万向接头和图像显示装置的制作方法

专利名称：万向接头和图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及万向接头和可佩戴在头部等的身体上使用的小型图像显示装置。
背景技术：
佩戴在头部等的身体上使用的、将图像显示于使用者眼前的头戴式显示器
(HMD),在虚拟现实及各种领域中得到应用。通常认为HMD是遮断外来光而只 显示图像的显示器， 一般形成风镜形状或大型的眼镜架形状。当使用HND时， 使用者不管朝什么方向都能看到图像，相反则不能看见外界。
近年来，曾提出使图像显示为视场的一部分，外界与图像都看得见的小型 图像显示装置的技术方案。
这类图像显示装置利用视线的移动，进行观看外界或观看图像的选择，因 此能在曰常生活场合中使用，作为使用的场合特别是不管室内室外，这一点具 有很高价值。
虽然此类图像显示装置打算安装到现有的眼镜上，但存在眼镜上有框无 框，镜架的材质和粗细等各种变数。因此，要求开发无论什么样眼镜上都能简 单地安装图像显示装置用的技术。
为了在无论什么样眼镜上都能简单地安装图像显示装置，认为对眼镜装卸 自如地构成图像显示装置是必要的。
另外，认为构成为能调整图像显示装置相对于眼镜的角度是必要的。
在考虑这种必要性的技术开发过程中，本申请发明者着眼于无论什么样的 眼镜，眼镜镜片平滑的面都是共同的部件的事实，做出了特愿2004-233912所 述的图像显示装置的发明。
该发明的图像显示装置之一，具有能对眼镜镜片的平滑的面进行固定的中 间部件；以及图像显示装置本体，后者包括该图像显示装置使用时位于使用者 一方眼睛前面的显示单元和能对中间部件进行装卸自如地固定的固定单元。
图8示出该图像显示装置10的图像显示装置本体100与中间部件800的立体图。如该图所示，中间部件800包括板形的底座210、以及从板形底座210 的前面突出地设置在板形底座210的前方(本说明书中，规定"前方" 一词为 离开使用者戴着眼镜时的脸的远方一侧的意思)的基底820。基底820具有朝向 它被固定在眼镜镜片上时的前方开着的凹曲面821。凹曲面821是对图像显示 装置本体100的中间部件800的接合部分。另在板座210的背面设置有用层状 的粘接剂形成的粘接剂层240，通过这样就能对眼镜镜片固定中间部件800。图像显示装置本体100包括近似形成为长方体的盒110。在盒110的后方 的面上，设置镜筒120。镜筒120呈近似圆筒形。镜筒120内部设置有扩大透 镜130。在盒110的后方的面上还设置有凸曲面101，作为固定单元。凸曲面 101朝盒110的后方突出地设置，做成规定的球面的一部分。该凸曲面101是 对中间部件800的图像显示装置本体100的接合部分。凸曲面101和凹曲面821，例如双方可用磁铁构成，也可以一方是磁铁另 -方用金属构成。即是说，凸曲面101和凹曲面821靠磁铁吸合固定。图9为示出图像显示装置本体100的凸曲面101与中间部件800的凹曲面 821吸合固定的状态图。根据图像显示装置10的接合部分的构成，就能简单地将图像显示装置10 装卸自如地安装到无论什么样的眼镜的镜片GL上。另外，图像显示装置10使 用时，要改变图像显示装置本体100的相对于中间部件800的角度，在固定中 间部件800与图像显示装置本体100的状态下，能使凸曲面101相对于凹曲面 821滑动。即是说，使用该接合部分的构成作为万向接头。但是，这种万向接头也不是没有要改进的地方。即，在构造上，该万向接 头凹曲面端部的厚度比中心部的厚度来得厚，磁力线在凸曲面和凹曲面的外部 比其内部分布得多。也即磁力线从凹曲面到凸曲面(或从凸曲面到凹曲面)，从 凸曲面(或凹曲面)通过空气返回凹曲面(或凸曲面)，存在于外部的磁力线部分 相应地减弱了吸着力。另外，其构造上，凸曲面与凹曲面在凹曲面的周缘部被较强地吸着固定。 其吸着力的矢量方向成为向凸曲面、凹曲面的中心部分倾斜的方向，所以在相 对于凹曲面稍挪动凸曲面时，凸曲面的位置往往回复到原来位置，不能稳定地 吸着固定。也就是，为了使一方部件相对于另一方部件的角度为所要的角度，
在相对于凹曲面滑动凸曲面以使图9所示的凸曲面中心部分的位置移动到所要 的位置时，往往返回到移动前的位置，角度调整不能很好地进行。
因此，在这种构成的万向接头中，难以"自如地"调整一方部件相对于另
--方部件的角度。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供能改进上述那样的万向接头的构成，并自如 地调整一方部件相对于另一方部件的角度的万向接头，以及应用这种万向接头 的图像显示装置。
为达到上述目的，本发明提供的万向接头，具有第l部件；以及相对于 该第1部件装卸自如地构成的、同时使能调整相对于所述第1部件的角度地构 成的第2部件，其中，所述第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的凸面， 所述第2部件，作为近似对应于所述凸面的面，在使所述第1部件与所述第2 部件吸着固定之际，与所述凸面接触的面具有预定的面即凹面，并具有在该凹 面'3所述凸面接触的状态下，能使所述凸面或所述凹面中的一方相对于所述凸
而或所述卩n面中的另一方滑动地构成的、导磁率高于空气的引导部件；以及设
置在所述引导部件的近似中央位置的、能装卸自如地吸着固定在所述凸面的至 少一部分的磁铁，通过在使所述磁铁吸着固定在所述凸面的状态下，使所述凸 面或所述凹面中的一方相对于所述凸面或所述凹面中的另一方滑动，能调整相
