JP2021140047A - Vertical visual field expanding head-mounted display device - Google Patents
Vertical visual field expanding head-mounted display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021140047A JP2021140047A JP2020038201A JP2020038201A JP2021140047A JP 2021140047 A JP2021140047 A JP 2021140047A JP 2020038201 A JP2020038201 A JP 2020038201A JP 2020038201 A JP2020038201 A JP 2020038201A JP 2021140047 A JP2021140047 A JP 2021140047A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sub
- image
- display
- user
- eyepiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ＨＭＤ（Head Mounted Display）における視野を拡大する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for expanding a field of view in an HMD (Head Mounted Display).
近年、安価なＨＭＤの普及によって、ＡＲ（Augmented Reality）やＶＲ（Virtual Reality）の研究や産業応用、ゲーム開発などが盛んになってきている。ＨＭＤは、レンズ等の接眼光学系を通して、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの高解像度のフラットパネルによる映像をユーザに提示することにより、ＣＧ（Computer Graphics）によるＶＲ環境をあたかも現実のようにユーザに感じさせることができる。ＶＲ環境に入り込んだような感覚は没入感や臨場感と呼ばれる。没入感を高めるための方法の一つとして、ＨＭＤの視野角を増加させるアプローチが挙げられる。しかしながら、単純なレンズとＬＣＤを組み合わせるだけでは与えられる視野角に限界がある。一般的なＶＲ用ＨＭＤの視野角は、対角９０〜１１０°程度であり、垂直視野角は７０〜９０°程度である。これは人間の本来の垂直視野角１２０〜１３５°程度に比べて狭く、特に水平から下方向の視野角は本来の６５〜７０°程度に対して３５〜４５°程度しか達成できていないのが実状である。
ＨＭＤは、その普及によって、ＨＭＤを装着しての歩行や食事といった日常生活の中で使用されていくことが予想され、下方視野の重要性は増加していくと考えられる。
In recent years, with the spread of inexpensive HMDs, research on AR (Augmented Reality) and VR (Virtual Reality), industrial applications, game development, etc. have become active. The HMD presents the user with a high-resolution flat panel image such as an LCD (Liquid Crystal Display) through an eyepiece optical system such as a lens, thereby giving the user a VR environment using CG (Computer Graphics) as if it were a reality. You can feel it. The feeling of entering the VR environment is called immersiveness or presence. One of the methods for increasing the immersive feeling is an approach of increasing the viewing angle of the HMD. However, there is a limit to the viewing angle that can be given by simply combining a simple lens and LCD. The viewing angle of a general VR HMD is about 90 to 110 ° diagonally, and the vertical viewing angle is about 70 to 90 °. This is narrower than the original vertical viewing angle of 120 to 135 ° for humans, and in particular, the viewing angle from horizontal to downward can only be achieved by about 35 to 45 ° compared to the original 65 to 70 °. It is the actual situation.
With the spread of HMDs, it is expected that they will be used in daily life such as walking and eating while wearing HMDs, and the importance of the downward vision is expected to increase.
ＨＭＤを装着した状態で、外の視界を確保する技術としては、ＨＭＤ本体において、左右の目の下方に対応する位置にそれぞれ透視部を形成したヘッドマウントディスプレイ装置が知られている（特許文献１を参照）。
上記特許文献１に開示されたＨＭＤでは、装置本体に透視部が形成されており、ＨＭＤを頭部に装着した状態で視線を下方に移動することにより、透視部を通して外の視界を確保することが可能である。しかしながら、ＨＭＤ本体に透視部を形成すると、没入感や臨場感が損なわれるといった問題がある。
As a technique for ensuring an outside field of view while the HMD is attached, a head-mounted display device in which a fluoroscopic portion is formed at a position corresponding to the lower part of the left and right eyes is known in the HMD main body (Patent Document 1). reference).
In the HMD disclosed in
そこで、没入感や臨場感を維持したまま、手元等の外界の実映像を見る技術として、ＨＭＤを装着するユーザの動きを検出する技術が知られている（特許文献２を参照）。これは、ＨＭＤの筐体に対して、鉛直下方向かつ観察者の視線方向前方の光を撮像する撮像素子が筐体に設けられ、外部の光を画像化することを可能にするものである。
しかしながら、上記特許文献２に開示されたＨＭＤでは、取得した画像の表示方法について、３次元映像を提示部に提示するものであるが、ユーザに対してどのように表示するかについての開示が十分ではないといった問題がある。
Therefore, as a technique for viewing a real image of the outside world such as at hand while maintaining an immersive feeling and a sense of presence, a technique for detecting the movement of a user wearing an HMD is known (see Patent Document 2). This is such that the housing is provided with an image sensor that captures light in the vertical direction and in front of the observer's line of sight with respect to the housing of the HMD, and makes it possible to image external light. ..
However, in the HMD disclosed in
上述の如く、既存のＨＭＤは、高い没入感をユーザに与えるが、垂直視野角は人間の元来のものと比べると狭い。特に水平から下方向の視野角は、ＨＭＤを装着しての卓上での作業や歩行などの日常的な動作に重要であるが、人間本来の６５〜７０°程度の垂直視野角に対して３５〜４５°程度しか達成できていないのが実情である。これは、ＨＭＤの普及に従って、下方向の視野角が求められるシチュエーションが多くなり生まれた新しい問題だからであるといえる。また、視野角を増加させるために、複数のディスプレイとレンズを下方向に複数配置する手法が考えられるが、横方向とは異なり下方向の場合は、人間の鼻や口を塞いでしまうため、ディスプレイの配置が困難である。
また、従来のＨＭＤは、ディスプレイとレンズは人間の目の前に正対して設置される。しかしながら、下方向の視野を増加させる場合、人間の目の直下には、頬が存在するため、設置できないといった問題がある。
As mentioned above, the existing HMD gives the user a high immersive feeling, but the vertical viewing angle is narrower than that of the original human. In particular, the viewing angle from the horizontal to the downward direction is important for daily movements such as working on a table with the HMD attached and walking, but it is 35 with respect to the vertical viewing angle of about 65 to 70 °, which is the original human being. The reality is that only about 45 ° has been achieved. It can be said that this is a new problem created by the increasing number of situations in which a downward viewing angle is required with the spread of HMDs. Also, in order to increase the viewing angle, a method of arranging multiple displays and multiple lenses in the downward direction can be considered, but unlike the horizontal direction, in the downward direction, the human nose and mouth are blocked. The display is difficult to arrange.
Further, in the conventional HMD, the display and the lens are installed facing each other in front of the human eye. However, when increasing the downward field of view, there is a problem that the cheeks are present directly under the human eye and cannot be installed.
かかる状況に鑑みて、本発明は、仮想空間内における没入感を向上させ、かつ現実環境とのインタラクションを可能とするヘッドマウントディスプレイ装置を提供することを目的とする。 In view of such a situation, it is an object of the present invention to provide a head-mounted display device that improves the immersive feeling in a virtual space and enables interaction with a real environment.
