JP7145202B2 - 頭部装着型ディスプレーのための取外し可能レンズ組立体 - Google Patents

Description

本開示は一般に、頭部装着型ディスプレー（ＨＭＤ）に関し、具体的には、ＨＭＤ内に取外し可能に挿入され得るレンズ組立体に関する。

仮想現実（ＶＲ）または拡張現実（ＡＲ）用途のためのＨＭＤの使用は、ますます一般的になってきた。しかし、ＨＭＤの多くの使用者は、視覚異常（ｖｉｓｉｏｎ ｅｒｒｏｒ）を有しており、現在市販されているＨＭＤは、そのような使用者のための度付き眼鏡を装着する必要性に対応していない。一部の使用者は、ＨＭＤを使用しているときにコンタクトレンズを装着することを選択するが、これは、使用者のＨＭＤ体験を損なう。一部の使用者は、ＨＭＤの内側で使用者らの度付き眼鏡を装着することを選ぶ。しかし、ＨＭＤは、常に使用者の度付き眼鏡のための十分な空間を有する訳ではない。使用者が装着する度付き眼鏡を収容するためにＨＭＤの前部組立体と使用者の顔との間に十分な空間を有するようにＨＭＤを設計することは、可能である。しかし、そのような設計は、ＨＭＤのサイズを大きくするであろうし、度付き眼鏡を装着することを必要とする使用者の体験を損なう恐れがある。

実施形態は、ＨＭＤの使用者の１つまたは複数の視覚異常を補正するための取外し可能レンズ組立体に関する。取外し可能レンズ組立体は、ＨＭＤの対応するアイコーン（ｅｙｅ ｃｏｎｅ）に取外し可能に取り付けられ得る。例えば、取外し可能レンズ組立体は、視覚異常補正が必要とされるときにアイコーンに取り付けられて、視覚異常補正が必要とされないときまたは異なる度付きレンズを使用するためにアイコーンから分離されてもよい。

いくつかの実施形態では、取外し可能レンズ組立体は、補正レンズおよびフレームを含む。補正レンズは、使用者の目の１つまたは複数の視覚異常を補正する。いくつかの実施形態では、補正レンズは、眼科医または検眼医によって処方された度付きレンズである。補正レンズは、フレーム上に取り付けられ得る。フレームは、アイコーンの周壁が取外し可能に取り付けられる壁を、フレームの前方部分に含む。

ＨＭＤは、使用者の両目のために２つのアイコーンを有することができ、アイコーンのそれぞれは、別々の取外し可能レンズ組立体を受け入れる。いくつかの実施形態では、２つのアイコーンは、対称である。２つの取外し可能レンズ組立体の補正レンズは、使用者の２つの目で異なる視覚異常を補正するために、異なっていてもよい。

本発明による実施形態は、レンズ組立体および頭部装着型ディスプレー（ＨＭＤ）を対象とする添付の特許請求の範囲において特に開示され、特許請求の範囲では、例えばレンズ組立体といった１つの請求カテゴリにおいて言及される任意の特徴は、例えばＨＭＤ、システム、方法、記憶媒体、およびコンピュータプログラム製品といった別の請求カテゴリにおいても特許請求され得る。添付の特許請求の範囲における従属関係または遡っての参照は、形式的な理由のためにのみ選択される。しかし、任意の先の請求項（特に、多重の従属関係）への遡っての意図的な参照からもたらされる任意の主題は同様に特許請求され得るので、請求項およびその特徴の任意の組合わせが添付の特許請求の範囲において選択された従属関係にかかわらず開示され、特許請求され得る。特許請求され得る主題は、添付の特許請求の範囲に記載される特徴の組合わせだけでなく、特許請求の範囲における特徴の任意の他の組合わせをも含み、この場合、特許請求の範囲において言及される各特徴は、特許請求の範囲における任意の他の特徴または他の特徴の組合わせと組み合わせられ得る。さらに、本明細書において説明または叙述される実施形態および特徴のいずれかは、別の請求項において特許請求され、かつ／または、本明細書において説明もしくは叙述される任意の実施形態もしくは特徴との任意の組合わせで、または、添付の特許請求の範囲の特徴のいずれかとの組合わせで、特許請求され得る。

