JP2015015563A - 画像表示装置 - Google Patents

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敏樹 齋藤
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Abstract

【課題】観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像を表示する画像表示部と、観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する眼球位置取得部と、前記画像表示部又は前記画像表示部に表示される画像を、前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じた距離だけ平行移動し又は前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じた角度だけ回転移動させる画像移動部と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像表示装置に関する。
特許文献1には、ヘッドマウントディスプレイに姿勢センサーを取り付け、ヘッドマウ
ントディスプレイの水平から傾いた角度を検出し、表示画像を回転させることにより、観
察者は水平に保たれた画像を観察することができるヘッドマウントディスプレイが記載さ
れている。
特開2000−312319号公報
人の頭部の動きによる視野のブレを防ぐシステムとして、前庭動眼反射及び視運動性眼
球運動という反射性眼球運動がある。前庭動眼反射は、内耳の三半規管が頭部回転を検出
し、頭部の回転とは逆方向に眼球を回転させる反射である。また、視運動性眼球運動は、
前庭動眼反射よりゆっくりした応答を行うものであり、視野全体の動きを視覚系が検出し
、それと同方向に眼球を回転させる反応である。前庭動眼反射と視運動性眼球運動とが協
調して、さまざまな速さの頭部回転に対応して視野のブレを防いでいる。
したがって、特許文献1に記載の発明のように頭部の回転角度に応じて表示画像の回転
補正を行ったとしても、視運動性眼球運動により、観察者の目には正確に水平に保たれた
画像を表示できないという問題がある。
本発明は、観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる画
像表示装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、画像表示装置であって、画像を表
示する画像表示部と、観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する眼球位置取得部と、
前記画像表示部又は前記画像表示部に表示される画像を、前記取得した眼の基準位置に対
する向きに応じた距離だけ平行移動し又は前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じ
た角度だけ回転移動させる画像移動部と、を備えることを特徴とする。
第一の態様によれば、観察者の眼の基準位置に対する向きを取得し、取得した眼の基準
位置に対する向きに応じた距離だけ平行移動し、又は取得した眼の基準位置に対する向き
に応じた角度だけ回転移動させる。これにより、観察者に対して、より正確に水平に保た
れた画像を表示することができる。
ここで、前記観察者の頭部に装着して使用されるフレームを備え、前記画像表示部は、
前記フレームに設けられてもよい。これにより、観察者の頭部に装着して使用されるヘッ
ドマウントディスプレイ(頭部装着型画像表示装置)として提供することができる。
ここで、前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部を備え、前
記眼球位置取得部は、前記光照射部により照射された光に基づいて前記観察者の眼の基準
位置に対する向きを取得してもよい。これにより、眼の基準位置に対する向きを直接取得
することができる。
ここで、前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部
と、頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼
球情報取得部と、を備え、前記眼球位置取得部は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球
情報とに基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得してもよい。これにより
、頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを取得することができる。
ここで、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観察者の眼の基準
位置に対する向きを取得するか、又は前記光照射部により眼球に照射された光の反射光に
基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得するかについて、前記眼球位置取
得部に対して指示を出力する指示出力部を備えてもよい。これにより、正確さと、省電力
化とを兼ね備えることができる。
ここで、前記観察者の視線方向を取得する視線取得部を備え、前記眼球位置取得部は、
前記観察者の視線方向に基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得してもよ
い。これにより、眼球や頭部の傾きを取得できない携帯端末として提供することができる
ここで、前記画像表示部を平行移動又は回転移動させる駆動部を備え、前記画像移動部
は、前記画像表示部が前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ移動するように、前
記駆動部を制御してもよい。これにより、画像処理を用いて、観察者に対して水平に保た
れた画像を表示することができる。
ここで、前記画像移動部は、前記画像表示部に表示される画像を前記眼の基準位置に対
する向きに応じた量だけ平行移動又は回転移動させる画像変換部と、前記画像変換部によ
り平行移動又は回転移動された画像を前記画像表示部に出力する画像出力部と、を備えて
もよい。これにより、物理的な方法を用いて、観察者に対して水平に保たれた画像を表示
することができる。
本発明の第1の実施形態に係る画像表示装置1の概略構成の一例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は平面図である。 信号出力部3の概略構成の一例を示す図である。 走査光出射部4の概略構成の一例を示す図である。 光走査部42の概略構成の一例を示す図であり(a)は平面図、(b)は断面図である。 反射板6に画像が表示される方法を示す図である。 眼球位置取得部8と眼EYとの関係を示す図である。 制御部9の機能構成の一例を示す図である。 制御部9の概略構成の一例を示すブロック図である。 画像表示装置1の画像移動処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第2の実施形態に係る画像表示装置1Aの概略構成の一例を示す図である。 反射板6Aの概略構成の一例を示す図である。 制御部9Aの機能構成の一例を示す図である。 画像表示装置1Aの画像移動処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第3の実施形態に係る画像表示装置1Bの概略構成の一例を示す図である。 制御部9Bの機能構成の一例を示す図である。 画像表示装置1Bの画像移動処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第3の実施形態に係る画像表示装置1Cの概略構成の一例を示す図である。 制御部9Cの機能構成の一例を示す図である。 画像表示装置1Cの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
以下、本発明の画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明す
る。
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る画像表示装置(ヘッドマウントディスプレイ
)1の概略構成を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は要部を透視した平面図である
画像表示装置1は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ(頭部装着
型画像表示装置)であって、観察者の頭部Hに装着して使用され、観察者に虚像による画
像を外界像と重畳した状態で視認させるものである。
なお、図1では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ
軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」とする。ま
た、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な
方向を「Z軸方向」という。ここで、X軸、Y軸およびZ軸は、後述する画像表示装置1
を観察者の頭部Hに装着した際に、X軸方向が頭部Hの前後方向、Y軸方向が頭部Hの上
下方向、Z軸方向が頭部Hの左右方向となるように設定されている。
画像表示装置1は、図1に示すように、フレーム2と、信号出力部3と、走査光出射部
4と、衝撃緩和部5と、反射板6と、光ファイバー7(図1では一部のみ図示)と、眼球
位置取得部8と、制御部9(図1では図示せず)と、を備える。
画像表示装置1では、信号出力部3が画像情報に応じて変調された信号光を生成し、光
ファイバー7がその信号光を走査光出射部4へ導き、走査光出射部4が信号光を2次元的
に走査して走査光を出射し、反射板6がその走査光を観察者の眼EYに向けて反射する。
これにより、画像情報に応じた虚像を観察者に視認させることができる。
なお、図1では、信号出力部3、走査光出射部4、衝撃緩和部5、反射板6、光ファイ
バー7、眼球位置取得部8、及び制御部9をフレーム2の右側にのみ表示しているが、フ
レーム2の左側についても右側と同様に構成されている。フレーム2の左側については説
明を省略する。
以下、画像表示装置1の各部を順次詳細に説明する。
(フレーム)
フレーム2は、観察者の頭部Hに装着して使用され、眼鏡フレームのような形状をなし
、信号出力部3、衝撃緩和部5および反射板6を支持する機能を有する。また、フレーム
2は、光ファイバー7を支持する機能をも有する。
また、フレーム2は、図1に示すように、衝撃緩和部5、反射板6、ノーズパッド部2
1を支持するフロント部22と、フロント部22に接続されて使用者の耳に当接する1対
のテンプル部23(つる部)と、各テンプル部23のフロント部22と反対の端部である
モダン部24と、を含む。
ノーズパッド部21は、使用時に観察者の鼻NSに当接して、画像表示装置1を観察者
の頭部に対して支持している。フロント部22には、リム部25やブリッジ部26が含ま
