專利名稱：頭戴顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種佩戴在使用者頭部上使用的頭戴顯示器。
背景技術(shù)：
佩戴在頭部等身體上使用并在使用者的眼前顯示圖像的頭戴顯示器被應(yīng) 用于以虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的顯示圖像用的各種領(lǐng)域。頭戴顯示器一般形成護(hù)目鏡 形狀、或大型眼鏡的框架形狀。此外，還有安裝在眼鏡的框架形狀的佩戴構(gòu)件 上使用的頭戴顯示器(以下稱為安裝式HMD (Head Mount Display)。
頭戴顯示器一般是越小型越好。特別地，頭戴顯示器佩戴于使用者的頭部 時(shí)，越是不會讓使用者感到麻煩的大小和形狀，則頭戴顯示器的設(shè)計(jì)性越出色。
安裝式HMD中，即便在佩戴頭戴顯示器時(shí)，使用者也能看到頭戴顯示器的 圖像以外的風(fēng)景。頭戴顯示器越小型，越能確保用于看風(fēng)景的視野，使用者也 用得順手。
安裝式HMD中，佩戴構(gòu)件的邊框的上部設(shè)有具有顯示器的顯示機(jī)構(gòu)，顯示 機(jī)構(gòu)輸出的圖像通過以規(guī)定的倍率放大圖像的導(dǎo)光裝置進(jìn)入使用者的眼中。導(dǎo) 光裝置通常設(shè)在與佩戴構(gòu)件的眼鏡鏡片相當(dāng)?shù)奈恢谩Ｍㄟ^這樣的導(dǎo)光裝置，圖 像從大致正面映照在使用者眼中。顯示機(jī)構(gòu)和導(dǎo)光裝置連接成在使用者安裝佩 戴構(gòu)件時(shí)縱向并排。此種結(jié)構(gòu)中，由于將顯示機(jī)構(gòu)設(shè)成朝佩戴構(gòu)件的上部突出， 很難說設(shè)計(jì)性出色。
因此，為了使頭戴顯示器小型化提出了各種方案。
例如，為了使頭戴顯示器小型化，有使用自由曲面棱鏡、如專利文獻(xiàn)1 所述的頭戴顯示器。專利文獻(xiàn)l的頭戴顯示器具有顯示圖像用的顯示器、將 此顯示器發(fā)出的光導(dǎo)向使用者的眼睛用的自由曲面棱鏡。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2001-133724號公報(bào)如果直接將專利文獻(xiàn)1所公開的頭戴顯示器用于安裝式HMD,將顯示器和自由曲面棱鏡安裝在佩戴構(gòu)件上，則成為顯示器設(shè)在佩戴構(gòu)件的邊框的上部、自由曲面棱鏡設(shè)在位于邊框下部的眼鏡鏡片的前方(本說明書中，使用者佩戴佩戴構(gòu)件時(shí)佩戴構(gòu)件的靠近使用者的一側(cè)稱為后方，其相反側(cè)稱為前方)的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)中，顯示器和自由曲面棱鏡也被連接成在使用者佩戴佩戴構(gòu)件時(shí)縱向并排。
因此，即使將專利文獻(xiàn)l的頭戴顯示器應(yīng)用于安裝式HMD，顯示機(jī)構(gòu)在佩戴構(gòu)件的上部突出設(shè)置的問題依然沒有消除。
此外，如果邊框的上部有顯示器，則在佩戴頭戴顯示器時(shí)，即使使用者的視線向上方移動，顯示器也會落入視野，存在視野差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而作，其目的是提供一種使安裝在眼鏡等的佩戴構(gòu)件上的頭戴顯示器小型化的技術(shù)。
解決上述技術(shù)問題的本發(fā)明的頭戴顯示器包括用于顯示圖像的顯示裝置和用于將顯示裝置顯示的圖像以規(guī)定倍率放大并導(dǎo)向使用者的眼睛的導(dǎo)光裝置，是安裝在眼鏡形狀的佩戴構(gòu)件上使用的頭戴顯示器。此頭戴顯示器中，上述顯示裝置和上述導(dǎo)光裝置被連接成在上述使用者佩戴上述佩戴構(gòu)件時(shí)，從上述使用者的角度來看在橫向上并排。
