JP2001188193A - ヘッドマウントディスプレー - Google Patents
ヘッドマウントディスプレーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外界とディスプレーの両方をほぼ同時に認識
する場合でも、目の疲れなどを惹きおこすことなく観察
することができるヘッドマウントディスプレーを提供す
る。 【解決手段】 マイクロディスプレー１と、そのマイク
ロディスプレー１の像を人間の目の網膜に結像する結合
レンズ２とが、ケース３内に設けられている。そして、
マイクロディスプレー１の一部に発光部４１と受光部４
２が交互に設けられたブロックからなる、人間の網膜で
反射した反射光の明るさを検出する反射光検出手段４が
設けられている。この反射光検出手段４による検出量
が、たとえば最大になるように、たとえばコイル５１に
より保持された結合レンズ２を移動させて、マイクロデ
ィスプレー１と結合レンズ２との関係が最適位置になる
ように調整する位置調整手段が設けられている。
する場合でも、目の疲れなどを惹きおこすことなく観察
することができるヘッドマウントディスプレーを提供す
る。 【解決手段】 マイクロディスプレー１と、そのマイク
ロディスプレー１の像を人間の目の網膜に結像する結合
レンズ２とが、ケース３内に設けられている。そして、
マイクロディスプレー１の一部に発光部４１と受光部４
２が交互に設けられたブロックからなる、人間の網膜で
反射した反射光の明るさを検出する反射光検出手段４が
設けられている。この反射光検出手段４による検出量
が、たとえば最大になるように、たとえばコイル５１に
より保持された結合レンズ２を移動させて、マイクロデ
ィスプレー１と結合レンズ２との関係が最適位置になる
ように調整する位置調整手段が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータによ
る画像や動画などの映像を、眼鏡などに付属させて目の
前にマイクロディスプレーを配置することにより、直接
網膜上に結像させて観察し得るヘッドマウントディスプ
レーに関する。さらに詳しくは、一方の目は遠方の外界
を観察しながら他方の目でヘッドマウントディスプレー
を観察したり、同じ目でディスプレーと遠方を交互に観
察したりする場合の違和感を解消し、非常に自然な状態
で観察することができるヘッドマウントディスプレーに
関する。ここにヘッドマウントディスプレーとは、直接
頭に搭載するディスプレーのみを意味するのではなく、
眼鏡または帽子などに取りつける場合など、目の近傍に
取りつけられ、装着者以外に見られることなく、直接装
着者の目の中に画像が照射されるディスプレーを意味す
る。
る画像や動画などの映像を、眼鏡などに付属させて目の
前にマイクロディスプレーを配置することにより、直接
網膜上に結像させて観察し得るヘッドマウントディスプ
レーに関する。さらに詳しくは、一方の目は遠方の外界
を観察しながら他方の目でヘッドマウントディスプレー
を観察したり、同じ目でディスプレーと遠方を交互に観
察したりする場合の違和感を解消し、非常に自然な状態
で観察することができるヘッドマウントディスプレーに
関する。ここにヘッドマウントディスプレーとは、直接
頭に搭載するディスプレーのみを意味するのではなく、
眼鏡または帽子などに取りつける場合など、目の近傍に
取りつけられ、装着者以外に見られることなく、直接装
着者の目の中に画像が照射されるディスプレーを意味す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年電子機器の小形化が進み、コンピュ
ータの画像、ゲームや映画などの映像を人間の目の前に
配置して、直接網膜上に画像を投影し、１人だけで観察
することができるヘッドマウントディスプレー（Head M
ounted Display; HMD）の開発がなされている。このよ
うな装置では、ｍｍ単位四方程度の小さなマイクロディ
スプレーを片方の目の前に配置し、他方の目はフリーの
常態で外界を観察し得るようにして使用することが考え
られている。
ータの画像、ゲームや映画などの映像を人間の目の前に
配置して、直接網膜上に画像を投影し、１人だけで観察
することができるヘッドマウントディスプレー（Head M
ounted Display; HMD）の開発がなされている。このよ
うな装置では、ｍｍ単位四方程度の小さなマイクロディ
スプレーを片方の目の前に配置し、他方の目はフリーの
常態で外界を観察し得るようにして使用することが考え
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、片目でデ
ィスプレーが観察され、他方の目は外界に焦点が合うと
いう不自然な状態や、ディスプレーを観察する目もディ
スプレーから目をそらすと外界を見ることになる状態で
は、左右の目、または同じ目でもディスプレーと外界と
を交互に見る場合に、その都度焦点が大きく異なるもの
を見ることになる。人間の目は、このように遠近の差が
あるものを見る場合にも、水晶体の作用により網膜への
