JP2012138654A - ヘッド・マウント・ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】装着したユーザーが自ら眼幅調整機構を操作して、眼幅を正確に合わせることができるヘッド・マウント・ディスプレイを提供する。
【解決手段】ユーザーが眼幅を調整する際には、左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒから、眼幅調整用の信号パターンを表示出力するようにしている。この信号パターンは、例えば白と黒の図形を組み合わせた簡単な幾何形状からなり、左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒからは、同じ形状で白黒を左右で反転させたものを同時に表示させ、眼幅の調整を行なう際に視覚的な指標をユーザーに与える。信号パターンは、視野の真ん中の周辺にパターンを持つことが好ましい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ユーザーの頭部に装着して用いられるヘッド・マウント・ディスプレイに係り、特に、装着したユーサーの眼幅に正確に合わせるための眼幅調整機構を備えたヘッド・マウント・ディスプレイに関する。

左右の眼に視差のある画像を表示することで、観察者に立体的に見える３Ｄ画像を提示することができる。３Ｄ画像技術は、テレビ放送、映画、遠隔通信、遠隔医療など、さまざまな分野において適用が期待されている。例えば、視差のある左眼用画像及び右眼用画像を非常に短い周期で交互に画面表示する表示装置と、左眼部及び右眼部にそれぞれ液晶レンズなどで構成されるシャッター機構を備えた３Ｄ眼鏡の組み合わせからなる時分割立体画像表示システムは、既に普及している（例えば、特許文献１を参照のこと）。

また、頭部に装着して映像を視聴する表示装置、すなわちヘッド・マウント・ディスプレイ（ＨＭＤ）が広く知られている。ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼毎に表示部を持ち、また、ヘッドフォンと併用し、視覚及び聴覚を制御できるように構成されている。頭部に装着した際に外界を完全に遮るように構成すれば、視聴時の仮想現実感が増す。また、表示部に有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などの高解像度の素子を用いるとともに光学系で適当な画角を設定し、さらにヘッドフォンで多チャンネルを再現すれば、映画館の最も良い席と同じ視聴環境をヘッド・マウント・ディスプレイで提供することができる。ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼に違う映像を映し出すことも可能であり、左右の眼に視差のある画像を表示すれば、上記と同様、３Ｄ画像を提示することができる。

ヘッド・マウント・ディスプレイは左右に独立して光学系を持つ一方、眼の高さや眼幅にはユーザー毎に個人差があるため、光学系と装着したユーザーの眼とを位置合わせする必要がある。眼の前に大きな画面が映し出されるため、ブルーレイ・ディスクの再生映像などを長時間鑑賞するときには、目の健康のためにも、ヘッド・マウント・ディスプレイから映し出される画像を、眼幅に正確に合わせることが好ましい。また、ヘッド・マウント・ディスプレイで３Ｄ画像を表示するときには、眼球の輻輳角と焦点距離に差が出るため、眼精疲労し易くなるので、とりわけ正確に眼幅調整を行なう必要が出てくる。

例えば、ラック・アンド・ピニオン方式を用いた眼幅調整機構を備えたヘッド・マウント・ディスプレイについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。このヘッド・マウント・ディスプレイは、鏡枠に指標部材を設けており、ユーザーがヘッド・マウント・ディスプレイを装着した状態で、指標部材越しにユーザーの眼を観察して眼幅を調整するようになっている。

また、左眼用表示ユニットと右眼用表示ユニットとの間に回転軸を有し、各表示ユニットとそれぞれアームを介して接続された回転部材を設けて、回転部材が回転することによって、左眼用表示ユニットと右眼用表示ユニットとの間の距離を左右対称に調整する眼幅調整機構を備えたヘッド・マウント・ディスプレイについて提案がなされている（例えば、特許文献３を参照のこと）。例えば、このヘッド・マウント・ディスプレイを装着したユーザーが、中央の回転部材を回転させて左右のレンズ部の位置が左右の眼に合うように調整する。

