JP2017187695A - Head-mounted display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。 The present invention relates to a head mounted display.
ヘッドマウントディスプレイは、表示装置と、この表示装置を使用者の眼前に固定配置するためのフレームを備えており、使用者はこれを装着し、表示装置に仮想空間の画像を表示させることで、その仮想空間にいるかのような感覚（没入感）を得ることができる。 The head-mounted display includes a display device and a frame for fixing and arranging the display device in front of the user's eyes, and the user wears this and displays an image of the virtual space on the display device. A feeling (immersive feeling) as if in the virtual space can be obtained.
公知のヘッドマウントディスプレイに関する技術としては、例えば下記非特許文献１、２に記載の技術が開示されている。これらの技術によると、矩形の平面ディスプレイの上に右眼用、左眼用の非球面レンズを配置する構造を有している。また、ヘッドマウントディスプレイ内蔵の加速度センサーからとりこんなだ頭部回転データを即時利用し、ディスプレイ内の仮想空間映像を頭部回転に同調させることで、仮想現実環境に対する高強度の没入感を演出することが可能である。 As a technique related to a known head mounted display, for example, techniques described in Non-Patent Documents 1 and 2 below are disclosed. According to these techniques, the right-eye and left-eye aspheric lenses are arranged on a rectangular flat display. In addition, the head rotation data from the acceleration sensor built in the head-mounted display is used immediately, and the virtual space image in the display is synchronized with the head rotation to produce a high-intensity immersion in the virtual reality environment. It is possible.
しかしながら、上記非特許文献にて開示しているようなヘッドマウントディスプレイでは十分な没入感を得るためには未だ課題が残っている。 However, the head-mounted display as disclosed in the above non-patent document still has a problem to obtain a sufficient immersive feeling.
そこで、本発明は上記課題に鑑み、より高い没入感を得ることのできるヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide a head mounted display capable of obtaining a higher immersive feeling.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を行ったところ、使用者の眼前に配置するレンズを固定するための固定部材が光を通さない黒色のプラスチック板で構成されている点に着目した。具体的には、旧来のヘッドマウントディスプレイでは無駄な部分であるとして切り捨てられていたディスプレイのレンズ以外の領域をあえて表示領域の一部として採用することで、より高い没入感を得ることができるのではないかと検討し、本発明を完成させるに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies on the above problems, and have focused on the fact that a fixing member for fixing a lens placed in front of the user's eyes is composed of a black plastic plate that does not transmit light. Specifically, by adopting an area other than the display lens that was discarded as a wasteful part in the conventional head-mounted display as a part of the display area, a higher immersive feeling can be obtained. It was considered that the present invention was completed.
すなわち、本発明の一の観点に係るヘッドマウントディスプレイは、表示装置と、表示装置を使用者の眼前に固定配置するためのフレームと、表示装置と距離を置いて配置されるレンズと、レンズをフレームに対し固定する光透過性の固定部材と、を備えたことを特徴とする。 That is, a head-mounted display according to one aspect of the present invention includes a display device, a frame for fixing the display device in front of the user's eyes, a lens arranged at a distance from the display device, and a lens. And a light-transmitting fixing member that is fixed to the frame.
以上、本発明によって、より高い没入感を得ることのできるヘッドマウントディスプレイを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a head mounted display capable of obtaining a higher immersive feeling.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態の具体的な例示にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms, and is not limited to specific examples of the embodiments shown below.
図１は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（以下「本ディスプレイ」という。）１の外観の概略を示す図であり、図２は、本ディスプレイ１の装置内部の概略を示す図である。また図３は、レンズ周辺の概略図である。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of the appearance of a head mounted display (hereinafter referred to as “the present display”) 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing an outline of the inside of the apparatus of the display 1. FIG. 3 is a schematic view around the lens.
本図で示すように、本ディスプレイ１は、表示装置２と、表示装置を使用者の眼前に固定配置するために用いられるフレーム３と、表示装置２と距離を置いて配置されるレンズ４と、レンズ４をフレーム３に対し固定する光透過性の固定部材５と、を備えていることを特徴とする。 As shown in the figure, the display 1 includes a display device 2, a frame 3 used to fix and arrange the display device in front of the user's eyes, and a lens 4 arranged at a distance from the display device 2. And a light-transmitting fixing member 5 that fixes the lens 4 to the frame 3.