本発明による一実施形態では、レンズ組立体が、頭部装着型ディスプレー（ＨＭＤ）の使用者の目の視覚異常を補正するように構成された補正レンズであって、
前面、
後面、および、
前面と後面とを接続する側面
を含む補正レンズと、
ＨＭＤのボディに取り付くように構成されたフレームであって、
補正レンズが取り付けられる内表面、および、
フレームの前方部分において延在し、かつ、レンズ組立体をＨＭＤのボディに取外し可能に固定するためにＨＭＤのボディの後側における周壁を受け入れるように構成された壁
を含むフレームと、
を備え得る。

壁は、周壁内の複数のノッチに受け入れられる複数の突出部を備え得る。

周壁は、ＨＭＤの表示デバイスに取り付けられるアイコーンの一部であり得る。

アイコーンは、光学レンズを含み得る。

レンズ組立体がＨＭＤのボディに固定されるときに、補正レンズは、アイコーンの光学レンズと比較して使用者の目からさらに離れて配置され得る。

補正レンズは、フレームに固定され得る。

補正レンズは、接着剤によりフレームに固定され得る。

補正レンズは、アイコーンの光学レンズの前面の汚染を防ぐように構成され得る。

本発明による一実施形態では、頭部装着型ディスプレー（ＨＭＤ）が、
使用者の目のうちの一方に画像を表示するように構成されたアイコーンであって、ＨＭＤの後部に向かって延在する周壁を含むアイコーンと、
周壁に取外し可能に取り付けられるレンズ組立体と、
を備えることができ、レンズ組立体は、
使用者の目のうちの一方の目の視覚異常を補正するように構成された補正レンズであって、
前面、
後面、および、
前面と後面とを接続する側面
を含む補正レンズと、
周壁に取り付くように構成されたフレームであって、
補正レンズが取り付けられる内表面、および、
フレームの前方部分において延在し、かつ、レンズ組立体をＨＭＤに取外し可能に固定するためにＨＭＤのボディの後側における周壁を受け入れるように構成された壁
を含むフレームと、
を備える。

本発明による一実施形態では、ＨＭＤが、
使用者の目のうちの別の目に画像を表示するように構成された別のアイコーンであって、ＨＭＤの後部に向かって延在する別の周壁を含むアイコーン
を備えることができ、レンズ組立体は、アイコーンの周壁を受け入れるが該別のアイコーンの該別の周壁は受け入れない形状となされる。

本発明による一実施形態では、ＨＭＤが、
該別のアイコーンの該別の周壁に取外し可能に取り付けられた別のレンズ組立体
を備え得る。

フレームの壁は、アイコーンの周壁内の複数のノッチに受け入れられる複数の突出部を備え得る。

アイコーンは、光学レンズを含み得る。

レンズ組立体がＨＭＤのボディに固定されるときに、補正レンズは、アイコーンの光学レンズと比較して使用者の目からさらに離れて配置され得る。

補正レンズは、フレームに固定され得る。

補正レンズは、接着剤によりフレームに取り付けられ得る。

補正レンズは、光学レンズの前面の汚染を防ぐように構成され得る。

本発明のさらなる実施形態では、コンピュータによって読取り可能な１つまたは複数の非一過性の記憶媒体が、本発明または上述の実施形態のいずれかによるシステムにおいて機能するように実行されたときに動作可能であるソフトウェアを具現化する。

本発明のさらなる実施形態では、コンピュータによって実施される方法が、本発明または上述の実施形態のいずれかによるシステムを使用する。

本発明のさらなる実施形態では、好ましくはコンピュータによって読取り可能な非一過性の記憶媒体を含むコンピュータプログラム製品が、本発明または上述の実施形態のいずれかによるシステムにおいて使用される。

一実施形態による、取外し可能レンズ組立体の対を含むＨＭＤの斜視図である。 一実施形態による、ＨＭＤから分離された取外し可能レンズ組立体のうちの１つを示す、ＨＭＤの別の斜視図である。 一実施形態による、アイコーンを含むＨＭＤの一部分を示す斜視図である。 一実施形態による、アイコーンの側面図である。 一実施形態による、取外し可能レンズ組立体の構成要素を示す分解組立図である。 一実施形態による、取外し可能レンズ組立体の後面斜視図である。 一実施形態による、補正レンズがフレームから取り外された取外し可能レンズ組立体の分解組立図である。

