WO2022124326A1 - ヘッドマウントディスプレイ、及びその調整方法 - Google Patents

ヘッドマウントディスプレイ、及びその調整方法 Download PDF

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belt
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user
unit
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PCT/JP2021/045059
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Inventor
泰佑 熊岡
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株式会社Ｊｖｃケンウッド
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0176—Head mounted characterised by mechanical features
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/64—Constructional details of receivers, e.g. cabinets or dust covers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements

Definitions

  • This disclosure relates to a head-mounted display and its adjustment method.
  • HMDs Head Mounted Display
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and an object of the present disclosure is to provide a head-mounted display that can be easily and appropriately mounted and an adjustment method thereof.
  • the head-mounted display is provided to detect a main body portion that generates a display image, a belt provided for fixing the main body portion to the user's head, and a tightening strength of the belt. It also includes a first sensor, a storage unit that stores settings related to the tightening strength of the belt, and a drive unit that tightens the belt according to the detection result of the first sensor and the settings.
  • the method according to the present embodiment is a head-mounted display including a main body portion for generating a display image, a belt provided for fixing the main body portion to the user's head, and a drive unit for tightening the belt.
  • the adjustment method includes a step of detecting the tightening strength of the belt, and a step of the driving unit tightening the tightening strength and the belt according to a setting stored in advance.
  • FIG. 1 is a top view schematically showing a state in which the user U is wearing the head-mounted display 100.
  • the head-mounted display 100 can be applied to various uses such as for games, entertainment, industrial use, medical use, and flight simulator use.
  • the head-mounted display 100 is, for example, a VR (Virtual Reality) head-mounted display, an AR (Augmented Reality) head-mounted display, or an MR (Mixed Reality) head-mounted display.
  • the head-mounted display 100 is an optical see-through type head-mounted display used for AR and MR, but it may be a non-transmissive head-mounted display.
  • the explanation will be given using the XYZ three-dimensional Cartesian coordinate system.
  • the front-back direction is the Z direction
  • the left-right direction is the X direction
  • the vertical direction is the Y direction.
  • the front direction is the + Z direction
  • the rear direction is the ⁇ Z direction
  • the right direction is the + X direction
  • the left direction is the ⁇ X direction
  • the upward direction is the + Y direction
  • the downward direction is the ⁇ Y direction.
  • the head-mounted display 100 includes a main body 110 and a belt 120.
  • the head-mounted display 100 is mounted so that the main body 110 is in contact with the face (front of the head) of the user U.
  • the main body 110 is arranged on the front side of the head of the user U, and generates a display image visually recognized by the user U.
  • the main body 110 has a display unit to be described later, a frame for accommodating the display unit, and the like.
  • the main body 110 includes a flat panel display such as a liquid crystal monitor or an organic EL (Electro-Luminescence) monitor as a display unit.
  • the main body 110 may have an optical element for generating a display image generated by the display unit in front of the user U as a virtual image.
  • the main body 110 accommodates a half mirror, a concave mirror, and the like in a frame.
  • the main body 110 has a goggle shape or a spectacle shape, and is attached to the head of the user U by the belt 120.
  • the head-mounted display 100 may be a binocular head-mounted display 100, a head-mounted display having an eyeglass shape, or a monocular head-mounted display.
  • the head-mounted display 100 is a see-through type such as a semi-transmissive type, the user U wearing the head-mounted display 100 can see the object 130 in front.
  • the belt 120 is attached to the main body 110 on both the left and right sides of the main body 110.
  • the belt 120 is wound from the left side of the head through the back side of the head to the right side of the head. Therefore, the head is arranged in the space surrounded by the belt 120 and the main body 110. Further, the belt 120 may be wound from the right side of the head through the back side of the head to the left side of the head, or from the left side of the head to the back side of the head and from the right side of the head to the back side of the head. It may be wound up to the side.
  • the belt 120 is formed of an elastic material having elasticity such as rubber or resin. By tightening the belt 120, the user U can reliably attach the head-mounted display 100. The user U can watch the reproduced content with the main body 110 in close contact with the head of the user U.
  • the length and mounting position of the belt 120 may be adjustable according to the size and preference of the user's head.
  • the tightening force of the belt 120 can be adjusted. That is, the tightening strength of the belt 120 is variable.
  • the control system of the head-mounted display 100 for making the tightening strength of the belt 120 variable will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the head-mounted display 100.
  • the head-mounted display 100 includes a detection unit 10, a control unit 20, a display unit 30, a drive unit 40, a storage unit 50, and an operation unit 60. Each part is housed in, for example, the main body part 110.
  • the detection unit 10 has various sensors such as an optical sensor 11, a pressure sensor 12, and a motion sensor 13.
  • the optical sensor 11 is, for example, a camera or the like, and images the eyes of the user U when the head-mounted display 100 is attached. Specifically, it is possible to detect whether or not the head-mounted display 100 is properly attached according to the position of the eyes in the captured image captured by the camera.
  • the detection unit 10 can detect whether the wearing is symmetrical based on the positions of the left eye and the right eye in the captured image.
  • the pressure sensor 12 is provided to detect the tightening strength applied to the belt 120 when the head-mounted display 100 is attached.
  • the pressure sensor 12 is provided on the contact surface with the head of the user U in the head-mounted display 100.
  • the pressure sensor 12 detects the pressure applied from the head of the user U.
  • the sensor for detecting the tightening strength is not limited to the pressure sensor 12.