結像位置を変化させて対応する能力を有しており、ディ
スプレーを見たり外界を見るのに追随することができ
る。しかし、その追随にはある程度時間がかかると共
に、両目で異なる距離のものを見る場合や、ディスプレ
ーと外界を交互に観察する場合のように、焦点距離の異
なるものほぼ同時または繰り返して観察すると、非常に
目が疲れやすく、ヘッドマウントディスプレーを長時間
着用することは非常に不愉快となる。
ィスプレーが観察され、他方の目は外界に焦点が合うと
いう不自然な状態や、ディスプレーを観察する目もディ
スプレーから目をそらすと外界を見ることになる状態で
は、左右の目、または同じ目でもディスプレーと外界と
を交互に見る場合に、その都度焦点が大きく異なるもの
を見ることになる。人間の目は、このように遠近の差が
あるものを見る場合にも、水晶体の作用により網膜への
結像位置を変化させて対応する能力を有しており、ディ
スプレーを見たり外界を見るのに追随することができ
る。しかし、その追随にはある程度時間がかかると共
に、両目で異なる距離のものを見る場合や、ディスプレ
ーと外界を交互に観察する場合のように、焦点距離の異
なるものほぼ同時または繰り返して観察すると、非常に
目が疲れやすく、ヘッドマウントディスプレーを長時間
着用することは非常に不愉快となる。
【０００４】さらに、ヘッドマウントディスプレーをシ
ースルー状態とし、ディスプレーの表示画像の後ろに外
界を観察し得るようにすると、ディスプレーと外界との
両方を同時に認識にするには、人間の目でも追随するこ
とができない。
ースルー状態とし、ディスプレーの表示画像の後ろに外
界を観察し得るようにすると、ディスプレーと外界との
両方を同時に認識にするには、人間の目でも追随するこ
とができない。
【０００５】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、外界とディスプレーの両方をほぼ同時に認識
する場合でも、目の疲れなどを殆ど惹きおこすことなく
観察することができるヘッドマウントディスプレーを提
供することを目的とする。
たもので、外界とディスプレーの両方をほぼ同時に認識
する場合でも、目の疲れなどを殆ど惹きおこすことなく
観察することができるヘッドマウントディスプレーを提
供することを目的とする。
【０００６】本発明の他の目的は、ヘッドマウントディ
スプレーを目の前に配置していても、僅かに目をずらせ
るなどしてディスプレーを観察しないときには、一定時
間後に自動的に節電モードとすることができるヘッドマ
ウントディスプレーを提供することにある。
スプレーを目の前に配置していても、僅かに目をずらせ
るなどしてディスプレーを観察しないときには、一定時
間後に自動的に節電モードとすることができるヘッドマ
ウントディスプレーを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるヘッドマウ
ントディスプレーは、マイクロディスプレーと、該マイ
クロディスプレーの像を人間の目の網膜に結像する結合
レンズと、人間の網膜で反射した反射光の明るさを検出
する反射光検出手段と、該反射光の明るさにより前記網
膜上の結像を最適化するように前記マイクロディスプレ
ーと結合レンズとの位置関係を調整する位置調整手段と
からなっている。なお、結像を最適化するとは、焦点を
合せたり、像の横方向のズレを合せ、認識しやすい状態
で網膜上に結像することを意味する。
ントディスプレーは、マイクロディスプレーと、該マイ
クロディスプレーの像を人間の目の網膜に結像する結合
レンズと、人間の網膜で反射した反射光の明るさを検出
する反射光検出手段と、該反射光の明るさにより前記網
膜上の結像を最適化するように前記マイクロディスプレ
ーと結合レンズとの位置関係を調整する位置調整手段と
からなっている。なお、結像を最適化するとは、焦点を
合せたり、像の横方向のズレを合せ、認識しやすい状態
で網膜上に結像することを意味する。
【０００８】この構造にすることにより、目の水晶体の
状況に拘わらず、ヘッドマウントディスプレーと結合レ
ンズとの位置関係が自動的に網膜上での結像を最適化す
るように調整される。そのため、外界の遠方を観察する
状態でヘッドマウントディスプレーを観察すると、その
状態の網膜上に最適な結像が得られるようにヘッドマウ
ントディスプレーと結合レンズとの位置が自動的に合せ
られる。また、ディスプレーのみを観察していて、水晶
体の働きによりディスプレーの位置で焦点が合うように
調整されると、その水晶体の状態で網膜にディスプレー
の画像の焦点が合うように結合レンズの位置が自動的に
調整される。すなわち、水晶体の働きによる調整前に、
水晶体の状態に合せてディスプレーの画像の焦点などを
調整するため、外界を見る目の状態で同時にディスプレ
ーの画像を違和感なく観察することができる。
状況に拘わらず、ヘッドマウントディスプレーと結合レ
ンズとの位置関係が自動的に網膜上での結像を最適化す
るように調整される。そのため、外界の遠方を観察する
状態でヘッドマウントディスプレーを観察すると、その
状態の網膜上に最適な結像が得られるようにヘッドマウ
