特開 2024-80580 接眼表示装置及び接眼表示装置の視野角調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080580

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】接眼表示装置及び接眼表示装置の視野角調整方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240606BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113356

(22)【出願日】2023-07-10

(31)【優先権主張番号】202211531969.2

(32)【優先日】2022-12-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】510283557

【氏名又は名称】富泰華工業（深▲セン▼）有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】500080546

【氏名又は名称】鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＯＮ ＨＡＩ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】６６，Ｃｈｕｎｇ Ｓｈａｎ Ｒｏａｄ，Ｔｕ－Ｃｈｅｎｇ Ｎｅｗ Ｔａｉｐｅｉ，２３６（ＴＷ）

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】黄 建榕

【テーマコード（参考）】

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H199CA12

2H199CA50

2H199CA66

2H199CA67

2H199CA85

2H199CA88

2H199CA92

2H199CA96

(57)【要約】      （修正有）

【課題】近景のシーンであっても、ＡＲの効果が得られる接眼表示装置を提供する。
【解決手段】本願による接眼表示装置１００は、画像情報を第１光軸の方向に沿って取得するカメラモジュール１３と、仮想情報の画像光を第２光軸に沿って人の目に伝送する表示モジュール１１と、前記カメラモジュールに接続され、前記第１光軸の位置を変化させるように前記カメラモジュールの回転を制御することにより、前記接眼表示装置を近景視野角状態と遠景視野角状態との間で切り替える回転モジュール１５と、を備え、前記遠景視野角において、前記第１光軸と前記第２光軸とがなす角度は、２５°であり、前記近景視野角において、前記第１光軸と前記第２光軸とがなす角度は、１３°以下である。本願は、さらに接眼表示装置の視野角調整方法を提供する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接眼表示装置であって、
画像情報を第１光軸の方向に沿って取得するカメラモジュールをと、
仮想情報の画像光を第２光軸に沿って人の目に伝送する表示モジュールと、
前記カメラモジュールに接続され、前記第１光軸の位置を変化させるように前記カメラモジュールの回転を制御することにより、前記接眼表示装置を近景視野角の状態と遠景視野角の状態との間で切り替える回転モジュールと、を備え、
前記遠景視野角において、前記第１光軸と前記第２光軸とがなす角度は、２５°であり、
前記近景視野角において、前記第１光軸と前記第２光軸とがなす角度は、１３°以下であることを特徴とする接眼表示装置。

【請求項2】

前記近景視野角において、前記第１光軸とＸ軸の方向である第１方向とのなす角が１８°～２５°となることを特徴とする請求項１に記載の接眼表示装置。

【請求項3】

前記表示モジュールは、
画像光を出射する光エンジンおよび
前記画像光を人の目に投射する導波路片、を備え、
前記導波路片は前記第２光軸に垂直であることを特徴とする請求項２に記載の接眼表示装置。

【請求項4】

アッパーケースおよび保護カバーを含むケースをさらに備え、
前記光エンジンおよび前記カメラモジュールは、前記アッパーケース内に設けられ、
前記導波路片は、前記保護カバーで覆われており、
前記保護カバーは、前記保護カバーと前記第１方向とのなす角が７８°～８５°となるように、前記アッパーケースの一端から離れて前記人の目の方向に傾斜することを特徴とする請求項３に記載の接眼表示装置。

【請求項5】

前記人の目の状態を確認するアイトラッキング装置をさらに備え、
前記回転モジュールは、前記人の目の運動状態に応じて、前記カメラモジュールを前記遠景視野角と前記近景視野角との間で切り替えるように制御することを特徴とする請求項１に記載の接眼表示装置。

【請求項6】

前記人の目と観測対象物との距離を測定する測距装置をさらに備え、
前記回転モジュールは、前記距離に応じて、前記カメラモジュールを前記遠景視野角と前記近景視野角との間で切り替えるように制御することを特徴とする請求項１に記載の接眼表示装置。

【請求項7】

画像情報を第１光軸の方向に沿って取得するカメラモジュールを提供するステップと、
画像光を第２光軸に沿って人の目に伝送する表示モジュールを設けるステップと、
前記第１光軸と前記第２光軸とのなす角が１３°以下となるように、前記カメラモジュールを回転するステップと、を備える接眼表示装置の視野角調整方法。

