KR20140138620A - 의료용의 경사 센서를 갖는 헤드 마운트 디스플레이 - Google Patents

의료용의 경사 센서를 갖는 헤드 마운트 디스플레이 Download PDF

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Abstract

수평면 xy에 대한 헤드 마운트 디스플레이의 본체(4)의 경사의 각도를 검출하기 위한 검출부(61); 및 상기 경사의 각도를 출력하기 위한 LED(711, 712, 713)를 포함하는 출력부를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이(1)가 제공된다.

Description

의료용의 경사 센서를 갖는 헤드 마운트 디스플레이{HEAD-MOUNTED DISPLAY WITH TILT SENSOR FOR MEDICAL USE}
본 기술은 의료용으로 사용될 수 있는 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다.
예를 들어, 화상을 보기 위해 유저가 머리에 착용하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)가 알려져 있다. 예를 들어, HMD들 중 하나로서, 우안용 및 좌안용의 화상 표시면 및 표시 소자를 포함하는 HMD가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조). 이러한 구성을 갖는 HMD는 시차(parallax)를 갖는 화상을 좌우의 표시면을 통해 유저의 좌우 눈에 표시할 수 있으므로, 크로스토크가 없는 3차원(3D) 화상을 제공할 수 있다.
한편, 의료용으로 사용되는 내시경 장치 등에서도, 3D 화상을 제공할 수 있는 3D 내시경 장치의 실용화가 검토되고 있다. 내시경 수술은 통상의 외과 수술보다도 환자에 대하여 저침습성(less invasive)이므로, 최근에 인기가 있다. 그러나, 수술 시에 화상을 통해서만 환부(들)를 확인하므로, 종래의 2차원(2D) 화상에서는 깊이를 파악하기가 어려운 경우가 가끔 있다. 따라서, 3D 화상을 제공할 수 있는 HMD를 3D 내시경 장치에 접속해서 사용함으로써 리얼한 환부의 화상을 보면서 보다 정확하고 또한 신속한 내시경 수술을 할 수 있는 것으로 기대된다.
일본 특허 출원 공개 제2011-145488호
상기 구성을 갖는 HMD를 착용하는 경우, 전형적으로 유저가, 표시면에 표시되는 화상을 보면서 흐릿한 화상 및 초점이 맞지 않는 화상이 발생되지 않는 위치, 즉, 표시면과 좌우의 눈이 서로 대향하는 위치로 HMD의 장착 위치를 조정할 필요가 있다.
그러나, 의사(유저)는 수술 중에 HMD를 착용할 때 위생상의 관점에서 HMD에 접촉하는 것이 허용되지 않기 때문에, 유저는 스스로 장착 위치를 조정할 수 없다. 따라서, 유저 이외의 사람이 유저의 HMD의 착용을 도울 필요가 있다. 그러나, 이 경우에, 그 사람이 유저의 눈과 표시면 간의 위치 관계를 확인하는 것이 어려워서, HMD의 유저에 대한 상대 위치의 조정이 곤란하다.
상기 언급된 사정을 감안하여, 표시 화상을 확인하지 않고 유저에 대한 그 상대 위치의 조정이 가능한 HMD를 제공할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 본 기술의 실시 형태들에 따르면, 표시 화상을 확인하지 않고 유저에 대한 상대 위치의 조정이 가능한 HMD를 제공하는 것이 가능하다.
예시적 실시 형태에 따르면, 헤드 마운트 디스플레이는 헤드 마운트 디스플레이의 경사의 각도를 검출하기 위한 검출부; 및 경사의 각도의 표시(indication)를 출력하기 위한 출력부를 포함한다.
도 1은 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 내시경 시스템의 구성예를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 도시하는 개략 측면도.
도 3은 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 도시하는 개략 정면도.
도 4는 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 유저가 착용한 상태를 도시하는 개략 측면도.
도 5는 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 유저가 착용한 상태를 도시하는 개략 정면도.
도 6은 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 장치 구성을 도시하는 블록도.
도 7은 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 장착 방법의 일례를 도시하는 흐름도.
도 8은 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 유저가 착용한 상태, 구체적으로 본체가 제2 축 주위에 수평면에 대해 경사져 있는 헤드 마운트 디스플레이를 유저가 착용한 상태를 도시하는 개략 정면도.
도 9는 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 장치 구성을 도시하는 블록도.
도 10은 본 기술의 제3 실시 형태에 따른 헤드 마운트 디스플레이의 장치 구성을 도시하는 블록도.
이하, 본 기술에 따른 실시 형태들을 도면을 참조하면서 설명한다.
<제1 실시 형태>
(내시경 시스템)
도 1은 본 기술의 한 실시 형태에 따른 내시경 시스템의 구성예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 따른 내시경 시스템(100)은 헤드 마운트 디스플레이(HMD)(1), 내시경 장치(2), 및 프로세서 유닛(3)을 포함한다. 본 실시 형태에 따른 내시경 시스템(100)은 다음의 방식으로 사용된다. 구체적으로, 내시경 수술 시, HMD(1)를 착용한 의사(유저)가 환자의 체내에 내시경 장치(2)를 삽입하고 내시경 장치(2)에 의해 촬상된 환부의 상태를 HMD(1)를 통해 확인하면서 환부(들)에 대하여 절제 등의 처치를 행한다.
내시경 장치(2)는 예를 들어, 삽입부(21) 및 조작부(22)를 포함한다. 삽입부(21)는 체내에 삽입될 수 있는 관 형상을 갖는다. 삽입부(21)는 환부(들)를 촬상하기 위한, 도면에 도시하지 않은 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서 등의 촬상 소자 및 렌즈 등의 광학계를 내장하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 2개의 촬상 소자, 2개의 광학계 등이 시차를 갖는 우안용 및 좌안용의 화상을 촬상하기 위해 배치되어 있다. 이에 의해, 환부를 입체적으로 표시할 수 있는 3D 화상 데이터를 취득할 수 있다.
또한, 삽입부(21)에는 환부를 절제 또는 파지(holding)하기 위한 칼이나 겸자(forceps) 등이 삽입된다. 조작부(22)는 수술 조수 등에 의해 파지되면서 삽입부(21)의 조작 등을 행하도록 구성된다. 또한, 조작부(22)는 케이블(23)을 통해 프로세서 유닛(3)에 접속되어 있다.
프로세서 유닛(3)은 예를 들어, 화상 처리부(31), 광원(32), 및 변환부(33)를 포함한다. 예를 들어, 화상 처리부(31)는 내시경 장치(2)에 의해 취득된 화상을 처리한다. 광원(32)은 내시경 장치(2)에 의한 촬상 시에 환부를 조사하는 기능을 한다. 변환부(33)는 HMD(1)에 출력되는 화상에 관한 신호에 대하여 변환 처리를 행하는 기능을 한다. 광원(32)으로부터 조사된 광은 예를 들어, 삽입부(21)의 내부에 배치된 도광 화이버 를 통해 삽입부(21)의 선단(distal end)에 도광된다.
또한, 화상 처리부(31)에서, 촬상된 우안용 및 좌안용의 화상을 중첩하여 3D 화상 데이터로서 처리할 수 있다. 3D 화상 데이터는 예를 들어, 케이블(36)을 통해 모니터 장치 M에 출력되어, HMD(1)를 착용한 유저 이외의 보조자 등도 수술 중의 환부를 확인할 수 있다.