本發(fā)明的頭戴顯示器與現(xiàn)有的顯示器不同，使用時(shí)，顯示裝置和導(dǎo)光裝置從使用者的角度來看橫向并排。因此，可以解決現(xiàn)有的由于在縱向上并排而產(chǎn)生的上述問題。即，通常導(dǎo)光裝置的圖像射出位置位于使用者的眼睛附近，在佩戴構(gòu)件是眼鏡時(shí)，導(dǎo)光裝置設(shè)置在眼鏡的鏡片位置。由于顯示裝置設(shè)置成在導(dǎo)光裝置的橫向上并排，因此在眼鏡框架的邊框的上部沒有顯示裝置。因此能避免顯示裝置在佩戴構(gòu)件的上部突出設(shè)置。頭戴顯示器使用時(shí)的這種外觀的設(shè)計(jì)性出色，此外，能確保使用者的上方視野。
上述顯示裝置例如安裝在相當(dāng)于上述佩戴構(gòu)件的眼鏡鏡片的位置的中間。通過這種安裝，使得顯示裝置設(shè)在使用者的兩眼間，顯示裝置從使用者的視線中完全消失。
顯示裝置既可以安裝在佩戴構(gòu)件的前方也可以安裝在佩戴構(gòu)件的后方，但 安裝在佩戴構(gòu)件的后方、即安裝在佩戴構(gòu)件上以使顯示裝置在上述使用者佩戴 上述佩戴構(gòu)件時(shí)比上述佩戴構(gòu)件更靠近上述使用者側(cè)時(shí)，使用時(shí)能利用佩戴構(gòu) 件將顯示裝置隱藏。由此，外觀進(jìn)一步美化。
上述導(dǎo)光裝置例如能使用將上述圖像在內(nèi)部反射規(guī)定次數(shù)后導(dǎo)入上述使 用者的眼中的自由曲面棱鏡。使用自由曲面棱鏡能容易地實(shí)現(xiàn)頭戴顯示器整體 的小型化。此外，導(dǎo)光裝置并不局限于自由曲面棱鏡，如果采用具有傳導(dǎo)圖像 的導(dǎo)光路和放大圖像的鏡片的結(jié)構(gòu)，則能在保持其功能的同時(shí)進(jìn)一步小型化。 導(dǎo)光路只要是將圖像反射規(guī)定次數(shù)的構(gòu)件即可。
此種頭戴顯示器中，也可具有使上述顯示裝置和上述導(dǎo)光裝置在上述佩戴 構(gòu)件的上述梁和樁頭(日文智；框架橫側(cè)端部的與鏡腿連接的部分)之間滑 動的移動機(jī)構(gòu)。通過設(shè)置移動機(jī)構(gòu)，上述導(dǎo)光裝置輸出的上述圖像的位置變得 可變。因此能根據(jù)使用者的眼睛位置在最合適的位置提供圖像。
此種上述移動機(jī)構(gòu)例如可采用具有一端與上述顯示裝置連接的齒條部和 使用者可以操作的小齒輪部的結(jié)構(gòu)。隨著上述小齒輪部的旋轉(zhuǎn)，上述齒條部滑 動，上述顯示裝置和上述導(dǎo)光裝置滑動。
此外，頭戴顯示器也可增設(shè)可以使上述顯示裝置在上述導(dǎo)光裝置的方向上 移動的調(diào)整機(jī)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)中，通過根據(jù)使用者的視力(日文視度)將從顯 示裝置到導(dǎo)光裝置的距離調(diào)整至最適合的距離，能向使用者提供視力修正后的 圖像。
本發(fā)明的其他頭戴顯示器具有用于顯示圖像的顯示裝置，將顯示裝置顯 示的圖像以規(guī)定的倍率放大并導(dǎo)入使用者的眼睛的導(dǎo)光裝置，以及眼鏡形狀的 佩戴構(gòu)件，上述顯示裝置安裝在相當(dāng)于上述佩戴構(gòu)件的眼鏡鏡片的位置的中 間，上述顯示裝置和上述導(dǎo)光裝置被連接成在上述使用者佩戴上述佩戴構(gòu)件 時(shí)，從上述使用者的角度來看在橫向上并排。


圖1是表示將本實(shí)施方式的頭戴顯示器安裝到眼鏡上的狀態(tài)的圖。 圖2是頭戴顯示器安裝到眼鏡上的方法的說明圖。
