JP6940617B2 - バーチャルリアリティーヘッドマウント装置 - Google Patents

Description

本出願は、バーチャルリアリティーの技術分野に関し、特に、バーチャルリアリティーヘッドマウント装置に関する。

バーチャルリアリティー（ＶＲ）技術は、コンピュータ上で対話型の３次元インタラクション環境を生成してユーザに没入型の体験を提供するために、コンピュータグラフィックシステムおよび様々な制御インタフェースを総合的に利用する技術である。関連技術において、ユーザは、対応するＶＲ体験を得るために、ＶＲメガネもしくはＶＲヘルメット、または別のＶＲ装置等のＶＲヘッドマウント装置を装着することができる。

しかし、ＶＲシナリオの独特の特性に起因して、特にユーザがＶＲ装置を装着した後、ＶＲ装置の内側の残りの空間が非常に限定される可能性があり、および非常に低い輝度を有する可能性があり、したがって、ユーザの眼の画像を正確に取得することが困難である。それにより、同一性認識、視線追跡等のタスクを円滑に完了させることが困難になる。

これらの制限に鑑みて、本出願は、ユーザの眼の赤外光補償を提供することができ、それにより、カメラによって取得されたユーザの眼の画像の鮮明さ、および、その生理学的特徴情報の精度が改善される可能性があるＶＲヘッドマウント装置を提供する。

前述の目的を達成するために、本出願は、以下の技術的解決策を提供する。

本出願の第１の態様は、
少なくとも１つの凸レンズと、１つまたは複数の赤外光源とを備える装置本体を含むＶＲヘッドマウント装置を提供する。１つまたは複数の赤外光源は、少なくとも１つの凸レンズの周辺に分散され、少なくとも１つの凸レンズに対応するユーザの眼の赤外光補償を提供するように構成される。

装置本体はカメラを備える。カメラのレンズが、少なくとも１つの凸レンズに対応するユーザの眼に面し、ユーザの眼の生理学的特徴情報に対して赤外線画像取得を行うように構成される。

任意選択で、装置本体は、２つの凸レンズを備え、少なくとも１つの赤外光源および少なくとも１つのカメラが、２つの凸レンズのうちの少なくとも１つの周辺に分散される。

任意選択で、１つまたは複数の赤外光源のうちの少なくとも１つおよび少なくとも１つのカメラが、装置本体における少なくとも１つの凸レンズのそれぞれの周辺に分散される。

任意選択で、少なくとも１つの凸レンズの１つが複数の赤外光源に対応するとき、複数の赤外光源は、少なくとも１つの凸レンズの１つの周辺に均一に分散される。

任意選択で、１つまたは複数の赤外光源は、対応する凸レンズの外接矩形の対象領域内に設置される。

任意選択で、カメラは、対応する凸レンズのユーザ側に位置する。

任意選択で、カメラは、対応する凸レンズよりも下に位置する。

任意選択で、カメラは、対応する凸レンズに接触して設置される。

任意選択で、装置は、
装置本体上に設けられた装置インタフェースを更に含む。装置インタフェースは、装置本体に設置された電子デバイスに電気的に接続され、電子デバイスは、ＶＲ表示コンテンツを再生するように構成される。

カメラおよび１つまたは複数の赤外光源は、データ回線を通じて装置インタフェースに接続される。装置インタフェースおよびデータ回線を通じて電子デバイスによって伝送されたスイッチ制御命令を受け取る際、カメラおよび１つまたは複数の赤外光源は、スイッチ制御命令に応答して状態切り替え動作を行い、カメラは、取得した赤外線画像を装置インタフェースおよびデータ回線を通じて電子デバイスに伝送するように構成される。

任意選択で、カメラは、赤外線カメラまたは赤緑青および赤外線統合カメラである。

本出願において、上記の技術的解決策から見て取ることができるように、装置本体および凸レンズの周辺に赤外光源を設けることによって、赤外光補償は、凸レンズに対応するユーザの眼に対して行うことができる。このため、カメラによってユーザの眼の赤外線画像を取得するとき、カメラの設置角度および間隔距離等の他の条件の要件を緩和することができる。それにより、ＶＲヘッドマウント装置のコンポーネントの最適な組立てが促進され、それにより、ＶＲヘッドマウント装置内の空間占有が最適化される。