【請求項8】

前記第１光軸と前記第２光軸とのなす角が１３°以下となるように、前記カメラモジュールを回転するステップは、前記第１光軸とＸ軸の方向である第１方向とのなす角が１８°～２５°となることを特徴とする請求項７に記載の接眼表示装置の視野角調整方法。

【請求項9】

前記人の目の運動状態を追跡し、前記カメラモジュールを回転させるか否かを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の接眼表示装置の視野角調整方法。

【請求項10】

前記人の目と観測対象物との距離を測定し、前記カメラモジュールを回転させるか否かを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の接眼表示装置の視野角調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示領域に関し、特に、接眼表示装置及び接眼表示装置の視野角調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、 Ａｒ）は、仮想情報を実世界に融合する表示技術である。即ち、人の目により観察された実世界に基づいて、電子機器が投写する仮想画像情報を付加する。従来のヘッドマウントＡＲ表示装置は、一般に、観察者の視野範囲内の画像を取得し、得られた画像に基づいて、観察者の視野範囲内の所定の位置に仮想画像情報を投影するカメラモジュールおよび表示モジュールを備える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、現在のカメラモジュールおよび表示モジュールは、通常、遠景のシーンにしか適用できず、観察対象が近景の距離（例えば、物体と人の目の距離が４０ｃｍ未満）にある場合、人の目の垂直視野角は自動的に下がってしまうが、このときのカメラモジュールは、依然として遠景のシーンの実景を取得してしまい、その結果、人の目の注視中心がカメラモジュールが取得した実景の中心から外れてしまう。また、カメラモジュールと表示モジュールとの間に一定の距離があり、一般的に遠景シーンでの表示に適合するように両者の光軸が一定の角度となるため、近景のシーンにはカメラモジュールの撮像範囲と表示モジュールの表示範囲との重なり領域が小さくなり、ＡＲの効果が得られなくなる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本願の一態様による接眼表示装置は、
画像情報を第１光軸の方向に沿って取得するカメラモジュールをと、
仮想情報の画像光を第２光軸に沿って人の目に伝送する表示モジュールと、
前記カメラモジュールに接続され、前記第１光軸の位置を変化させるように前記カメラモジュールの回転を制御することにより、前記接眼表示装置を近景視野角の状態と遠景視野角の状態との間で切り替える回転モジュールと、を備え、
前記遠景視野角において、前記第１光軸と前記第２光軸とがなす角度は、２５°であり、
前記近景視野角において、前記第１光軸と前記第２光軸とがなす角度は、１３°以下である。

【0005】

本願実施例による接眼表示装置は、回転モジュールを設けることにより、カメラモジュールを近景視野角と遠景視野角とに切り替えることができる。第１光軸と第１方向Ｘとのなす角度を１８°～２５°とすることにより、使用者の使い勝手を保持させ、接眼表示装置の使用時間を延ばすことができる。第１光軸と第２光軸とがなす角度を１３°以下とすることにより、カメラモジュールの視野角と表示モジュールの表示範囲とが完全に重なることを確保でき、透明表示機能の実現が容易となる。

【0006】

ある実施例では、前記近景視野角において、前記第１光軸と第１方向とのなす角が１８°～２５°となる。

【0007】

ある実施例では、前記表示モジュールは、画像光を出射する光エンジン、および前記画像光を人の目に投射する導波路片、を備え、前記導波路片は前記第２光軸に垂直である。

【0008】

ある実施例では、前記接眼表示装置は、アッパーケースおよび保護カバーを含むケースをさらに備え、前記光エンジンおよび前記カメラモジュールは、前記アッパーケース内に設けられ、前記導波路片は、前記保護カバーで覆われており、前記保護カバーは、前記保護カバーと前記第１方向とのなす角が７８°～８５°となるように、前記アッパーケースの一端から離れて前記人の目の方向に傾斜する。

【0009】

ある実施例では、前記接眼表示装置は、前記人の目の状態を確認するアイトラッキング装置をさらに備え、前記回転モジュールは、前記人の目の運動状態に応じて、前記カメラモジュールを前記遠景視野角と前記近景視野角との間で切り替えるように制御する。

【0010】

ある実施例では、前記接眼表示装置は、前記人の目と観測対象物との距離を測定する測距装置をさらに備え、前記回転モジュールは、前記距離に応じて、前記カメラモジュールを前記遠景視野角と前記近景視野角との間で切り替えるように制御する。

