JP7635000B2 - 頭部装着装置および把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、遮光部材を有する頭部装着装置および把持装置に関するものである。

近年、観察者の頭部に装着され、該観察者の眼前に映像を表示する画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ＝ＨＭＤ）が、利用されるようになってきている。ＨＭＤは、手軽に映像を大画面で見ることが可能であること、立体視が容易であること等の理由から、人工現実感（バーチャルリアリティ＝ＶＲ）、複合現実感（ミックスドリアリティ＝ＭＲ）を体験可能な機器として使用されている。

ＭＲを実現するためのＨＭＤは、観察者の左右の眼に対応した被写体の画像を取り込むための撮像部と，該撮像部により撮影された画像と、ＰＣ等により作成された３ＤＣＧ画像を重畳し表示するための表示部と、観察者に投影するための観察光学系とを有している。

観察者に投影する映像は、観察者の左右の眼に対応した小型の液晶パネル等の表示素子に映像を表示し、この映像を観察者の左右それぞれの目に対応した前記観察光学系を介して拡大した後に，観察者の左右の眼球に投影するようになっている。

そして、撮影された被写体の画像は左右両眼に対応する視差を有した画像になっている。さらには３ＤＣＧ画像を観察者の左右両眼に対応した視差画像を作成し、前記撮像系で撮像された映像に重畳して表示することで、あたかも仮想の３ＤＣＧ画像が現実に存在するかのように表現することが可能になっている。

ＭＲ体験時、外部環境によっては、観察者の眼と表示部とのすき間から外光が入射することがある。入射した外光は、表示部の表面で反射され、外光ゴーストとなって観察者に視認される事で、表示されている映像のコントラストを低下させるなど、臨場感のある映像提供の妨げになることがある。例えば、特許文献１では観察者の眼の周囲を外光に対して遮光する事で、外光の影響を防止しつつ、眼鏡を使用する観察者にとっても使用しやすいアイカップが開示されている。しかし、完全に遮光してしまうと周囲の状況を視認出来ず、体を大きく動かした映像体験がしづらい問題がある。

また、特許文献２では観察者の眼と表示面と光軸方向の位置を第三者が視認出来る窓部をＨＭＤに設ける構成が開示されている。しかし、第三者が視認出来る程度の窓部を設けてしまうと、外光を遮光する効果が得られづらい。

特開２０１７－１９５５１５号公報 特開２０１３－１９８０７１号公報

上述の特許文献に開示された従来技術では、外光による映像体験への影響を抑制する事と、周囲の状況を認識することの両立が困難である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、外光による映像体験への影響抑制と周囲環境を認識する事の両立を可能にした頭部装着装置もしくは把持装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、観察者の頭部に装着されて使用される頭部装着装置であって、前記頭部装着装置を装着した前記観察者に対して画像を表示させる表示部と、前記頭部装着装置を装着した前記観察者の瞳に対する外光を遮る遮光部材と、を有し、前記遮光部材には、前記頭部装着装置を装着した前記観察者の頭部の側方において、前記頭部装着装置を装着した前記観察者の瞳の中心を含む水平面の上側よりも前記水平面の下側が大きくなるように、開口領域が設けられており、前記遮光部材は、前記観察者の瞳から離れる方向へ前記開口領域の側面から延出している側壁を有することを特徴とする。

本発明によれば、外光による映像体験への影響抑制と周囲環境を認識する事の両立を可能にした頭部装着装置もしくは把持装置を提供することが出来る。

第一の実施形態における頭部装着装置Ａの外観斜視図 頭部装着装置Ａを観察者Ｈが装着した状態を示す側面図 開口領域４０の垂直方向の開口範囲を示す断面図 開口領域４０の水平方向の開口範囲を示す断面図 周囲がより広く見える開口領域４１の垂直方向の開口範囲を示す断面図 周囲がより広く見える開口領域４１の水平方向の開口範囲を示す断面図 蓋８０を取り付けた遮光部材３３の水平方向断面図 把持装置Ｂの外観斜視図 側壁４４２を示す遮光部材３４の水平方向断面図 側壁４５２を示す遮光部材３５の垂直方向断面図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（第一の実施形態）
以下、第一の実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、第一の実施形態にかかわる頭部装着装置Ａの外観斜視図である。