本出願の例示的な実施形態によって提供されるＶＲヘルメットの側断面図である。 本出願の例示的な実施形態によって提供される装着者の方向から観察されたＶＲヘルメットの構造図である。 本出願の例示的な実施形態によって提供される赤外光源と凸レンズとの間の位置関係の概略図である。 本出願の例示的な実施形態によって提供される別のＶＲヘルメットの側断面図である。

本出願を更に説明するために、以下の実施形態は、本出願のＶＲヘッドマウント装置の関連構造を紹介するのにＶＲヘルメットを例として用いて提供される。

図１は、本出願の例示的な実施形態によって提供されるＶＲヘルメットの側断面図である。図１に示すように、ＶＲヘルメットの装置本体１が、凸レンズ２と、ＶＲ再生コンポーネント３と、を備えることができる。凸レンズ２は、ユーザ（図１はユーザの眼４を示す）と装置本体１におけるＶＲ再生コンポーネント３との間に位置し、それによって、ＶＲ再生コンポーネント３によって再生されたＶＲ表示コンテンツは、可視光Ｓ１の形態で、凸レンズ２を通過し、ユーザの眼４に伝搬することができる。ユーザの眼４は、ＶＲ表示コンテンツを見るために可視光Ｓ１を受ける。

ＶＲヘルメットを装着したユーザに対して視線追跡および虹彩認識等の機能を行うために、ユーザの眼４の赤外線画像が取得される必要がある。しかし、ＶＲヘルメットが没入型のＶＲシナリオおよびユーザ体験をユーザに提供する必要があるので、外部光の入射は除去されないとしても最小限に抑えるべきであり、したがって、ユーザがＶＲヘルメットを装着した後の装置本体１の内側の光条件が不十分であるので、眼の画像取得の条件を満足するのは困難である。

したがって、本出願のＶＲヘルメットは、装置本体１に設けられた赤外光源５を更に含む。赤外光源５は、少なくとも１つの凸レンズ２の周辺に分散され、少なくとも１つの凸レンズ２に対応するユーザの眼４の赤外光補償を提供する（赤外光源５は、Ｒ１およびＲ２等の赤外光を眼４に放出する）。図２に示すように、ＶＲヘルメットは、通常、ユーザの眼に対応する２つの凸レンズ２を用いて構成される。赤外光源５は、単一の凸レンズ２の周辺に分散させることができる。例えば、赤外光源は、ユーザの右の眼の赤外光補償を提供するために図２の右の凸レンズ２２の周辺に分散させることができ、左の凸レンズ２１の周辺には分散されない可能性がある。

次いで、ＶＲヘルメットにおける装置本体１の内側のカメラ６がユーザの眼４の生理学的特徴情報に対して画像取得を行ったとき、赤外光源５は、眼４が十分な赤外光Ｓ２を反射することができることを確実にするために、眼４の赤外光補償を提供することができ、それは鮮明な赤外線画像を得るためにカメラ６によって捕捉することができる。このため、眼球の位置および虹彩の特徴等の眼４の生理学的特徴情報を、視線追跡、虹彩認識等の機能を更に実施するために正確に抽出することができる。カメラ６は、赤外線（ＩＲ）カメラまたは赤緑青（ＲＧＢ）およびＩＲ統合カメラでもよく、それは本出願では限定されない。

前述の実施形態において、ＶＲ再生コンポーネント３によって再生されたＶＲ表示コンテンツを妨害することを回避するために、すなわち、可視光Ｓ１の伝搬を妨害することを回避するために、赤外光源５およびカメラ６は、ユーザの眼４に対して凸レンズ２の可視領域から離れて配置される必要がある（例えば、可視領域は、図１に示すように、上側境界Ｔ１および下側境界Ｔ２によって指示することができる）。赤外光源５は、凸レンズ２の周辺に配置され、カメラ６は、通常、図１に示すように、装置本体１の底部等の装置本体１の頂部または底部に、および凸レンズ２のユーザ側（すなわち、図１に示すように左側）に設けられる。