れる。ノーズパッド部21は、使用時における観察者に対するフレーム2の位置を調整可
能に構成されている。
(信号生成部)
信号出力部3は、フレーム2のモダン部24に取り付けられている。図2は、信号出力
部3の構成の一例を示す図である。信号出力部3は、信号光生成部31と、駆動信号生成
部32と、信号生成部33と、レンズ34とを備える。信号出力部3は、本発明の画像出
力部に相当する。
信号光生成部31は、後述する走査光出射部4の光走査部42(光スキャナー)で走査
(光走査)される信号光を生成するものである。信号光生成部31は、波長の異なる複数
の光源311R、311G、311Bと、複数の駆動回路312R、312G、312B
と、光合成部(合成部)313とを有する。
光源311R(R光源)は、赤色光を出射するものであり、光源311G(G光源)は
、緑色光を出射するものであり、光源311Bは、青色光を出射するものである。3色の
光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。光源311R、31
1G、311Bは、それぞれ、駆動回路312R、312G、312Bに電気的に接続さ
れている。なお、光源311R、311G、311Bとしては、例えば、レーザーダイオ
ード、LEDを用いることができる。
駆動回路312Rは、光源311Rを駆動する機能を有し、駆動回路312Gは、光源
311Gを駆動する機能を有し、駆動回路312Bは、光源311Bを駆動する機能を有
する。駆動回路312R、312G、312Bにより駆動された光源311R、311G
、311Bから出射された3つ(3色)の光は、光合成部313に入射する。
光合成部313は、複数の光源311R、311G、311Bからの光を合成する。こ
れにより、信号光生成部31で生成される信号光を走査光出射部4へ伝送するための光フ
ァイバーの数を少なくすることができる。
光合成部313は、2つのダイクロイックミラー313a、313bを有する。ダイク
ロイックミラー313aは、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有する
。また、ダイクロイックミラー313bは、赤色光および緑色光を透過させるとともに青
色光を反射する機能を有する。ダイクロイックミラー313a、313bを用いることに
より、光源311R、311G、311Bからの赤色光、緑色光および青色光の3色の光
を合成して、信号を形成する。
なお、光合成部313は、ダイクロイックミラーを用いた構成に限定されず、例えば、
光導波路、光ファイバー等で構成されていてもよい。
信号光生成部31で生成した信号光は、レンズ34を介して光ファイバー7の一端に入
射する。そして、かかる信号光は、光ファイバー7の他端から出射し、後述する走査光出
射部4の光走査部42に伝送される。
レンズ34は、信号光生成部31で生成した信号光を光ファイバー7に入力するために
集光する。なお、レンズ34は、必要に応じて設ければよく、省略することができる。ま
た、例えば、レンズ34に代えて、各光源311R、311G、311Bと光合成部31
3との間にレンズを設けてもよい。
駆動信号生成部32は、後述する走査光出射部4の光走査部42(光スキャナー)を駆
動する駆動信号を生成する。
駆動信号生成部32は、光走査部42の第1の方向での走査(水平走査)に用いる第1
の駆動信号を生成する駆動回路321(第1の駆動回路)と、光走査部42の第1の方向
に直交する第2の方向での走査(垂直走査)に用いる第2の駆動信号を生成する駆動回路
322(第2の駆動回路)とを有する。
駆動信号生成部32は、図示しない信号線を介して、後述する走査光出射部4の光走査
部42に電気的に接続されている。これにより、駆動信号生成部32で生成した駆動信号
(第1の駆動信号および第2の駆動信号)は、後述する走査光出射部4の光走査部42に
入力される。
信号光生成部31の駆動回路312R、312G、312Bおよび駆動信号生成部32
の駆動回路321、322は、信号生成部33に電気的に接続されている。
信号生成部33は、後述する画像変形部93からから出力される画像信号(画像信号)
に基づいて、信号光生成部31の駆動回路312R、312G、312Bおよび駆動信号
生成部32の駆動回路321、322の駆動を制御する機能を有する。
これにより、信号光生成部31が画像情報に応じて変調された信号光を生成するととも
に、駆動信号生成部32が画像情報に応じた駆動信号を生成する。
(走査光出射部)
走査光出射部4は、フレーム2の内側のブリッジ部26近傍(言い換えればフロント部
22の中心近傍)に衝撃緩和部5を介して取り付けられている。走査光出射部4は、使用
時に観察者の眼EYよりも鼻NS側に位置するように配置されている。走査光出射部4は
、本発明の画像出力部に相当する。
図3は、走査光出射部4の詳細を示す図である。走査光出射部4は、ハウジング41(
筐体)と、光走査部42と、レンズ43(カップリングレンズ)と、レンズ45(集光レ
ンズ)とを備える。
ハウジング41は、光走査部42を支持するとともに光走査部42を収納する。ハウジ
ング41は、光走査部42を支持する支持部を構成する。
ハウジング41には、レンズ43およびレンズ45が取り付けられ、レンズ43、45
がハウジング41の一部(壁部の一部)を構成している。
光ファイバー7から出射した信号光がレンズ43を介して光走査部42に入射する。し
たがって、レンズ43は、信号光に対する透過性を有する窓部を構成している。また、光
走査部42で走査した信号光(走査光)がレンズ45を介してハウジング41の外部へ出
射する。したがって、レンズ45は、走査光に対する透過性を有する窓部を構成している
また、レンズ43(ハウジング41の信号光を透過する窓部)には、光ファイバー7の
他端部72が離間した状態で臨んでいる。光ファイバー7とハウジング41とが離間して
いることにより、従来のような光ファイバーの走査ユニットとの接続部に過大な応力がか
かることによる光ファイバーの損傷を防止することができる。また、後述する衝撃緩和部
5の作用によりハウジング41がフレーム2に対して変位しても、光ファイバー7に外力
(応力)が加わるのを防止または抑制することができる。そのため、光ファイバー7の損
傷も防止することができる。
光走査部42は、信号光生成部31からの信号光を2次元的に走査する光スキャナーで
ある。この光走査部42で信号光を走査することにより走査光が形成される。
図4は、光走査部42の詳細を示す図であり(a)は平面図、(b)は断面図である。
光走査部42は、可動ミラー部11と、1対の軸部12a、12b(第1の軸部)と、枠
体部13と、2対の軸部14a、14b、14c、14d(第2の軸部)と、支持部15
と、永久磁石16と、コイル17とを備える。言い換えれば、光走査部42はいわゆるジ
ンバル構造を有している。以下、光走査部42の各部を順次詳細に説明する。
可動ミラー部11は、基部111(可動部)と、スペーサー112を介して基部111
に固定された光反射板113とを有する。光反射板113の上面(一方の面)には、光反
射性を有する光反射部114が設けられる。
光反射板113は、軸部12a、12bに対して厚さ方向に離間するとともに、厚さ方
向からみたときに(以下、「平面視」ともいう、図4(A)参照)軸部12a、12bと
重なって設けられる。そのため、軸部12aと軸部12bとの間の距離を短くしつつ、光
反射板113の板面の面積を大きくすることができる。また、軸部12aと軸部12bと
の間の距離を短くすることができることから、枠体部13の小型化を図ることができる。
さらに、枠体部13の小型化を図ることができることから、軸部14a、14bと軸部1
4c、14dとの間の距離を短くすることできる。したがって、光反射板113の板面の
面積を大きくしても、光走査部42の小型化を図ることができる。言い換えると、光反射
部114の面積に対する光走査部42の大きさを小さくすることができる。
また、光反射板113は、平面視(図4(A)参照)にて、軸部12a、12bの全体
を覆うように形成される。これにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その
結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要な光が軸部12a、
12bで反射して迷光となるのを防止することができる。
また、光反射板113は、平面視にて、枠体部13の全体を覆うように形成される。こ
れにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部114の面積
を大きくすることができる。また、不要な光が枠体部13で反射して迷光となるのを防止
することができる。
さらに、光反射板113は、平面視(図4(A)参照)にて、軸部14a、14b、1
4c、14dの全体を覆うように形成される。これにより、光反射板113の板面の面積
が大きくなり、その結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要
な光が軸部14a、14b、14c、14dで反射して迷光となるのを防止することがで
きる。
第1の実施の形態では、光反射板113は、平面視(図4(A)参照)にて、円形をな
している。なお、光反射板113の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、
四角形等の多角形であってもよい。
光反射板113の下面(他方の面)には、図4(B)に示すように、硬質層115が設
けられる。硬質層115は、光反射板113本体の構成材料よりも硬質な材料で構成され
ている。これにより、光反射板113の剛性を高め、光反射板113の揺動時における撓
みを防止または抑制することができる。また、光反射板113の厚さを薄くし、光反射板
113のX1軸およびY1軸周りの揺動時における慣性モーメントを抑えることができる
。硬質層115の厚さ(平均)は、特に限定されないが、1〜10μm程度であるのが好
ましく、1〜5μm程度であるのがさらに好ましい。
硬質層115の構成材料としては、光反射板113本体の構成材料よりも硬質な材料で
あれば、特に限定されない。また、硬質層115の形成には、例えば、化学蒸着法(CV
D)、湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
硬質層115は、単層で構成されていてもよいし、複数の層の積層体で構成されていて
もよい。なお、硬質層115は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもで
きる。
光反射板113の下面は、スペーサー112を介して基部111に固定される。これに
より、軸部12a、12b、枠体部13および軸部14a、14b、14c、14dとの
接触を防止しつつ、光反射板113をY1軸周りに揺動させることができる。
枠体部13は、図4(B)に示すように、枠状をなし、可動ミラー部11の基部111
を囲んで設けられる。
枠体部13は、軸部14a、14b、14c、14dを介して支持部15に支持されて
いる。また、可動ミラー部11の基部111は、軸部12a、12bを介して枠体部13
に支持されている。
