JP2013011852A - 光学系システム、ヘッドマウントディスプレイ、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光を検出する２つの検出手段を用いて適切に異常判定を行い、それに応じた制御を行う。
【解決手段】ヘッドマウントディスプレイは、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、光をユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系とを有する。また、ヘッドマウントディスプレイは、光源から発せられる光を、光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、光源から発せられる光を、光学系を介して検出する第２検出手段と、第１検出手段と第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、異常判定手段の判定結果に基づいて、光源からの光の照射を制御する制御手段と、を有する。これにより、第１検出手段及び第２検出手段の両方の検出結果に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光を用いて画像を表示する技術分野に関する。

従来から、レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置が知られている。例えば特許文献１には、第１のフロントモニタ用光検出器から出力される第１モニタ出力に応じてＡＰＣ回路によりレーザ光源からのレーザ光を一定光量に制御すると共に、第２のフロントモニタ用光検出器から出力される第２モニタ出力に応じてレーザ光源を駆動するレーザ駆動回路の電源遮断を制御する技術が提案されている。この技術では、ＡＰＣ回路が正常に動作しないことによりレーザ光源からのレーザ光の光量が増大された場合に、レーザ駆動回路の電源を遮断してレーザ光源がレーザ光を発光するのを停止させている。

特開２００４−２４７８６１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された技術では、第１のフロントモニタ用光検出器はＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に用途を限定すると共に、第２のフロントモニタ用光検出器はＡＰＣ回路などの異常検出に用途を限定していた。そのため、第１のフロントモニタ用光検出器及び第２のフロントモニタ用光検出器の一方又は両方に異常が発生したような場合に、適切に対処することが困難であった。

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、光源からの光を検出する２つの検出手段を用いて適切に異常判定を行い、それに応じた制御を行うことが可能な光学系システム、ヘッドマウントディスプレイ、制御方法及びプログラムを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有する光学系システムは、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う異常判定手段と、を有する。

請求項６に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、を有する光学系システムにおいて行われる制御方法は、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う異常判定工程を有する。

請求項７に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、を有すると共に、コンピュータを有する光学系システムにおいて行われるプログラムは、前記コンピュータを、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う異常判定手段として機能させる。

請求項８に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイは、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有し、前記異常判定手段は、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果に基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う。

本実施例に係るヘッドマウントディスプレイの構成を示す。 本実施例に係る異常判定方法を具体的に説明するための図を示す。 変形例に係るヘッドマウントディスプレイの構成を示す。

本発明の１つの観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイは、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有する。

上記のヘッドマウントディスプレイは、光源からの光を光学系を介してユーザの眼に導くことで、画像を表示する。第１検出手段は、光源から発せられる光を、光学系を介さずに直接検出し、第２検出手段は、光源から発せられる光を、光学系を介して検出する。異常判定手段は、第１検出手段と第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、ヘッドマウントディスプレイ内の構成要素に対する異常判定を行う。そして、制御手段は、異常判定手段の判定結果に基づいて、光源からの光の照射を制御する。例えば、制御手段は、異常判定手段が異常と判定した場合に、光源からの光の照射を停止させる制御を行う。上記のヘッドマウントディスプレイによれば、第１検出手段及び第２検出手段の両方の検出結果に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。

上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記ヘッドマウントディスプレイの電源投入後から前記画像を描画するまでの間に、前記ヘッドマウントディスプレイによる前記画像の描画領域外の所定領域に、前記光源からの光を照射させる試験動作を行う照射制御手段を更に備え、前記異常判定手段は、前記照射制御手段が前記試験動作を行っている際の前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果に基づいて、前記異常判定を行う。これにより、電源投入時において異常がある場合に、ユーザの眼に光が照射されてしまうことを適切に抑制することができる。

上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記光源は、波長が異なる２以上の光を照射する２以上の光源を有しており、前記異常判定手段は、前記２以上の光源のそれぞれに対して異常判定を行い、前記制御手段は、前記２以上の光源の中で前記異常判定手段が異常と判定した光源からの光の照射を停止させると共に、前記２以上の光源の中で前記異常判定手段が異常でないと判定した光源から光を照射させることで、異常状態を表示させる。これにより、異常がある光源からの光がユーザの眼に照射されてしまうことを抑制しつつ、異常状態をユーザに適切に伝達することができる。