更に、カメラ６を用いて眼４から放出される赤外光Ｓ２を取得するとき、カメラ６は前述の可視範囲から離れて配置される必要があり、眼４は、ユーザによってＶＲヘルメットを用いる（すなわち、可視光Ｓ２が実質的に水平に伝搬される）プロセスの間、図１に示すように基本的に正視状態に維持されるので、カメラ６は、赤外光Ｓ２と角度αを形成する。次いで、大きすぎる角度αによって生じた取得画像の深刻な変形を回避するために、カメラ６は、凸レンズ２の端部と密に接触して配設することができる（水平距離および垂直距離のうちの少なくとも一方の観点から）。すなわち、カメラ６と眼４との間の距離（水平距離および垂直距離のうちの少なくとも一方の観点から）は、最大限可能な範囲まで増加させることができ、それにより、同じ条件下の角度αが最小限に抑えられる可能性がある。任意選択で、カメラ６の角度は、同じＶＲヘルメットを用いる異なるユーザに適合する或る範囲内で調整することができる。調整の間、ユーザの眼４の瞳孔中心は、画像の歪みを回避するために、取得した赤外線画像の中央領域に可能な最大限まで維持することができる。

前述の実施形態において、装置本体１における赤外光源５およびカメラ６の設置位置は、互いに関連させることができる。例えば、図２に示すように、赤外光源５が右の凸レンズ２２の周辺に分散されるとき、カメラ６とユーザの眼４との間の水平角度を低減または除去するために、カメラ６は、垂直方向に右の凸レンズ２２よりも下に（または右の凸レンズ２２よりも上に）位置し、水平方向に右の凸レンズ２２の中心位置に位置する。図２に示す実施形態において、右の凸レンズ２２だけが、ユーザの右の眼に対して赤外線画像取得を行うために、対応する赤外光源５およびカメラ６を用いて設けられるが、実際には、他の場合がある可能性がある。例えば、左の凸レンズ２１だけを、ユーザの左の眼に対して赤外線画像取得を行うために、対応する赤外光源５およびカメラ６を用いて設けることができ、または左の凸レンズ２１および右の凸レンズ２２が、対応する赤外光源５とカメラ６とを同時に用いて設けられ、それにより、ユーザの眼に対して赤外線画像取得が同時に行われる（または片側の赤外光源５およびカメラ６が、単一の眼に対する赤外線画像取得のために選択的にオンにされる）。

図２に示す実施形態は、右の凸レンズ２２の周辺に分散された４つの赤外光源５を有するが、ここでは、それは例として用いられているにすぎない。実際には、本出願のＶＲヘルメットにおいて、１つまたは複数の赤外光源５を各凸レンズの周辺に分散させることができる。本出願は、赤外光源５の数を限定しない。複数の赤外光源５があるとき（例えば、図２に示すように、４つの赤外光源５が右の凸レンズ２２の周辺に分散されるとき）、これらの赤外光源５は、最大限可能な範囲まで、眼４の均一な光補償を提供するために均一に分散させることができる。

更に、装置本体１が凸レンズ２を備えるとき、装置本体１の外寸は、凸レンズ２の空間占有に関連する。例えば、図３に示すように、凸レンズ２が水平方向（すなわち、図３のｘ軸方向）にＬの長さ、および垂直方向にＨの長さ（すなわち、図３のｙ軸方向。凸レンズ２が円形であるとき、ＬおよびＨは、円形の直径の長さに等しい）を有すると仮定する。次いで、装置本体１の凸レンズ２の空間占有は、ＬおよびＨの値に関連する。すなわち、装置本体１は、水平方向に少なくともＬの長さ、および垂直方向に少なくともＨの長さを有することができる。実際には、装置本体１が実質的に直方体形状を有するとき、凸レンズ２によって必要とされる装置本体１の外寸は、凸レンズ２の外接矩形によって必要とされる装置本体１の外寸と実質的に同じである（図３に示すように、外接矩形は、Ｌの横幅、およびＨの鉛直高さを有する）。

或る場合には、図３に示すように、赤外光源５の設置位置が凸レンズ２の外接矩形の対象領域内に配置されるとき、赤外光源５が凸レンズ２を妨害することを回避する必要があるので、赤外光源５は、凸レンズ２の対象領域内（例えば、Ａ点）に配置されるべきでなく、図３に示す斜線領域内（例えば、Ｂ点）に配置されるべきである。この場合、赤外光源５を有する、装置本体１によって必要な空間は、外接矩形（または凸レンズ２自体）と重複する場合があり、それによって、赤外光源５は、装置本体１に更に空間を必要とはしない。それは装置本体１およびＶＲヘルメットのサイズを制御し、または低減さえする、およびＶＲヘルメットがあまりにかさばり過ぎ、扱いにくくなるのを防止するのに役立つ。

