JP2009536477A - 眼鏡形状の両眼タイプディスプレィのドライバ - Google Patents

Abstract

本発明は、両眼ディスプレィの小型スクリーンを移動させるドライバ（Ｐ）であり、着用者の目それぞれに対して、小型スクリーン（３、４）から送られた所定表面エリアのイメージ（ＩＥ）に相当する光ビームをイメージ化し、着用者の目に送って仮想イメージ（Ｉ１、Ｉ２）にある情報内容を目で見えるようにする光学イメジャーに関する。本発明によれば、ドライバはユニット内に設置されて、スクリーンから送られたイメージを移動させるに必要な補正パラメータを記憶したメモリをもつコンピュータ（０、２０）とコミュニケーションして、スクリーン上のイメージを、２つの仮想イメージ（Ｉ１、Ｉ２）が重ね合わさる調整位置にする第１接続（Ｐ１）と、イメージ源（Ｓ）からのデータを入力する第２接続（Ｐ２）と、ディスプレィの右側スクリーンと左側スクリーンを連結する第３接続（Ｐ３）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、眼鏡形状の両眼タイプで、イメージまたはマルチメディアタイプ情報を両眼それぞれに投影可能とする光学イメジャーを取り付けたディスプレィドライバに関する。
ここで、“両眼タイプディスプレィ”という用語は、着用者のそれぞれの目に仮想イメージを作るディスプレィを意味している。このような両眼ディスプレィは公知であり、図１に示している。

このディスプレィにおいて、光学イメジャー１、２は、小型スクリーン３、４から出る光ビームを、電気光学システムによって光学ビームをイメージ化する役目をする。光学イメジャーそれぞれは、着用者の対応する目Ｏ１、Ｏ２に光ビームを送り、情報を視ることができるようにしている。

このディスプレィでは、情報を伝える電気信号が、ケーブルでそれぞれの小型スクリーンに送られる。小型スクリーンそれぞれは、この信号に基づいて、背景の光源で照明されて、情報に対応するピクセルイメージを作る。例を挙げると、３２０×２４０ピクセルイメージを、４．８ミリメータ（ｍｍ）×３．６ｍｍの大きさする“コーピン・サイバーディスプレィ・３２０・カラー（ＫＯＰＩＮ Ｃｙｂｅｒｄｉｓｐｌａｙ ３２０ Ｃｏｌｏｒ）”スクリーンを使用することができる。このスクリーンは、機械的インターフェースによって光学イメジャーに対して関連する位置に置かれる。保護ケースは、アセンブリーの全てあるいは一部を保護している。

ディスプレィでイメージをよく視えるようにするために、左目で視たイメージＩ１が、右目で視たイメージＩ２上に重なるようにすることが重要である。
現在では、両眼ディスプレィの右側イメージと左側イメージを整列させるために、組み立てるときに、小型スクリーン３、４を、イメージの光学軸Ａ１、Ａ２に対して物理的に垂直に移動させる段階を行って仮想イメージの少なくとも１つを移動させ、右側イメージと左側イメージを重なる位置にするようにしている。

より正確には、公知の整列方法は、第１のスクリーン、例えば左側の光学イメジャー１にある左側スクリーン３を接着剤で固定して、右側のスクリーンを、右側の光学イメジャーにある右側光学軸Ａ２に対し垂直に異動させて右側イメージを、左側イメージと一致させ、これが完了したら、このスクリーンを接着剤で整列位置に固定することである。

上記の解決方法は、この調節のために小型スクリーンを横に移動できるようなケースまたはハウジングが必要であり、また、接着剤によって動かないように固定されるまで、一時的にその場所にスクリーンを保持するシステムを必要としている。
この方法は、操作の点から、長く、難しいステップを必要とし、実際上効率を上げるのが難しい。

小型スクリーンを物理的に移動することなく右側イメージと左側イメージを整列させることができれば、より簡単なケースで実施でき、しかも組立て、調整プロセスでの整列操作をより簡単にし、信頼性を高めることができるシステムが実現できる筈である。

そのようになると、小型スクリーンは、従来のスクリーンより大きな作業表面エリアを有し、ディスプレィの調節方法は、スクリーン上で電気的にイメージを移動させて、スクリーン上にある２つの仮想イメージを重なる位置にすることができる。

両眼ディスプレィは、好ましくは、それぞれ小型スクリーンからなるビーム発生装置から光ビームを受け取る眼鏡それぞれのレンズの中に、光学イメジャーを一体にしている。このように配置することは、この使用目的に特に有利である。

ビーム発生装置は、光学システムとスクリーンを有しているので、小型スクリーンの位置を横に調節するための機械的システムを組込む必要がなく、非常に小さくすることができる。
電気的にイメージを移動させることは、カバーを閉じたまま行うことができ、清浄にするための用心も、道具も必要としないので、どんな所でも最後まで行える利点がある。また、調節中にシステムに物理的に触れる必要がないという別の利点があり、これにより、誤差を少なくし、両方のイメージを合わせる調整速度を速くすることができる。また、イメージを合わせる調整の信頼性も高くなる。

着用者自身の視覚特性、特に着用者の瞳間距離に合せて、着用者がディスプレィを快適に視れるように調整するのが好ましい。

そこで、本発明は、両眼ディスプレィの小型スクリーンを移動させるドライバを提供する。このドライバは、着用者のそれぞれの目に対して、小型スクリーンから送られた所定表面エリアのイメージに相当する光ビームをイメージ化し、着用者の目に送って仮想イメージにある情報内容を目で視ることができるようにする光学イメジャーを有して、ユニット内で次のように設置されることを特徴としている。
−第１接続は、スクリーンから送られたイメージを移動するに必要な補正パラメータを記憶したメモリをもつコンピュータとコミュニケーションして、スクリーン上のイメージを、２つの仮想イメージが重ね合わさる調整位置にすることである。
−第２接続は、イメージ源からのデータを入力することである。
−第３接続は、右側と左側のディスプレィスクリーンを連結することである。