本実施形態における頭部装着装置Ａは、表示部１と観察者Ｈが頭部に装着する装着部２、及び表示部１と観察者Ｈの間に配置され、外光の入射を遮光する遮光部材３０を備える。表示部１は、表示素子（不図示）と表示光学系（不図示）により、表示素子の拡大虚像を観察者Ｈの眼に導光する。表示素子はＥＬパネルやＬＣＤ等が適用出来るが、これらに限られない。また、表示部１は観察者Ｈの眼前を撮像するカメラ１１を複数備えていてもよい。カメラ１１が取得した現実画像に対してＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）等が重畳された画像を生成し表示する事も可能である。撮像した現実画像にＣＧ等を重畳するのは、表示部１により実現される構成でも、ケーブル（不図示）によって接続されるパソコン等の映像処理装置（不図示）により実現される構成であってもよい。また、ケーブルによる有線接続ではなく、無線によって接続される映像処理装置により実現される構成であってもよい。

図２は、頭部装着装置Ａを観察者Ｈが装着した状態を示す側面図である。表示部１に設けられる遮光部材３０は、表示部１から観察者Ｈの顔面に向けて延出しており、観察者Ｈの眼の周囲を覆うことによって、表示部１と観察者Ｈの間から入射する外光を遮断する。材３０は、ゴムなどの軟質材料で形成されていることが望ましい。また、必要に応じて、頭部装着装置Ａから着脱可能にしてもよい。遮光部材３０には開口領域４０が設けられており、観察者Ｈは開口領域４０から周囲の環境を視認する事で、体を大きく動かせる快適性の高い映像体験が可能である。図に示す通り、開口領域４０は、頭部装着装置Ａを装着した観察者Ｈの側方に設けられている。

図３は開口領域４０の垂直方向の開口範囲を示す断面図である。観察者Ｈの瞳中心を含む地面と平行な水平面５を仮定すると、開口領域４０は、少なくとも水平面５よりも下側に設けられており、水平面５よりも上側の大部分を遮光部材３０で遮光している。そうする事で、観察者Ｈが直立した状態で映像体験をしている際に天井に設置された照明から入射する外光の遮光率向上を実現し、同時に周囲の足元を確認出来る事から、障害物や人物が近づいてきた時に感知する事が可能となる。すなわち、必要な遮光をしつつ、観察者は外界の情報を感知することが可能となる。

図４は開口領域４０の水平方向の開口範囲を示す断面図である。観察者Ｈの瞳中心を含む地面と直交する垂直面６を仮定すると、開口領域４０は、少なくとも垂直面６よりも表示部側に設けられており、垂直面６よりも観察者側の大部分を遮光部材３０で遮光している。そうする事で、観察者Ｈが机上や地面上等観察者Ｈの頭部より下側に表示されているものを見ようとして首を下方に傾けた際に、天井に設置された照明から入射する外光の遮光率向上を実現し、同時に周囲の足元の確認、障害物感知を可能としている。

図５は周囲がより広く見える開口領域４１の垂直方向の開口範囲を示す断面図である。より周囲の環境が見える範囲を重視するタイプの場合、開口領域４１の側面４１１の位置を上側に広げる事で要求仕様に応じた開口領域を選択する事が可能である。

図６は周囲がより広く見える開口領域４２の水平方向の開口範囲を示す断面図である。垂直面６と観察者Ｈの視軸７との交点を中心に、観察者Ｈ側に開口領域４２の側面４２１の位置を角度θだけ広げる事で、要求仕様に応じた開口領域を選択することが可能である。より周囲を見える範囲を重視するタイプの場合、角度θを１０°程度にする事で、観察者Ｈが表示部１に表示された映像中心を注視している時にでも、水平視野角内の周囲の状況を視認する事ができる。

図７は、蓋８０を取り付けた遮光部材３３の水平方向断面図である。頭部装着装置を装着する環境に応じて、開口領域４３を一時的に塞ぐ蓋８０を使用してもよい。蓋８０を取り付ける事で、映像体験への没入感を向上させる事が可能である。例えば、カメラが取得した現実画像を用いず、ＣＧ画像のみを表示部１に表示させて体験するＶＲモードでの映像体験や、観察者Ｈが体を大きく動かす必要のない映像体験等のより没入感を要求する場合に有用である。

