JP7796151B2 - ヘッドマウント装置 - Google Patents

Description

本願は、仮想映像デバイスの技術分野に関し、具体的には、ヘッドマウント装置に関する。

仮想映像デバイスは仮想映像を提供することができる。ユーザーは仮想映像デバイスのレンズを通して仮想映像デバイスが提供する仮想映像を見ることができる。目は外界を観察するときに、目は回転することによって大きな観察範囲を持つことができる。一方、仮想映像の画面が観察範囲より小さいので、目はすべての仮想映像を見ることができる。これと同時に観察範囲内に仮想映像にカバーされていない画面が現れる。一方、ヘッドは幾つかの状態では、目が回り、仮想映像でカバーされていない領域に目の視線が入り、これにより、仮想映像の画面が見えなくなる。

そこで、本願では、レンズを回転させることで、仮想映像と目の視線との重なりを維持できるようにするヘッドマウント装置を提供する。

本願の１つの実施形態は、ヘッドマウント装置を提供する。前述のヘッドマウント装置は、本体フレーム、レンズホルダ、レンズ及びモニタを含む。本体フレームは、ユーザーのヘッドに装着するために使用される。レンズホルダは本体フレームに回動可能に設けられている。レンズはレンズホルダに設けられている。レンズは仮想映像を表示するために使用される。仮想映像は観察範囲よりも小さい。観察範囲は、ユーザーの目が回動することによって見える範囲である。モニタは、本体フレームまたはレンズホルダに設置されている。モニタは、ユーザーのヘッドの状態を監視するために使用される。モニタによって、ユーザーのヘッドの状態を監視する。レンズホルダは、ユーザーの目に対するレンズの角度を変更し、観察範囲内での仮想映像の位置を調整するために、レンズを動かして移動させるように回動することができる。

上記実施形態では、ユーザーの目は、レンズを通して仮想映像を見る。目は回動によって見える観察範囲が仮想映像よりも大きい。本体フレームはヘッドに対して固定されており、レンズホルダは本体フレームに対して回動することによりヘッドに対して回動して、レンズの目に対する角度を変えることで仮想映像の目に対する位置を変えるように、レンズを動かして移動させる。レンズは仮想映像と目の間にあるため、レンズを小幅に調整することで仮想映像の位置を大幅に変えることができる。これと同時に、モニタによって監視されたヘッドの状態情報に基づいて、観察範囲における目の視線の相対位置を判断し、且つ仮想映像の観察範囲内における相対位置と比較して、レンズの目に対する角度を調整し、仮想映像と目の視線との重なり合いを迅速に実現する。

本願の幾つかの実施例では、ユーザーのヘッドの状態は、ユーザーの目の視線位置を含み、前記モニタは、前記レンズホルダに設けられ、ユーザーの目の視線位置を追跡するための眼動追跡器を含み、
前記眼動追跡器がユーザーの目の視線が前記観察範囲内で前記仮想映像がカバーしていない位置に落ちると追跡した場合、前記レンズホルダは回動して前記仮想映像の前記観察範囲内での位置を変更し、
前記眼動追跡器がユーザーの目の視線が前記観察範囲内で前記仮想映像がカバーする位置に落ちると追跡した場合、前記レンズホルダは前記仮想映像の前記観察範囲内での位置が固定するように、前記本体フレームに対して固定される。

上述した実施例では、眼の視線位置はヘッドの状態の１つであり、眼動追跡器は眼に向けるようにレンズホルダに設けられて、眼の視線位置を監視する。目の視線位置を監視することにより、観察範囲と直接比較して目の視線の観察範囲内での相対位置を得る。これにより、仮想映像の位置が視線位置と重なり合わないときに、仮想映像が視線の所在位置に移動するようにレンズの角度を調整したり、仮想映像と視線との位置が重なり合うときに、レンズの角度を固定して、仮想映像を視線の所在位置に合わせるように維持したりすることができる。

本願の幾つかの実施例では、前記ヘッドマウント装置は、分析制御モジュールと駆動モジュールとをさらに含み、前記分析制御モジュール及び前記駆動モジュールは、前記本体フレーム又は前記レンズホルダに設けられ、
前記分析制御モジュールは、前記眼動追跡器と前記駆動モジュールとにそれぞれ電気的に接続され、前記眼動追跡器が監視するユーザーの目の視線位置信号を受信して分析し、
前記分析制御モジュールは、ユーザーの目の視線が前記観察範囲内の前記仮想映像がカバーしていない位置に落ちると判断した場合、前記駆動モジュールを制御して前記レンズホルダを前記本体フレームに対して回動させ、
前記分析制御モジュールは、ユーザーの目の視線が前記観察範囲内の前記仮想映像がカバーする位置に落ちると判断した場合、前記レンズホルダが前記本体フレームに対して固定されることを維持するように前記駆動モジュールを制御する。

上記実施例では、眼動追跡器は、目の視線位置を監視し且つそれを信号に変換して分析制御モジュールに伝送する。分析制御モジュールは、この信号を分析して視線の観察範囲内での位置を判断することができる。このように、目の視線位置と仮想映像とのずれ及びずれの位置を得ることができる。その後、分析制御モジュールは、駆動モジュールがレンズホルダに対してどのような駆動動作を実行するかを制御し、レンズホルダを回動させるか、レンズホルダを固定したままにして、仮想映像と目の視線との重ね合わせ較正を自動的に完了する。