上記目的を達成すべく、本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置は、ユーザの頭部に装着される筐体と、ユーザの眼前に配置され仮想空間の正面のメイン画像を表示するメインディスプレイと、メインディスプレイとユーザの眼の間に配置されメイン画像の光をユーザの眼球に導く第１の接眼光学系とを備えるヘッドマウントディスプレイ装置において、筐体内側の下部と上部の少なくとも何れかの部位に、仮想空間の垂直視野を拡大するサブ画像を表示するサブディスプレイと、サブディスプレイとユーザの眼の間に配置されサブ画像の光をユーザの眼球に導く第２の接眼光学系が設けられ、第２の接眼光学系を介してユーザが見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼光学系を介してユーザが見るメイン画像の拡大像とが連続して繋がるように、サブディスプレイに表示するサブ画像を補正するサブ画像補正手段が設けられる。
かかる構成とされることにより、ヘッドマウントディスプレイ装置における上方又は下方の少なくとも何れかの視野を拡大でき、仮想空間内における没入感を向上させることが可能である。
In order to achieve the above object, the vertical field enlargement head mount display device of the present invention includes a housing mounted on the user's head and a main display arranged in front of the user's eyes and displaying a main image in front of the virtual space. In a head-mounted display device having a first eyepiece optical system arranged between the main display and the user's eye to guide the light of the main image to the user's eyeball, at least one of the lower and upper parts inside the housing. A sub-display that displays a sub-image that enlarges the vertical field of view of the virtual space and a second eyepiece optical system that is placed between the sub-display and the user's eye and guides the light of the sub-image to the user's eyeball are provided. The magnified image of the sub-image viewed by the user through the second eyepiece optical system and the magnified image of the main image viewed by the user through the first eyepiece optical system are displayed on the sub-display so as to be continuously connected. A sub-image correction means for correcting the sub-image is provided.
With such a configuration, at least one of the upper and lower fields of view of the head-mounted display device can be enlarged, and the immersive feeling in the virtual space can be improved.
本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置において、サブディスプレイと第２の接眼光学系は、ユーザの左右の眼球に合わせて２セット設けられ、左右の眼球の位置に合わせて、サブディスプレイと第２の接眼光学系を連動させてスライドし、左右に位置調整できる位置調整手段が設けられたことが好ましい。
位置調整手段が設けられることにより、ユーザの瞳孔間距離に合わせた装置として使用でき、没入感をより向上させることができる。
In the vertical field of view magnifying head-mounted display device of the present invention, two sets of a sub-display and a second eyepiece optical system are provided according to the left and right eyeballs of the user, and the sub-display and the second eyepiece are provided according to the positions of the left and right eyeballs. It is preferable that a position adjusting means capable of adjusting the position to the left and right by sliding the eyepiece optical system in conjunction with the above is provided.
By providing the position adjusting means, it can be used as a device according to the interpupillary distance of the user, and the immersive feeling can be further improved.
本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置において、サブディスプレイと第２の接眼光学系は、ユーザの左右の眼球に合わせて２セット設けられ、メインディスプレイ及び第１の接眼光学系の位置調整に連動して、サブディスプレイと第２の接眼光学系をスライドし、左右に位置調整できる位置調整手段が設けられたことでもよい。
位置調整手段がメインディスプレイ及び第１の接眼光学系の位置調整に連動する構造とされることにより、利便性の高い構造とすることができる。
In the vertical field of view magnifying head-mounted display device of the present invention, two sets of a sub-display and a second eyepiece optical system are provided according to the left and right eyeballs of the user, and are interlocked with the position adjustment of the main display and the first eyepiece optical system. Then, the sub-display and the second eyepiece optical system may be slid to provide a position adjusting means capable of adjusting the position to the left or right.
Since the position adjusting means has a structure linked to the position adjustment of the main display and the first eyepiece optical system, the structure can be highly convenient.
本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置において、サブディスプレイは、ユーザの鼻に当たる箇所に切欠部が形成された１つのディスプレイであり、第２の接眼光学系は、ユーザの左右の眼球に合わせて２セット設けられ、左右の眼球の位置に合わせて、第２の接眼光学系をスライドし、左右に位置調整できる位置調整手段が設けられたことでもよい。
サブディスプレイが、切欠部が形成された１つのディスプレイとされることにより、下方の視野が拡大し、より没入感を向上させることができる。
In the vertical field of view magnifying head-mounted display device of the present invention, the sub-display is one display in which a notch is formed at a portion corresponding to the user's nose, and the second eyepiece optical system is adapted to the user's left and right eyeballs. Two sets may be provided, and position adjusting means capable of sliding the second eyepiece optical system to adjust the position to the left or right according to the positions of the left and right eyeballs may be provided.
By using the sub-display as one display having a notch formed therein, the lower field of view can be expanded and the immersive feeling can be further improved.
本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置において、サブディスプレイが筐体内の下面に設けられる場合には、第２の接眼光学系は、目の下瞼の位置に設けられ、サブディスプレイが筐体内の上面に設けられる場合には、第２の接眼光学系は、目の上瞼の位置に設けられたことが好ましい。
第２の接眼光学系がかかる位置に設けられることにより、効果的に垂直視野を拡大し、没入感を向上させることができる。
In the vertical field of view magnifying head-mounted display device of the present invention, when the sub-display is provided on the lower surface of the housing, the second eyepiece optical system is provided at the position of the lower eyelid of the eye, and the sub-display is provided on the upper surface of the housing. When provided, the second eyepiece optical system is preferably provided at the position of the upper eyelid of the eye.
By providing the second eyepiece optical system at such a position, the vertical visual field can be effectively expanded and the immersive feeling can be improved.
本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置において、サブディスプレイと第２の接眼光学系は、筐体の内側下部に設けられ、筐体の外側には、メイン画像を撮像する第１の撮像手段と、サブ画像を撮像する第２の撮像手段が設けられ、第１の撮像手段は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向を向く姿勢で配置され、第２の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が下斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置されたことでもよい。
第１の撮像手段及び第２の撮像手段が設けられることにより、ユーザの下方向の視野について現実環境とのインタラクションが可能となる。また、第１の撮像手段及び第２の撮像手段が上記姿勢で配置されることにより、現実環境を幅広く撮像でき、サブ画像補正手段によるサブ画像の補正を容易にすることができる。
In the vertical field-enlarging head-mounted display device of the present invention, the sub-display and the second eyepiece optical system are provided in the lower inside of the housing, and the outer side of the housing includes a first imaging means for capturing a main image. , A second imaging means for capturing a sub-image is provided, the first imaging means is arranged in a posture in which the optical axis direction thereof faces the optical axis direction of the eyeball in the front view of the user, and the second imaging means is , The optical axis direction may be arranged so as to be the optical axis direction of the eyeball with the user's eyeball facing downward.
By providing the first imaging means and the second imaging means, it is possible to interact with the real environment regarding the user's downward visual field. Further, by arranging the first image pickup means and the second image pickup means in the above posture, it is possible to take a wide range of images of the real environment and facilitate the correction of the sub image by the sub image correction means.
本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置において、サブディスプレイと第２の接眼光学系は、筐体の内側上部に設けられ、筐体の外側には、メイン画像を撮像する第１の撮像手段と、サブ画像を撮像する第３の撮像手段が設けられ、第１の撮像手段は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向を向く姿勢で配置され、第３の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が上斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置されたことでもよい。
第１の撮像手段及び第３の撮像手段が設けられることにより、ユーザの上方向の視野について現実環境とのインタラクションが可能となる。また、第１の撮像手段及び第３の撮像手段が上記姿勢で配置されることにより、現実環境を幅広く撮像でき、サブ画像補正手段によるサブ画像の補正を容易にすることができる。
In the vertical field-enlarging head-mounted display device of the present invention, the sub-display and the second eyepiece optical system are provided on the inner upper part of the housing, and the outer side of the housing includes a first imaging means for capturing a main image. , A third imaging means for capturing a sub-image is provided, the first imaging means is arranged in a posture in which the optical axis direction thereof faces the optical axis direction of the eyeball in the front view of the user, and the third imaging means is , The optical axis direction may be arranged in a posture in which the user's eyeball is in the optical axis direction of the eyeball facing upward and diagonally.