HMD(1)는, 프로세서 유닛(3)과 전기적으로 접속되고, 내시경 화상을 관찰하면서 내시경 장치(2)를 조작하는 수술 조수 등에게 지시를 내리는 유저가 착용한다. HMD(1)와 프로세서 유닛(3)의 접속 방법은 특별히 한정되지 않고 유선 접속 또는 무선 접속이 사용될 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 유선 접속이 사용된다. 구체적으로, HMD(1)와 프로세서 유닛(3)은 고선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI: high-definition multimedia interface) 단자로부터 출력되고 그에 입력되는 케이블(35)을 통해 서로 접속되어 있다.
내시경 장치(2)에 의해 촬상된 우안용 및 좌안용의 화상에 관한 신호는 화상 처리부(31)에 의해 화상 신호로서 처리된다. 그 후, 화상 신호는 변환부(33)에 의해 HMD(1)에 적합한 화상 데이터로서 각각 처리되어, 케이블(35)을 통하여 HMD(1)에 출력된다. 프로세서 유닛(3)은 케이블(35)을 통하여 HMD(1)에 구동 전력을 공급하도록 구성될 수 있다는 점에 주목한다.
HMD(1)에의 출력 신호를 처리하는 변환부(33)는, 화상 처리부(31) 등과 함께 하나의 케이싱에 포함되는 도면에 도시된 예에 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 변환부(33)는 화상 처리부(31) 등의 케이싱 이외의 별개의 케이싱에 수용될 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 따른 HMD(1)의 상세한 구성에 대해서 설명한다.
(HMD)
도 2 내지 도 6은 각각 본 실시 형태에 따른 HMD(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는 개략 측면도이다. 도 3은 개략 정면도이다. 도 4는 유저가 HMD(1)를 착용한 상태를 도시하는 개략 측면도이다. 도 5는 유저가 HMD(1)를 착용한 상태를 도시하는 개략 정면도이다. 도 6은 장치 구성을 도시하는 블록도이다. HMD(1)는 본체(4), 장착부(5), 검출부(6), 및 출력부(7)를 포함한다.
도면 중의 x축 방향 및 y축 방향은 각각 HMD(1)가 속하는 xyz 좌표계에서의 수평 방향을 나타낸다는 점에 주목한다. x축 방향(제1축 방향)은 본체(4)의 좌우 방향에 대응한다. y축 방향(제2축 방향)은 x축 방향과 직교하는, 본체(4)의 전후 방향에 대응한다. z축 방향은 x축 방향과 y축 방향에 직교하는 방향을 나타내고 본체(4)의 상하 방향에 대응한다.
또한, 도면 중의 X축 방향 및 Y축 방향은 각각 유저가 속하는 XYZ 좌표계에서의 수평 방향을 나타내고, XY 평면은 "수평면"을 나타낸다. 즉, X축 방향은 유저가 볼 때 좌우 방향, Y축 방향은 X축 방향과 직교하고 유저가 볼 때 전후 방향(유저의 정면 및 배면 방향)을 나타낸다. Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향과 직교하고 수직 방향을 나타낸다.
본 실시 형태에 따른 HMD(1)는 예를 들어, 고글 형상의 비 투과형의 HMD로 형성된다. 또한, 본체(4)에는 후술하는 장착부(5)가 설치되어 있다. 장착부(5)가 유저의 머리에 장착될 때, 본체(4)가 유저의 좌우 눈앞에 배치된다.
이하, 각 부의 구성에 대해서 설명한다.
(본체)
본체(4)는 케이싱(41), 좌안용의 제1 표시면(표시면)(421), 우안용의 제2 표시면(표시면)(422), 좌안용의 표시 소자(431), 우안용의 표시 소자(432), 및 화상 생성부(44)를 포함한다.
본체(4)는 내시경 장치(2)에 의해 촬상된 소정의 화상을 유저에 제공하는 화상 표시 장치로서 구성된다. 구체적으로, 먼저, 화상 생성부(44)가 프로세서 유닛(3)을 통하여 취득된 화상 데이터에 기초하여, 좌우의 표시 소자(431 및 432)에 각각 출력하기 위한 화상 신호를 생성한다. 이어서, 표시 소자(431 및 432)가 이들 화상 신호에 대응하는 화상 광 빔을 표시면(421 및 422)에 각각 출사하여, 유저에 화상이 제공된다.
케이싱(41)은, 전체로서, 유저의 좌우 눈을 덮어서 안면에 딱 맞도록 구성된다. 케이싱(41)은 x축 방향으로 서로 대향하는 좌측면(제1 측면)(411)과 우측면(제2 측면)(412), y축 방향으로 서로 대향하는 전방면(413)과 접안면(414), 및 z축 방향으로 서로 대향하는 상면(415) 및 하면(416)을 포함한다.
접안면(414)은 유저의 좌우 눈앞에 근접해서 대향하도록 구성된다. 예를 들어, 접안면(414)의 중앙부에는, 유저의 코 형상에 맞춰서 절결(cutout)이 형성될 수 있다. 한편, 전방면(413)은 HMD(1)를 착용한 유저의 정면에 배치되고, 예를 들어 직사각형 형상을 갖도록 형성된다. 좌측면(411) 및 우측면(412)은, 장착 시에, 유저의 안면의 좌측 및 우측에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 좌측면(411) 및 우측면(412)은 유저의 좌우 관자놀이 (부근)까지 덮도록 구성될 수 있다. 장착 시에, 이렇게 구성된 케이싱(41)은 유저의 눈앞을 거의 완전히 덮을 수 있다. 그러므로, 유저의 눈에 외광이 입사하지 않아, 유저가 화상을 보다 보기 쉽게 할 수 있다.
케이싱(41)은 표시 소자(431 및 432), 화상 생성부(44) 등을 수용한다. 케이싱(41)은 상기의 구성에 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 예를 들어, 접안면(414)을 제외한 좌우의 측면(411 및 412), 전방면(413), 상면(415), 및 하면(416)이 원활하게 서로 연접해서 하나의 외부 표면을 형성한 구성이 사용될 수 있다.
접안면(414)에는, 표시면(421 및 422)이 x축 방향을 따라 배열되어 있다. 표시면(421 및 422)은 출사하는 화상 광 빔의 광축이 y축 방향과 평행하도록 y축 방향과 직교하도록 배치된다.
표시면(421 및 422)은 내시경 장치(2)에 의해 촬상되어 소정의 처리가 이루어진 우안용 및 좌안용의 화상을 유저의 좌안 및 우안에 각각 표시할 수 있도록 구성된다. 표시면(421 및 422)의 형상 및 크기는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서, 표시면(421 및 422) 각각은 세로 방향으로 약 16mm 및 가로 방향으로 약 30mm의 직사각형 형상을 갖는다. 표시면(421 및 422)의 재료는 투과성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플라스틱판, 유리판 등이 표시면(421 및 422)의 재료로서 사용된다.
본 실시 형태에서, 화상 생성부(44)는 프로세서 유닛(3)으로부터 송신된 우안용 및 좌안용의 화상 데이터를 HMD(1)용의 화상 신호로 변환하는 화상 데이터 변환 회로 등을 포함한다. 화상 생성부(44)는 케이블(35)과 접속된 HDMI 입력 단자(441)로부터 내시경 화상 데이터를 취득한다.
또한, 화상 생성부(44)는 이 화상 데이터에 소정의 오프셋 처리 등을 행하 여 HMD(1)에 적합한 좌안용 및 우안용의 화상 신호를 생성할 수 있다. 이에 의해, 유저에게 원하는 3D 화상을 제공하는 것이 가능하다. 오프셋 처리에서의 오프셋량은, 예를 들어 눈과 HMD(1)의 표시 소자(431 및 432) 간의 거리, 양 눈 간의 간격, 또는 후술하는 허상 위치에 기초하여 산출된다.