ントディスプレーと結合レンズとの位置が自動的に合せ
られる。また、ディスプレーのみを観察していて、水晶
体の働きによりディスプレーの位置で焦点が合うように
調整されると、その水晶体の状態で網膜にディスプレー
の画像の焦点が合うように結合レンズの位置が自動的に
調整される。すなわち、水晶体の働きによる調整前に、
水晶体の状態に合せてディスプレーの画像の焦点などを
調整するため、外界を見る目の状態で同時にディスプレ
ーの画像を違和感なく観察することができる。
【０００９】前記反射光検出手段は、前記マイクロディ
スプレーの表示部の一部に形成された発光部および受光
部のブロックからなり、該発光部から発した光が前記網
膜で反射した反射光を前記受光部により検出する手段で
あったり、前記マイクロディスプレーと前記レンズとの
間にハーフミラーが設けられ、該ハーフミラーにより反
射した前記反射光を検出する検出器が設けられる構造で
あってもよい。なお、前記発光部および受光部のブロッ
クは、前記反射光のビームが最も細くなるビームウェス
ト部分のビーム内に入るように形成される。
スプレーの表示部の一部に形成された発光部および受光
部のブロックからなり、該発光部から発した光が前記網
膜で反射した反射光を前記受光部により検出する手段で
あったり、前記マイクロディスプレーと前記レンズとの
間にハーフミラーが設けられ、該ハーフミラーにより反
射した前記反射光を検出する検出器が設けられる構造で
あってもよい。なお、前記発光部および受光部のブロッ
クは、前記反射光のビームが最も細くなるビームウェス
ト部分のビーム内に入るように形成される。
【００１０】前記反射光として受ける光の発光部側を交
流により変調した発光とし、前記反射光の検出信号を前
記変調した周波数の帯域フィルターを介して信号処理を
行う手段がさらに設けられる構造にすることにより、小
さな発光量で、ノイズの影響を受けない正確な反射光の
強度をモニターすることができる。
流により変調した発光とし、前記反射光の検出信号を前
記変調した周波数の帯域フィルターを介して信号処理を
行う手段がさらに設けられる構造にすることにより、小
さな発光量で、ノイズの影響を受けない正確な反射光の
強度をモニターすることができる。
【００１１】また、前記反射光検出手段が、少なくとも
波長の異なる２色の検出部を有したり、前記マイクロデ
ィスプレーの異なった位置の少なくとも２箇所における
反射光の検出部を有し、前記少なくとも２色の検出部の
相関により最適な位置に調整したり、前記少なくとも２
箇所の検出部の相関により最適な位置に調整することに
より、前後のどちらへの調整とか、左右どちらへ調整す
べきかが直ちに分り、より早く正確な位置調整をするこ
とができる。
波長の異なる２色の検出部を有したり、前記マイクロデ
ィスプレーの異なった位置の少なくとも２箇所における
反射光の検出部を有し、前記少なくとも２色の検出部の
相関により最適な位置に調整したり、前記少なくとも２
箇所の検出部の相関により最適な位置に調整することに
より、前後のどちらへの調整とか、左右どちらへ調整す
べきかが直ちに分り、より早く正確な位置調整をするこ
とができる。
【００１２】前記マイクロディスプレーが、集積回路が
形成された半導体基板上に表示画面が設けられるように
構成されることにより、反射光検出手段の受光部を基板
に直接形成することができたり、反射光を比較する回路
や、駆動回路などを基板に形成することができるため、
立体的に構成することができ、非常にコンパクトに形成
しやすく好ましい。
形成された半導体基板上に表示画面が設けられるように
構成されることにより、反射光検出手段の受光部を基板
に直接形成することができたり、反射光を比較する回路
や、駆動回路などを基板に形成することができるため、
立体的に構成することができ、非常にコンパクトに形成
しやすく好ましい。
【００１３】前記反射光検出手段による検出出力により
判断し、前記マイクロディスプレーまたはコンピュータ
本体を含んだ全体を節電モードにする自動スイッチがさ
らに設けられることにより、目をディスプレーから一定
時間反らせていることにより、網膜による反射光がない
ことを検出して節電モードとすることができるため、携
帯機器の電力消費を抑えることができ、携帯機器として
用いるのにとくに好ましい。
判断し、前記マイクロディスプレーまたはコンピュータ
本体を含んだ全体を節電モードにする自動スイッチがさ
らに設けられることにより、目をディスプレーから一定
時間反らせていることにより、網膜による反射光がない
ことを検出して節電モードとすることができるため、携
帯機器の電力消費を抑えることができ、携帯機器として
用いるのにとくに好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のヘッドマウントディスプレーについて説明をする。
本発明によるヘッドマウントディスプレーは、図１
（ａ）にその一実施形態の構成図が示されるように、マ
イクロディスプレー１と、そのマイクロディスプレー１
の像を目６の水晶体６１の状態に合せて網膜６２上に結