By providing the first imaging means and the third imaging means, it is possible to interact with the real environment regarding the user's upward visual field. Further, by arranging the first image pickup means and the third image pickup means in the above posture, it is possible to take a wide range of images of the real environment and facilitate the correction of the sub image by the sub image correction means.
本発明の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置において、サブディスプレイと第２の接眼光学系は、筐体の内側下部に配置される下部サブディスプレイと下部第２の接眼光学系、及び、筐体の内側上部に配置される上部サブディスプレイと上部第２の接眼光学系から成り、筐体の外側には、メイン画像を撮像する第１の撮像手段と、下部サブディスプレイに表示される下部サブ画像を撮像する第２の撮像手段、上部サブディスプレイに表示される上部サブ画像を撮像する第３の撮像手段が設けられ、第１の撮像手段は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向を向く姿勢で配置され、第２の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が下斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置され、第３の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が上斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置されたことでもよい。
第１の撮像手段、第２の撮像手段及び第３の撮像手段が設けられることにより、ユーザの上下方向の視野について現実環境とのインタラクションが可能となる。また、第１の撮像手段、第２の撮像手段及び第３の撮像手段が上記姿勢で配置されることにより、現実環境を幅広く撮像でき、サブ画像補正手段によるサブ画像の補正を容易にすることができる。
In the vertical field view expanding head mount display device of the present invention, the sub-display and the second eyepiece optical system are the lower sub-display and the lower second eyepiece optical system arranged in the lower inside of the housing, and the inside of the housing. It consists of an upper sub-display arranged at the top and an upper second eyepiece optical system, and on the outside of the housing, a first imaging means for capturing the main image and a lower sub-image displayed on the lower sub-display are captured. A second imaging means and a third imaging means for capturing the upper sub-image displayed on the upper sub-display are provided, and the optical axis direction of the first imaging means is the optical axis of the eyeball in the front view of the user. The second imaging means is arranged in a posture facing the direction, and the second imaging means is arranged in a posture in which the optical axis direction is the optical axis direction of the eyeball in which the user's eyeball faces downward and obliquely, and the third imaging means is arranged in the optical axis direction. It may be arranged so that the axial direction is the optical axis direction of the eyeball with the user's eyeball facing upward and diagonally.
By providing the first imaging means, the second imaging means, and the third imaging means, it is possible to interact with the real environment regarding the vertical visual field of the user. Further, by arranging the first imaging means, the second imaging means, and the third imaging means in the above postures, it is possible to image a wide range of the real environment and facilitate the correction of the sub image by the sub image correcting means. Can be done.
本発明のヘッドマウントディスプレイ装置によれば、仮想空間内における没入感を向上させ、現実環境とのインタラクションを実現できるといった効果がある。 According to the head-mounted display device of the present invention, there is an effect that the immersive feeling in the virtual space can be improved and the interaction with the real environment can be realized.
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following examples and illustrated examples, and many modifications and modifications can be made.
図１は、実施例１の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の機能ブロック図を示している。図１に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１００は、筐体６、メインディスプレイ１１、サブディスプレイ１２、第１の接眼レンズ２１、第２の接眼レンズ２２、サブ画像補正手段３ａ、位置調整手段４ａ、第１のカメラ５１及び第２のカメラ５２から構成される。メインディスプレイ１１、サブディスプレイ１２、第１の接眼レンズ２１、第２の接眼レンズ２２、サブ画像補正手段３ａ及び位置調整手段４ａは、筐体６の内部に設けられ、第１のカメラ５１及び第２のカメラ５２は、筐体６の外部に設けられている。
FIG. 1 shows a functional block diagram of the vertical field of view enlarged head-mounted display device of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the vertical field of view magnifying head-mounted
筐体６は、ユーザの頭部に装着するものである。メインディスプレイ１１は、ユーザの眼前に配置され、仮想空間の正面のメイン画像を表示するものであり、サブディスプレイ１２は、筐体内側の下部に、仮想空間の下方視野を拡大するサブ画像を表示するものである。所謂ビデオシースルー（ＶＳＴ）モードとして、メインディスプレイ１１及びサブディスプレイ１２に、第１のカメラ５１及び第２のカメラ５２から取得した画像と共に、取得した画像以外の画像を表示することもできるし、所謂ＶＲモードとして、取得した画像以外の画像のみを表示することも可能である。
The
第１の接眼レンズ２１は、メインディスプレイ１１とユーザの眼７の間に配置されメイン画像の光をユーザの眼球７に導くものであり、第２の接眼レンズ２２は、サブディスプレイ１２とユーザの眼７の間に配置されサブ画像の光をユーザの眼球７に導くものである。サブ画像補正手段３ａは、第２の接眼レンズ２２を介してユーザが見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼レンズ２１を介してユーザが見るメイン画像の拡大像とが連続して繋がるように、サブディスプレイ１２に表示するサブ画像を補正するものである。
ここでは図示しないが、サブディスプレイ１２と第２の接眼レンズ２２は、ユーザの左右の眼球に合わせて２セット設けられており、位置調整手段４ａは、左右の眼球の位置に合わせて、サブディスプレイ１２と第２の接眼レンズ２２を連動させてスライドし、左右に位置調整できる機構を有している。第１のカメラ５１は、メイン画像を撮像するものであり、第２のカメラ５２は、サブ画像を撮像するものである。
The
Although not shown here, two sets of the sub-display 12 and the
図２は、実施例１の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の平面イメージ図を示している。図３は、実施例１の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の使用イメージ図であり、（１）は右側面イメージ図、（２）は左側面イメージ図を示している。また、図４は、実施例１においてユーザから見たディスプレイ表示イメージ図であり、（１）は左眼で見たイメージ、（２）は右眼で見たイメージを示している。
図２に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１００の筐体６には、メインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）、サブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ）、第１の接眼レンズ（２１ａ，２１ｂ）、第２の接眼レンズ（２２ａ，２２ｂ）、瞳孔間距離調整ノブ（４１，４２）、第１のカメラ５１及び第２のカメラ（５２ａ，５２ｂ）が設けられている。図３（１）に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１００は、筐体６をユーザ７０の頭部に装着して使用する。
FIG. 2 shows a plan image view of the vertical field of view enlarged head-mounted display device of the first embodiment. 3A and 3B are image views of use of the vertical field-of-view enlarged head-mounted display device according to the first embodiment, where FIG. 3 is an image view of the right side surface and FIG. 3 2 is an image view of the left side surface. Further, FIG. 4 is a display display image diagram seen from the user in the first embodiment, (1) shows an image seen by the left eye, and (2) shows an image seen by the right eye.