ところが、外部の観察者が眼幅を調整する方法は、ユーザーが１人しかいないときには眼幅を調整できないことになる。一方、ユーザーがヘッド・マウント・ディスプレイを装着して自ら調整する場合には、ユーザーは左右の表示部に映し出されている画像を観察しながらの作業になる。このとき、表示部から２Ｄ（若しくは３Ｄ）の自然画像が映し出されていると、ユーザーは指標を見出し難く、眼幅の調整を行なうのは困難である。

特開２０１０−２１７３１号公報 特開平６−２７６４５９号公報 特許第４６０９２５６号公報

本発明の目的は、装着したユーサーの眼幅に正確に合わせるための眼幅調整機構を備えた、優れたヘッド・マウント・ディスプレイを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、装着したユーザーが自ら眼幅調整機構を操作して、眼幅を正確に合わせることができる、優れたヘッド・マウント・ディスプレイを提供することにある。

本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
左眼用画像を表示する左眼用表示部と、
右眼用画像を表示する右眼用表示部と、
前記左眼用表示部及び前記右眼用表示部の画面表示を制御する表示制御部と、
前記左眼用表示部と前記右眼用表示部間の眼幅を調整する眼幅調整機構と、
を具備し、
前記表示制御部は、前記眼幅調整機構において前記眼幅を調整する際に、眼幅調整用の信号パターンを前記左眼用表示部及び前記右眼用表示部に表示させる、
ヘッド・マウント・ディスプレイである。

本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイにおいて、眼幅調整用の信号パターンは、視野の中央及び周辺にパターンを含む白黒の幾何形状からなる。

本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイにおいて、眼幅調整用の信号パターンは、左眼用と右眼用とで白黒を反転させた幾何形状からなる。

本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイは、さらに外部スイッチを備えている。そして、表示制御部は、前記外部スイッチがユーザーに操作されたことに応答して、前記眼幅調整用の信号パターンを表示するための処理を起動するように構成されている。

本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの表示制御部は、前記眼幅調整機構による眼幅調整操作が開始されたことに応答して、前記眼幅調整用の信号パターンを表示するための処理を起動するように構成されている。

本発明によれば、装着したユーザーが自ら眼幅調整機構を操作して、眼幅を正確に合わせることができる、優れたヘッド・マウント・ディスプレイを提供することができる。

本発明に係るヘッド・マウント・ディスプレイによれば、装着したユーザーが、左右の表示部に映し出されている信号パターンを観察しながら、自ら眼幅調整機構を操作して、眼幅をより正確に合わせることができる。より正確な眼幅調整を行なうことができる結果として、ユーザーは、広視野角の３Ｄ画像を長時間視聴し続けても、眼精疲労を起こし難くなる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

図１は、ヘッド・マウント・ディスプレイを含む画像表示システムの構成を模式的に示した図である。 図２は、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０の内部構成を模式的に示した図である。 図３は、眼幅調整機構を装備したヘッド・マウント・ディスプレイ１０の本体の上面を俯瞰した様子を示した図である。 図４Ａは、ラック・アンド・ピニオン方式により構成された眼幅調整機構を装備したヘッド・マウント・ディスプレイ１０の本体部の上面を俯瞰した様子を示した図である。 図４Ｂは、ラック・アンド・ピニオン方式により構成された眼幅調整機構を装備したヘッド・マウント・ディスプレイ１０の本体部の上面を俯瞰した様子を示した図である。 図５Ａは、眼幅調整時に使用可能な信号パターン例を示した図である。 図５Ｂは、眼幅調整時に使用可能な信号パターン例を示した図である。 図５Ｃは、眼幅調整時に使用可能な信号パターン例を示した図である。 図５Ｄは、眼幅調整時に使用可能な信号パターン例を示した図である。 図５Ｅは、眼幅調整時に使用可能な信号パターン例を示した図である。 図５Ｆは、眼幅調整時に使用可能な信号パターン例を示した図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１には、ヘッド・マウント・ディスプレイを含む画像表示システムの構成を模式的に示している。図示のシステムは、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０本体と、視聴コンテンツのソースとなるブルーレイ・ディスク再生装置２０で構成される。