对于所述第1部件或所述第2部件中的一方部件的、所述第1部件或所述第2
部件中的另一方部件的角度。
由于本万向接头具有导磁率高于空气的引导部件，因此在使引导部件的凹 面与凸面吸着固定时，磁力线不是从磁铁到凸面、从凸面经空气到磁铁，而是 从磁铁到凸面、从凸面到引导部件、从引导部件到磁铁(或从磁铁到引导部件、 从引导部件到凸面、从凸面到磁铁)。即形成从磁铁到凸面、从凸面到引导部 件、从引导部件到磁铁的磁通闭环状态(或从磁铁到引导部件、从引导部件到 凸面、从凸面到磁铁的磁通闭环状态)。另外，本发明中，所谓"磁通的闭环 状态"，不仅包含磁通全部成闭环的状态，也包含即使或多或少存在磁通泄漏， 磁通近似成闭环的状态。
由于本发明中形成磁通的闭环状态，磁力线几乎不漏出到外部，因此，本 发明的万向接头，吸着力比上述的万向接头来得强。另外，由于形成上述的磁
通闭环状态，所以吸着力的矢量方向成垂直方向，能使稳定地吸着。因此，相 对于凹面稍许移动凸面时，凸面位置不会回到原来的位置，能自如地调整相对 于第1部件或第2部件中一方部件的第1部件或第2部件中另一方部件的角度。 该凸面只要是形成近似球面的一部分的面就可，凹面作为对应于所述凸面的面，在使第l部件和第2部件吸着固定之际，与所述凸面接触的面只要是预定的面就可。例如，可以构成所述凸面是形成规定球面的一部分的凸曲面，所 述凹面是对应于该凸曲面的凹曲面。也可以构成所述凸面是形成圆锥台的外侧 面形状的面，所述凹面是对应于该凸面的面。另外，凸面和凹面只要近似对应就可，例如，也可以将对应于形成规定球 面的一部分凸曲面的凹曲面，组合到形成圆锥台的外侧面形状的面即凸面上。所述引导部件，作为近似对应于所述凸面的面，在使所述第l部件与所述第2部件吸着固定之际，与所述凸面接触的面具有预定的面即凹面，在该凹面与所述凸面接触的状态下，能使所述凸面或所述凹面中的一方相对于所述凸面 或所述凹面中的另一方滑动地构成的、用导磁率高于空气的材料构成就行。例 如，引导部件可用铁构成，其形状也可为无论什么样的形状。另外，作为这种引导部件，也可使用一体成型的部件。如使用一体成型的部件，对第2部件安装一个引导部件就可，能方便引导部件对第2部件的安装。 作为一体成型的部件，例如是近似圆筒形的部件，可使用在其一端上形成 凹面的那种。该近似圆筒形的部件可以具有底部。如用具有底部的引导部件，磁铁可预 先安装在其底部的近似中央位置上，因此，只要对第2部件安装已装好磁铁的 引导部件就可，能方便对第2部件的引导部件和磁铁的安装。另外，作为引导部件，也不妨使用多个突出体构成的部件。作为多个突出 体，例如将多个突出体隔开规定的间隔配置在磁铁的周围，可使用各突出体在 使第1部件和第2部件吸着固定之际其一端与凸面接触的那种。所述磁铁设置在所述引导部件的轴线上，只要能吸着固定所述凸面的至少 一部分的磁铁，不论什么样的磁铁都可用。磁铁可用市售的圆柱形磁铁，在凸 面是形成规定球面的一部分的凸曲面，凹面是对应于该凸曲面的凹曲面时，作 为对应于该凸曲面的凹曲面在使第1部件和第2部件吸着固定之际，与凸曲面 接触的面具有预定的凹曲面也可以。如使用后者那样构成的磁铁，相对于凸曲 面或凹曲面中的另一方能更顺畅地滑动凸曲面或凹曲面中的一方。
如上所述，作为引导部件在使用近似圆筒形的部件且有底部时，磁铁在该 底部的近似中央的位置上与所述凸面吸着固定。所述凸面，只要能与磁铁吸着固定就可，可用磁铁或强磁性体等的、磁铁 吸着的材料来构成。如上所述，具有第l部件；以及相对于该第1部件装卸自如地构成的、 同时使能调整相对于所述第1部件的角度地构成的第2部件的万向接头，能如 下述那样构成。即，第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的、利用吸着 于磁铁的材料构成的凸面，第2部件，作为近似对应于所述凸面的面在使第1 部件与第2部件吸着固定之际，与凸面接触的面具有预定的面即凹面，并具有 在该凹面与所述凸面接触的状态下，能使凸面或凹面中的一方相对于凸面或凹 面中的另一方滑动地构成的、导磁率高于空气的引导部件；以及设置在引导部 件的近似中央位置的、使能装卸自如地吸着固定在凸面的至少一部分的磁铁， 在使磁铁吸着固定在所述凸面之际，形成从磁铁到凸面、从凸面到引导部件、 从引导部件到磁铁的磁通闭环状态或从磁铁到引导部件、从引导部件到凸面、 从凸面到磁铁的磁通闭环状态中的一种，通过在使磁铁吸着固定在凸面的状态 下，使凸面或凹面中的一方相对于凸面或凹面中的另一方滑动，能调整相对于 第1部件或第2部件中的一方部件的、第1部件或第2部件中的另一方部件的角度。根据这种万向接头，如上所述，便能自如地调整相对于第1部件或第2部 件中的 -方部件的、第l部件或第2部件中的另一方部件的角度。另外，如上所述，具有第l部件；以及相对于该第1部件装卸自如地构 成的、同时使能调整相对于所述第1部件的角度地构成的第2部件的万向接头， 可如下述那样构成。即，第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的、利用 吸着于磁铁的材料构成的凸面，第2部件，作为具有底面的圆筒形磁铁，具有 其上表面构成近似对应于凸面的、在第1部件与第2部件吸着固定之际，能与 所述凸面装卸自如地吸着固定的凹面，并在使该凹面与凸面接触的状态下能相 对于凸面或凹面中的另一方滑动凸面或凹面中的一方的磁铁，在使磁铁吸着固 定在所述凸面之际，形成从磁铁的所述凹面到所述凸面、从所述凸面到所述磁 铁的凹面、从所述磁铁的凹面到磁铁的底面、从所述磁铁的底面到所述磁铁的 凹面的磁通闭环状态，通过在使磁铁吸着固定在凸面的状态下，使凸面或凹面 中的一方相对于凸面或凹面中的另一方滑动，能调整相对于第1部件或第2部 件中的一方部件的、第l部件或第2部件中的另一方部件的角度。