上記のヘッドマウントディスプレイにおいて好適には、前記制御手段は、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記異常状態の内容を表示させることができる。

上記のヘッドマウントディスプレイにおいて好適には、前記所定領域は、前記光を前記ユーザの眼へ導くことができる領域外にある。

上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記第２検出手段は、前記２以上の光源のそれぞれから発せられる前記２以上の光を、前記光学系を介して検出する。この態様では、１つの第２検出手段を用いて、２以上の光源から照射された２以上の光を検出することができる。

上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記第２検出手段は、前記２以上の光源を制御するための制御信号に同期して、前記２以上の光源において発光する光源数に応じて検知レベルを変化させる。これにより、複数の光源からの光を、１つの第２検出手段で適切に検出することができる。

上記のヘッドマウントディスプレイにおいて好適には、前記第１検出手段が検出した光量に基づいて、前記光源から照射される光の光量を調整する調整手段を更に備える。この場合、調整手段は、第１検出手段が検出した光量に基づいて、所謂ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。

また好適には、前記異常判定手段は、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果に基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う。つまり、異常判定手段は、第１検出手段の検出結果と第２検出手段の検出結果との組み合わせに応じて、光源と、光学系と、第１検出手段と、第２検出手段とに対する異常判定を行うことができる。

また好適には、前記異常判定手段は、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果に基づいて、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行うことができる。

また好適には、前記第１検出手段として、前記光源に設けられたバックモニタを用いることができる。

本発明の他の観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、を有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われる制御方法は、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定工程と、前記異常判定工程での判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御工程と、を有する。

本発明の更に他の観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、を有すると共に、コンピュータを有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われるプログラムは、前記コンピュータを、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段、として機能させる。

上記の制御方法及びプログラムによっても、第１検出手段及び第２検出手段の両方の検出結果に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。

本発明の更に他の観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイは、前記光源から発せられる光量を、前記光学系を介して検出する第１検出手段及び第２検出手段と、前記第１検出手段が検出した光量に基づいて、前記光源から照射される光の光量を調整する調整手段と、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有する。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［装置構成］
図１は、本実施例に係るヘッドマウントディスプレイ１の構成を示す。図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ（以下、適宜「ＨＭＤ」と表記する。）１は、主に、画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源ユニット９と、異常検出回路６０と、を備える。ＨＭＤ１は、例えばユーザの頭部に装着可能に構成されており、レーザ光を走査することでユーザの網膜上に画像を描画する。

画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号及びＭＥＭＳミラー１０から入力される走査位置情報に基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備える。

同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から、画像表示部に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。

フレームメモリ４には、同期／画像分離部３１により分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。

レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源ユニット９に設けられるレーザダイオード（ＬＤ）を駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ３を駆動する。

ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１０を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。なお、ＭＥＭＳ制御部８及びレーザドライバＡＳＩＣ７は、「照射制御手段」として機能する。サーボ回路８１は、タイミングコントローラからの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１０の動作を制御する。ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー１０の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。

レーザ光源ユニット９は、主に、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射するように機能する。具体的には、レーザ光源ユニット９は、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃと、反射ミラー９２ａ〜９２ｃと、ＭＥＭＳミラー１０と、フロントモニタ５０と、を備える。

赤色レーザＬＤ１は赤色レーザ光を出射し、青色レーザＬＤ２は青色レーザ光を出射し、緑色レーザＬＤ３は緑色レーザ光を出射する。コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃは、それぞれ、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を平行光にして、反射ミラー９２ａ〜９２ｃに出射する。反射ミラー９２ｂは、青色レーザ光を反射させ、反射ミラー９２ｃは、青色レーザ光を透過させ、緑色レーザ光を反射させる。そして、反射ミラー９２ａは、赤色レーザ光の一部を透過させると共に青色レーザ光及び緑色レーザ光の一部を反射させることで、これらの光をＭＥＭＳミラー１０に入射させる。また、反射ミラー９２ａは、赤色レーザ光の一部を反射させると共に青色レーザ光及び緑色レーザ光の一部を透過させることで、これらの光をフロントモニタ５０に入射させる。なお、以下では、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を区別しないで用いる場合には、単に「レーザＬＤ」と表記し、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を区別しないで用いる場合には、単に「レーザ光」と表記する。

