21Rを開くように外力を加えたときの曲げ剛性が相対的に左コーナー連結部25Lで低下するように構成するものである。
したがって、右コーナー連結部25R及び左コーナー連結部25Lの弾性変形量を主要因として左右のテンプル部21L,21Rの間の距離を広げる弾性回復可能な変形を生じさせることができ、これによりフィット感のある装着性を実現することができる。
開口25La,25Raは貫通したものであってもなくてもよいし、貫通しない場合には表裏の双方に設けてもよいし一方に設けてもよい。フロント部24から辿って右コーナー連結部25R及び左コーナー連結部25Lで剛性を低下させることは、上記のように開口25La,25Raを形成して断面積を減少させる右側凹部及び左側凹部を設ける方法のほか、開口でない形態で厚みを減少させて断面積を減少させる右側凹部及び左側凹部を設ける方法や、それらの併用などで達成できる。右コーナー連結部25R及び左コーナー連結部25Lの、フレーム延在方向に交差する方向における幅を減少させて断面積を減少させる方法を併用してもよい。
(Mechanical structure and properties of the frame)
The mechanical structure and properties of
An opening 25Ra is formed in the right
Similarly, an opening 25La is formed in the left
Therefore, it is possible to generate elastically recoverable deformation that increases the distance between the left and
The openings 25La and 25Ra may or may not be penetrated. If they do not penetrate, the openings 25La and 25Ra may be provided on both the front and back sides or on one side. Reducing the rigidity at the right
またフレーム20においては、装着者の頭部に対し右テンプル部21Rより右フロント部25Rが高い位置(Z方向の上位置)に配置される。そのため、右テンプル部21Rから右フロント部24Rへ立ち上がって形成され連結する部分が必要となるが、この部分は右コーナー連結部25Rによって構成されている。
同様に装着者の頭部に対し左テンプル部21Lより左フロント部25Lが高い位置(Z方向の上位置)に配置される。そのため、左テンプル部21Lから左フロント部24Lへ立ち上がって形成され連結する部分が必要となるが、この部分は左コーナー連結部25Lによって構成されている。
右コーナー連結部25Rは立ち上がって形成されることで長くなり、開口25Raも長く形成できる。左コーナー連結部25Lは立ち上がって形成されることで長くなり、開口25Laも長く形成できる。
したがって、両テンプル部21L,21Rに負荷がかかった時に、両コーナー連結部25L,25Rの全体の変形量(曲げ角度)を大きくすることができ、この変形性によりフィット感のある装着性を実現することができる。本実施形態においては、開口25La、25Raはフロント部24に近づくにつれて、各コーナー連結部25L、25Rが先細りになるのに合わせて開口幅が漸次減少するように形成されている。また、開口25La、25Raは、各コーナー連結部25L、25Rの立ち上がり部にも及んでいる。このような構成により、コーナー連結部25L、25Rにおいて強度が著しく低下することを回避しつつ、コーナー連結部25L、25R全域にわたって変形容易性を確保している。
In the
Similarly, the
The right
Accordingly, when a load is applied to both the
右フロント部24Rに、画像表示ユニット10の筐体5の支持部材30が眼幅方向(X方向)に対して並列に連結されている(図12等参照)。これにより、これにより支持部材30を含んだ右フロント部24R付近全体の剛性が高まる。これに伴い、右フロント部24R付近全体の剛性に比較した左フロント部24Lの剛性が相対的に低くなることを抑えるために、左フロント部24Lに補強構造部を形成している。ここで図20及び図21A-Cを加えて参照する。
図20に示すように左フロント部24Lの断面形状は、単純な平板状ではなく、Y方向に突出する補強リブ24Laを有している。図21Aには、図20に示す左フロント部24Lの断面を模式化して示す。この補強リブ24Laは、左フロント部24Lの長手方向に連続している。図6を参照すればわかるように左コーナー連結部25Rより左フロント部24Lが太くなっているのは、補強リブ24Laが左フロント部24Lに形成されている一方で左コーナー連結部25Rに形成されていないためである。このような補強構造は、図21Bに示すように上下に補強リブ24La,24Lbを有したもの、図21Cに示すように上下方向の中央部(左フロント部24Lの上端より下で下端より上の範囲)に補強リブ24Lcを有したもので実施することもできる。
このように画像表示ユニット10によって右フロント部の剛性が増す一方で、補強構造部(補強リブ24La)で、左フロント部の構成を高めることで、フロント部24の剛性の左右均等性を保ち、装着時のフロント部24の歪みを抑える。
これに伴い、右コーナー連結部25R及び左コーナー連結部25Lがフロント部24よりも弾性変形容易である性質をさらに顕著にすることができる。
なお、画像表示ユニット10を支持部材30に対して眼幅方向にスライド可能に支持する構造(スライド機構)を省略する場合は、筐体5が右フロント部24Rに、眼幅方向(X方向)に対して並列に連結される構造をとることができ、筐体5を含んだ右フロント部(24R+5)の剛性が高まる。そのため、この場合でも左フロント部24Lに補強リブ24Laを形成して剛性を左右で揃えるようにする。