図は、例示のみを目的として、本開示の実施形態を示す。

実施形態は、頭部装着型ディスプレー（ＨＭＤ）で使用するための取外し可能レンズ組立体に関する。取外し可能レンズ組立体は、補正レンズおよびフレームを含む。補正レンズは、ＨＭＤの使用者の目の視覚異常を補正する。補正レンズは、フレームの片側に取り付けられ得る。取外し可能レンズ組立体は、フレームの１つまたは複数の突出部およびアイコーンの１つまたは複数のノッチを通じて、ＨＭＤのアイコーンに取外し可能に取り付けられ得る。

図１は、一実施形態による、取外し可能レンズ組立体１１０Ａおよび１１０Ｂの対を含むＨＭＤ１００の斜視図である。図１の実施形態では、ＨＭＤ１００は、前部剛性ボディ１２０および頭部ストラップ１３０をさらに含む。頭部ストラップ１３０は、いくつかの実施形態では、調節可能な長さを有する。ＨＭＤ１００の前部剛性ボディ１２０と頭部ストラップ１３０との間には、使用者がＨＭＤ１００を使用者の頭部に装着することを可能にするのに十分な空間が存在する。他の実施形態では、ＨＭＤ１００は、追加の構成要素、より少数の構成要素、または異なる構成要素を含み得る。例えば、ＨＭＤ１００は、頭部ストラップ１３０の代わりに、眼鏡テンプルおよびテンプル先端を含む。

ＨＭＤ１００は、コンピュータによって生成された要素とともに物理的な現実世界の環境の仮想のかつ／または拡張された視界を含むメディアを使用者に提示する、頭部装着型ディスプレーである。ＨＭＤ１００によって提示されるメディアの例には、画像（例えば、２Ｄまたは３Ｄの画像）、映像（例えば、２Ｄまたは３Ｄの映像）、音声、またはそれらのいくつかの組合わせが含まれる。画像および映像は、ＨＭＤ１００の前部剛性ボディ１２０内に封入された電子ディスプレーを使用することにより、使用者の目のそれぞれに提示され得る。

ＨＭＤ１００は、例えば、ＶＲシステム、ＡＲシステム、ＭＲ（複合現実）システム、またはそれらのいくつかの組合わせの一部であってもよい。ＡＲシステムおよび／またはＭＲシステムを説明する実施形態では、ＨＭＤ１００の前側と使用者の目との間に位置するＨＭＤ１００の部分は、少なくとも部分的に透明（例えば、部分的に透明な電子ディスプレー）である。

ＨＭＤ１００は、２つのアイコーン２１０（図２に示される）を有し、一方のアイコーン２１０は、前部剛性ボディ１２０によって生成された画像を使用者の左目に向けるためのものであり、もう一方のアイコーン２１０は、前部剛性ボディ１２０による画像を使用者の右目に向けるためのものである。アイコーン２１０は、光学レンズ２１３（図２に示される）を含む。光学レンズ２１３は、アパーチャ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、フィルタ、または電子ディスプレーから放射された画像光に影響を及ぼす任意の他の適切な光学素子などの、光学素子である。さらに、光学レンズ２１３は、様々な光学素子の組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、光学レンズ２１３内の光学素子のうちの１つまたは複数が、部分反射体もしくは反射防止被覆などの１つまたは複数の被覆を有し得る。

光学レンズ２１３は、対応する電子ディスプレーから受け取った光を拡大してもよい。光学レンズ２１３による画像光の拡大は、ＨＭＤ１００の電子ディスプレーが、より大きいディスプレーよりも物理的に小さくなり、重量が軽くなり、かつ、電力消費が少なくなることを可能にする。さらに、拡大は、表示されるメディアの視野を大きくすることができる。例えば、表示されるメディアの視野は、表示されるメディアが使用者の視界のほぼ全体（例えば、対角画角１１０°）を、また場合により使用者の瞬時視野角全体をカバーするように提示されるような視野である。いくつかの実施形態では、光学レンズ２１３の有効焦点距離は、電子ディスプレーまでの間隔よりも大きい。したがって、光学レンズ２１３は、電子ディスプレーによって投影された画像光を拡大する。さらに、いくつかの実施形態では、拡大の程度は、光学素子を追加または除去することによって調節され得る。