別の場合には、図３に示すように、赤外光源５がＣ点に位置しているとき、垂直方向への赤外光源５および凸レンズ２の組み合わせの全高は、ＨからＨ１に増加される。すなわち、垂直方向への装置本体１の空間占有要件は、ＨからＨ１に増加され、ＶＲヘルメットは、より厚くなる。同様に、赤外光源５がＤ点に位置しているとき、水平方向への赤外光源５および凸レンズ２の組み合わせの全幅は、ＬからＬ１に増加される。すなわち、水平方向への装置本体１の空間占有要件は、ＬからＬ１に増加され、ＶＲヘルメットはより幅が広くなる。

したがって、装置本体１の空間占有要件を増加させることを回避するために、およびＶＲヘルメットの外寸を制御するのに役立たせるために、赤外光源５は、最大限可能な範囲まで、対応する凸レンズ２の外接矩形の対象領域内に設けるべきである。

図４は、本出願の例示的な実施形態によって提供される別のＶＲヘルメットの側断面図である。図４に示すように、ＶＲヘルメットは、分割型のＶＲヘッドマウント装置でもよく、ＶＲヘルメットの装置本体１は、装置インタフェース７を備えることができ、それによって、装置インタフェース７は、装置本体１に設置されたモバイルフォンまたはタブレット等の電子デバイスに電気的に接続することができる。レンダリングのためにプロセッサまたはグラフィックカードチップ等を用い、およびコンテンツ表示のために画面コンポーネントを用いることによって、電子デバイスは、装置本体１におけるＶＲ再生コンポーネント３として動作することができる。

更に、装置本体１におけるカメラ６および赤外光源５は、データ回線８を通じて装置インタフェース７に接続することができ、それによって、装置インタフェース７に接続された電子デバイスが、スイッチ制御命令を出したとき、カメラ６および赤外光源５は、スイッチ制御命令に応答して状態切り替え動作を行うために、装置インタフェース７およびデータ回線８を通じてスイッチ制御命令を受け取ることができる。言い換えれば、電子デバイス上で動作する電子デバイスまたはアプリケーションプログラムへのユーザ制御に基づいて、電子デバイスは、スイッチ制御命令をカメラ６および赤外光源５に送ることができ、それにより、眼４の赤外光補償を提供するために赤外光源５を制御し、眼４の赤外線画像取得を提供するためにカメラ６を制御することができる。それにより、赤外光補償および赤外線画像取得の可制御性が改善される。

スイッチ制御命令は、カメラ６および赤外光源５に同時に送ることができる。代替案として、スイッチ制御命令は、カメラ６または赤外光源５に別々に送ることもできる。例えば、命令は、赤外線画像取得を提供するためにカメラ６を別個に制御し、不十分な光条件の場合に赤外光補償等を提供するために赤外光源５を別個に制御することができる。

更に、カメラ６が赤外線画像取得を完了した後、ＶＲヘルメットが処理モジュールを備える場合、取得した赤外線画像を処理のために処理モジュールに伝送することができる。代替案として、カメラ６は、電子デバイスによる処理のために、取得した赤外線画像を装置インタフェース７およびデータ回線８を通じて前述の電子デバイスに伝送することができる。

用語「含む」、「備える」または任意の他の派生形は、非排他的包含をカバーすることを意図することにも留意するべきである。したがって、一連の要素を含むプロセス、方法、物品、またはデバイスは、これらの要素を含むだけでなく、明記されていないその他の要素をも含むか、またはプロセス、方法、物品、デバイスに固有な要素をも含む。更なる制限がなければ、「１つの〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｅ ｏｎｅ・・・）」というフレーズによって定義される要素は、その要素を含むプロセス、方法、物品、またはデバイスにおける他の同じ要素を除外するものではない。

ここで、例示的な実施形態を詳細に参照する。例示的な実施形態の例は、添付の図面に示されている。上記の説明は添付の図面を参照し、添付の図面において、別段の指定がない限り、異なる図面における同一の番号は、同一または同様の要素を表す。上記の例示的な実施形態の説明において示される実施態様は、本出願に一致する全ての実施態様を表しているわけではない。そうではなく、これらの実施態様は、添付の特許請求の範囲に記載されるような本出願に関連する態様に一致する装置および方法の例にすぎない。