ＭＥＭＳミラー１０は、反射ミラー９２ａから入射されたレーザ光をスクリーン１１に向けて反射する。また、ＭＥＭＳミラー１０は、基本的には、画像信号入力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８の制御により、スクリーン１１上を走査するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。

フロントモニタ５０には、反射ミラー９２ａ〜９２ｃなど（図１で図示していないミラーやレンズなどの種々の光学系も含まれるものとする）を介して、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光が入射される。具体的には、フロントモニタ５０には、反射ミラー９２ａで反射された赤色レーザ光と、反射ミラー９２ａを透過した青色レーザ光及び緑色レーザ光とが入射される。フロントモニタ５０は、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号Ｓ５０を異常検出回路６０へ供給する。例えば、フロントモニタ５０は、フォトディテクタなどの光電変換素子で構成される。また、フロントモニタ５０は、このようにレーザ光の光量を検出する際に、レーザドライバＡＳＩＣ７から供給される制御信号Ｓ７ａに応じて検知レベルを変化させる。具体的には、フロントモニタ５０は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のそれぞれを発光させるタイミング（つまりレーザＬＤにおける発光のオン／オフ）を制御するための制御信号Ｓ７ａを、レーザドライバＡＳＩＣ７から取得する。そして、フロントモニタ５０は、そのような制御信号Ｓ７ａが示す発光タイミングに同期して、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３の中で発光しているレーザＬＤの数に応じて検知レベルを変化させる。より詳しくは、フロントモニタ５０は、発光しているレーザＬＤの数やそのレーザＬＤの色に応じた波長を適切に検知できるように、検知レベルを変化させる。こうすることで、フロントモニタ５０は、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光の各々の光量を適切に検出することができる。つまり、複数のレーザＬＤからのレーザ光を、１つのフロントモニタ５０で適切に検出することができる。

赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のそれぞれの内部には、バックモニタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃが設けられている。バックモニタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、それぞれ、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光が直接入射され（具体的にはレーザダイオードの後ろ側に出射された光が入射される）、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号Ｓ５１ａ、Ｓ５１ｂ、Ｓ５１ｃを、レーザドライバＡＳＩＣ７及び異常検出回路６０へ供給する。例えば、バックモニタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、フォトディテクタなどの光電変換素子で構成される。レーザドライバＡＳＩＣ７は、このようなバックモニタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃから供給された検出信号Ｓ５１ａ、Ｓ５１ｂ、Ｓ５１ｃに応じて、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のそれぞれのパワー調整（ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。具体的には、レーザドライバＡＳＩＣ７内の赤色レーザ駆動回路７１、青色レーザ駆動回路７２及び緑色レーザ駆動回路７３が、それぞれ、検出信号Ｓ５１ａ、Ｓ５１ｂ、Ｓ５１ｃに応じて、赤色レーザ光、青色レーザ光、及び緑色レーザ光の光量が一定値となるように調整を行う。なお、以下では、バックモニタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを区別しないで用いる場合には、単に「バックモニタ５１」と表記し、検出信号Ｓ５１ａ、Ｓ５１ｂ、Ｓ５１ｃを区別しないで用いる場合には、単に「検出信号Ｓ５１」と表記する。

異常検出回路６０は、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１から供給された検出信号Ｓ５０及びＳ５１に基づいて、異常判定を行う。具体的には、異常検出回路６０は、検出信号Ｓ５０及びＳ５１に基づいて、レーザＬＤの異常判定と、レーザ光をユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系（例えばコリメータレンズ９１ａ〜９１ｃや反射ミラー９２ａ〜９２ｃなど）の異常判定と、フロントモニタ５０の異常判定と、バックモニタ５１の異常判定とを行う（異常判定の詳細については後述する）。そして、異常検出回路６０は、異常が検出された場合に、レーザ光の照射を停止させる制御を行う。具体的には、異常検出回路６０は、レーザドライバＡＳＩＣ７に制御信号Ｓ７ｂを供給することでレーザＬＤの発光を停止させると共に、ＭＥＭＳ制御部８に制御信号Ｓ８を供給することでＭＥＭＳミラー１０の動作を停止させる。