화상 생성부(44)는 생성된 좌안용 및 우안용의 화상 데이터를 좌우의 표시 소자(431 및 432)에 각각 출력한다.
좌우의 표시 소자(431 및 432)는 화상 생성부(44)로부터 입력된 화상 데이터에 기초하여, 좌우의 표시면(421 및 422)에 화상 광 빔을 출사한다. 표시 소자(431 및 432)는, 예를 들어, y축 방향으로 표시면(421 및 422)과 각각 대향하도록 배치된다. 이에 의해, 표시 소자(431 및 432) 및 표시면(421 및 422)으로부터 출사되는 화상 광 빔의 광축은 y축 방향과 평행해진다.
본 실시 형태에서, 표시 소자(431 및 432)는 유기 EL(Electroluminescence) 소자로 구성된다. 표시 소자(431 및 432)로서 유기 EL 소자를 사용함으로써, 소형화, 고콘트라스트, 및 신속한 응답성 등을 실현할 수 있다.
표시 소자(431 및 432)로서, 예를 들어, 복수의 적색 유기 EL 소자, 녹색 유기 EL 소자, 청색 유기 EL 소자 등이 매트릭스 형상으로 배치된다. 이들 소자는, 액티브 매트릭스형, 단순(패시브) 매트릭스형 등의 구동 회로에 의해 구동됨으로써, 소정의 타이밍에서 소정의 휘도 등으로 자체 발광한다. 또한, 표시 소자(431 및 432)는 구동 회로가 화상 생성부(44)에 의해 생성된 화상 신호에 따라 제어됨으로써 소정의 화상을 표시하도록 구성된다.
표시 소자(431 및 432)는 상기 구성에 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 예를 들어, 액정 표시 소자(LCD) 등을 사용할 수 있다.
표시 소자(431 및 432)와 표시면(421 및 422) 사이에는, 광학계로서, 예를 들어 (도시하지 않은) 복수의 접안 렌즈가 배치된다. 이들 접안 렌즈와 유저의 눈을 소정 거리로 서로 대향시킴으로써, 유저가, 허상이 소정 위치(허상 위치)에 표시되는 것처럼 허상을 관찰하는 것이 가능하다. 허상 위치 및 허상의 크기는 표시 소자(431 및 432) 및 광학계의 구성 등에 따라 설정된다. 예를 들어, 허상의 크기는 영화 사이즈에 적응된 750인치이며 허상 위치는 유저로부터 약 20m 이격된 위치에 배치되도록 설정된다.
여기서, 유저에 허상을 관찰시키기 위해서, 표시 소자(431 및 432)로부터 y축 방향을 그 광축 방향으로 해서 출사되는 화상 광 빔이 접안 렌즈 등을 통해 좌우의 눈 망막 상에 각각 결상하도록 본체(4)를 유저에 대하여 배치한다.
그러므로, 유저에 소정의 화상을 관찰시키기 위해서는, 표시면(421 및 422)과 유저의 좌우 눈이 y축 방향으로 서로 대향하도록 본체(4)를 배치할 필요가 있다. 바꿔 말하면, 표시면(421 및 422)이 배열되는 x축 방향이 수평면(XY 평면)과 평행해지도록 본체(4)가 배치된다. 이하, 이러한 본체(4)의 유저에 대한 상대 위치를 "적절한 상대 위치"라고 칭한다.
본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치되지 않는 경우에, 초점이 맞지 않는 화상이나 흐릿한 3D 화상이 발생하여 유저는 원하는 화상을 볼 수 없다. 따라서, HMD(1)의 장착 시에, 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치되도록 조정할 필요가 있다. 또한, 장착 시에, 이 위치가 변화되지 않도록 본체(4)를 머리에 고정할 필요가 있다. 본 실시 형태에서, 이하에 설명되는 장착부(5)에 의해 본체(4)의 상대 위치가 조정 및 고정된다.
(장착부)
장착부(5)는 밴드(51 및 52), 조정부(53), 좌우의 설치 부재(541 및 542), 및 이마 패드(55)를 포함한다. 장착부(5)는 본체(4)에 제공되어 HMD(1)가 유저에 대한 적절한 상대 위치에 배치되도록, 즉, 표시면(421 및 422)과 유저의 좌우 눈이 y축 방향으로 서로 대향하도록 유저의 머리에 장착 가능하게 된다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 장착부(5)의 개략 구성에 대해서 설명한다. 밴드(51 및 52)는 본체(4)와 설치 부재(541 및 542)를 통하여 설치된다. 밴드(51 및 52)는 각각, 예를 들어, 케이싱(41)의 좌측면(411)으로부터 유저의 정수리 및 후두부를 통하여 우측면(412)으로 연장된다. 또한, 조정부(53)는 밴드(51 및 52)의 길이를 조절할 수 있도록 구성되므로, 본체(4)의 유저에 대한 높이 방향 및 전후 방향의 상대 위치를 조정할 수 있다. 또한, 이마 패드(55)가 유저의 이마에 인접 가능하도록 구성된다. 후두부를 통해 지나는 밴드(52)의 길이를 조절함으로써, 이마 패드(55)와 밴드(52)를 통해 유저의 전후 방향의 상대 위치를 고정하는 것이 가능하다.
밴드(51 및 52)는 모두, 예를 들어 설치 부재(541 및 542)에 설치되는 2개의 짧은 밴드를 포함한다. 밴드(51 및 52)는 이들 짧은 밴드끼리가 소정의 길이만큼 겹쳐 고정됨으로써 전체로서 하나의 밴드가 되도록 구성된다. 이 고정을 위해서, 후술하는 조정부(53)가 사용된다. 또한, 밴드(51 및 52)의 재료로서는, 강도나 유연성을 감안하여, 예를 들어 고무, 플라스틱, 천 등이 사용된다.
본 실시 형태에서, 조정부(53)는 유저에 대한 본체(4)의 상대 위치를 조정한다. 조정부(53)는, 예를 들어, 밴드(51 및 52)에 각각 설치되고, 설치 부재(541)로부터 설치 부재(542)에 이르는 밴드(51 및 52)의 길이를 조절할 수 있는 조절 부재(531 및 532)를 포함한다.
각각의 조절 부재(531 및 532)로서, 예를 들어, 벨트 등에 사용되는 버클이나 걸쇠의 구성을 사용할 수 있다. 이 구성에 의해, 밴드(51 및 52)의 각각의 2개의 짧은 밴드의 겹침 길이를 임의로 고정 및 변경할 수 있고, 밴드(51 및 52)의 길이를 가변으로 할 수 있다. 조절 부재(531 및 532)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 밴드(51 및 52)의 소재, 형상 등에 따라 적절히 선택할 수 있다.
본 실시 형태에서, 좌우의 설치 부재(541 및 542)는 좌우의 측면(411 및 412)에 각각 배치된다. 설치 부재(541 및 542)의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 밴드(51 및 52)의 일단부에서 서로 중첩되고 본체(4)에 설치되는 스웨이징(swaging) 구성이 사용될 수 있다. 또한, 설치 부재(541 및 542)는 본체(4)에 대하여 밴드(51 및 52)를 소정 각도 범위에서 각각 회전가능하도록 구성될 수 있다.