ブルーレイ・ディスク再生装置２０とヘッド・マウント・ディスプレイ１０間、フロント・エンド・ボックス４０とハイビジョン・ディスプレイ３０間は、ＨＤＭＩケーブルで接続されている。そして、ブルーレイ・ディスク再生装置２０は、装填されたブルーレイ・ディスク（図示しない）に記録された映像音声データを再生処理して、ＨＤＭＩ出力する。ここで、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｔｌｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）は、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を基にし、物理層にＴＭＤＳ（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を用いた、主に音声と映像の伝送を用途としたディジタル家電向けのインターフェース規格である。本システムは、例えばＨＤＭＩ１．４に準拠する。なお、ブルーレイ・ディスク再生装置２０は、ＨＤＭＩ対応ＴＶ受像機（図示しない）にも再生信号を出力してもよいが、本発明の要旨には直接関連しないので、説明を省略する。

ヘッド・マウント・ディスプレイ１０は、左眼用及び右眼用の独立した表示部を備えている。各表示部は、例えば有機ＥＬ素子を用いている。また、各表示部は、低歪み、高解像度の広視野角光学系を装備している。ヘッド・マウント・ディスプレイ１０は、ＨＤＭＩケーブルを介して駆動電力も得るものとする。

図２には、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０の内部構成を模式的に示している。図示のヘッド・マウント・ディスプレイは、ＨＤＭＩ信号受信部１１と、信号処理プロセッサー１２と、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）１３と、パネル・コントローラー１４と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）１５と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１６と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１７と、左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒを備えている。なお、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０は、音声信号の処理系並びにヘッドフォンなどの音声出力部を装備してもよいが、図示を省略する。

ＨＤＭＩ信号受信部１１は、フロント・エンド・ボックス４０と接続するＨＤＭＩケーブルを介して、ＡＶ信号（例えば３ＤのＡＶ信号）を受信する。信号処理プロセッサー１２は、受信したＡＶ信号の信号処理を行ない、画面情報を生成する。生成された画面情報はＶＲＡＭ（フレーム・メモリー）１３に一時的に格納される。

左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒは、有機ＥＬ素子からなる。各表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒにはそれぞれ広視野角光学系（前述）が装備され、表示パネルと広視野角光学系の組み合わせで１つの表示部を構成するものとする。但し、図２では広視野角光学系を省略している。

パネル・コントローラー１４は、所定の表示周期毎にＶＲＡＭ１３から画面情報を読み出して、表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒを表示駆動させる。また、パネル・コントローラー１４は、必要に応じてＲＯＭ１５に格納されている画面情報を読み出して、表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒに表示出力する。ＲＯＭ１５には、例えばヘッド・マウント・ディスプレイ１０の眼幅を調整する際に表示出力する信号パターンが格納されているが、詳細は後述に譲る。

ＣＰＵ１７は、ＲＡＭ１７のロードされたプログラムを実行して、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０全体の動作を統括的に制御する。また、ＣＰＵ１７は、外部スイッチ１９が操作されたことなどをトリガーとして割り込みを発生させ、実行中の処理を一時中断する。割り込み処理の一例は、ＲＯＭ１５に格納されている信号パターンを表示する処理である。また、外部スイッチ１９は、ユーザーが眼幅の調整を指示する操作し、あるいは、ユーザーが眼幅調整機構を操作したことに連動して作動するものとする。