なお、フレーム20は、金属ステンレス、チタン、アルミ等により構成されることが望ましい。樹脂に比べて薄く、細くすることができ、大型化を回避することができる。
The
As shown in FIG. 20, the cross-sectional shape of the
In this way, while the rigidity of the right front portion is increased by the
Accordingly, the property that the right
When the structure (sliding mechanism) that supports the
The
右テンプル部21Rに中継ユニット60の筐体が取り付けられ、左テンプル部21Lにイヤフォンユニット70の筐体71が取り付けられる。これらは左右対称の構成であるため、イヤフォンユニット70の方で説明すると、図10に示すイヤフォンユニット70の前方部71a1が左テンプル部21Lの前方部21Lbに沿うように取り付けられている。中継ユニット60も右テンプル部21Rに対し同様に取り付けられている。
このように、中継ユニット60及びイヤフォンユニット70が取り付けられることによって、左右テンプル部21L,21Rは曲がりにくくなる。しかし、右コーナー連結部25R及び左コーナー連結部25Lの弾性変形によって左右テンプル部21L,21Rを開く変形性は十分確保される。その一方で、フロント部24及び左右テンプル部21L,21Rの変形は抑えられる。
なお、左右テンプル部21L,21Rにも、適度な柔軟性を損なわない範囲で左フロント部24Lと同様に補強リブなどの補強構造部を形成してもよい。これにより、さらに左右テンプル部21L,21Rの定型性を向上することができる。
また、中継ユニット60の機能やイヤフォンユニット70の機能が必要が無いときは、内部の電子部品等の部品を除いた筐体のみをテンプル部21L(21R)に取り付けることで、機械的性質や外観を維持することができる。この空の筐体に関しては、外観的には特別なデザインを施してもよい。共通の筐体を使用すれば低コストで提供できる。
A casing of the
Thus, by attaching the
The left and
Further, when the function of the
(作用効果その他)
以上のように本実施形態によれば、ヘッドマウントディスプレイ1において、右コーナー連結部25R及び左コーナー連結部25Lがフロント部24よりも弾性変形容易に構成されているので、右コーナー連結部25R及び左コーナー連結部25Lの弾性変形量を主要因として左右のテンプル部21L,21Rの間の距離を広げる弾性回復可能な変形を生じさせることができ、これによりフィット感のある装着性を実現することができる。
また、取り付けられるユニットを含めてフロント部24及びテンプル部21L,21Rの剛性を高めることができ、装着時に画像表示ユニット10の荷重等によるフレーム全体の歪みを防止し、画像表示ユニット10等の位置を保ち画像表示部材2に形成される画面の視認性の維持安定を図ることができる。
(Effects and others)
As described above, according to the present embodiment, in the head mounted
Further, the rigidity of the
コーナー連結部25R,25Lの肉部が開口25Ra,25Laによって上下(Z方向)に分割されることで、テンプル部21L,21Rの間の距離を広げるZ軸回りに曲げ変形しやすく、X軸回り及びY軸回りに曲げ変形しにくくすることができ、良好な装着性のために必要な剛性と変形性を両立させることができる。なお、各コーナー連結部25R,25Lにおいて、フレーム20の延在方向に延びる凹部を複数設けてもよい。例えば、各コーナー連結部25R,25Lに2つの開口をフレーム20の延在方向に対して並列的に形成してもよい。
以上のように、重量バランスが不均等になりやすい単眼用のヘッドマウントディスプレイ1であっても、左右フロント部24L,24Rの剛性が可及的均等に高められ、左右テンプル部21L、21Rの剛性が高められるとともに、弾性変形部を左右コーナー連結部が担うことで、フレーム20の不都合な歪みを抑える定型性と人体頭部へのフィット感とを兼ね備えた装着性が実現でき、ひいてはヘッドマウントディスプレイ1を装着したときの重量感を緩和することができる。
The
As described above, even in the monocular head mounted
〔その他各部の詳細事項等〕
以下に各部の詳細等について補足的に説明を記載する。
(イヤフォンユニット)
図10及び図11に示すようにイヤフォンユニット70は、第2の筐体71を有する。すなわち、本実施形態においては、第2の筐体71に内蔵される他の機器はワイヤレスイヤフォンである。第2の筐体71は、基板収容部71aと、インナーイヤー部71bとで構成されている。基板収容部71a内には、音声信号を受信する通信回路、受信した音声を増幅しインナーイヤー部71bに構成された振動部を駆動する駆動回路、これらの回路の電源となるバッテリー等が収容されている。
基板収容部71aは、左テンプル部21Lに沿うように長く形成された前方部71a1と、前方部71a1の後端に連続し下方に突出してインナーイヤー部71bを支持する後方部71a2とを有する。図1~図3等に示すように前方部71a1を左テンプル部21Lに沿わせてすっきりと配置するとともに、インナーイヤー部71bを左テンプル部21Lに干渉することなく装着者の耳孔に配置するためである。
[Details of other parts]
The following is a supplementary explanation of the details of each part.