该万向接头虽然没有引导部件，但因具有带底面的圆筒形的磁铁，所以使 磁铁吸着固定在凸面之际，便形成从磁铁的凹面到凸面、从凸面到磁铁的凹面、 从磁铁的凹面到底面、从磁铁的底面到磁铁的凹面的磁通闭环状态。根据这种万向接头，也如上述那样，能调整相对于第l部件或第2部件中 的一方部件的、第l部件或第2部件中的另一方部件的角度。另外，如上所述，具有第l部件；以及相对于该第l部件装卸自如地构 成的、同时使能调整相对于所述第1部件的角度地构成的第2部件的万向接头， 可如下述那样构成。即，第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的、利用 吸着于磁铁的材料构成的凸面，第2部件，作为具有底面的圆筒形磁铁，具有 其上表面构成近似对应于凸面的、在第1部件与第2部件吸着固定之际使能与 凸面装卸自如地吸着固定的凹面，并在使该凹面与凸面接触的状态下，能相对 于凸面或凹面中的另一方滑动凸面或凹面中的一方的第1磁铁；以及设置在所 述第l磁铁的近似中央位置上的、使能装卸自如地吸着固定在凸面的一部分的 第2磁铁，在使所述第l磁铁和第2磁铁吸着固定在凸面之际，形成从第l磁 铁到凸面、从凸面到第2磁铁、从第2磁铁到第l磁铁的磁通闭环状态或从第 1磁铁到第2磁铁、从第2磁铁到凸面、从凸面到第1磁铁的磁通闭环状态中 的一种，通过在使第1磁铁和第2磁铁吸着固定在凸面的状态下，使凸面或凹 面中的一方相对于凸面或凹面中的另一方滑动，能调整相对于第1部件或第2 部件中的一方部件的、第l部件或第2部件中的另一方部件的角度。该万向接头虽然也没有引导部件，但因具有上述的第1磁铁和第2磁铁， 所以使这些磁铁吸着固定凸面之际，便形成从第1磁铁到凸面、从凸面到第2 磁铁、从第2磁铁到第1磁铁的磁通闭环状态或从第1磁铁到第2磁铁、从第 2磁铁到凸面、从凸面到第l磁铁的磁通闭环状态中的一种。另外，第l磁铁和第2磁铁可以一体成型，也可以不是一体成型。根据这种万向接头，也如上述那样，能调整相对于第l部件或第2部件中 的一方部件的、第1部件或第2部件中的另一方部件的角度。本发明提供的图像显示装置，是使用时安装在佩戴于使用者身上的眼睛的 镜片即眼镜镜片上使用的图像显示装置，具有能对所述眼镜镜片的平滑的面 进行固定的中间部件；以及图像显示装置本体，所述图像显示装置本体包括 该图像显示装置使用时位于使用者一方的眼睛之前的、使通过将所述的图像的 像光导入该一方的眼睛中，在存在于该一方的眼睛的视野的一部分即显示范围 的状态下，由该一方的眼睛观看所述图像的显示单元；以及能对所述中间部件 进行装卸自如地固定的固定单元，所述中间部件是上述的本发明的万向接头中 的第1部件或第2部件的一方，所述固定单元是本发明的第1部件或第2部件 的另一方。艮卩，如果是用上述的本发明的万向接头的图像显示装置，则能自如地调整 相对于第1部件或第2部件中的一方部件的、第1部件或第2部件中的另一方 部件的角度。本发明又提供的图像显示装置，是使用时安装在佩戴于使用者身上的眼睛 的镜片即眼镜镜片上或眼镜的框架即镜架上使用的图像显示装置，具有能对 所述眼镜镜片的边缘部或所述眼镜镜架的至少一部分进行装卸自如地固定的 中间部件；以及图像显示装置本体，所述图像显示装置本体包括该图像显示 装置使用时位于使用者一方的眼睛之前的、使通过将所述的图像的像光导入该 方的眼睛中，在存在于该一方的眼睛的视野的一部分即显示范围的状态下，由 该一方的眼睛观看所述图像的显示单元，和能对所述中间部件进行装卸自如地 固定的固定单元；以及所述中间部件是本发明的万向接头中的第1部件或第2 部件的一方，所述固定单元是本发明的万向接头中的第1部件或第2部件的另---方。本发明的图像显示装置与上述的图像显示装置不同，相对于眼镜镜片或眼 镜架的至少一部分装卸自如地固定中间部件，是安装于眼镜镜片或眼镜架上用的构成。在这种图像显示装置中，也因用上述那样的本发明的万向接头，所以能自如地调整相对于第l部件或第2部件中的一方部件的、第l部件或第2部件中 的另一方部件的角度。


图1示出从前上方看第1实施形态的图像显示装置整体的立体图。图2A示出图1所示的引导部件的立体图。图2B示出利用多个部件构成的中间部件的一例的主视图。图3A示出图l所示的图像显示装置的使用状态的侧剖视图。图3B示出第1实施形态的图像显示装置变形例的侧剖视图。
图3C示出第1实施形态的图像显示装置变形例的侧剖视图。 图3D示出第1实施形态的图像显示装置变形例的侧剖视图。图4示出第2实施形态的图像显示装置的使用状态的侧剖视图。 图5示出第3实施形态的图像显示装置的使用状态的侧剖视图。 图6示出第4实施形态的图像显示装置的图像显示装置本体装到中间部件 上的状态图。图7示出第4实施形态的图像显示装置的使用状态图。图8示出从来的图像显示装置的图像显示装置本体和中间部件的立体图。图9示出从来的图像显示装置的使用状态的侧面图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明将本发明的万向接头应用于图像显示装置时的较 作实施形态。在各实施形态的说明中，对共同的部分标注共同的符号，根据情 况哲略重复的说明。