このドライバあるいはコントロールユニットは、インストーラーとの調節では、調節装置により定義された補正パラメータを送るコンピュータと、ディスプレィの小型スクリーンとの間にインターフェースを形成し、また、着用者の使用する面からは、イメージ源とディスプレィの間にインターフェースを形成している。ドライバは、小型スクリーンを着用者に合うよう調整を容易にして、仮想イメージの完全な整列が得られるようにしている。

本発明の好ましい実施形態では、ドライバは、補正回路と、イメージ源からのイメージをスクリーンのディスプレィ回路に送る移動回路からなっている。
補正回路は、メモリ中に、補正パラメータと共に、その補正パラメータを計算するパラメータ計算式を記憶して補正管理機能を行うＣＰＵをもつのが好ましい。このＣＰＵは、補正パラメータのエラーと修正をコントロールするのがよい。
このＣＰＵは、また、コンピュータによってドライバ内に予め記憶させたテストの静止イメージを出すビデオループ管理機能を行う。

メモリに記憶された補正パラメータは、個人の補正プロファイル中の使用者同定と関連するのがよい。

移動回路は、連続的、かつリアルタイムにイメージの電気的移動を行うイメージ処理機能のあるＧＰＵを有するのがよい。
イメージ処理機能は、それぞれの小型スクリーン固有のイメージ回転を行い、それぞれの小型スクリーン固有のイメージ移動を行うことにある。イメージ処理機能は、さらに２つの小型スクリーンに共通したイメージの交絡をなくす機能を有している。

本発明のドライバは、使用者が個人の補正プロファイルを選ぶことができる人／機械インターフェースを有するのが好ましい。この人／機械インターフェースは、使用者が交絡をなくすモードを選択することができる。

本発明は、さらにスクリーンからのイメージを移動するに必要な補正パラメータを決定する方法を提供する。この方法は、前述のドライバ中に補正パラメータを記録することにあり、少なくとも１台あるいは２台カメラを用い、そのカメラの対物レンズを、着用者の目の瞳近くに置くことに特徴がある。

この方法の第１ステップは、各カメラの光軸に対するターゲット中心の補正座標をメモリに記憶することである。２台のカメラを使用して、予めカメラの光軸を共通のターゲット上に集中させるステップを行っておくのがよい。

この方法は、カメラの前にディスプレィを設置し、２つの小型スクリーンのそれぞれが所定表面エリアのイメージを出し、それぞれのカメラは、
−イメージを受ける；
−イメージの中心を計算する；
−補正座標を考慮して、イメージの中心とカメラの光軸の間にある補正ベクトルを計算する；
のステップ行うことにある。

この装置は、ドライバに接続する整列装置をコントロールするコンピュータを有することができる。

本発明は、両眼ディスプレィを提供することであり、このディスプレィは、着用者のそれぞれの目に、小型スクリーンのそれぞれから発せられた所定の表面エリアＩＥ１、ＩＥ２に相当した光ビームをイメージ化し、着用者のそれぞれの目に送って仮想イメージに含まれる情報を視ることができるようにする光学イメジャーを有して、特定のドライバと関連していることに特徴がある。

ディスプレィは、眼鏡の各レンズに一体となり、小型スクリーンでなるビーム発生装置から光ビームを受けるイメジャーを有しているのが好ましい。

図２は、本発明の一般的な概念を説明している。
本発明による両眼タイプディスプレィは、着用者のそれぞれの目で、伝播層Ｎ１、Ｎ２と連結したディスプレィドライバを備えた固定の小型スクリーン３、４から発せられた所定の表面エリアＩＥ１、ＩＥ２に相当した光ビームをイメージ化し、着用者のそれぞれの目Ｏ１、Ｏ２に送って仮想イメージＩ１、Ｉ２にある情報を視ることができるようにする光学イメジャー１、２がある。

本発明で、小型スクリーンの少なくとも１つ、好ましくは両方のスクリーン３、４は、送られてくるイメージＩＥ１、ＩＥ２の所定エリアより大きな作業面Ｓ１、Ｓ２を有している。例を挙げると、６４０×４８０ピクセルのイメージを表示するには、そのイメージの所定エリア周囲を５０ピクセル大きくした６９０×５３０ピクセルの作業面をもつスクリーンを使用することが可能である。

図２では、左側スクリーン３によって送られたイメージＩＥ１は、スクリーン３の作業エリアＳ１の中央にあり、右側スクリーン４によって送られたイメージＩＥ２は、中心位置からずれている。

本発明による調節方法は、このようなディスプレィに適用され、スクリーン上に送られたイメージＩＥを移動させて、右側と左側の仮想のイメージＩ１、Ｉ２が重なるようにスクリーン上でイメージを調整位置にすることにある。

この方法を、図３で説明している。
この図は、小型スクリーン３の中心から送られたイメージに対応する光軸Ａ’１を示している。鏡１Ａなどの光学配置による処理の後に、光ビームは、着用者の目Ｏ１に送られて、仮想イメージが軸Ｂ’１上に中心があるようにみえる。
スクリーンから送られたイメージを移動させることにより、好ましくは光学軸Ａ１に対して横に移動させることにより、仮想イメージが動いて軸Ｂ１上に中心があることがわかる。言い換えれば、仮想イメージの中心への空間位置およびディスプレィ角度が修正される。

このように、スクリーンによって送られたイメージの移動は、その結果の仮想イメージはと本質的に等しい移動となることで、この方法により、両眼ディスプレィによって得られる右側と左側の両イメージが重なって融合するような調節ができ、最適な重ね合せができる。