(Earphone unit)
As shown in FIGS. 10 and 11, the
The
第2の筐体71は、左テンプル部21Lに弾性材料からなる取付部材72により着脱可能に装着される。
取付部材72を構成する弾性材料としてはエラストマーを適用することが好ましい。
取付部材72は、基板収容部71aの前方部71a1の内側面に固着されており、前方部71a1と同様に前後方向(Y方向)に長く形成されている。
一方、図4に示すように左テンプル部21Lの耳掛け部21Laより前方の装着者の頭部側面に当てられる前方部21Lbに取付用開口73が穿設されている。取付部材72及び取付用開口73は、イヤフォンユニット70を左テンプル部21Lに着脱可能に装着するためのものであり、ともに前後方向(Y方向)に長く形成されている。このように取付部材72及び取付用開口73を前後方向(Y方向)に長く形成するのは、取付部材72を一つとし、これに対応した取付用開口73を一つとした構成でも、イヤフォンユニット70を左テンプル部21Lに対しガタツキなく確実に固定するためである。また、取付部材72を一つとすることで、単体の取付部材72の第2の筐体71との接合面積を大きくして、取付部材72が第2の筐体71から引き剥がされることを防止することができる。また、後述するように取付部材72が装着者の頭部側面に当接し、滑り止め及びクッション材としても機能するので、当該機能を効果的に発揮させるためである。
The
It is preferable to apply an elastomer as the elastic material constituting the
The
On the other hand, as shown in FIG. 4, a mounting
図11に示すように取付部材72は、第2の筐体71に接合されるベース部72aと、ベース部72aの第2の筐体71との接合端に対する逆端に形成された抜け止め端部72bとを有する。
ベース部72aの外周と取付用開口73の内周とはほぼ一致するように対応している。抜け止め端部72bは、取付用開口73の内周より一回り大きな寸法に形成されている。すなわち、抜け止め端部72bは、Y方向にもZ方向にも取付用開口73の内幅より大きい幅を有する。
抜け止め端部72bを取付用開口73に合わせて配置し、イヤフォンユニット70を左テンプル部21Lに押し付けることで、抜け止め端部72bが取付用開口73を通過して左テンプル部21Lの内側に配置され、取付部材72が取付用開口73に内嵌めされる取付構造が実現される。
かかる取付構造によりイヤフォンユニット70が左テンプル部21Lに装着され、本ヘッドマウントディスプレイ1が人体頭部に装着されると、取付部材72の抜け止め端部72bは、左テンプル部21Lの内側に突出しており装着者の頭部側面に当接するので、弾性材料からなる取付部材72が滑り止め及びクッション材としても機能し、ヘッドマウントディスプレイ1が装着者の頭部からずれたり、ずり落ちたりすることを防止するとともに、装着性を向上することができる。特に装着性としては、ずれにくいという点とともに、取付部材72が柔軟に人体頭部に当てられるので、長時間の装着において快適な装着性が得られる。
As shown in FIG. 11, the
The outer periphery of the
The retaining
With this mounting structure, when the
以上のように弾性材料からなる取付部材72をテンプル部に係合することで、ネジ止め等の複雑な構成なしで、容易にイヤフォンユニット70の着脱を実現することができる。
着脱時に抜け止め端部72bが縮径変形しやすくするために、図10に示すように取付部材72には抜け止め端部72bの内側で開口する穴部72cが形成されている。
装着時に抜け止め端部72bが縮径変形して取付用開口73を通過しやすくするために、また装着者の頭部に優しく当たるように、図11に示すように抜け止め端部72bの挿入方向外周角部はラウンド状に形成されている。
By engaging the mounting
In order to facilitate the diameter reduction deformation of the retaining
The retaining
取付部材72は、第2の筐体5に固着されているので、着脱を含む使用に際してイヤフォンユニット70に常に付随している。これにより、取付部材72の紛失が防止されるとともに、第2の筐体71と取付部材72との間に着脱機構を構成しないために第2の筐体71の複雑化が防がれる。
なお、本実施形態においては、第2の筐体71に内蔵される他の機器がワイヤレスイヤフォンとされているが、他の例として、カメラや各種センサー類を挙げることができる。
Since the
In the present embodiment, the other device incorporated in the
(中継ユニット)
中継ユニット60は、イヤフォンユニット70の基板収容部71aとほぼ同一の外形を有し、中継ユニット60の右テンプル部21Rに対する装着は、イヤフォンユニット70の左テンプル部21Lに対するそれと同じ着脱機構が採用されている。中継ユニット60の取付部材62が図2等に示される。取付部材62が同様に滑り止め及びクッション材としても機能する。取付部材62、72が装着者の頭部に両側から当接するため、装着性が顕著に向上する。
(Relay unit)
The