光学レンズ２１３は、１つまたは複数のタイプの光学誤差を補正するように設計され得る。光学誤差の例には、２次元的な光学誤差、３次元的な光学誤差、またはそれらのいくつかの組合わせが含まれる。２次元的な誤差は、２次元で生じる光学収差である。２次元的な誤差のタイプの例には、樽形歪み、糸巻き形歪み、縦色収差、横色収差、または任意の他のタイプの２次元的な光学誤差が含まれる。３次元的な誤差は、３次元で生じる光学誤差である。３次元的な誤差のタイプの例には、球面収差、色収差、像面湾曲、非点収差、または任意の他のタイプの３次元的な光学誤差が含まれる。いくつかの実施形態では、表示するために電子ディスプレーに提供されるコンテンツは、予め歪められ、光学レンズは、コンテンツに基づいて生成された電子ディスプレーからの画像光を受け取るときに、歪みを補正する。いくつかの実施形態では、アイコーン２１０はまた、光学レンズ２１３をアイコーン２１０と係合させるために、表面上にリングを含む。リングは、接着性を有する。リングおよび光学レンズ２１３の両方が、アイコーン２１０に恒久的に取り付けられ得る。

取外し可能レンズ組立体１１０は、例えば突出部およびノッチを含む機械的な機構を使用して、ＨＭＤ１００のアイコーン２１０に取外し可能に取り付けられ得る。例えば、突出部がノッチ内に嵌まり込むときに、取外し可能レンズ組立体１１０が、対応するアイコーン２１０上に取り付けられる。また、取外し可能レンズ組立体１１０は、取外し可能レンズ組立体１１０をアイコーン２１０から引っ張ることによりアイコーンから分離されてもよい。

取外し可能レンズ組立体１１０は、補正された画像を、使用者の対応する目に提示する。取外し可能レンズ組立体１１０が、使用者の目における屈折異常を補正する補正レンズを含む。補正レンズはまた、対応する光学レンズの表面を塵または水分が汚染するのを防ぐことができる。

取外し可能レンズ組立体１１０は、図４に関連して以下で詳細に説明されるように、補正レンズを保持するフレームをさらに含む。２つの取外し可能レンズ組立体１１０の補正レンズは、例えば、使用者の両目の異なる屈折異常に起因して、または、３次元的な効果をもたらす目的のために、異なる構成を有し得る。取外し可能レンズ組立体１１０のこれらの構成要素に関するさらなる詳細は、図４と併せて説明される。

図２は、一実施形態による、ＨＭＤ１００から分離された取外し可能レンズ組立体１１０のうちの一方を示す、ＨＭＤ１００の別の斜視図である。頭部ストラップ１３０を含む種々の構成要素は、理解を容易にするために、図２では示されていない。図２に示されるように、取外し可能レンズ組立体１１０Ａは、その対応するアイコーン２１０Ａから分離されている。したがって、光学レンズ２１３Ａは目に見える。いくつかの実施形態では、光学レンズ２１３Ａの背後のＨＭＤ１００の構成要素は、ＨＭＤ１００の使用者の左目のための電子ディスプレーである。

図３Ａは、一実施形態による、アイコーン２１０Ａを含むＨＭＤ１００の一部分を示す斜視図である。アイコーン２１０Ａは、ＨＭＤ１００の使用者の左目のためのものであり、かつ、取外し可能レンズ組立体１１０Ａを受け入れることができる。図３Ａには示されていないが、ＨＭＤ１００は、ＨＭＤ１００の使用者の右目のためのものでありかつ取外し可能レンズ組立体１１０Ｂを受け入れる、別のアイコーン２１０Ｂを含む。１つの実施形態では、アイコーン２１０Ｂは、一方のアイコーンのための取外し可能レンズ組立体が他方のアイコーンには嵌まらないように、アイコーン２１０Ａと対称的であるが形状が異なり得る。

アイコーン２１０Ａは、光学レンズ２１３Ａと、剛性および強度を提供するための複数のリブ２１７を有する周壁２１５とを含む。図３Ａは、周壁２１５の右側上の３つのリブ２１７を示しているけれども、アイコーン２１０Ａは、例えば周壁２１５の左側上により多くのリブ２１７を有することができる。