また、枠体部13は、Y1軸に沿った方向での長さがX1軸に沿った方向での長さより
も長くなっている。すなわち、Y1軸に沿った方向における枠体部13の長さをaとし、
X1軸に沿った方向における枠体部13の長さをbとしたとき、a>bなる関係を満たす
。これにより、軸部12a、12bに必要な長さを確保しつつ、X1軸に沿った方向にお
ける光走査部42の長さを抑えることができる。
また、枠体部13は、平面視にて、可動ミラー部11の基部111および1対の軸部1
2a、12bからなる構造体の外形に沿った形状をなしている。これにより、可動ミラー
部11および1対の軸部12a、12bで構成された第1の振動系の振動、すなわち、可
動ミラー部11のY1軸周りの揺動を許容しつつ、枠体部13の小型化を図ることができ
る。
なお、枠体部13の形状は、可動ミラー部11の基部111を囲む枠状であれば、図示
のものに限定されない。
軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、弾性変
形可能に形成される。軸部12a、12bは、可動ミラー部11をY1軸(第1の軸)周
りに回動(揺動)可能とするように、可動ミラー部11と枠体部13を連結している。ま
た、軸部14a、14b、14c、14dは、枠体部13をY1軸に直交するX1軸(第
2の軸)周りに回動(揺動)可能とするように、枠体部13と支持部15を連結している
軸部12a、12bは、基部111を介して互いに対向するように配置されている。ま
た、軸部12a、12bは、それぞれ、Y1軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。
そして、軸部12a、12bは、それぞれ、一端部が基部111に接続され、他端部が枠
体部13に接続されている。また、軸部12a、12bは、それぞれ、中心軸がY1軸に
一致するように配置されている。軸部12a、12bは、それぞれ、可動ミラー部11の
Y1軸周りの揺動に伴って捩れ変形する。
軸部14a、14bおよび軸部14c、14dは、枠体部13を介して(挟んで)互い
に対向するように配置されている。また、軸部14a、14b、14c、14dは、それ
ぞれ、X1軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部14a、14b、1
4c、14dは、それぞれ、一端部が枠体部13に接続され、他端部が支持部15に接続
されている。また、軸部14a、14bは、X1軸を介して互いに対向するように配置さ
れ、同様に、軸部14c、14dは、X1軸を介して互いに対向するように配置されてい
る。軸部14a、14b、14c、14dは、枠体部13のX1軸周りの揺動に伴って、
軸部14a、14b全体および軸部14c、14d全体がそれぞれ捩れ変形する。
このように、可動ミラー部11をY1軸周りに揺動可能とするとともに、枠体部13を
X1軸周りに揺動可能とすることにより、可動ミラー部11を互いに直交するX1軸およ
びY1軸の2軸周りに揺動(往復回動)させることができる。
また、軸部12a、12bのうちの少なくとも一方の軸部、および、軸部14a、14
b、14c、14dのうちの少なくとも1つの軸部には、それぞれ、例えば歪みセンサー
のような角度検出センサーが設けられる。この角度検出センサーは、光走査部42の角度
情報、より具体的には、光反射部114のX1軸周りおよびY1軸周りのそれぞれの揺動
角を検出することができる。この検出結果は、図示しないケーブルを介して、信号生成部
33に入力される。
なお、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの形状は、それ
ぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも1箇所に屈曲または湾曲し
た部分や分岐した部分を有していてもよい。
基部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14d
および支持部15は、一体的に形成される。第1の実施の形態では、基部111、軸部1
2a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよび支持部15は、
第1のSi層(デバイス層)と、SiO層(ボックス層)と、第2のSi層(ハンドル
層)とがこの順に積層したSOI基板をエッチングすることにより形成される。これによ
り、第1の振動系および第2の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また
、SOI基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、SOI基板を用いて基
部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよ
び支持部15を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、
また、光走査部42の小型化を図ることができる。
基部111、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dは、それ
ぞれ、SOI基板の第1のSi層で構成されている。これにより、軸部12a、12bお
よび軸部14a、14b、14c、14dの弾性を優れたものとすることができる。また
、基部111がY1軸周りに回動する際に枠体部13に接触するのを防止することができ
る。
枠体部13および支持部15は、それぞれ、SOI基板の第1のSi層、SiO層お
よび第2のSi層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部13および支持
部15の剛性を優れたものとすることができる。また、枠体部13のSiO層および第
2のSi層は、枠体部13の剛性を高めるリブとしての機能だけでなく、可動ミラー部1
1が永久磁石16に接触するのを防止する機能も有する。
また、支持部15の上面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより
、支持部15に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。反射防止処理
としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜(誘電体多層膜)の形成、粗面化処
理、黒色処理等が挙げられる。
なお、基部111、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの
構成材料および形成方法は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
また、スペーサー112および光反射板113も、SOI基板をエッチングすることに
より形成される。そして、スペーサー112は、SOI基板のSiO層および第2のS
i層からなる積層体で構成されている。また、光反射板113は、SOI基板の第1のS
i層で構成されている。
このように、SOI基板を用いてスペーサー112および光反射板113を形成するこ
とにより、互いに接合されたスペーサー112および光反射板113を簡単かつ高精度に
製造することができる。スペーサー112は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材(図示
せず)により基部111に接合されている。
枠体部13の下面(光反射板113とは反対側の面)には、永久磁石16が接合されて
いる。永久磁石16と枠体部13との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、
接着剤を用いた接合方法を用いることができる。
永久磁石16は、平面視にて、X1軸およびY1軸に対して傾斜する方向に磁化されて
いる。第1の実施の形態では、永久磁石16は、X1軸およびY1軸に対して傾斜する方
向に延在する長手形状(棒状)をなす。そして、永久磁石16は、その長手方向に磁化さ
れている。すなわち、永久磁石16は、一端部をS極とし、他端部をN極とするように磁
化されている。また、永久磁石16は、平面視にて、X1軸とY1軸との交点を中心とし
て対称となるように設けられる。
なお、第1の実施の形態では、枠体部13に1つの永久磁石の数を設置した場合を例に
説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部13に2つの永久磁石を設置してもよい
。この場合、例えば、長尺状をなす2つの永久磁石を、平面視にて基部111を介して互
いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部13に設置すればよい。
永久磁石16としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト
磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石1
6は、硬磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の硬磁性体を枠体部13に設置し
た後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石16を枠体部13に
設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石16を所望の位置に
設置できない場合があるからである。
永久磁石16の直下には、コイル17(図3参照)が設けられる。これにより、コイル
17から発生する磁界を効率的に永久磁石16に作用させることができる。これにより、
光走査部42の省電力化および小型化を図ることができる。
コイル17は、信号重畳部に電気的に接続されている。信号重畳部は、第1の駆動信号
と第2の駆動信号とを重畳する加算器(図示せず)を有し、その重畳した電圧をコイル1
7に印加する。すると、第1の駆動信号によって、永久磁石16の一端部(N極)をコイ
ル17に引き付けようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)をコイル17から
離間させようとする磁界(この磁界を「磁界A1」という)と、永久磁石16の一端部(
N極)をコイル17から離間させようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)を
コイル17に引き付けようとする磁界(この磁界を「磁界A2」という)とが交互に切り
換わる。
永久磁石16は、それぞれの端部(磁極)が、Y1軸で分割される2つの領域に位置す
るように配置される。そのため、磁界A1と磁界A2とが交互に切り換わることで、枠体
部13にY1軸周りの捩り振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、軸部1
2a、12bを捩れ変形させつつ、可動ミラー部11が第1の駆動信号の周波数でY1軸
まわりに回動する。
一方、第2の駆動信号によって、永久磁石16の一端部(N極)をコイル17に引き付
けようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)をコイル17から離間させようと