As shown in FIG. 2, the
右眼７ａと左眼７ｂの瞳孔間距離は、ＨＭＤを装着するユーザ７０によって人それぞれであるため、瞳孔間距離調整ノブ（４１，４２）を用いてディスプレイとレンズの位置を調整する。具体的には、瞳孔間距離調整ノブ４１は、メインディスプレイ１１ａ及び第１の接眼レンズ２１ａと、メインディスプレイ１１ｂ及び第１の接眼レンズ２１ｂの間の距離を、瞳孔間距離調整ノブ４１を回転させることで、矢印４１ａの方向に調整するものである。
瞳孔間距離調整ノブ４２は、図示しないスライド機構と合わせて、図１に示す位置調整手段４ａを構成するものであり、サブディスプレイ１２ａ及び第２の接眼レンズ２２ａと、サブディスプレイ１２ｂ及び第２の接眼レンズ２２ｂの間の距離を、瞳孔間距離調整ノブ４２を回転させることで、矢印４２ａの方向に調整するものである。ここでは、ディスプレイとレンズが共に連動して動く構造となっているが、独立して可動することでもよいし、一方のみが可動することでもよい。
Since the interpupillary distance between the
The interpupillary
第１のカメラ５１で撮像された画像は、樽型歪みが補正され、メインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）に表示される。ユーザの右眼７ａは、第１の接眼レンズ２１ａを通して、メインディスプレイ１１ａに表示されたメイン画像を見ることができる。同様に、ユーザの左眼７ｂは、第１の接眼レンズ２１ｂを通して、メインディスプレイ１１ｂに表示されたメイン画像を見ることができる。
また、第２のカメラ５２ａで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１２ａに表示される。ユーザの右眼７ａは、第２の接眼レンズ２２ａを通して、サブディスプレイ１２ａに表示されたサブ画像を見ることができる。同様に、第２のカメラ５２ｂで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１２ｂに表示される。ユーザの左眼７ｂは、第２の接眼レンズ２２ｂを通して、サブディスプレイ１２ｂに表示されたサブ画像を見ることができる。
すなわち、ユーザ７０は、視線を前方に向けた場合には、第１の接眼レンズ（２１ａ，２１ｂ）を通してメインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）に表示されるメイン画像を視認でき、視線を下方に向けた場合には、第２の接眼レンズ（２２ａ，２２ｂ）を通してサブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ）に表示されるサブ画像を視認できる構造である。
The image captured by the
Further, the image captured by the
That is, when the
図１に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１００に、サブ画像補正手段３ａが設けられることにより、第２の接眼レンズ２２を介してユーザ７０が見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼レンズ２１を介してユーザが見るメイン画像の拡大像とが、連続して繋がるように、サブディスプレイ１２に表示されることになる。
図３（１）及び（２）に示すように、第１のカメラ５１及び第２のカメラ（５２ａ，５２ｂ）が、ユーザ７０の斜め下前方に存在する球形状の物体９ａを撮像した場合、図４（１）に示すように、ユーザ７０から見ると、メインディスプレイ１１ｂの下方にメイン画像の拡大像として物体９ａの上部が表示され、サブディスプレイ１２ｂの前方にサブ画像の拡大像として物体９ａの下部が表示される。また、図４（２）に示すように、メインディスプレイ１１ａの下方にメイン画像の拡大像として物体９ａの上部が表示され、サブディスプレイ１２ａの前方にサブ画像の拡大像として物体９ａの下部が表示される。このように、メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように表示されることで、使用時の没入感を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, by providing the sub-image correction means 3a in the vertical field-of-view magnifying head-mounted
As shown in FIGS. 3 (1) and 3 (2), when the
メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように表示するためには、サブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ）、第２の接眼レンズ（２２ａ，２２ｂ）及び第２のカメラ（５２ａ，５２ｂ）を配置する位置が重要となるため、図５及び６を参照して説明する。
図５及び６は、実施例１の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の説明図であり、図５（１）は実施例１、図５（２）は比較例を示している。また、図６（１）はメインディスプレイに関する説明図、図６（２）はサブディスプレイに関する説明図を示している。なお、図５及び６では、ユーザ７０の右眼７ａ側について説明するが、左眼７ｂ側についても同様である。
In order to display the magnified images of the main image and the sub image so as to be continuously connected, the sub display (12a, 12b), the second eyepieces (22a, 22b) and the second camera (52a, 52b) are used. Since the position of placement is important, it will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
5 and 6 are explanatory views of the vertical field of view enlarged head-mounted display device of the first embodiment, FIG. 5 (1) shows the first embodiment, and FIG. 5 (2) shows a comparative example. Further, FIG. 6 (1) shows an explanatory diagram regarding the main display, and FIG. 6 (2) shows an explanatory diagram regarding the sub display. In FIGS. 5 and 6, the
図５（１）及び（２）に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１００において、メイン画像を撮像する第１のカメラ５１は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向８ａを向く姿勢で配置される。
これに対して、サブ画像を撮像する第２のカメラ５２ａについては、図５（２）に示す比較例の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０３のように、その光軸方向がユーザの眼球が真下を向いた眼球の光軸方向８ｄとなる姿勢で配置すると、ユーザの鼻や頬、口などの干渉を受けて画像が撮像されることになってしまう。また、これでは第１のカメラ５１の撮像範囲と第２のカメラ５２ｂの撮像範囲の間に間隔が生じてしまい、メイン画像とサブ画像の拡大像の連続性を実現困難である。具体的には、得られる視野は、メイン画像の視野１４ａのみとなる。そのため、図５（１）に示すように、第２のカメラ５２ａは、その光軸方向がユーザの眼球が下斜めを向いた眼球の光軸方向８ｂとなる姿勢で配置される。
これにより、図６（１）に示すように、メイン画像については視野１４ａが得られ、図６（２）に示すように、サブ画像については視野１４ｂが得られ、全体としては、図５（１）に示すように、視野１４ａと視野１４ｂにより、メイン画像とサブ画像の拡大像の連続性が実現された視野１４ｃが得られることになる。
As shown in FIGS. 5 (1) and 5 (2), in the vertical field of view magnifying head-mounted
On the other hand, regarding the
As a result, as shown in FIG. 6 (1), a field of
なお、図５（１）に示すように、第２のカメラ５２ａは、ユーザの右眼７ａと第２の接眼レンズ２２ａとサブディスプレイ１２ａを結んだ延長線上に配置されている。ここで、第１のカメラ５１の設置位置・角度と、第２のカメラ５２ａの設置位置・角度は、それぞれの撮像範囲に基づき、メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように決定されることでもよい。例えば、図５（１）に示す第１のカメラ５１の位置を下方にずらし、又は下方に傾斜して設けてもよい。
As shown in FIG. 5 (1), the