圖3是盒子的俯視圖。 圖4是表示盒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。 圖5是移動機(jī)構(gòu)的動作說明圖。 圖6是調(diào)整機(jī)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。 圖7是調(diào)整機(jī)構(gòu)的動作說明圖。 圖8是自由曲面棱鏡內(nèi)的導(dǎo)光路的說明圖。 圖9是從后方所見的本實(shí)施方式的頭戴顯示器的圖。 圖10a是從前方所見的在安裝有本實(shí)施方式的頭戴顯示器的狀態(tài)下的眼 鏡的圖。
圖10b是從前方所見的在安裝有本實(shí)施方式的頭戴顯示器的狀態(tài)下的眼 鏡的圖。
圖ll是本發(fā)明的自由曲面棱鏡的變形例的結(jié)構(gòu)圖。 圖12是本發(fā)明的自由曲面棱鏡的變形例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一種理想的實(shí)施方式。 本實(shí)施方式的頭戴顯示器1是安裝在如圖1所示的眼鏡框架形狀的眼鏡 100上使用的安裝型的HMD。本實(shí)施方式中，頭戴顯示器1安裝于眼鏡100的 后方。使用時(shí)，頭戴顯示器1位于使用者和眼鏡100之間。因此除使用者以外 很難知道頭戴顯示器1的存在。但是即使將頭戴顯示器1設(shè)置在眼鏡100的前 方也不會影響本發(fā)明獲得的效果。
眼鏡100采用眼鏡框架101內(nèi)嵌有眼鏡鏡片102的與通常的眼鏡相同的結(jié) 構(gòu)。眼鏡框架101具有左右眼鏡腿103、左右邊框104和連接左右邊框104的 梁105。左右眼鏡腿103分別通過鉸鏈與左右邊框104連接，可將眼鏡腿103 以與邊框104平行的朝向折疊?？梢酝ㄟ^將眼鏡腿103的前端分別卡定在使用 者的雙耳上或通過2條眼鏡腿103夾住使用者的頭部將眼鏡100固定在使用者的頭部。
本實(shí)施方式中，由于頭戴顯示器1位于眼鏡100的后方，因此眼鏡腿103 的長度比通常的眼鏡框架的眼鏡腿長。此外也可使眼鏡腿103的前端形成容易 卡定在使用者的耳朵上的形狀，但是直線狀可使使用者的使用感與頭戴顯示器 l的存在與否無關(guān)，不發(fā)生改變。
頭戴顯示器1具有內(nèi)置有顯示器的盒子10、通過可動部16與盒子10
連接的左右的自由曲面棱鏡20、與盒子10連接的鼻托30。
盒子10安裝在眼鏡100的梁105上，使其位于眼鏡100的后方。將自由 曲面棱鏡20與盒子10連接成在使用者佩戴眼鏡100時(shí)，從使用者的角度來看 棱鏡和盒子10橫向并排。鼻托30安裝在比盒子10更靠后方的位置上。顯示 器顯示的圖像被自由曲面棱鏡20以規(guī)定的倍率放大，從自由曲面棱鏡20朝后 方輸出。朝后方輸出的圖像進(jìn)入佩戴眼鏡100的使用者的眼中。圖像例如從自 由曲面棱鏡20的點(diǎn)線圍起的區(qū)域輸出。
頭戴顯示器1如圖2所示安裝在眼鏡100上。在眼鏡100的梁105上形成 有第1安裝構(gòu)件40。本實(shí)施方式中，第1安裝構(gòu)件40由與梁105連接的第1 軸部40a和設(shè)在第1軸部40a的前端的第1球部40b構(gòu)成。第1安裝構(gòu)件40 也可與眼鏡100形成一體，但是為使眼鏡100能使用通用的眼鏡框架，最好將 其做成能通過粘結(jié)劑等安裝到眼鏡100上、與眼鏡100分體形成的構(gòu)件。
頭戴顯示器1的盒子10中，在眼鏡IOO側(cè)的面上形成有第1嵌合孔10a。 在安裝到眼鏡100上時(shí)，第1安裝構(gòu)件40的第1球部40b與第1嵌合孔10a 嵌合，成為所謂的球節(jié)。
此外在盒子10的設(shè)有第1嵌合孔10a的面的相反側(cè)的面上形成有與第1 安裝構(gòu)件40結(jié)構(gòu)、大小相同的第2安裝構(gòu)件50。第2安裝構(gòu)件50由與盒子 10連接的第2軸部50a及設(shè)于第2軸部50a的前端的第2球部50b構(gòu)成。第2 安裝構(gòu)件50可與盒子10形成一體，但也可做成通過粘結(jié)劑等安裝到盒子10 上的結(jié)構(gòu)。