中継ユニット60の中継回路基板81には、装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーが複数種類搭載されている。本実施形態では、装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーとしてジャイロ(角速度センサー)82、電子コンパス(地磁気センサー)83を備えている(図19参照)。装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーが複数種類搭載されていることによって、装着者の頭部の状態をおり正確に検出することができる。その他の種類のものとして加速度センサー、気圧センサー(頭部の位置における気圧を検出)を搭載してもよい。主に人体頭部の位置、方向又は運動を検出するためのセンサーが搭載されるが、脳波、赤外線などを人体頭部からの信号を検出する目的等により人体頭部の近位に配置する必要があるセンサーも中継回路基板に搭載することで人体頭部の近位に配置することができ、その場合に頭部前側の荷重を増加させることがない。
また、中継ユニット60にはマイク84が内蔵され、中継回路基板81に実装されている(図19参照)。
中継回路基板81上の不図示の配線パターンにより、中継ユニット60内における電力と信号の伝送経路が構成されている。中継回路基板81上の電力の伝送径路としては、上述した画像表示ユニット10へ電力を供給する伝送径路が含まれる。また、中継回路基板81上の信号の伝送径路としては画像表示ユニット10の前方撮影用カメラ4の撮影画像データや近接センサー6の検出信号の伝送径路が含まれる。
A plurality of types of sensors for detecting the state of the wearer's head are mounted on the
The
A wiring pattern (not shown) on the
中継ユニット60の中継回路基板81には、外部接続ケーブル61の端部及び中間ケーブル38の端部がそれぞれ半田付けなどで接続されている。したがって、中継ユニット60を取付部材62の弾性を利用して右テンプル部21Rから取り外しても、外部接続ケーブル61、中継ユニット60、中間ケーブル38、画像表示ユニット10、フレーム20が連結された状態である。イヤフォンユニット70のように中継ユニット60をフレーム20から分離して着脱容易にするためには、中間ケーブル38の端部にコネクタを設ければよいが、そのようなコネクタを設けないことで、ヘッドマウントディスプレイ1の複雑化、大型化、重量増の回避に有利になる。また、中継ユニット60が、右テンプル部21R及び左テンプル部21Lのうち画像表示ユニット10が支持されるのと同じ側のテンプル部に支持されるので、中間ケーブル38が長くなるのを防止することができる。
The end of the
(回路ブロック)
図19は、ウェアラブルコンピューターの主要回路のブロック図である。画像表示ユニット10内に設置される回路基板90上には、カメラ4、近接センサー6の他に、表示素子14を駆動するための駆動回路である表示パネルドライバー91、光源11を駆動するための回路である光源駆動回路92、周辺環境の明るさを検知する照度センサー93、電源回路203が設けられている。照度センサー93からの出力に基づいて、光源駆動回路92や表示パネルドライバー91を制御して、画像表示部材2に表示される画像の輝度を調整することで、ユーザーが見やすい画像にすることができる。中継ユニット60内に設置される中継回路基板81には、ジャイロ82、電子コンパス83、マイク84に加えて、各種情報を記憶するEEPROM85及び電源回路202が設けられている。電源回路202は、中継回路基板81上の各部への給電を行うとともに、後段の画像表示ユニット10への電力供給を中継する。モバイルコンピューター100内に設置される回路基板110には、全体の制御を司るCPU101、プログラムや各種情報を記憶するROM102、RAM103、無線通信デバイス104、105、システム全体の電源のオンオフや各種の指示を行うための操作部106、フラッシュメモリなどのストレージデバイス107や外部機器との接続を行うためのインターフェース108、着脱可能とされたバッテリー200に接続される電源回路201を備えている。制御信号や各種の情報をやり取りするための信号伝送路、及び、電力供給を行うための電力伝送路がコネクタ61aを介して、外部接続ケーブル61に接続されるように構成されている。画像表示ユニット10の回路基板90と、中継ユニット60の中継回路基板81との間の信号伝送路と電力伝送路は中間ケーブル38で接続されている。イヤフォンユニット70には、ワイヤレス型のイヤフォンデバイス120とこれに給電する電源としてのサブバッテリー121が設けられている。なお、図19に示すように、本例は、ユーザーが近接センサー6やマイク84による非接触のユーザーインターフェースを通じて、ウェアラブルコンピューターの操作を行うので、操作によってヘッドマウントディスプレイの装着位置がずれる恐れが少ないものであるが、ヘッドマウントディスプレイ1のフレーム20や画像表示ユニット10や中継ユニット60等に、過度な装着位置ずれが生じない範囲で操作が行えるような操作部を設けてもよい。例えば、タッチセンサを設けてタッチやスワイプで操作を行えるようにしたり、複数の指のうちのいずれかで支えながら別の指で押せるような位置にキーを配置したりすることができる。
以上説明したように、外部接続ケーブル61に接続されるユニット(モバイルコンピューター100)と画像表示ユニット10との間の信号及び電力の伝送路が、外部接続ケーブル61、中継ユニット60内の中継回路基板及び中間ケーブル38により形成され、外部接続ケーブル61に接続されるユニットモバイルコンピューター100)と中継ユニット60内のセンサーとの間の信号及び電力の伝送路が、外部接続ケーブル61及び中継回路基板81により形成される。
(Circuit block)
FIG. 19 is a block diagram of main circuits of the wearable computer. On the
As described above, the signal and power transmission paths between the unit (mobile computer 100) connected to the