  • the tightening force can be detected by using a force sensor that detects the tensile force (tightening force) of the belt 120, a strain sensor that detects the strain generated in the belt 120, and the like.
  • the motion sensor 13 detects the movement of the head-mounted display 100.
  • an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyroscope, or the like can be used as the motion sensor 13 to detect the movement of the head-mounted display 100.
  • the motion sensor 13 detects the operation of the head-mounted display 100 based on the operation of the user U. Specifically, a change in the direction (direction) of the head-mounted display 100 and a change in the position are detected.
  • the displayed image may be changed according to the movement detected by the motion sensor 13.
  • the impact detection unit 14 detects whether or not an impact has been applied to the head-mounted display 100. For example, when an acceleration sensor provided in the head-mounted display 100 detects an acceleration larger than a threshold value, the impact detection unit 14 detects that an impact has been applied.
  • the acceleration sensor for detecting the impact may be the one used as the motion sensor 13.
  • the drive unit 40 has a motor or the like for tightening the belt 120. For example, by driving the drive unit 40 in the direction of pulling the belt 120, the tightening strength of the belt 120 can be increased. Alternatively, the tightening strength of the belt 120 can be weakened by driving the drive unit 40 in the direction of loosening the belt 120. Alternatively, the drive unit 40 may adjust the tightening strength by changing the length and the mounting position of the belt 120, which is an elastic body. By driving the belt 120 by the drive unit 40, the tightening strength of the belt 120 can be changed. Further, the drive unit 40 may be located near the center on the rear side of the head.
  • the storage unit 50 stores the setting related to the tightening strength.
  • the storage unit 50 is a non-volatile memory such as a flash memory.
  • the storage unit 50 stores the mounting position of the belt 120 and the detected value of the pressure sensor 12 as set values. Further, the storage unit 50 may store the length of the belt 120 or the like as a setting.
  • the storage unit 50 may store the settings for each user U.
  • the storage unit 50 may store a plurality of settings that can be selected by the user.
  • the storage unit 50 may store a control program, reproduced contents, and the like.
  • the operation unit 60 has an input device that accepts the operation of the user U.
  • the operation unit 60 has, for example, a main body button and an external controller.
  • the display unit 30 reproduces, for example, a menu screen for operation, contents, and the like.
  • the display unit 30 may have, for example, a liquid crystal display that generates an image for the left eye and a liquid crystal display that generates an image for the right eye.
  • the control unit 20 has a processor or the like that controls each unit.
  • the control unit 20 is, for example, an MCU (MicroControlUnit) or the like. By executing the control program stored in the storage unit 50 by the control unit 20, various controls described later are performed. Further, a video signal, a control signal, and a power source from the outside are supplied to the control unit 20.
  • a video signal or the like is input to the control unit 20 by a wired connection such as HDMI (registered trademark) or a wireless connection such as WiFi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark).
  • the head-mounted display 100 may include a video generation unit (not shown) that generates a video signal, and the video signal or the like generated by the video generation unit may be input to the control unit 20. Then, the display unit 30 displays according to the video signal.
  • FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing an adjustment method for adjusting the mounted state of the head-mounted display 100.
  • the head-mounted display 100 is placed on the head of the user U (S101). Next, the mounting operation of the head-mounted display 100 is performed (S102). The control unit 20 determines whether or not the mounting operation from the menu has been performed (S103).
  • FIG. 5 shows an example of the menu screen 200 displayed on the display unit 30.
  • a mounting button 201 On the menu screen 200, a mounting button 201, a removing button 202, a registration calling button 203, and a current value registration button 204 are displayed.
  • the control unit 20 detects that the mounting operation has been performed.
  • the control unit 20 determines whether or not the setting is stored in the storage unit 50 (S104).
  • the control unit 20 determines whether or not the stored setting is selected (S105).
  • the user U clicks the registration call button 203 on the menu screen 200.
  • the settings registered in the storage unit 50 in advance are recalled.
  • the display unit 30 displays a list of registered settings. Specifically, the display unit 30 displays a list of user names corresponding to the settings.
  • User U operates the operation unit 60 to select his / her own setting.
  • the control unit 20 detects that the stored setting has been selected.
  • a voice message may be output from the speaker or earphone to allow the user U to select a setting.
  • the drive unit 40 adjusts the belt 120 based on the stored setting (S106).
  • the drive unit 40 tightens the belt 120, the tightening strength of the belt 120 becomes a set value. That is, when the user U selects a setting suitable for himself / herself, the control unit 20 drives the drive unit 40 according to the setting. The control unit 20 controls the drive unit 40 so that the detected value of the pressure sensor 12 becomes a set value.
  • the drive unit 40 adjusts the belt 120 from the sensor information (S107).
  • the drive unit 40 adjusts the belt 120 from the sensor information (S107).
  • the drive unit 40 adjusts the belt 120 from the sensor information (S107).
  • the belt 120 is adjusted based on the detection results of various sensors such as the pressure sensor 12. For example, the drive unit 40 tightens the belt 120 so that the tightening strength of the belt 120 is set to the initial setting. Alternatively, the drive unit 40 may adjust the tightening strength by using the setting of a person other than the user U to be mounted.
  • the optical sensor 11 detects the eyes of the user U (S108).
  • the control unit 20 determines whether or not the wearing state of the head-mounted display 100 is symmetrical according to the position of the eyes (S109). For example, assume that the optical sensor 11 is a camera arranged in the center in the left-right direction.