する磁界(この磁界を「磁界B1」という)と、永久磁石16の一端部(N極)をコイル
17から離間させようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)をコイル17に引
き付けようとする磁界(この磁界を「磁界B2」という)とが交互に切り換わる。
永久磁石16は、それぞれの端部(磁極)が、X1軸で分割される2つの領域に位置す
るように配置される。そのため、磁界B1と磁界B2とが交互に切り換わることで、軸部
14a、14bおよび軸部14c、14dをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部13が可
動ミラー部11とともに、第2の駆動信号の周波数でX1軸周りに回動する。
光走査部42は、光反射性を有する光反射部114を備える。光反射部114には、光
ファイバー7から出射した信号光がレンズ43を介して入射する。これにより、信号光が
光走査部42により2次元的に走査される。
レンズ43は、光ファイバー7から出射した信号光のスポット径を調整する機能を有す
る。また、レンズ43は、光ファイバー7から出射した信号光の放射角を調整し、略平行
化する機能をも有する。
光走査部42で走査された信号光(走査光)は、レンズ45を介して、ハウジング41
の外部へ出射する。
レンズ45は、光走査部42と反射板6との間に設けられる。レンズ45は、反射板6
で反射した信号光が平行光となるように、光走査部42からの信号光を光走査部42と反
射板6との間で集光する単レンズである。すなわち、レンズ45は、反射板6で反射した
信号光が平行光となるように、走査される位置に応じて信号光の結像点(集光位置)を調
整する結像点調整部を構成していると言える。このようなレンズ45を設けることにより
、反射板6の姿勢や形状等の設計の自由度が増す。
(衝撃緩和部)
衝撃緩和部5は、フレーム2とハウジング41とを接続し、フレーム2から光走査部4
2への衝撃を緩和する機能を有する。これにより、光走査部42の損傷を防止することが
できる。第1の実施の形態では、衝撃緩和部5は、図3に示すように、フレーム2のフロ
ント部22に取り付けられている。
衝撃緩和部5は、弾性部材で構成されている。これにより、衝撃緩和部5の構成を比較
的簡単なものとすることができる。また、衝撃緩和部5は、ブロック状をなしている。
なお、衝撃緩和部5の形状、数、大きさ等は、図示のものに限定されない。また、衝撃
緩和部5の構成材料としては、衝撃緩和部5の形状、大きさや、走査光出射部4の質量、
大きさ、形状等に応じて決められるものであり、特に限定されないない。
このような衝撃緩和部5のフレーム2とは反対側の部分には、走査光出射部4のハウジ
ング41の外表面が接合されている。これにより、ハウジング41がフレーム2に対して
離間した状態で、衝撃緩和部5を介してハウジング41をフレーム2に対して支持するこ
とができる。したがって、衝撃緩和部5がフレーム2から光走査部42への衝撃を緩和す
し、光走査部42の損傷を防止することができる。
(反射部)
図1に示すように、反射板6は、フレーム2のフロント部22に含まれるリム部25に
取り付けられている。反射板6は、本発明の画像表示部に相当する。
図5は、反射板6の概略を示す図である。反射板6は、光走査部42からの信号光を当
該観察者の眼に向けて反射する機能を有する。第1の実施の形態では、反射板6は、ハー
フミラーであり、外界光を透過させる機能(可視光に対する透光性)をも有する。すなわ
ち、反射板6は、光走査部42からの信号光を反射させるとともに、使用時において反射
板6の外側から観察者の眼に向かう外界光を透過させる機能を有する。これにより、観察
者は、外界像を視認しながら、信号光により形成された虚像(画像)を視認することがで
きる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
例えば、反射板6は、回折格子を有していてもよい。また、反射板6は、例えば、透明
基板上に金属薄膜や誘電体多層膜等で構成された半透過反射膜を形成したものであっても
よい。
また、反射板6は、眼幅方向に対して使用時の観察者の鼻NS側から耳EA側に向かう
方向に傾斜した状態で配置される。言い換えれば、反射板6は、フレーム2の湾曲に沿っ
て、使用時の観察者の鼻NS側から耳EA側に向かう顔の輪郭に沿って湾曲した形状をな
す。すなわち反射板6の反射面は凹面の曲面形状を有している。これにより、画像表示装
置1の小型化を図ることともに、画像表示装置1のデザイン性を高めることができる。ま
た、光走査部42からの信号光を反射板6で容易に使用時の観察者の眼EYに向けて反射
させることができる。
(光ファイバー)
光ファイバー7は、前述した信号出力部3の信号光生成部31から出射された信号光を
走査光出射部4へ導く機能を有する。光ファイバー7を用いることで、信号光生成部31
の設置位置の自由度が増す。
光ファイバー7は、フレーム2に支持されている。第1の実施の形態では、光ファイバ
ー7が、フレーム2のテンプル部23に沿って、フレーム2内に埋設されている。なお、
光ファイバー7は、フレーム2の外表面に接合されていてもよい。
光ファイバー7の一端部(信号光が入射する側の端部)には、前述した信号光生成部3
1が光学的に接続され、信号光が入射する。これにより、信号光が光ファイバー7の他端
部72に向けて伝送される。
一方、光ファイバー7の他端部72(信号光が出射する側の端部、図3参照)は、走査
光出射部4に光学的に接続され、信号光を走査光出射部4に出射する。これにより、信号
光が走査光出射部4に入射する。
特に、光ファイバー7の他端部72(図3参照)は、走査光出射部4に臨む位置で、か
つ、走査光出射部4に離間した状態で、フレーム2のフロント部22の内側の面から外部
に露出している(図3参照)。
第1の実施の形態では、光ファイバー7とハウジング41とが離間しているので、衝撃
緩和部5の作用によりハウジング41がフレーム2に対して変位しても、光ファイバー7
に外力が加わるのを防止または抑制することができる。そのため、光ファイバー7の損傷
も防止することができる。
(眼球位置取得部)
眼球位置取得部8は、主として、赤外線発光部81と、フォトダイオード82、83と
を備える。図1に示すように、赤外線発光部81と、フォトダイオード82、83とは、
フレーム2のフロント部22に含まれるリム部25に設けられる。赤外線発光部81と、
フォトダイオード82、83とは、反射板6と重ならないように、例えばフレーム2の上
側面に設けられる。
図6は、観察者の眼EYと、眼球位置取得部8との位置関係を示す図である。
赤外線発光部81は、赤外線を発光し、観察者の眼EYに赤外線を照射する。赤外線発
光部81は、観察者の眼EYの黒目と白目の境部分に光を照射可能な位置に設けられる。
第1の実施の形態では、赤外線を発光可能なLEDを用いることができるが、赤外線発光
部81はこれに限定されない。
フォトダイオード82、83は、赤外線発光部81の両側にそれぞれ設けられる。フォ
トダイオード82、83は、その光取得範囲が、観察者の眼EYの黒目と白目の境部分を
含むように設けられる。フォトダイオード82、83は、赤外線発光部81により照射さ
れた赤外線が、観察者の眼EYで反射した光を取得する。
白目と黒目とでは、反射率が異なるため、フォトダイオード82、83で反射赤外光を
取得することにより、後述する眼球位置算出部92で目の向きを取得することができる。
フォトダイオード82、83で取得された反射光は、制御部9に出力される。
(制御部)
制御部9は、フレーム2の、例えば信号出力部3に隣接した位置に設けられる。制御部
9は、信号出力部3及び眼球位置取得部8と電気的に接続される。
図7は、制御部9の機能構成の一例を示す図である。制御部9は、主として、主制御部
91と、眼球位置算出部92と、画像変形部93と、を備える。
主制御部91は、制御部9全体の制御を行う。
眼球位置算出部92は、フォトダイオード82、83で取得された反射光を取得する。
また、眼球位置算出部92は、取得した反射光に基づいて、観察者の眼EYの黒目の位置
、すなわち眼EYの基準位置に対する向きを算出する。眼球位置算出部92は、いわゆる
強膜反射法を用いて眼EYの基準位置に対する向きを算出することができる。強膜反射法
は、一般的な技術であるため、説明を省略する。眼球位置算出部92は、本発明の眼球位
置取得部に相当する。
画像変形部93は、外部記憶装置903(図8参照)等から画像信号を取得し、眼球位
置算出部92で算出された眼EYの基準位置に対する向きに基づいて画像信号を変形させ
る。画像変形部93は、本発明の画像移動部に相当する。
制御部9が行う処理については、後に詳述する。
図8は、制御部9の概略構成の一例を示すブロック図である。図示するように、例えば
コンピューターなどで構成される制御部9は、主として、演算装置であるCPU(Cen
tral Processing Unit)901と、揮発性の記憶装置であるRAM
(Random Access Memory)や不揮発性の記憶装置であるROM(R
ead only Memory)からなるメモリー902と、外部記憶装置903と、
外部の装置と通信を行う通信装置904と、他のユニットを接続するインターフェイス(
I/F)905と、を備える。
各機能部は、例えば、CPU901が外部記憶装置903等に格納された所定のプログ
ラムをメモリー902等に読み出して実行することにより実現される。なお、所定のプロ
グラムは、例えば、予め外部記憶装置903等にインストールされてもよいし、通信装置
904を介してダウンロードされてインストール又は更新されてもよい。
以上の画像表示装置1の構成は、第1の実施の形態の特徴を説明するにあたって主要構
成を説明したのであって、上記の構成に限られない。構成要素の分類の仕方や名称によっ
て、本願発明が制限されることはない。画像表示装置1の構成は、処理内容に応じて、さ
らに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理
を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェ
アで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
次に、第1の実施の形態における、上記構成からなる画像表示装置1の特徴的な処理に
ついて説明する。
図9は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の流
れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しない
ボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図9に示す処理は、フレーム2の右側、左側に設けられた眼球位置取得部8及び制御部
9のそれぞれについて、同じタイミングで行われる。
眼球位置算出部92は、フォトダイオード82、83で取得された反射光を取得し、眼
EYの基準位置に対する向きを算出する(ステップS100)。ステップS100の処理
について、具体的に説明する。第1の実施の形態では、眼球位置算出部92は、観察者の