第1实施形态图1示出从前上方看第1实施形态的图像显示装置整体的立体图。第1实施形态的图像显示装置1，如图所示，包括对眼镜G的镜片GL平滑 的面上安装的2个图像显示装置本体100，并包括将这两个图像显示装置本体 100各自安装到眼镜镜片GL的平滑的面上的2个中间部件200。本发明的万向接头的构成，应用于连接图像显示装置本体100与中间部件 200的接合部分。首先，说明图像显示装置1的构成。图像显示装置本体100在图像显示装置1的使用时一起位于使用者眼睛一 方的前方位置上，对图像显示装置本体位于其前方的眼睛引导规定的图像像 光。使用者在左右眼睛的视野的一部分即显示范围内存在上述规定图像的状态 下，就看见该规定的图像。该图像显示装置本体IOO与图8所示的图像显示装置本体100相同，如上 所述，在盒110的后方的面上，设置对着中间部件200的图像显示装置本体100 的接合部分即凸曲面101。凸曲面101虽然在本实施形态中说明作为是形成规 定球面的一部分的曲面，由铁、镍等强磁性体构成的那种，但也可以只要是规 定的近似球面的一部分就行，且由吸着于磁铁或金属等的磁铁的材料来构成。图像显示装置本体100如图l所示，与对图像显示装置本体100传送图像 信号的电缆C相连接。电缆C连接于图像显示装置本体100的外侧面(图像显示装置本体100装到眼镜G上时的使用者的脸的侧方的面)。在盒110内部，液晶显示器(未图示)与电缆C连接，并设置有将通过电缆从外部送来的图像信号变换为能显示于显示器上的信号，使图像显示于液晶显示器的变换基板(未图示)；包含从背后照明液晶显示器的背光和控制该背光 的控制电路的、 一边进行控制一边使背光点亮的背光单元；以及图l中未示出 的、扩大液晶显示器上显示的图像像光的扩大透镜。图2A示出中间部件200的立体图。该中间部件200能固定在眼镜镜片GL 的平滑的面上。2个中间部件200都包括板形的基座210，与从基座210突出于基座210 前方的引导部件220，磁铁230。引导部件220是具有与基座210固定的底部的筒形部件，其前端部，作为 与凸曲面101对应的曲面，形成在使图像显示装置本体10 0与中间部件2 0 0吸 ^:固定之际，与凸曲面101接触的面为预定的凹曲面221。引导部件220其构 成为，在凹曲面221与凸曲面101接触的状态下，能相对于凸曲面101或凹曲 面221中的另一方滑动凸曲面101或凹曲面221中的一方。该引导部件220在 本实施形态中说明为由铁构成的部件的那种。本实施形态中，虽然引导部件220说明为上述的那样，但引导部件若具有 凹曲面221，且在使凹曲面221与凸曲面101接触状态下，能相对于凸曲面101 或凹曲面221中的另一方滑动凸曲面101或凹曲面221中的一方，并用导磁率 高于空气的材料构成，则无论什么样的也可以。作为这种引导部件，可以如本 实施形态的引导部件220那样一体成型的部件，也可使用不是一体成型的多个 部件。也可为没有底部的筒形部件。如用一体成型的部件，则只要对底座210 安装一个引导部件就可，省事。另外，作为由多个部件构成的引导部件，例如 在磁铁周围隔开规定间隔配置多个突出体，各突出体能用在使图像显示装置本 体100与中间部件200吸着固定之际其一端与凸曲面101接触的那种。作为使用多个部件的引导部件，如图2所示，也可以用配置于同心圆上的 断面为扇形的部件221A， 221B，以及221C构成的部件。磁铁230装于引导部件220底部的近似中央的位置上。该磁铁230作为对
应于凸曲面101的曲面，具有在使图像显示装置本体100与中间部件200吸着 固定之际，与凸曲面101接触的面为预定的凹曲面231。磁铁230具有能与凸 曲面101的至少一部分装卸自如地吸着固定的磁力。本实施形态中的磁铁230， 不限于此，但与凸曲面101接触的侧的面定为N极，与引导部件220接触的其 里侧的面定为S极。提供给磁铁230的极性也可与此相反。本实施形态中磁铁 230说明为上述的那种，但若是设在引导部件220的近似中央位置上的，能吸 着固定凸曲面101的至少一部分的磁铁，则无论什么样的都可用。g卩，如果形 成具有凹曲面231，则能更顺畅滑动，但也可用不是凹曲面231而具有平面的 圆柱形磁铁等。另外，本实施形态的引导部件220具有底部，磁铁230可预先安装于其底 部的近似中央位置上，所以在磁铁安装于底座上后，不必为位于引导部件中央 地考虑安装引导部件。能使对底座的引导部件和磁铁的安装来得容易。上述的引导部件220与磁铁230成了对图像显示装置本体100的中间部件 200的接合部分。设定底座210为在对中间部件200安装图像显示装置本体100之际，不遮 住镜筒120孔径部分的大小的正方形板状体。在底座210的背面，设置有由成层状的粘接剂形成的粘接剂层240。粘接 剂层240通过使其表面接触眼镜镜片GL的平滑的面，使中间部件200能固定 在眼镜镜片GL上。又，如后面所述，在安装于眼镜镜片GL上的中间部件200 上安装图像显示装置本体100。粘接剂层240具有能将图像显示装置本体100被安装的中间部件200稳定 地固定在眼镜镜片GL上的粘着力。不过，本实施形态中，粘接剂层240的对 眼镜镜片GL的安装为装卸自如的安装。本实施形态中，底座210虽作为上述那样的说明，但粘接剂层240也可构 成为实现永久性固定的那种，也可用其他部件代替粘接剂层240实施对眼镜镜 片的安装。下面，说明使用上述图像显示装置1之际的，图像显示装置本体100的对 眼镜镜片GL的安装。这种安装，首先，通过将中间部件200安装到眼镜镜片GL的前侧的面上 来实现。