遮光部材３３の材料が軟質材の場合、蓋８０は少なくとも１辺以上の辺にフランジが延びており、開口領域４３の開口端部と嵌合する事で、ネジ等を用いらずに取り付けが可能である。あるいは遮光部材３２の材質によらず、蓋８０の１辺にヒンジ部を設け、フラップ式で開口領域を開閉出来る構成でもよい。

蓋８０は開口領域４３の一部を覆う蓋でもよい。開口領域４３の中で遮光する範囲を一部に制限する事で、外部環境に応じた柔軟な対応が可能である。

また、遮光部材３３及び蓋８０の材質は完全遮光の材料でなくてもよい。可視光透過率の低い材料を使用する事で、入射する外光強度を落として映像体験への影響を抑制し、同時に周囲環境の認識も可能となる。具体的には、遮光部材が、可視光透過率が１％以上５０％以下の材質で設けられていることが望ましい。

図８は、把持装置Ｂの外観斜視図である。前述の遮光部材３０の構成は、表示部１が把持部２１に取り付けられ、観察者Ｈが把持部２１を把持して使用する方法であっても同様に利用可能である。

（第二の実施形態）
以下、第二の実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図９は、第二の実施形態にかかわる遮光部材３４の水平方向断面図である。より外光入射の遮光を重視するタイプの場合、開口領域４４の側面４４１から、表示部１の接眼面９まで、側壁４４２を設ける事で外光入射を遮光する範囲を広げる事ができる。

側壁４４２は遮光部材３４から延出していてもよい。または前述の蓋部材に同様の形状があってもよい。

図１０は、遮光部材３５の垂直方向断面図である。より外光入射の遮光を重視するタイプの場合、開口領域４５の側面４５１から、下方に向かって側壁４５２を設ける事で外光入射を遮光する範囲を広げる事ができる。側壁４５２は遮光部材３５から延出していてもよい。または前述の蓋部材に同様の形状があってもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

３０、３１、３２、３３、３４、３５ 遮光部材
４０、４１、４２、４３、４４、４５ 開口領域

Claims (7)

1. 観察者の頭部に装着されて使用される頭部装着装置であって、
   前記頭部装着装置を装着した前記観察者に対して画像を表示させる表示部と、
   前記頭部装着装置を装着した前記観察者の瞳に対する外光を遮る遮光部材と、を有し、
   前記遮光部材には、前記頭部装着装置を装着した前記観察者の頭部の側方において、前記頭部装着装置を装着した前記観察者の瞳の中心を含む水平面の上側よりも前記水平面の下側が大きくなるように、開口領域が設けられており、
   前記遮光部材は、前記観察者の瞳から離れる方向へ前記開口領域の側面から延出している側壁を有することを特徴とする頭部装着装置。
2. 前記側壁は、前記表示部の接眼面まで延出していることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着装置。
3. 前記側壁は、下方に向かって延出していることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着装置。
4. 前記開口領域は、少なくとも一部が、前記観察者の左右の瞳の中心を結んだ線を含み、前記観察者の左右の眼の視軸と直交する垂直面よりも前記表示部の側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着装置。
5. 前記遮光部材は、前記頭部装着装置と着脱可能であり、少なくとも一部の材質が軟質材料であることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着装置。
6. 前記遮光部材の材質は、可視光透過率が１％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着装置。
7. 観察者に把持されて使用される把持装置であって、
   前記把持装置を把持した前記観察者に対して画像を表示させる表示部と、
   前記把持装置を把持した前記観察者の瞳に対する外光を遮る遮光部材と、を有し、
   前記遮光部材には、前記把持装置を把持した前記観察者の頭部の側方において、
   前記把持装置を把持した前記観察者の瞳の中心を含む水平面の上側よりも前記水平面の下側が大きくなるように、開口領域が設けられており、
   前記遮光部材は、前記観察者の瞳から離れる方向へ前記開口領域の側面から延出している側壁を有することを特徴とする把持装置。

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