【0011】

本願の別の態様による接眼表示装置の視野角調整方法は、
画像情報を第１光軸の方向に沿って取得するカメラモジュールを提供するステップと、
画像光を第２光軸に沿って人の目に伝送する表示モジュールを設けるステップと、
前記第１光軸と第１方向とのなす角が１８°～２５°となり、前記第１光軸と前記第２光軸とのなす角が１３°以下となるように前記カメラモジュールを回転させるステップと、を含む。

【0012】

本願実施例による接眼表示装置の視野角調整方法は、カメラモジュールを近景視野角に調整することで、近景の範囲での透明表示機能の実現を容易とする。第１光軸と第１方向Ｘとのなす角度を１８°～２５°とすることにより、使用者の使い勝手を保持させ、接眼表示装置の使用時間を延ばすことができる。第１光軸と第２光軸とがなす角度を１３°以下とすることにより、カメラモジュールの視野角と表示モジュールの表示範囲とが完全に重なることを確保でき、透明表示機能の実現が容易となる。

【0013】

ある実施例では、前記第１光軸と第１方向とのなす角が１８°～２５°となり、前記第１光軸と前記第２光軸とのなす角が１３°以下となるように前記カメラモジュールを回転させるステップの前には、第１光軸と第２光軸とのなす角度が２５°となる遠景視野角にカメラモジュールを設定するステップが含まれる。

【0014】

ある実施例では、前記接眼表示装置の視野角調整方法は、前記人の目の運動状態を追跡し、前記カメラモジュールを回転させるか否かを判断するステップをさらに含む。

【0015】

ある実施例では、前記接眼表示装置の視野角調整方法は、前記人の目と観測対象物との距離を測定し、前記カメラモジュールを回転させるか否かを判断するステップをさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】従来技術における接眼表示装置の近景視野角の状態を示す模式図である。

【図2】従来技術における接眼表示装置の近景視野角のカバー状態を示す模式図である。

【図3】本願の一実施例における接眼表示装置の構造を示す模式図である。

【図4】本願の一実施例におけるカメラモジュールの角度と快適度との関係図である。

【図5】本願の一実施例におけるカメラモジュールと表示モジュールの角度の模式図である。

【図6】本願の一実施例におけるカメラモジュールの構造を示す模式図である。

【図7】本願の一実施例における表示モジュールの構造を示す模式図である。

【図8】本願の一実施例における接眼表示装置の視野角の調整方法のフローチャートである。本出願は、以下の詳細な説明において上記の図面と併せてさらに説明される。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本出願の実施例における技術的解決手段は、本出願の実施例における図面を参照して以下に明確かつ完全に説明される。なお、記載された各実施例は、本出願の実施形態の一部に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。

【0018】

本出願で使用されるすべての技術用語および科学用語は、特に定義されない限り、本出願が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本出願の明細書で使用される用語は、具体的に実施例を説明するためのものであり、本出願を限定するものではない。

【0019】

本願が所定の目的を達成するために取り得る技術手段及び効能を更に述べるために、以下、図面及び好適な実施形態を結合して、以下に詳細に説明する。

【0020】

図１を参照して、拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、 Ａｒ）に基づく表示装置である、従来の接眼表示装置９００は、通常、表示モジュール９１とカメラモジュール９３とを備える。表示モジュール９１は、人の目Ｅの視線方向に配置された導波路片９１１と、光エンジン９１３とを備え、光エンジン９１３は、導波路片９１１が人の目Ｅから遠い側の光を透過しながら光エンジン９１３が出射した画像光を表示するように、画像光を導波路片９１１に照射することにより、人の目Ｅが実世界の情報と、ＡＲ表示である光エンジン９１３により投射した仮想情報とを同時に見ることができる。