在鼻托30的與盒子10連接的部分上形成有第2嵌合孔30a。第2嵌合孔 30a與第l嵌合孔10a大小相同。在安裝到盒子10上時(shí)，第2安裝構(gòu)件50的
8第2球部50b與第2嵌合孔30a嵌合，成為所謂的球節(jié)。
第1安裝構(gòu)件40與第2安裝構(gòu)件50、第1嵌合孔10a與第2嵌合孔30a 分別形狀、大小相同。因此第l安裝構(gòu)件40也可與第2嵌合孔30a嵌合。由 此，也可除去盒子IO、可動部16及自由曲面棱鏡20，只將鼻托30直接安裝 在眼鏡100上，從而作為通常的眼鏡框架使用。
接著對頭戴顯示器1進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖3是從圖1中的上側(cè)所見的頭戴顯示器1的圖。
盒子10是大致矩形的中空結(jié)構(gòu)。盒子10并非必須是樹脂制的，但本實(shí)施 方式中是樹脂制的。盒子10的上表面設(shè)有用于調(diào)整視力的視力調(diào)整鈕12和用 于調(diào)整自由曲面棱鏡20的位置的棱鏡位置調(diào)整鈕13。
視力調(diào)整鈕12用于通過其操作使盒子10內(nèi)部的顯像在圖像的光軸方向上 進(jìn)退動作。本實(shí)施方式中，為了能分別調(diào)整左右眼睛的視力而設(shè)置了2個(gè)。
棱鏡位置調(diào)整鈕13用于通過其操作使自由曲面棱鏡20的位置相對于盒子 IO在規(guī)定的范圍內(nèi)移動。棱鏡位置調(diào)整鈕13的附近設(shè)有刻度，以便能直接感 知與棱鏡位置調(diào)整鈕13的操作量相對應(yīng)的自由曲面棱鏡的移動量。
圖4是表示盒子10的內(nèi)部、從上面看盒子10的局部剖視圖。
在盒子10內(nèi)設(shè)有視力調(diào)整鈕12，視力調(diào)整板ll，顯示器14，控制電 路板15，將視力調(diào)整鈕12、視力調(diào)整板11、顯示器14及控制電路板15包容 在內(nèi)部并與自由曲面棱鏡30連接的可動部16，以及小齒輪部17。
本實(shí)施方式中，對可動部16及自由曲面棱鏡30分別設(shè)置兩個(gè)的情形進(jìn)行 了說明，但是并非必須這樣，也可以分別設(shè)置一個(gè)。就是說除了雙眼用之外， 也可以是只用于右眼或左眼的結(jié)構(gòu)。
顯示器14用于顯示圖像，本實(shí)施方式中，為矩形的液晶顯示器。顯示器 14安裝在可動部16上，使其在使用者佩戴眼鏡100時(shí)，從使用者的角度來看 其短邊方向?yàn)榭v向，將圖像以規(guī)定的角度射入到自由曲面棱鏡20的一面上。
控制電路板15通過有線或無線傳輸從未圖示外部裝置獲取關(guān)于圖像的數(shù) 據(jù)，對其處理，將處理結(jié)果送到顯示器14，從而在顯示器14上顯示圖像。
外部裝置例如可使用硬盤播放器、DVD播放器、電視播放用的調(diào)諧器、個(gè)人電腦、手機(jī)、用于玩電腦游戲的游戲裝置、具有圖像處理功能的MP3 播放器等。
可動部16配置成顯示器14顯示的圖像能以規(guī)定的角度射入到自由曲 面棱鏡20的一面上，將自由曲面棱鏡20支承成當(dāng)顯示器14顯示圖像時(shí)， 其圖像的光能送到自由曲面棱鏡20上。
可動部16形成有齒條部16a，使其與小齒輪部17接觸。各齒條部16a 在朝向小齒輪部17的面上形成有齒。
小齒輪部17與棱鏡位置調(diào)整鈕13連接，隨著棱鏡位置調(diào)整鈕13的旋轉(zhuǎn)， 小齒輪部17也旋轉(zhuǎn)。小齒輪部17為圓柱形，在側(cè)面上形成有與圓柱的軸向 平行的齒。小齒輪部17的齒能與齒條部16a的齒嚙合，對應(yīng)小齒輪部17 的旋轉(zhuǎn)，齒條部16a移動。