像する結合レンズ２とが、ケース３内に設けられてい
る。そして、図１に示される例では、マイクロディスプ
レー１の一部に図１（b）に示されるように、発光部４
１と受光部４２が交互に設けられたブロックからなる、
人間の網膜で反射した反射光の明るさを検出する反射光
検出手段４が設けられている。この反射光検出手段４に
よる検出量が、たとえば最大になるように、たとえば駆
動コイル５１と磁石５２からなる位置調整手段５の駆動
コイル５１により保持された結合レンズ２を電流と磁界
との相互作用により移動させて、マイクロディスプレー
１と結合レンズ２との関係が最適位置になるように調整
される構造になっている。
明のヘッドマウントディスプレーについて説明をする。
本発明によるヘッドマウントディスプレーは、図１
（ａ）にその一実施形態の構成図が示されるように、マ
イクロディスプレー１と、そのマイクロディスプレー１
の像を目６の水晶体６１の状態に合せて網膜６２上に結
像する結合レンズ２とが、ケース３内に設けられてい
る。そして、図１に示される例では、マイクロディスプ
レー１の一部に図１（b）に示されるように、発光部４
１と受光部４２が交互に設けられたブロックからなる、
人間の網膜で反射した反射光の明るさを検出する反射光
検出手段４が設けられている。この反射光検出手段４に
よる検出量が、たとえば最大になるように、たとえば駆
動コイル５１と磁石５２からなる位置調整手段５の駆動
コイル５１により保持された結合レンズ２を電流と磁界
との相互作用により移動させて、マイクロディスプレー
１と結合レンズ２との関係が最適位置になるように調整
される構造になっている。
【００１５】マイクロディスプレー１は、たとえば図２
に１つの画素部の断面説明図が示されるように、たとえ
ばシリコンなどからなる基板（ウェハ）１１に形成され
た制御回路（ＬＳＩ）１１ａの出力電極と、ＳｉＯ2な
どの絶縁膜１１ｂのコンタクト孔を介して接続されるよ
うに、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｇなどからなる第１の電極
１２が設けられている。その第１の電極１２の上に少な
くともＥＬ発光層１４を有する有機層１７が設けられて
いる。そして、その有機層１７の上に、たとえば酸化イ
ンジウムなどからなる光透過性の第２の電極１９が設け
られることにより形成されている。有機層１７は、たと
えばＮＰＤからなる正孔輸送層１３、キナクリドンまた
はクマリンを１重量％ドープしたＡｌｑからなるＥＬ発
光層１４、Ａｌｑからなる電子輸送層１５、ＬｉＦから
なる電子注入層１６からなっている。この有機層１７の
材料を変えることにより発光色を変えることができ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色で１画素を形成するか、もしくは単
色で、１００×１００程度以下の簡易なものから１００
０×１０００程度以上になる精密な表示まで必要な画素
数になるようにパターニングされて各画素がマトリクス
状に形成されている。
に１つの画素部の断面説明図が示されるように、たとえ
ばシリコンなどからなる基板（ウェハ）１１に形成され
た制御回路（ＬＳＩ）１１ａの出力電極と、ＳｉＯ2な
どの絶縁膜１１ｂのコンタクト孔を介して接続されるよ
うに、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｇなどからなる第１の電極
１２が設けられている。その第１の電極１２の上に少な
くともＥＬ発光層１４を有する有機層１７が設けられて
いる。そして、その有機層１７の上に、たとえば酸化イ
ンジウムなどからなる光透過性の第２の電極１９が設け
られることにより形成されている。有機層１７は、たと
えばＮＰＤからなる正孔輸送層１３、キナクリドンまた
はクマリンを１重量％ドープしたＡｌｑからなるＥＬ発
光層１４、Ａｌｑからなる電子輸送層１５、ＬｉＦから
なる電子注入層１６からなっている。この有機層１７の
材料を変えることにより発光色を変えることができ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色で１画素を形成するか、もしくは単
色で、１００×１００程度以下の簡易なものから１００
０×１０００程度以上になる精密な表示まで必要な画素
数になるようにパターニングされて各画素がマトリクス
状に形成されている。
【００１６】このマイクロディスプレー１の端部または
中央部などの一部に図１（ｂ）〜（ｅ）に示されるよう
な発光部４１と受光部４２が交互に形成されたブロック
からなる反射光検出手段４が形成されている。図１
（ｂ）は発光部４１と受光部４２とが交互に形成された
もので、図１（ｃ）〜（ｄ）は受光部４２の中に発光部
４１が形成され、図１（ｅ）は発光部４１の中心部に受
光部４２が形成された例である。発光部４１は、前述の
各画素と同様に有機ＥＬ素子により形成することがで
き、受光部４２は、シリコン基板１１にｐｎ接合を設け
ることにより形成される。この発光部４１および受光部
４２からなるブロックは、いずれの例においてもその大