図３Ｂは、１つの実施形態による、アイコーン２１０Ａの側面図である。アイコーン２１０Ａは、そこから周壁２１５が延在する、円錐形ボディ３３３を有する。周壁２１５の外表面上には、取外し可能レンズ組立体１１０Ａをアイコーン２１０Ａに固定するために、少なくとも１つのノッチ３４３が形成される。図３Ｂには１つのノッチ３４３のみが示されているが、複数のノッチ３４３が、周壁２１５の周りに形成され得る。取外し可能レンズ組立体１１０Ａの内表面上に形成された１つまたは複数の突出部５１０（図５に示される）が、１つまたは複数のノッチ３４３に嵌まり込んで、取外し可能レンズ組立体１１０Ａをアイコーン２１０Ａ上に固定する。使用者は、取外し可能レンズ組立体１１０Ａをアイコーン２１０Ａに向かって押して取外し可能レンズ組立体１１０Ａをアイコーン２１０Ａに取り付けるか、または、取外し可能レンズ組立体１１０Ａをアイコーン２１０Ａから引っ張って取外し可能レンズ組立体１１０Ａをアイコーン２１０Ａから分離することができる。

図４は、一実施形態による、取外し可能レンズ組立体１１０の構成要素を示す分解組立図である。図４に示されるように、取外し可能レンズ組立体１１０は、補正レンズ４１０およびフレーム４２０を含む。

補正レンズ４１０は、ＨＭＤ１００の使用者の目の視覚における屈折異常を補正する。例えば、補正レンズ４１０は、眼科医または検眼医によって処方され、かつ、眼科医または検眼医によって決定された能力を有する。補正レンズ４１０は、近視、遠視、乱視、老眼、他のタイプの視覚における異常、またはそれらの任意の組合わせに対処することができる。補正レンズ４１０の例には、単焦点レンズ、二焦点レンズ、三焦点レンズ、可変焦点レンズ、等が含まれる。補正レンズ４１０は、前面４１３、後面５１７（図５Ｂに示される）、および、前面４１３と後面とを接続する側面４１５を有する。

補正レンズ４１０はまた、塵または水分が光学レンズ２１３の内表面を汚染するのを防ぐ。補正レンズ４１０はまた、光の偏光、拡大、または屈折などの、さらなる光学的機能を果たし得る。いくつかの実施形態では、補正レンズ４１０内の光学素子のうちの１つまたは複数は、部分反射体もしくは反射防止被覆などの１つまたは複数の被覆を有し得る。補正レンズ４１０はまた、１つまた複数のタイプの光学的な誤差を補正し得る。

フレーム４２０は、その前方部分において補正レンズ４１０を保持する。図４の実施形態では、取外し可能レンズ組立体１１０がＨＭＤ１００の対応するアイコーン２１０上に取り付けられると、補正レンズ４１０は、使用者の目からより近くなり、アイコーン２１０の光学レンズ２１３は、使用者の目に対してより遠くなる。いくつかの代替的な実施形態では、補正レンズ４１０は、使用者の目に対してより遠くなり得るが、光学レンズ２１３は、使用者の目からより近くなり得る。

フレーム４２０は、フレーム４２０を取り囲む壁４２８をその前方部分にさらに含む。アイコーン２１０の周壁２１５は、壁４２８の内表面を通して挿入される。壁４２８の内表面は、周壁２１５の表面上に形成された１つまたは複数のノッチ３４３に嵌まり込む１つまたは複数の突出部５１０（図５Ａおよび５Ｂに示される）を有して形成される。ノッチ３４３と突出部５１０の組合わせは、取外し可能レンズ組立体１１０をアイコーン２１０上にロックする。しかし、取外し可能レンズ組立体１１０は、十分な力でフレーム４２０をアイコーン２１０から引っ張り出すことによりアイコーン２１０から分離されてもよい。

図５Ａは、１つの実施形態による、取外し可能レンズ組立体１１０の後面斜視図である。アイコーン２１０の周壁２１５は、壁４２８の内表面から突出している突出部５１０が周壁２１５の外表面上に形成されたノッチ３４３に嵌まり込むように、壁４２８の内表面内に挿入される。他の実施形態では、アイコーン２１０の周壁２１５は、取外し可能レンズ組立体１１０がノッチを有して形成されるのに反して、突出部を有して形成され得る。