図４は、本発明の方法を行う調節装置を示している。
先ず、この方法は、カメラＣ１、Ｃ２によってそれぞれの目をシミュレートすることであり、補正の第１段階は、
−カメラの光軸Ｌ１、Ｌ２を、共通のターゲットＣＩに集中させる；
−それぞれのカメラの光軸をターゲットＣＩ中心に補正する座標をメモリに記憶させる；
を行う。

調節装置１０は、予め、右側カメラＣ１と左側のカメラＣ２の光軸を、ターゲットＣＩに集めて、補正を行う。この調節は、適切な光学機械装置と、カメラによって得られたイメージで行われる。
ターゲットＣＩの集束照準を認識するに演算式が使用され、中心からの座標を、左側カメラについて（ＸｃＤ、ＹｃＤ）、右側カメラについて（ＸｃＧ、ＹｃＧ）とする。このシステムは、これらの座標が点（０、０）に出来るだけ近くなったときに、適切に調節されている。

光学機械システムの調節精度は、ピクセルで表すことができる。このデータは、光学機械的な許容値を計算しても、またこの分野ではよく知られた事項を用いての実際的な実験によっても得ることができる。

Ｘ軸上の精度をＸｐ、Ｙ軸上の精度をＹｐとすると、両方とも、カメラの検知ではピクセルで表わされる。ＸｃＧとＸｃＤがＸｐ未満で、ＹｃＧとＹｃＤがＹｐ未満であるとき、調節装置は良く補正されているといえる。

この調節精度は、仮想イメージがよく合わさっていることを保証するように選ばなくてはならない。イメージを合わせる調節装置は、従って、次のようである必要がある。

式中、ＥＦＬ（ｃａｍｅｒａ）は、カメラの有効焦点距離であり、［Ｐｉｔｃｈ＿ｃａｍｅｒａ］は、カメラのピクセルサイズであり、１／Ｎは、この目的の使用される全許容量の分数（例えば１／２）である。

好ましくは、調節装置とその調節は、最終調節感度が１ピクセル以下か１ピクセルになるように設計する。
従って、コンピュータは、座標（ＸｃＧ、ＹｃＧ）と（ＸｃＤ、ＹｃＤ）をメモリに記憶する。これらの座標は、仮想ポイントに対して両眼の調節が重なる方向を指示している。

また別の実施形態では、１台のカメラだけを使用し、右位置と左の位置の間で交互に動かしている。すなわち、同じカメラを、右位置と左位置の間の既知距離動かすことになる。
対応する値（ＸｃＧ、ＹｃＧ）と（ＸｃＤ、ＹｃＤ）は、カメラ上のターゲットイメージの位置と直接関連し、カメラの光軸は、移動する方向に独立に調整でき、そしてターゲットが２つのカメラ位置で作られる領域に垂直二等分線上にあることから、集束ターゲットに整列しなくともよい。

また別の実施形態では、１台のカメラと、右側と左側のイメージを１つのイメージに融合する補正用の鏡とプリズムのあるシステムを使用している。この方法は、カメラＣ１、Ｃ２の前にディスプレィを設置し、小型スクリーン３、４それぞれで、所定表面エリアのイメージが送っている。この段階は、次のステップで行う。
−イメージを受ける；
−そのイメージの中心を計算する；
−補正座標を考慮して、イメージとカメラの光軸の間にある補正ベクトルを計算する；
−ディスプレィの小型スクリーンそれぞれのディスプレィドライバ補正回路に、補正ベクトルを入力する；

図５は、この整列演算の手順を示している。
整列装置の機械的構造およびディスプレィの組立て方法は、カメラＣ１、Ｃ２の光軸が拡がっていることを考慮して、小型スクリーン３，４の軸Ｘ、Ｙと、カメラＣ１、Ｃ２の検知器が直線になるようにする。

この整列を行うとき、イメージ源Ｓから送られ、整列ターゲットとして機能するイメージは、右側と左側スクリーン３、４上にそれぞれ映し出される。この目的に作られる形は、例えば、中心に“十字”があるのが好ましい。

カメラＣ１、Ｃ２は、右側と左側それぞれのチャンネルのイメージを得るために使用される。次いで、手動で、あるいはイメージ加工演算を用いて自動的に、十字の中心位置を確認する。左側イメージと右側のイメージの位置は、（ＸｉＧ、ＹｉＧ）、（ＸｉＤ、ＹｉＤ）とされる。

次いで、プログラムは、次のベクトルを簡単に計算する。

その後、次のようにして左側と右側のイメージの補正ベクトルＶＧ、ＶＤを計算する。

式中、ＲｘＧとＲｘＤは、左側カメラと右側カメラそれぞれの軸Ｘに沿ったカメラの検知器のピクセルに対する小型スクリーンのピクセルの拡大比である。

一般に、Ｘ軸に沿った絶対拡大値とＹ軸に沿った絶対拡大値は、イメージが同一であることを考えれば、互いにかなり近いと考えられる。

対照的に、特に両眼の眼鏡、つまり光学イメジャー１、２が、鏡をもっているとき、これらの２つ拡大値“ｓｉｇｎ”は異なることある。
次のように定義される。
−“ｓｉｇｎＸ”は、光学結合による水平方向の拡大値の記号であり、補正ベクトルを計算するときに考慮されることが重要である。この記号は、光学的結合を知ることで決定される。
−“ｓｉｇｎＹ”は、光学結合による垂直方向の拡大値の記号であり、補正ベクトルを計算するときに考慮されることが重要である。この記号は、光学的結合を知ることで決定される。

これらの値は、次の形で示される。

ここで、Ｒは、カメラの検知器のピクセルに対する、小型スクリーンのピクセル拡大比であり、ＲＧ、ＲＤはそれぞれ左側カメラ、右側カメラでの値を示している。
評価するよい方法は、全イメージについて平均をとることである。
すなわち、