きさＢＷが、図１（ｆ）に示されるように、発光部４１
から発光して網膜により反射した反射光が、収束する最
も細い部分Ｗであるビームウェスト部の直径内に入る大
きさに形成されており、発光部４１で発光した光の反射
光を、ビームスプリッタ−などを用いることなくそのま
ま受光することができるようになっている。この発光部
４１が３箇所設けられ、それぞれにＲ、Ｇ、Ｂの３原色
の発光部を形成することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの
反射光の強さを検出することができる。
中央部などの一部に図１（ｂ）〜（ｅ）に示されるよう
な発光部４１と受光部４２が交互に形成されたブロック
からなる反射光検出手段４が形成されている。図１
（ｂ）は発光部４１と受光部４２とが交互に形成された
もので、図１（ｃ）〜（ｄ）は受光部４２の中に発光部
４１が形成され、図１（ｅ）は発光部４１の中心部に受
光部４２が形成された例である。発光部４１は、前述の
各画素と同様に有機ＥＬ素子により形成することがで
き、受光部４２は、シリコン基板１１にｐｎ接合を設け
ることにより形成される。この発光部４１および受光部
４２からなるブロックは、いずれの例においてもその大
きさＢＷが、図１（ｆ）に示されるように、発光部４１
から発光して網膜により反射した反射光が、収束する最
も細い部分Ｗであるビームウェスト部の直径内に入る大
きさに形成されており、発光部４１で発光した光の反射
光を、ビームスプリッタ−などを用いることなくそのま
ま受光することができるようになっている。この発光部
４１が３箇所設けられ、それぞれにＲ、Ｇ、Ｂの３原色
の発光部を形成することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの
反射光の強さを検出することができる。
【００１７】マイクロディスプレー１は、前述の有機Ｅ
Ｌ素子により形成されなくても、通常の液晶ディスプレ
ーを小形化した、液晶層により各画素を形成することも
できる。この場合、シリコン基板上に形成することが論
理回路を簡単に作り込むことができて好ましいため、反
射型の液晶ディスプレーにすることが好ましく、図３に
他の実施形態として図１と同様の説明図が示されるよう
に、ケース３内にＲ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤを設けて
おき、そのＬＥＤを液晶層の各画素と同期させて駆動
し、その混合色の反射光によりカラー表示をさせること
ができる。
Ｌ素子により形成されなくても、通常の液晶ディスプレ
ーを小形化した、液晶層により各画素を形成することも
できる。この場合、シリコン基板上に形成することが論
理回路を簡単に作り込むことができて好ましいため、反
射型の液晶ディスプレーにすることが好ましく、図３に
他の実施形態として図１と同様の説明図が示されるよう
に、ケース３内にＲ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤを設けて
おき、そのＬＥＤを液晶層の各画素と同期させて駆動
し、その混合色の反射光によりカラー表示をさせること
ができる。
【００１８】図３に示されるように、マイクロディスプ
レー１として液晶層を用いても、液晶層のない部分に前
述の反射光検出手段４を設けることはできるが、発光部
を液晶層とは別に形成しなければならないため、製造工
程が複雑になる。このような場合、図３に示されるよう
に、マイクロディスプレー１と結合レンズ２との間にハ
ーフミラー４５を挿入し、そのハーフミラー４５により
反射した光を受光素子のような検出器４６により検出し
て、その反射光の強度が最大になるように、マイクロデ
ィスプレー１と結合レンズ２との関係を調整するように
することもできる。もちろん、このハーフミラー４５を
用いる場合でも、マイクロディスプレー１側に反射光検
出のために用いる専用の発光部を形成し、その発光部を
変調させてノイズの低減を図ることもできる。
レー１として液晶層を用いても、液晶層のない部分に前
述の反射光検出手段４を設けることはできるが、発光部
を液晶層とは別に形成しなければならないため、製造工
程が複雑になる。このような場合、図３に示されるよう
に、マイクロディスプレー１と結合レンズ２との間にハ
ーフミラー４５を挿入し、そのハーフミラー４５により
反射した光を受光素子のような検出器４６により検出し
て、その反射光の強度が最大になるように、マイクロデ
ィスプレー１と結合レンズ２との関係を調整するように
することもできる。もちろん、このハーフミラー４５を
用いる場合でも、マイクロディスプレー１側に反射光検
出のために用いる専用の発光部を形成し、その発光部を
変調させてノイズの低減を図ることもできる。
【００１９】結合レンズ２は、通常の凸レンズからな
り、数ｃｍ四方程度からｍｍ単位四方程度の大きさであ
るマイクロディスプレーの画像を、人間の目６の水晶体
６１が調整する前にそのままの状態で網膜６２上に結像
するように集光するレンズで、プラスティックなどによ
り形成される。
り、数ｃｍ四方程度からｍｍ単位四方程度の大きさであ