【0021】

ここで、導波路片９１１は、通常、グレーティング及び全反射の原理に基づいて、すなわち、光エンジン９１３から出射された映像光が導波路片９１１を照射し、グレーティングによって導波路の両側に沿って全反射し続けて、最終的に人の目Ｅに反射される。その過程において、光エンジン９１３から出射された画像光が拡散されることにより、人の目Ｅの視野範囲内に表示領域９１０が形成される（図２参照）。具体的には、表示領域９１０は、表示モジュール９１が人の目Ｅの視野範囲に仮想画像を表示可能な領域である。通常、表示モジュール９１が表示する仮想画像は、人の目Ｅの視野範囲の全てを覆うことなく、一部のみを覆うことができる。表示モジュール９１は、人の目Ｅの視野範囲に画像を表示可能な領域である表示領域９１０（図２に示す）である。

【0022】

接眼表示装置９００では、表示モジュール９１が、人の目に仮想的な画像を投影し、現実世界に仮想の画像を重ねて表示することだけを可能にする。しかしながら、現実世界のシーンの情報が取得されない場合、表示モジュール９１が表示する画像と現実世界のシーンとは互いに関連付けられない。ＡＲ機能をより実現しようとすると、現実世界の予定位置に仮想的な画像を重畳する必要がある。このため、カメラモジュール９３を介して、人の目Ｅの視野範囲内のシーン情報を同期して取得する必要がある。これにより、表示モジュール９１は、人の目Ｅが注視するシーンに応じてインタラクティブすることができる。つまり、カメラモジュール９３が撮像する実景シーンの領域（すなわち撮像領域９３０）と表示領域９１０との間に、互いに重なり合う領域が要求され、この互いに重なり合う領域が、ＡＲ機能を実現可能な有効範囲Ｆ１となる。

【0023】

しかしながら、図１及び図２を併せて参照して、接眼表示装置９００は、遠景シーンにしか適用できず、人の目Ｅと注視する物体との距離が４０ｃｍ未満である近景シーンの場合にはＡＲ機能を実現できない。具体的には、遠景シーンに適用する接眼表示装置９００に対して、カメラモジュール９３は人の目Ｅの視野角におけるシーン画像を取得する必要があるが、カメラモジュール９３は人の目Ｅの位置に直接設置できない。カメラモジュール９３は、通常、人の目Ｅの上方、すなわち、導波路片９１１の上方に設置されており、人の目Ｅの視野角におけるシーン画像を取得できるように、カメラモジュール９３の光軸は、人の目Ｅが注視する方向に対して、一定の角度を下向きに傾ける必要があり、通常、表示モジュール９１の光軸とカメラモジュール９３の光軸とがなす角θは２５°である。このため、近景シーンの場合には、表示領域９１０と撮像領域９３０とが近景平面Ｆで重なる有効範囲Ｆ１が小さく、ＡＲ機能を完全に実現することができなくなってしまう。一方、近景シーンの場合には、人の目Ｅの注視中心は、通常、１５°から２０°下方にずれることで、物体を注視する際の快適度を高める。すなわち、近景平面Ｆ上において、人の目Ｅの注視中心Ｐは、表示モジュール９１の表示領域９１０の表示中心Ｐ１からずれるため、表示モジュール９１の表示領域９１０が、オフセット後の人の眼Ｅの視線よりも上に偏向し、さらに人の眼の視野中心から外れる。

【0024】

近景シーンでのＡＲ機能を実現するために、本願の実施例は、図３を参照して、表示モジュール１１と、第１光軸Ｌ１の方向に沿って画像情報を取得するカメラモジュール１３と、回転モジュール１５と、を備える接眼表示装置１００を提供する。表示モジュール１１は、仮想情報の画像光を第２光軸Ｌ２に沿って人の目Ｅに伝送するためのものである。第２光軸Ｌ２は、第１光軸Ｌ１と非ゼロの交差角を有する。回転モジュール１５は、カメラモジュール１３に接続されており、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度を変更させるようにカメラモジュール１３の回転を制御することにより、接眼表示装置１００が遠景視野角の状態と近景視野角の状態との間で切り替えることを実現する。ここで、遠景視野角の状態では、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θは２５°であり、近景視野角の状態では、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度αは１８°～２５°であり、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θは１３°以下である。

【0025】

具体的には、第１方向Ｘは、遠景のシーンを人の目Ｅが水平方向に見たときに注視される方向であり、近景のシーンでは、人の目Ｅの注視方向が第１方向Ｘよりも下にずれるため、快適性が向上する。回転モジュール１５は、人の目Ｅの注視方向のずれ及び近景シーンにおけるカメラモジュール１３の撮像領域と表示モジュール１１の表示領域とが重なった有効範囲が小さくなることを補正するために、カメラモジュール１３を適切な角度に回転させるように制御することにより、近景シーンでのＡＲ機能を実現する。