本願の幾つかの実施例では、ユーザーのヘッドの状態は、前記ユーザーのヘッドの回動角度を含み、
前記モニタは、慣性測定ユニットを含み、
前記慣性測定ユニットは、前記本体フレームに設けられて、前記ユーザーのヘッドの回動角度を監視するために用いられ、
前記慣性測定ユニットは、前記ユーザーのヘッドが前記ヘッドの初期位置よりも所定の角度を超えて回動することを監視した場合、前記レンズホルダは回動して、前記観察範囲内での前記仮想映像の位置を変え、
前記慣性測定ユニットは、前記ユーザーのヘッドが前記ヘッドの初期位置よりも回動角度が所定の角度を超えていないことを監視した場合、前記レンズホルダは前記本体フレームに対して固定され、前記仮想映像の前記観察範囲内での位置は固定される。

上記実施例では、ヘッドの回動角度はヘッドの状態の１つである。慣性測定ユニットは本体フレーム１に設けられ、本体フレームはヘッドに対して固定されているので、慣性測定ユニットはヘッドの３軸姿勢角及び加速度を測定して、さらにヘッドの回動角度を得ることができる。一方、ヘッドが回動する際に、目もそれに伴って回動するので、ヘッドの回動角度を監視することによって目の視線位置の判断を実現することができ、観察範囲と間接的に比較して目の視線の観察範囲内での相対位置を得ることができる。これにより、仮想映像と視線との位置が重なり合わないときに、仮想映像が視線の所在位置に移動するようにレンズの角度を調整することができる。または、仮想映像と視線との位置が重なり合うときに、レンズの角度を固定して、仮想映像の位置と視線の所在位置との重なりを維持ようにすることができる。

本願の幾つかの実施例では、前記ヘッドマウント装置は、分析制御モジュールと駆動モジュールとをさらに含み、前記分析制御モジュール及び前記駆動モジュールは、前記本体フレーム又は前記レンズホルダに設けられ、
前記分析制御モジュールは、前記眼動追跡器及び前記駆動モジュールにそれぞれ電気的に接続されて、前記眼動追跡器が監視するユーザーのヘッドの回動角度信号を受信して分析し、
前記分析制御モジュールは、前記ユーザーのヘッドの回動角度が前記所定の角度を超えていると判断すると、前記駆動モジュールを制御して前記レンズホルダを前記本体フレームに対して回動させ、
前記分析制御モジュールは、前記ユーザーのヘッドの回動角度が前記所定の角度を超えていないと判断すると、前記レンズホルダが前記本体フレームに対して固定されることを維持するように前記駆動モジュールを制御する。

上記実施例では、慣性測定ユニットは、ヘッドの回動角度を監視し且つそれを信号に変換して分析制御モジュールに伝送する。分析制御モジュールはこの信号を分析して、ヘッドの回動角度の大きさに基づいて眼の回転角度を分析し、それによって目の視線位置を取得し、且つ観察範囲内での視線位置を判断して、さらに、目の視線位置が仮想映像とずれているかどうか及びずれている位置を得る。その後、分析制御モジュールは、駆動モジュールがレンズホルダに対してどのような駆動動作を実行するかを制御し、レンズホルダを回動させるかまたはレンズホルダの固定状態を維持して、仮想映像と目の視線との重ね合わせ較正を自動的に完了する。

本願の幾つかの実施例では、前記ヘッドマウント装置は、回転軸をさらに備え、前記レンズホルダは、前記回転軸を介して前記本体フレームに回動可能に連結され、
前記レンズホルダは、前記本体フレームに対して回動して、ユーザーの目に対する前記レンズの角度を変化させる。

上記実施例では、レンズホルダは、回転軸回りに回動可能であるので、本体フレームに対して回動可能である。レンズはレンズホルダに対して固定されると、レンズホルダはレンズを動かして本体フレームに対して回動させる。一方では、本体フレームの目に対する位置は固定される。これにより、レンズの目に対する角度は変えられ、観察範囲内における仮想映像の位置を調整して、仮想映像と目の視線位置が重なるようにする。

本願の幾つかの実施例では、前記レンズホルダの数は１つであり、前記レンズホルダには２つの前記レンズが設けられ、２つの前記レンズはそれぞれユーザーの２つの目に前記仮想映像を表示するために用いられ、
前記レンズホルダが回動する際に、２つの前記レンズの角度はそれぞれ対応するユーザーの目が変化する角度と等しくなる。

上記実施例では、ユーザーの２つの目の回動方向と角度の大きさは同じである。１つのレンズホルダを介して２つのレンズを同時に動かし移動させ、２つのレンズとそれぞれの対応する目との間の角度を同期して変化させ、且つ２つのレンズとそれぞれの対応する目との角度を等しく維持すれば、２つの目の視線位置を同時に仮想映像と重ね合わせることができ、一方の目が仮想映像の画面を見えるが、他方の目が仮想映像の画面を見えない状況は避けられる。