同様に、高さ方向にも評価することができる。

また、これら２つの平均をとることもできる。

例えば、ＶＧＡ小型スクリーンでは、

ここでＡは、カメラ上に光学的に表示されたイメージにより占められたピクセル数である。

Ｒは、理論的または実践的に、小型スクリーン−光学イメジャーによる仮想イメージを結合したＧＹイメジャー（ＧＹｉｍａｇｅｕｒ）の倍率と、仮想イメージ−カメラの対物レンズによるＣＣＤカメラを結合したＧＹカム（ＧＹｃａｍ）の倍率を測定することによっても評価できる。

あるカメラについて次の式を適用する。

ここで、［ＰｉｔｃｈμＤ］は、小型スクリーンのピクセルサイズであり、［ＰｉｔｃｈＣＣＤ］はカメラ検知器のピクセルサイズである。

ベクトルＶＤ、ＶＧは、次いで、小型スクリーン３、４のドライバＰに、より特別には、右−左の整列のずれを補正する補正回路ＣＣに向けられる。
この回路は、小型スクリーンそれぞれに１つ、合計２つあり、補正ベクトルＶＤ、ＶＧそれぞれの値を記憶し、および補正ベクトルの機能としてディスプレィ回路ＰＡからの出力信号を変える機能を有している。
第１ディスプレィドライバあるいは回路ＰＡは、イメージのデータに由来するスクリーンのピクセルを、ディスプレィに送り、その出力データを補正回路ＣＣに転送する。

図６は、この手順の作業を行う構成を示している。この図では、１つの小型スクリーン３のみ示している。
整列装置２０を制御するコンピュータは、補正ベクトル移送ユニット２１、すなわちスクリーン３のドライバＰにあるメモリ２３に接続される。

コンピュータは、また、補正回路ＣＣがもつメモリユニット２３に記憶された修正ベクトルを作り変えるユニットがあるメモリコントロールチャンネル２２、および補正ベクトルの値をメモリユニット２３に記憶された値に加える加算する加算機に接続される。

イメージディスプレィの変換回路２４は、イメージ源Ｓからディスプレィ回路またはドライバＰＡに送られたイメージＩＭを、メモリユニット２３に記憶された補正ベクトル値に変換する役目をする。回路２４は、小型スクリーン３に変換イメージＩＥを送る。

整列ループを次々行うことによって、光学システムの拡大値の非線形を償って、より高い精度を得ることができる。実際上、補正ベクトルに連続した反復ループを加えるだけで、より高い精度の値が得られる。

図７は、本発明に従う小型スクリーンの正面図である。
スクリーン３の作業ゾーンＺＵの大きさを適切にすることが重要である。整列を実行するとき、この大きさは利用可能な調節範囲を決めることになる。それ故、この大きさは、左側イメージＩ１と右側イメージＩ２を重ねることができるにようにイメージを移動させるに充分なピクセルを、常にもつように決める必要がある。

この調節範囲は、２つのイメージを重ねるシステムの光学−機械的な許容度、およびイメージを拡大する光学システム、例えばイメジャー１、の特性に依り変わることになる。

イメージを移動させるときに、この範囲を変えることは可能である。計算は、この光学−機械システム固有値に依り変わる。スクリーンの動き幅を±［Ｄｅｌｔａ］で表わしたとき、それぞれの側に要求される追加のピクセル数が次式によって与えられるので、この最終結果は、本発明のシステムに直接変換することができる。

実際上、［Ｄｅｌｔａ］の値および／または［Ｐｉｔｃｈ］の値、それ故、小型スクリーンのＸ軸に沿ったＮｐ値と、Ｙ軸に沿った値とが異なることがある。

スクリーンは、図７に示したような作業面配置をしている。

ＮＨｆとＮＬｆは、ピクセルで表したディスプレィの大きさであり、ＶＧＡフォーマットでは、それぞれ４８０と６４０である。

イメージＩＥが表示されない作業ゾーンＺＵの部分には、ピクセルは、不透明と黒で示される。また、ピクセルを変えての調節で、最終許容度で仮想イメージＩ１、Ｉ２を重ねるに充分は感度を有していることを確認するのがよい。

最大許容ずれ角度を［ａｌｐｈａ］とすると、重ねを調整する電気システムの能力は次のように表わせる。

ここで、［ＥＦＬ］は実効焦点で、［Ｐｉｔｃｈ＿Ｄ］はピクセルの大きさである。
例を挙げると、［ＥＬＦ］＝２０ｍｍ、［ａｌｐｈａ］＝０．５Δ、［Ｐｉｔｃｈ＿Ｄ］＝１０μｍであると、そのシステムの能力は、Ｃ＝９となり、好結果である。
システムの能力を少なくとも４を望むのであれば、ピクセルの大きさを２２．５未満のスクリーンを選ぶ必要がある。

図８には、図５に示したと同じで、別タイプの両眼ディスプレィに適用した整列演算手順を示した。
以下で、単語“レンズ”は、眼鏡フレーム中に装着した光学矯正したレンズを意味して使用されている。光学的に矯正したレンズは、従来の視力を矯正する機能と、反射、汚れ、引っ掻き傷などに対する防御機能を有している。

本発明は、眼鏡のレンズＬＧ、ＬＤぞれぞれに一体化され、小型スクリーン３、４と、鏡およびレンズを有するビーム加工装置よりなるビーム発生装置ＧＧ、ＧＤから光学ビームを受けるイメジャー１、２を有する両眼タイプディスプレィに適用できる。
フレームＭは、両眼ディスプレィの整列を維持する方法の機械的要求点を満たす必要がある。

使用する装置は、カメラＣ１、Ｃ２間の瞳の距離、すなわち、２台のカメラ間の距離を変えることができるという差異があるが、上記と同様である。
瞳の距離の半分の値は、補正値（Ｘｃ、Ｙｃ）に相当する。
従って、データ（Ｘｃ、Ｙｃ）＝ｆ（瞳間距離の半分）が、右側と左側それぞれの整列装置が一度補正されると、整列装置を制御するコンピュータメモリに記憶される。