  • the control unit 20 determines whether or not the positions of the left and right eyes are symmetrical in the captured image captured by the camera. Specifically, when the distances from the left and right edges of the image to the left and right eyes are equal, the image is symmetrical.
  • control unit 20 determines that the wearing state is symmetrical. Further, the control unit 20 may determine the left-right symmetry depending on whether or not the left eye and the right eye are horizontally arranged in the captured image.
  • the control unit 20 may determine the vertical symmetry.
  • the optical sensor 11 detects the position of the eye in the height direction. That is, the optical sensor 11 detects the relative height of the left and right eyes with respect to the head-mounted display 100. Then, if the heights of the left and right eyes are at a predetermined height, the control unit 20 determines that they are vertically symmetrical. If the heights of the left and right eyes deviate from the predetermined heights, the control unit 20 determines that the heights are not vertically symmetrical.
  • the control unit 20 calculates the number of pixels in the vertical direction indicating the distance from the upper end of the captured image to the center position of the eye and the distance from the lower end of the captured image to the center position of the eye. Then, the control unit 20 can detect the heights of the left and right eyes according to the number of these pixels.
  • the drive unit 40 loosens the belt 120 and prompts the user U to re-mount it. Therefore, the process returns to step S103, and the head-mounted display 100 adjusts the belt 120 again.
  • the display unit 30 indicates that the mounted state of the head-mounted display 100 is completed (S110).
  • the head-mounted display 100 is not limited to the display by the display unit 30, and may notify that the mounting is completed by a voice message.
  • the user U can manually adjust the length of the belt 120 and the like after the head-mounted display 100 is attached.
  • the drive unit 40 may be driven so as to tighten the belt. By doing so, the head-mounted display 100 can be reliably held in an appropriate mounting position.
  • the drive unit 40 adjusts the tightening strength of the belt 120. Further, after that, the user U can manually adjust the belt 120. For example, the user U can manually adjust the length of the belt 120 and the like after step S110. If the user U manually adjusts, the tightening strength of the belt 120 deviates from the setting. Therefore, the control unit 20 determines whether or not the current tightening strength is different from any of the stored settings (S111). For example, the control unit 20 determines whether or not the detected value of the pressure sensor 12 matches any of the set values already registered.
  • the process ends. That is, since the set value and the detected value match, the head-mounted display 100 can be mounted with the setting suitable for the user U. Therefore, the head-mounted display 100 can reproduce the content to the user U in an appropriate wearing state.
  • the user U If the current tightening strength of the belt 120 is different from any of the stored settings (YES in S111), ask the user U whether to store the current tightening strength (S112). That is, the user U is inquired whether or not to store the new set value in the storage unit 50.
  • the display unit 30 displays a message or a "YES / NO" button to inquire whether to store the current tightening strength.
  • the control unit 20 determines whether or not storage is selected (S113). For example, the user U can select whether or not to store by operating the operation unit 60.
  • the storage unit 50 stores the current tightening strength (S114). That is, the user U operates the operation unit 60 and clicks the registration button 204 of the current value on the menu screen 200 of FIG. As a result, data such as the current detection value of the pressure sensor 12 and the position or length of the belt 120 are written in the storage unit 50. The process ends in this way. Further, when storage is not selected (NO in S113), the storage unit 50 does not store the current tightening strength (S115). The process ends in this way.
  • the above adjustment method makes it possible to mount the head-mounted display 100 with settings suitable for each user U. Since the drive unit 40 tightens the belt 120, complicated mounting can be avoided. The user U can easily and appropriately attach the head-mounted display 100. Even if the user U is repeatedly attached and detached, it can be attached with a constant tightening strength.
  • the control unit 20 detects the left / right or upper / lower positions of the left / right eye with respect to the head-mounted display 100 based on the captured image.
  • the control unit 20 determines whether or not at least one of the left and right or the top and bottom of the left and right eyes of the user U is symmetrical. If symmetrical, the control unit 20 drives the drive unit 40 to tighten the belt 120. Further, it is determined whether or not at least one of the left and right or the top and bottom of the left and right eyes of the user U is symmetrical. If it is asymmetric, the control unit 20 drives the drive unit 40 so as to loosen the belt 120. As a result, the user U can be attached with an appropriate tightening strength.
  • the control unit 20 may determine that the symmetry is symmetry when the symmetry is left-right and up-down symmetry. In other words, when the symmetry of both the left-right and the top and bottom is determined, the control unit 20 may determine that the symmetry is asymmetric when it is left-right asymmetric or vertically asymmetric.
  • the user U can register the setting suitable for himself / herself in the storage unit 50. Therefore, when a plurality of users U use the head-mounted display 100, each user U can easily and appropriately wear the head-mounted display 100.
  • the impact detection unit 14 detects an impact (S201). For example, when the acceleration detected by the acceleration sensor exceeds the threshold value, the impact detection unit 14 detects the impact. When the impact is detected, the drive unit 40 loosens the belt 120 (S202). By doing so, the head-mounted display 100 is disengaged from the head of the user U.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the control at the time of removal.
  • the removal operation is performed by the user U (S301). For example, in order to perform the removal operation, the user U clicks the removal button 202 on the menu screen shown in FIG. Then, the control unit 20 confirms the removal (S302). For example, the display unit 30 displays a message or a “YES / NO” button and asks the user U whether or not to remove the head-mounted display 100.
  • the control unit 20 determines whether or not the removal is decided (S303).
  • the removal is performed (S304). That is, when the user U clicks the YES button, the drive unit 40 loosens the belt 120. By doing so, the head-mounted display 100 can be removed. If the user U does not decide to remove (NO in S303), the operation returns to the original operation (S305).