図７は、実施例２の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の機能ブロック図を示している。図７に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０１は、筐体６、メインディスプレイ１１、サブディスプレイ１３、第１の接眼レンズ２１、第３の接眼レンズ２３、サブ画像補正手段３ｂ、位置調整手段４ｂ、第１のカメラ５１及び第３のカメラ５３から構成される。メインディスプレイ１１、サブディスプレイ１３、第１の接眼レンズ２１、第３の接眼レンズ２３、サブ画像補正手段３ｂ及び位置調整手段４ｂは、筐体６の内部に設けられ、第１のカメラ５１及び第３のカメラ５３は、筐体６の外部に設けられている。
FIG. 7 shows a functional block diagram of the vertical field of view enlarged head-mounted display device of the second embodiment. As shown in FIG. 7, the vertical field of view magnifying head-mounted
実施例１と同様に、筐体６は、ユーザの頭部に装着するものである。メインディスプレイ１１は、ユーザの眼前に配置され仮想空間の正面のメイン画像を表示するものであり、サブディスプレイ１３は、筐体内側の上部に、仮想空間の上方視野を拡大するサブ画像を表示するものである。ＶＳＴモードとして、メインディスプレイ１１及びサブディスプレイ１３に、第１のカメラ５１及び第３のカメラ５３から取得した画像と共に、取得した画像以外の画像を表示することもできるし、所謂ＶＲモードとして、取得した画像以外の画像のみを表示することも可能である。
Similar to the first embodiment, the
第１の接眼レンズ２１は、メインディスプレイ１１とユーザの眼７の間に配置されメイン画像の光をユーザの眼球７に導くものであり、第３の接眼レンズ２３は、サブディスプレイ１３とユーザの眼７の間に配置されサブ画像の光をユーザの眼球７に導くものである。サブ画像補正手段３ｂは、第３の接眼レンズ２３を介してユーザが見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼レンズ２１を介してユーザが見るメイン画像の拡大像とが連続して繋がるように、サブディスプレイ１３に表示するサブ画像を補正するものである。
ここでは図示しないが、サブディスプレイ１３と第３の接眼レンズ２３は、ユーザの左右の眼球に合わせて２セット設けられており、位置調整手段４ｂは、左右の眼球の位置に合わせて、サブディスプレイ１３と第３の接眼レンズ２３を連動させてスライドし、左右に位置調整できる機構を有している。第１のカメラ５１は、メイン画像を撮像するものであり、第３のカメラ５３は、サブ画像を撮像するものである。
The
Although not shown here, two sets of the sub-display 13 and the
図８は、実施例２の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の使用イメージ図であり、（１）は右側面イメージ図、（２）は左側面イメージ図を示している。また、図９は、実施例２においてユーザから見たディスプレイ表示イメージ図であり、（１）は左眼で見たイメージ、（２）は右眼で見たイメージを示している。
図８（１）及び（２）に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０１の筐体６には、メインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）、サブディスプレイ（１３ａ，１３ｂ）、第１の接眼レンズ（２１ａ，２１ｂ）、第３の接眼レンズ（２３ａ，２３ｂ）、第１のカメラ５１及び第３のカメラ（５３ａ，５３ｂ）が設けられている。なお図示しないが、実施例１と同様に、右眼７ａと左眼７ｂの瞳孔間距離に合わせて、ディスプレイとレンズの位置を調整する瞳孔間距離調整ノブが設けられている。
8A and 8B are image views of use of the vertical field-of-view enlarged head-mounted display device according to the second embodiment, where FIG. 8 shows a right side image view and FIG. 82 shows a left side image view. Further, FIG. 9 is a display display image diagram seen by the user in the second embodiment, (1) shows an image seen by the left eye, and (2) shows an image seen by the right eye.
As shown in FIGS. 8 (1) and 8 (2), the
実施例１と同様に、第１のカメラ５１で撮像された画像は、樽型歪みが補正され、メインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）に表示される。ユーザの右眼７ａは、第１の接眼レンズ２１ａを通して、メインディスプレイ１１ａに表示されたメイン画像を見ることができる。同様に、ユーザの左眼７ｂは、第１の接眼レンズ２１ｂを通して、メインディスプレイ１１ｂに表示されたメイン画像を見ることができる。
また、第３のカメラ５３ａで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１３ａに表示される。ユーザの右眼７ａは、第３の接眼レンズ２３ａを通して、サブディスプレイ１３ａに表示されたサブ画像を見ることができる。同様に、第３のカメラ５３ｂで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１３ｂに表示される。ユーザの左眼７ｂは、第３の接眼レンズ２３ｂを通して、サブディスプレイ１３ｂに表示されたサブ画像を見ることができる。
すなわち、ユーザ７０は、視線を前方に向けた場合には、第１の接眼レンズ（２１ａ，２１ｂ）を通してメインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）に表示されるメイン画像を視認でき、視線を上方に向けた場合には、第３の接眼レンズ（２３ａ，２３ｂ）を通してサブディスプレイ（１３ａ，１３ｂ）に表示されるサブ画像を視認できる構造である。
Similar to the first embodiment, the image captured by the
Further, the image captured by the
That is, when the
図７に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０１に、サブ画像補正手段３ｂが設けられることにより、第３の接眼レンズ２３を介してユーザ７０が見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼レンズ２１を介してユーザが見るメイン画像の拡大像とが、連続して繋がるように、サブディスプレイ１３に表示されることになる。
図８（１）及び（２）に示すように、第１のカメラ５１及び第３のカメラ（５３ａ，５３ｂ）が、ユーザ７０の斜め下前方に存在する球形状の物体９ａ及び斜め上前方に存在する立方体形状の物体９ｂを撮像した場合、図９（１）に示すように、ユーザ７０から見ると、メインディスプレイ１１ｂの下方にはメイン画像の拡大像として物体９ａの上部が表示されるのみであるが、メインディスプレイ１１ｂの上方には物体９ｂの下部が表示され、またサブディスプレイ１３ｂの前方にサブ画像の拡大像として物体９ｂの上部が表示される。
また、図９（２）に示すように、ユーザ７０から見ると、メインディスプレイ１１ａの下方にはメイン画像の拡大像として物体９ａの上部が表示されるのみであるが、メインディスプレイ１１ａの上方には物体９ｂの下部が表示され、またサブディスプレイ１３ａの前方にサブ画像の拡大像として物体９ｂの上部が表示される。このように、メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように表示されることで、使用時の没入感を向上させることができる。
As shown in FIG. 7, the vertical field of view magnifying head-mounted
As shown in FIGS. 8 (1) and 8 (2), the
Further, as shown in FIG. 9 (2), when viewed from the
メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように表示するためには、サブディスプレイ（１３ａ，１３ｂ）、第３の接眼レンズ（２３ａ，２３ｂ）及び第３のカメラ（５３ａ，５３ｂ）を配置する位置が重要となるため、図１０を参照して説明する。
図１０は、実施例２の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の説明図を示している。なお、図１０では、ユーザ７０の右眼７ａ側について説明するが、左眼７ｂ側についても同様である。
In order to display the magnified images of the main image and the sub image so as to be continuously connected, the sub-displays (13a, 13b), the third eyepieces (23a, 23b) and the third camera (53a, 53b) are used. Since the position of placement is important, it will be described with reference to FIG.
