特許 7507203 ヘッドマウントディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-19

(45)【発行日】2024-06-27

(54)【発明の名称】ヘッドマウントディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240620BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022109965

(22)【出願日】2022-07-07

(62)【分割の表示】P 2018118659の分割

【原出願日】2018-06-22

(65)【公開番号】P2022132354

(43)【公開日】2022-09-08

【審査請求日】2022-07-26

(31)【優先権主張番号】10-2017-0079117

(32)【優先日】2017-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１， Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ， Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ， Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イ，ミン ソン

(72)【発明者】

【氏名】ガン，ゼ ウク

(72)【発明者】

【氏名】ソ，イル フン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン，ユン モ

(72)【発明者】

【氏名】ゾ，ミ ヨン

【審査官】横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－００３６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１６５２１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１６７９３４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／００－３０／６０

Ｇ０２Ｂ ９／００－１７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２－２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００－２５／０４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左眼用画像を表示し、第１離心率を有する左眼楕円の軌道に沿って配置された左眼表示部と、
前記左眼表示部に対向し、前記左眼用画像をユーザーの左眼の第１方向に屈折させる、第１左眼レンズ及び前記第１左眼レンズとユーザーの左眼との間に設けられた第２左眼レンズを含む左眼レンズ部と、を備え、
前記左眼楕円は、前記左眼楕円の長軸を境として前記左眼表示部に隣接する第１左眼楕円領域、及び前記左眼表示部から離隔された第２左眼楕円領域を含み、
前記第１左眼レンズは、前記左眼楕円の短軸を境として右目の近くに配置された第１サブ左眼楕円領域内に配置された図心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項2】

前記左眼楕円は、右目に近い第１左眼焦点及び右目から遠い第２左眼焦点によって定義され、
前記第１左眼レンズは、前記左眼楕円が配置された平面上で前記第１左眼焦点に重畳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ディスプレイ装置。

【請求項3】

前記第１左眼焦点は、前記第２左眼焦点に比べてユーザーの右眼の近くに配置され、
前記第１左眼レンズは、前記左眼楕円が配置された平面上で前記第１左眼焦点に重畳することを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項4】

前記第１左眼焦点及び前記第２左眼焦点は、前記左眼楕円の長軸上にあることを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項5】

前記第２左眼楕円領域は、前記左眼楕円の短軸によって区分され、前記左眼表示部の近くに配置された第１サブ左眼楕円領域、及び前記左眼表示部から遠くに配置された第２サブ左眼楕円領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項6】

前記第１左眼レンズの少なくとも一部は、前記左眼楕円が配置された平面上で前記第１サブ左眼楕円領域に重畳することを特徴とする請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項7】

右眼用画像を表示し、第２離心率を有する右眼楕円の軌道に沿って配置された右眼表示部と、
前記右眼表示部に対向し、前記右眼用画像をユーザーの右眼の第２方向に屈折させる、第１右眼レンズ及び前記第１右眼レンズとユーザーの右眼との間に設けられた第２右眼レンズを含む右眼レンズ部と、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項8】

前記第１離心率と前記第２離心率とは、同じ値を有することを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項9】

前記左眼楕円と前記右眼楕円とは、互いに一部重畳することを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項10】

前記左眼楕円の長軸と前記右眼楕円の長軸とは、互いに交差することを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項11】

前記左眼楕円の長軸と前記右眼楕円の短軸とは、互いに平行であることを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項12】

前記左眼楕円の長軸と前記右眼楕円の長軸とは、互いに一部重畳することを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項13】

前記左眼表示部は、前記左眼楕円が配置された平面に直交する方向に沿って湾曲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ディスプレイ装置。

【請求項14】

前記第１左眼レンズの図心及び前記第２左眼レンズの図心のうちの一方は、前記第１サブ左眼楕円領域に配置されることを特徴とする請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

【請求項15】

左眼用画像を表示し、第１離心率を有する左眼楕円の軌道に沿って配置された左眼表示部と、
前記左眼表示部に対向し、前記左眼用画像をユーザーの左眼の第１方向に屈折させる左眼レンズと、を備え、
前記左眼楕円は、前記左眼楕円の長軸を境として前記左眼表示部に隣接する第１左眼楕円領域、及び前記左眼表示部から離隔された第２左眼楕円領域を含み、
前記左眼レンズは、前記第２左眼楕円領域に配置された図心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）を有し、
前記第２左眼楕円領域は、前記左眼楕円の短軸によって区分され、前記左眼表示部の近くに配置された第１サブ左眼楕円領域、及び前記左眼表示部から遠くに配置された第２サブ左眼楕円領域を含み、
前記左眼レンズの図心は、前記第１サブ左眼楕円領域に配置されることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッドマウントディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＭＤ）装置は、頭部に装着され、ユーザーに画像を表示する装置であって、最近、仮想現実、拡張現実を提供する視覚化装置として浮上している。

【0003】

ヘッドマウントディスプレイ装置は、画像を表示するディスプレイ、及びディスプレイとユーザーの眼球との間に配置され、画像を拡大してユーザーの眼球へ屈折させるレンズを含む。

【0004】

しかし、既存の表示装置とは異なり、ディスプレイとユーザーの眼球との間に配置されるレンズによりユーザーに虚像が視認されるという問題点が生じた。このような虚像は、レンズによる反射光がユーザーの眼球に再び入射して視認されるもので、ヘッドマウントディスプレイ装置の表示品質を低下させる問題点として指摘されてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特表２００９－５２２６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、レンズの反射光による虚像がユーザーに視認される現象を最小限に抑えたヘッドマウントディスプレイ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼用画像を表示し、少なくとも一部が第１離心率を有する左眼楕円の軌道に沿って配置された左眼表示部と、前記左眼表示部に対向し、前記左眼用画像をユーザーの左眼方向に屈折させる左眼レンズと、を備えることを特徴とする。