  • the drive unit 40 maintains the setting. Content is reproduced while the drive unit 40 maintains the tightening strength. By doing so, the tightening strength can be kept constant until the user U decides to remove it. Therefore, an appropriate wearing state can be maintained.
  • Head-mounted display 110 Main body 120 Belt 10 Detection unit 11 Optical sensor 12 Pressure sensor 13 Motion sensor 14 Impact detection unit 20 Control unit 30 Display unit 40 Drive unit 50 Storage unit 60 Operation unit

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Abstract

本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ（１００）は、表示画像を生成する本体部（１１０）と、本体部（１１０）をユーザＵの頭部に固定するために設けられたベルト（１２０）と、ベルト（１２０）の締め付け強度を検出するために設けられた第１センサと、ベルト（１２０）の締め付け強度に関する設定を記憶する記憶部（５０）と、第１センサでの検出結果と設定とに応じて、ベルト（１２０）を締め付ける駆動部（４０）と、を備えている。

Description

ヘッドマウントディスプレイ、及びその調整方法
　本開示は、ヘッドマウントディスプレイ、及びその調整方法に関する。
　近年、VR（仮想現実）コンテンツの発展や安価な装置の普及に伴い、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）が身近なものとなってきている。ユーザが頭部にヘッドマウントディスプレイを装着し、コンテンツを再生する。このようにすることで、ユーザが気軽に自分が別の空間に居るかのような体験をすることができる。
特開２０１４－２１８２３６号公報
　しかし、ユーザがヘッドマウントディスプレイを装着する際に、自分の頭部に合うようにベルトを調整する必要があり、煩わしさを感じることがある。頭部からヘッドマウントディスプレイを取り外す際にはベルトを緩める必要がある。したがって、同じユーザが同じヘッドマウントディスプレイを繰り返し使用する場合、装着の際は毎回調整を行う必要がある。また、ゴム製のベルトなどでヘッドマントディスプレイを頭部に固定するような製品もあり、ある程度の力が装着、取り外しに要求される場合もある。
　本開示は上記の点に鑑みなされたものであり、簡便かつ適切な装着が可能なヘッドマウントディスプレイ及びその調整方法を提供することを目的とする。
　本実施形態にかかるヘッドマウントディスプレイは、表示画像を生成する本体部と、前記本体部をユーザの頭部に固定するために設けられたベルトと、前記ベルトの締め付け強度を検出するために設けられた第１センサと、前記ベルトの締め付け強度に関する設定を記憶する記憶部と、前記第１センサでの検出結果と前記設定とに応じて、前記ベルトを締め付ける駆動部と、を備えている。
　本実施形態にかかる方法は、表示画像を生成する本体部と、前記本体部をユーザの頭部に固定するために設けられたベルトと、前記ベルトを締め付ける駆動部と、を備えたヘッドマウントディスプレイの調整方法であって、前記ベルトの締め付け強度を検出するステップと、前記駆動部が、前記締め付強度と、予め記憶されている設定に応じて前記ベルトを締め付けるステップと、を備えている。
　本開示によれば、簡便かつ適切に装着可能なヘッドマウントディスプレイ、及びその調整方法を提供することを目的とする。
ユーザがヘッドマウントディスプレイを装着した状態を示す模式図である。 ヘッドマウントディスプレイの構成を示す制御ブロック図である。 ヘッドマウントディスプレイを装着時の調整方法を示すフローチャートである。 ヘッドマウントディスプレイを装着時の調整方法を示すフローチャートである。 ヘッドマウントディスプレイのメニュー画面の一例を示す図である。 衝撃を検知した場合の制御を示すフローチャートである。 ヘッドマウントディスプレイを取り外す場合の制御を示すフローチャートである。
　以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本開示が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。
　本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ、及びその調整方法について、図を参照して説明する。図１はユーザＵがヘッドマウントディスプレイ１００を装着した状態を模式的に示す上面図である。
　ヘッドマウントディスプレイ１００は、ゲーム用、エンターテインメント用、産業用、医療用、フライトシミュレータ用などの様々な用途に適用可能である。ヘッドマウントディスプレイ１００は、例えばＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイやＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイやＭＲ（Ｍｉｘｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイである。なお、本実施の形態では、ヘッドマウントディスプレイ１００が、ＡＲやＭＲに用いられるオプティカルシースルータイプのヘッドマウントディスプレイとなっているが、非透過型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。