FIG. 10 shows an explanatory view of the vertical field of view enlarged head-mounted display device of the second embodiment. In FIG. 10, the
図１０に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０１において、メイン画像を撮像する第１のカメラ５１は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向８ａを向く姿勢で配置される。
これに対して、サブ画像を撮像する第３のカメラ５３ａについては、その光軸方向がユーザの眼球が上斜めを向いた眼球の光軸方向８ｃとなる姿勢で配置される。
これにより、メイン画像については視野１４ａが得られ、サブ画像については視野１４ｄが得られ、全体としては、視野１４ａと視野１４ｂにより、メイン画像とサブ画像の拡大像の連続性が実現された視野１４ｅが得られることになる。
As shown in FIG. 10, in the vertical field-of-view magnifying head-mounted
On the other hand, the
As a result, a field of
なお、図１０に示すように、第３のカメラ５３ａは、ユーザの右眼７ａと第３の接眼レンズ２３ａとサブディスプレイ１３ａを結んだ延長線上に配置されている。ここで、第１のカメラ５１の設置位置・角度と、第３のカメラ５３ａの設置位置・角度は、それぞれの撮像範囲に基づき、メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように決定されることでもよい。
As shown in FIG. 10, the
図１１は、実施例３の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の機能ブロック図を示している。図１１に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０２は、筐体６、メインディスプレイ１１、サブディスプレイ（１２，１３）、第１の接眼レンズ２１、第２の接眼レンズ２２、第３の接眼レンズ２３、サブ画像補正手段（３ａ，３ｂ）、位置調整手段（４ａ，４ｂ）、第１のカメラ５１、第２のカメラ５２及び第３のカメラ５３から構成される。メインディスプレイ１１、サブディスプレイ（１２，１３）、第１の接眼レンズ２１、第２の接眼レンズ２２、第３の接眼レンズ２３、サブ画像補正手段（３ａ，３ｂ）及び位置調整手段（４ａ，４ｂ）は、筐体６の内部に設けられ、第１のカメラ５１、第２のカメラ５２及び第３のカメラ５３は、筐体６の外部に設けられている。
FIG. 11 shows a functional block diagram of the vertical field of view enlarged head-mounted display device according to the third embodiment. As shown in FIG. 11, the vertical field of view expansion head
実施例１と同様に、筐体６は、ユーザの頭部に装着するものである。メインディスプレイ１１は、ユーザの眼前に配置され仮想空間の正面のメイン画像を表示するものであり、サブディスプレイ１２は、筐体内側の下部に、仮想空間の下方視野を拡大するサブ画像を表示するものである。また、サブディスプレイ１３は、筐体内側の上部に、仮想空間の上方視野を拡大するサブ画像を表示するものである。ＶＳＴモードとして、メインディスプレイ１１及びサブディスプレイ（１２，１３）に、第１のカメラ５１、第２のカメラ５２及び第３のカメラ５３から取得した画像と共に、取得した画像以外の画像を表示することもできるし、ＶＲモードとして、取得した画像以外の画像のみを表示することも可能である。
Similar to the first embodiment, the
第１の接眼レンズ２１は、メインディスプレイ１１とユーザの眼７の間に配置されメイン画像の光をユーザの眼球７に導くものであり、第２の接眼レンズ２２は、サブディスプレイ１２とユーザの眼７の間に配置されサブ画像の光をユーザの眼球７に導くものである。また、第３の接眼レンズ２３は、サブディスプレイ１３とユーザの眼７の間に配置されサブ画像の光をユーザの眼球７に導くものである。サブ画像補正手段３ａは、第２の接眼レンズ２２を介してユーザが見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼レンズ２１を介してユーザが見るメイン画像の拡大像とが連続して繋がるように、サブディスプレイ１２に表示するサブ画像を補正するものであり、サブ画像補正手段３ｂは、第３の接眼レンズ２３を介してユーザが見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼レンズ２１を介してユーザが見るメイン画像の拡大像とが連続して繋がるように、サブディスプレイ１３に表示するサブ画像を補正するものである。
ここでは図示しないが、サブディスプレイ（１２，１３）、第２の接眼レンズ２２及び第３の接眼レンズ２３は、ユーザの左右の眼球に合わせて２セット設けられている。位置調整手段４ａは、左右の眼球の位置に合わせて、サブディスプレイ１２と第２の接眼レンズ２２を連動させてスライドし、左右に位置調整できる機構を有している。位置調整手段４ｂは、左右の眼球の位置に合わせて、サブディスプレイ１３と第３の接眼レンズ２３を連動させてスライドし、左右に位置調整できる機構を有している。第１のカメラ５１は、メイン画像を撮像するものであり、第２のカメラ５２及び第３のカメラ５３は、サブ画像を撮像するものである。
The
Although not shown here, two sets of the sub-displays (12, 13), the
図１２は、実施例３の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の使用イメージ図であり、（１）は右側面イメージ図、（２）は左側面イメージ図を示している。また、図１３は、実施例２においてユーザから見たディスプレイ表示イメージ図であり、（１）は左眼で見たイメージ、（２）は右眼で見たイメージを示している。
図１２（１）及び（２）に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０２の筐体６には、メインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）、サブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ）、第１の接眼レンズ（２１ａ，２１ｂ）、第２の接眼レンズ（２２ａ，２２ｂ）、第３の接眼レンズ（２３ａ，２３ｂ）、第１のカメラ５１、第２のカメラ（５２ａ，５２ｂ）及び第３のカメラ（５３ａ，５３ｂ）が設けられている。なお図示しないが、実施例１と同様に、右眼７ａと左眼７ｂの瞳孔間距離に合わせて、ディスプレイとレンズの位置を調整する瞳孔間距離調整ノブがそれぞれ設けられている。
12A and 12B are image views of use of the vertical field of view enlarged head-mounted display device according to the third embodiment, in which FIG. 12A shows a right side image view and FIG. 12B shows a left side image view. Further, FIG. 13 is a display display image diagram seen by the user in the second embodiment, (1) shows an image seen by the left eye, and (2) shows an image seen by the right eye.
As shown in FIGS. 12 (1) and 12 (2), the
実施例１と同様に、第１のカメラ５１で撮像された画像は、樽型歪みが補正され、メインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）に表示される。ユーザの右眼７ａは、第１の接眼レンズ２１ａを通して、メインディスプレイ１１ａに表示されたメイン画像を見ることができる。同様に、ユーザの左眼７ｂは、第１の接眼レンズ２１ｂを通して、メインディスプレイ１１ｂに表示されたメイン画像を見ることができる。
第２のカメラ５２ａで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１２ａに表示される。ユーザの右眼７ａは、第２の接眼レンズ２２ａを通して、サブディスプレイ１２ａに表示されたサブ画像を見ることができる。同様に、第２のカメラ５２ｂで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１２ｂに表示される。ユーザの左眼７ｂは、第２の接眼レンズ２２ｂを通して、サブディスプレイ１２ｂに表示されたサブ画像を見ることができる。
Similar to the first embodiment, the image captured by the
The image captured by the
また、第３のカメラ５３ａで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１３ａに表示される。ユーザの右眼７ａは、第３の接眼レンズ２３ａを通して、サブディスプレイ１３ａに表示されたサブ画像を見ることができる。同様に、第３のカメラ５３ｂで撮像された画像は、樽型歪みが補正され、サブディスプレイ１３ｂに表示される。ユーザの左眼７ｂは、第３の接眼レンズ２３ｂを通して、サブディスプレイ１３ｂに表示されたサブ画像を見ることができる。