(回動機構)
図12から図14に示すように右フロント部24Rは、回動軸部材33の設置部からその半径方向に延設されたフランジ部24Ra、24Rbと、回動軸部材34の設置部からその半径方向に延設されたフランジ部24Rd、24Reと、第1の筐体5に対して両側のフランジ部24Rbとフランジ部24Reとを繋ぎ第1の筐体5を眼幅方向(X方向)に横断する横断部24Rcとを有する。
一方、支持部材30は、眼幅方向(X方向)に延在し、画像表示ユニット10が搭載される底部30aと、底部30aの両端からYZ平面上に延びる腕部30b、30cとを有する。
画像表示ユニット10の両側それぞれにおいて、回動軸部材33(34)が、フランジ部24Ra(24Rd)に設けられた孔、コイルスプリング31(32)、および、腕部30b(30c)に設けられた孔に挿入され、さらに回動軸部材33(34)の先端部が、固定リング35(36)に嵌入されて該先端部に固定リング35(36)が固定されることで、画像表示ユニット10を支持した支持部材30がフレーム20に回動可能に連結されている。
(Rotating mechanism)
As shown in FIGS. 12 to 14, the
On the other hand, the
On both sides of the
以上の構造により、第1の筐体5の眼幅方向(X方向)の両側面に回動軸部材33,34が一対配置されている。
回動軸部材33、34は第1の筐体5の眼幅方向(X方向)の両側面に対向している。すなわち、回動の中心軸が第1の筐体5を通る位置にある。回動の中心軸が第1の筐体5を通る位置にありながらも、フランジ部24Rb、フランジ部24Re及び横断部24Rcによって第1の筐体5を回避し、一方の回動軸部材33側と他方の回動軸部材34側とを連結する。回動の中心軸が第1の筐体5を通る位置にあることで、回動に伴う画像表示ユニット10(特に第1の筐体5部分)の移動空間をコンパクトにでき、使い勝手やコンパクト性を保持できる。
また、図13に示すように画像表示部材2の画像光出射面17bが存在する平面6より装着者側に回動軸部材33,34の中心軸が配置されている。これにより、回動軸部材33,34の中心軸が、装着者の瞳側に近い位置に存在するため、アオリ角調整における画像表示部材2の移動量の割に、装着者の視線に対するアオリ角の変化が緩やかになり、アオリ角の微調整が容易になる。
With the above structure, a pair of
The
Further, as shown in FIG. 13, the central axes of the
また、以上の構造におけるコイルスプリング31,32によって、画像表示ユニット10の回動における画像表示ユニット10側とフレーム20側とを互いに回動軸部材33,34の軸方向(X方向)に付勢することで、該回動に摩擦抵抗を生じさせて該回動の角を保持することができる。つまり、画像表示ユニット10は、フレーム20によって任意の角度位置に保持可能に支持されている。
本実施形態では、付勢部材であるコイルスプリング31,32を画像表示ユニット10の眼幅方向(X方向)の両側にそれぞれ備え、当該両側に備わるコイルスプリング31,32によって画像表示ユニット10を両側から挟みつけるように(直接的には支持部材30を)押圧することで、上記摩擦抵抗を生じさせる。
さらに具体的には、回動軸部材33(34)の一端がフレーム20のフランジ部24Ra(24Rb)に連結され、回動軸部材33(34)の他端が支持部材30の腕部30b(30c)に連結され、コイルスプリング31(32)が支持部材30の眼幅方向(X方向)の側面、すなわち、腕部30b(30c)の面を押圧することで、上記摩擦抵抗を生じさせる。
以上により、画像表示部材のアオリ角を微調整可能とし、調整した角度を安定的に維持することができる。また、眼に近い位置でアオリ調整を行うことで、画像表示部材2の表示画面を実質的に垂直方向に位置調整したのと同様の効果を得ることができる。また、前後方向(奥行き方向)における位置もある程度調整することができる。従って、アオリ調整機構を設けることで上下及び前後への微調整を行うことができる。画像表示部材2の角度調整によってカメラ4及び近接センサー6も同時に回動するので、回動動作によってカメラ4及び近接センサー6と画像表示部材2との位置ずれを生じることがない。
Further, the
In the present embodiment, coil springs 31 and 32 that are urging members are provided on both sides in the eye width direction (X direction) of the
More specifically, one end of the rotation shaft member 33 (34) is connected to the flange portion 24Ra (24Rb) of the
As described above, the tilt angle of the image display member can be finely adjusted, and the adjusted angle can be stably maintained. Further, by performing the tilt adjustment at a position close to the eyes, it is possible to obtain the same effect as when the position of the display screen of the
(外カバー)