【0008】

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼用画像を表示し、第１離心率を有する左眼楕円の軌道に沿って配置された第１部分、右眼用画像を表示し、第２離心率を有する右眼楕円の軌道に沿って配置された第２部分、及び前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第３部分を含む表示部と、前記第１部分に対向し、前記左眼用画像をユーザーの左眼方向に屈折させる左眼レンズと、前記第２部分に対向し、前記右眼用画像をユーザーの右眼方向に屈折させる右眼レンズと、を備えることを特徴とする。

【0009】

上記目的を達成するためになされた本発明のさらに他の態様によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼用画像を表示し、少なくとも一部が第１離心率を有する左眼楕円の軌道に沿って配置された左眼表示部と、右眼用画像を表示し、少なくとも一部が第２離心率を有する右眼楕円の軌道に沿って配置された右眼表示部と、前記左眼表示部に対向し、前記左眼用画像をユーザーの左眼方向に屈折させる左眼レンズと、前記右眼表示部に対向し、前記右眼用画像をユーザーの右眼方向に屈折させる右眼レンズと、を備え、前記左眼楕円は、第１左眼焦点、及び前記第１左眼焦点に比べて前記ユーザーの右眼から遠い側に配置された第２左眼焦点を定義し、前記右眼楕円は、第１右眼焦点、及び前記第１右眼焦点に比べて前記ユーザーの左眼から遠い側に配置された第２右眼焦点を定義し、前記左眼レンズは、前記左眼楕円が配置された平面上で前記第１左眼焦点に重畳し、前記右眼レンズは、前記右眼楕円が配置された平面上で前記第１右眼焦点に重畳していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、レンズの反射光による虚像がユーザーに視認される現象を最小限に抑えたヘッドマウントディスプレイ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】本発明の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を示す斜視図である。

【図1B】本発明の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を示す斜視図である。

【図2】図１に示す実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の一部の構成を示す概略図である。

【図3】図２に示す実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を、左眼楕円及び右眼楕円が配置された平面に沿って切断した断面図である。

【図4】図２及び図３に示した第１実施形態による左眼表示部及び左眼レンズを示す断面図である。

【図5】図２及び図３に示した第１実施形態による左眼表示部及び左眼レンズを示す断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【図7】本発明の第３実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【図8】本発明の第４実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【図9】本発明の第５実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【図10】本発明の第６実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【図11】本発明の第７実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図４の視点に対応する視点での断面図である。

【図12】本発明の第８実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【図13】本発明の第９実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【図14】本発明の第１０実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図２の視点に対応する視点での断面図である。

【図15】本発明の第１１実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図２の視点に対応する視点での概略図である。

【図16】図１５に示す実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を、左眼楕円及び右眼楕円が配置された平面に沿って切断した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の利点、特徴、およびそれを達成する方法は、図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明らかになる。しかし、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、それぞれ異なる多様な形態で具現される。但し、これらの実施形態は、単に本発明の開示を完全なものにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の技術範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

【0013】

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）または層が他の素子または層の「上（ｏｎ）」にあると記載された場合、他の素子の直上に存在する場合またはそれらの間に別の層または別の素子が介在する場合を全て含む。明細書全体にわたり、同一の参照符号は同一の構成要素を示す。

【0014】

例えば、「第１」、「第２」などが多様な構成要素を記述するために使用されるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されるものではない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。よって、以下で言及する第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素であってもよい。

【0015】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0016】

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を示す斜視図である。

【0017】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本発明の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、ユーザーの頭部に装着され、ユーザーの両眼にそれぞれ左眼用画像ＬＩと右眼用画像ＲＩとを表示する装置であって、ケースＣＳ及びケースＣＳに連結された着用部ＷＵを含む。

【0018】

ケースＣＳは、ユーザーの顔のうちの少なくとも一部（例えば、顔面（ｆａｃｉａｌ ｓｉｄｅ））に着用され、様々な構成要素によってユーザーの顔面に支持される。ケースＣＳの内部には、後述する左眼表示部ＬＤ、右眼表示部ＲＤ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳが収納及び支持される。ケースＣＳは、左眼表示部ＬＤ、右眼表示部ＲＤ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを支持した状態でユーザーの頭部に装着することができれば、いずれの形でも形成される。ケースＣＳは、多様な形態を有し、一実施形態としてメガネ形態またはヘルメット形態などを有する。

【0019】

ハウジングＨＡには、それぞれ左眼用画像ＬＩ及び右眼用画像ＲＩが表示される左眼開口ＬＯ及び右眼開口ＲＯが配置される。左眼表示部ＬＤに表示された画像は、左眼レンズＬＬＳを経て左眼開口ＬＯを介してユーザーの左眼ＬＥによって視認され、右眼表示部ＲＤに表示された画像は、右眼レンズＲＬＳを経て右眼開口ＲＯを介してユーザーの右眼ＲＥによって視認される。一方、一実施形態において、左眼レンズＬＬＳ及び右眼レンズＲＬＳがケースＣＳの外部に直接晒される場合、左眼開口ＬＯ及び右眼開口ＲＯが非常に薄い幅で形成されるか又は省略される。一方、一実施形態において、左眼開口ＬＯ及び右眼開口ＲＯ以外の別の開口（図示せず）をさらに含む。別の開口は、左眼表示部ＬＤ及び右眼表示部ＲＤが透明ディスプレイである場合、表示される画像のみならず、肉眼によっても周囲の背景を同時に確認できるようにする。これは、拡張現実（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ）または仮想現実（ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ）技術を使用するために活用される。

【0020】

具体的に示してはいないが、図１Ｂに示す左眼用画像ＬＩは、左眼レンズＬＬＳを通過した画像であり、図１Ｂに示す右眼用画像ＲＩは、右眼レンズＲＬＳを通過した画像である。