이마 패드(55)는, 예를 들어, 본체(4)의 접안면(414)으로부터 상면(415) 위로 돌출되도록 제공된다. 이마 패드(55)의 구성은 특별히 한정되지 않고 유저의 착용감 등을 감안하여 유저와 인접하는 면에 쿠션 형상의 구성이 사용된다. 또한, 필요에 따라, 본체(4)에 대한 각도 및 z축 방향의 이마 패드(55)의 높이 위치가 조정 가능하게 구성될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 이마 패드(55)는 제거 가능하게 구성될 수 있다.
(검출부)
검출부(6)는 본체(4)에 배치된다. 검출부(6)는 수평면(XY 평면)에 대한 본체(4)의 경사를 검출하여 경사의 각도에 관한 신호를 생성한다. 검출부(6)는 본 실시 형태에서 가속도 센서(61)를 포함한다. 가속도 센서(61)는 예를 들어, 본체(4)의 좌측면(411)에 배치된다.
가속도 센서(61)는, 예를 들어, x축 방향 및 z축 방향의 중력 가속도에 대응하는 전기적인 신호를 출력하는 2축 가속도 센서이다. 즉, 가속도 센서(61)는, 예를 들어, 본체(4)의 y축 주위의 수평면에 대한 경사의 각도에 관한 신호를, 후술하는 출력부(7)의 제어부(72)에 출력한다.
가속도 센서(61)는 x축 방향 및 z축 방향 중 어느 한쪽의 중력 가속도에 대응하는 신호를 출력하는 1축 가속도 센서일 수 있다. 이에 의해서도, 경사의 각도에 관한 신호를 출력하는 것이 가능하다. 또는, 3축 가속도 센서가 사용될 수 있다. 이 경우에, 본체(4)의 x축 주위의 수평면에 대한 경사의 각도도 다른 각도에 추가하여 검출하는 것이 가능하다. 또한, HMD(1)의 장치 구성에 따라, 피에조 저항형 가속도 센서, 정전 용량형 가속도 센서, 및 기타 타입의 가속도 센서를 적절히 사용할 수 있다.
(출력부)
출력부(7)는 본체(4)에 배치되고 검출부(6)의 신호에 따라 본체(4)의 경사에 관한 각도 정보를 출력한다. 출력부(7)는 본 실시 형태에서, 표시부(71), 제어부(72), 및 기억부(73)를 포함한다. 본 실시 형태에서, 제어부(72) 및 기억부(73)는 케이싱(41)에 수용되어 있다는 점에 주목한다.
제어부(72)는 전형적으로 MPU(Micro-Processing Unit) 등으로 형성된다. 제어부(72)는 기억부(73)에 저장된 프로그램에 따라서 소정의 연산 처리를 행하고 처리 결과에 기초하여 소정의 판정을 행한다. 또한, 판정 결과를 표시부(71)에 출력한다.
제어부(72)는 먼저, 가속도 센서(61)로부터 출력되는 신호에 따라, 본체(4)의 y축 주위의 수평면에 대한 경사의 각도를 산출한다.
여기서, 경사의 각도가 0°인 경우, 본체의 x축 방향과 수평면이 서로 평행해져서 본체(4)는 적절한 상대 위치에 배치된다. 또한, 이 각도가 소정 각도 미만이면, 이는 오차가 범위로서 허용되고 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치된 것으로 간주될 수 있다. 한편, 이 각도가 소정 각도 이상인 경우, 화상을 보기가 어려워져 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치된 것으로 간주될 수 없다. 그러므로, 상대 위치를 조정할 필요가 있다.
따라서, 산출 결과에 기초하여, 헤드 마운트 디스플레이가 경사의 각도가 소정 각도 이상인 제1 상태 또는 경사의 각도가 소정 각도 미만인 제2 상태인지를 제어부(72)가 판정한다. "소정의 경사의 각도"는 유저가 화상을 관찰하는데 있어서 허용되는, 수평면에 대한 최대의 경사의 각도로 설정된다. 즉, 제1 상태는 본체(4)가 수평면에 대해 경사져 있기 때문에 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치된 것으로 간주될 수 없는 상태를 나타낸다. 한편, 제2 상태는 본체(4)가 거의 수평하기 때문에 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치된 것으로 간주되는 상태를 나타낸다.
또한, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태라고 판정되는 경우, 제어부(72)는 y축 주위의 수평면에 대한 본체(4)의 경사의 방향이 제1 방향(좌경사 방향) 또는 좌경사 방향과는 다른 제2 방향(우경사 방향)인지를 또한 판정한다. 판정 결과는 LED(711 내지 713)의 구동 회로에 출력된다. 여기서, "좌경사 방향"이란 본체(4)의 좌측이 수직 방향에서 하향으로 경사지는 그러한 방향을 의미한다. 한편, "우경사 방향"이란 본체(4)의 우측이 수직 방향에서 하향으로 경사지는 그러한 방향을 의미한다.
기억부(73)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 및 그 밖의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억부(73)는 제어부(72)에 의한 다양한 연산에 사용되는 프로그램 등을 저장한다. 예를 들어, ROM은, 불휘발성 메모리로 형성되고, 제어부(72)에 경사의 각도의 산출 등의 연산 처리를 실행시키기 위한 프로그램 및 설정값을 저장한다. 또한, 기억부(73)는, 예를 들어 불휘발성 반도체 메모리에 의해 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태, 제2 상태 등인지를 판정하기 위한 프로그램 등을 저장하는 것이 가능하게 된다. 또한, 반도체 메모리 등에 미리 저장된 이들 프로그램은 RAM에 로드되어 제어부(73)에 의해 실행될 수 있다.
본 실시 형태에서, 표시부(71)는 본체(4)의 좌측면(411)에 배치되는 3개의 LED 램프(LED)(711, 712, 및 713), 및 제어부(72)로부터의 출력에 기초하여 LED(711 내지 713) 중 어느 하나를 발광시키기 위한 구동 회로를 포함한다. 표시부(71)는 제1 상태와 제2 상태에 따라 다른 각도 정보를 출력하도록 구성된다.
LED(711 내지 713)는 z축 방향을 따라 상면(415) 측으로부터 하면(416) 측으로 이 순서로 배치된다. 구동 회로에 의해 제어부(72)의 판정 결과에 기초하여 LED(711 내지 713) 중 어느 하나가 점등한다. 또한, LED(711 내지 713)는 다른 색 광을 발광할 수 있다. 예를 들어, LED(711 및 713)는 황색 광을 발광하고 중앙의 LED(712)는 녹색 광을 발광한다.
예를 들어, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태이고 경사 방향이 우경사 방향이라고 판정된 경우에는, LED(711)가 황색 광을 발광하도록 구성되고, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태이고 경사 방향이 좌경사 방향이라고 판정된 경우에는, LED(713)가 황색 광을 발광하도록 구성된다. 한편, 헤드 마운트 디스플레이가 제2 상태, 즉 수평이라고 판정된 경우에는, LED(712)는 녹색 광을 발광하도록 구성된다.
따라서, LED(711 내지 713) 중 점등한 LED를 확인함으로써, 수평면에 대한 본체(4)의 경사 유무와, 또한 경사 방향을 확인하는 것이 가능하다. 이에 의해, 유저 자신이 스스로 HMD(1)의 경사를 수정할 수 없는 경우에도, 보조자 등이 LED의 점등을 확인하면서 경사를 수정할 수 있다.