艮P，如圖5所示，將棱鏡位置調(diào)整鈕13向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條部16a的基 端朝從小齒輪部17分離的方向移動，2個(gè)可動部16朝分離的方向滑動。相 反，將棱鏡位置調(diào)整鈕13向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條部16a的基端朝向小齒輪部17 靠近的方向移動，2個(gè)可動部16朝靠近的方向滑動。由于可動部16與自由 曲面棱鏡20連接，因此隨著此可動部16的滑動，自由曲面棱鏡20也同樣 地滑動。這樣，通過旋轉(zhuǎn)棱鏡位置調(diào)整鈕13，在將盒子10安裝到眼鏡100 上時(shí)，可使安裝在可動部16上的自由曲面棱鏡20在梁105和眼鏡100的樁頭 之間滑動。隨著自由曲面棱鏡20的滑動，從自由曲面棱鏡20輸出的圖像的位 置也滑動。由此能使圖像的輸出位置與使用者的眼睛位置相協(xié)調(diào)。
小齒輪部17也可與棱鏡位置調(diào)整鈕13構(gòu)成一體。齒條部16a和小齒輪 部17構(gòu)成了使自由曲面棱鏡20在梁105和樁頭之間滑動的移動機(jī)構(gòu)。
被可動部16包容在內(nèi)部的視力調(diào)整鈕12和視力調(diào)整板11是用于通過改 變從顯示器14到自由曲面棱鏡20的距離來提供與使用者的視力相協(xié)調(diào)的圖像 的調(diào)整機(jī)構(gòu)。圖6是放大可動部16來詳細(xì)說明調(diào)整機(jī)構(gòu)的圖。圖7是用于說 明調(diào)整機(jī)構(gòu)動作的圖。
視力調(diào)整鈕12采用朝盒子10的外部突出的頭部形成有槽，中部有彎成曲 柄狀的曲柄部12a的結(jié)構(gòu)。在槽內(nèi)插入平板旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄部12a繞旋轉(zhuǎn)中心旋視力調(diào)整板11的一邊與控制電路板15連接，在與該邊相對的邊的附近設(shè) 有在該邊的延伸方向上設(shè)有長邊并經(jīng)倒棱的矩形狀的調(diào)整孔lla。視力調(diào)整鈕 12的曲柄部12a貫通設(shè)置在調(diào)整孔lla內(nèi)。調(diào)整孔lla的短邊長度對應(yīng)此曲柄 部12a的大小形成。在圖7的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)視力調(diào)整鈕12時(shí)，曲柄部12a繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。由 于曲柄部12a貫通調(diào)整孔lla，因此在曲柄部12a旋轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)整孔lla對應(yīng)其 動作獲得朝控制電路板15方向的加載。因此，視力調(diào)整板11朝對控制電路板 15加載的方向移動。由于控制電路板15移動，因此顯示器14朝自由曲面棱鏡 20的方向移動。通過使顯示器14與自由曲面棱鏡20之間的距離可變，能調(diào)整 視力。由于視力調(diào)整鈕12旋轉(zhuǎn)，因此視力調(diào)整板11的動作為活塞狀。因此不會 發(fā)生顯示器14動作過度而與自由曲面棱鏡20碰撞、互相破損的情況。使用者 在使用時(shí)能旋轉(zhuǎn)視力調(diào)整鈕12使顯示器14的位置調(diào)整至最適合自己眼睛的視 力的位置。圖8是說明自由曲面棱鏡20的導(dǎo)光路的圖。