JP2010136443A - Ｈｍｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】眼に欠陥がある／ない、に拘らず使用し得るＨＭＤ装置を供給すること。
【解決手段】 ユーザの頭上に装着され得るフレーム（２）と、同フレーム（２）上に装着される画像生成装置（５）と、投射光学装置（７）と、接続装置（１１）と、ユーザの眼の欠陥を補正するための眼鏡（１２）と、からなり、該眼鏡（１２）は、眼鏡のつるを有さず、かつ、該接続装置（１１）によってフレーム（２）と取り外し可能なように接続でき、該眼鏡（１２）がフレーム（２）と接続しているときは、該眼鏡（１２）は該投射光学装置（７）の後方に配置されている、ＨＭＤ装置。
【選択図】 図１

Description

本発明はＨＭＤ装置（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。

ＨＭＤ装置を、眼鏡をかけている人間が使用する場合は、ＨＭＤ装置と眼鏡とを同時に装着する必要がある。無損傷の画像を保証するためには、ＨＭＤ装置と眼鏡とは互いに、眼に対して正確に、調節される必要がある。

このためには、ＨＭＤ装置は眼鏡のフレームに装着されるとよい。しかし、ＨＭＤ装置が眼鏡のフレームに直接装着される場合は複雑なことも起こる。なぜならば、異なる眼鏡フレームそれぞれに異なる方法で装着される必要があり、安定な装着の実現は困難である。

別例として、ＨＭＤ装置は、眼鏡フレームに取り付けた付属品によって眼鏡と接続させてもよい。そのためには、その付属品を装着するために、眼鏡フレーム自体を変える必要がある。

眼鏡フレーム上への装着では、ＨＭＤ装置は（眼鏡の重量と比較して）比較的重いので、安定して頭上に置けない、という問題がある。特にこれは、眼鏡がより軽く、精巧になる傾向にあるので、大きな問題である。

更に、ＨＭＤ装置を自身の眼鏡を覆って装着するのも可能である。しかし、ＨＭＤ装置と眼鏡とは、機械的にも光学的にも互いに調整され得ないので、装着は困難で、ＨＭＤ装置が生成する画像の視野が制限される。

ドイツ特許第６９１ ３２ ５８９ Ｔ２には、頭上に装着するためのフレーム及びそのフレーム上に装着される画像生成装置と、投射光学装置と、を含むＨＭＤ装置の、投射光学装置内に、眼の欠陥を補正するための補正レンズを提案している。しかしながらこれには、ＨＭＤ装置は、眼の欠陥が挿入されたレンズによって補正される人、のみが使用できるという問題がある。更には、投射光学装置内にレンズを配置するのは複雑で、投射光学装置が汚れ易くなる。

以上より、本発明の目的は、眼に欠陥がある／ない、に拘らず使用し得るＨＭＤ装置を供給することである。

ドイツ特許第６９１ ３２ ５８９ Ｔ２

以上より、本発明の目的は、眼に欠陥がある／ない、に拘らず使用し得るＨＭＤ装置を供給することである。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ユーザの頭上に装着され得る
フレームと、同フレーム上に装着される画像生成装置と、投射光学装置と、接続装置と、ユーザの眼の欠陥を補正するための眼鏡と、からなり、該眼鏡は、眼鏡のつるを有さず、かつ、該接続装置によってフレームと取り外し可能なように接続でき、該眼鏡がフレームと接続しているときは、該眼鏡は該投射光学装置の後方に配置されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＨＭＤ装置において、 前記眼鏡が前記フレームと接続しているときは、接続装置によって、眼鏡が同一の所定の位置に保持されることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のＨＭＤ装置において、前記眼鏡が前記フレームと接続しているときは、接続装置によって、眼鏡とフレームとが取り外し可能なように係合していることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のＨＭＤ装置において、前記接続装置は、前記フレームに固定されている第１の接続モジュールと、眼鏡に固定されている第２の接続モジュールと、からなり、両接続モジュール（１３、１４）は、相互に取り外し可能なように接続されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のＨＭＤ装置において、前記眼鏡は、少なくとも１つのレンズからなり、同レンズは固定子に保持され、第２の接続モジュールは該固定子上に装着されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、両接続モジュール（１３、１４）は、眼鏡がフレームと接続しているときは。ロッキング方式で係合している請求項４または５に記載のことを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のＨＭＤ装置において、両接続モジュール（１３、１４）の少なくとも１つは、永久磁石を備えることを要旨とする。