本出願において用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのみのものであり、本出願を制限することは意図されていない。文脈上そうでないと明示的に示されない限り、本出願および添付の特許請求の範囲において用いられる単数形の「一」、「上記」および「前記」は、複数形を含むと解釈されるべきである。また、本明細書において用いられる「および／または」という用語は、１つまたは複数の関連する記載項目のありとあらゆる組み合わせを表し、含むことが理解されるべきである。

第１、第２、および第３等の用語が、本明細書において様々な情報を説明するのに用いられる場合があるが、そのような情報は、これらの用語に限定されるべきではないことが理解されるべきである。これらの用語は、互いに同一の種類の情報を区別するためにのみ用いられる。例えば、本出願の範囲内で、第１の情報は、第２の情報と呼ばれる場合もあり、同様に、第２の情報は、第１の情報と呼ばれる場合もある。文脈に応じて、本明細書において用いられる「場合」という用語は、「〜のとき」、または「〜の際」または「判断に応答して」と解釈される場合がある。

上述した実施形態は、本出願の例示的な実施形態にすぎず、本出願を制限することを意図したものではない。本出願の趣旨および原則から逸脱することなく行われるあらゆる修正、同等の置き換えまたは改善は、本出願の保護範囲内にあるものとする。

Claims (9)

1. バーチャルリアリティーヘッドマウント装置であって、
   少なくとも１つの凸レンズと、１つまたは複数の赤外光源とを備える装置本体であって、前記１つまたは複数の赤外光源は、前記少なくとも１つの凸レンズの周辺に分散され、前記少なくとも１つの凸レンズに対応するユーザの眼の赤外光補償を提供するように構成される、装置本体を備え、
   前記１つまたは複数の赤外光源は、赤外光を前記眼に放出して、前記赤外光補償を提供し、
   前記装置本体は、カメラを備え、前記カメラのレンズは、前記少なくとも１つの凸レンズに対応する前記ユーザの前記眼に面し、前記ユーザの前記眼の生理学的特徴情報に対して赤外線画像取得を行うように構成され、
   前記１つまたは複数の赤外光源は、対応する凸レンズの外接矩形の対象領域内であって、前記凸レンズの光学軸と平行な方向に沿って見た時に前記凸レンズの外側に設置され、前記外接矩形は、前記凸レンズと同じ横幅及び同じ鉛直高さを有し、
   前記赤外光源を有する、前記装置本体によって必要な空間は、前記外接矩形と重複する、
   バーチャルリアリティーヘッドマウント装置。
2. 前記装置本体は、２つの凸レンズと、少なくとも１つの赤外光源と、前記２つの凸レンズのうちの前記少なくとも１つの周辺に分散される少なくとも１つのカメラとを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記１つまたは複数の赤外光源のうちの少なくとも１つおよび少なくとも１つのカメラは、前記装置本体における前記少なくとも１つの凸レンズのそれぞれの周辺に分散される、請求項１に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの凸レンズの１つが複数の赤外光源に対応するとき、前記複数の赤外光源は、前記少なくとも１つの凸レンズの前記１つの周辺に均一に分散される、請求項１に記載の装置。
5. 前記カメラは、対応する凸レンズのユーザ側に位置する、請求項１に記載の装置。
6. 前記カメラは、前記対応する凸レンズよりも下に位置する、請求項５に記載の装置。
7. 前記カメラは、前記対応する凸レンズに接触して設置される、請求項５に記載の装置。
8. 前記装置本体上に設けられた装置インタフェースであって、前記装置本体に設置された電子デバイスに電子的に接続され、前記電子デバイスは、バーチャルリアリティー表示コンテンツを再生するように構成される、装置インタフェースを更に備え、
   前記カメラおよび前記１つまたは複数の赤外光源は、データ回線を通じて前記装置インタフェースに接続され、前記装置インタフェースおよび前記データ回線を通じて前記電子デバイスによって伝送されたスイッチ制御命令を受け取る際、前記カメラおよび前記１つまたは複数の赤外光源は、前記スイッチ制御命令に応答して状態切り替え動作を行い、前記カメラは、取得した赤外線画像を前記装置インタフェースおよび前記データ回線を通じて前記電子デバイスに伝送するように構成される、請求項１に記載の装置。
9. 前記カメラは、赤外線カメラまたは赤緑青および赤外線統合カメラである、請求項１に記載の装置。

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