【0021】

着用部ＷＵは、ケースＣＳをユーザーの頭部に固定する。着用部ＷＵは、ケースＣＳをユーザーの頭部に固定することができれば、いずれの形態またはいずれの材質でも形成される。例えば、ヘッドマウントディスプレイ装置が眼鏡形態を有する場合、着用部ＷＵは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、眼鏡のテンプル形態を有する。一実施形態において、着用部ＷＵは、ユーザーの頭部を囲むバンド形態を有する。

【0022】

図２は、図１に示す実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の一部の構成を示す概略図であり、図３は、図２に示す実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を、左眼楕円及び右眼楕円が配置された平面に沿って切断した断面図である。

【0023】

左眼楕円ＥＬ１及び右眼楕円ＥＬ２は、同じ平面上に配置され、長軸と短軸の長さ及び離心率が互いに同じ楕円である。左眼楕円ＥＬ１及び右眼楕円ＥＬ２は、物理的に実在する構成ではなく、ハウジングＨＡの内部に配置された各構成の相対的な位置関係を定義する仮想の楕円である。

【0024】

左眼楕円ＥＬ１は、長軸をｘ軸、短軸をｙ軸、中心点を原点とする座標平面に対して、下記の数式（１）で定義される。

【0025】

【数1】

【0026】

ここで、ａは左眼楕円ＥＬ１の長半径を意味し、ｂは左眼楕円ＥＬ１の短半径を意味する。長半径は楕円の長軸（すなわち、長径）の半分を意味し、短半径は楕円の短軸（すなわち、短径）の半分を意味する。

【0027】

一方、左眼楕円ＥＬ１の離心率である第１離心率ｅ１は、下記の数式（２）で定義される。

【0028】

【数2】

【0029】

離心率は、楕円が歪んだ程度を示す値であり、離心率が０に近いほど円形に近く、１に近いほど大きく歪んだ（すなわち、短半径が短い）形状を有する。

【0030】

同様に、右眼楕円ＥＬ２は、長軸をｘ軸、短軸をｙ軸、中心点を原点とする座標平面に対して、下記の数式（３）で定義される。

【0031】

【数3】

【0032】

ここで、ｃは右眼楕円ＥＬ２の長半径を意味し、ｄは右眼楕円ＥＬ２の短半径を意味する。

【0033】

一方、右眼楕円ＥＬ２の離心率である第２離心率ｅ２は、下記の数式（４）で定義される。

【0034】

【数4】

【0035】

ここで、左眼楕円ＥＬ１の長半径ａは、右眼楕円ＥＬ２の長半径ｃと同じ値を有する。また、左眼楕円ＥＬ１の短半径ｂは、右眼楕円ＥＬ２の短半径ｄと同じ値を有する。この場合、左眼楕円ＥＬ１の離心率ｅ１と右眼楕円ＥＬ２の離心率ｅ２とは同じ値を有する。すなわち、左眼楕円ＥＬ１と右眼楕円ＥＬ２とは互いに同じ形状を有する楕円である。本実施形態では、左眼楕円ＥＬ１と右眼楕円ＥＬ２とが同じ形状を有する構成を示すが、一実施形態において、左眼楕円ＥＬ１と右眼楕円ＥＬ２とは、互いに異なるサイズを有し、互いに異なる離心率を有し得る。

【0036】

左眼楕円ＥＬ１は２つの焦点を有する。ここで、ユーザーの右眼ＲＥに近い側に配置された焦点を第１左眼焦点ＬＦ１と称し、もう一つの焦点を第２左眼焦点ＬＦ２と称する。すなわち、ユーザーの右眼ＲＥから遠い側に配置された焦点を第２左眼焦点ＬＦ２と称し、もう一つの焦点を第１左眼焦点ＬＦ１と称する。同様に、右眼楕円ＥＬ２は、２つの焦点を有し、ユーザーの左眼ＬＥに近い側に配置された焦点を第１右眼焦点ＲＦ１と称し、もう一つの焦点を第２右眼焦点ＲＦ２と称する。すなわち、ユーザーの左眼ＬＥから遠い側に配置された焦点を第２右眼焦点ＲＦ２と称し、もう一つの焦点を第１右眼焦点ＲＦ１と称する。この場合、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１は、第１左眼焦点ＬＦ１及び第２左眼焦点ＬＦ２を通過し、右眼楕円の長軸Ｒａｘ１は、第１右眼焦点ＲＦ１及び第２右眼焦点ＲＦ２を通過する。また、左眼楕円の短軸Ｌａｘ２は、左眼楕円ＥＬ１の中心点を通過し、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１と直交する。同様に、右眼楕円の短軸Ｒａｘ２は、右眼楕円ＥＬ２の中心点を通過し、右眼楕円の長軸Ｒａｘ１と直交する。

【0037】

左眼楕円ＥＬ１は２つの領域に区分される。具体的に、左眼楕円ＥＬ１は、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１によって２つの領域に区分され、左眼表示部ＬＤが配置された方向に位置する領域を第１左眼楕円領域ＬＲ１と定義し、それ以外の領域を第２左眼楕円領域ＬＲ２と定義する。同様に、右眼楕円ＥＬ２は２つの領域に区分される。具体的に、右眼楕円ＥＬ２は右眼楕円の長軸Ｒａｘ１によって２つの領域に区分され、右眼表示部ＲＤが配置された方向に位置する領域を第１右眼楕円領域ＲＲ１と定義し、それ以外の領域を第２右眼楕円領域ＲＲ２と定義する。

【0038】

さらに、第２左眼楕円領域ＬＲ２は２つの領域に区分される。具体的に、第２左眼楕円領域ＬＲ２は、左眼楕円の短軸Ｌａｘ２によって２つの領域に区分され、左眼表示部ＬＤに近い側に配置された領域を第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１と定義し、それ以外の領域を第２サブ左眼楕円領域ＬＳＲ２と定義する。