本発明によると、接続装置があり、それによって眼鏡が取り外しが可能で、眼鏡がフレームと接続するときは投射光学装置の後方に配置されるので、眼鏡はフレームと簡単に接続し得て、交換や除去も容易である。これによって、ＨＭＤ装置が素早く容易に、各ユーザに対して個々に調整可能である。

この眼鏡は眼鏡のつるがないので、通常の眼鏡のように、眼鏡の眼鏡のつるを耳で保持することはできず、ＨＭＤ装置のフレームで保持する。従って、ＨＭＤ装置と眼鏡とを同時に使用することは困難ではなくなる。

眼鏡は、ユーザの１つの眼に対して１つの補正レンズ、又は、ユーザの各眼に対して１つの補正正レンズ、即ち２つのレンズからなる。勿論、補正レンズはガラスである必要はなく、プラスチックや他の適当な材料でもよい。ＨＭＤ装置に眼鏡が挿入されている場合は、眼鏡が２つのレンズからなる場合、互いにブリッジで接続されて、ユーザの鼻で保持されるのが好ましい。

特に、本発明によるＨＭＤ装置の接続装置は、眼鏡がフレームで接続されているときは、常に同一の所定の位置に眼鏡を保持するようになっている。従って、接続装置は、調整装置の機能も有し、それによって、ユーザの眼鏡とフレームとの接続状態において常に最適の調整がなされ、生成される画像を損傷無く見ることが保証される。従って本発明によ
ると、眼鏡は、画像生成装置とＨＭＤ装置とに機械的、光学的に適合される。

本発明によるＨＭＤ装置の好ましい実施例においては、接続装置は、眼鏡がフレームに取り外し可能なように接続される。当業者にとっては明らかなように、このような取り外し可能な装着は、非常に多様な方法で実現され、その結果、装着している状態では、眼鏡は常にフレームに対して同一方向にあるという特長を有する。

接続装置は、互いに接続／取り外し可能である、フレームに固定されている第１の接続モジュールと、眼鏡に固定されている第２のモジュールとからなってもよい。異なる眼鏡（それぞれが異なる眼欠陥を補正し、眼鏡のつるがない）が、それぞれ、第２の、均一に接続するモジュールを有し、各ユーザの眼鏡はフレームに非常に簡単に接続できる。それは単に、各眼鏡の各第２の接続モジュールと接続することが必要なだけである。

第２の接続モジュールは、特に、眼鏡の少なくとも１つのレンズを保持するフレーム上に装着されていてもよい。それによって、レンズは適切な従来の方法でフレームに装着されるという利点を有する。第２の接続モジュールは、次にフレームに固定される。更に、フレーム内のレンズは、眼欠陥が変化した場合、（例えば眼鏡技師によって）交換され得て、ＨＭＤ装置は、ユーザやユーザの眼欠陥に再び最適化される。

勿論、第２の接続モジュールはレンズ自体に固定されていてもよい。
特に、接続モジュールは、眼鏡がフレームに接続されている時には、締め付けで接続されていてもよい。これによって、非常に安定な接続が実現されて、ＨＭＤ装置が使用されている間、眼鏡は所望の位置が維持される。

好ましくは、接続モジュールの少なくとも１つは、永久磁石を含む。これによって、所望の取り外し可能な接続が容易に実現され、永久磁石の保持力が選択され、その結果、眼鏡が安全に保持されると同時に、接続が簡単に取り外される。