这种安装只要将中间部件200的粘接剂层240接触到眼镜镜片GL的 适当位置上压紧就可。其次，将图像显示装置本体100安装到中间部件200上。这种安装通过将 凸曲面101接近凹曲面221，靠磁力使磁铁230与凸曲面101互相吸着来实现。这样一来，图像显示装置本体100便经由中间部件200固定在眼镜镜片GL 的前侧的面上。图3A示出图像显示装置本体100被安装于眼镜镜片GL上的状态。图像显示装置本体100与中间部件200之间的接合部分，如上所述，通过 使凸曲面101的一部分与磁铁230吸着，能形成中间部件200与图像显示装置 本体100之间的装卸自如的固定。该接合部分的构成中，因中间部件200具有导磁率高的引导部件220，所 以在使凹曲面221与凹曲面101吸着固定时，磁力线在该实施形态中如图3A 中用标有X1符号的箭头所示，从磁铁230到凸曲面101，从凸曲面101到引导 部件220，从引导部件220到磁铁230导通。极性相反时，箭头的方向也相反， 磁力线从磁铁230到引导部件220，从引导部件220到凸曲面101，从凸曲面 101到磁铁230导通。即是说，形成从磁铁230到凸曲面101，从凸曲面101 到引导部件220，从引导部件220到磁铁230的磁通闭环状态(或从磁铁230到 引导部件220，从引导部件220到凸曲面101，从凸曲面101到磁铁230的磁 通闭环状态)。这时，磁力线通过磁铁230，凸曲面101，引导部件220的内部 而不通出到外部，所以由接合部分产生的吸着力强。另外，由于形成上述的磁 通闭环状态，吸着力的矢量方向为垂直方向，能稳定地吸着。因此，在对凹曲面221稍稍移动凸曲面101时，凸曲面101不会返回原来 位置，能自如地调整图像显示装置本体的角度。即，在安装于眼镜镜片GL的 前侧的面的状态下，能沿上下方向，左右方向或其间的倾斜方向等所要方向， 调整图像显示装置本体100的角度。另外，本实施形态中，所谓"磁通的闭环状态"，不仅包含磁通完全闭合 的状态，而且也包含即使存在或多或少的泄漏，磁通实质是闭合的状态。这一 点在下面的实施形态中也一样。变形例1上述的图像显示装置1的凸曲面，引导部件和磁铁的凹曲面形状，也可如 图3B所示那样地构成。艮卩，图3B所示的图像显示装置la具有引导部件220a、磁铁230a的同时，
具有凸面101a取代凸曲面101。凸面101a设置在从盒110向后方突出设置的圆柱上，是形成圆锥台外侧 面形状的面。引导部件220a的凹面221a是对应于凸面101a的面，使第1实 施形态的凹曲面221为平坦的面。磁铁230a是一般的圆柱形磁铁，吸着固定凸曲面101a的面是预定的面即 凹面231a，并不是曲面，而是平面。磁铁230a的极性，与第l实施形态中的 没有变化。图像显示装置的凸曲面，也如此构成引导部件和磁铁的凹曲面形状，通过 使凸面101a的一部分与磁铁230a吸着，形成从磁铁230a到凸面101a，从凸 面101a到引导部件220a，从引导部件220a磁铁230a的闭环状态(图3B中用 X2示出该磁通的闭环。)。磁铁230a的极性相反时，磁通成为从磁铁230a到 引导部件220a，从引导部件220a到凸面101a，从凸面101a到磁铁230a。本 变形例与第1实施形态相同，实现强劲稳定的吸着，能自如地调整图像显示装 置本体100的角度。即是说，在安装于眼镜镜片GL前侧的面的状态下，能沿 上下方向，左右方向或其间的倾斜方向等所要方向，调整图像显示装置本体ioo 的角度。变形例2上述的图像显示装置1的接合部分，也可如图3C所示那样地构成。 艮P，图3C所示的图像显示装置lb没有引导部件220a，而有磁铁230b。 磁铁230b,是由与第1实施形态的引导部件220近似相同形状构成的磁铁。 即，磁铁230b是具有与盒210固定的底部的筒形部件，在其前端上，作为对 应于凸曲面101的曲面，形成在使图像显示装置本体100与中间部件200b吸 着固定之际与凸曲面101接触的预定的凹曲面221b。而且被构成为使在凹曲面 221b与凸曲面101接触状态下，能相对于凸曲面101或凹曲面221b中的另一 方滑动凸曲面101或凹曲面221b中的一方。这里，磁铁230b例如从图3C的箭头Yl方向来看时，利用通过其中心且 垂直于底部的凸曲面101侧的面，划分为给定N极或S极磁性的偶数个部分。 给定N极或S极磁性的偶数个部分各个也可以是相同大小。例如，如图3C的 (a)所示，磁铁230b可以划分为给定N极或S极磁性的2个部分，也可以如图 3C的(b)所示，划分为给定N极或S极磁性的6个部分。即使是如此构成的图
像显示装置lb，通过使凸曲面101的一部分与磁铁230b吸着，也能形成从给 定磁铁230b的凹曲面221b的N极磁性的部分到凸曲面101，从凸曲面101到 给定磁铁230b的凹曲面221b的S极磁性的部分，从给定磁铁230b的凹曲面 221b的S极磁性的部分通过磁铁230b的底部到给定磁铁230b的凹曲面221b 的N极磁性的部分那样的磁通闭环状态。因此，用这种接合部，也能实现强劲 稳定的吸着，能自如地调整图像显示装置本体100的角度。即是说，在安装于 眼镜镜片GL前侧的面的状态下，能沿上下方向，左右方向或其间的倾斜方向等所要方向，调整图像显示装置本体ioo的角度。变形例3另外，图像显示装置1的接合部分，也可如图3D所示那样地构成。艮口，图3D所示的图像显示装置lc与图像显示装置lb—样，没有引导部 件220，而有磁铁230c。