図15に示すように、外カバー37は支持部材30に固定されており、画像表示ユニット10及び支持部材30とともに一体回動する。外カバー37は、支持部材30及び第1の筐体5を覆い、画像表示部材2を露出させる。回動する部分が外カバー37で覆われるため、異物が侵入してアオリ角調整機能が阻害されることを抑制することができる。
(Outer cover)
As shown in FIG. 15, the
(中間ケーブル)
中間ケーブル38は、画像表示ユニット10を中継ユニット60に接続するためのものである。
図16A,図16Bに示すように中間ケーブル38は、第1の筐体5から延出し、外カバー37に設けられた孔37aに通され、孔37aに対して移動自在にされている。本実施形態では孔37aに嵌められたブッシュ39によって、中間ケーブル38と孔37aとの間の隙間が埋められて外カバー37の防塵性が確保されるとともに、中間ケーブル38がブッシュ39に対して摺動するように、それらの材質及び寸法が選定されている。
(Intermediate cable)
The
As shown in FIGS. 16A and 16B, the
(スライド機構)
また図14及び図16A,図16Bに示すように、支持部材30は、スライド機構を介して画像表示ユニット10を眼幅方向(X方向)に移動可能に支持する。
そのスライド機構は、そのスライド動作を所定ピッチで保持する係止機構を有するもので、支持部材30の底部30aに設けられたガイド孔30a1,30a1と、ガイド孔30a1,30a1に挿入され先端が第1の筐体5に固定されたガイドピン5a,5aとによりスライドガイド機構を構成し、第1の筐体5の底部30aに対向する面に設けられ保持溝帯5bと、保持溝帯5bに形成された溝に嵌る突起部30a3を有した板バネ30a2とにより上記係止機構を構成する。
ガイド孔30a1,30a1がX方向に長く延在し、第1の筐体5と支持部材30の腕部30b,30cとの間に隙間が設けられ、ガイドピン5a,5aがガイド孔30a1,30a1に遊嵌されていることで、図16Bに矢印Aで示すように画像表示ユニット10は、支持部材30や外カバー37、フレーム20に対して眼幅方向(X方向)に移動可能である。
図16A,図16Bに示すように、保持溝帯5bはY方向に切られた複数の溝がX方向に所定ピッチで連続して形成されており、板バネ30a2は、その突起部30a3を保持溝帯5bに押圧するように弾性力を作用させている。これにより、保持溝帯5bの一つ一つの溝に突起部30a3が嵌り、画像表示ユニット10のスライド動作を所定ピッチで保持することができる。
(Slide mechanism)
As shown in FIGS. 14, 16A, and 16B, the
The slide mechanism has a locking mechanism that holds the slide operation at a predetermined pitch. The slide mechanism is inserted into the guide holes 30a1 and 30a1 provided in the bottom 30a of the
The guide holes 30a1 and 30a1 extend long in the X direction, a gap is provided between the
As shown in FIGS. 16A and 16B, the holding
以上のように、画像表示ユニット10が外カバー37に対してスライド動作しても、さらにアオリ角調整によって外カバー37がフレーム20に対し動作しても、中間ケーブル38は、外カバー37に対して出し入れされるように移動自在であるので、中間ケーブル38に力学的負荷を掛けることなく、これらの動作を円滑に行うことができる。
As described above, even if the
(画像表示ユニットの防塵・防水構造)
さらに第1の筐体5内の防塵性・防水性は、図17に示すシール部材40、さらにはブッシュ41、キャップ42により確保される。
第1の筐体5は半身に分離するので、シール部材40は、第1の筐体5の分離面において一周に亘り、さらに画像表示部材2の基端部2aを囲む一周に亘り配設されている。つまり、シール部材40は、第1の筐体5の2つの半身で挟まれる部位に、画像表示部材2が挿入される環状の部位が連結した構造を有している。第1の筐体5の分離面及び第1の筐体5と画像表示部材2の基端部2aとの間が封止される。
ブッシュ41は、第1の筐体5の中間ケーブル引き出し孔に嵌められており、中間ケーブル38と第1の筐体5のとの間を封止する。中間ケーブル38はブッシュ41に対して移動可能にする必要がないので、ブッシュ41が中間ケーブル38をしっかり締め付けるように、それらの材質及び寸法が選定されている。
なお、ブッシュ41の反対側に取り付けられたキャップ42は画像表示ユニット10の左取付時のケーブル引き出し孔を封止する蓋部材である。これにより、画像表示ユニット10を右取付にも左取付にも対応させることができる。キャップ42は、ブッシュ41の孔を埋めたものに相当する。
以上により、第1の筐体5内の防塵性・防水性が確保され、第1の筐体5内の画像生成部3、前方撮影用カメラ4等に水などの液体や水蒸気などの気体が浸入することを防止することができる。
(Dustproof / waterproof structure of image display unit)
Further, the dustproof and waterproof properties in the
Since the
The
The
As described above, the dustproof and waterproof properties in the
(画像表示ユニットの表示機能)
図18は、画像表示ユニット10の概略の構成を示す断面図である。
画像表示ユニット10は、光源11と、一方向拡散板12と、集光レンズ13と、表示素子14と、画像表示部材2を有している。画像表示部材2はシースルー型の表示部材を構成する。