るマイクロディスプレーの画像を、人間の目６の水晶体
６１が調整する前にそのままの状態で網膜６２上に結像
するように集光するレンズで、プラスティックなどによ
り形成される。
【００２０】反射光検出手段４は、たとえば前述のよう
にマイクロディスプレー１の一部に設けられた発光部４
１と受光部４２のブロックにより反射光を検出するよう
に構成される。結合レンズ２による網膜６２上への結合
が最適であれば、その網膜６２による反射光も最も大き
く、焦点などがずれると小さくなる。そのため、反射光
検出手段４により検出した反射光の強さをモニターする
ことにより、最適に網膜６２上に結像しているか否かが
分る。たとえば、結合レンズ２を前後させて反射光の光
量を検出することにより、結合レンズをどちらに移動す
ればよいかが分り、最適位置を検出することができる。
この場合、前述のように、波長の異なる２種以上でその
反射光を検出すれば、光学系の色収差を利用でき、それ
ぞれの光量の関係で、どちらにずらせばよいかが直ちに
わかる。また、マイクロディスプレー１の異なる部分の
少なくとも２箇所に反射光検出手段４が設けられれば、
異なる部分の２点の反射光のモニター強度比を一定に保
つように自動制御しておくことにより、その相対関係に
より、どちらにずらせばよいかが直ちに分る。
にマイクロディスプレー１の一部に設けられた発光部４
１と受光部４２のブロックにより反射光を検出するよう
に構成される。結合レンズ２による網膜６２上への結合
が最適であれば、その網膜６２による反射光も最も大き
く、焦点などがずれると小さくなる。そのため、反射光
検出手段４により検出した反射光の強さをモニターする
ことにより、最適に網膜６２上に結像しているか否かが
分る。たとえば、結合レンズ２を前後させて反射光の光
量を検出することにより、結合レンズをどちらに移動す
ればよいかが分り、最適位置を検出することができる。
この場合、前述のように、波長の異なる２種以上でその
反射光を検出すれば、光学系の色収差を利用でき、それ
ぞれの光量の関係で、どちらにずらせばよいかが直ちに
わかる。また、マイクロディスプレー１の異なる部分の
少なくとも２箇所に反射光検出手段４が設けられれば、
異なる部分の２点の反射光のモニター強度比を一定に保
つように自動制御しておくことにより、その相対関係に
より、どちらにずらせばよいかが直ちに分る。
【００２１】前述の発光部４１および受光部４２は非常
に小さく、発光量も僅かである。そのため、受光部４２
（検出器４６）による検出もノイズによる影響を受けや
すい。このような場合、発光部の駆動入力を交流により
変調し、その変調周波数の帯域フィルターを介して受光
部による受光信号を処理することにより、ノイズの影響
を受けることなく、最適な位置関係を正確に得ることが
できる。
に小さく、発光量も僅かである。そのため、受光部４２
（検出器４６）による検出もノイズによる影響を受けや
すい。このような場合、発光部の駆動入力を交流により
変調し、その変調周波数の帯域フィルターを介して受光
部による受光信号を処理することにより、ノイズの影響
を受けることなく、最適な位置関係を正確に得ることが
できる。
【００２２】結合レンズ２を移動する手段は、たとえば
光ピックアップのフォーカスサーボと同様の構成にする
ことができ、図１に示されるように、駆動コイル５１お
よび磁石５２からなる位置調整手段５により結合レンズ
２を移動することができるようにし、反射光検出手段４
により検出された反射光の強度により前後できるように
構成されている。図１では、結合レンズ２を前後に移動
させて、その焦点を網膜６２上に合せるような位置調整
手段が示されているが、この位置調整手段は、焦点のみ
ならず、目の移動に伴う面内移動、またはレンズを傾け
ることにより、ひとみの移動に伴って、装置側を移動す
るようにすることもできる。
光ピックアップのフォーカスサーボと同様の構成にする
ことができ、図１に示されるように、駆動コイル５１お
よび磁石５２からなる位置調整手段５により結合レンズ
２を移動することができるようにし、反射光検出手段４
により検出された反射光の強度により前後できるように
構成されている。図１では、結合レンズ２を前後に移動
させて、その焦点を網膜６２上に合せるような位置調整
手段が示されているが、この位置調整手段は、焦点のみ
ならず、目の移動に伴う面内移動、またはレンズを傾け
ることにより、ひとみの移動に伴って、装置側を移動す
るようにすることもできる。
【００２３】また、以上の説明では、結合レンズ２の移
動の例であったが、焦点を合せる場合でも、マイクロデ
ィスプレー１と結合レンズ２との相対的な関係であるた
め、必ずしも結合レンズ２を移動させなくてもマイクロ
ディスプレー１を移動させてもよい。すなわち、マクロ
ディスプレー１と結合レンズとの位置関係を調整すれば
よい。したがって、マクロディスプレー１および結合レ
ンズ２の両方を移動させてもよく、また、マイクロディ
スプレー１を傾けてもよい。
動の例であったが、焦点を合せる場合でも、マイクロデ
ィスプレー１と結合レンズ２との相対的な関係であるた