図５Ｂは、一実施形態による、補正レンズ４１０がフレーム４２０から取り外された取外し可能レンズ組立体１１０の分解組立図である。補正レンズ４１０の側面４１５は、フレーム４２０の内表面５１５に固定される。補正レンズ４１０は、例えば接着剤により、フレーム４２０に固定され得る。しかし、ねじまたはラッチなどの他の固定機構もまた、補正レンズ４１０をフレーム４２０に固定するために使用され得る。

本開示の実施形態に関する上記の説明は、例示の目的のために提示された。網羅的であること、または、開示された厳密な形態に本開示を限定することは、意図されていない。

Claims (11)

1. 頭部装着型ディスプレー（ＨＭＤ）であって、
   使用者の目のうちの一方に画像を表示するように構成されたアイコーンであって、前記ＨＭＤの後部に向かって延在する周壁を含むアイコーンと、
   レンズ組立体と、
   を備え、前記レンズ組立体が、
   前記使用者の目の視覚異常を補正するように構成された補正レンズであって、
   前面、
   後面、および、
   前記前面と前記後面とを接続する側面
   を含む補正レンズと、
   前記ＨＭＤのボディに取り付くように構成されたフレームであって、
   前記補正レンズが取り付けられる内表面、および、
   前記フレームの前方部分において延在し、かつ、前記レンズ組立体を前記ＨＭＤの前記アイコーンに取外し可能に固定するために当該アイコーンにおける前記周壁を受け入れるように構成された壁
   を含むフレームと、
   を備え、
   前記壁の内表面が、前記アイコーンの前記周壁の外表面上の複数のノッチ内に受け入れられるように構成された複数の突出部を含む、ＨＭＤ。
2. 前記使用者の目のうちの別の目に画像を表示するように構成された別のアイコーンであって、前記ＨＭＤの後部に向かって延在する別の周壁を含むアイコーン
   をさらに備え、前記レンズ組立体が、前記アイコーンの前記周壁を受け入れるが前記別のアイコーンの前記別の周壁は受け入れない形状となされる、請求項１に記載のＨＭＤ。
3. 前記別のアイコーンの前記別の周壁に取外し可能に取り付けられた別のレンズ組立体
   をさらに備える、請求項２に記載のＨＭＤ。
4. 前記アイコーンが、光学レンズを含む、請求項１に記載のＨＭＤ。
5. 前記レンズ組立体が前記ＨＭＤの前記ボディに固定されたときに、前記アイコーンの前記光学レンズが、前記補正レンズと比較して前記使用者の目からさらに離れて配置される、請求項４に記載のＨＭＤ。
6. 前記補正レンズが、前記フレームに固定される、請求項１に記載のＨＭＤ。
7. 前記補正レンズが、接着剤により前記フレームに取り付けられる、請求項１に記載のＨＭＤ。
8. 前記補正レンズが、前記光学レンズの内表面の汚染を防ぐようにさらに構成される、請求項５に記載のＨＭＤ。
9. レンズ組立体であって、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の頭部装着型ディスプレー（ＨＭＤ）の使用者の目の視覚異常を補正するように構成された補正レンズであって、
   前面、
   後面、および、
   前記前面と前記後面とを接続する側面
   を含む補正レンズと、
   前記ＨＭＤのボディに取り付くように構成されたフレームであって、
   前記補正レンズが取り付けられる内表面、および、
   前記フレームの前方部分において延在し、かつ、前記レンズ組立体を前記ＨＭＤのアイコーンに取外し可能に固定するために当該アイコーンにおける周壁を受け入れるように構成された壁
   を含むフレームと、
   を備え、
   前記壁の内表面が、前記アイコーンの前記周壁の外表面上の複数のノッチ内に受け入れられるように構成された複数の突出部を備える、レンズ組立体。
10. 前記補正レンズが、前記フレームに固定される、請求項９に記載のレンズ組立体。
11. 前記補正レンズが、接着剤により前記フレームに固定される、請求項９に記載のレンズ組立体。

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