또한, LED(711 내지 713)에 관해서는, 예를 들어, 유저의 좌측으로부터 본 경우, 수평면에 대해 수직 방향에서 상향으로 경사지는 우경사 방향에서 상면(415) 측의 LED(711)가 점등하고, 수직 방향에서 하향으로 경사지는 좌경사 방향에서 하면(416) 측의 LED(713)가 점등한다. 이에 의해, 점등하는 LED(711 내지 713)의 배치와 경사 방향을 직감적으로 관련시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 표시부(71)에 LED를 사용함으로써, 그 발광 색을 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 본 실시 형태와 같이, 신호등을 상기시키는 녹색, 황색 등을 사용함으로써, 보다 직감적인 표시가 실현될 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 따른 HMD(1)의 장착 방법의 예에 대해서 설명한다.
(장착 방법예)
도 7은 HMD(1)의 장착 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다. 여기서, 내시경 장치(2)를 사용하여 내시경 수술을 행하고자 하는 유저가 이미 손을 멸균하여 유저가 스스로 HMD(1)의 상대 위치를 조정할 수 없는 경우에, 유저 주위에 있는 장착 보조자(이하, 간단히 보조자라고 한다)가 유저에게 HMD(1)를 장착시켜 주는 예에 대해서 설명한다.
먼저, HMD(1)는 보조자에 의해 밴드(51 및 52)를 장착 시에 예상되는 길이보다도 길게 조절되어 준비된다(스텝 ST101). 이때, HMD(1)는 미리 기동될 수 있다. 또한, 예를 들어, 보조자는 유저의 좌측에 서고, 필요에 따라, HMD(1)의 장착을 보조하기 쉬운 높이가 되도록 디딤대를 이용하여 준비한다.
다음에, 보조자는 HMD(1)를 유저의 상방으로부터 머리에 장착하고, 조절 부재(531 및 532)에 의해 밴드(51 및 52)의 길이가 가(假) 조절된다(스텝 ST102). 이때의 밴드(51 및 52)는 유저에 대한 HMD(1)의 상대 위치가 고정되지 않고 상대 위치를 조정 가능한 정도로 여유를 갖게 한 길이로 설정된다. 또한, 밴드(51)는 유저의 정수리에 장착되고 밴드(52)는 유저의 후두부에 장착된다.
또한, HMD(1)의 유저에 대한 상대 위치가 조정된다(스텝 ST103). 구체적으로, HMD(1)의 표시면(411 및 412)의 높이는 유저의 좌우 눈 높이에 실질적으로 대응하고 HMD(1)의 x축 방향이 수평면에 거의 평행해지도록 본체(4)의 경사가 조정된다. 이때, 밴드(51)의 길이가 조절 부재(531)에 의해 조절될 수 있다. 여기서, 밴드(51 및 52)가 여유가 있는 길이로 조절되어, 본체(4)의 상대 위치의 조정을 용이하게 행할 수 있다.
여기서, 보조자는 유저의 좌측으로부터 HMD(1)를 장착한다. 따라서, 본체(4)의 y축 방향이 수평면과 평행한지 여부는 비교적 파악하기 쉽지만, 본체(4)의 x축 방향이 수평면과 평행한지 여부를 파악하는 것은 어렵다. 그러므로, 본체(4)의 상대 위치의 조정을 행해도, 실제로, 본체(4)의 x축 방향이 수평면에 평행이 되지 않고, 본체(4)가 y축 주위의 수평면에 대해 경사질 수 있다. 즉, 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치될 수 없다.
도 8은 본체(4)가 y축 주위의 수평면에 대해 경사져서 HMD(1)가 유저에 장착된 상태를 도시한다. 이 경우에, x축 방향이 수평면과 평행이 아니고 유저의 좌우 눈의 높이는 표시면(411 및 412)의 높이에 대응하지 않는다. 이 상태에서, 유저가 화상을 관찰하는 경우에, 우안의 화상과 좌안의 화상이 서로 적절하게 중첩되지 않으므로, 화상이 흐릿하게 되거나 초점이 맞지 않을 수 있다. 또한, 표시면(411 및 412)의 화상 표시 영역이 눈의 시야 범위로부터 벗어나서, 예를 들어, 눈의 피로가 발생한다.
한편, 기동된 HMD(1)는 검출부(6)의 가속도 센서(61)에 의해 본체(4)의 y축 주위의 수평면에 대한 경사를 검출한다(스텝 ST104). 이 검출은 계속적으로 행해질 수 있거나 또는 일정 간격으로 단속적으로 행해질 수 있다. 가속도 센서(61)는 가속도에 비례한 전압 등으로 이루어지는 경사의 각도에 관한 신호를 제어부(72)에 출력한다.
이어서, 제어부(72)는 가속도 센서(61)로부터의 신호에 따라 경사의 각도를 산출한다(스텝 ST105). 또한, 헤드 마운트 디스플레이가 이 각도가 소정 각도 이상인 제1 상태 또는 이 각도가 소정 각도 미만인 제2 상태인지가 판정된다(스텝 ST106).
헤드 마운트 디스플레이가 제2 상태라고 제어부(72)가 판정하는 경우에(스텝 ST106에서 "아니오"), LED(712)가 점등한다(스텝 ST110). 이에 의해, 상대 위치가 적절하다고 추정되고, HMD(1)의 유저에 대한 상대 위치가 고정되도록 밴드(52)의 길이가 조절된다(스텝 ST111). 밴드(52)의 길이가 조절 부재(532)를 통해 보다 짧게 조절되고 이마 패드(55)와 밴드(52)에 의해 유저의 머리를 전후 방향으로 끼워 넣음으로써, 본체(4)의 유저에 대한 전후 방향의 상대 위치가 결정된다.
한편, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태라고 제어부(72)가 판정하는 경우에(스텝 ST106에서 예), 제어부(72)는 y축 주위의 수평면에 대한 본체(4)의 경사의 방향을 또한 판정한다(스텝 ST107). 경사의 방향이 좌경사 방향인 경우에(스텝 ST107에서 예), 제어부(72)는 LED(713)를 점등시킨다(스텝 ST108). 여기서, 좌경사 방향은 표시면(411) 측의 높이가 하향으로 회전하는 그러한 방향을 나타낸다. 한편, 경사의 방향이 우경사 방향인 경우에(스텝 ST107에서 아니오), 제어부(72)는 LED(711)를 점등시킨다(스텝 ST110). 예를 들어, 도 8에 도시한 경우에, 경사의 방향이 좌경사 방향이라고 판정되어, LED(713)가 점등한다.
LED(711 및 713)의 점등이 확인된 경우에, 본체(4)의 좌우 방향이 수평면에 대해 경사져 있고 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치되지 않은 것으로 간주된다. 또한, LED(713)의 점등이 확인된 경우에, 본체(4)가 y축 주위에서 우측 방향으로 경사진다. 한편, LED(711)의 점등이 확인된 경우에, 본체(4)가 y축 주위에서 좌측 방향으로 경사진다. 이렇게 함으로써, 다시 상대 위치가 조정된다(스텝 ST103). 또한, 이때, 필요에 따라, 밴드(51 및 52)의 길이가 다시 조절된다. 이와 같이, HMD(1)는 LED(712)가 점등할 때까지 상기 동작을 반복한다(스텝 ST103 내지 107).