　以下、説明の明確化のため、ＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明を行う。ユーザを基準として、前後方向（奥行方向）をＺ方向、左右方向（水平方向）をＸ方向、上下方向（鉛直方向）をＹ方向とする。前方向を＋Ｚ方向、後ろ方向を－Ｚ方向、右方向を＋Ｘ方向、左方向を－Ｘ方向、上方向を＋Ｙ方向、下方向を－Ｙ方向とする。
　ヘッドマウントディスプレイ１００は、本体部１１０とベルト１２０とを備えている。本体部１１０がユーザＵの顔（頭部前面）と接するようにヘッドマウントディスプレイ１００が装着されている。本体部１１０は、ユーザＵの頭部前側に配置され、ユーザＵが視認する表示画像を生成する。
　具体的には、本体部１１０は後述する表示部と、それを収容するフレーム等を有している。例えば、本体部１１０は、表示部として、液晶モニタや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）モニタなどのフラットパネルディスプレイを備えている。さらに、本体部１１０は、表示部が生成した表示画像を虚像としてユーザＵの前方に生成するための光学素子を有していてもよい。例えば、本体部１１０は、ハーフミラーや凹面鏡などをフレーム内に収容している。
　本体部１１０は、ゴーグル形状や眼鏡形状を有しており、ベルト１２０によりユーザＵの頭部に装着される。ヘッドマウントディスプレイ１００は、両眼式のヘッドマウントディスプレイ１００や、眼鏡形状を有するヘッドマウントディスプレイや、単眼式のヘッドマウントディスプレイであってもよい。ヘッドマウントディスプレイ１００が半透過型などのシースルータイプの場合、ヘッドマウントディスプレイ１００を装着したユーザＵが前方の物体１３０を見ることができる。
　ベルト１２０は、本体部１１０の左右両側で本体部１１０に取り付けられている。ベルト１２０は、頭部の左側から頭部後側を通って頭部の右側まで巻き回されている。よって、ベルト１２０と本体部１１０とで囲まれる空間内に頭部が配置される。また、ベルト１２０は、頭部の右側から頭部後側を通って頭部の左側まで巻き回されていても良いし、頭部の左側から頭部後側と頭部の右側から頭部後側まで巻き回されていても良い。
　ベルト１２０はゴムや樹脂などの伸縮性を有する弾性材料により形成されている。ベルト１２０を締め付けることで、ユーザＵがヘッドマウントディスプレイ１００を確実に装着することができる。本体部１１０がユーザＵの頭部に密着した状態でユーザＵが再生コンテンツを視聴することができる。ベルト１２０の長さや取付位置はユーザの頭部の大きさや好みに応じて調整可能となっていてもよい。
　本実施の形態では、ベルト１２０の締め付け力が調整可能となっている。つまり、ベルト１２０の締め付け強度が可変となっている。以下、ベルト１２０による締め付け強度を可変とするためのヘッドマウントディスプレイ１００の制御系について図２を用いて説明する。図２は、ヘッドマウントディスプレイ１００の制御ブロック図である。
　ヘッドマウントディスプレイ１００は、検知部１０と、制御部２０と、表示部３０と、駆動部４０と、記憶部５０と、操作部６０とを備えている。各部は、例えば、本体部１１０に収容されている。
　検知部１０は、光学センサ１１，圧力センサ１２，モーションセンサ１３等の各種センサを有している。光学センサ１１は、例えば、カメラなどで有り、ヘッドマウントディスプレイ１００装着時のユーザＵの眼を撮像する。具体的には、カメラで撮像された撮像画像における眼の位置に応じて、ヘッドマウントディスプレイ１００が適切に装着されているか否かを検知することができる。検知部１０は、撮像画像内の左眼と右眼の位置に基づいて、左右対称に装着されているかを検知することができる。
　圧力センサ１２は、ヘッドマウントディスプレイ１００装着時のベルト１２０にかかる締め付け強度を検出するために設けられている。例えば、圧力センサ１２は、ヘッドマウントディスプレイ１００において、ユーザＵの頭部との接触面に設けられている。ヘッドマウントディスプレイ１００の装着時において、圧力センサ１２は、ユーザＵの頭部から加わる圧力を検出する。もちろん、締め付け強度を検出するためのセンサは、圧力センサ１２に限られるものではない。ベルト１２０の引張力（締め付け力）を検出する力センサや、ベルト１２０に生じる歪みを検出する歪みセンサなどを用いて締め付け力を検出することができる。
　モーションセンサ１３は、ヘッドマウントディスプレイ１００の動きを検出する。例えば、モーションセンサ１３としては、加速度センサ、磁気センサ、ジャイロスコープなどを用いることができる。ユーザＵが頭部の向きを変えることで、ヘッドマウントディスプレイ１００の向きが変化する。モーションセンサ１３は、ユーザＵの動作に基づく、ヘッドマウントディスプレイ１００の動作を検出する。具体的には、ヘッドマウントディスプレイ１００の向き（方向）の変化や位置の変化を検出する。モーションセンサ１３で検出された動きに応じて、表示画像を変化させても良い。
　衝撃検知部１４は、ヘッドマウントディスプレイ１００の衝撃が加わったか否かを検知する。例えば、ヘッドマウントディスプレイ１００に設けられた加速度センサで閾値よりも大きな加速度が検出された場合、衝撃検知部１４は、衝撃が加わったことを検知する。なお、衝撃を検知するための加速度センサは、モーションセンサ１３として用いられているものであってもよい。
　駆動部４０は、ベルト１２０を締め付けるモータなどを有している。例えば、駆動部４０がベルト１２０を引っ張る方向に駆動することで、ベルト１２０の締め付け強度を強くすることができる。あるいは、駆動部４０がベルト１２０を緩める方向に駆動することで、ベルト１２０の締め付け強度を弱くすることができる。あるいは、駆動部４０が、弾性体であるベルト１２０の長さや取付位置を変えることで、締め付け強度を調整しても良い。駆動部４０がベルト１２０を駆動することで、ベルト１２０の締め付け強度を変えることができる。また、駆動部４０は頭部後側の中央付近に位置していても良い。