なお、フロントモニタ５０は、本発明における「第２検出手段」の一例に相当し、バックモニタ５１は、本発明における「第１検出手段」の一例に相当する。また、異常検出回路６０は、本発明における「異常判定手段」及び「制御手段」の一例に相当する。加えて、レーザドライバＡＳＩＣ７は、本発明における「調整手段」の一例に相当する。

［異常判定方法］
次に、本実施例に係る異常判定方法について具体的に説明する。上記したように、本実施例では、異常検出回路６０は、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１から供給される検出信号Ｓ５０及びＳ５１に基づいて、レーザＬＤの異常判定と、レーザ光をユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系の異常判定と、フロントモニタ５０の異常判定と、バックモニタ５１の異常判定とを行う。つまり、異常検出回路６０は、異常を判定するために用いるフロントモニタ５０自体及びバックモニタ５１自体の異常判定を行う（即ち、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１のセルフチェックを行う）。

異常検出回路６０は、ＨＭＤ１の電源投入時に、このようなフロントモニタ５０及びバックモニタ５１の異常判定を行う。具体的には、ＨＭＤ１の電源投入後からユーザの目にレーザ光を照射し始めるまでの間に、レーザドライバＡＳＩＣ７が、ＨＭＤ１による画像の描画領域外の所定領域に（「描画領域」は、ユーザに提示するための画像を表示する領域に相当する）、レーザＬＤからレーザ光を照射させる試験動作を行い、異常検出回路６０は、そのような試験動作が行われている際にフロントモニタ５０及びバックモニタ５１から供給された検出信号Ｓ５０及びＳ５１に基づいて、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１の異常判定を行う。例えば、上記した「所定領域」としては、レーザ光を照射してもユーザの目に光が到達しない場所であって、レーザ光源ユニット９から光が出射する直前の部分などが挙げられる。こうすることで、電源投入時において異常がある場合に、ユーザの眼にレーザ光が照射されてしまうことを適切に抑制することができる。また、ＨＭＤ１の電源投入後においても、異常検出回路６０は、レーザ発光時に常に、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１から供給される検出信号Ｓ５０及びＳ５１に基づいて異常判定を行う。

そして、異常検出回路６０は、検出信号Ｓ５０及びＳ５１より異常が検出された場合、例えば検出信号Ｓ５０及び／又は検出信号Ｓ５１に対応するレーザ光の光量が所定範囲内にない場合に、レーザ光の照射を停止させる制御を行う。この場合において、異常検出回路６０は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３の中で異常なものと正常なものとが検出された場合、１つの例では、異常なレーザＬＤの発光を停止させると共に、正常なレーザＬＤを用いて異常状態の内容を表示させる。この例では、異常検出回路６０は、レーザＬＤが異常であることや、光学系が異常であることや、フロントモニタ５０が異常であることや、バックモニタ５１が異常であることを表示させる。但し、フロントモニタ５０やバックモニタ５１が異常である場合には、ＡＰＣが正常に行われない可能性があるため、このような表示を行わなくても良い。他の例では、異常検出回路６０は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３の中で異常なものと正常なものとが検出された場合、正常なレーザＬＤも含めて全てのレーザＬＤの発光を停止させ、ＨＭＤ１に別途設けられた表示装置（図１では図示せず）を用いて異常状態の内容を表示させる。

ここで、図２を参照して、本実施例に係る異常判定方法をより具体的に説明する。図２は、ＨＭＤ１の構成要素の中で異常判定に関わる構成要素のみを概略的に示したブロック図である。

フロントモニタ５０は、光学系を介してレーザ光が入射され、入射したレーザ光の光量に応じた検出電流（検出信号Ｓ５０に相当する）を、異常検出回路６０内の変換部６０ａに供給する。この場合、フロントモニタ５０は、上記したようにレーザドライバＡＳＩＣ７から供給される制御信号Ｓ７ａに応じて検知レベルを変化させて、レーザ光の光量を検出する。バックモニタ５１は、レーザ光が直接入射され、入射したレーザ光の光量に応じた検出電流（検出信号Ｓ５１に相当する）を、異常検出回路６０内の変換部６０ｃ及びレーザドライバＡＳＩＣ７内の変換部７ｃに供給する。