【0039】

同様に、第２右眼楕円領域ＲＲ２は２つの領域に区分される。具体的に、第２右眼楕円領域ＲＲ２は、右眼楕円の短軸Ｒａｘ２によって２つの領域に区分され、右眼表示部ＲＤに近い側に配置された領域を第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１と定義し、それ以外の領域を第２サブ右眼楕円領域ＲＳＲ２と定義する。

【0040】

ここで、第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１と第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１とは、互いに隣接するように配置される。すなわち、第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に対しては、第２サブ右眼楕円領域ＲＳＲ２よりも第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１がより近くに配置され、第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に対しては、第２サブ左眼楕円領域ＬＳＲ２よりも第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１がより近くに配置される。

【0041】

左眼楕円ＥＬ１と右眼楕円ＥＬ２とは、互いに一部重畳するように配置される。ただし、これに限定されず、一実施形態において、左眼楕円ＥＬ１と右眼楕円ＥＬ２とは互いに離隔して配置されてもよい。

【0042】

左眼楕円ＥＬ１と右眼楕円ＥＬ２とは、互いに斜めに交わるように配置される。すなわち、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１と右眼楕円の長軸Ｒａｘ１とは、互いに交差して所定の夾角を形成するように配置される。

【0043】

以下、本発明の一実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置について説明する。

【0044】

図２及び図３を参照すると、本発明の第１実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ、右眼表示部ＲＤ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを含む。

【0045】

左眼表示部ＬＤ及び右眼表示部ＲＤは、画像を表示するための複数の画素（図示せず）を含む。ここで、画素は、色を表示する最小単位を意味する。左眼表示部ＬＤ及び右眼表示部ＲＤは、有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）（図示せず）を含み、また、有機発光素子を発光させるための一つ以上のスキャン配線（図示せず）、１つ以上のデータ配線（図示せず）、複数の薄膜トランジスタ（図示せず）、及び１つ以上のキャパシタ（図示せず）をさらに含む。ただし、左眼表示部ＬＤ及び右眼表示部ＲＤは、有機発光素子で構成されることに限定されない。例えば、幾つかの実施形態において、左眼表示部ＬＤ及び右眼表示部ＲＤは、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ：ＰＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）、電気泳動ディスプレイ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＰＤ）、電気ウェッティングディスプレイ（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＷＤ）などの様々な表示装置である。

【0046】

左眼表示部ＬＤと右眼表示部ＲＤとは、それぞれ互いに異なるパネルから構成される。ただし、これに限定されず、幾つかの実施形態において、左眼表示部ＬＤと右眼表示部ＲＤとは同じパネルから構成されてもよい。

【0047】

左眼表示部ＬＤは左眼楕円ＥＬ１の軌道に沿って配置され、右眼表示部ＲＤは右眼楕円ＥＬ２の軌道に沿って配置される。ここで、左眼楕円ＥＬ１の軌道に沿って配置されるという意味は、左眼表示部ＬＤへ提供される光を反射することが可能な反射面を、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面に沿って切断した場合、反射面が左眼楕円ＥＬ１に接するように配置され、第１離心率ｅ１と同じ離心率を有するように曲がった形状を有するものと定義する。これは右眼表示部ＲＤに対しても同様に適用され、右眼表示部ＲＤは第２離心率ｅ２を有するように曲がった形状を有する。

【0048】

さらに、左眼表示部ＬＤは、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面に垂直な方向に延長された形状を有する。すなわち、左眼表示部ＬＤは、左眼楕円ＥＬ１によって定義される楕円柱の一部分を切り取った形状を有する。同様に、右眼表示部ＲＤは、右眼楕円ＥＬ２が配置された平面に垂直な方向に延長された形状を有する。すなわち、右眼表示部ＲＤは、右眼楕円ＥＬ２によって定義される楕円柱の一部分を切り取った形状を有する。左眼表示部ＬＤ及び右眼表示部ＲＤはｈの高さを有する。ここで、左眼表示部ＬＤ及び右眼表示部ＲＤの高さは、それぞれ左眼楕円ＥＬ１及び右眼楕円ＥＬ２が配置された平面に垂直な方向に延長された長さを意味する。左眼表示部ＬＤは左眼楕円ＥＬ１によって二等分される。すなわち、左眼表示部ＬＤは、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面を基準に、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面に垂直な方向及びその反対方向に沿ってそれぞれｈ／２だけ延長される。同様に、右眼表示部ＲＤは右眼楕円ＥＬ２によって二等分される。すなわち、右眼表示部ＲＤは、右眼楕円ＥＬ２の配置された平面を基準に、右眼楕円ＥＬ２が配置された平面に垂直な方向及びその反対方向に沿ってそれぞれｈ／２だけ延長される。ただし、これに限定されず、左眼表示部ＬＤは、左眼楕円ＥＬ１によって二等分されないこともあり、右眼表示部ＲＤは、右眼楕円ＥＬ２によって二等分されないこともある。

【0049】

左眼表示部ＬＤは、過度に曲がった構造を有することを防止するために、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１に重畳しないように配置される。すなわち、左眼表示部ＬＤは、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１から離隔して配置される。右眼表示部ＲＤは、過度に曲がった構造を有することを防止するために、右眼楕円の長軸Ｒａｘ１に重畳しないように配置される。すなわち、右眼表示部ＲＤは右眼楕円の長軸Ｒａｘ１から離隔して配置される。