眼EYの基準位置に対する向きが上下左右方向であるか、斜め方向であるかを判断する。
例えば、眼EYの基準位置(眼EYが正面を向いている場合の黒目の位置)と、水平方
向、垂直方向とを示す情報がメモリー902に格納されている。眼球位置算出部92は、
反射光から黒目の位置を求め、求められた黒目の位置と、メモリー902から取得した情
報とを比較することにより、眼EYの基準位置に対する向きを求めることができる。例え
ば、求められた黒目の位置が、眼EYの基準位置を含む水平方向の線上、及び眼EYの基
準位置を含む垂直方向の線上にある場合には、眼球位置算出部92は、観察者の眼EYの
基準位置に対する向きが上下左右方向であると判断できる。眼球位置算出部92は、その
他の場合には、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが斜め方向であると判断できる。
眼球位置算出部92は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが斜め方向である場合
には、眼EYの向きを示すベクトル(例えば、基準位置から黒目の位置へ向けた矢印)と
、水平方向(図1のz軸)方向とのなす角度θを算出する。角度θは、図1に示すz軸の
プラス方向を基準とし、反時計回りに+0〜+180°、時計回りに−0〜−180°と
して算出する。
眼球位置算出部92は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが上下左右方向である
場合には、眼EYの向いている方向を示す矢印(例えば、基準位置から黒目の位置へ向け
た矢印)と、反射板6との交わる位置が、反射板6の中心とどれだけ離れているかを示す
距離を算出する。フレーム2側から見たときの眼EYの向いている方向を示す矢印を示す
矢印が上方向の場合には、+y方向(図1参照)の距離を算出し、フレーム2側から見た
ときの眼EYの向いている方向を示す矢印が下方向の場合には、−y方向(図1参照)の
距離を算出する。フレーム2側から見たときの眼EYの向いている方向を示す矢印が右方
向の場合には、+z方向(図1参照)の距離を算出し、フレーム2側から見たときの眼E
Yの向いている方向を示す矢印が左方向の場合には、−z方向(図1参照)の距離を算出
する。
例えば、黒目の位置と距離との関係を示す情報をメモリー902に格納しておくことに
より、眼球位置算出部92は、ステップS100で求められた眼EYの基準位置に対する
向きから、距離を算出することができる。
画像変形部93は、ステップS100で求められた観察者の眼EYの基準位置に対する
向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部33に出力する(ステップS102)。
画像変形部93は、例えば、アフィン変換を用いて画像を変形し、当該変形した画像が表
示されるように画像信号を変換する。アフィン変換は、数式(1)、(2)で定められる
<数式1>
Figure 2015015563
<数式2>
Figure 2015015563
数式(1)は、画像信号の任意の点(x、y)を、角度θだけ回転させたときの点(x
'、y')の位置を求める式である。数式(1)において、角度θは、ステップS100で
算出された角度θである。これにより、画像が眼EYの傾きと同じ角度だけ傾き、眼EY
には水平な画像が入射される。
数式(2)は、画像信号の任意の点(x、y)を、平行移動させたときの点(x'、y'
)の位置を求める式である。数式(2)において、tzは、ステップS100で算出され
たz方向の距離であり、tyはステップS100で算出されたy方向の距離である。アフ
ィン変換は、一般的な技術であるため、詳細な説明を省略する。アフィン変換の結果、観
察者の眼EYの基準位置に対する向きに応じた距離だけ画像を平行移動したり、観察者の
眼EYの基準位置に対する角度に応じた角度だけ画像を回転移動したりすることができる
。この場合には、画像を回転させなくても、眼EYには水平な画像が入射される。なお、
平行移動する距離や回転移動する角度は、例えば画素数で算出されるが、これに限定され
ない。
画像変形部93が、このようにして変形された画像信号を信号生成部33に出力すると
、すでに説明したように、反射板6に変形された画像信号に基づく虚像(画像)が表示さ
れる。
なお、ステップS102では、画像信号を回転移動又は平行移動させたが、画像変形部
93は、取得された眼EYの位置によっては、回転移動と平行移動との両方を行うように
してもよい。
主制御部91は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する(ステップS104)。画像表示の終了指示が入力されていない場合(ステッ
プS104でNO)には、主制御部91は再度ステップS100を行うように、眼球位置
算出部92を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合(ステップS104でYE
S)には、主制御部91は処理を終了する。
第1の実施の形態によれば、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて画像を移動
させるため、観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる。
観察者の頭部の回転角度に応じて画像の回転移動、平行移動を行った場合には、視運動性
眼球運動により、観察者の目には正確に水平に保たれた画像を表示できないのに対し、第
1の実施の形態では、観察者の眼の基準位置に対する向きと同じとなるように画像を回転
させたり、観察者の視線の先に画像の中心が来るように画像を移動させたりすることがで
きる。そのため、観察者に対し、眼の疲労が感じにくくすることができる。
なお、第1の実施の形態では、フレーム2の右側、左側に設けられた眼球位置取得部8
及び制御部9のそれぞれについて、同様の処理が行われたが、眼球位置取得部8はフレー
ム2の右側又は左側のどちらかだけに設けられてもよい。この場合には、制御部9は、フ
レーム2の中心辺りに設け、フレーム2の右側に設けられた信号出力部3と、フレーム2
の左側に設けられた信号出力部3との両方に画像信号を出力するようにすればよい。
また、フレーム2の右側、左側に眼球位置取得部8を設け、フレーム2の中心辺りに1
つだけ制御部9を設けるようにしてもよい。この場合には、制御部9は、右側の眼球位置
取得部8に基づく眼の位置と、左側の眼球位置取得部8に基づく眼の位置との平均値に基
づいて画像を変形させてもよい。
ただし、制御部9が、右側の眼球位置取得部8に基づく眼の位置に応じて右目用の画像
を移動させ、左側の眼球位置取得部8に基づく眼の位置に応じて左目用の画像を移動させ
るようにすると、斜視等の眼の機能に障害がある観察者に対してよりよい効果を発生させ
ることができる。
また、第1の実施の形態では、観察者の眼EYに赤外光を照射し、照射された光の反射
光に基づいて眼EYの基準位置に対する向きを取得した(強膜反射法)が、観察者の眼E
Yの基準位置に対する向きを取得する方法はこれに限られない。例えば、観察者の眼EY
に赤外光を照射し、赤外カメラで角膜上の虚像を撮像することによって、観察者の眼EY
の基準位置に対する向きを取得する(角膜反射法)ようにしてもよい。また、カメラ等の
撮像装置で眼EYの虹彩を撮影し、虹彩の模様を特徴量抽出等により抽出し、虹彩の模様
に基づいて眼EYの基準位置に対する向きを求めるようにしてもよい。
<第2の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて画像を移
動させたが、観察者に対し、眼の疲労が感じにくくさせる方法は、これに限られない。
本発明の第2の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて反射板6
を回転又は移動させる形態である。以下、第2の実施の形態に係る画像表示装置(ヘッド
マウントディスプレイ)1Aについて説明する。なお、第1の実施の形態と同一の部分に
ついては、同一の符号を付し、説明を省略する。
画像表示装置1Aは、図10に示すように、フレーム2と、信号出力部3と、走査光出
射部4と、衝撃緩和部5と、反射部6Aと、光ファイバー7と、眼球位置取得部8と、制
御部9Aと、を備える。
(反射部)
図10に示すように、反射部6Aは、フレーム2のフロント部22に含まれるリム部2
5に取り付けられている。
図11は、反射部6Aの概略を示す図である。図11は、リム部25の内部を透視した
図である。反射部6Aは、光走査部42からの信号光を当該観察者の眼に向けて反射する
反射板6と、リム部25に対して上下左右方向に平行移動自在に取り付けられた移動枠6
1と、防振アクチュエータ62と、移動枠61に対して反射板6を回転移動自在に取り付
ける取付部63と、を備える。
防振アクチュエータ62は、移動枠61内に2カ所、例えば移動枠61の−z方向の端
部及び+y方向の端部に設けられる。図11では、移動枠61の−z方向の端部に設けら
れた防振アクチュエータ62のみ図示している。移動枠61の−z方向の端部に設けられ
た防振アクチュエータ62と、移動枠61の+y方向の端部に設けられた防振アクチュエ
ータ62とは、互いに直角をなすように配置されている。
防振アクチュエータ62は、主として、リム部25に取り付けられた駆動用コイル62
Aと、移動枠61の駆動用コイル62Aに対向する位置に取り付けられた駆動用磁石62
Bと、を有する。
また、防振アクチュエータ62は、駆動用磁石62Bの磁力によって移動枠61をリム
部25に吸着させるために、駆動用コイル62Aの裏側に取り付けられた吸着用ヨーク6
2Cと、駆動用磁石の磁力をリム部25の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石の
反対側の面に取り付けられたバックヨーク62Dと、を有する。これらは、リム部25と
移動枠61の間に駆動力を作用させ、リム部25に対して移動枠61(すなわち、反射板
6)を平行方向に駆動する駆動部を構成する。
また、防振アクチュエータ62は、3つのボール62Eを有する。ボール62Eは、リ
ム部25と移動枠61との間に、同一の円周上に中心角略120゜の間隔を隔てて配置さ
れている(図11においては1個のボール62Eのみ図示)。ボール62Eは、一部が移
動枠61に形成された凹部の中に設けられ、脱落が防止される。これにより、移動枠61
はリム部25に平行な平面上に支持され、各ボール62Eが挟持されながら転がることに
よって、移動枠61のリム部25に対する任意の方向の並進運動が許容される。
駆動用磁石62Bは、図11における左下の角がS極、右下がN極、左上がN極、右上
がS極になっている。駆動用磁石62Bがこのように着磁されていることにより、駆動用
磁石62Bは、駆動用コイル62Aの長辺の部分に磁気を及ぼす。これにより、駆動用コ
イル62Aに電流が流れると、駆動用磁石62Bとの間に水平方向又は垂直方向の駆動力
が発生する。なお、防振アクチュエータ62は一般的であるため、詳細な説明を省略する
取付部63は、移動枠61の、リム部25との反対側に設けられる。取付部63は、主
として、回転ボール63Aと、回転ボール63Aを任意の方向に回転させる回転軸62B