本願の幾つかの実施例では、前記ヘッドマウント装置は、スライドレールとスライダとをさらに備え、前記本体フレームと前記レンズホルダの中の一方には第１の弧面が設けられ、他方には前記スライダが設けられており、前記スライドレールは、前記第１の弧面に沿って設けられ、前記スライダは、前記スライドレールに摺動可能に設けられ、これにより、前記レンズホルダは前記本体フレームに対して摺動して、前記レンズのユーザーの目に対する角度を変える。

上記実施例では、スライダとスライドレールとの協働によって、レンズホルダは本体フレームに対してスライド可能になり、レンズホルダのスライド方向はスライドレールの延在方向である。スライドレールは、本体フレームにおける第１の弧面に沿って延在する。従って、レンズホルダはスライドと同時に本体フレームに対して回動可能であるが、レンズはレンズホルダに対して固定され、本体フレームの目に対する位置は固定される。これにより、目に対するレンズの角度を変えることができ、観察範囲内における仮想映像の位置を調整して、仮想映像と目の視線との位置が重なるようにする。

本願の幾つかの実施例では、前記本体フレームは、ユーザーのヘッドにリング状に装着されるヘッドリングを含み、前記レンズホルダは、前記ヘッドリングに対して回動可能である。

上記実施例では、ヘッドリングは、ヘッドに環設され、複数方向においてヘッドによりストッパされて移動できなくなる。このように、ヘッドリングをヘッドに対する位置を固定すると、レンズホルダがヘッドリングに対して回動することで、レンズホルダがヘッドに対して回動できるようになる。これにより、レンズを動かして目に対する角度を変更させて、仮想映像と目の視線との位置を重なり合うようにする。

本願の幾つかの実施例では、前記本体フレームは、前記ヘッドリングに設けられた固定パッドをさらに含み、前記固定パッドには、第２の弧面が設けられており、前記第２の弧面は、ユーザーのヘッドに対して前記ヘッドリングを固定するためにユーザーの額に貼り付けられ、前記レンズホルダは、前記固定パッドに回転自在に設けられている。

上記実施例において、ヘッドリングには固定パッドが設けられており、ヘッドリングがヘッドに環設されること及び固定パッドの第２の弧面がユーザーの額に当接することの共同作用によって、ヘッドリング、固定パッドとヘッドとの相対位置の安定性は強化される。これにより、レンズホルダが固定パッドに対して回動してレンズを動かして目に対する角度を変えると、レンズと目との間の角度はヘッドリングと固定パッドのヘッドに対する移動の影響を受けず、レンズホルダがレンズを動かして目との角度を安定的に変え、仮想映像と目の視線との位置を安定的に一致させることができるようにする。

本願の実施形態の技術的態様をより明確に説明するために、以下に実施形態における図面を簡単に説明するが、以下の図面は本願の幾つかの実施形態のみを示しているので、範囲の限定とみなすべきではないことを理解すべきである。
本願の一実施例に係るモニタが眼動追跡器である場合のヘッドマウント装置がユーザーのヘッドに装着された時の構造概略図である。 図１のヘッドマウント装置がレンズの回動を制御する時のフローチャートである。 本願の一実施例に係るモニタが慣性測定ユニットである場合のヘッドマウント装置がユーザーのヘッドに装着された場合の構造概略図である。 図３のヘッドマウント装置がレンズの回動を制御する時のフローチャートである。

以下、本願の実施形態における技術的態様について、本願の実施形態における図面と関連して説明するが、明らかに、説明された実施形態は本願の一部の実施形態にすぎず、すべての実施形態ではない。

本願の説明において、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」などが示す方位または位置関係は、図面に基づく方位又は位置関係であり、単に本願の説明を容易にし、説明を簡略化するためのものであり、指定された装置または素子が特定の方位を有し、特定の方位で構築及び操作されることを指示したり暗示したりするものではなく、本願に対する制限として理解すべきではない。

なお、あるコンポーネントが別のコンポーネントに「固定」されると称する場合、それは直接に別のコンポーネントに固定されてもよいし、中間媒体を介して別のコンポーネントに固定されてもよい。あるコンポーネントが別のコンポーネントに「接続される」と認定される場合、それは別のコンポーネントに直接接続されているか、同時に中間媒体が存在する可能性がある。あるコンポーネントが別のコンポーネントに「設置される」と認定される場合、それは別のコンポーネントに直接設置されているか、同時に中間媒体が存在する可能性がある。

特に定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本願の分野に属する技術者が一般的に理解するものと同じ意味である。本願の明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、本願を制限することを意図するものではない。本明細書で使用される用語「及び／または」は、１つまたは複数の関連する列挙されたアイテムの任意及びすべての組合せを含む。

本願の実施形態によるヘッドマウント装置は、本体フレーム、レンズホルダ、レンズ及びモニタを含む。本体フレームは、ユーザーのヘッドに装着するために使用される。レンズホルダは本体フレームに回動可能に設けられている。レンズはレンズホルダに設けられている。レンズは仮想映像を表示するために使用される。仮想映像は観察範囲よりも小さい。観察範囲は、ユーザーの目が回動することによって見える範囲である。モニタは、本体フレームまたはレンズホルダに設置されている。モニタは、ユーザーのヘッドの状態を監視するために使用される。モニタによって、ユーザーのヘッドの状態を監視する。レンズホルダは、ユーザーの目に対するレンズの角度を変更し、観察範囲内の仮想映像の位置を調整するために、回動してレンズを動かすことができる。