【0050】

左眼レンズＬＬＳは、左眼表示部ＬＤに対向し、左眼表示部ＬＤが表示する左眼用画像ＬＩを拡大してユーザーの左眼ＬＥの方向に屈折させる。左眼レンズＬＬＳの前面は、左眼表示部ＬＤに向かって膨らんだ形状である。ただし、これに限定されず、左眼レンズＬＬＳの前面は、凹んだ形状または平面形状を有してもよい。ここで、左眼レンズＬＬＳの前面は、左眼レンズＬＬＳの両面のうちの左眼表示部ＬＤを向く方向に配置された一面であり、左眼レンズＬＬＳの後面は、ユーザーの左眼ＬＥを向く方向に配置された一面である。左眼レンズＬＬＳの後面は、膨らんだ形状であるが、これに限定されない。例えば、左眼レンズＬＬＳの後面は、凹んだ形状または平面形状を有してもよい。図３に示すように、左眼表示部ＬＤが位置別に放出する光である第１～第３左眼光（ＬＤＬ１～ＬＤＬ３）は、左眼レンズＬＬＳを通過し、屈折してユーザーの左眼ＬＥに提供される。

【0051】

同様に、右眼レンズＲＬＳは、右眼表示部ＲＤに対向し、右眼表示部ＲＤが表示する右眼用画像ＲＩを拡大してユーザーの右眼ＲＥの方向に屈折させる。右眼レンズＲＬＳの前面は、右眼表示部ＲＤに向かって膨らんだ凸状である。ただし、これに限定されず、右眼レンズＲＬＳの前面は凹んだ形状または平面形状を有してもよい。ここで、右眼レンズＲＬＳの前面は、右眼レンズＲＬＳの両面のうちの右眼表示部ＲＤを向く方向に配置された一面であり、右眼レンズＲＬＳの後面は、ユーザーの右眼ＲＥを向く方向に配置された一面である。右眼レンズＲＬＳの後面は、膨らんだ形状であるが、これに限定されない。例えば、右眼レンズＲＬＳの後面は、凹んだ形状または平面形状を有してもよい。図３に示すように、右眼表示部ＲＤが位置別に放出する光である第１～第３右眼光（ＲＤＬ１～ＲＤＬ３）は、右眼レンズＲＬＳを通過し、屈折してユーザーの右眼ＲＥに提供される。

【0052】

左眼レンズＬＬＳと右眼レンズＲＬＳとの間には遮断部（図示せず）が配置される。遮断部は、ハウジングＨＡの一部であり、左眼表示部ＬＤに表示された画像がユーザーの右眼ＲＥによって視認されないように、さらに右眼表示部ＲＤに表示された画像がユーザーの左眼ＬＥによって視認されないように遮断する役割を行う。

【0053】

左眼レンズＬＬＳは、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面上で第１左眼焦点ＬＦ１に重畳するように配置される。すなわち、左眼レンズＬＬＳは、左眼楕円ＥＬ１によって切断された左眼レンズＬＬＳの断面の少なくとも一部が第１左眼焦点ＬＦ１をオーバーラップするように配置される。この場合、左眼レンズＬＬＳの反射光による虚像がユーザーの左眼ＬＥによって視認される現象を最小限に抑えることができる。同様に、右眼レンズＲＬＳは、右眼楕円ＥＬ２が配置された平面上で第１右眼焦点ＲＦ１に重畳するように配置される。すなわち、右眼レンズＲＬＳは、右眼楕円ＥＬ２によって切断された右眼レンズＲＬＳの断面の少なくとも一部が第１右眼焦点ＲＦ１をオーバーラップするように配置される。この場合、右眼レンズＲＬＳの反射光による虚像がユーザーの右眼ＲＥによって視認される現象を最小限に抑えることができる。

【0054】

一方、左眼レンズＬＬＳの図心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）ＬＣは、第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に配置される。ここで、左眼レンズＬＬＳの図心ＬＣとは、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面によって切断された左眼レンズＬＬＳの断面の幾何学的中心に該当する。左眼レンズＬＬＳの図心ＬＣは、左眼楕円ＥＬ１の中心点を原点、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１をｘ軸、左眼楕円の短軸Ｌａｘ２をｙ軸に仮定した座標平面上で（Ｘｌｃ、Ｙｌｃ）の座標を有する。左眼レンズＬＬＳの図心ＬＣの座標は下記の数式（５）及び数式（６）によって計算される。

【0055】

【数5】

【0056】

【数6】

【0057】

ここで、Ａは左眼レンズＬＬＳの断面の面積に該当する。

【0058】

左眼レンズＬＬＳの図心ＬＣが第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に配置される場合、左眼レンズＬＬＳの反射光による虚像がユーザーの左眼ＬＥによって視認される現象を最小限に抑えることができる。

【0059】

同様に、右眼レンズＲＬＳの図心ＲＣは第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に配置される。ここで、右眼レンズＲＬＳの図心ＲＣとは、右眼楕円ＥＬ２が配置された平面によって切断された右眼レンズＲＬＳの断面の幾何学的中心に該当する。右眼レンズＲＬＳの図心ＲＣは、右眼楕円ＥＬ２の中心点を原点、右眼楕円の長軸Ｒａｘ１をｘ軸、右眼楕円の短軸Ｒａｘ２をｙ軸に仮定した座標平面上で（Ｘｒｃ、Ｙｒｃ）の座標を有する。右眼レンズＲＬＳの図心ＲＣの座標は、下記の数式（７）及び数式（８）によって計算される。

【0060】

【数7】

【0061】

【数8】

【0062】

ここで、Ｂは右眼レンズＲＬＳの断面の面積に該当する。

【0063】

右眼レンズＲＬＳの図心ＲＣが第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に配置される場合、右眼レンズＲＬＳの反射光による虚像がユーザーの右眼ＲＥによって視認される現象を最小限に抑えることができる。

【0064】

一方、左眼楕円ＥＬ１によって切断された左眼レンズＬＬＳの断面は、第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に少なくとも一部が重畳するように配置される。この場合、左眼レンズＬＬＳの反射光による虚像がユーザーの左眼ＬＥによって視認される現象を最小限に抑えることができる。同様に、右眼楕円ＥＬ２によって切断された右眼レンズＲＬＳの断面は、第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に少なくとも一部が重畳するように配置される。この場合、右眼レンズＲＬＳの反射光による虚像がユーザーの右眼ＲＥによって視認される現象を最小限に抑えることができる。