【0026】

表示モジュール１１は、導波路片１１１および光エンジン１１３を備え、光エンジン１１３が導波路片１１１に画像光を出射し、導波路片１１１が画像光を人の目Ｅに投射することにより、人の目Ｅが虚像を導波路片１１１の人の目Ｅから遠い側に観察できるようにする。導波路片１１１は第２光軸Ｌ２に対して垂直であり、虚像は同じく第２光軸Ｌ２と交差し、導波路片１１１は第２光軸Ｌ２に対して垂直であり、つまり、第２光軸Ｌ２と結像平面とが交差する位置が、表示領域の幾何中心となる。カメラモジュール１３は、画像採取装置を備え、第１光軸Ｌ１は、カメラモジュール１３が照準する方向、すなわち、採取された画像の幾何中心である。

【0027】

図４を参照して、人の目Ｅと注視された物体との距離が４０ｃｍである場合を例として、カメラモジュール１３の傾き角度と使用者の快適度との関係を示す。具体的には、快適度とは、使用者が接眼表示装置の使用状態での姿勢を維持して疲労が生じるまでの時間である。そのうち快適度が６分で、使用者が接眼表示装置を用いて約１０～１５分後に疲労が生じ始める。快適度が５分で、使用者が接眼表示装置を用いて約５～１０分後に疲労が生じ始める。快適度が７分で、使用者が接眼表示装置を用いて約１５～２０分後に疲労が生じ始める。快適度が１０分で、使用者が接眼表示装置使用し始めてから疲労が生じるまでの時間は３０分より大きい。快適度が６分のときを最小使用基準とすると、このときカメラモジュール１３の第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角αは１８°であるが、快適度が１０分のときにはカメラモジュール１３の第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角αは２５°となる。したがって、近景シーンでは、使用の快適性を確保するために、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角αは１８°～２５°となる。

【0028】

図５を参照して、近景シーンでは、表示モジュール１１の第２光軸Ｌ２とカメラモジュール１３の第１光軸Ｌ１とのなす角θが１３°であるとき、表示モジュール１１の表示領域は、正確にカメラモジュール１３の撮影領域によって完全に覆われ、かつ、表示モジュール１１表示領域の１つの境界線は、カメラモジュール１３撮影領域の１つの境界線と重なっている。したがって、接眼表示装置１００によるＡＲ機能の実現を確保するめには、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θは１３°以下となる。

【0029】

図３も参照して、第２光軸Ｌ２と第１方向Ｘとのなす角度βは、５°～１２°である。具体的には、近景シーンでは、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度αは１８°～２５°であり、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度Θは１３°以下であるため、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度が１８°のとき、第２光軸Ｌ２と第１方向Ｘとのなす角度βは少なくとも５°となる。一方、導波路片１１１は、第２光軸Ｌ２と直交し、かつ、人の目Ｅの前方に設けられるため、導波路片１１１が人の目Ｅに当たるように傾斜し過ぎることを防止するために、第２光軸Ｌ２と第１方向Ｘとがなす角度は、最大で１２°である。

【0030】

以上のように、表示モジュール１１とカメラモジュール１３との間には、角度の組み合わせが複数含まれてもよく、例えば、第２光軸Ｌ２と第１方向Ｘとのなす角度βが５°とした場合、近景視野角において、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θは１３°であり、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度αは１８°である。第２光軸Ｌ２と第１方向Ｘとのなす角度βを６°とした場合、近景視野角において、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θを１３°とし、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度αを１９°とし、もしくは、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θを１２°とし、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度αを１８°とする。第２光軸Ｌ２と第１方向Ｘとのなす角度βが７°とした場合、近景視野角において、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θは１３°とすれば、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度αは２０°とし、もしくは、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度θは１２°とし、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘのなす角度αは、１９°とし、もしくは、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２のなす角度θは、１１度°とし、第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとがなす角度αは、１８°とする。以下、なす角度βが５°、なす角度βが１３°、及びなす角度αが１８°を例に説明するが、他の実施例においても、上述した他の角度であってもよく、本願はこれに制限するものではなく、なす角度αが１８°～２５°、なす角度βが５°～１２°、及びなす角度αが１３°以下であれば、本願の範囲内である。