このシステムで、右側と左側のイメージの重なりを調節することができ、さらに着用者の瞳間距離を機能として右側と左側イメージの重ねを完全に個人に特定することが可能である。

この原理は、上に記述したと同じで、右側と左側の発生装置ＧＤ、ＧＧは、着用者の瞳間距離に対する整列調節値と共に、メモリ中に記憶された特別の補正ベクトルを持っている。

イメージをスクリーン上で電気的に移動することができる距離は、上と同じ原理で、システムにおける全ての機械的と光学的変化に対する許容度を関数として計算される。これら許容度は、電気的な移動により補正されて、着用者が使用するときに正しい調節になっているように、メモリユニットのメモリに補正値を記憶している。

これを確実にするために、エラーの管理と修正をするシステムをメモリユニットに付加させることができる。この調節データは、視て心地よく、かつ健康的であるために非常に重要である。
また、例えば、絶えず行っている比較と、エラー訂正コードの豊富な情報を使用することができる。

スイッチを切ったり、バッテリーを交換するときに、メモリユニットに記憶しているこの重要な情報を消さないようにしなければならない。このためには、両眼眼鏡のコントロール回路は、第２のエネルギー源、例えば二次電池を設置して、記憶情報を維持するか、あるいは双安定メモリに記憶させるかである。
より一般には、スイッチを切った後にもメモリ中の情報を保持する公知の装置はいずれも使用可能であり、例えば耐用時間の長いリチウムタイプバッテリーの使用、あるいは、特に双安定性でその状態を維持するためには電源を必要としない読み出し専用メモリＲＯＭなどが使用できる。

本発明は、特に上記したドライバＰに関するものである。図９と１０に、ドライバを示している。
ドライバは、ユニット３０に置かれ、第１接続Ｐ１は、コンピュータＯとコミュニケーションするもので、相当するＵＳＢプラグＣが差し込まれるメスＵＳＢコネクタであり、第２接続Ｐ２は、イメージ源Ｓからのデータをインプットするもので、外部のアナログあるいはデジタルビデオ源を受けるメスコネクタであり、第３接続Ｐ３が、右側と左側のディスプレィＡスクリーンに接続される。

コンピュータＯは、整列装置２０をコントロールするコンピュータ、あるいは整列装置２０をコントロールするコンピュータからのデータをメモリに記憶する他のコンピュータであるのが好ましい。

コンピュータ、イメージ源およびディスプレィは、ワイヤあるいはワイヤレスによりドライバに接続することができる。

例を挙げると、このユニットは、直方体で、例えば長さ９０ｍｍ、幅５５ｍｍ、高さ１０ｍｍで、重さが最大で２００ｇである。

この変形として、ドライバは、ディスプレィＡに固定して、あるいは取外し可能に結合させて、イメージ出力装置に組み込ませることができる。

ドライバは、使用者がドライバの動き操作できるようなレバータイプの操作装置３１を有していてもよい。そして、ドライバユニットＰにボタンを設け、想定外のアクションが起きないように操作装置をロックする。
操作装置３１は、人／機械のインターフェースの一部で、使用者が個人の補正プロファイルを選択することができる。この人／機械インターフェースは、使用者が交絡を外すモードを選択することができる。

第１接続Ｐ１は、また、ドライバを、ＡＣまたはＤＣ電源に、適切なＵＳＢ電源アダプターａ１、ａ２を経て接続する役目をする。
上記したように、ドライバは、補正回路ＣＣ、およびイメージ源Ｓから送られてきたイメージＩＭを移動してスクリーンのディスプレィ回路ＰＡに送る変換回路２４でなっている。

補正回路は、実質的に、ドライバの通常の機能を制御するＣＰＵ（コンピュータプロセッサーユニット）でなり、次の作用をしている。
−ドライバにスイッチが入ったときの初期設定、および値が変ったときの再初期設定；
−コンピュータＯとのＵＳＢコミュニケーションの管理；
−ファイル管理機能の遂行；
−ビデオループ管理機能の遂行；
−電気的な補正管理機能の遂行；
−上記した人／機械インターフェース管理機能の遂行；

ＣＰＵの機能は、データの流れを示すダイアグラム図形である図１１を参照してより詳しく述べる。
コミュニケーションＵＳＢの管理機能は、コンピュータＯとコミュニケーションできるようにすることである。この機能は、コンピュータＯに、ＣＰＵのマイクロソフトウェアの実行コードに含まれている種々のドライバ情報を伝え、そして、２つの双方向ＵＳＢコミュニケーションチャンネル、コンピュータにドライバの機能を行わせ、確める命令チャンネル、さらにコンピュータとドライバとの間でイメージを移動を行わせる移動チャンネルによってコミュニケーション手順を行わせる。

ファイル管理機能は、フラッシュランダムメモリにファイルを記憶する役目をして、メモリに記憶されたイメージを読み、メモリに記憶されたファイルを探し、メモリに記憶されたファイルを消去する機能を有している。

ビデオループ管理機能は、外部のビデオなしにドライバのビデオイメージを入手し、加工し、発生させるために、全システムをテストする役目をする。

ビデオループ管理機能は、テストイメージのままビデオ信号を発し、それをビデオ獲得システムからマルチプレクサ“ビデオマクス（Ｍｕｘ Ｖｉｄｅｏ）”を経由して上流部に送る。
ビデオループ管理機能は、マルチプレクサを制御する。そして、ファイル管理により、コンピュータによって送られたテストイメージを取り込み、ドライバのメモリＲＯＭに記憶し、返送し、フラッシュメモリにより読み取らせる。