異常検出回路６０内の変換部６０ａ、６０ｃは、それぞれ、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１から供給された検出電流を電圧（検出電圧）に変換し、変換後の検出電圧を異常判定部６０ｂに供給する。異常判定部６０ｂは、変換部６０ａ、６０ｃから供給された検出電圧に基づいて、レーザＬＤ、光学系、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１に対する異常判定を行う。そして、異常判定部６０ｂは、異常が検出された場合に、レーザ光の照射を停止させるための指示信号（停止指示信号）を、レーザドライバＡＳＩＣ７内のアンプ７ａに供給する。

例えば、異常判定部６０ｂは、一部のレーザＬＤに対応する、変換部６０ａ及び変換部６０ｃの両方の検出電圧が所定範囲内にない場合には、そのレーザＬＤが異常であると判定する。また、例えば、異常判定部６０ｂは、全てのレーザＬＤに対応する、変換部６０ｃの検出電圧が所定範囲内にあるにも関わらず、一部のレーザＬＤに対応する、変換部６０ａの検出電圧が所定範囲内にない場合には、当該一部のレーザＬＤに用いられる光学系が異常であると判定する。また、例えば、異常判定部６０ｂは、全てのレーザＬＤに対応する、変換部６０ｃの検出電圧が所定範囲内にあるにも関わらず、全てのレーザＬＤに対応する、変換部６０ａの検出電圧が所定範囲内にない場合には、フロントモニタ５０が異常であると判定する。また、例えば、異常判定部６０ｂは、全てのレーザＬＤに対応する、変換部６０ａの検出電圧が所定範囲内にあるにも関わらず、変換部６０ｃの検出電圧が所定範囲内にない場合には、その検出電圧に対応するバックモニタ５１が異常であると判定する。

なお、以上のような異常判定は、全てのレーザＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ３）や全てのバックモニタ５１（５１ａ〜５１ｃ）が同時に異常となる可能性はかなり低いといった前提に基づいてなされている。また、異常判定に用いる「所定範囲」は、正常なＡＰＣによる制御後のレーザ光の光量に基づいて定められる。

レーザドライバＡＳＩＣ７内のアンプ７ａ（具体的には赤色レーザ駆動回路７１、青色レーザ駆動回路７２及び緑色レーザ駆動回路７３に相当する）は、異常判定部６０ｂから停止指示信号が供給された場合には、レーザ光の照射を停止させるようにレーザＬＤを制御する。一方、アンプ７ａは、異常判定部６０ｂから停止指示信号が供給されなかった場合には、レーザＬＤを駆動するための制御電流を出力する。この場合、アンプ７ａは、変換部７ｃがバックモニタ５１からの検出電流を変換した電圧（検出電圧）と、ビデオＡＳＩＣ３から供給された基準電圧との差分（差分電圧）を求めて、レーザＬＤからのレーザ光の光量が一定値となるように、当該差分電圧に応じた制御電流をレーザＬＤに供給する。

以上説明した本実施例によれば、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１から供給される検出信号Ｓ５０及びＳ５１に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。具体的には、フロントモニタ５０自体及びバックモニタ５１自体の異常判定を適切に行うことができる。よって、フロントモニタ５０及び／又はバックモニタ５１が異常である場合に、レーザ光の照射を速やかに停止させることができる。

［変形例］
上記した実施例では、フロントモニタ５０及びバックモニタ５１を用いて異常判定を行う例を示したが、この代わりに、フロントモニタを２つ用いて異常判定を行っても良い。

図３は、フロントモニタを２つ用いて異常判定を行う、変形例に係るＨＭＤ１ａの構成を示す。なお、図１に示したＨＭＤ１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

変形例に係るＨＭＤ１ａは、レーザＬＤ内にバックモニタ５１が設けられておらずに、反射ミラー２００を有すると共にフロントモニタ５０の他にフロントモニタ５２を有する点で、上記した実施例に係るＨＭＤ１と構成が異なる。