磁铁230c，是具有与盒210固定的底部的筒形部件，在其前端上，作为对 应于凸曲面101的曲面，形成在使图像显示装置本体100与中间部件200C吸 着固定之际，与凸曲面101接触的预定的凹曲面221c。而且被构成为使在凹曲 面221c与凸曲面101接触状态下，能相对于凸曲面101或凹曲面221c中的另 一方滑动凸曲面101或凹曲面221c中的一方，这方面与变形例2的磁铁230b 的构成相同，但不同之点在于，磁铁230c还在其中央位置上设置与凸曲面101 的一部分吸着固定的圆柱形磁铁。该圆柱形磁铁的，与凸曲面101的一部分吸 着固定的预定的面231c，不是曲面，而是平面。磁铁230c在本实施形态中说明为一体成型的那种，但也可能将从底部隆 起的外侧部分与内侧部分分开地来做。本实施形态中的磁铁230c从图3D的箭 头Y2方向来看时，如(a)所示，分别对中心部分和周边部分给定N极磁性和S 极磁性。也可以对磁铁230c给定与此相反的磁性。这样构成的图像显示装置lc，在使凸曲面101的一部分与磁铁230c吸着 的情况下，从给定N极磁性的磁铁230c的面231c到凸曲面101，从凸曲面101 到给定磁铁230c的S极磁性的凹曲面221c，从给定磁铁230c的S极磁性的凹 曲面221c通过磁铁230c的底部到给定磁铁230c的N极磁性的面231c，完成 磁力线的闭环。极性相反时，从给定磁铁230c的N极磁性的凹曲面221c到凸 曲面IOI，从凸曲面101到给定磁铁的S极磁性的面231c，从给定磁铁的S极磁性的面231c通过磁铁230c的底部到给定磁铁230c的N极磁性的凹曲面 221c，形成磁通的闭环状态。无论如何，用该接合部也能实现强劲稳定的吸着， 能自如地调整图像显示装置本体100的角度。即是说，在安装于眼镜镜片GL 前侧的面的状态下，能沿上下方向，左右方向或其间的倾斜方向等所要方向， 调整图像显示装置本体100的角度。又，上述的变形也适用于以下的实施形态。第2实施形态图4示出本实施形态中的图像显示装置2的使用状态。 图像显示装置2其接合部分的构成，与第1实施形态的图像显示装置1中 的不同。艮P，在第1实施形态中的中间部件200的底座210的前面，设置上述的引 导部件220，但本实施形态中的图像显示装置2的中间部件300设置凸曲面101 来取代它。凸曲面IOI向中间部件300的前方突出地设置。凸曲面101形成规 定的球面的一部分。该凸曲面101在本实施形态中说明为由强磁性体构成的那 种，但也可用磁铁或金属等的吸着磁铁的材料构成。与具备这种凸曲面101的中间部件300组合使用的图像显示装置本体900， 在其后方的面上具有引导部件220。引导部件220，其底部固定在图像显示装 置本体900的后方的面上，具有朝后方张开的凹曲面221。磁铁230安装在引导部件220的底部近似中央位置上，利用磁力互相吸合 磁铁230与凸曲面101。即是说，本实施形态使第1实施形态中的凸曲面101与引导部件220和磁 铁230之间的关系反转。采用本实施形态那样的接合部分，通过使凸曲面101的一部分与磁铁230 吸着，也形成从磁铁230到凸曲面101，从凸曲面101到引导部件220，从引 导部件220到磁铁230(或从磁铁230到引导部件220，从引导部件220到凸曲 面IOI，从凸曲面101到磁铁230)的磁通闭环状态，所以能实现强劲稳定的吸 着，能自如地调整图像显示装置本体900的角度。即是说，在安装于眼镜镜片 GL前侧的面的状态下，能沿上下方向，左右方向或其间的倾斜方向等所要方向， 调整图像显示装置本体900的角度。
第3实施形态图5示出本实施形态中的图像显示装置3的使用状态。本实施形态中的图像显示装置3其接合部分的构成也与上述实施形态的图 像显示装置1， 2中的不同。艮P，在第1实施形态中的中间部件200的底座210的前面，设置上述的引 导部件220，但本实施形态中的图像显示装置3的中间部件500具有图5所示 那样有基座520来取代它。基座520上设置有凸曲面521。凸曲面521朝中间 部件500的前方突出地设置。凸曲面521形成规定的球面的一部分。该凸曲面 521在本实施形态中说明为由强磁性体构成的那种，但也可用磁铁或金属等的 吸着磁铁的材料构成。与具备这种基座520的中间部件500组合使用的图像显示装置本体400， 在其后方的面上具有埋设在其后方的面上使形成凹曲面221的引导部件220。 磁铁230安装在引导部件220的底部近似中央位置上，利用磁力互相吸合磁铁 230与凸曲面521。即是说，本实施形态使第1实施形态中的凸曲面101与引导部件220和磁 铁230之间的关系反转，并使第2实施形态中的引导部件220和磁铁230埋设 在图像显示装置本体400的后方的面上。采用本实施形态那样的接合部分，通过使凸曲面521的一部分与磁铁230 吸着，也形成从磁铁230到凸曲面521，从凸曲面521到引导部件220，从引 导部件220到磁铁230 (或从磁铁230到引导部件220，从引导部件220到凸曲 面521，从凸曲面521到磁铁230)的磁通闭环状态，所以能实现强劲稳定的吸 着，能自如地调整图像显示装置本体400的角度。即是说，在安装于眼镜镜片 GL前侧的面的状态下，能沿上下方向，左右方向或其间的倾斜方向等所要方向， 调整图像显示装置本体400的角度。第4实施形态图6示出本实施形态中的图像显示装置4。图7示出本实施形态中的图像 显示装置4的使用状态。图像显示装置4其接合部分的构成与第1实施形态的图像显示装置1中的 相同，但在图像显示装置本体600和中间部件700的构成中不同。即是说，第1实施形态的图像显示装置本体100，凸曲面101与镜筒120