ヘッド・マウント・ディスプレイ１０の外観の図示は省略するが、視力矯正用の眼鏡に類似し、本体部と、左右のテンプル部（耳掛け）で構成される。本体部は、装着した際にユーザーの顔面の前方に位置する。本体部は、左耳用のテンプル部及び右耳用のテンプル部 が両耳にかけられることによってユーザーの頭部に装着される。

本体部は、表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒ並びに各々の広視野角光学系からなる左右の表示部をそれぞれ支持するとともに、図２に示した電気回路系統を内蔵している。また、左右のテンプル部にはヘッドフォンが接続されていてもよい。

また、本体部には、ユーザーの鼻が当たる位置の側面には、ノーズ・パッド部（鼻当て）が接続されている。ユーザーがヘッド・マウント・ディスプレイ１０を装着した際、ノーズ・パッド部がユーザーの鼻に当接することによって、本体部が下にズレ落ちるのを防ぎ、ユーザーの左右の眼に対して各表示部を好適な高さに保つことができる。

ヘッド・マウント・ディスプレイ１０は左右に独立して光学系を持つ一方、眼の高さや眼幅にはユーザー毎に個人差があるため、光学系と装着したユーザーの眼とを位置合わせする必要がある。ブルーレイ・ディスク再生装置２０の再生映像などを長時間鑑賞するときには、目の健康のためにも、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０から映し出される画像を、眼幅に正確に合わせることが好ましい。このため、本実施形態では、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０の本体部は、右眼用の表示部と左眼用の表示部の間に、眼幅を調整する眼幅調整機構を装備している。図３には、眼幅調整機構を装備したヘッド・マウント・ディスプレイ１０の本体部の上面を俯瞰した様子を示している。

眼幅調整機構をどのような機構部品で実装するかは任意である。但し、双眼鏡や顕微鏡などにおいて用いられている、左右の鏡筒を一軸の眼幅調整軸で眼幅を調整する機構（例えば、特許第３７９１２１８号公報を参照のこと）は、眼幅調整軸の回転に伴い、ノーズ・パッド部（すなわち、ユーザーの鼻の位置）から表示部までの高さが変動してしまうので、好ましくない。これに対し、例えばラック・アンド・ピニオン方式により眼幅調整機構を構成すれば、眼幅の調整の際に、ノーズ・パッド部から表示部までの高さを一定に保つことができるのでよい。

ラック・アンド・ピニオンは、ピニオンと呼ばれる小口径の円形歯車と、平板状の棒に歯切りをした（歯が形設された）ラックを組み合わせて構成され、ピニオンに回転力を加えると、ラックが歯筋設定された末端まで水平方向に動くことにより、ピニオンに作用する回転力を直線の動きに変換することができる（周知）。但し、本発明の要旨はラック・アンド・ピニオン方式にのみ限定されるものではなく、眼幅の調整作業の際に表示部の高さが変動するなどの不具合がなければ、他の方式からなる眼幅調整機構（例えば、特許文献３を参照のこと）であってもよい。

図４Ａ並びに図４Ｂには、ラック・アンド・ピニオン方式により構成された眼幅調整機構を装備したヘッド・マウント・ディスプレイ１０の本体部の上面を俯瞰した様子を示している。ヘッド・マウント・ディスプレイ１０を装着したユーザーは、ピニオンに回転を加えることにより、左右の表示部はピニオンの回転軸に接近し又は遠ざかるので、眼幅を調整することができる。また、この間の左右の表示部のユーザーの鼻からの高さは一定に保たれている。

ブルーレイ・ディスク再生装置２０の再生映像などを長時間鑑賞するときには、目の健康のためにも、ヘッド・マウント・ディスプレイから映し出される画像を、眼幅に正確に合わせることが好ましい。また、ヘッド・マウント・ディスプレイで３Ｄ画像を表示するときには、眼球の輻輳角と焦点距離に差が出るため、眼精疲労し易くなるので、とりわけ正確に眼幅調整を行なう必要が出てくる。