(Display function of image display unit)
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the
The
光源11は、表示素子14を照明するものであり、例えば、光強度のピーク波長および光強度半値の波長幅で462±12nm(B光)、525±17nm(G光)、635±11nm(R光)となる3つの波長帯域の光を発するRGB一体型のLEDで構成されている。このように、光源11が所定の波長幅の光を出射することにより、表示素子14を照明して得られる画像光に所定の波長幅を持たせることができ、ホログラム光学素子19にて画像光を回折させたときに、瞳孔Bの位置にて観察画角全域にわたって装着者に画像を観察させることができる。また、光源11の各色についてのピーク波長は、ホログラム光学素子19の回折効率のピーク波長の近傍に設定されており、光利用効率の向上が図られている。
また、光源11は、RGBの光を出射するLEDで構成されているので、光源11を安価に実現することができるとともに、表示素子14を照明したときに、表示素子14にてカラー画像を表示することが可能となり、そのカラー画像を装着者に提供することが可能となる。また、RGBの各LED素子は、発光波長幅が狭いので、そのようなLED素子を複数用いることにより、色再現性が高く、明るい画像表示が可能となる。
The
Further, since the
表示素子14は、光源11からの出射光を画像データに応じて変調して画像を表示するものであり、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子で構成されている。なお、表示素子14は、反射型であってもよい。
The
接眼プリズム17は、基端面17aを介して入射する表示素子14からの画像光を、相対する平行な内側面17bと外側面17cとで全反射させ、ホログラム光学素子19を介して装着者の瞳に導く一方、外光を透過させて装着者の瞳に導くものであり、偏向プリズム18とともに、例えばアクリル系樹脂で構成されている。
この接眼プリズム17と偏向プリズム18とは、内側面17b及び外側面17cに対して傾斜した傾斜面17d,18aでホログラム光学素子19を挟み、接着剤で接合されている。
The
The
偏向プリズム18は、接眼プリズム17に接合されて、接眼プリズム17と一体となって略平行平板となるものである。この偏向プリズム18を接眼プリズム17に接合することにより、装着者が画像表示部材2を介して観察する外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
すなわち、例えば、接眼プリズム17に偏向プリズム18を接合させない場合、外光は接眼プリズム17の傾斜面17dを透過するときに屈折するので、接眼プリズム17を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、接眼プリズム17に相補的な傾斜面18aを有する偏向プリズム18を接合させて一体的な略平行平板を形成することで、外光が傾斜面17d,18a(ホログラム光学素子19)を透過するときの屈折を偏向プリズム18でキャンセルすることができる。その結果、シースルーで観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
なお、画像表示部材2と装着者の瞳の間に矯正眼鏡レンズを装着すると通常眼鏡を使用している装着者でも問題なく画像を観察することが可能である。
The deflecting
That is, for example, when the deflecting
If a corrective spectacle lens is mounted between the
ホログラム光学素子19は、表示素子14から出射される画像光(3原色に対応した波長の光)を回折反射して瞳孔Bに導き、表示素子14に表示される画像を拡大して装着者の瞳に虚像として導く体積位相型の反射型ホログラムである。このホログラム光学素子19は、例えば、回折効率のピーク波長および回折効率半値の波長幅で465±5nm(B光)、521±5nm(G光)、634±5nm(R光)の3つの波長域の光を回折(反射)させるように作製されている。ここで、回折効率のピーク波長とは、回折効率がピークとなるときの波長のことであり、回折効率半値の波長幅とは、回折効率が回折効率ピークの半値となるときの波長幅のことである。
反射型のホログラム光学素子19は、高い波長選択性を有しており、上記波長域(露光波長近辺)の波長の光しか回折反射しないので、回折反射される波長以外の波長を含む外光はホログラム光学素子19を透過することになり、高い外光透過率を実現することができる。
The hologram
The reflection-type hologram
光源11から出射された光は、一方向拡散板12にて拡散され、集光レンズ13にて集光されて表示素子14に入射する。表示素子14に入射した光は、画像データに基づいて画素ごとに変調され、画像光として出射される。つまり、表示素子14には、カラー画像が表示される。
表示素子14からの画像光は、接眼プリズム17の内部にその基端面17aから入射し、内側面17bと外側面17cで複数回全反射されて、ホログラム光学素子19に入射する。ホログラム光学素子19に入射した光は、そこで反射され、内側面17bを透過して瞳孔Bに達する。瞳孔Bの位置では、装着者は、表示素子14に表示された画像の拡大虚像を観察することができる。
一方、接眼プリズム17、偏向プリズム18およびホログラム光学素子19は、外光をほとんど全て透過させるので、装着者はこれらを介して外界像を観察することができる。したがって、表示素子14に表示された画像の虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。