【0065】

これらについてのより具体的な説明のために、図４及び図５をさらに参照する。

【0066】

図４及び図５は、図２及び図３に示した第１実施形態による左眼表示部及び左眼レンズを示す断面図である。

【0067】

図４は、左眼表示部ＬＤから放出された光が左眼レンズＬＬＳの前面または後面で反射される経路を示し、図５は、左眼レンズＬＬＳの前面または後面で反射された光が左眼表示部ＬＤによって反射されて進む経路を示す。

【0068】

図４を参照すると、左眼表示部ＬＤから放出された光の一部である第１左眼反射光ＬＲＦ１は、左眼レンズＬＬＳの前面で反射され、さらに左眼表示部ＬＤに向かって進行する。図４では、左眼レンズＬＬＳの前面で反射される光経路のうちのいずれかを第１左眼反射光ＬＲＦ１の光経路として示したが、実際には、左眼レンズＬＬＳの前面上のすべての点にわたって様々な角度で光の反射が発生する。

【0069】

また、左眼表示部ＬＤから放出された光の別の一部である第２左眼反射光ＬＲＦ２は、左眼レンズＬＬＳの前面で屈折されて正常に進行するが、左眼レンズＬＬＳの後面で反射されてさらに左眼表示部ＬＤに向かって進行する。図４では、左眼レンズＬＬＳの後面で反射される光経路のうちのいずれかを第２左眼反射光ＬＲＦ２の光経路として示したが、実際には、左眼レンズＬＬＳの後面上のすべての点にわたって様々な角度で光の反射が発生される。

【0070】

このような第１左眼反射光ＬＲＦ１と第２左眼反射光ＬＲＦ２とが左眼表示部ＬＤによって再び反射されて左眼レンズＬＬＳへさらに進行してユーザーの左眼ＬＥに到達する場合、ユーザーに、上下及び／または左右が反転された、ぼやけた虚像が視認される。このような虚像は表示品質を低下させるおそれがある。しかし、楕円の一つの焦点から発散した光は、楕円によって反射された後に楕円の他の焦点へ進行する性質を有するため、本発明の構造が適用された場合、虚像による表示品質の低下を最小限に抑えることができる。

【0071】

具体的に、図５に示すように、左眼レンズＬＬＳが第１左眼焦点ＬＦ１の近くに配置されるとともに左眼表示部ＬＤが左眼楕円ＥＬ１に沿って配置された場合、左眼レンズＬＬＳの前面または後面から反射された第１左眼反射光ＬＲＦ１及び第２左眼反射光ＬＲＦ２は、左眼表示部ＬＤによってさらに反射された後、第２左眼焦点ＬＦ２に向かって進行する。すなわち、左眼レンズＬＬＳによって反射された第１左眼反射光ＬＲＦ１及び第２左眼反射光ＬＲＦ２は、ユーザーの左眼ＬＥに提供されない。このため、ユーザーには虚像が視認されない。

【0072】

ここで、左眼レンズＬＬＳが第１左眼焦点ＬＦ１の近くに配置されるという意味は、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面上で左眼レンズＬＬＳが第１左眼焦点ＬＦ１に重畳するように配置されるか、左眼レンズＬＬＳの図心ＬＣが第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に配置されるか、又は左眼楕円ＥＬ１によって切断された左眼レンズＬＬＳの断面が第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に少なくとも一部重畳するように配置されるという意味である。

【0073】

図４及び図５についての説明は、右眼表示部ＲＤ及び右眼レンズＲＬＳに対しても同様に適用できるので、これについては説明を省略する。

【0074】

図６は、本発明の第２実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【0075】

図６では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0076】

図６を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ、右眼表示部ＲＤ、左眼レンズＬＬＳ＿ａ、及び右眼レンズＲＬＳ＿ａを含む。

【0077】

左眼レンズＬＬＳ＿ａは、第１左眼焦点ＬＦ１に重畳しないように配置され、右眼レンズＲＬＳ＿ａは、第１右眼焦点ＲＦ１に重畳しないように配置される。ただし、左眼レンズＬＬＳ＿ａの図心ＬＣ＿ａは第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に配置され、右眼レンズＲＬＳ＿ａの図心ＲＣ＿ａは第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に配置される。図３に示す実施形態の場合、左眼レンズＬＬＳが第１左眼焦点ＬＦ１に重畳するとともに左眼レンズＬＬＳの図心ＬＣ＿ａが第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に配置され、右眼レンズＲＬＳが第１右眼焦点ＲＦ１に重畳するとともに右眼レンズＲＬＳの図心ＲＣ＿ａが第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に配置された。しかし、図３に示す実施形態とは異なり、本実施形態の場合のように、左眼レンズＬＬＳ＿ａ及び右眼レンズＲＬＳ＿ａが必ずしも第１左眼焦点ＬＦ１及び第１右眼焦点ＲＦ１に重畳しなくても、左眼レンズＬＬＳ＿ａの図心ＬＣ＿ａ及び右眼レンズＲＬＳ＿ａの図心ＲＣ＿ａがそれぞれ第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１及び第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に配置される場合、本発明の効果を得ることができる。

【0078】

図７は、本発明の第３実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【0079】

図７では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0080】

図７を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ、右眼表示部ＲＤ、左眼レンズＬＬＳ＿ｂ、及び右眼レンズＲＬＳ＿ｂを含む。