ユーザーがヘッド・マウント・ディスプレイ１０を装着して自ら調整する場合には、ユーザーは左右の表示部に映し出されている画像を観察しながらの作業になる。このとき、表示部から２Ｄ（若しくは３Ｄ）の自然画像が映し出されていると、ユーザーは指標を見出し難く、眼幅の調整を行なうのは困難である。

そこで、本実施形態では、ユーザーが眼幅を調整する際には、左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒから、眼幅調整用の信号パターンを表示出力するようにしている。この信号パターンは、例えば白と黒の図形を組み合わせた簡単な幾何形状からなり、左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒから同じパターンを同時に表示させる（若しくは、同じ形状で白黒を左右で反転させたものを同時に表示させる）ことにより、眼幅の調整を行なう際に視覚的な指標をユーザーに与えることができる。また、信号パターンは、視野の真ん中の周辺にパターンを持つことが好ましい。

図５Ａ〜図５Ｆには、眼幅調整時に使用可能な信号パターン例を示している。白黒を左右で反転させたものの組み合わせではなく、いずれか一方を左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒから同時に表示出力させるのでもよい。

ユーザーは、眼幅調整を開始する際に、外部スイッチ１９を操作する。するとＣＰＵ１７に割り込みが発生して、上記のような信号パターンを左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒから同時に表示出力させるための割り込み処理が起動する。あるいは、ユーザーが眼幅調整機構を操作することに連動して、ＣＰＵ１７に割り込みが発生して、上記のような信号パターンを左右の表示パネル１８Ｌ及び１８Ｒから同時に表示出力させるための割り込み処理が起動するようにしてもよい。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本発明は、眼幅調整機構を装備したさまざまなタイプのヘッド・マウント・ディスプレイに適用することができ、ＨＤＭＩ伝送される映像を表示する製品には限定されない。本発明によれば、装着したユーザーが、左右の表示部に映し出されている信号パターンを観察しながら、自ら眼幅調整機構を操作して、眼幅をより正確に合わせることができる。より正確な眼幅調整を行なうことができる結果として、ユーザーは、広視野角の３Ｄ画像を長時間視聴し続けても、眼精疲労を起こし難くなる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

１０…ヘッド・マウント・ディスプレイ
１１…ＨＤＭＩ信号受信部
１２…信号処理プロセッサー
１３…ＶＲＡＭ
１４…パネル・コントローラー
１５…ＲＯＭ
１６…ＣＰＵ
１７…ＲＡＭ
１８Ｌ…左眼用表示パネル、１８Ｒ…右眼用表示パネル
１９…外部スイッチ
２０…ブルーレイ・ディスク再生装置

Claims (5)

1. 左眼用画像を表示する左眼用表示部と、
   右眼用画像を表示する右眼用表示部と、
   前記左眼用表示部及び前記右眼用表示部の画面表示を制御する表示制御部と、
   前記左眼用表示部と前記右眼用表示部間の眼幅を調整する眼幅調整機構と、
   を具備し、
   前記表示制御部は、前記眼幅調整機構において前記眼幅を調整する際に、眼幅調整用の信号パターンを前記左眼用表示部及び前記右眼用表示部に表示させる、
   ヘッド・マウント・ディスプレイ。
2. 前記眼幅調整用の信号パターンは、視野の中央及び周辺にパターンを含む白黒の幾何形状からなる、
   請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
3. 前記眼幅調整用の信号パターンは、左眼用と右眼用とで白黒を反転させた幾何形状からなる、
   請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
4. さらに外部スイッチを備え、
   前記表示制御部は、前記外部スイッチがユーザーに操作されたことに応答して、前記眼幅調整用の信号パターンを表示するための処理を起動する、
   請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
5. 前記表示制御部は、前記眼幅調整機構による眼幅調整操作が開始されたことに応答して、前記眼幅調整用の信号パターンを表示するための処理を起動する、
   請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
   

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