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 HMD(1)는, LED(711 내지 713)의 점등에 의해, 본체(4)의 y축 주위의 수평면에 대한 경사가 허용 범위인지의 여부 또는 본체(4)가 허용 범위를 초과해서 기울어진 경우에 본체(4)가 어느 쪽의 방향으로 기울어져 있는지를 표시한다. 이에 의해, 유저의 눈과 표시면(411 및 412) 간의 위치 관계를 파악하기 어려운 보조자일지라도, LED(711 내지 713)의 점등을 확인하면서 HMD(1)의 상대 위치를 적절한 상대 위치로 조정할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 수술 중에 HMD(1)를 장착할 필요가 있는 경우에도, 유저 자신이 HMD(1)에 접촉하지 않고도 HMD(1)가 적절한 상대 위치에 장착될 수 있다. 또한, 이에 의해, 유저는 쾌적한 3D 화상을 보면서 원활하게 내시경 수술을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 유저가 보조자를 향해 얼굴의 정면을 돌릴 수 없는 경우에도, LED(711 내지 713)가 본체(4)의 좌측면(411)에 배치되므로, 보조자가 유저의 옆에 있으면서 HMD(1)의 경사의 각도에 관한 정보를 용이하게 취득할 수 있어, 상대 위치를 조정할 수 있다.
또한, 상기 구성을 갖는 장착부(5)에 의해, 밴드(51 및 52)의 길이가 용이하게 변경될 수 있으므로, 보조자는 장착 및 상대 위치의 조정 및 고정 등을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다.
<제2 실시 형태>
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 HMD(10)의 장치 구성을 도시하는 블록도이다. 본 실시 형태는 출력부(70)가 표시부 대신에 스피커(710)를 포함한다는 점에서 주로 제1 실시 형태와 상이하다. 도면에서, 상술한 제1 실시 형태와 대응하는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다는 점에 주목한다.
본 실시 형태에 따른 출력부(70)는 스피커(710), 제어부(720), 및 기억부(730)를 포함한다. 스피커(710)는 HMD(10)의 본체(4)에 배치된다. 제어부(720) 및 기억부(730)는, 예를 들어 제1 실시 형태와 마찬가지로, 케이싱(41) 내에 수용된다.
제어부(720)의 기본적인 구성은 제1 실시 형태에 따른 제어부(72)와 동일하다. 즉, 제어부(720)는 기억부(730)에 저장된 프로그램에 따라 소정의 연산 처리를 행하고, 처리 결과에 기초하여 소정의 판정을 행한다. 또한, 판정 결과를 스피커(710)에 출력한다.
구체적으로, 제어부(720)는 가속도 센서(61)로부터 출력되는 신호에 따라, 본체(4)의 y축 주위의 수평면에 대한 경사의 각도를 산출한다. 또한, 이 산출 결과에 기초하여, 헤드 마운트 디스플레이가 경사의 각도가 소정 각도 이상인 제1 상태 또는 경사의 각도가 소정 각도 미만인 제2 상태인지가 판정된다. 본 실시 형태에 따른 제어부(720)는 경사 방향에 관한 판정을 행하지 않고 스피커(710)에 단지 제1 상태에 관한 정보를 출력한다.
스피커(710)는 제어부(720)의 판정에 기초하여 경사에 관한 상술한 각도 정보를 출력한다. 구체적으로, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태라고 제어부(720)가 판정할 때에 버저 소리를 발생하도록 회로가 구성된다. 한편, 헤드 마운트 디스플레이가 제2 상태라고 제어부(720)가 판정할 때에 버저 소리를 발생하지 않도록 회로가 구성된다.
따라서, 버저 소리를 확인함으로써, 보조자는 HMD(10)의 본체(4)가 y축 주위에서 경사진 것을 추정할 수 있으므로, 유저에 대한 본체(4)의 상대 위치를 조정할 수 있다. 또한, 버저 소리가 더 이상 발생하지 않을 때까지 본체(4)의 조정을 계속함으로써, 보조자는 본체(4)가 적절한 상대 위치에 배치되도록 조정할 수 있다.
또한, 보조자는 HMD(10)에 대한 어느 쪽의 방향으로부터도 스피커(710)에 의한 통지를 수취할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 HMD(10)에 의하여, 유저에 대한 보조자의 기립 위치(standing position)의 자유도를 높이고, 보조자가 장착을 보조하기가 쉬어진다.
본 실시 형태에 따른 출력부(70)의 구성은 상기 구성에 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 예를 들어, 제1 상태와 제2 상태에 따라 다른 버저 소리가 발생하는 구성이 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태라고 판정될 때, 제어부(720)는 수평면에 대한 경사의 방향을 또한 판정하도록 구성될 수 있다. 이 경우에, 스피커(710)는 경사 방향에 따라 상이한 종류의 버저 소리를 발생하도록 구성될 수 있다.
또한, 스피커(710)로부터 발생된 소리는 버저 소리에 한정되지 않고 제어부(720)의 판정 결과를 알리는 아나운스먼트 소리 등일 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 HMD(1A)의 장치 구성을 도시하는 블록도이다. 본 실시 형태는, 검출부(6A)가 가속도 센서(61) 대신에 각속도 센서(61A)를 포함한다는 점에서 주로 제1 실시 형태와 상이하다. 도면에서, 상술한 제1 실시 형태와 대응하는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다는 점에 주목한다.
각속도 센서(61A)는 전형적으로 자이로 센서이며 제1 실시 형태와 마찬가지로 본체(4)에 배치된다. 각속도 센서(61A)는 본체(4)의 y축 주위의 회전에 수반하는 각속도를 전기적인 신호로서 출력함으로써, 경사의 각도에 관한 신호를 출력부(7A)의 제어부(72A)에 출력한다. 각속도 센서(61A)로서는, 예를 들어 진동형의 자이로 센서 등이 사용되지만, 각속도 센서(61A)는 특별히 한정되지 않는다.
즉, 본 실시 형태에 따른 검출부(6A)는, 예를 들어, HMD(1A)가 유저에 장착된 후 서서히 본체(4)가 수평면에 대해 경사져서 그 상대 위치가 변화한 경우에, 그 경사각의 변화에 수반하는 각속도를 검출하도록 구성된다.
출력부(7A)는 표시부(71A), 제어부(72A), 및 기억부(73A)를 포함한다. 본 실시 형태에서, 표시부(71A)의 구성은 제1 실시 형태와 동일하지만, 제어부(72A)의 경사의 각도에 관한 연산 방법이 상이하다. 즉, 출력부(7A)로부터의 각속도에 관한 신호에 따라, 제어부(72A)는 각속도를 소정 시간 범위에서 적분함으로써, 이 시간 내에서의 경사의 각도를 산출한다.
또한, 산출된 경사의 각도에 기초하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제어부(72A)는, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태 또는 제2 상태인지와, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태라면, 경사 방향이 우경사 방향 또는 좌경사 방향인지를 판정한다. 이에 의해, 표시부(71A)는 경사에 관한 정보를 보조자에게 통지한다. 이 정보를 수취한 보조자는 표시부(71A)의 표시에 따라 본체(4)의 유저에 대한 상대 위치를 조정할 수 있다.
"소정 시간"의 시작점은 각속도 센서(61A)가 기동되는 시점으로 설정될 수 있다는 점에 주목한다. 또한, 시작점에서의 본체(4)의 유저에 대한 상대 위치를 기준으로 하여, y축 주위의 경사의 각도가 산출된다. 각속도 센서(61A)의 기동 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 본체(4), 프로세서 유닛(3) 등에 각속도 센서(61A)를 기동시키기 위한 스위치 등을 배치할 수 있다. 또한, HMD(1A)의 기동과 동시에 각속도 센서(61A)를 기동시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 HMD(1A)에서, 장착 후에 HMD(1A)의 본체(4)가 y축 주위에서 경사지고 본체(4)의 유저에 대한 상대 위치가 변화한 경우에도, 경사의 각도를 검출하고 이 각도에 관한 정보를 보조자에게 통지하는 것이 가능하다. 이에 의해, 내시경 장치(2)의 사용 중에 HMD(1)의 상대 위치가 변화한 경우에, 위치가 조정될 수 있다.