め、必ずしも結合レンズ２を移動させなくてもマイクロ
ディスプレー１を移動させてもよい。すなわち、マクロ
ディスプレー１と結合レンズとの位置関係を調整すれば
よい。したがって、マクロディスプレー１および結合レ
ンズ２の両方を移動させてもよく、また、マイクロディ
スプレー１を傾けてもよい。
【００２４】また、反射光検出手段４による検出出力が
極端に小さい場合は、目のひとみがディスプレーではな
く、外界を向いていることを意味し、位置調整手段によ
り調整することはできない。一方、このような状態が、
一定時間以上続く場合には、ディスプレーを利用してい
ないことになるので、通常のパーソナルコンピュータに
おける節電モードのように、ディスプレー、またはディ
スプレーおよびコンピュータ主要部全体の動作をオフに
することができる。すなわち、反射光検出手段４の出力
が一定時間以上一定値以下の場合に、節電モードをオン
にする回路を挿入することができる。そうすることによ
り、携帯機器の電力消費を抑えることができ、携帯機器
として用いるのにとくに好ましい。
極端に小さい場合は、目のひとみがディスプレーではな
く、外界を向いていることを意味し、位置調整手段によ
り調整することはできない。一方、このような状態が、
一定時間以上続く場合には、ディスプレーを利用してい
ないことになるので、通常のパーソナルコンピュータに
おける節電モードのように、ディスプレー、またはディ
スプレーおよびコンピュータ主要部全体の動作をオフに
することができる。すなわち、反射光検出手段４の出力
が一定時間以上一定値以下の場合に、節電モードをオン
にする回路を挿入することができる。そうすることによ
り、携帯機器の電力消費を抑えることができ、携帯機器
として用いるのにとくに好ましい。
【００２５】本発明によれば、目の前に超小型のマイク
ロディスプレーを設けて個人的にのみ観察することがで
きるヘッドマウントディスプレーを目の前に搭載し、外
界を見た状態でディスプレーを見る場合でも、その外界
に合った水晶体の状態に合せてディスプレーの結像状態
を調整するため、違和感なくディスプレーの画像を見る
ことができる。その結果、片目が外界で、他方の目でデ
ィスプレーを見たり、シースルー状態でディスプレーを
見たり、ディスプレーと外界を交互に見ても、目の疲れ
や違和感がなくなり、非常に気持よくディスプレーを鑑
賞することができる。
ロディスプレーを設けて個人的にのみ観察することがで
きるヘッドマウントディスプレーを目の前に搭載し、外
界を見た状態でディスプレーを見る場合でも、その外界
に合った水晶体の状態に合せてディスプレーの結像状態
を調整するため、違和感なくディスプレーの画像を見る
ことができる。その結果、片目が外界で、他方の目でデ
ィスプレーを見たり、シースルー状態でディスプレーを
見たり、ディスプレーと外界を交互に見ても、目の疲れ
や違和感がなくなり、非常に気持よくディスプレーを鑑
賞することができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、目の前に搭載するヘッ
ドマウントディスプレーを非常に違和感なく鑑賞するこ
とができるため、パーソナルコンピュータのウェラブル
化が可能となり、ウェラブルコンピュータの普及に大き
く寄与することができる。
ドマウントディスプレーを非常に違和感なく鑑賞するこ
とができるため、パーソナルコンピュータのウェラブル
化が可能となり、ウェラブルコンピュータの普及に大き
く寄与することができる。
【図１】本発明によるヘッドマウントディスプレーの一
実施形態の構成説明図である。
実施形態の構成説明図である。
【図２】ディスプレーの１画素を有機ＥＬ素子により形
成する例の断面説明図である。
成する例の断面説明図である。
【図３】本発明によるＨＭＤの他の実施形態における構
成説明図である。
成説明図である。
１ マイクロディスプレー ２ 結合レンズ ３ ケース ４ 反射光検出手段 ５ 位置調整手段 ４１ 発光部 ４２ 受光部
Claims (8)
- 【請求項１】 マイクロディスプレーと、該マイクロデ
ィスプレーの像を人間の目の網膜に結像する結合レンズ
と、人間の網膜で反射した反射光の明るさを検出する反
射光検出手段と、前記反射光の明るさにより前記網膜上
の結像を最適化するように前記マイクロディスプレーと
結合レンズとの位置関係を調整する位置調整手段とから
なるヘッドマウントディスプレー。 - 【請求項２】 前記反射光検出手段が、前記マイクロデ
ィスプレーの表示部の一部に形成された発光部および受
光部のブロックからなり、該発光部から発した光が前記
網膜で反射した反射光を前記受光部により検出する手段
である請求項１記載のヘッドマウントディスプレー。 - 【請求項３】 前記マイクロディスプレーと前記レンズ
との間にハーフミラーが設けられ、該ハーフミラーによ
り反射した前記反射光を検出する検出器が設けられるこ
とにより、前記反射光検出手段が構成されてなる請求項
１記載のヘッドマウントディスプレー。 - 【請求項４】 前記反射光として受ける光の発光部側を
交流により変調した発光とし、前記反射光の検出信号を