【0081】

左眼レンズＬＬＳ＿ｂの図心ＬＣ＿ｂは第１左眼楕円領域ＬＲ１に配置され、右眼レンズＲＬＳ＿ｂの図心ＲＣ＿ｂは第１右眼楕円領域ＲＲ１に配置される。ただし、左眼レンズＬＬＳ＿ｂは第１左眼焦点ＬＦ１に重畳するように配置され、右眼レンズＲＬＳ＿ｂは第１右眼焦点ＲＦ１に重畳するように配置される。

【0082】

図３に示す実施形態の場合、左眼レンズＬＬＳが第１左眼焦点ＬＦ１に重畳するとともに左眼レンズＬＬＳの図心ＬＣが第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に配置され、右眼レンズＲＬＳが第１右眼焦点ＲＦ１に重畳するとともに右眼レンズＲＬＳの図心ＲＣが第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に配置された。しかし、図３に示す実施形態とは異なり、本実施形態の場合のように、左眼レンズＬＬＳ＿ｂの図心ＬＣ＿ｂ及び右眼レンズＲＬＳ＿ｂの図心ＲＣ＿ｂが必ずしも第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１及び第１サブ右眼楕円領域ＲＳＲ１に配置されなくても、左眼レンズＬＬＳ＿ｂ及び右眼レンズＲＬＳ＿ｂが第１左眼焦点ＬＦ１及び第１右眼焦点ＲＦ１に重畳して配置される場合、本発明の効果を得ることができる。

【0083】

図８は、本発明の第４実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【0084】

図８では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する

【0085】

図８を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ、右眼表示部ＲＤ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを含む。

【0086】

左眼表示部ＬＤは左眼楕円ＥＬ１＿ｃに沿って配置され、右眼表示部ＲＤは右眼楕円ＥＬ２＿ｃに沿って配置される。ここで、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１＿ｃと右眼楕円の長軸Ｒａｘ１＿ｃとは互いに重畳する。すなわち、左眼楕円の長軸Ｌａｘ１＿ｃ及び右眼楕円の長軸Ｒａｘ１＿ｃは同一線上に配置される。このため、左眼楕円の短軸Ｌａｘ２＿ｃ及び右眼楕円の短軸Ｒａｘ２＿ｃは互いに平行に配置される。

【0087】

図９は、本発明の第５実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【0088】

図９では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0089】

図９を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ＿ｄ、右眼表示部ＲＤ＿ｄ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを含む。

【0090】

左眼表示部ＬＤ＿ｄは、ａの長半径及びｂの短半径を有する左眼楕円ＥＬ１の軌道に沿って配置された第１部分Ｐ１＿ｄと、直線状に延長された第２部分Ｐ２＿ｄとを含む。

【0091】

第２部分Ｐ２＿ｄは、第１部分Ｐ１＿ｄに繋がるように配置され、第１部分Ｐ１＿ｄと第２部分Ｐ２＿ｄとの境界上に配置された左眼楕円ＥＬ１の接点に接する直線に沿って延長される。

【0092】

右眼表示部ＲＤ＿ｄは、ｃの長半径及びｄの短半径を有する右眼楕円ＥＬ２の軌道に沿って配置された第３部分Ｐ３＿ｄ、及び直線状に延長された第４部分Ｐ４＿ｄを含む。

【0093】

第４部分Ｐ４＿ｄは、第３部分Ｐ３＿ｄに繋がるように配置され、第３部分Ｐ３＿ｄと第４部分Ｐ４＿ｄとの境界上に配置された右眼楕円ＥＬ２の接点に接する直線に沿って延長される。

【0094】

また、左眼表示部ＬＤ＿ｄの第２部分Ｐ２＿ｄは、左眼表示部ＬＤ＿ｄの第１部分Ｐ１＿ｄよりも右眼表示部ＲＤ＿ｄに近く配置され、右眼表示部ＲＤ＿ｄの第４部分Ｐ４＿ｄは、右眼表示部ＲＤ＿ｄの第３部分Ｐ３＿ｄよりも左眼表示部ＬＤ＿ｄに近く配置される。すなわち、ユーザーの左眼ＬＥと右眼ＲＥとの間では左眼表示部ＬＤ＿ｄ及び右眼表示部ＲＤ＿ｄが直線状に延長される。これにより、ユーザーの左眼ＬＥと右眼ＲＥとの間の領域で画像の歪みを最小限に抑えることができる。

【0095】

図１０は、本発明の第６実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【0096】

図１０では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0097】

図１０を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ＿ｅ、右眼表示部ＲＤ＿ｅ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを含む。

【0098】

左眼表示部ＬＤ＿ｅは、ａの長半径及びｂの短半径を有する左眼楕円ＥＬ１の軌道に沿って配置された第１部分Ｐ１＿ｅ、及び直線状に延長された第２部分Ｐ２＿ｅを含む。第２部分Ｐ２＿ｅは、第１部分Ｐ１＿ｅに繋がるように配置されるとともに、左眼楕円ＥＬ１の内部領域に重畳するように配置される。

【0099】

右眼表示部ＲＤ＿ｅは、ｃの長半径及びｄの短半径を有する右眼楕円ＥＬ２の軌道に沿って配置された第３部分Ｐ３＿ｅ、及び直線状に延長された第４部分Ｐ４＿ｅを含む。第４部分Ｐ４＿ｅは、第３部分Ｐ３＿ｅに繋がるように配置されるとともに、右眼楕円ＥＬ２の内部領域に重畳するように配置される。

【0100】

また、左眼表示部ＬＤ＿ｅの第１部分Ｐ１＿ｅは、左眼表示部ＬＤ＿ｅの第２部分Ｐ２＿ｅよりも右眼表示部ＲＤ＿ｅに近く配置され、右眼表示部ＲＤ＿ｅの第３部分Ｐ３＿ｅは、右眼表示部ＲＤ＿ｅの第４部分Ｐ４＿ｅよりも左眼表示部ＬＤ＿ｅに近く配置される。すなわち、ユーザーの左眼ＬＥの左縁部領域とユーザーの右眼ＲＥの右縁部領域とでは、左眼表示部ＬＤ＿ｅ及び右眼表示部ＲＤ＿ｅがそれぞれ左眼楕円ＥＬ１及び右眼楕円ＥＬ２の内部に曲がった形状に形成される。これにより、ヘッドマウントディスプレイ装置の大きさを最小化することができる。