　記憶部５０は締め付け強度に関する設定を記憶している。記憶部５０は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。例えば、記憶部５０は、ベルト１２０の取付位置及び圧力センサ１２の検出値を設定値として記憶する。また、記憶部５０は、ベルト１２０の長さなどを設定として格納していてもよい。記憶部５０は、ヘッドマウントディスプレイ１００を使用するユーザＵが複数いる場合、ユーザＵ毎に、設定を記憶していても良い。記憶部５０は、ユーザが選択可能な複数の設定を記憶していてもよい。記憶部５０は、制御プログラムや再生コンテンツなどを記憶していてもよい。
　操作部６０は、ユーザＵの操作を受け付ける入力デバイスを有している。操作部６０は、例えば、本体ボタンや外部コントローラを有している。表示部３０は、例えば、操作のためのメニュー画面、コンテンツなどの再生を行う。表示部３０は、例えば、左眼用画像を生成する液晶ディスプレイと、右眼用画像を生成する液晶ディスプレイを有していても良い。
　制御部２０は、各部の制御を行うプロセッサなどを有している。制御部２０は、例えば、ＭＣＵ（Micro Control Unit）等である。制御部２０が記憶部５０に格納されている制御プログラムを実行することで、後述する種々の制御が行われる。また、制御部２０には、外部からの映像信号、制御信号、電源が供給されている。例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）などの有線接続、又はＷｉＦｉ（登録商標）やＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等の無線接続によって、映像信号等が制御部２０に入力される。ヘッドマウントディスプレイ１００は、映像信号を生成する映像生成部（図示せず）を備えていてもよく、制御部２０には、映像生成部が生成した映像信号等が入力されてもよい。そして、表示部３０が映像信号に応じて表示を行う。
　図３，及び図４を用いて、ヘッドマウントディスプレイ１００の装着時のフローについて説明する。図３、図４は、ヘッドマウントディスプレイ１００の装着状態を調整する調整方法を示すフローチャートである。
　まず、ヘッドマウントディスプレイ１００がユーザＵの頭に載せられる（Ｓ１０１）。次に、ヘッドマウントディスプレイ１００の装着操作が行われる（Ｓ１０２）。制御部２０は、メニューからの装着操作が行われたか否かを判定する（Ｓ１０３）。
　図５は、表示部３０に表示されるメニュー画面２００の一例を示す。メニュー画面２００には、装着ボタン２０１，取り外しボタン２０２，登録呼び出しボタン２０３，現在値の登録ボタン２０４が表示されている。例えば、ユーザＵが装着ボタン２０１にカーソルを合わせてクリックした場合、制御部２０は、装着操作が行われたことを検知する。
　メニューから装着操作が行われた場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）、制御部２０は、設定が記憶部５０に記憶されているか否かを判定する（Ｓ１０４）。記憶部５０に設定が記憶されている場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、制御部２０が、記憶されている設定が選択されたか否かを判定する（Ｓ１０５）。
　例えば、ベルト１２０の自動調整を行う場合、ユーザＵがメニュー画面２００の登録呼び出しボタン２０３をクリックする。このようにすることで、予め記憶部５０に登録されている設定が呼び出される。複数の設定が登録されている場合、表示部３０は、登録されている設定の一覧を表示する。具体的には、表示部３０は、設定に対応するユーザ名のリストを表示する。ユーザＵが操作部６０を操作して、自分の設定を選択する。これにより、制御部２０は、記憶されている設定が選択されたことを検知する。あるいは、スピーカやイヤホンから音声メッセージを出力して、ユーザＵに設定を選択させても良い。
　記憶部５０に記憶されている設定が選択された場合（Ｓ１０５のＹＥＳ）、記憶されている設定に基づいて、駆動部４０がベルト１２０の調整を行う（Ｓ１０６）。駆動部４０がベルト１２０を締め付けることで、ベルト１２０の締め付け強度が設定値になる。つまり、ユーザＵが自分に適した設定を選択すると、制御部２０がその設定に応じて駆動部４０を駆動させる。制御部２０は、圧力センサ１２の検出値が設定値になるように駆動部４０を制御する。
　メニューから装着操作が行われていない場合（Ｓ１０３のＮＯ）、センサの情報から駆動部４０がベルト１２０の調整を行う（Ｓ１０７）。設定が記憶部５０に記憶されていない場合（Ｓ１０４のＮＯ）、センサの情報から駆動部４０がベルト１２０の調整を行う（Ｓ１０７）。記憶部５０に記憶されている設定が選択されない場合（Ｓ１０５のＮＯ）、センサの情報から駆動部４０がベルト１２０の調整を行う（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７では、圧力センサ１２等の各種センサの検出結果に基づいて、ベルト１２０が調整される。例えば、ベルト１２０の締め付け強度が初期設定となるように駆動部４０がベルト１２０を締め付ける。あるいは、装着するユーザＵ以外の他者の設定を用いて、駆動部４０が、締め付け強度を調整してもよい。