また、本ディスプレイ１は、表示装置２に表示させる画像の画像データを作成及び出力する情報処理装置（図示省略）を備えている。 The display 1 also includes an information processing device (not shown) that creates and outputs image data of an image to be displayed on the display device 2.
本ディスプレイ１において、表示装置２は、上記の記載から明らかなように、使用者の眼前に配置されるものであって、画像データの入力を受け付け、この画像データに基づき画像を表示させることができるものである。表示装置２は、この機能を有する限りにおいて限定されるものではないが、例えば液晶表示装置等のモニターであることが好ましい一例である。また、表示装置の形状は特に限定されず、平面であっても曲面であってもよい。また、表示装置２の数としても特に限定されず、一つであっても、左右の眼に対応してそれぞれ一つずつ合計二つ設けていても、さらにはこれ以上としてもよく、特に制限はない。 As is apparent from the above description, in the display 1, the display device 2 is disposed in front of the user's eyes, accepts input of image data, and displays an image based on the image data. It can be done. The display device 2 is not limited as long as it has this function, but a preferred example is a monitor such as a liquid crystal display device. Further, the shape of the display device is not particularly limited, and may be a flat surface or a curved surface. Further, the number of the display devices 2 is not particularly limited, and may be one, two in total corresponding to the left and right eyes, or even two or more, and more particularly. There is no.
また本ディスプレイ１において、フレーム３は、使用者の頭部を覆い表示装置２を使用者の眼前に固定配置するためのものであるとともに、本ディスプレイ１の外観の基本的な骨格を形成する部材である。具体的にフレーム３は、基本骨格部３１と、表示装置２を固定する表示装置固定部３２と、使用者の頭部に固定するための頭部固定部３３と、を備えている。 In the display 1, the frame 3 covers the user's head and is used to fix and arrange the display device 2 in front of the user's eyes. The frame 3 is a member that forms a basic skeleton of the appearance of the display 1. It is. Specifically, the frame 3 includes a basic skeleton portion 31, a display device fixing portion 32 for fixing the display device 2, and a head fixing portion 33 for fixing to the user's head.
基本骨格部３１は上記の通りフレーム３の基本的な骨格を形成する部材であり、ある程度の硬さと、使用者の眼前を覆う光透過性の低い部材で構成されていることが好ましい。光透過性の低い部材、好ましくは光遮光性の部材で構成することで、使用者は表示装置２の表示に集中できるようになる。また、この材質としては特に限定されるわけではないが、プラスチックであることは軽量化の観点から好ましい。 The basic skeleton part 31 is a member that forms the basic skeleton of the frame 3 as described above, and is preferably composed of a member having a certain degree of hardness and low light transmittance covering the user's eyes. By using a member having low light transmittance, preferably a light shielding member, the user can concentrate on the display of the display device 2. The material is not particularly limited, but plastic is preferable from the viewpoint of weight reduction.
また、フレーム３には表示装置固定部３２が設けられており、表示装置２と使用者の眼との距離を一定の範囲に確保することができる。また、ディスプレイ固定部２１の材質としては、特に限定されるわけではないが、プラスチックであることが軽量化を確保することができる観点からは好ましい。 Further, the frame 3 is provided with a display device fixing portion 32, and the distance between the display device 2 and the user's eyes can be ensured within a certain range. Further, the material of the display fixing portion 21 is not particularly limited, but is preferably a plastic from the viewpoint of ensuring weight reduction.
また頭部固定部３３は、使用者の頭部に対してフレーム３や表示装置２等を固定配置しやすくするためのものであり、例えば使用者の額に当てる部材と、使用者の頭に巻きつけ着脱可能なバンド等であることが好ましい。このように頭部固定部３３を設けることで、使用者の頭に巻きつけ、使用者が頭部を動かした場合でも、フレーム３全体が使用者の頭部の動きに十分追随できるようにすることができる。 The head fixing portion 33 is for facilitating the fixed arrangement of the frame 3 and the display device 2 with respect to the user's head. For example, the head fixing portion 33 is provided on the user's forehead and on the user's head. A band or the like that can be wound and detached is preferable. By providing the head fixing portion 33 in this manner, the entire frame 3 can sufficiently follow the movement of the user's head even when the user wraps around the user's head and the user moves the head. be able to.