を含む回転機構と、回転ボール63Aから突出するように固定され、反射板6が取り付け
られる取付部63Cとを備える。
回転ボール63Aは、一部が移動枠61に設けられた凹部の中に設けられる。
回転ボール63Aに隣接するように、回転機構が直交方向に2個設けられる。回転機構
は回転軸63Bと、回転軸63Bを回転させるアクチュエータ(図示せず)を有し、直交
方向に2個設けられた回転軸63Bを任意の量だけ回転させることで、回転ボール63A
、すなわち反射板6を所望の量だけ回転させることができる。
このように、取付部63は、移動枠61(すなわち、反射板6)をピッチ方向及びヨー
方向にそれぞれ回転駆動する駆動部を構成する。なお、取付部63の機構は一般的である
ため、詳細な説明を省略する。
(制御部)
制御部9Aは、フレーム2の、例えば信号出力部3に隣接した位置に設けられる(図1
0では図示せず)。制御部9Aは、信号出力部3、反射部6A及び眼球位置取得部8と電
気的に接続される。
図12は、制御部9Aの機能構成の一例を示す図である。制御部9Aは、主として、主
制御部91と、眼球位置算出部92と、反射部駆動制御部94と、を備える。
反射部駆動制御部94は、眼球位置算出部92で算出された眼EYの基準位置に対する
向きに基づいて、移動枠61及び回転ボール63Aを移動させる。反射部駆動制御部94
の処理については、後に詳述する。反射部駆動制御部94は、本発明の画像移動部に相当
する。
図13は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の
流れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しな
いボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図13に示す処理は、フレーム2の右側、左側に設けられた眼球位置取得部8及び制御
部9Aのそれぞれについて、同じタイミングで行われる。
眼球位置算出部92は、フォトダイオード82、83で取得された反射光を取得し、眼
EYの基準位置に対する向きを算出する(ステップS100)。
反射部駆動制御部94は、ステップS100で求められた観察者の眼EYの基準位置に
対する向きに基づいて反射板6を移動させる(ステップS103)。ステップS103の
処理について具体的に説明する。
例えば、ステップS100において、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが上下左
右方向であり、眼EYの向いている方向を示す矢印と、反射板6との交わる位置が、反射
板6の中心とどれだけ離れているかを示す距離dが眼球位置算出部92により算出された
場合について説明する。例えば、距離dと移動枠61の移動方向及び移動量との関係を示
す情報をメモリー902に格納しておく。反射部駆動制御部94は、この情報をメモリー
902から取得し、防振アクチュエータ62の駆動部を制御して、算出された方向及び距
離だけ移動枠61を移動させる。
例えば、ステップS100において、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが斜め方
向であり、眼EYの向きを示すベクトルと、水平方向(図1のz軸)方向とのなす角度θ
が眼球位置算出部92により算出された場合について説明する。例えば、眼EYの向きを
示すベクトルと、水平方向とのなす角度θと回転ボール63Aの移動方向及び移動量との
関係を示す情報をメモリー902に格納しておく。反射部駆動制御部94は、この情報を
メモリー902から取得し、回転ボール63Aの移動方向及び移動量(回転角度)を算出
する。また、反射部駆動制御部94は、回転軸を回転させるアクチュエータ(すなわち、
取付部63)を制御して、算出された移動方向及び移動量(回転角度)だけ回転ボール6
3Aを回転させる。
これにより、観察者の眼EYの基準位置に対する向きに応じた量だけ反射板6が回転移
動又は平行移動される。なお、反射部駆動制御部94は、回転ボール63Aを回転させる
のに加え、移動枠61を移動させるようにしてもよい。なお、防振アクチュエータ62の
駆動手段を制御する方法、及び回転軸を回転させるアクチュエータを制御する方法は、一
般的な方法であるため、詳細な説明を省略する。
主制御部91は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する(ステップS104)。画像表示の終了指示が入力されていない場合(ステッ
プS104でNO)には、主制御部91は再度ステップS100を行うように、眼球位置
算出部92を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合(ステップS104でYE
S)には、主制御部91は処理を終了する。
第2の実施の形態によれば、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて反射部を移
動させるため、観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる
。そのため、観察者に対し、眼の疲労が感じにくくすることができる。
<第3の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出して画像
を移動させたが、観察者の眼の基準位置に対する向きを検出する方法は、これに限られな
い。
本発明の第3の実施の形態は、観察者の頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを求
める形態である。以下、第3の実施の形態に係る画像表示装置(ヘッドマウントディスプ
レイ)1Bについて説明する。なお、第1の実施の形態と同一の部分については、同一の
符号を付し、説明を省略する。
画像表示装置1Bは、図14に示すように、フレーム2と、信号出力部3と、走査光出
射部4と、衝撃緩和部5と、反射板6と、光ファイバー7と、制御部9Bと、ジャイロセ
ンサー84とを備える。
ジャイロセンサー84は、フレーム2の任意の位置に設けられる。ジャイロセンサー8
4は、例えば機械式のジャイロセンサーであり、画像表示装置1Bの傾き、角速度等を検
出する。ジャイロセンサー84は、本発明の頭部傾き取得部に相当する。ジャイロセンサ
ーは一般的であるため、説明を省略する。
(制御部)
制御部9Bは、フレーム2の、例えば信号出力部3に隣接した位置に設けられる(図1
4では図示せず)。制御部9Bは、信号出力部3及び眼球位置取得部8と電気的に接続さ
れる。
図15は、制御部9Bの機能構成の一例を示す図である。制御部9Bは、主として、主
制御部91と、眼球位置算出部92Aと、画像変形部93Aと、を備える。
眼球位置算出部92Aは、ジャイロセンサー84で取得した画像表示装置1Bの傾き、
すなわち観察者の頭部の傾きに基づいて、観察者の眼EYの基準位置に対する向きを算出
する。眼球位置算出部92Aの処理については、後に詳述する。
画像変形部93Aは、眼球位置算出部92Aで算出された眼EYの基準位置に対する向
きに基づいて、画像信号を変形させる。画像変形部93Aの具体的な処理の内容は、画像
変形部93と同一であるため、説明を省略する。
図16は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の
流れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しな
いボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図16に示す処理は、フレーム2の右側、左側に設けられた制御部9Bのそれぞれにつ
いて、同じタイミングで行われる。
眼球位置算出部92Aは、ジャイロセンサー84で取得された観察者の頭部の傾きを取
得し、眼EYの基準位置に対する向きを算出する(ステップS101)。例えば、メモリ
ー902には、頭部の傾きと、眼EYの基準位置に対する向きとを関連付けた情報である
眼球情報が格納されている。眼球位置算出部92Aは、この情報を取得し、取得した頭部
の傾きに対応する眼EYの基準位置に対する向きを取得することにより、眼EYの基準位
置に対する向きを算出することができる。眼球位置算出部92Aは、本発明の眼球位置取
得部及び眼球情報取得部に相当する。
画像変形部93Aは、ステップS101で求められた観察者の眼EYの基準位置に対す
る向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部33に出力する(ステップS102)
。これにより、反射板6に変形された画像信号に基づく虚像(画像)が表示される。画像
変形部93Aは、本発明の画像移動部に相当する。
主制御部91は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する(ステップS104)。画像表示の終了指示が入力されていない場合(ステッ
プS104でNO)には、主制御部91は再度ステップS100を行うように、眼球位置
算出部92を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合(ステップS104でYE
S)には、主制御部91は処理を終了する。
第3の実施の形態によれば、頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを算出するため
、直接眼の基準位置に対する向きを検出する場合に対し、より簡単に、観察者に対して、
より正確に水平に保たれた画像を表示することができる。また、第3の実施の形態では、
頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを算出するため、頭部の傾きに応じて画像を回
転させる場合に対し、観察者に対して、水平に保たれた画像を表示することができる。
また、第3の実施の形態では、赤外線発光部、赤外線フォトダイオードを用いないため
、画像表示装置の消費電力を低くすることができる。
<第4の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出して画像
を移動させたが、観察者の眼の基準位置に対する向きを検出する方法は、これに限られな
い。
本発明の第4の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出する方法
と、観察者の頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを求める方法とを切り替える形態
である。以下、第4の実施の形態に係る画像表示装置(ヘッドマウントディスプレイ)1
Cについて説明する。なお、第1の実施の形態及び第4の実施の形態と同一の部分につい
ては、同一の符号を付し、説明を省略する。
画像表示装置1Cは、図17に示すように、フレーム2と、信号出力部3と、走査光出
射部4と、衝撃緩和部5と、反射板6と、光ファイバー7と、眼球位置取得部8Aと、制
御部9Cと、を備える。
(眼球位置取得部)
眼球位置取得部8Aは、主として、赤外線発光部81と、フォトダイオード82、83
と、ジャイロセンサー84と、を備える。眼球位置取得部8Aは、本発明の眼球位置取得