一起设置在盒110的后方的面上，但本实施形态的图像显示装置600，如图6 所示，在盒610的后方的面上只设置镜筒620，凸曲面610设置在盒610的前 方的面上。另外，第1实施形态的中间部件200，其构成为使能对眼镜镜片GL的平滑 的面装卸自如地固定，但本实施形态的中间部件700，其构成为使能对眼镜镜 片周缘部装卸自如地固定。具体说，中间部件700如图6所示，包括具有两端的板形部件710,从该 部件710的一端部分中的后面突出到部件710后面的引导部件720和磁铁730。引导部件720和磁铁730是与第1实施形态的引导部件220和磁铁230相 同的部件。引导部件720的底部固定在部件710上。部件710，如图7所示，其构成为一端侧的引导部件720被安装的部分的 宽度较宽，其余部分的宽度较窄。该部件710还从其一端侧到另一端侧，形成 向后方弯曲的形状，另一端上形成对眼镜镜片GL的周缘部固定中间部件700 用的夹子711。部件710构成为后述那样在将图像显示装置4安装于眼镜镜片 GL的周缘部时，使图像显示装置本体600位于眼镜镜片GL的近似中央的前方。本实施形态中说明引导部件720为上述的那种，但也可以构成为不是装卸 白如地同定在眼镜镜片GL的周缘部，而是装卸自如地固定在作为眼镜框的眼 镜框至少一部分上。其次，说明使用上述的图像显示装置4之际的、图像显示装置600的对眼镜镜片GL的周缘部的安装。该安装首先通过在中间部件700上安装图像显示装置600来实现。该安装 如图6所示，将图像显示装置600的凸曲面601靠近引导部件720的凹曲面721， 使磁铁730与凸曲面601利用磁力互相吸着。其次，将中间部件700安装到眼镜镜片GL的周缘部。该安装通过夹子711 夹住眼镜镜片GL的周缘部来实现。这样一来，图像显示装置600便经由中间部件700固定在眼镜镜片GL的 前侧。图7示出如上述那样将图像显示装置4安装于眼镜镜片GL的周缘部的状 态。如图所示，在利用夹子711夹住眼镜镜片GL的周缘部，中间部件固定到 眼镜镜片GL的周缘部之际，安装于中间部件700上的图像显示装置600便位 于眼镜镜片GL的近似中央的前方。
采用本实施形态的图像显示装置4，通过使凸曲面601的一部分与磁铁730 吸着，也形成上述的磁通闭环状态，所以能实现强劲稳定的吸着，能自如地调 整图像显示装置本体600的角度。即是说，在安装于眼镜镜片GL前侧的面的 状态下，能沿上下方向，左右方向或其间的倾斜方向等所要方向，调整图像显 示装置本体600的角度。另外，本实施形态中，虽然说明了图像显示装置本体600具有凸曲面601， 中间部件700具有凹曲面721的那一种，但有关万向接头部分也可以为第2实 施形态、第3实施形态那样的构成。以上，虽然说明了本发明的万向接头应用于图像显示装置时的较佳实施形 态，但有关的万向接头不仅能使用于图像显示装置的连接，而且能使用于各种 各样的两个部件之间的连接中。
权利要求
1. 一种万向接头，具有第1部件；以及相对于该第1部件装卸自如地 构成的、同时能调整相对于所述第l部件的角度地构成的第2部件，其特征在 于，所述第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的凸面，所述第2部件，作为近似对应于所述凸面的面，在使所述第l部件与所述 第2部件吸着固定之际，与所述凸面接触的面具有预定的面即凹面，并具有在 该凹面与所述凸面接触的状态下，能使所述凸面或所述凹面中的任意一方相对 于所述凸面或所述凹面中的任意另一方滑动地构成的、导磁率高于空气的引导 部件；以及设置在所述引导部件的近似中央位置的、能装卸自如地吸着固定在所述凸面的至少一部分的磁铁，通过在使所述磁铁吸着固定在所述凸面的状态下，使所述凸面或所述凹面 中的任意一方相对于所述凸面或所述凹面中的任意另一方滑动，能调整相对于所述第1部件或所述第2部件中的任意一方部件的、所述第1部件或所述第2部件中的任意另--方部件的角度。
2. 如权利要求1所述的万向接头，其特征在于，所述第2部件具有的引导部件是近似筒形的部件，在其一方的端部形成所 述凹面，所述磁铁设置在引导部件的近似轴线上。
3. 如权利要求2所述的万向接头，其特征在于， 所述近似筒形的部件具有底部，所述磁铁在所述底部的近似中央位置上，与所述凸面吸着固定。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的万向接头，其特征在于， 所述凸面是形成规定球面的一部分的凸曲面， 所述凹面是与该凸曲面对应的凹曲面。
5. 如权利要求4所述的万向接头，其特征在于，所述磁铁，作为对应于所述凸曲面的凹曲面在使第l部件与第2部件吸着 固定之际，与所述凸曲面接触的面具有预定的凹曲面。
6. 如权利要求1至3中任一项所述的万向接头，其特征在于， 所述凸面是形成圆锥台的外侧面形状的面，所述凹面是对应于该凸面的面。