反射ミラー２００には、反射ミラー９２ａで反射された赤色レーザ光と、反射ミラー９２ａを透過した青色レーザ光及び緑色レーザ光とが入射される。そして、反射ミラー２００は、これらの入射されたレーザ光の一部を透過させると共に残りの一部を反射させることで、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザをフロントモニタ５０及びフロントモニタ５２に入射させる。

フロントモニタ５２には、反射ミラー２００で反射された赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光が入射される。フロントモニタ５２は、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号Ｓ５２を、レーザドライバＡＳＩＣ７及び異常検出回路６０へ供給する。例えば、フロントモニタ５２は、フォトディテクタなどの光電変換素子で構成される。フロントモニタ５２は、このようにレーザ光の光量を検出する際に、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のそれぞれを発光させるタイミングを制御するための制御信号Ｓ７ｃをレーザドライバＡＳＩＣ７から取得し、そのような制御信号Ｓ７ｃが示す発光タイミングに同期して、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３の中で発光しているレーザＬＤの数に応じて検知レベルを変化させる。

レーザドライバＡＳＩＣ７は、上記のようなフロントモニタ５２から供給された検出信号Ｓ５２に応じて、赤色レーザ光、青色レーザ光、及び緑色レーザ光の光量が一定値となるように、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のそれぞれのパワー調整（ＡＰＣ）を行う。また、異常検出回路６０は、フロントモニタ５０及びフロントモニタ５２から供給された検出信号Ｓ５０及び検出信号Ｓ５２に基づいて、上記した実施例と同様の異常判定を行う。

以上説明した変形例によっても、フロントモニタ５０、５２から供給された検出信号Ｓ５０、Ｓ５２に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。また、変形例では、フロントモニタ５０及び３つのバックモニタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを用いる代わりに、フロントモニタ５０、５２を用いるため、上記した実施例と比較して、使用するモニタの数を少なくすることができる。

なお、フロントモニタ５０、５２を設置する位置は、上記した実施例及び変形例で示した位置に限定はされない。光学系を介してレーザ光が入射されるような位置であれば、種々の位置にフロントモニタを設置することができる。好ましくは、ユーザの眼に近い光学系を介した位置に、フロントモニタを設置することができる。例えば、ＭＥＭＳミラー１０で反射された後のレーザ光が入射するような位置に、フロントモニタを設置することができる。

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに好適に利用することができる。

１ ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）
３ ビデオＡＳＩＣ
７ レーザドライバＡＳＩＣ
８ ＭＥＭＳ制御部
９ レーザ光源ユニット
１０ ＭＥＭＳミラー
５０、５２ フロントモニタ
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ バックモニタ
６０ 異常検出回路

Claims (8)

1. ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有する光学系システムにおいて、
   前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、
   前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う異常判定手段と、を有することを特徴とする光学系システム。
2. 請求項１に記載の光学系システムを有するヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記光源は、波長が異なる２以上の光を照射する２以上の光源を有しており、
   前記第２検出手段は、前記２以上の光源のそれぞれから発せられる前記２以上の光を、前記光学系を介して検出し、前記２以上の光源を制御するための制御信号に同期して、前記２以上の光源において発光する光源数に応じて検知レベルを変化させることを特徴とする請求項１に記載の光学系システム。
4. 前記光源は、波長が異なる２以上の光を照射する２以上の光源を有しており、
   前記異常判定手段は、前記２以上の光源のそれぞれに対して異常判定を行い、
   前記２以上の光源の中で前記異常判定手段が異常と判定した光源からの光の照射を停止させると共に、前記２以上の光源の中で前記異常判定手段が異常でないと判定した光源から光を照射させることで、異常状態を表示させる手段を更に有することを特徴とする請求項１又は３に記載の光学系システム。
5. 前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する手段を更に有することを特徴とする請求項１、３及び４のいずれか一項に記載の光学系システム。
6. ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、を有する光学系システムにおいて行われる制御方法であって、
   前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う異常判定工程を有することを特徴とする制御方法。
7. ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、を有すると共に、コンピュータを有する光学系システムにおいて行われるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行う異常判定手段として機能させることを特徴とするプログラム。
8. ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、
   前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、
   前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、
   前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有し、
   前記異常判定手段は、前記第１検出手段と前記第２検出手段との検出結果に基づいて、前記光源、前記光学系、前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する異常判定を行うことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。

Images