また本ディスプレイ１では、表示装置２と距離を置いて配置されるレンズ４を備えている。表示装置２と使用者の眼との間にレンズ４を設けることで、使用者の視野を広げることが可能となる。なおレンズ４の形状としては、表示装置２と使用者の眼との距離を考慮して適宜調整可能であり限定されるわけではないが、例えば両凸、両凹、平凸、平凹、凸メニスカス、凹メニスカス等を例示することができる。 Further, the display 1 includes a lens 4 that is arranged at a distance from the display device 2. By providing the lens 4 between the display device 2 and the user's eyes, the user's field of view can be expanded. The shape of the lens 4 can be appropriately adjusted in consideration of the distance between the display device 2 and the user's eyes, and is not limited. For example, biconvex, biconcave, planoconvex, planoconcave, convex Meniscus, concave meniscus and the like can be exemplified.
また、本ディスプレイ１でレンズ４は、光透過性を備えた固定部材５によって、フレーム３に対し固定されている。固定部材５を設けることでレンズ位置を使用者の眼に対して固定することが可能となる。 In the display 1, the lens 4 is fixed to the frame 3 by a fixing member 5 having light transmittance. By providing the fixing member 5, the lens position can be fixed with respect to the user's eyes.
また本ディスプレイ１において固定部材５は、光透過性を備えている。旧来の固定部材はレンズ４を保持する一方で、余分な情報を使用者に入れぬよう遮光性の部材で構成していたが、本ディスプレイ１ではあえて光透過性の部材を採用し、この部分において視野を遮らないよう設計される。 Further, in the present display 1, the fixing member 5 has light transmittance. While the conventional fixing member is configured to be a light-shielding member so as not to put extra information on the user while holding the lens 4, the display 1 dares to adopt a light-transmitting member. Designed not to obstruct the field of view.
また本ディスプレイ１において固定部材５は、光透過性を備えた部分において、使用者の視線が直接表示装置を観測できるよう、隙間が設けられていることが好ましく、より具体的には、レンズを支持する部分以外は隙間となっていることが好ましい。このようにすることで、軽量化を図ることが可能となるといった利点がある。 Further, in the present display 1, the fixing member 5 is preferably provided with a gap in the portion having light transparency so that the user's line of sight can directly observe the display device. It is preferable that it is a clearance except the part to support. By doing in this way, there exists an advantage that it becomes possible to achieve weight reduction.
この固定部材５の材質としては、特に限定されるわけではないが、例えば光透過性のあるガラスやプラスチックの少なくともいずれかであることが好ましい。ここで「光透過性」とは、使用者が本ディスプレイを使用した場合に表示装置２の表示を確認できる程度の透過性を有していることをいい、具体的には、可視領域の光の２０％以上、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上を透過することのできる部材であり、例えば波長４００ｎｍ以上の波長の光のうち５０％以上、より好ましくは７０％以上透過させることのできる部材をいう。 The material of the fixing member 5 is not particularly limited, but is preferably, for example, at least one of light transmissive glass and plastic. Here, “light transmissive” means that the user has sufficient transparency to confirm the display of the display device 2 when the display is used. Is a member that can transmit 20% or more, preferably 50% or more, more preferably 70% or more, for example, 50% or more of light having a wavelength of 400 nm or more, more preferably 70% or more. A member that can be used.
また本ディスプレイ１において情報処理装置とは、画像データを作成し、表示装置に表示させることができる限りにおいて限定され流わけではないが、いわゆるコンピュータであることが好ましい。コンピュータの構成としては、特に限定されず一般的なコンピュータを用いることができる。具体的には、プログラム及び画像データ等の各種データを記録するハードディスク等の記録装置と、メモリ等の一時的に各種データを記録することができる記憶装置、演算処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びこれらを電気的に接続するためのバス等を有していることが好ましい。また情報処理装置には、使用者の希望する操作入力を行うためのキーボードやマウス等の入力装置が接続されていることも好ましい。 Further, the information processing apparatus in the display 1 is not limited and is not limited as long as image data can be created and displayed on the display apparatus, but is preferably a so-called computer. The configuration of the computer is not particularly limited, and a general computer can be used. Specifically, a recording device such as a hard disk that records various data such as programs and image data, a storage device such as a memory that can temporarily record various data, and a central processing unit (CPU) that performs arithmetic processing ) And a bus for electrically connecting them. It is also preferable that an input device such as a keyboard and a mouse for performing an operation input desired by the user is connected to the information processing device.