ユーザーの目は、レンズを通して仮想映像を見る。目は回動によって見える観察範囲が仮想映像よりも大きい。本体フレームはヘッドに対して固定されており、レンズホルダは本体フレームに対して回動することによりヘッドに対して回動して、レンズの目に対する角度を変えることで仮想映像の目に対する位置を変えるように、レンズを動かして移動させる。レンズは仮想映像と目の間にあるため、レンズを小幅に調整することで仮想映像の位置を大幅に変えることができる。これと同時に、モニタによって監視されたヘッドの状態情報に基づいて、観察範囲における目の視線の相対位置を判断し、且つ仮想映像の観察範囲内における相対位置と比較して、レンズの目に対する角度を調整し、仮想映像と目の視線との重なり合いを迅速に実現する。

以下、添付図面に基づいて、本願の幾つかの実施形態について詳細に説明する。矛盾しない場合には、以下の実施形態及び実施形態における特徴を互いに組み合わせてもよい。

図１及び図３に示すように、本願の一実施形態に係るヘッドマウント装置１００は、本体フレーム１と、レンズホルダ２と、レンズ３と、モニタ４とを含む。本体フレーム１は、ユーザー２００のヘッド２０１に装着するためのものである。レンズホルダ２は、本体フレーム１に回動可能に設けられている。レンズ３は、レンズホルダ２に設けられている。レンズ３は、仮想映像３１を表示するために用いられる。仮想映像３１は、観察範囲２０２１よりも小さい。観察範囲２０２１は、ユーザー２００の目２０２が回動することによって見える範囲である。モニタ４は、本体フレーム１又はレンズホルダ２に設けられている。モニタ４は、ユーザー２００のヘッド２０１の状態を監視するために用いられる。モニタ４によって、ユーザー２００のヘッド２０１の状態を監視する。レンズホルダ２は、ユーザー２００の目２０２に対するレンズ３の角度を変えて、観察範囲２０２１内における仮想映像３１の位置を調整するように、回動してレンズ３を動かして移動させることができる。

ユーザー２００の目２０２は、レンズ３を介して仮想映像３１を見る。目２０２は回動によって見える観察範囲２０２１は、仮想映像３１よりも大きい。本体フレーム１は、ヘッド２０１に対して固定されている。レンズホルダ２は、本体フレーム１に対して回動することによりヘッド２０１に対して回動可能である。レンズホルダ２は、レンズ３の目２０２に対する角度を変えることで仮想映像３１の目２０２に対する位置を変えるように、レンズ３を動かして移動させる。レンズ３は仮想映像３１と目２０２の間にあるため、レンズ３を小幅に調整することで仮想映像３１の位置を大幅に変えることができる。これと同時に、モニタ４によって監視されたヘッド２０１の状態情報に基づいて、観察範囲２０２１における目２０２の視線２０２２の相対位置を判断し、且つ仮想映像３１の観察範囲２０２１内における相対位置と比較して、レンズ３の目２０２に対する角度を調整し、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２との重なり合いを迅速に実現する。

幾つかの実施例では、仮想映像３１は、AR仮想映像３１、VR仮想映像３１、及びMR仮想映像３１を含むが、これらに限定されない。幾つかの実施例では、レンズ３が表示する仮想映像３１は、レンズ３に対する角度が固定されている。

幾つかの実施例では、目２０２は回動することによってレンズ３の範囲外の領域を見ることができる。観察範囲２０２１は、目２０２がレンズ３を通して見える部分よりも大きい。これと同時に、目２０２がレンズ３を通して見る範囲は、仮想映像３１よりも大きい。即ち、目２０２がレンズ３を通して見る時にも、仮想映像３１によってまだ一部の領域がカバーされていない。レンズホルダ２は、観察範囲２０２１内での仮想映像３１の位置を調整するために、レンズ３が目２０２に対して角度を変えるように回動する。なお、幾つかの実施例では、目２０２は回動することによってレンズ３の範囲外の領域を見ることができる。観察範囲２０２１は、目２０２がレンズ３を通して見える部分よりも大きい。これと同時に、仮想映像３１は、目２０２がレンズ３を通して見る範囲をすべてカバーすることができる。同様に、レンズホルダ２の回動によって、レンズ３は目２０２に対して角度を変えて、観察範囲２０２１内での仮想映像３１の位置を調整する。

図１及び図３に示すように、幾つかの実施例では、ヘッドマウント装置１００は、回転軸５をさらに備える。レンズホルダ２は、回転軸５を介して本体フレーム１に回動可能に連結される。レンズホルダ２は、本体フレーム１に対して回動して、ユーザー２００の目２０２に対するレンズ３の角度を変化させる。レンズホルダ２は、回転軸５回りに回動可能であるので、本体フレーム１に対して回動可能である。レンズ３はレンズホルダ２に対して固定されると、レンズホルダ２はレンズ３を動かして本体フレーム１に対して回動させる。一方では、本体フレーム１の目２０２に対する位置は固定される。これにより、レンズ３の目２０２に対する角度は変えられ、観察範囲２０２１内における仮想映像３１の位置を調整して、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２の位置が重なるようにする。

幾つかの実施例では、レンズホルダ２は回転軸５に固定的に接続され、駆動モジュールは回転軸５を駆動して回動させることでレンズホルダ２を回動させる。回転軸５は、電動回転軸５である。