部に相当する。
(制御部)
制御部9Cは、フレーム2の、例えば信号出力部3に隣接した位置に設けられる(図1
7では図示せず)。制御部9Cは、信号出力部3及び眼球位置取得部8と電気的に接続さ
れる。
図18は、制御部9Cの機能構成の一例を示す図である。制御部9Cは、主として、主
制御部91と、眼球位置算出部92Bと、画像変形部93Bと、を備える。
眼球位置算出部92Bは、フォトダイオード82、83で取得された反射光に基づいて
、又は、ジャイロセンサー84で取得した画像表示装置1Bの傾き、すなわち観察者の頭
部の傾きに基づいて、観察者の眼EYの基準位置に対する向きを算出する。眼球位置算出
部92Bの処理については、後に詳述する。眼球位置算出部92Bは、本発明の眼球位置
取得部に相当する。
画像変形部93Bは、眼球位置算出部92Bで算出された眼EYの基準位置に対する向
きに基づいて、画像信号を変形させる。画像変形部93Bの具体的な処理の内容は、画像
変形部93と同一であるため、説明を省略する。画像変形部93Bは、本発明の画像移動
部に相当する。
図19は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の
流れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しな
いボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図19に示す処理は、フレーム2の右側、左側に設けられた制御部9Cのそれぞれにつ
いて、同じタイミングで行われる。
主制御部91は、所定の閾値を満足するか否かを判断する(ステップS99)。所定の
閾値を満足する場合としては、例えば、ジャイロセンサー84で取得した画像表示装置1
Cの傾きが一定角度(例えば、30°、40°等)以上である場合、ジャイロセンサー8
4で取得した画像表示装置1Cの傾きが一定角度(例えば、30°、40°等)以下であ
るが、ジャイロセンサー84で取得した画像表示装置1Cの角速度が一定値以上である場
合、等が考えられる。なお、所定の閾値は、これらの場合に限定されない。眼EYの基準
位置に対する向きの測定を開始してから一定時間が経過した場合や、画像表示装置1C(
すなわち頭部)の傾きが一定以上で一定時間が経過した場合に、閾値を満足するとしても
よい。個人差が大きくなるような状況、眼の機能等に障害があるか否かで差異が大きくな
るような状況下で満足するような閾値を設定することが望ましい。
これらの所定の閾値はメモリー902に格納されており、主制御部91はこれを取得す
る。主制御部91は、取得した閾値と、眼球位置取得部8Aから取得した結果とを比較す
ることで、所定の閾値を満足するか否かを判断する。
所定の閾値を満足する場合(ステップS99でYES)には、主制御部91(本発明の
指示出力部に相当)は、眼球位置算出部92Bに、フォトダイオード82、83で取得さ
れた反射光を取得し、眼EYの基準位置に対する向きを算出するように指示を出力する。
眼球位置算出部92Bは、フォトダイオード82、83で取得された反射光に基づいて眼
EYの基準位置に対する向きを算出する(ステップS100)。
所定の閾値を満足しない場合(ステップS99でNO)には、主制御部91(本発明の
指示出力部に相当)は、眼球位置算出部92Bに、ジャイロセンサー84で取得された観
察者の頭部の傾きを取得し、眼EYの基準位置に対する向きを算出するように指示を出力
する。眼球位置算出部92Bは、ジャイロセンサー84で取得された観察者の頭部の傾き
に基づいて眼EYの基準位置に対する向きを算出する(ステップS101)。
画像変形部93Aは、ステップS10又はステップS101で求められた観察者の眼E
Yの基準位置に対する向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部33に出力する(
ステップS102)。これにより、反射板6に変形された画像信号に基づく虚像(画像)
が表示される。
主制御部91は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する(ステップS104)。画像表示の終了指示が入力されていない場合(ステッ
プS104でNO)には、主制御部91は再度ステップS100を行うように、眼球位置
算出部92を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合(ステップS104でYE
S)には、主制御部91は処理を終了する。
第4の実施の形態によれば、直接眼の基準位置に対する向きを検出する場合と、頭部の
傾きから眼の基準位置に対する向きを算出する場合とを切り替えるため、直接眼の基準位
置に対する向きを検出する場合に対し、消費電力を低くしつつ、精度よく、観察者に対し
て、水平に保たれた画像を表示することができる。ジャイロセンサーの消費電力は、赤外
線発光部及びフォトダイオードの消費電力に比べて小さいからである。すなわち、第4の
実施の形態によれば正確さと、省電力化とを兼ね備えることができる。
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記
載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能で
あることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本
発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、
本発明は、画像表示装置に限らず、画像表示装置において行う画像表示方法、画像表示装
置に画像表示を行わせるプログラム、プログラムが格納された記憶媒体等として提供する
こともできる。
特に、上記実施の形態では、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ(
頭部装着型画像表示装置)を例に本発明を説明したが、本発明はヘッドマウントディスプ
レイには限定されない。例えば、携帯電話、タブレット端末等の携帯機器に適用すること
もできる。
例えば、携帯機器において、液晶パネル等の画像表示部が設けられた面(観察者の眼と
対向する面)に撮像部(一般的なカメラ等を用いることができる)を設ける。撮像部は、
観察者の顔画像を取得する。視線取得部は、撮像部が取得した顔画像から観察者の左右の
眼球を対象物とした特徴量算出、形状判別等の認識処理を行い、例えば、眼の虹彩の中心
位置、眼球中心位置等を用いた視線検出処理により観察者の視線方向を取得する。視線検
出処理は一般的な処理であるため、説明を省略する。
制御部の眼球位置算出部は、視線取得部が取得した視線の向きに基づいて観察者の眼の
基準位置に対する向きを取得する。例えば、眼球位置算出部は、視線の向きを眼の基準位
置に対する向きとする。制御部の画像変形部は、取得した眼の基準位置に対する向きに基
づいて画像を変形する。画像変形部は、画像を変形した時に画像表示部からはみ出す部分
については、画像表示部への出力を省略してもよいし、変形した画像全体が表示されるよ
うに、画像を縮小してもよい。なお、携帯機器は一般的な構成のものを用いることができ
る。
1、1A、1B、1C:画像表示装置、2:フレーム、3:信号出力部、4:走査光出射
部、5:衝撃緩和部、6:反射板、6A:反射板、7:光ファイバー、8、8A:眼球位
置取得部、9、9A、9B、9C:制御部、11:可動ミラー部、12a、12b、14
a、14c:軸部、13:枠体部、15:支持部、16:永久磁石、17:コイル、21
:ノーズパッド部、22:フロント部、23:テンプル部、24:モダン部、25:リム
部、26:ブリッジ部、31:信号光生成部、32:駆動信号生成部、33:信号生成信
号出力部、34:レンズ、41:ハウジング、42:光走査部、43:レンズ、45:レ
ンズ、61:移動枠、62:防振アクチュエータ、62A:駆動用コイル、62B:駆動
用磁石、62C:吸着用ヨーク、62D:バックヨーク、62E:ボール、63:取付部
、63A:回転ボール、63B:回転軸、63C:取付部、81:赤外線発光部、82:
フォトダイオード、84:ジャイロセンサー、91:主制御部、92、92A、92B:
眼球位置算出部、93、93A、93B:画像変形部、94:反射部駆動制御部、101
:CPU、102:メモリー、103:外部記憶装置、104:通信装置、111:基部
、112:スペーサー、113:光反射板、114:光反射部、115:硬質層、311
G、311B、311R:光源、312G、312B、312R:駆動回路、313:光
合成部、313a、313b:ダイクロイックミラー、321、322:駆動回路
本発明の第1の実施形態に係る画像表示装置1の概略構成の一例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は平面図である。 信号出力部3の概略構成の一例を示す図である。 走査光出射部4の概略構成の一例を示す図である。 光走査部42の概略構成の一例を示す図であり(a)は平面図、(b)は断面図である。 反射板6に画像が表示される方法を示す図である。 眼球位置取得部8と眼EYとの関係を示す図である。 制御部9の機能構成の一例を示す図である。 制御部9の概略構成の一例を示すブロック図である。 画像表示装置1の画像移動処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第2の実施形態に係る画像表示装置1Aの概略構成の一例を示す図である。 反射6Aの概略構成の一例を示す図である。 制御部9Aの機能構成の一例を示す図である。 画像表示装置1Aの画像移動処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第3の実施形態に係る画像表示装置1Bの概略構成の一例を示す図である。 制御部9Bの機能構成の一例を示す図である。 画像表示装置1Bの画像移動処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第の実施形態に係る画像表示装置1Cの概略構成の一例を示す図である。 制御部9Cの機能構成の一例を示す図である。 画像表示装置1Cの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
光合成部313は、2つのダイクロイックミラー313a、313bを有する。ダイクロイックミラー313aは、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有する。また、ダイクロイックミラー313bは、赤色光および緑色光を透過させるとともに青色光を反射する機能を有する。ダイクロイックミラー313a、313bを用いることにより、光源311R、311G、311Bからの赤色光、緑色光および青色光の3色の光を合成して、信号を形成する。
なお、光合成部313は、ダイクロイックミラーを用いた構成に限定されず、例えば、光導波路、光ファイバー等で構成されていてもよい。
信号生成部33は、後述する画像変形部93から出力される画像信号に基づいて、信号光生成部31の駆動回路312R、312G、312Bおよび駆動信号生成部32の駆動回路321、322の駆動を制御する機能を有する。