The light emitted from the
The image light from the
On the other hand, the
以上のようにして、装着者は、ホログラム光学素子19を介して、表示素子14から提供される画像と外界像とを同時に観察することができる。
ところで、ホログラム光学素子19は、波長選択性を有するホログラムであり、外界を光量低下することなく見ることが出来る。しかし、ホログラムの代わりにハーフミラーを設置しても良い。但し、外界像の光量は半分以下となるのでホログラムのような明るい外界像を見ることは出来ない。
本実施形態ではホログラム光学素子19を貼り付ける面は平面に限るものではなく、ホログラム光学素子19を非球面形状に貼り付けても良い。
As described above, the wearer can simultaneously observe the image provided from the
By the way, the hologram
In this embodiment, the surface to which the hologram
本発明は、装着者への画像の表示に利用することができる。 The present invention can be used for displaying an image to a wearer.
1 ヘッドマウントディスプレイ
2 画像表示部材
3 画像生成部
4 前方撮影用カメラ
5 第1の筐体
10 画像表示ユニット
20 フレーム
21L 左テンプル部
21R 右テンプル部
22L,22Rノーズパッド
24 フロント部
24L 左フロント部
24R 右フロント部
25L 左コーナー連結部
25La 開口
24La-c 補強リブ
25R 右コーナー連結部
25Ra 開口
37 外カバー
38 中間ケーブル
60 中継ユニット
61 外部接続ケーブル
61a コネクタ
62 取付部材
70 イヤフォンユニット
71 第2の筐体
72 取付部材
73 取付用開口
100 モバイルコンピューター
DESCRIPTION OF
Claims (6)
装着者の頭部に装着され、装着者の頭部前側に配置される右フロント部及び左フロント部と、右テンプル部と、左テンプル部と、前記右テンプル部と前記右フロント部とを連結する右コーナー連結部と、前記左テンプル部と前記左フロント部とを連結する左コーナー連結部とを含み、前記右フロント部又は左フロント部に前記画像表示ユニットを支持するフレームと、を備え、
前記右フロント部及び前記右コーナー連結部は一体物であり、前記右コーナー連結部には前記フレームの延在方向に延びる右側凹部が設けられ、かつ、前記左フロント部及び前記左コーナー連結部は一体物であり、前記左コーナー連結部には前記フレームの延在方向に延びる左側凹部が設けられているヘッドマウントディスプレイ。 An image display member disposed in front of the wearer's right eye or in front of the left eye and an image generation unit for generating an image displayed on the image display member are fixed to the housing, and the image display member is mounted on the housing. An image display unit in which the base end and the image generation unit are accommodated;
A right front part and a left front part, a right temple part, a left temple part, and the right temple part and the right front part, which are attached to the wearer's head and arranged on the front side of the wearer's head. A right corner connecting portion, a left corner connecting portion that connects the left temple portion and the left front portion, and a frame that supports the image display unit on the right front portion or the left front portion,
The right front part and the right corner connecting part are integral, the right corner connecting part is provided with a right concave part extending in the extending direction of the frame, and the left front part and the left corner connecting part are A head-mounted display which is a single body and is provided with a left-side concave portion extending in an extending direction of the frame at the left corner connecting portion.
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