図１及び図２に示すように、幾つかの実施例では、ユーザー２００のヘッド２０１の状態は、ユーザー２００の目２０２の視線２０２２の位置を含む。モニタ４は、眼動追跡器４１を含む。眼動追跡器４１は、レンズホルダ２に設けられている。眼動追跡器４１は、ユーザー２００の目２０２の視線２０２２の位置を追跡するために用いられる。眼動追跡器４１がユーザー２００の目２０２の視線２０２２が観察範囲２０２１内の仮想映像３１がカバーしていない位置に落ちたと追跡すると、レンズホルダ２は回動して、観察範囲２０２１内での仮想映像３１の位置を変える。眼動追跡器４１がユーザー２００の目２０２の視線２０２２が観察範囲２０２１内の仮想映像３１がカバーする位置に落ちたと追跡すると、レンズホルダ２は本体フレーム１に対して固定され、仮想映像３１の観察範囲２０２１内での位置は固定される。目２０２の視線２０２２の位置はヘッド２０１の状態の１つであり、眼動追跡器４１は目２０２に向けるようにレンズホルダ２に設けられて、目２０２の視線２０２２の位置を監視する。目２０２の視線２０２２の位置を監視することにより、観察範囲２０２１と直接比較して目２０２の視線２０２２の観察範囲２０２１内での相対位置を得る。これにより、仮想映像３１の位置が視線２０２２の位置と重なり合わないときに、仮想映像３１が視線２０２２の所在位置に移動するようにレンズ３の角度を調整したり、仮想映像３１と視線２０２２との位置が重なり合うときに、レンズ３の角度を固定して、仮想映像３１を視線２０２２の所在位置に合わせるように維持したりすることができる。幾つかの実施例では、眼動追跡器４１は、レンズホルダ２に設けられ且つ目２０２に向かうカメラをさらに含む。このカメラは、眼球と眼球周辺の特徴変化に基づいて目２０２の視線２０２２を追跡したり、虹彩角度変化に基づいて目２０２の視線２０２２を追跡したりすることができ、赤外線などの光束を虹彩に能動的に投射することで特徴を抽出して、目２０２の視線２０２２を追跡したりすることもできる。

図１及び図２に示すように、幾つかの実施例では、仮想映像３１は、観察範囲２０２１内と観察範囲２０２１の下限との間に被覆されていない位置を有する。眼動追跡器４１は、ユーザー２００の目２０２の視線２０２２が一定の角度まで下に偏向したことを追跡すると、ユーザー２００の目２０２の視線２０２２が観察範囲２０２１内の仮想映像３１の下方の領域に入ると判定し、レンズホルダ２はレンズ３の下辺が上辺よりも目２０２に近づくように回動し、これにより、レンズ３の目２０２に対する角度を変えて、仮想映像３１を目２０２の視線２０２２に再び重ね合わせるようにする。通常、ユーザー２００は、近く、特に直視より下方に偏った位置を見る。ユーザー２００は、頭を下げるよりも、画面を見るために目２０２を回転させる傾向がある。一方、ユーザー２００は、左側、右側、または上側を見る場合には、画面を見るために頭を回転する傾向がある。

図１及び図２に示すように、幾つかの実施例では、ヘッドマウント装置１００は、分析制御モジュール（図示せず）と駆動モジュール（図示せず）とをさらに含む。分析制御モジュール及び駆動モジュールは、本体フレーム１又はレンズホルダ２に設けられている。分析制御モジュールは、眼動追跡器４１及び駆動モジュールにそれぞれ電気的に接続されている。分析制御モジュールは、眼動追跡器４１が監視するユーザー２００の目２０２の視線２０２２の位置信号を受信して分析することができる。分析制御モジュールは、ユーザー２００の目２０２の視線２０２２が観察範囲２０２１内の仮想映像３１がカバーしていない位置に落ちたと判断すると、駆動モジュールを制御してレンズホルダ２を本体フレーム１に対して回動させる。分析制御モジュールは、ユーザー２００の目２０２の視線２０２２が観察範囲２０２１内の仮想映像３１がカバーする位置に落ちたと判断すると、レンズホルダ２が本体フレーム１に対して固定されることを維持するように駆動モジュールを制御する。眼動追跡器４１は、目２０２の視線２０２２の位置を監視し、且つそれを信号に変換して分析制御モジュールに伝送する。分析制御モジュールは、この信号を分析して視線２０２２の観察範囲２０２１内での位置を判断することができる。このように、目２０２の視線２０２２の位置と仮想映像３１とのずれ及びずれの位置を得ることができる。その後、分析制御モジュールは、駆動モジュールがレンズホルダ２に対してどのような駆動動作を実行するかを制御し、レンズホルダ２を回動させるか又はレンズホルダ２を固定したままにして、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２との重ね合わせ較正を自動的に完了する。幾つかの実施例では、電気通信接続は電気接続または信号接続であり、信号の伝送を実現することができればよいことが理解される。