이상 본 기술의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 기술은 이것에 한정되지 않고, 본 기술의 기술적 사상에 기초하여 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 제1 실시 형태에서는, 검출부(6)의 가속도 센서(61)가 y축 주위의 수평면에 대한 경사의 각도에 관한 신호를 출력하지만, 다음의 변형예도 채용될 수 있다. 즉, 가속도 센서(61)는 x축 주위의 수평면에 대한 경사의 각도에 관한 신호를 출력할 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 보조자가 유저에 정면으로 HMD(1)를 장착하는 경우에, 특별히 파악하기 어려울 수 있는, 전후 방향의 본체(4)의 경사를 검출하는 것이 가능하다.
상기 변형예의 경우에, 가속도 센서(61)는, 예를 들어 y축 방향 및 z축 방향의 중력 가속도에 대응하는 전기적인 신호를 출력하는 2축 가속도 센서로 형성될 수 있다. 또한, y축 방향 및 z축 방향 중 어느 한쪽의 중력 가속도에 대응하는 신호를 출력하는 1축 가속도 센서를 사용할 수 있다.
또한, 상기 변형예에서는, 출력부(7)의 표시부(71)가 전방면(413)에 배치될 수 있다. 이에 의해, 보조자가 유저에 정면으로 HMD(1)를 장착하는 경우에, 보조자가 표시부(71)를 확인하기가 쉬어진다.
상기 변형예는 제2 및 제3 실시 형태에 적용하는 것도 가능하다는 점에 주목한다. 즉, 상기 변형예를 제2 실시 형태에 적용한 경우에, 가속도 센서(61)에 의해 검출된 x축 주위의 본체(4)의 경사에 관한 각도 정보를 버저 등의 소리에 의해 출력하는 것이 가능하다. 한편, 상기 변형예를 제3 실시 형태에 적용한 경우에, 장착 후에 HMD(1A)의 본체(4)가 x축 주위에서 경사지고 유저에 대한 본체(4)의 상대 위치가 변화한 경우에도, 경사의 각도를 검출하고 각도에 관한 정보를 보조자에게 통지하는 것이 가능하다.
이상의 실시 형태들에서, 검출부에 사용되는 관성 센서로서 가속도 센서 또는 각속도 센서를 사용하지만, 관성 센서는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 지자기 센서 등을 사용할 수 있다. 이에 의해서도, 지자기의 방향을 검출함으로써, 본체의 기울기를 검출하는 것이 가능하다.
또한, 검출부로서, 가속도 센서와 각속도 센서가 제공될 수 있다. 이에 의해, 장착 시의 상대 위치의 조정과 장착 후의 조정을 모두 가능하게 할 수 있다. 또한, 예를 들어, 각속도 센서의 출력에 기초하여 산출되는 경사의 각도의 적분 오차를 가속도 센서의 출력에 기초하여 보정할 수 있다. 이 구성에 의해, 더 높은 정밀도의 검출이 가능하게 된다.
예를 들어, 제1 실시 형태에서는, 표시부로서 LED를 사용하지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시부로서, 본체의 y축 주위의 경사의 각도를 표시하는 미터를 사용할 수도 있다. 미터는, 예를 들어 경사 각도를 나타내는 눈금을 갖는 표시판과 표시판 상에서 소정의 각도를 지시하는 바늘을 포함하고, 아날로그적으로 경사의 각도를 표시할 수 있다. 이에 의해, 제어부에서의 판정 처리가 불필요하게 되고 경사의 각도의 크기를 상세하게 표시할 수 있다. 따라서, 상대 위치를 조정하기가 쉬어진다.
마찬가지로, 표시부로서 본체의 수평면에 대한 경사의 각도를 표시하는 디지털 표시기를 사용할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해서도, 경사의 각도의 크기를 상세하게 표시할 수 있다.
제1 실시 형태의 변형예로서, 표시부(7)는 단일 LED 또는 2개의 LED를 포함할 수 있다. 표시부(7)가 단일 LED를 포함하는 경우에, 예를 들어, 단일 LED는 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태라고 판정된 경우에만 광을 출사하도록 구성될 수 있다. 표시부(7)가 2개의 LED를 포함하는 경우에, 예를 들어, 하나의 LED는 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태라고 판정된 경우에 점등될 수 있고, 다른 하나의 LED는 헤드 마운트 디스플레이가 제2 상태라고 판정된 경우에 점등될 수 있다. 또는, 표시부(7)가 2개의 LED를 포함하는 경우에, 헤드 마운트 디스플레이가 제1 상태인 경우의 경사 방향에 따라 각각의 LED가 점등될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 장치 구성을 보다 간략화할 수 있고, HMD 전체의 경량화 및 비용의 삭감을 달성할 수 있다. 또한, 표시부(7)가 4개 이상의 LED를 포함할 수 있다. 이에 의해, 보다 상세하게 경사의 각도에 관한 정보를 표시하는 것이 가능하다. 또한, 표시부(7)의 LED를 점멸시킴으로써 판정 결과를 표시할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 표시부(7)의 LED가 점등되는 시간의 길이를 변화시킴으로써도 판정 결과를 표시할 수 있다.
또한, 유저의 조작 지시 등에 따라, 본체의 화상 생성부는 허상 위치, 색, 콘트라스트, 휘도 등의 조정, 상기 광학계의 각종 왜곡 보정, 색 편차 보정 등을 화상 신호의 생성과 동시에 행하도록 구성될 수 있다.
본 기술은 또한 이하와 같이 구성될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
(1) 헤드 마운트 디스플레이로서, 상기 헤드 마운트 디스플레이의 경사의 각도를 검출하기 위한 검출부; 및 상기 경사의 각도의 표시를 출력하기 위한 출력부를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(2) (1)에 있어서, 상기 검출부는 가속도 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(3) (2)에 있어서, 상기 가속도 센서는 2축 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(4) (2)에 있어서, 상기 가속도 센서는 3축 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(5) (1)에 있어서, 상기 검출부는 각속도 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(6) (5)에 있어서, 상기 검출부는 자이로스코프를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이.
(7) (1)에 있어서, 상기 출력부는 표시부를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(8) (7)에 있어서, 상기 표시부는 제1 방향의 경사 및 제2 방향의 경사 중 하나를 표시하도록 동작가능한, 헤드 마운트 디스플레이.
(9) (7)에 있어서, 상기 표시부는 상기 경사의 각도가 소정 각도 미만인지 여부를 표시하도록 동작가능한, 헤드 마운트 디스플레이.
(10) (7)에 있어서, 상기 표시부는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(11) (10)에 있어서, 좌측면 및 우측면을 갖는 케이싱을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는 상기 좌측면 및 상기 우측면 중 하나 위에 배치되는, 헤드 마운트 디스플레이.
(12) (10)에 있어서, 전방면 및 접안면을 갖는 케이싱을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는 상기 전방면 위에 배치되는, 헤드 마운트 디스플레이.
(13) (7)에 있어서, 상기 표시부는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 발광 다이오드 중 적어도 하나는 제1 방향의 경사의 각도를 표시하도록 조명하고, 상기 발광 다이오드 중 적어도 다른 하나는 제2 방향의 경사의 각도를 표시하도록 조명하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(14) (7)에 있어서, 상기 표시부는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 발광 다이오드는 제1 방향 또는 제2 방향의 경사의 각도가 있다는 것을 표시하는 제1 색, 및 상기 경사의 각도가 0 또는 실질적으로 0이라는 것을 표시하는 제2 색인 각각의 색 광을 발광하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(15) (14)에 있어서, 상기 제2 색은 녹색인, 헤드 마운트 디스플레이.