すなわち、ユーザ７０は、視線を前方に向けた場合には、第１の接眼レンズ（２１ａ，２１ｂ）を通してメインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）に表示されるメイン画像を視認でき、視線を下方に向けた場合には、第２の接眼レンズ（２２ａ，２２ｂ）を通してサブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ）に表示されるサブ画像を視認できる構造である。また、視線を上方に向けた場合には、第３の接眼レンズ（２３ａ，２３ｂ）を通してサブディスプレイ（１３ａ，１３ｂ）に表示されるサブ画像を視認できる構造である。
Further, the image captured by the
That is, when the
図１１に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０２に、サブ画像補正手段（３ａ，３ｂ）が設けられることにより、第２の接眼レンズ２２及び第３の接眼レンズ２３を介してユーザ７０が見るサブ画像の拡大像と、第１の接眼レンズ２１を介してユーザ７０が見るメイン画像の拡大像とが、連続して繋がるように、サブディスプレイ（１２，１３）に表示されることになる。
図１２（１）及び（２）に示すように、第１のカメラ５１、第２のカメラ（５２ａ，５２ｂ）及び第３のカメラ（５３ａ，５３ｂ）が、ユーザ７０の斜め下前方に存在する球形状の物体９ａ及び斜め上前方に存在する立方体形状の物体９ｂを撮像した場合、図１３（１）に示すように、ユーザ７０から見ると、メインディスプレイ１１ｂの下方にはメイン画像の拡大像として物体９ａの上部が表示され、サブディスプレイ１２ｂの前方にサブ画像の拡大像として物体９ａの下部が表示される。また、メインディスプレイ１１ｂの上方には物体９ｂの下部が表示され、サブディスプレイ１３ｂの前方にサブ画像の拡大像として物体９ｂの上部が表示される。
また、図１３（２）に示すように、ユーザ７０から見ると、メインディスプレイ１１ａの下方にはメイン画像の拡大像として物体９ａの上部が表示され、サブディスプレイ１２ａの前方にサブ画像の拡大像として物体９ａの下部が表示される。メインディスプレイ１１ａの上方には物体９ｂの下部が表示され、またサブディスプレイ１３ａの前方にサブ画像の拡大像として物体９ｂの上部が表示される。このように、実施例１又は２とは異なり、上方と下方の何れの方向にも、メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように表示されることで、視野が拡大し、使用時の没入感をより向上させることができる。
As shown in FIG. 11, the vertical field view magnifying head-mounted
As shown in FIGS. 12 (1) and 12 (2), the
Further, as shown in FIG. 13 (2), when viewed from the
上方と下方の何れの方向にも、メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように表示するためには、サブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ）、第２の接眼レンズ（２２ａ，２２ｂ）、第３の接眼レンズ（２３ａ，２３ｂ）、第２のカメラ（５２ａ，５２ｂ）及び第３のカメラ（５３ａ，５３ｂ）を適切な位置に配置する必要がある。
図１４は、実施例３の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置の説明図を示している。なお、図１４では、ユーザ７０の右眼７ａ側について説明するが、左眼７ｂ側についても同様である。
In order to display the magnified images of the main image and the sub image so as to be continuously connected in both the upper and lower directions, the sub display (12a, 12b, 13a, 13b) and the second eyepiece lens (22a) are displayed. , 22b), the third eyepieces (23a, 23b), the second cameras (52a, 52b) and the third cameras (53a, 53b) need to be placed in appropriate positions.
FIG. 14 shows an explanatory view of the vertical field of view enlarged head-mounted display device of the third embodiment. Note that FIG. 14 describes the
図１４に示すように、垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置１０２において、メイン画像を撮像する第１のカメラ５１は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向８ａを向く姿勢で配置される。
これに対して、サブ画像を撮像する第２のカメラ５２ａは、その光軸方向がユーザの眼球が下斜めを向いた眼球の光軸方向８ｂとなる姿勢で配置される。
また、サブ画像を撮像する第３のカメラ５３ａについては、その光軸方向がユーザの眼球が上斜めを向いた眼球の光軸方向８ｃとなる姿勢で配置される。
これにより、メイン画像については視野１４ａが得られ、サブ画像については視野（１４ｂ，１４ｄ）が得られ、全体としては、視野１４ａ、視野１４ｂ及び視野１４ｄにより、上下に亘ってメイン画像とサブ画像の拡大像の連続性が実現された視野１４ｆが得られることになる。
As shown in FIG. 14, in the vertical field-of-view magnifying head-mounted
On the other hand, the
Further, the
As a result, a field of
なお、図１４に示すように、第２のカメラ５２ａは、ユーザの右眼７ａと第２の接眼レンズ２２ａとサブディスプレイ１２ａを結んだ延長線上に配置され、第３のカメラ５３ａは、ユーザの右眼７ａと第３の接眼レンズ２３ａとサブディスプレイ１３ａを結んだ延長線上に配置されている。ここで、第１のカメラ５１の設置位置・角度と第２のカメラ５２ａの設置位置・角度や、第１のカメラ５１の設置位置・角度と第３のカメラ５３ａの設置位置・角度については、それぞれの撮像範囲に基づき、メイン画像とサブ画像の拡大像が連続して繋がるように決定されることでもよい。
As shown in FIG. 14, the
（その他の実施例）
１）第１のカメラ５１は、メインディスプレイ（１１ａ，１１ｂ）に対応した２つのカメラで構成されることでもよい。
２）実施例１〜３と異なり、第１のカメラ５１、第２のカメラ５２及び第３のカメラ５３の少なくとも何れかのカメラが設けられない構成でもよい。
３）サブ画像補正手段３ａとサブ画像補正手段３ｂは、個別に機能するものでもよいし、一体として機能するものでもよい。
(Other Examples)
1) The
2) Unlike the first to third embodiments, at least one of the
3) The sub-image correction means 3a and the sub-image correction means 3b may function individually or as a unit.
４）サブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ）又はサブディスプレイ（１３ａ，１３ｂ）は、ユーザの鼻に当たる箇所に切欠部が形成された１つのディスプレイでもよい。
５）位置調整手段４ａは、第２の接眼レンズ（２２ａ，２２ｂ）のみを可動することでもよいし、サブディスプレイ（１２ａ，１２ｂ）と連動して可動することでもよい。同様に、位置調整手段４ｂについても、第３の接眼レンズ（２３ａ，２３ｂ）のみを可動することでもよいし、サブディスプレイ（１３ａ，１３ｂ）と連動して可動することでもよい。
６）位置調整手段４ａと位置調整手段４ｂの少なくとも何れかは、メインディスプレイ１１の位置調整に連動することでもよい。また、位置調整手段４ａと位置調整手段４ｂのみが連動することでもよい。
4) The sub-display (12a, 12b) or the sub-display (13a, 13b) may be one display in which a notch is formed at a position where it touches the user's nose.
5) The position adjusting means 4a may move only the second eyepieces (22a, 22b) or may move in conjunction with the sub-displays (12a, 12b). Similarly, with respect to the position adjusting means 4b, only the third eyepieces (23a, 23b) may be movable, or the position adjusting means 4b may be moved in conjunction with the sub-displays (13a, 13b).
6) At least one of the position adjusting means 4a and the position adjusting means 4b may be linked to the position adjustment of the
本発明は、ＨＭＤにおける視野を拡大する技術として有用である。 The present invention is useful as a technique for expanding the field of view in an HMD.