　次に、締め付け強度が設定になると、光学センサ１１がユーザＵの眼を検出する（Ｓ１０８）。制御部２０は、眼の位置に応じて、ヘッドマウントディスプレイ１００の装着状態が左右対称であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。例えば、光学センサ１１が、左右方向の中央に配置されたカメラであるとする。制御部２０は、カメラが撮像した撮像画像において、左右の眼の位置が左右対称になっているか否かを判定する。具体的には、画像の左右端から左右の眼まで距離が等しい場合、左右対称となる。つまり、画像の左端から左眼までの距離と、画像の右端から右眼までの距離が一致している場合、制御部２０は、装着状態が左右対称であると判定する。また、制御部２０は、撮像画像において、左眼と右眼の水平に配置されているか否かにより、左右の対称性を判定しても良い。
　また、制御部２０は、上下の対称性を判定しても良い。例えば、光学センサ１１が、高さ方向における眼の位置を検出する。つまり、光学センサ１１がヘッドマウントディスプレイ１００に対する左右の眼の相対的な高さを検出する。そして、左右の眼の高さが所定の高さにあれば、制御部２０は、上下対称であると判定する。左右の眼の高さが所定の高さから外れていれば、制御部２０は、上下対称ではないと判定する。制御部２０は、撮像画像の上端から眼の中心位置までの距離と、撮像画像の下端から眼の中心位置まで距離とを示す垂直方向の画素数を算出する。そして、制御部２０は、これらの画素数に応じて、左右の眼の高さを検出することができる。
　ヘッドマウントディスプレイ１００の装着状態が左右対称でない場合（Ｓ１０９のＮＯ）、駆動部４０がベルト１２０を緩めて、ユーザＵに再装着を促す。従って、ステップＳ１０３に戻り、再度、ヘッドマウントディスプレイ１００がベルト１２０の調整を行う。ヘッドマウントディスプレイ１００の装着状態が左右対称である場合（Ｓ１０９のＹＥＳ）、表示部３０は、ヘッドマウントディスプレイ１００の装着が完了したことを表示する（Ｓ１１０）。もちろん、ヘッドマウントディスプレイ１００は、表示部３０による表示に限らず、音声メッセージにより装着が完了したことを報知しても良い。なお、ユーザＵはヘッドマウントディスプレイ１００の装着が終了した後、手動でベルト１２０の長さなどを調節が出来る。あるいは、ヘッドマウントディスプレイ１００の装着状態が対称である場合、駆動部４０がベルトを締めるように駆動してもよい。このようにすることで、ヘッドマウントディスプレイ１００を適切な装着位置で確実に保持することができる。
　上記のように、駆動部４０がベルト１２０の締め付け強度を調整する。さらに、その後、ユーザＵが手動でベルト１２０を調整可能となっている。例えば、ユーザＵがステップＳ１１０の後に、手動でベルト１２０の長さ等を調整することができる。ユーザＵが手動で調整した場合、ベルト１２０の締め付け強度が設定からずれてしまう。そのため、制御部２０は、現在の締め付け強度が記憶されている設定のいずれとも異なっているか否かを判定する（Ｓ１１１）。例えば、圧力センサ１２の検出値が、既に登録されている設定値のいずれかと一致しているか否かを制御部２０が判定する。
　現在のベルト１２０の締め付け強度が記憶されている設定のいずれとも異なっていない場合（Ｓ１１１のＮＯ）、処理を終了する。つまり、設定値と検出値が一致しているため、ユーザＵに適した設定でヘッドマウントディスプレイ１００を装着できている。よって、適切な装着状態で、ヘッドマウントディスプレイ１００がユーザＵに対してコンテンツを再生することができる。
　現在のベルト１２０の締め付け強度が記憶されている設定のいずれとも異なっている場合（Ｓ１１１のＹＥＳ）、現在の締め付け強度を記憶するかをユーザＵに尋ねる（Ｓ１１２）。つまり、新たな設定値を記憶部５０に格納するか否かをユーザＵに問い合わせる。表示部３０が、メッセージや「ＹＥＳ／ＮＯ」のボタンを表示して、現在の締め付け強度を記憶するかを問い合わせる。
　制御部２０は、記憶することが選択されたか否かを判定する（Ｓ１１３）。例えば、ユーザＵが操作部６０を操作することで、記憶するか否かを選択することができる。記憶することが選択された場合（Ｓ１１３のＹＥＳ）、現在の締め付け強度を記憶部５０が記憶する（Ｓ１１４）。つまり、ユーザＵが操作部６０を操作して、図５のメニュー画面２００において、現在値の登録ボタン２０４をクリックする。これにより、現在の圧力センサ１２の検出値やベルト１２０の位置又は長さなどのデータが記憶部５０に書き込まれる。このようにして処理が終了する。また、記憶することが選択されない場合（Ｓ１１３のＮＯ）、記憶部５０が現在の締め付け強度を記憶しない（Ｓ１１５）。このようにして処理が終了する。
　上記の調整方法によって、ユーザＵ毎に適した設定で、ヘッドマウントディスプレイ１００を装着することが可能となる。駆動部４０がベルト１２０を締め付けているため、煩雑な装着を回避することができる。ユーザＵが、簡便かつ適切にヘッドマウントディスプレイ１００を装着することができる。ユーザＵが脱着を繰り返した場合でも、一定の締め付け強度で装着することが可能となる。
　このように、撮像画像に基づいて、制御部２０が、ヘッドマウントディスプレイ１００に対する左右の眼の左右又は上下の位置を検出する。制御部２０は、ユーザＵの左右の眼について、左右又は上下の少なくとも一方が対称であるか否かを判定する。対称である場合、制御部２０は、ベルト１２０を締めるように、駆動部４０を駆動する。さらに、ユーザＵの左右の眼について、左右又は上下の少なくとも一方が対称であるか否かを判定する。非対称である場合、制御部２０は、ベルト１２０を緩めるように、駆動部４０を駆動する。これにより、ユーザＵが適切な締め付け強度で装着することができる。すなわち、ユーザＵは確実に保持状態でヘッドマウントディスプレイ１００を装着することができる。ユーザＵが適切な装着状態で表示された表示画像を視認することができる。なお、左右と上下の両方の対称性を判定した場合、制御部２０は、左右対称かつ上下対称である場合に、対称であると判定してもよい。換言すると、左右と上下の両方の対称性を判定した場合、制御部２０は、左右非対称又は上下非対称である場合に、非対称であると判定してもよい。