これにより、信号光生成部31が画像情報に応じて変調された信号光を生成するとともに、駆動信号生成部32が画像情報に応じた駆動信号を生成する。
(反射
図1に示すように、反射板6は、フレーム2のフロント部22に含まれるリム部25に取り付けられている。反射板6は、本発明の画像表示部に相当する。
眼球位置算出部92は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが斜め方向である場合には、眼EYの向きを示すベクトル(例えば、基準位置から黒目の位置へ向けた矢印)と、水平方向(図1のz軸方向)とのなす角度θを算出する。角度θは、図1に示すz軸のプラス方向を基準とし、反時計回りに+0〜+180°、時計回りに−0〜−180°として算出する。
眼球位置算出部92は、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが上下左右方向である場合には、眼EYの向いている方向を示す矢印(例えば、基準位置から黒目の位置へ向けた矢印)と、反射板6との交わる位置が、反射板6の中心とどれだけ離れているかを示す距離を算出する。フレーム2側から見たときの眼EYの向いている方向を示す矢印が上方向の場合には、+y方向(図1参照)の距離を算出し、フレーム2側から見たときの眼EYの向いている方向を示す矢印が下方向の場合には、−y方向(図1参照)の距離を算出する。フレーム2側から見たときの眼EYの向いている方向を示す矢印が右方向の場合には、+z方向(図1参照)の距離を算出し、フレーム2側から見たときの眼EYの向いている方向を示す矢印が左方向の場合には、−z方向(図1参照)の距離を算出する。
取付部63は、移動枠61の、リム部25との反対側に設けられる。取付部63は、主として、回転ボール63Aと、回転ボール63Aを任意の方向に回転させる回転軸63Bを含む回転機構と、回転ボール63Aから突出するように固定され、反射板6が取り付けられる取付部63Cとを備える。
例えば、ステップS100において、観察者の眼EYの基準位置に対する向きが斜め方向であり、眼EYの向きを示すベクトルと、水平方向(図1のz軸方向)とのなす角度θが眼球位置算出部92により算出された場合について説明する。例えば、眼EYの向きを示すベクトルと、水平方向とのなす角度θと回転ボール63Aの移動方向及び移動量との関係を示す情報をメモリー902に格納しておく。反射部駆動制御部94は、この情報をメモリー902から取得し、回転ボール63Aの移動方向及び移動量(回転角度)を算出する。また、反射部駆動制御部94は、回転軸を回転させるアクチュエータ(すなわち、取付部63)を制御して、算出された移動方向及び移動量(回転角度)だけ回転ボール63Aを回転させる。
主制御部91は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否かを判断する(ステップS104)。画像表示の終了指示が入力されていない場合(ステップS104でNO)には、主制御部91は再度ステップS100を行うように、眼球位置算出部92を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合(ステップS104でYES)には、主制御部91は処理を終了する。
本発明の第4の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出する方法と、観察者の頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを求める方法とを切り替える形態である。以下、第4の実施の形態に係る画像表示装置(ヘッドマウントディスプレイ)1Cについて説明する。なお、第1の実施の形態及び第の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
画像表示装置1Cは、図17に示すように、フレーム2と、信号出力部3と、走査光出射部4と、衝撃緩和部5と、反射と、光ファイバー7と、眼球位置取得部8Aと、制御部9Cと、を備える。
(制御部)
制御部9Cは、フレーム2の、例えば信号出力部3に隣接した位置に設けられる(図17では図示せず)。制御部9Cは、信号出力部3及び眼球位置取得部8と電気的に接続される。
眼球位置算出部92Bは、フォトダイオード82、83で取得された反射光に基づいて、又は、ジャイロセンサー84で取得した画像表示装置1の傾き、すなわち観察者の頭部の傾きに基づいて、観察者の眼EYの基準位置に対する向きを算出する。眼球位置算出部92Bの処理については、後に詳述する。眼球位置算出部92Bは、本発明の眼球位置取得部に相当する。
画像変形部93は、ステップS10又はステップS101で求められた観察者の眼EYの基準位置に対する向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部33に出力する(ステップS102)。これにより、反射に変形された画像信号に基づく虚像(画像)が表示される。
1、1A、1B、1C:画像表示装置、2:フレーム、3:信号出力部、4:走査光出射部、5:衝撃緩和部、6:反射板、6A:反射、7:光ファイバー、8、8A:眼球位置取得部、9、9A、9B、9C:制御部、11:可動ミラー部、12a、12b、14a、14c:軸部、13:枠体部、15:支持部、16:永久磁石、17:コイル、21:ノーズパッド部、22:フロント部、23:テンプル部、24:モダン部、25:リム部、26:ブリッジ部、31:信号光生成部、32:駆動信号生成部、33:信号生成信号出力部、34:レンズ、41:ハウジング、42:光走査部、43:レンズ、45:レンズ、61:移動枠、62:防振アクチュエータ、62A:駆動用コイル、62B:駆動用磁石、62C:吸着用ヨーク、62D:バックヨーク、62E:ボール、63:取付部、63A:回転ボール、63B:回転軸、63C:取付部、81:赤外線発光部、82:フォトダイオード、84:ジャイロセンサー、91:主制御部、92、92A、92B:眼球位置算出部、93、93A、93B:画像変形部、94:反射部駆動制御部、101:CPU、102:メモリー、103:外部記憶装置、104:通信装置、111:基部、112:スペーサー、113:光反射板、114:光反射部、115:硬質層、311G、311B、311R:光源、312G、312B、312R:駆動回路、313:光合成部、313a、313b:ダイクロイックミラー、321、322:駆動回路

Claims (8)

  1. 画像を表示する画像表示部と、
    観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する眼球位置取得部と、
    前記画像表示部又は前記画像表示部に表示される画像を、前記取得した眼の基準位置に
    対する向きに応じた距離だけ平行移動し又は前記取得した眼の基準位置に対する向きに応
    じた角度だけ回転移動させる画像移動部と、
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
  2. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記観察者の頭部に装着して使用されるフレームを備え、
    前記画像表示部は、前記フレームに設けられる
    ことを特徴とする画像表示装置。
  3. 請求項2に記載の画像表示装置であって、
    前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部を備え、
    前記眼球位置取得部は、前記光照射部により照射された光に基づいて前記観察者の眼の
    基準位置に対する向きを取得する
    ことを特徴とする画像表示装置。
  4. 請求項2に記載の画像表示装置であって、
    前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部と、
    頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼球
    情報取得部と、
    を備え、
    前記眼球位置取得部は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観
    察者の眼の基準位置に対する向きを取得する
    ことを特徴とする画像表示装置。
  5. 請求項2に記載の画像表示装置であって、
    前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部と、
    前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部と、
    頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼球
    情報取得部と、
    どのようにして前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得するかについて、閾値に
    基づいて前記眼球位置取得部に対して指示を出力する指示出力部と、
    を備え、
    前記眼球位置取得部は、前記指示出力部の指示に基づいて、前記光照射部により眼球に
    照射された光の反射光に基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する、又
    は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観察者の眼の基準位置に
    対する向きを取得する
    ことを特徴とする画像表示装置。
  6. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記観察者の視線方向を取得する視線取得部を備え、
    前記眼球位置取得部は、前記観察者の視線方向に基づいて前記観察者の眼の基準位置に
    対する向きを取得する
    ことを特徴とする画像表示装置。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
    前記画像表示部を平行移動又は回転移動させる駆動部を備え、
    前記画像移動部は、前記画像表示部が前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ移
    動するように、前記駆動部を制御する
    ことを特徴とする画像表示装置。
  8. 請求項1から6のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
    前記画像移動部は、
    前記画像表示部に表示される画像を前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ平行
    移動又は回転移動させる画像変換部と、
    前記画像変換部により平行移動又は回転移動された画像を前記画像表示部に出力する画
    像出力部と、
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
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