自由曲面棱鏡20在將顯示器 14發(fā)出的光導(dǎo)向使用者的至少一只眼睛的同時(shí)放大顯示器14顯示的圖像。自由曲面棱鏡20采用具有分別為自由曲面的第1面Sl、第2面S2、第3 面S3的三個(gè)面并且截面為大致三角形狀的結(jié)構(gòu)。第1面Sl面對顯示器14，使顯示器14顯示的圖像中的顯示器14發(fā)出的 光通過并導(dǎo)向自由曲面棱鏡20的內(nèi)部。顯示器14發(fā)出的光在通過第1面S1 時(shí)折射，變化成使顯示器14顯示的圖像放大。第2面S2設(shè)成反射(通常是全反射)通過第1面Sl的光。通過第1面 Sl的光被第2面S2反射后，其方向發(fā)生大的改變，此外，變化成使顯示器14 顯示的圖像放大。第2面S2還使第3面S3反射的光通過。對此將在后面說明。第3面S3設(shè)成使第2面S2反射的光反射。第2面S2反射的光被第3面 S3反射后，其方向發(fā)生大的改變，此外，變化成使顯示器14顯示的圖像放大。 第3面S3上發(fā)生的反射既可以是全反射，也可以是金屬反射。當(dāng)?shù)?面 上發(fā)生的反射是全反射時(shí)，第3面S3的曲面設(shè)計(jì)成被第2面S2反射的光在到達(dá) 第3面S3時(shí)的入射角為全反射角以下。第3面S3上發(fā)生的反射是金屬反射時(shí)， 金屬例如通過蒸鍍附著在第3面S3的外側(cè)。在第3面S3的外側(cè)也可形成電介 質(zhì)多層膜以替代附著金屬。此時(shí)的反射通過電介質(zhì)多層膜進(jìn)行。
如上所述被第3面S3反射的光再次朝向第2面S2并通過第2面S2。通 過第2面S2的光在通過第2面S2時(shí)折射，變化成使顯示器14顯示的圖像放 大。顯示器14顯示的圖像如圖9所示顯示在自由曲面棱鏡20的點(diǎn)線部分。
在將盒子10安裝到眼鏡100上時(shí)，如上所述的自由曲面棱鏡20的至少一 部分在使用頭戴顯示器1時(shí)位于使用者的至少一只眼睛的前方，自由曲面棱鏡 20與盒子10連接成使顯示器14發(fā)出的光射入使用者的眼中。
從佩戴眼鏡100的使用者的角度來看，自由曲面棱鏡20并不是與盒子10 縱向連接，而是配置成與其橫向連接。即，頭戴顯示器l整體的形狀為橫向伸 展的形狀。
圖10a、圖10b分別是表示從前方所見的安裝有頭戴顯示器1的眼鏡100 的圖。
如這些圖所示，從前方看安裝有頭戴顯示器1的眼鏡100時(shí)，頭戴顯示器 1基本都隱藏在眼鏡鏡片102的后方。
本實(shí)施方式的頭戴顯示器l中，由于主體10與自由曲面棱鏡20被連接成 橫向并排，因此在將盒子10安裝到眼鏡100的后方時(shí)，能使頭戴顯示器1的 大部分從眼鏡100的前方看不到。g卩，能極力減少頭戴顯示器1從眼鏡100的 露出量，不會損害到設(shè)計(jì)性。
此外，由于本實(shí)施方式的頭戴顯示器1不會遮擋使用者的上下方向的視 野，因此即便是看自由曲面棱鏡20顯示的圖像時(shí)，雖然自由曲面棱鏡20的周 圍有些模糊但也是可見狀態(tài)。因此，即便是視線朝向自由曲面棱鏡20的狀態(tài) 也能進(jìn)行簡單的操作，很便利。此外，即便是視線朝向自由曲面棱鏡20的狀 態(tài)也能看清腳下，很安全。除此之外，如果將視線從自由曲面棱鏡20移開， 就能看清周圍。
接著對此頭戴顯示器1的使用方法進(jìn)行說明。使用此頭戴顯示器1時(shí)，將安裝有頭戴顯示器1的眼鏡100固定于使用者
的頭部。如上所述，安裝有頭戴顯示器1的眼鏡100可通過將眼鏡100的眼鏡 腿卡定在使用者的耳朵上、或用頭戴顯示器100的眼鏡腿夾住使用者頭部來固 定到使用者的頭部。
在此狀態(tài)下，使用者操作上述的外部裝置，將頭戴顯示器l應(yīng)顯示的圖 像的數(shù)據(jù)輸入到頭戴顯示器1中?？刂齐娐钒?5根據(jù)圖像的數(shù)據(jù)在顯示器14 上顯示圖像。