　さらに、ユーザＵが自分に適した設定を記憶部５０に登録することが可能となる。したがって、複数のユーザＵがヘッドマウントディスプレイ１００を使用する場合であって、それぞれのユーザＵが、簡便かつ適切にヘッドマウントディスプレイ１００を装着することができる。
　次に、衝撃検知部１４が衝撃を検知した場合のフローについて、図６を用いて説明する。まず、衝撃検知部１４が衝撃を検知する（Ｓ２０１）。例えば、加速度センサで検出された加速度が閾値を超えた場合、衝撃検知部１４が衝撃を検知する。衝撃を検知すると、駆動部４０がベルト１２０を緩める（Ｓ２０２）。このようにすることで、ヘッドマウントディスプレイ１００がユーザＵの頭部から外れる。
　例えば、ユーザＵが転倒するなどして、衝撃が加わると、大きな加速度が生じる。よて、加速度に応じて衝撃を検知するができる。衝撃が加わった場合、ヘッドマウントディスプレイ１００が速やかに取り外される。したがって、危険を回避することができる。
　次に、ユーザＵがヘッドマウントディスプレイ１００を取り外し時のフローについて、図７を用いて説明する。図７は、取り外し時の制御を示すフローチャートである。
　まず、ユーザＵによる取り外し操作が行われる（Ｓ３０１）。例えば、取り外し操作を行うため、ユーザＵは、図５に示すメニュー画面において、取り外しボタン２０２をクリックする。すると、制御部２０が、取り外し確認を行う（Ｓ３０２）。例えば、表示部３０がメッセージや「ＹＥＳ／ＮＯ」のボタンを表示して、ユーザＵにヘッドマウントディスプレイ１００を取り外すか否かを問い合わせる。
　そして、制御部２０は、取り外しが決定されたか否かを判定する（Ｓ３０３）。ユーザＵが取り外しを決定した場合（Ｓ３０３のＹＥＳ）、取り外しを行う（Ｓ３０４）。つまり、ユーザＵがＹＥＳボタンをクリックすると、駆動部４０がベルト１２０を緩める。このようにすることで、ヘッドマウントディスプレイ１００が取り外し可能となる。ユーザＵが取り外しを決定しない場合（Ｓ３０３のＮＯ）、元の動作に戻る（Ｓ３０５）。ユーザＵがＮＯボタンをクリックすると、駆動部４０が設定を維持する。駆動部４０が締め付け強度を維持したまま、コンテンツの再生などが行われる。このようにすることで、ユーザＵが取り外しを決定するまでの間、締め付け強度を一定にすることができる。よって、適切な装着状態を維持することができる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。上記の実施の形態の２つ以上を適宜組み合わせることも可能である。
　この出願は、２０２０年１２月１１日に出願された日本出願特願２０２０－２０５６５６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００　ヘッドマウントディスプレイ
　１１０　本体部
　１２０　ベルト
　１０　検知部
　１１　光学センサ
　１２　圧力センサ
　１３　モーションセンサ
　１４　衝撃検知部
　２０　制御部
　３０　表示部
　４０　駆動部
　５０　記憶部
　６０　操作部

Claims (7)

  1. 　表示画像を生成する本体部と、
    　前記本体部をユーザの頭部に固定するために設けられたベルトと、
    　前記ベルトの締め付け強度を検出するために設けられた第１センサと、
    　前記ベルトの締め付け強度に関する設定を記憶する記憶部と、
    　前記第１センサでの検出結果と前記設定とに応じて、前記ベルトを締め付ける駆動部と、を備えたヘッドマウントディスプレイ。
  2. 　前記記憶部には、前記ユーザが選択可能な複数の設定が記憶されており、
    　前記第１センサで検出された締め付け強度が、前記ユーザによって選択された設定になるように、前記駆動部が前記ベルトを締め付ける請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  3. 　前記ユーザの眼を検出する第２センサをさらに備え、
    　前記第２センサで検出された左右の眼の位置に応じて、前記駆動部を制御する制御部と、をさらに備えた請求項１，又は２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  4. 　前記ユーザが前記締め付け強度に関する前記設定をして、前記駆動部が前記ベルトを締め付けた後、
    　前記制御部は、前記ユーザの左右の眼の位置について、左右または上下の少なくとも一方に対して対称か否かを判定し、対称でない場合に前記ベルトを緩めるように前記駆動部を駆動させる、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  5. 　前記ユーザが前記締め付け強度に関する前記設定をした後、
    　前記制御部は、前記ユーザの左右の眼の位置について、左右または上下の少なくとも一方に対して対称か否かを判定し、対称である場合に前記ベルトを締めるように前記駆動部を駆動させる、請求項３，又は４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  6. 　前記ヘッドマウントディスプレイに加わる衝撃を検出する衝撃検出部をさらに備え、
    　前記衝撃が加えられた場合に、前記駆動部が前記ベルトを緩める請求項１～５のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  7. 　表示画像を生成する本体部と、
    　前記本体部をユーザの頭部に固定するために設けられたベルトと、
    　前記ベルトを締め付ける駆動部と、を備えたヘッドマウントディスプレイの調整方法であって、
    　前記ベルトの締め付け強度を検出するステップと、
    　前記駆動部が、前記締め付強度と、予め記憶されている設定に応じて前記ベルトを締め付けるステップと、を備えたヘッドマウントディスプレイの調整方法。
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