本発明によるＨＭＤ装置は、頭上に本装置を装着した観察者のみが、ＨＭＤ装置によって生成された画像（特に虚像）を感知し得る。別例として、観察者は、生成された画像を、環境上に重ね合わせて感知するか、又は、生成された画像を、見える範囲の部分や他の環境中で感知することができる。これはまた拡張表現とも呼ぶ。更に、ＨＭＤ装置は、観察者の一方の眼、又は、両眼のための画像も生成する。両眼用画像の場合は、特には、右眼用の画像と左眼用の画像とを僅かに異ならせる、三次元表現も得られる。

画像生成装置は、所望の画像を生成するための、画像生成モジュールを含むのが望ましい。その画像生成モジュールは、発光ディスプレー（例えば、バックライトのあるＬＣＤ又はＬＥＤ）或いは非発光ディスプレーでもよい。非発光ディスプレーの場合、画像生成モジュールは（好ましくは平面）光モジュレータ（例えば、ＬＣＤモジュール、ＬＣｏＳモジュール、又は、独立に制御し得る複数の傾斜ミラーからなる傾斜ミラーマトリクス）であって、所定の画像データの関数として発光し、適切に制御され、従って、選択的に発光して所望の画像を生成する。

本発明を、下記で、図を参照して例によって詳細説明する。

眼鏡がフレームと簡単に接続し得て、交換や除去も容易なので、ＨＭＤ装置が素早く容易に、各ユーザに対して個々に調整可能である。

本発明によるＨＭＤ装置の概略側面図 図１の接続装置の拡大図。

図１から明らかなように、ＨＭＤ装置１は眼鏡のつる３を有するフレーム２（図１は側面図なので片方しか見えない）と前方部分４を備える。
画像生成装置５は、画像を生成するための画像生成モジュール６と、生成された画像をユーザの眼中に画像化するための投射光学装置７と、からなり、前方部分４に配置される。本説明の実施例においては、投射光学装置７はレンズ８を備え、画像生成モジュール６の後方に配置される。２つの偏向ミラー９，１０は、レンズ８の後方に配置される。

更に、眼鏡のつるのない眼鏡１２をフレーム２に接続／取り外しできる、接続装置１１がある。
ここで説明する実施例において、眼鏡１２は、フレームのある２つのレンズからなり、ブリッジ（不図示）によって互いに接続されている。この眼鏡は、ＨＭＤ装置のユーザの眼の欠陥を補正する。

ユーザが図１のＨＭＤ装置を設置する、又は、頭上に装着する場合、フレーム３は耳で保持され、眼鏡２のブリッジは鼻で保持され、従って、ＨＭＤ装置は通常の眼鏡のように装着される。

図２は、接続装置を分割して、拡大図で示す。接続装置１１は、Ｔ形状の断面を有する第１の接続モジュール１３と、Ｕ形状の断面を有する第２の接続モジュール１４と、からなる。

第１の接続モジュールには、中央ウェブ１５の端部に第１の永久磁石１６があり、第２の接続モジュール１４と対向している。第２の永久磁石１７は、第２の接続モジュール１４のＵ形状の断面の底部で凹所にある。中央ウェブ１５は円筒型である。

第１の接続モジュール１３はフレーム２に装着されており、第２の接続モジュール１４は眼鏡１２に、特にそのフレームに、装着されている。従って図１の眼鏡１２は、第２の接続モジュール１４で、第１の接続モジュール１３上に、底部から上部にスライド可能である。図１の条件では、永久磁石１６，１７は相互に引き合って、眼鏡１２を保持する。

動作中、所定の画像データを基に、制御ユニット（不図示）の制御下で画像生成モジュール６によって所望の画像が生成され、前方部４に配置された投射光学素子７によって（好ましくは虚像に拡大されて）眼
の中に投射される。図１（ユーザの眼Ａが概略的に示されている）から明らかなように、観察者は、生成された画像を眼鏡１２を介して感知する。眼鏡は観察者のために調整されているので優れた画像表示が達成される。

特に、円筒型の中央ウェブ１５は、第１の永久磁石１６に向かってテーパが付いていてもよい（不図示）。第２の接続モジュール１４のＵ型の凹部は、第２の永久磁石（不図示）に向かってテーパを付けるように設計され、従って、第２の接続モジュール１４が第１の接続モジュール１３にはめ込まれる時は、自動センタリングと調整用ガイドとの役割をする。