顯示器14顯示的圖像的光從顯示器14出發(fā)、輸入自由曲面棱鏡20的第 1面S1面。在自由曲面棱鏡20內(nèi)，光如圖8所示從第2面S2射出。通過射出 的光，使用者用雙眼看到變成適當(dāng)大小的圖像。
此時(shí)，使用者通過操作視力調(diào)整鈕12，能使顯示器14相對于自由曲面棱 鏡20靠近或遠(yuǎn)離，以使從顯示器14射向自由曲面棱鏡20的光的入射角不發(fā) 生變化。SP，能在顯示器14的圖像的射出方向上進(jìn)退動作。由此，能調(diào)整至 顯示與使用者的視力相協(xié)調(diào)的圖像。
此外，使用者通過操作棱鏡位置調(diào)整鈕13將顯示器14的位置移動到與使 用者的眼睛的位置相應(yīng)的部位，能適宜調(diào)整顯示器14的位置。
此外，使用者通過佩戴未圖示的耳機(jī)能聽到與圖像同步的音樂。
盒子10在本實(shí)施方式中記述為安裝于眼鏡100的梁105的大致中心位置， 但并不局限于此，盒子10也可安裝于眼鏡100的其他部分。
此外，作為本發(fā)明的導(dǎo)光裝置，在本實(shí)施方式中使用截面大致三角形 狀的自由曲面棱鏡20進(jìn)行了說明，但只要是至少一部分在使用到頭戴顯示 器1時(shí)位于使用者的至少一只眼睛之前、能將顯示器14發(fā)出的光導(dǎo)向使用者 的至少一只眼睛、并能放大顯示器14顯示的圖像，則使用任何構(gòu)件都可以。
例如，也可以是這樣的自由曲面棱鏡具有第1面、第2面、第3面和第 4面的4個(gè)面，顯示器14發(fā)出的光通過上述第1面，通過第1面后的光在第2 面上反射，在第2面上反射后的光在第3面上反射，在第3面上反射后的光通 過第4面，從而使導(dǎo)向自由曲面棱鏡內(nèi)部的光的方向變化的同時(shí)放大顯示器14 顯示的圖像。第1面至第4面可以是分別不連續(xù)的面，但第1面至第4面中的至少兩個(gè) 面也可以是連續(xù)的平滑連接的一個(gè)面。本實(shí)施方式中，第2面和第4面是連續(xù) 的平滑連接的一個(gè)面。
此外，本發(fā)明的導(dǎo)光裝置如圖ll所示也可具有放大從顯示器14發(fā)出的 圖像的第1透鏡71，使第1透鏡71發(fā)出的光反射、改變其光的方向的第l反 射鏡72，將第1反射鏡72反射的光反射、改變其光的方向的第2反射鏡73， 以及使第2反射鏡73發(fā)出的光透過的同時(shí)放大圖像的第2透鏡74。將反射的 次數(shù)及圖像放大到何種程度由顯示器14與使用者的眼睛的位置關(guān)系等決定。
此外，導(dǎo)光裝置也可如圖12所示，具有自由曲面棱鏡20、透鏡75和 透鏡76中的至少一方。透鏡75和透鏡76用于放大顯示器14顯示的圖像。對 這些透鏡75、透鏡76是板狀透鏡時(shí)的情形進(jìn)行說明，但并不局限于此，只要
是具有局部改變折射率的透鏡的功能的透鏡都可以。
透鏡75安裝于顯示器14與自由曲面棱鏡20的第1面Sl之間的任一位置， 使得顯示器14發(fā)出的光通過透鏡75輸入自由曲面棱鏡20的第1面Sl。通過 透鏡75的光在通過時(shí)折射，變化成使顯示器14顯示的圖像放大。g卩，通過這 樣的透鏡75，在射入自由曲面棱鏡20前，能放大顯示器14顯示的圖像。
透鏡76貼在自由曲面棱鏡20的第2面S2的外側(cè)，從自由曲面棱鏡20 的第2面S2射出的來自顯示器14的光通過透鏡76射入使用者的眼中。通過 透鏡76的光在通過時(shí)折射，變化成使顯示器14顯示的圖像放大。g卩，通過這 樣的透鏡76，能將從自由曲面棱鏡20射出的顯示在顯示器14上的圖像放大至 合適的大小，射入使用者的眼中。