電気補正管理する機能は、電気的な補正パラメータデータと、補正ベクトルの値を再計算できる様式にするパラメータデータとを有するファイルからデータを返送し、読み取るもので、ファイル管理機能によって、信頼できるエラーチェックができ、フラッシュメモリに記憶されたファイルの内容を遂行できるようにする。

補正パラメータを記憶することは、個人的な補正プロファイルで使用者確認と関連している。

ディスプレィが使用される毎に、補正データを完全にし、かつ保証するために、この機能は、システムの初期化時、常にデフォルトによるファイル内容のエラーチェックを行なって正しくしている。

エラーチェックをして正しくするには、次の原理で行われる。
ディスプレィの準備中に、ファイルは冗長になって、ＵＳＢバスによって２つのフラッシュメモリＯＲＤ、ＢＲＤにコピーする。
システムが初期化されると、電気補正管理機能は、戻り、メモリに記憶されたデフォルトの多い２つのファイルのデータを読み、毎回、再計算された左側と右側の補正ベクトルのコンポーネントを、例えば次の式を用いて再計算する。

ここで、ＶｇＯＲＤ／ＢＲＤ、ＶｄＯＲＤ／ＢＲＤは、メモリＯＲＤとＢＲＤそれぞれに対する再計算された左側と右側の補正ベクトルであり、αＣｇ、αＣｄは、左側と右側の補正角度であり、Ｘｉｇ、Ｙｉｇ、Ｘｉｄ、Ｙｉｄは、眼鏡からくる左側と右側のイメージに識別されたチャートの中心の位置であり、
ＸＣｇ、ＹＣｇ、ＸＣｄ、ＹＣｄは、装置の補正チャートから来る左側と右側のイメージに識別されたチャートの中心の位置であり、
・ＲＸｇ、ＲＹｇ、ＲＸｄ、ＲＹｄは、左側と右側の拡大パラメータである。

メモリＯＲＤ、ＢＲＤに記憶された補正ベクトルは、以下のように定義される。

ユニットは、次の場合、正常に機能する。

上の場合でないとき、回復可能にエラーである。
次のような場合、２つのメモリのうちの１つに記憶された値を回復することができる。

次いで、間違ったメモリファイルは、正しいメモリファイルに置き換えられる。
他の全て場合、次の手続きが行われる。
もし、２つの冗長構成ファイルが、次の場合、補正データは有効となり、エラー処理は終了する。

２つの冗長構成ファイルＦＰＣＥの１つが、次の場合、電気補正管理機能が、フラッシュメモリに記憶された誤ったファイルに上書きし、それを有効冗長構成ファイルに置き換える。

２つの冗長構成ファイルが、次の場合、補正データは固定されたと認識し、“エラー”メッセージを小型スクリーン中心の暗い背景に表示する。

２つの冗長ファイルの一方が有効であるとき、電気補正管理機能は、有効補正パラメータに基づいて、ビデオ処理に必要とされるデータを、画像処理ユニット（ＧＰＵ）に送信する。

ドライバは、上記したようにマルチプレクサー“ビデオマクス（Ｖｉｄｅｏ Ｍｕｘ）”を有して、接続点Ｐ２からくるビデオ信号と、ビデオエンコーダによって生成されたビデオループ信号の間でアナログ多重化する。この多重化されたビデオ信号は、ビデオデコーダに送信される。多重化コマンドは、ＣＰＵによって作られる。

ドライバは、またマルチプレクサーから出力されたアナログビデオ信号出力を得て、この信号を、ＧＰＵによって処理することができる標準デジタルビデオフォーマットに変換するビデオデコーダを有している。ビデオデコーダは、入って来るビデオ信号の性質に依って、ＰＡＬモードとＮＴＳＣのモードの間で自動的に切り替えられる。

ビデオが、ディジタルフォーマットに直接入力されても、ビデオデコード機能が存在しない。そこで、ＧＰＵは、マルチプレクサーによって送信されたディジタルフォーマットを直接処理する。しかしながら、ディジタルフォーマットは、未だ標準化されておらず、下記の記述では、情報源Ｓから受け取るのはアナログ信号であると仮定している。

ディスプレィ移動回路２４は、実質的に下記を実行するＧＰＵによって構成されている。
−ビデオ受け取り機能；
−イメージ処理機能；
−ビデオ出力機能；
−テストパターン作成装置能
ＧＰＵのこれらの機能は、データの流れをダイアグラムで表した図１２を参照して詳細に記述する。

ＧＰＵは、ビデオデコーダから出力される有効ビデオ信号の存在を連続的に検知している。信号がないとき、あるいはビデオ信号が有効でないとき、“信号なし”のメッセージが、小型スクリーンの中心に黒い背景で表示される。
ＧＰＵは、また、有効なビデオ信号を検知するか、あるいはなくすると直ちに、ＣＰＵに警告を発し、ＣＰＵは、直ちにそれ従って値を更新することができる。
ビデオの受け取り機能は、リアルタイムで作動し、ビデオデコーダのアナログ／ディジタル・デコーダ（ＡＤＣ）からの出力でデジタルビデオ信号を得る。

受け取り作業は、ビデオ信号からイメージデータを抽出し、ＣＰＵに関連したイメージ処理機能のために準備することにある。
イメージ処理機能は、連続して、かつリアルタイムで作動して、小型スクリーンの作業面上に、ビデオイメージの電気的移動方法を用いて、ディスプレィの電気補正を行う。
電気補正による光学補正は、左側と右側のビデオチャンネルそれぞれ別個のイメージ処理機能を、連続的、かつリアルタイムに、ビデオ受け取り機能によって受けたそれぞれのビデオイメージに適用する。この処理の結果は、ビデオ出力機能に送られ、画像コントローラーに適用される。

左側と右側のビデオチャンネルは、同じイメージ処理演算されるが、演算に使用されるパラメータは、それぞれのビデオチャンネルに固有のものである。
イメージ処理機能は、次の操作を順に行っていく。
−両方のビデオチャンネルの共通交絡を解除し；
−両方のビデオチャンネルの共通定義に転換し；
−個々のビデオチャンネル固有に回転し；
−個々のビデオチャンネル固有に移動させる；