幾つかの実施例では、分析制御モジュールは、SoCチップを含むが、これらに限定されない。

図３及び図４に示すように、幾つかの実施例では、ユーザー２００のヘッド２０１の状態は、ユーザー２００のヘッド２０１の回動角度を含む。モニタ４は、慣性測定ユニット４２を含む。慣性測定ユニット４２は、本体フレーム１に設けられている。慣性測定ユニット４２は、ユーザー２００のヘッド２０１の回動角度を監視するために用いられる。慣性測定ユニット４２は、ユーザー２００のヘッド２０１がヘッド２０１の初期位置よりも所定の角度を超えて回動することを監視した場合、レンズホルダ２は回動して、観察範囲２０２１内での仮想映像３１の位置を変える。慣性測定ユニット４２は、ユーザー２００のヘッド２０１がヘッド２０１の初期位置よりも回動角度が所定の角度を超えていないことを監視した場合、レンズホルダ２は本体フレーム１に対して固定され、仮想映像３１の観察範囲２０２１内での位置は固定される。ヘッド２０１の回動角度はヘッド２０１の状態の１つである。慣性測定ユニット４２は本体フレーム１に設けられ、本体フレーム１はヘッド２０１に対して固定されているので、慣性測定ユニット４２はヘッド２０１の３軸姿勢角及び加速度を測定して、さらにヘッド２０１の回動角度を得ることができる。一方、ヘッド２０１が回動する際に、目２０２もそれに伴って回動するので、ヘッド２０１の回動角度を監視することによって目２０２の視線２０２２の位置の判断を実現することができ、観察範囲２０２１と間接的に比較して目２０２の視線２０２２の観察範囲２０２１内での相対位置を得ることができる。これにより、仮想映像３１と視線２０２２との位置が重なり合わないときに、仮想映像３１が視線２０２２の所在位置に移動するようにレンズ３の角度を調整することができる。または、仮想映像３１と視線２０２２との位置が重なり合うときに、レンズ３の角度を固定して、仮想映像３１の位置と視線２０２２の所在位置との重なりを維持ようにすることができる。幾つかの実施例では、慣性測定ユニット４２はＩＭＵである。ＩＭＵは、３つの単軸の加速度計と３つの単軸のジャイロスコープとを含み、３次元空間におけるヘッド２０１の角速度と加速度を測定し、且つそれによってヘッド２０１の回動角度を算出する。

図３及び図４に示すように、幾つかの実施例では、仮想映像３１は、観察範囲２０２１内と観察範囲２０２１の下限との間に被覆されていない位置を有する。慣性測定ユニット４２は、ヘッド２０１が一定の角度まで下方向に回動するのを監視した後、ユーザー２００の目２０２の視線２０２２が観察範囲２０２１内の仮想映像３１の下の領域に落ちると判定し、レンズホルダ２は、レンズ３の下辺が上辺よりも目２０２に近づくように回動し、これにより、レンズ３の目２０２に対する角度は変化し、仮想映像３１が目２０２の視線２０２２と再び重なるようになる。通常、ユーザー２００は、左側、右側、上側または下側を見る時に、ヘッド２０１の回動が目２０２の回動に合わせて目標位置を見る。例えば、ユーザーが頭を下げて地面を見る時に、目２０２は１５°程度の下傾がある。この場合、レンズホルダ２を通じてレンズ３を動かして移動させることで、仮想映像３１をダウンシフトさせて、頭を下げる際の目２０２の１５°程度の下傾偏差を解消することができる。また、ユーザー２００が前方を直視する時に、目２０２は５°程度の下傾を有し、レンズホルダ２を介してレンズ３を動かして仮想映像３１をダウンシフトさせて、正面視時の目２０２の５°程度の下傾偏差を解消することができる。

図３及び図４に示すように、幾つかの実施例では、分析制御モジュールは、慣性測定ユニット４２及び駆動モジュールにそれぞれ電気的に接続されている。分析制御モジュールは、慣性測定ユニット４２によって監視されたユーザー２００のヘッド２０１の回動角度信号を受信して解析することができる。分析制御モジュールは、ユーザー２００のヘッド２０１の回動角度が所定の角度を超えていると判断すると、駆動モジュールを制御してレンズホルダ２を本体フレーム１に対して回動させる。分析制御モジュールは、ユーザー２００のヘッド２０１の回動角度が所定の角度を超えていないと判断すると、レンズホルダ２が本体フレーム１に対して固定されることを維持するように駆動モジュールを制御する。慣性測定ユニット４２は、ヘッド２０１の回動角度を監視し、且つそれを信号に変換して分析制御モジュールに伝送する。分析制御モジュールはこの信号を分析して、ヘッド２０１の回動角度の大きさに基づいて目２０２の回転角度を分析し、それによって目２０２の視線２０２２の位置を取得し、且つ観察範囲２０２１内での視線２０２２の位置を判断して、さらに、目２０２の視線２０２２の位置が仮想映像３１とずれているかどうか及びずれている位置を得る。その後、分析制御モジュールは、駆動モジュールがレンズホルダ２に対してどのような駆動動作を実行するかを制御し、レンズホルダ２を回動させるかまたはレンズホルダ２の固定状態を維持して、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２との重ね合わせ較正を自動的に完了する。

なお、他の実施例では、ヘッド２０１の状態には、耳に聞こえた音なども含まれている。耳に音が聞こえた後、ユーザー２００は、目２０２を回動させるように音が発生する位置へ見る。従って、レンズホルダ２は回動し、且つレンズ３を動かしてレンズ３のユーザー２００の目２０２に対する角度を変更して、仮想映像３１の観察範囲２０２１内での位置を調整する。