【0031】

回転モジュール１５は、カメラモジュール１３を上述の近景視野角に、または近景視野角から遠景視野角に調整する回転電動機を含んでいてもよい。ただし、遠景視野角において、第１光軸Ｌ１と第２光軸Ｌ２とのなす角度は２５°である。

【0032】

接眼表示装置１００は、人の目Ｅの運動状態を観察するアイトラッキング装置１７をさらに備え、回転モジュール１５は、人の目Ｅの運動状態に応じて、カメラモジュール１３を遠景視野角と近景視野角との間で切り替えるように制御する。具体的には、近景シーンでは、人の目Ｅの視角が第１方向Ｘに沿う水平視から下向きに一定の角度だけ偏向するので、人の目Ｅの眼球には一定の変動が生じる。アイトラッキング装置１７によって、人の目Ｅの眼球状態に応じて人の目Ｅが近景シーンでの物体を見ているかどうかを判定し、それに応じてカメラモジュール１３を近景視野角と遠景視野角とに切り替えることができる。

【0033】

アイトラッキング装置１７は、眼球に対して赤外光を照射する赤外光源と、眼球から反射してくる赤外光を検知することで眼球の位置情報を取得するセンシング素子とを備えてもよい。具体的には、アイトラッキング装置１７は、人の目Ｅの表面には虹彩と角膜とがあり、虹彩と角膜との境界線は一定の角度を有しているので、人の目Ｅから反射された赤外光を撮像することにより、虹彩と角膜との境界の位置を取得して眼球の位置、ひいては人の目Ｅの視線方向を判定することができる。

【0034】

接眼表示装置１００は、人の目Ｅと観測対象物との距離を確認する測距装置１９をさらに備え、回転モジュール１５は、この距離に応じてカメラモジュール１３を制御し、遠景視野角と近景視野角とを切り替える。具体的には、測距装置は、レーザ光を出射して反射されたレーザ光を受光することで、光線が往復する時間から物体と人の目Ｅとの距離を特定する飛行時間測距装置であってもよく、観測対象物と人の目Ｅとの距離が近景シーンの距離内、例えば４０ｃｍ未満の場合に、回転モジュール１５がカメラモジュール１３を回転させるように制御して、近景視野角に調整するようにしてもよい。

【0035】

別の実施例では、ユーザが回転モジュール１５を直接制御して、カメラモジュール１３を近景視野角と遠景視野角とに切り替えるように制御してもよい。あるいは、接眼表示装置１００は、接眼表示装置１００が近景にあるか否かを検出する他の検出手段を備えていてもよく、これに応じてカメラモジュール１３を近景視野角と遠景視野角との切替を制御する。本出願は、これに制限されるものではない。

【0036】

本願実施例では、接眼表示装置１００は、アイトラッキング装置１７と測距装置１９のどちらか一方のみを備えてもよいし、アイトラッキング装置１７と測距装置１９を同時に備えてもよいし、あるいは、アイトラッキング装置１７、測距装置１９、その他の検出装置のいずれかまたはその組み合わせを備えてもよく、本願はこれを限定するものではない。

【0037】

図６および図７を併せて参照して、接眼表示装置１００は、アッパーケース１２１および保護カバー１２３を含むケース１２をさらに備え、光エンジン１１３およびカメラモジュール１３は、アッパーケース１２１内に設けられ、導波路片１１１は、保護カバー１２３で覆われており、保護カバー１２３は、保護カバー１２３と第１方向Ｘとのなす角が７８°～８５°となるように、アッパーケース１２１の一端から離れて人の目Ｅの方向に傾斜している。具体的には、アッパーケース１２１は、光エンジン１１３およびカメラモジュール１３を保護するためのものであり、保護カバー１２３は、導波路片１１１を保護するためのものであり、すなわち導波路片１１１に対して平行に設けられている。なお、アッパーケース１２１は不透明な材料であってもよく、保護カバー１２３は透明材料であってもよい。アッパーケース１２１は、画像採取を行うために、カメラモジュール１３の位置に対応して貫通孔１２２が開けられている。