電気補正は、ドライバの自己テストステージの後で自動的に作動する。
イメージ処理機能により行われた電気補正は、作動することも、作動を止めることもできる。
電気補正が止められたとき、回転と移動だけが止められる。これら２つの操作は、バイパスモードに入れられ、出力されるビデオイメージは、センタリング操作によるイメージである。

装置にスイッチが入れられると、直ちに、デフォルトによって電気補正が自動的に作動する。
動いているものあるいは背景のあるビデオを視ていると、ビデオが、（源で、あるいはポスト−エンコード中に）テレビと交絡して、続いて交絡解除しないと、縞模様の欠陥がイメージの中に現れることがある。

この問題を解決するために、ドライバは、交絡したビデオモードからより進んだビデオモードにし、テレビ交絡によるロスを補正することができる最新の交絡をなくす機能を組込んでもよい。

補正操作（移動および回転）は、次の特性を示す直交座標（Ｏｘ、Ｏｙ）構造を備えたアフィン・ユークリッド幾何面に定義される。
座標軸Ｏｙは、小型スクリーンの作業面の左側と右側に平行で、座標の原点Ｏは、小型スクリーンの中心である。

位置のエラーが蓄積されることを回避するため、移動および回転パラメータは、縮小された有効ビデオイメージの位置に対して、絶対的に表現される。ここで、縮小された有効ビデオイメージは、その定義が縮小された後に有効ビデオが小型スクリーンの作業面の中心にくる位置に相当している。
縮小されると、有効ビデオイメージは、それぞれのビデオチャンネルに固有の回転や移動をしなくとも、常に作業面の中心にある。
有効ビデオイメージが中心にきたならば、イメージ処理機能は、必要により小型スクリーンの作業面上の有効ビデオイメージを傾けて、左側イメージと右側イメージとの間にある誤りの角度を補正する。

有効イメージの傾きは、中心Ｏのアファイン回転と角度θによって、作業面の直交座標（Ｏｘ、Ｏｙ）中に定義される。
回転操作は、個々のビデオチャンネルに固有なものである。
この回転パラメータは、ファイル中に記憶されている。
任意に行う回転操作の後に、イメージ処理機能は、必要により、小型スクリーンの作業面に、有効ビデオイメージを水平および／または垂直に移動させることにより、整列していく。

有効イメージの移動は、下記ベクトルＶｔによって、作業面の直交座標に定義される。

移動のパラメータは、ファイル中に記憶されている。

ビデオ出力機能は、リアルタイムに機能し、イメージ処理機能によって出力された左側と右側のビデオイメージを、平方ピクセルフォーマットにエンコードし、エンコードされたビデオイメージを、ＶＧＡコントローラーの画像コントローラーに送る。

テストパターン作成機能は、ビデオエンコーダと互換性をもつデジタルビデオフォーマットに、ＶＧＡフォーマット（６４０ｐ（幅）×４８０ｐ（高さ））で静止イメージを作成する役目をする。

ドライバは、３つのフラッシュメモリを有しており、一部は上で述べた。３つのフラッシュメモリは、システム構成ファイルおよび前述のファイルをもつ冗長メモリを構成するオリジナル冗長ドライブ（ＯＲＤ）フラッシュメモリ、ＢＲＤ（バックアップ冗長ドライブ）フラッシュメモリ、および、ビデオループ機能に使用されるテストパターンなどをもつ多量記憶メモリである多量記憶ドライブ（ＭＳＤ）フラッシュメモリである。

ドライバは、また、ドライバの電気機能に必要とする電源供給信号を出力し、バッテリーの充電管理を行う電力供給機能も有している。

ＵＳＢバスで供給され、図１０の中で示した電気は、ユニットを開いてそこからバッテリーを取出す必要なく、その場で主としてドライバのバッテリーに充電される。

図１３は、本発明によるドライバＰをディスプレィＡに接続した電気の繋がりを示すブロックダイヤグラムである。
この図は、ＵＳＢインターフェースと関連したコンピュータＯあるいは２０とのコミュニケーションする第１接続Ｐ１、
イメージ源Ｓからのデータを入力する第２接続Ｐ２、
および、ディスプレィＡの右側スクリーン４と左側スクリーン３に接続する第３接続Ｐ３を示している。

イメージ源Ｓは、図に示されているようにドライバＰと離れていることがあるが、同じユニットに含まれて、ドライバの電気構成に組み込まれていてもよい。

上に記述した必須のコンポーネントおよびそれらの接続、特に、ＣＰＵ、ＧＰＵ、マルチプレクサー“ＭＵＸビデオ”、ビデオデコーダ、ビデオエンコーダー、人と機械のインターフェース“ＩＭＨ”、図面コントローラー“ＶＧＡ”、メモリセット、“フラッシュエプロム（Ｆｌａｓｈ Ｅｐｒｏｍ）”および“ＲＡＭ”、バッテリー、および電源を、この図に示している。

ビデオデコーダが、ＣＰＵに物理的に組み込めない場合、このデコーダは、機能Ｉ“インターフェースＩ２Ｃ”が介在するネットワークバスＩ２Ｃを経る手順Ｉ２Ｃに組み入れられなくてはならない。