また情報処理装置において作成される画像データは、表示装置に表示される画像が、レンズ視領域と周縁視領域を有するよう構成されていることが好ましい。この場合のイメージを図４に示しておく。 The image data created in the information processing apparatus is preferably configured so that the image displayed on the display device has a lens viewing area and a peripheral viewing area. An image in this case is shown in FIG.
使用者の視野は中心部分において周囲について明瞭に見ることができる必要がある一方、その周縁視領域においては細かい部分まで明瞭に見る必要はなく、むしろある程度ぼかした状態となっている。そこで、レンズ視領域と周縁視領域を区分して構成すること、より具体的にはレンズ視領域では仮想空間をはっきり使用者が見れるよう明瞭な画像として表示させる一方、周縁視領域ではこの画像に対してぼかす処理を施すことが好ましい。このようにすることで、使用者はより現実に近い状態を感じ、高い没入感を感じることができるようになる。 While it is necessary for the user's visual field to be able to clearly see the surroundings in the central part, it is not necessary to clearly see the fine parts in the peripheral vision region, but rather it is in a state of being somewhat blurred. Therefore, the lens viewing area and the peripheral viewing area are configured separately. More specifically, in the lens viewing area, the virtual space is displayed as a clear image so that the user can see it clearly. It is preferable to apply a blurring process. By doing so, the user can feel a state closer to reality and feel a high level of immersion.
また本実施形態において、レンズ視領域の形状は特に限定されるわけではないが、辺が曲線の多角形であることは好ましい一例である。レンズは縁が一般に曲線を備えたものであるとともに、使用者としても縁が直線のみで構成されている場合その輪郭に違和感を覚えその境界を認識しやすくなってしまう可能性も否定できない。そこで、辺に曲線の多角形を採用すること、または円形、楕円形更には曲線の不定形を採用することで、この境界線を認識しにくくすることができる。 In the present embodiment, the shape of the lens viewing area is not particularly limited, but it is a preferable example that the side is a curved polygon. The lens generally has a curved edge, and it cannot be denied that the user may feel uncomfortable in the outline and easily recognize the boundary when the edge is composed of only a straight line. Therefore, it is possible to make it difficult to recognize the boundary line by adopting a curved polygon on the side, or adopting a circle, an ellipse, or an indefinite shape of the curve.
以上、本ディスプレイによって、より高い没入感を得ることができる。従来のディスプレイでは、レンズを通して見ることのできる部分以外の外側部分は黒いプラスチックなどの部材で蓋をするように覆ってしまっていたため、レンズを通して見ることができる部分は中央の部分だけであり、この周縁部に提示する画像は無駄になってしまっており、しかもその画像自体も没入感を高めることができる程度のものではなかった。これに対し、本ディスプレイでは、レンズを固定する固定部材を透明化することによって、無駄になってしまっていたディスプレイの上記領域を露出させ、しかも、露出させた領域を表示領域としてぼやけた画像として表示させることで没入感を高めることができる。 As described above, a higher immersive feeling can be obtained with this display. In the conventional display, the outer part other than the part that can be seen through the lens is covered with a member such as black plastic so as to cover it, so the only part that can be seen through the lens is the center part. The image presented on the peripheral edge has been wasted, and the image itself has not been able to enhance the immersive feeling. On the other hand, in this display, by fixing the fixing member that fixes the lens, the above-mentioned area of the display that has been wasted is exposed, and the exposed area is displayed as a blurred image as a display area. Displaying can enhance immersion.
本発明は、ディスプレイシステムとして産業上の利用可能性がある。 The present invention has industrial applicability as a display system.
Claims (5)
前記表示装置を使用者の眼前に固定配置するためのフレームと、
前記表示装置と距離を置いて配置されるレンズと、
前記レンズを前記フレームに対し固定する光透過性の固定部材と、を備えたヘッドマウントディスプレイ。 A display device;
A frame for fixedly arranging the display device in front of the user's eyes;
A lens disposed at a distance from the display device;
A light-mounting fixing member that fixes the lens to the frame.
The head-mounted display according to claim 3, wherein the lens viewing region shape is a polygon having a curved side.
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