勿論、ここで説明したもの以外の、他の型の取り外し可能な接続も使用可能である。従って、接続装置１１の取り外し可能な接続は、特に、取り外し可能な係合である。
ここで説明したＨＭＤ装置は、ユーザの片眼Ａ、又は両眼用である。両眼用の場合は、
同一の画像でもよいし、三次元画像を生成するために、両眼に入る画像を少々変えてもよい。

図１から明らかなように、フレーム２で接続されているときは、ＨＭＤ装置は、投射光学装置７の後方、又は、投射光学装置７と眼Ａとの間に配置される。従って、投射光学装置７は完全に閉じた系であり、ＨＭＤ装置を他のユーザに適合させるときも、変更の必要は無い。そのような適合化は眼鏡１２を他の眼鏡に代替することによって可能である。

図１のＨＭＤ装置は、環境が感知し得るように、少なくとも部分的に改変可能である。この場合、前面部４の内表面１８だけでなく、外表面も、少なくとも一部は透明である。特にこの場合、第２の偏向ミラー１０はビームスプリッタによって置き換え得る。

２・・・フレーム。５・・・画像生成装置。７・・・投射光学装置。１１・・・接続装置。１２・・・眼鏡。１３・・・第１接続モジュール。１４・・・第２接続モジュール。１６、１７・・・永久磁石。

Claims (7)

1. ユーザの頭上に装着され得るフレーム（２）と、同フレーム（２）と接続する前方部（４）と、同前方部（４）中に配置された画像生成装置（５）と、投射光学装置（７）と、接続装置（１１）と、ユーザの眼の欠陥を補正するための眼鏡（１２）と、からなり、該眼鏡（１２）は、眼鏡のつるを有さず、かつ、接続装置（１１）によってフレーム（２）と取り外し可能なように接続でき、
   該眼鏡（１２）がフレーム（２）と接続しているときは、該眼鏡（１２）は投射光学装置（７）と眼との間に配置されていて、
   画像生成モジュール（６）から発せられた画像の光が、レンズ（８）を通過して偏光ミラー（９）で偏光されて、更にビームスプリッタによって分岐されて前記前方部の内部面（１８）を通って眼に入るように前記投射光学装置（７）は構成され、前記ビームスプリッタ（１０）と前記眼鏡の間に前記内部面（１８）が位置し、前記ビームスプリッタの外側に前記前面部の外部面が位置し、前記内部面と前記外部面（１９）とは、環境を感知し得るように少なくとも一部分が透明である、
   ＨＭＤ装置。
2. 前記眼鏡（１２）が前記フレーム（２）と接続しているときは、接続装置（１１）によって、眼鏡（１２）が同一の所定の位置に保持される請求項１に記載のＨＭＤ装置。
3. 前記眼鏡（１２）が前記フレーム（２）と接続しているときは、接続装置（１１）によって、眼鏡（１２）とフレーム（２）とが取り外し可能なように係合している請求項１又は２に記載のＨＭＤ装置。
4. 前記接続装置（１１）は、フレーム（２）に固定されている第１の接続モジュール（１３）と、眼鏡（１２）に固定されている第２の接続モジュール（１４）と、からなり、両接続モジュール（１３、１４）は、相互に取り外し可能なように接続される請求項１乃至３のいずれかに記載のＨＭＤ装置。
5. 前記眼鏡（１２）は少なくとも１つのレンズからなり、同レンズは固定子に保持され、第２の接続モジュール（１４）は該固定子上に装着されている請求項４に記載のＨＭＤ装置。
6. 両接続モジュール（１３、１４）は、眼鏡（１２）がフレーム（２）と接続しているときは。ロッキング方式で係合している請求項４または５に記載のＨＭＤ装置。
7. 両接続モジュール（１３、１４）の少なくとも１つは、永久磁石（１６，１７）を備える請求項４乃至６のいずれかに記載のＨＭＤ装置。

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