多量記憶メモリは、テストパターンを有し、ＳＰＩタイプの高速バスを経てインターフェース“ＵＡＲＴ ＳＰＩ”で接続される。

上に述べた公知のディスプレィの上からみた平面図である。 本発明による２つの小型スクリーンの平面図である。 本発明によるイメジャーおよび小型スクリーンの平面図である。 本発明による方法を行うための調節装置の平面図である。 本発明による方法を行う整列演算手順を示している。 整列手順を実行するハードウェアのブロックダイヤグラムである。 本発明による小型スクリーンの平面図である。 本発明による別のタイプの両眼ディスプレィを使用する方法を行う整列演算手順を示している。 本発明によるドライバユニットの斜視図である。 ドライバとその接続を示すダイヤグラムである。 ドライバのＣＰＵ形成部分のデータの流れを示すダイヤグラムである。 ドライバのＧＰＵ形成部分のデータの流れのダイヤグラムである。 本発明によるドライバの電気ブロックダイヤグラムである。

Claims (19)

1. 両眼ディスプレィの小型スクリーンを移動させるドライバ（Ｐ）であり、着用者のそれぞれの目に対して、小型スクリーン（３、４）から送られた所定表面エリアのイメージ（ＩＥ）に相当する光ビームをイメージ化し、着用者の目に送って仮想イメージ（Ｉ１、Ｉ２）にある情報内容を目で視ることができるようにする光学イメジャーを有して、ユニット内に、
   −スクリーンから送られたイメージを移動させるに必要な補正パラメータを記憶したメモリをもつコンピュータ（０、２０）とコミュニケーションして、スクリーン上のイメージを、２つの仮想イメージ（Ｉ１、Ｉ２）が重ね合わさる調整位置にする第１接続（Ｐ１）、
   −イメージ源（Ｓ）からのデータを入力する第２接続（Ｐ２）、
   −ディスプレィの右側スクリーンと左側スクリーンを連結する第３接続（Ｐ３）、
   が設置されていることを特徴とするドライバ。
2. 補正回路（ＣＣ）と、イメージ源（Ｓ）からのイメージをスクリーンのディスプレィ回路（ＰＡ）に送る移動回路を有することを特徴とする請求項１記載のドライバ。
3. 前記補正回路は、補正パラメータと共に、前記補正パラメータを計算するパラメータ計算式をメモリ中に記憶して、補正管理機能を行うＣＰＵをもつことを特徴とする請求項２記載のドライバ。
4. 前記ＣＰＵは、補正パラメータのエラーと修正をコントロールすることを特徴とする請求項３記載のドライバ。
5. 前記ＣＰＵは、さらに前記コンピュータによってドライバ内に予め記憶させた静止テストイメージを出すビデオループ管理機能を行うことを特徴とする請求項４記載のドライバ。
6. メモリに記憶された補正パラメータは、個人の補正プロファイル中にある使用者の同定と関連することを特徴とする請求項３乃至５いずれか１項に記載のドライバ。
7. 前記移動回路は、連続的、かつリアルタイムにイメージの電気的移動を行うイメージ処理機能のあるＧＰＵを有することを特徴とする請求項２乃至６いずれか１項に記載のドライバ。
8. 前記イメージ処理機能は、それぞれの小型スクリーン固有のイメージ回転を行い、それぞれの小型スクリーン固有のイメージ移動を行うことにあることを特徴とする請求項７に記載のドライバ。
9. 前記イメージ処理機能は、さらに２つの小型スクリーンに共通したイメージの交絡をなくす機能を有することを特徴とする請求項８に記載のドライバ。
10. さらに、使用者が個人の補正プロファイルを選ぶことができる人／機械インターフェースを有することを特徴とする請求項６乃至９いずれか１項に記載のドライバ。
11. 前記人／機械インターフェースは、使用者が交絡をなくすモードを選択することができることを特徴とする請求項９または１０に記載のドライバ。
12. スクリーンからのイメージを移動するに必要な補正パラメータを決定する方法であり、請求項１乃至１１いずれか１項に記載のドライバ中に補正パラメータを記録するときに、少なくとも１台あるいは２台カメラを用いて、カメラの対物レンズを、着用者の目の瞳近くに置くことを特徴とする補正パラメータの決定方法。
13. 補正の第１ステップが、各カメラの光軸に対するターゲット中心（ＣＩ）の補正座標をメモリに記憶することであることを特徴とする請求項１２に記載の補正パラメータの決定方法。
14. ２台のカメラ（Ｃ１、Ｃ２）を使用し、予め前記カメラの光軸を共通のターゲット（ＣＩ）上に集中させるステップを行っておくことを特徴とする請求項１３に記載の補正パラメータの決定方法。
15. 前記カメラ（Ｃ１、Ｃ２）の前に前記ディスプレィを設置し、２つの小型スクリーン（３，４）それぞれが所定エリアの前記イメージ（ＩＥ１、ＩＥ２）を発し、それぞれのカメラが、
    −イメージを受ける、
    −イメージの中心を計算する、
    −前記補正座標を考慮して、イメージの中心とカメラの光軸の間にある補正ベクトルを計算する、
    のステップ行うことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の補正パラメータの決定方法。
16. 前記補正ベクトルを、前記ドライバ（Ｐ）の補正回路（ＣＣ）に記録することを特徴とする請求項１５に記載の補正パラメータの決定方法。
17. 請求項１２乃至１６いずれか１項に記載の補正パラメータの決定方法を行う装置であり、前記ドライバへ接続する整列装置をコントロールするコンピュータ（２０）を有することを特徴とする装置。
18. 着用者のそれぞれの目に対して、小型スクリーン（３、４）それぞれから送られた所定表面エリアのイメージ（ＩＥ）に相当する光ビームをイメージ化し、着用者の目に送って仮想イメージ（Ｉ１、Ｉ２）にある情報内容を目で視ることができるようにする光学イメジャー（１，２）を有する両眼ディスプレィ（Ａ）であり、請求項１乃至１１いずれか１項に記載のドライバと関連することを特徴とする両眼ディスプレィ。
19. 眼鏡のそれぞれのレンズと一体になり、前記小型スクリーンよりなるビーム発生装置それぞれからの光ビームを受けるイメジャーより構成されることを特徴とする請求項１８に記載の両眼ディスプレィ。

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