図１及び図３に示すように、幾つかの実施例では、レンズホルダ２の数は１つであり、レンズホルダ２は２つのレンズ３を備え、２つのレンズ３はそれぞれユーザー２００の２つの目２０２に仮想映像３１を表示するために使用される。レンズホルダ２が回動する際に、２つのレンズ３の角度はそれぞれ対応するユーザー２００の目２０２が変化する角度と等しくなる。ユーザー２００の２つの目２０２の回動方向と角度の大きさは同じである。１つのレンズホルダ２を介して２つのレンズ３を同時に動かし移動させ、２つのレンズ３とそれぞれの対応する目２０２との間の角度を同期して変化させ、且つ２つのレンズ３とそれぞれの対応する目２０２との角度を等しく維持すれば、２つの目２０２の視線２０２２の位置を同時に仮想映像３１と重ね合わせることができ、一方の目２０２が仮想映像３１の画面を見えるが、他方の目２０２が仮想映像３１の画面を見えない状況は避けられる。幾つかの実施例では、ユーザー２００は直立して直視し、ヘッドマウント装置１００を装着する場合、垂直方向において、回転軸５は目２０２及びレンズ３よりも高い。

幾つかの実施例では、ヘッドマウント装置１００は、スライドレール（図示せず）とスライダ（図示せず）とをさらに備える。本体フレーム１とレンズホルダ２の中の一方には第１の弧面１２１が設けられ、他方にはスライダが設けられている。スライドレールは第１の弧面１２１に沿って設けられ、スライダはスライドレールに摺動可能に設けられる。これにより、レンズホルダ２は本体フレーム１に対して摺動して、レンズ３のユーザー２００の目２０２に対する角度を変える。スライダとスライドレールとの協働によって、レンズホルダ２は本体フレーム１に対してスライド可能になり、レンズホルダ２のスライド方向はスライドレールの延在方向である。スライドレールは、本体フレーム１における第１の弧面１２１に沿って延在する。従って、レンズホルダ２はスライドと同時に本体フレーム１に対して回動可能であるが、レンズ３はレンズホルダ２に対して固定され、本体フレーム１の目２０２に対する位置は固定される。これにより、目２０２に対するレンズ３の角度を変えることができ、観察範囲２０２１内における仮想映像３１の位置を調整して、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２との位置が重なるようにする。

図１及び図３を参照すると、幾つかの実施例では、本体フレーム１は、ユーザー２００のヘッド２０１にリング状に装着されるヘッドリング１１を含む。レンズホルダ２はヘッドリング１１に対して回動可能である。ヘッドリング１１は、ヘッド２０１に環設され、複数方向においてヘッド２０１によりストッパされて移動できなくなる。このように、ヘッドリング１１をヘッド２０１に対する位置を固定すると、レンズホルダ２がヘッドリング１１に対して回動することで、レンズホルダ２がヘッド２０１に対して回動できるようになる。これにより、レンズ３を動かして目２０２に対する角度を変更させて、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２との位置を重なり合うようにする。

図１及び図３に示すように、幾つかの実施例では、本体フレーム１は、ヘッドリング１１に設けられた固定パッド１２をさらに含む。固定パッド１２は、ユーザー２００のヘッド２０１に対してヘッドリング１１を固定するためにユーザー２００の額に貼り付けるための第２の弧面１２２を備える。レンズホルダ２は、固定パッド１２に回転自在に設けられている。ヘッドリング１１には固定パッド１２が設けられており、ヘッドリング１１がヘッド２０１に環設されること及び固定パッド１２の第２の弧面１２２がユーザー２００の額に当接することの共同作用によって、ヘッドリング１１、固定パッド１２とヘッド２０１との相対位置の安定性は強化される。これにより、レンズホルダ２が固定パッド１２に対して回動してレンズ３を動かして目２０２に対する角度を変えると、レンズ３と目２０２との間の角度はヘッドリング１１と固定パッド１２のヘッド２０１に対する移動の影響を受けず、レンズホルダ２がレンズ３を動かして目２０２との角度を安定的に変え、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２との位置を安定的に一致させることができるようにする。

本願では、ユーザー２００の目２０２はレンズ３を介して仮想映像３１を見ており、目２０２は回動によって見える観察範囲２０２１は仮想映像３１よりも大きい。本体フレーム１はヘッド２０１に対して固定されており、レンズホルダ２は本体フレーム１に対して回動することによりヘッド２０１に対して回動可能であり、レンズ３の目２０２に対する角度が変化するようにレンズ３を動かして移動させることで、仮想映像３１の目２０２に対する位置を変えることができる。レンズ３は仮想映像３１と目２０２との間にあるため、レンズ３を小幅に調整することで仮想映像３１の位置を大幅に変えることができる。これと同時に、モニタ４によって監視されるヘッド２０１の状態情報に基づいて、観察範囲２０２１内における目２０２の視線２０２２の相対位置を判断し、且つ観察範囲２０２１内における仮想映像３１の相対位置と比較して、レンズ３の目２０２に対する角度を調整し、仮想映像３１と目２０２の視線２０２２との重なり合いを迅速に実現する。