7. —种万向接头，具有第1部件；以及相对于该第1部件装卸自如地 构成的、同时能调整相对于所述第l部件的角度地构成的第2部件，其特征在 于，所述第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的、利用吸着于磁铁的材 料构成的凸面，所述第2部件，作为近似对应于所述凸面的面，在使所述第1部件与所述 第2部件吸着固定之际，与所述凸面接触的面具有预定的面即凹面，并具有在 该凹面与所述凸面接触的状态下，能使所述凸面或所述凹面中的任意一方相对 于所述凸面或所述凹面中的任意另一方滑动地构成的、导磁率高于空气的引导 部件；以及设置在所述引导部件的近似中央位置的、能装卸自如地吸着固定在所述凸面的至少一部分的磁铁，在使所述磁铁吸着固定在所述凸面之际，形成从所述磁铁到所述凸面、从 所述凸面到所述引导部件、从所述引导部件到所述磁铁的磁通闭环状态或从所 述磁铁到所述引导部件、从所述引导部件到所述凸面、从所述凸面到所述磁铁 的磁通闭环状态中的一种，通过在使所述磁铁吸着固定在所述凸面的状态下，使所述凸面或所述凹面 中的任意 一 方相对于所述凸面或所述凹面中的任意另 一 方滑动，能调整相对于所述第1部件或所述第2部件中的任意一方部件的、所述第1部件或所述第2部件中的任意另一方部件的角度。
8. —种万向接头，具有第1部件；以及相对于该第1部件装卸自如地 构成的、同时能调整相对于所述第l部件的角度地构成的第2部件，其特征在于，所述第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的、利用吸着于磁铁的材 料构成的凸面，所述第2部件，作为具有底面的圆筒形磁铁，具有其上表面构成近似对应 于所述凸面的、在所述第l部件与第2部件吸着固定之际，能与所述凸面装卸 自如地吸着固定的凹面，并在使该凹面与所述凸面接触的状态下，能相对于所 述凸面或所述凹面中的另一方滑动所述凸面或所述凹面中的一方的磁铁，在使所述磁铁吸着固定在所述凸面之际，形成从所述磁铁的所述凹面到所 述凸面、从所述凸面到所述磁铁的凹面、从所述磁铁的凹面到磁铁的底面、从所述磁铁的底面到所述磁铁的凹面的磁通闭环状态，通过在使所述磁铁吸着固定在所述凸面的状态下，使所述凸面或所述凹面 中的任意一方相对于所述凸面或所述凹面中的任意另一方滑动，能调整相对于 所述第1部件或所述第2部件中的任意一方部件的、所述第1部件或所述第2 部件中的任意另一方部件的角度。
9. 一种万向接头，具有第1部件；以及相对于该第1部件装卸自如地 构成的、同时能调整相对于所述第1部件的角度地构成的第2部件，其特征在 于，所述第1部件具有形成规定的近似球面的一部分的、利用吸着于磁铁的材 料构成的凸面，所述第2部件，作为具有底面的圆筒形磁铁，具有其上表面构成近似对应 于所述凸面的、在所述第1部件与第2部件吸着固定之际，使能与所述凸面装 卸自如地吸着固定的凹面，并在使该凹面与所述凸面接触的状态下能相对于所 述凸面或所述凹面中的另一方滑动所述凸面或所述凹面中的一方的第1磁铁， 以及设置在所述第1磁铁的近似中央位置上的、能装卸自如地吸着固定在所述凸面的一部分的第2磁铁，在使所述第1磁铁和第2磁铁吸着固定在所述凸面之际，形成从所述第1 磁铁到所述凸面、从所述凸面到所述第2磁铁、从所述第2磁铁到第1磁铁的 磁通闭环状态或从所述第1磁铁到第2磁铁、从所述第2磁铁到所述凸面、从 所述凸面到所述第1磁铁的磁通闭环状态中的一种，通过在使所述第l磁铁和第2磁铁吸着固定在所述凸面的状态下，使所述凸面或所述凹面中的任意一方相对于所述凸面或所述凹面中的任意另一方滑 动，能调整相对于所述第l部件或所述第2部件中的任意一方部件的、所述第 1部件或所述第2部件中的任意另一方部件的角度。
10. —种图像显示装置，是使用时安装在佩戴于使用者身上的眼镜镜片上 使用的图像显示装置，其特征在于，具有能对所述眼镜镜片的平滑的面进行固定的中间部件；以及图像显示装置本体，它包括该图像显示装置使用时位于使用者一方的眼睛之前的、使通过将规定的图像的像光导入所述一方的眼睛中，在存在于该一 方的眼睛的视野的一部分即显示范围的状态下，由该一方的眼睛观看所述图像的显示单元；以及能对所述中间部件进行装卸自如地固定的固定单元，所述中间部件是权利要求1至9中任一项所述的第1部件或第2部件的一方，所述固定单元是权利要求1至9中任一项所述的第1部件或第2部件的另一方。
11. 一种图像显示装置，是使用时安装在佩戴于使用者身上的眼镜的镜片 即眼镜镜片上或眼镜的架子即镜架上使用的图像显示装置，其特征在于，具有能对所述眼镜镜片的边缘部或所述眼镜镜架的至少一部分进行装卸自如 地固定的中间部件；以及图像显示装置本体，它包括该图像显示装置使用时位于使用者一方的眼 睛之前的、使通过将规定的图像的像光导入所述一方的眼睛中，在存在于该一 方的眼睛的视野的一部分即显示范围的状态下，由该一方的眼睛观看所述图像 的显示单元；以及能对所述中间部件进行装卸自如地固定的固定单元，所述中间部件是权利要求1至9中任一项所述的第1部件或第2部件的一方，所述固定单元是权利要求1至9中任一项所述的第1部件或第2部件的另一方。
全文摘要
本发明提供能自如地调整一方部件的相对于另一方部件的角度的万向接头和应用该万向接头的图像显示装置。图像显示装置1包括具有形成规定的球面的一部分的凸曲面101的图像显示装置本体100和中间部件200。中间部件200作为对应于凸曲面101的曲面，具有在使图像显示装置100与中间部件200吸着固定之际与凸曲面101接触的面具有预定的曲面即凹曲面221的引导部件220；以及与设置在引导部件220的近似中央位置的、能吸着固定凸曲面101的磁铁230。通过相对于凹曲面221滑动该凸曲面101，能调整图像显示装置本体100的、相对于中间部件200的角度。
文档编号F16C11/10GK101147007SQ200680009469
公开日2008年3月19日 申请日期2006年1月30日 优先权日2005年1月28日
发明者山本正男 申请人:斯卡拉株式会社