前記変調した周波数の帯域フィルターを介して信号処理
を行う手段がさらに設けられてなる請求項２または３記
載のヘッドマウントディスプレー。 - 【請求項５】 前記反射光検出手段が、少なくとも波長
の異なる２色の検出部を有し、該少なくとも２色の検出
部による相関に基づき最適な位置に調整する請求項１、
２、３または４記載のヘッドマウントディスプレー。 - 【請求項６】 前記反射光検出手段が、前記マイクロデ
ィスプレーの異なった位置の少なくとも２箇所における
前記反射光の検出部を有し、該少なくとも２箇所の検出
部の相関により最適な位置に調整する請求項１、２、
３、４または５記載のヘッドマウントディスプレー。 - 【請求項７】 前記マイクロディスプレーが、集積回路
が形成された半導体基板上に表示画素が形成されること
により構成されてなる請求項１、２、３、４、５または
６記載のヘッドマウントディスプレー。 - 【請求項８】 前記反射光検出手段による検出出力によ
り判断し、前記マイクロディスプレーまたはコンピュー
タ本体を含んだ全体を節電モードにする自動スイッチが
さらに設けられてなる請求項１、２、３、４、５、６ま
たは７記載のヘッドマウントディスプレー。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37559899A JP3828328B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ヘッドマウントディスプレー |
| US09/748,172 US6388814B2 (en) | 1999-12-28 | 2000-12-27 | Head mounted display |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37559899A JP3828328B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ヘッドマウントディスプレー |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001188193A true JP2001188193A (ja) | 2001-07-10 |
| JP3828328B2 JP3828328B2 (ja) | 2006-10-04 |
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ID=18505773
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37559899A Expired - Fee Related JP3828328B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ヘッドマウントディスプレー |
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| JP2009258686A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-11-05 | Panasonic Corp | 画像表示装置および画像表示方法 |
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| JP2016031506A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | ブラザー工業株式会社 | 画像表示装置、及び、ヘッドマウントディスプレイ |
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| IL166799A (en) | 2005-02-10 | 2014-09-30 | Lumus Ltd | Aluminum shale surfaces for use in a conductive substrate |
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| US20130285885A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Andreas G. Nowatzyk | Head-mounted light-field display |
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- 1999-12-28 JP JP37559899A patent/JP3828328B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2000
- 2000-12-27 US US09/748,172 patent/US6388814B2/en not_active Expired - Lifetime
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