以上の実施形態は、本願の技術的態様を説明するためにのみ使用され、本願発明を制限するものではない。上述の好ましい実施形態を参照して本願を詳細に説明したが、当業者は、本願の技術的態様に対して修正するかまたは同等に置き換えることで得られたものは、いずれも本願発明の精神と範囲内に属される。

本願の背景技術部分に開示された情報は、本願の全体的な背景に対する理解を容易にするだけを目的としており、当該情報が当業者に公知の先行技術を構成していることを承認または何らかの形で示唆するものではない。

１００ ヘッドマウント装置
１ 本体フレーム
１１ ヘッドリング
１２ 固定パッド
１２１ 第１の弧面
１２２ 第２の弧面
２ レンズホルダ
３ レンズ
３１ 仮想映像
４ モニタ
４１ 眼動追跡器
４２ 慣性測定ユニット
５ 回転軸
２００ ユーザー
２０１ ヘッド
２０２ 目
２０２１ 観察範囲
２０２２ 視線

Claims (7)

1. ユーザーのヘッドに装着するための本体フレームと、
   前記本体フレームに回動自在に設けられたレンズホルダと、
   前記レンズホルダに設けられ、仮想映像を表示するために用いられるレンズと、
   前記本体フレーム又は前記レンズホルダに設けられ、ユーザーのヘッドの状態を監視するためのモニタと、を備え、
   前記仮想映像は観察範囲より小さく、前記観察範囲はユーザーの目が回動することにより見える範囲であり、
   前記モニタによって監視されるユーザーのヘッドの状態に応じて、前記レンズホルダはユーザーの目に対する前記レンズの角度を変えるように回動して前記レンズを動かして移動させ、これにより、前記観察範囲内における前記仮想映像の位置を調整し、
   ユーザーのヘッドの状態は、前記ユーザーのヘッドの回動角度を含み、
   前記モニタは、慣性測定ユニットを含み、
   前記慣性測定ユニットは、前記本体フレームに設けられて、前記ユーザーのヘッドの回動角度を監視するために用いられ、
   前記慣性測定ユニットは、前記ユーザーのヘッドが前記ヘッドの初期位置よりも所定の角度を超えて回動することを監視した場合、前記レンズホルダは回動して、前記観察範囲内での前記仮想映像の位置を変え、
   前記慣性測定ユニットは、前記ユーザーのヘッドが前記ヘッドの初期位置よりも回動角度が所定の角度を超えていないことを監視した場合、前記レンズホルダは前記本体フレームに対して固定され、前記仮想映像の前記観察範囲内での位置は固定される
   ことを特徴とするヘッドマウント装置。
2. 前記ヘッドマウント装置は、分析制御モジュールと駆動モジュールとをさらに含み、前記分析制御モジュール及び前記駆動モジュールは、前記本体フレーム又は前記レンズホルダに設けられ、
   前記分析制御モジュールは、前記慣性測定ユニット及び前記駆動モジュールにそれぞれ電気的に接続されて、前記慣性測定ユニットが監視するユーザーのヘッドの回動角度信号を受信して分析し、
   前記分析制御モジュールは、前記ユーザーのヘッドの回動角度が前記所定の角度を超えていると判断すると、前記駆動モジュールを制御して前記レンズホルダを前記本体フレームに対して回動させ、
   前記分析制御モジュールは、前記ユーザーのヘッドの回動角度が前記所定の角度を超えていないと判断すると、前記レンズホルダが前記本体フレームに対して固定されることを維持するように前記駆動モジュールを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウント装置。
3. 前記ヘッドマウント装置は、回転軸をさらに備え、前記レンズホルダは、前記回転軸を介して前記本体フレームに回動可能に連結され、
   前記レンズホルダは、前記本体フレームに対して回動して、ユーザーの目に対する前記レンズの角度を変化させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のヘッドマウント装置。
4. 前記レンズホルダの数は１つであり、前記レンズホルダには２つの前記レンズが設けられ、２つの前記レンズはそれぞれユーザーの２つの目に前記仮想映像を表示するために用いられ、
   前記レンズホルダが回動する際に、２つの前記レンズの角度はそれぞれ対応するユーザーの目が変化する角度と等しくなる
   ことを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウント装置。
5. 前記ヘッドマウント装置は、スライドレールとスライダとをさらに備え、前記本体フレームと前記レンズホルダの中の一方には第１の弧面が設けられ、他方には前記スライダが設けられており、前記スライドレールは、前記第１の弧面に沿って設けられ、前記スライダは、前記スライドレールに摺動可能に設けられ、これにより、前記レンズホルダは前記本体フレームに対して摺動して、前記レンズのユーザーの目に対する角度を変える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のヘッドマウント装置。
6. 前記本体フレームは、ユーザーのヘッドにリング状に装着されるヘッドリングを含み、前記レンズホルダは、前記ヘッドリングに対して回動可能である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のヘッドマウント装置。
7. 前記本体フレームは、前記ヘッドリングに設けられた固定パッドをさらに含み、前記固定パッドには、第２の弧面が設けられており、前記第２の弧面は、ユーザーのヘッドに対して前記ヘッドリングを固定するためにユーザーの額に貼り付けられ、前記レンズホルダは、前記固定パッドに回転自在に設けられている
   ことを特徴とする請求項６に記載のヘッドマウント装置。