(16) (1)에 있어서, 상기 출력부는 스피커를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(17) (16)에 있어서, 상기 경사의 각도가 소정 각도 이상인 경우에 소리가 발생되는, 헤드 마운트 디스플레이.
(18) 의료 기기로서, 헤드 마운트 디스플레이를 포함하며, 상기 헤드 마운트 디스플레이는 상기 헤드 마운트 디스플레이의 경사의 각도를 검출하기 위한 검출부; 및 상기 경사의 각도의 표시를 출력하기 위한 출력부를 포함하는, 의료 기기.
(19) (18)에 있어서, 상기 출력부는 표시부를 포함하는, 의료 기기.
(20) (19)에 있어서, 상기 표시부는 상기 경사의 각도가 소정 각도 미만인지 여부를 표시하도록 동작가능한, 의료 기기.
(21) (18)에 있어서, 3차원 화상 데이터를 촬상하도록 동작가능한 내시경 장치를 포함하는, 의료 기기.
(22) (18)에 있어서, 고선명 멀티미디어 인터페이스를 통해 상기 헤드 마운트 디스플레이에 결합된 처리부를 더 포함하는, 의료 기기.
(23) 헤드 마운트 디스플레이를 조정하는 방법으로서, 상기 헤드 마운트 디스플레이의 경사의 각도를 검출하는 단계; 및 상기 경사의 각도의 표시를 출력하는 단계를 포함하는 방법.
(24) 헤드 마운트 디스플레이로서,
제1축 방향을 따라 배열된 좌안용의 제1 표시면과, 우안용의 제2 표시면을 포함하는 본체;
상기 본체에 제공되고 상기 제1축 방향과 직교하는 제2축 방향으로 상기 제1 표시면 및 제2 표시면과 유저의 좌우 눈이 서로 대향하도록 상기 유저의 헤드부에 장착가능하게 된 장착부;
상기 본체에 배치되고 상기 제1 축 및 상기 제1 축과 직교하는 제2 축 중 적어도 어느 한쪽의 축 주위의 상기 본체의 경사를 검출하고 상기 경사의 각도에 관한 신호를 생성하는 검출부; 및
상기 본체에 배치되고 상기 검출부의 신호에 따라 상기 경사에 관한 각도 정보를 출력하는 출력부
를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(25) (24)에 있어서,
상기 검출부는 수평면에 대한 상기 경사의 각도에 관한 신호를 생성하도록 구성된, 헤드 마운트 디스플레이.
(26) (25)에 있어서,
상기 출력부는 상기 검출부의 신호에 따라, 헤드 마운트 디스플레이가 상기 경사의 각도가 소정 각도 이상인 제1 상태 또는 상기 경사의 각도가 소정 각도 미만인 제2 상태인지를 판정하도록 구성된 제어부를 더 포함하고, 상기 제1 상태와 상기 제2 상태에 따라 다른 각도 정보를 출력하도록 구성된, 헤드 마운트 디스플레이.
(27) (26)에 있어서,
상기 제어부는, 상기 헤드 마운트 디스플레이가 상기 제1 상태라고 상기 제어부가 판정하는 경우에, 상기 제2 축 주위의 상기 수평면에 대한 상기 본체의 경사의 방향이 제1 방향 또는 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향인지를 또한 판정하도록 구성된, 헤드 마운트 디스플레이.
(28) (24) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서,
상기 출력부는 상기 각도 정보를 표시하도록 구성된 표시부를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(29) (28)에 있어서,
상기 본체는 상기 제1축 방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2 측면을 더 포함하고,
상기 표시부는 상기 제1 및 제2 측면 중 적어도 어느 한쪽에 배치되는, 헤드 마운트 디스플레이.
(30) (26) 또는 (27)에 있어서,
상기 출력부는 상기 제어부의 판정에 기초하여 상기 각도 정보를 출력하도록 구성된 스피커를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(31) (24) 내지 (30) 중 어느 하나에 있어서,
상기 검출부는 관성 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
(32) (24) 내지 (30) 중 어느 하나에 있어서,
상기 장착부는 유저에 대한 상기 본체의 상대 위치를 조정하기 위한 조정부를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
1, 10, 1A: 헤드 마운트 디스플레이
4: 본체
5: 장착부
6, 6A: 검출부
7, 70, 7A: 출력부
411: 제1 측면(좌측면)
412: 제2 측면(우측면)
421: 제1 표시면(표시면)
422: 제2 표시면(표시면)
53: 조정부
71, 71A: 표시부
710: 스피커
72, 720, 72A: 제어부

Claims (20)

  1. 헤드 마운트 디스플레이로서,
    상기 헤드 마운트 디스플레이의 경사의 각도를 검출하기 위한 검출부; 및
    상기 경사의 각도의 표시를 출력하기 위한 출력부
    를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출부는 가속도 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가속도 센서는 2축 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  4. 제2항에 있어서, 상기 가속도 센서는 3축 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 상기 검출부는 각속도 센서를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출부는 자이로스코프를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서, 상기 출력부는 표시부를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서, 상기 표시부는 제1 방향의 경사 및 제2 방향의 경사 중 하나를 표시하도록 동작가능한, 헤드 마운트 디스플레이.
  9. 제7항에 있어서, 상기 표시부는 상기 경사의 각도가 소정 각도 미만인지 여부를 표시하도록 동작가능한, 헤드 마운트 디스플레이.
  10. 제7항에 있어서, 상기 표시부는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  11. 제10항에 있어서, 좌측면 및 우측면을 갖는 케이싱을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는 상기 좌측면 및 상기 우측면 중 하나 위에 배치되는, 헤드 마운트 디스플레이.
  12. 제10항에 있어서, 전방면 및 접안면을 갖는 케이싱을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는 상기 전방면 위에 배치되는, 헤드 마운트 디스플레이.
  13. 제7항에 있어서, 상기 표시부는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 발광 다이오드 중 적어도 하나는 제1 방향의 경사의 각도를 표시하도록 조명하고, 상기 발광 다이오드 중 적어도 다른 하나는 제2 방향의 경사의 각도를 표시하도록 조명하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  14. 제7항에 있어서, 상기 표시부는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 발광 다이오드는 제1 방향 또는 제2 방향의 경사의 각도가 있다는 것을 표시하는 제1 색, 및 상기 경사의 각도가 0 또는 실질적으로 0이라는 것을 표시하는 제2 색인 각각의 색 광을 발광하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 색은 녹색인, 헤드 마운트 디스플레이.
  16. 제1항에 있어서, 상기 출력부는 스피커를 포함하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  17. 제16항에 있어서, 상기 경사의 각도가 소정 각도 이상인 경우에 소리가 발생되는, 헤드 마운트 디스플레이.
  18. 의료 기기로서,
    헤드 마운트 디스플레이를 포함하며,
    상기 헤드 마운트 디스플레이는
    상기 헤드 마운트 디스플레이의 경사의 각도를 검출하기 위한 검출부; 및
    상기 경사의 각도의 표시를 출력하기 위한 출력부
    를 포함하는, 의료 기기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 출력부는 표시부를 포함하는, 의료 기기.
  20. 헤드 마운트 디스플레이를 조정하는 방법으로서,
    상기 헤드 마운트 디스플레이의 경사의 각도를 검출하는 단계; 및
    상기 경사의 각도의 표시를 출력하는 단계
    를 포함하는, 방법.
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