３ａ，３ｂ サブ画像補正手段
４ａ，４ｂ 位置調整手段
６ 筐体
７ ユーザの眼（眼球）
７ａ 右眼
７ｂ 左眼
８ａ〜８ｄ 光軸
９ａ，９ｂ 物体
１１，１１ａ，１１ｂ メインディスプレイ
１２，１２ａ，１２ｂ，１３，１３ａ，１３ｂ サブディスプレイ
１４ａ〜１４ｆ 視野
２１，２１ａ，２１ｂ 第１の接眼レンズ
２２，２２ａ，２２ｂ 第２の接眼レンズ
２３，２３ａ，２３ｂ 第３の接眼レンズ
４１，４２ 瞳孔間距離調整ノブ
４１ａ，４２ａ 矢印
５１ 第１のカメラ
５２，５２ａ，５２ｂ 第２のカメラ
５３，５３ａ，５３ｂ 第３のカメラ
７０ ユーザ
１００〜１０３ 垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置
3a, 3b Sub-image correction means 4a, 4b Position adjustment means 6 Housing 7 User's eye (eyeball)
7a
Claims (8)
前記筐体内側の下部と上部の少なくとも何れかの部位に、前記仮想空間の垂直視野を拡大するサブ画像を表示するサブディスプレイと、前記サブディスプレイと前記ユーザの眼の間に配置され前記サブ画像の光をユーザの眼球に導く第２の接眼光学系が設けられ、第２の接眼光学系を介してユーザが見る前記サブ画像の拡大像と、第１の接眼光学系を介してユーザが見る前記メイン画像の拡大像とが連続して繋がるように、前記サブディスプレイに表示する前記サブ画像を補正するサブ画像補正手段が設けられたことを特徴とする垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置。 A housing mounted on the user's head, a main display arranged in front of the user's eyes to display the main image in front of the virtual space, and light of the main image arranged between the main display and the user's eyes. In a head-mounted display device including a first eyepiece optical system that guides the image to the user's eyeball.
A sub-display that displays a sub-image that enlarges the vertical field of view of the virtual space, and the sub-image that is arranged between the sub-display and the user's eye are placed in at least one of the lower and upper parts inside the housing. A second eyepiece optical system is provided to guide the light of A vertical field enlargement head mount display device provided with a sub-image correction means for correcting the sub-image displayed on the sub-display so that the magnified image of the main image is continuously connected.
前記サブディスプレイが前記筐体内の上面に設けられる場合には、第２の接眼光学系は、目の上瞼の位置に設けられたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置。 When the sub-display is provided on the lower surface of the housing, the second eyepiece optical system is provided at the position of the lower eyelid of the eye.
The second aspect of the eyepiece is described in any one of claims 1 to 4, wherein when the sub-display is provided on the upper surface of the housing, the second eyepiece optical system is provided at the position of the upper eyelid of the eye. Vertical field magnifying head-mounted display device.
前記筐体の外側には、
前記メイン画像を撮像する第１の撮像手段と、
前記サブ画像を撮像する第２の撮像手段、
が設けられ、
第１の撮像手段は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向を向く姿勢で配置され、
第２の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が下斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置されたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置。 The sub-display and the second eyepiece optical system are provided in the lower inside of the housing.
On the outside of the housing
The first imaging means for capturing the main image and
A second imaging means for capturing the sub-image,
Is provided,
The first imaging means is arranged so that its optical axis direction faces the optical axis direction of the eyeball in the front view of the user.
The vertical according to any one of claims 1 to 5, wherein the second imaging means is arranged in a posture in which the optical axis direction is the optical axis direction of the eyeball with the user's eyeball facing downward. Field of view expansion head-mounted display device.
前記筐体の外側には、
前記メイン画像を撮像する第１の撮像手段と、
前記サブ画像を撮像する第３の撮像手段、
が設けられ、
第１の撮像手段は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向を向く姿勢で配置され、
第３の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が上斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置されたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置。 The sub-display and the second eyepiece optical system are provided on the inner upper part of the housing.
On the outside of the housing
The first imaging means for capturing the main image and
A third imaging means for capturing the sub-image,
Is provided,
The first imaging means is arranged so that its optical axis direction faces the optical axis direction of the eyeball in the front view of the user.
The vertical according to any one of claims 1 to 5, wherein the third imaging means is arranged in a posture in which the optical axis direction is the optical axis direction of the eyeball with the user's eyeball facing upward and obliquely. Field of view expansion head-mounted display device.
前記筐体の外側には、
前記メイン画像を撮像する第１の撮像手段と、
下部サブディスプレイに表示される下部サブ画像を撮像する第２の撮像手段、
上部サブディスプレイに表示される上部サブ画像を撮像する第３の撮像手段、
が設けられ、
第１の撮像手段は、その光軸方向がユーザの正面視の眼球の光軸方向を向く姿勢で配置され、
第２の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が下斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置され、
第３の撮像手段は、その光軸方向がユーザの眼球が上斜めを向いた眼球の光軸方向となる姿勢で配置されたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の垂直視野拡大ヘッドマウントディスプレイ装置。
The sub-display and the second eyepiece optical system include a lower sub-display and a lower second eyepiece optical system arranged in the inner lower part of the housing, and an upper sub-display arranged in the inner upper part of the housing. Consists of the upper second eyepiece optical system
On the outside of the housing
The first imaging means for capturing the main image and
A second imaging means for capturing the lower sub-image displayed on the lower sub-display,
A third imaging means for capturing an upper sub-image displayed on the upper sub-display,
Is provided,
The first imaging means is arranged so that its optical axis direction faces the optical axis direction of the eyeball in the front view of the user.
The second imaging means is arranged in a posture in which the optical axis direction is the optical axis direction of the eyeball with the user's eyeball facing downward.
The vertical according to any one of claims 1 to 5, wherein the third imaging means is arranged in a posture in which the optical axis direction is the optical axis direction of the eyeball with the user's eyeball facing upward and obliquely. Field of view expansion head-mounted display device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020038201A JP2021140047A (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Vertical visual field expanding head-mounted display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020038201A JP2021140047A (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Vertical visual field expanding head-mounted display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021140047A true JP2021140047A (en) | 2021-09-16 |
Family
ID=77668480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020038201A Pending JP2021140047A (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Vertical visual field expanding head-mounted display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021140047A (en) |
-
2020
- 2020-03-05 JP JP2020038201A patent/JP2021140047A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11819273B2 (en) | Augmented and extended reality glasses for use in surgery visualization and telesurgery | |
| US10495885B2 (en) | Apparatus and method for a bioptic real time video system | |
| US7804507B2 (en) | Face-mounted display apparatus for mixed reality environment | |
| US9213185B1 (en) | Display scaling based on movement of a head-mounted display | |
| JP6792622B2 (en) | Head-mounted display with a rotating display | |
| JP4413203B2 (en) | Image presentation device | |
| CA2875261C (en) | Apparatus and method for a bioptic real time video system | |
| JP2017204674A (en) | Imaging device, head-mounted display, information processing system, and information processing method | |
| Kiyokawa | An introduction to head mounted displays for augmented reality | |
| CN113709410A (en) | Method, system and equipment for enhancing human eye visual ability based on MR glasses | |
| JP2008256946A (en) | Sickness prevention device for image display device | |
| WO2016163183A1 (en) | Head-mounted display system and computer program for presenting real space surrounding environment of user in immersive virtual space | |
| JP2006267604A (en) | Composite information display device | |
| WO2021062375A1 (en) | Augmented and extended reality glasses for use in surgery visualization and telesurgery | |
| US20210278671A1 (en) | Head wearable device with adjustable image sensing modules and its system | |
| JP6641122B2 (en) | Display device, information processing device, and control method therefor | |
| CN212789785U (en) | Household VR cinema system | |
| US10255676B2 (en) | Methods and systems for simulating the effects of vision defects | |
| JP2002090688A (en) | Sight-line direction dependent type retina display device | |
| JP2015007722A (en) | Image display device | |
| US20200304778A1 (en) | Display apparatus and method of producing images having spatially-variable angular resolutions | |
| JP2021140047A (en) | Vertical visual field expanding head-mounted display device | |
| CN111651043B (en) | Augmented reality system supporting customized multi-channel interaction | |
| CN112034980B (en) | Home VR cinema system | |
| JP7356697B2 (en) | Image observation system |