【0038】

本願実施例による接眼表示装置１００は、回転モジュール１５を設けることにより、カメラモジュール１３を近景視野角と遠景視野角とに切り替えることができ、接眼表示装置１００を近景シーンと遠景シーンとに適用することができる。カメラモジュール１３の第１光軸Ｌ１と第１方向Ｘとのなす角度αを１８°～２５°とすることにより、使用者の使い勝手を向上させることができる。カメラモジュール１３の第１光軸Ｌ１と表示モジュール１１の第２光軸Ｌ２とのなす角度θを１３°以下とすることで、表示モジュール１１の表示範囲をカメラモジュール１３の撮像範囲によって完全に覆うことができ、表示範囲内でＡＲ機能を完全に実現することができる。アイトラッキング装置１７または測距装置１９を設けることにより、接眼表示装置１００がどのような使用場面にあるかを判断することで、カメラモジュール１３を近景視野角と遠景視野角とに切り替えることを制御して、接眼表示装置１００の使用範囲を広げることができる。

【0039】

図８を参照して、本願実施例はまた、画像情報を第１光軸の方向に取得するカメラモジュールを提供するステップＳ１と、第２光軸に沿って画像光を人の目に発射する表示モジュールを設けるステップＳ２と、第１光軸と第１方向とのなす角が１８°～２５°となり、第１光軸と第２光軸とのなす角が１３°以下となるように、カメラモジュールを近景視野角まで回転させるステップＳ３と、を含む接眼表示装置の視野角調整方法を提供する。

【0040】

ステップＳ３の前に、第１光軸と第２光軸とのなす角度が２５°となる遠景視野角にカメラモジュールを設定する。具体的には、カメラモジュールは、近景視野角と遠景視野角とに切り替え、遠景視野角において、カメラモジュールの第１光軸と表示モジュールの第２光軸とのなす角度を２５°に設定する必要があり、よって遠景シーンでのＡＲ機能の実現を確保する。

【0041】

ステップＳ３の前に、人の目の運動状態を追跡し、カメラモジュールを回転させるか否かを判断するステップをさらに含む。具体的には、近景シーンにおいて、人の目が１５°から２０°下にずれ、人の目の運動状態を追跡することで、人の目が下にずれたときに現在は近景シーンと判断してカメラモジュールを遠景視野角から近景視野角まで回転させることができる。

【0042】

ステップＳ３の前に、人の目と観測対象物との距離を測定し、カメラモジュールを回転させるか否かを判断するステップをさらに含む。具体的には、近景シーンでは、人の眼と観測対象物との距離が、例えば４０ｃｍ未満と小さくなり、人の目と観測対象物との距離を測定することで、現在、近景シーンであるか否かを判定し、カメラモジュールを遠景視野角から近景視野角に回転させるように制御するか否かを判定することができる。

【0043】

本願実施例では、ステップＳ３の前に、人の目の運動状態を同時に追跡して人の目と観測対象物との距離を測定してもよいし、いずれか一方のみを選択してもよい。他の実施例では、現在のシーンが近景シーンであるか否かを他の方式で検出してもよく、本出願は、これに制限されるものではない。

【0044】

本出願実施例は、カメラモジュールを回転させて遠景視野角と近景視野角とを切り替えることにより、接眼表示装置を遠景シーンと近景シーンとに適用し、接眼表示装置の適用範囲を向上させる接眼表示装置の視野角調整方法を提供する。

【0045】

以上の実施例は、ただ本願の発明を説明するためのものであり、本出願を限定するものではなく、本出願の実質的な構想の範囲内であれば、これらの実施例に対する適宜の変更及び変化が、本出願の特許請求の範囲内であることを当業者が認識すべきである。

【符号の説明】

【0046】

１００，９００ 接眼表示装置
１１，９１ 表示モジュール
１１１，９１１ 導波路片
９１３，１１３ 光エンジン
９１０ 表示領域
１３，９３ カメラモジュール
９３０ 撮像領域
１５ 回転モジュール
１７ アイトラッキング装置
１９ 測距装置
１２ ケース
１２１ アッパーケース
１２２ 貫通孔
１２３ 保護カバー
Ｌ１ 第１光軸
Ｌ２ 第２光軸
Ｐ１ 表示中心
Ｐ 注視中心
Ｘ 第１方向
Ｅ 人の目
Ｆ 近景平面
Ｆ１ 有効範囲
α，β，θ なす角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】