此外，本實(shí)施方式中，盒子10采用了具有調(diào)整視力的視力調(diào)整鈕12和調(diào) 整自由曲面棱鏡20的位置的棱鏡位置調(diào)整鈕13的結(jié)構(gòu)，但是這些構(gòu)件不是必 須的，也可采用不具有這些構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。
此外，上述的安裝有頭戴顯示器1的眼鏡IOO在本實(shí)施方式中記述為是具 有梁105的眼鏡，但并不局限于此，也可以是如圖10b所示的沒有梁105的眼 鏡。此外，也可以不是市場上賣的眼鏡，而是頭戴顯示器l專用的眼鏡。例如， 也可以是耳機(jī)內(nèi)置于眼鏡100的眼鏡腿的眼鏡。
1權(quán)利要求
1.一種頭戴顯示器，安裝在眼鏡形狀的佩戴構(gòu)件上使用，包括用于顯示圖像的顯示裝置、以及將顯示裝置顯示的圖像以規(guī)定倍率放大并導(dǎo)向使用者的眼睛的導(dǎo)光裝置，其特征在于，所述顯示裝置和所述導(dǎo)光裝置被連接成在使用者佩戴所述佩戴構(gòu)件時(shí)，從所述使用者的角度來看在橫向上并排。
2. 如權(quán)利要求1所述的頭戴顯示器，其特征在于，所述顯示裝置安裝在 所述佩戴構(gòu)件的相當(dāng)于眼鏡鏡片的位置的中間。
3. 如權(quán)利要求1所述的頭戴顯示器，其特征在于，所述顯示裝置安裝在 所述佩戴構(gòu)件上，以使所述顯元裝置在所述使用者佩戴所述佩戴構(gòu)件時(shí)比所述 佩戴構(gòu)件更靠近所述使用者側(cè)。
4. 如權(quán)利要求1所述的頭戴顯示器，其特征在于，所述導(dǎo)光裝置是將所 述圖像在內(nèi)部反射規(guī)定次數(shù)并導(dǎo)向所述使用者的眼睛的自由曲面棱鏡。
5. 如權(quán)利要求1所述的頭戴顯示器，其特征在于，所述導(dǎo)光裝置包括 將所述圖像反射規(guī)定次數(shù)并引導(dǎo)的導(dǎo)光路、以及放大所述圖像的透鏡。
6. 如權(quán)利要求1所述的頭戴顯示器，其特征在于，具有使所述顯示裝置 和所述導(dǎo)光裝置在所述佩戴構(gòu)件的所述梁和樁頭之間滑動的移動機(jī)構(gòu)，從所述 導(dǎo)光裝置輸出的所述圖像的位置是可變的。
7. 如權(quán)利要求6所述的頭戴顯示器，其特征在于，所述移動機(jī)構(gòu)包括 一端與所述顯示裝置連接的齒條部、以及使用者可以操作的小齒輪部，隨著所 述小齒輪部的旋轉(zhuǎn)，所述齒條部滑動，使所述顯示裝置和所述導(dǎo)光裝置滑動。
8. 如權(quán)利要求1所述的頭戴顯示器，其特征在于，還包括使所述顯示裝 置能在所述導(dǎo)光裝置的方向上移動的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
9. 一種頭戴顯示器，包括用于顯示圖像的顯示裝置、用于將顯示裝置 顯示的圖像以規(guī)定倍率放大并導(dǎo)向使用者的眼睛的導(dǎo)光裝置、以及眼鏡形狀的 佩戴構(gòu)件，其特征在于，所述顯示裝置安裝在所述佩戴構(gòu)件的相當(dāng)于眼鏡鏡片的位置的中間，所述顯示裝置和所述導(dǎo)光裝置被連接成在所述使用者佩戴所述佩戴構(gòu)件 時(shí)，從所述使用者的角度來看在橫向上并排。
全文摘要
一種頭戴顯示器，安裝在眼鏡上。頭戴顯示器(1)包括內(nèi)置有顯示器的盒子(10)、自由曲面棱鏡(20)。頭戴顯示器(1)在盒子(10)被安裝于眼鏡(100)的梁(105)的狀態(tài)下使用。內(nèi)置有顯示器的盒子(10)和自由曲面棱鏡(20)被連接成在使用者佩戴眼鏡(100)時(shí)，從使用者的角度來看在橫向上并排。
文檔編號G02B27/02GK101675371SQ20078005186
公開日2010年3月17日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者山本正男 申請人:斯卡拉株式會社