【0101】

図１１は、本発明の第７実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図４の視点に対応する視点での断面図である。

【0102】

図１１では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0103】

図１１を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ＿ｆ及び左眼レンズＬＬＳを含む。便宜上、右眼表示部及び右眼レンズについての説明は省略するが、左眼表示部ＬＤ＿ｆ及び左眼レンズＬＬＳについての説明は、右眼表示部及び右眼レンズに対しても同様に適用される。

【0104】

左眼表示部ＬＤ＿ｆは、第１左眼楕円ＥＬ１１＿ｆの軌道に沿って配置された第１部分Ｐ１＿ｆ、第２左眼楕円ＥＬ１２＿ｆの軌道に沿って配置された第２部分Ｐ２＿ｆ、及び第３左眼楕円ＥＬ１３＿ｆの軌道に沿って配置された第３部分Ｐ３＿ｆを含む。

【0105】

第１～第３部分（Ｐ１＿ｆ～Ｐ３＿ｆ）は、互いに隣接して連結されるように配置される。第１～第３左眼楕円（ＥＬ１１＿ｆ～ＥＬ１３＿ｆ）は、いずれも異なる値の長半径及び短半径を有する。例えば、第１左眼楕円Ｅｌ１１＿ｆはａの長半径及びｂの短半径を有し、第２左眼楕円ＥＬ１２＿ｆ及び第３左眼楕円ＥＬ１３＿ｆはそれぞれａではない値の長半径、及びｂではない値の短半径を有する。さらに、第１左眼楕円の長軸Ｌａｘ１１＿ｆ、第２左眼楕円の長軸Ｌａｘ１２＿ｆ、及び第３左眼楕円の長軸Ｌａｘ１３＿ｆは互いに交差する。すなわち、本実施形態のように、左眼表示部ＬＤ＿ｆは、互いに異なる複数の楕円軌道に沿って配置される。

【0106】

図１２は、本発明の第８実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【0107】

図１２では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0108】

図１２を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、表示部ＤＤ＿ｇ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを含む。

【0109】

表示部ＤＤ＿ｇは、第１～第３部分（Ｐ１＿ｇ～Ｐ３＿ｇ）を含む。表示部ＤＤ＿ｇは、左眼楕円ＥＬ１に接する部分と右眼楕円ＥＬ２に接する部分とが一体化された１つのパネルから構成される。

【0110】

具体的に、第１部分Ｐ１＿ｇは、左眼楕円ＥＬ１の軌道に沿って延長され、画像を表示する。第２部分Ｐ２＿ｇは、右眼楕円ＥＬ２の軌道に沿って延長され、画像を表示する。第３部分Ｐ３＿ｇは、ユーザーの左眼ＬＥと右眼ＲＥとの間で画像を表示しない部分である。すなわち、第３部分Ｐ３＿ｇには画素が配置されない。このように、１つのパネルを介してユーザーの左眼ＬＥ及び右眼ＲＥの両方ともに画像を提供する。

【0111】

図１３は、本発明の第９実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図３の視点に対応する視点での断面図である。

【0112】

図１３では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0113】

図１３を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、表示部ＤＤ＿ｈ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを含む。

【0114】

表示部ＤＤ＿ｈは第１～第５部分（Ｐ１＿ｈ～Ｐ５＿ｈ）を含む。表示部ＤＤ＿ｈは、左眼楕円ＥＬ１に接する部分と右眼楕円ＥＬ２に接する部分とが一体化された１つのパネルから構成される。

【0115】

具体的に、第１部分Ｐ１＿ｈは、左眼楕円ＥＬ１の軌道に沿って延長され、画像を表示する。第３部分Ｐ３＿ｈは、右眼楕円ＥＬ２の軌道に沿って延長され、画像を表示する。第５部分Ｐ５＿ｈは、ユーザーの左眼ＬＥと右眼ＲＥとの間で画像を表示しない部分である。すなわち、第５部分Ｐ５＿ｈには画素が配置されない。第２部分Ｐ２＿ｈは、第１部分Ｐ１＿ｈと第５部分Ｐ５＿ｈとの間に配置されて直線状に延長され、画像を表示する。第４部分Ｐ４＿ｈは、第３部分Ｐ３＿ｈと第５部分Ｐ５＿ｈとの間に配置されて直線状に延長され、画像を表示する。

【0116】

このように、１つのパネルを介してユーザーの左眼ＬＥ及び右眼ＲＥの両方ともに画像を提供しながら、表示部ＤＤ＿ｈの一部は直線状に延長されて画像の歪みを最小限に抑えることができる。

【0117】

図１４は、本発明の第１０実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図２の視点に対応する視点での断面図である。

【0118】

図１４では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0119】

図１４を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ＿ｉ、右眼表示部ＲＤ＿ｉ、左眼レンズＬＬＳ、及び右眼レンズＲＬＳを含む。

【0120】

左眼表示部ＬＤ＿ｉは、左眼楕円ＥＬ１の軌道に沿って曲がるとともに、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面に垂直な方向に沿っても曲線的に曲がる形状を有する。より具体的には、左眼楕円ＥＬ１を含む楕円体の表面に沿って曲がった形状を有する。

【0121】

同様に、右眼表示部ＲＤ＿ｉは、右眼楕円ＥＬ２の軌道に沿って曲がるとともに、右眼楕円ＥＬ２が配置された平面に垂直な方向に沿っても曲線的に曲がる形状を有する。より具体的には、右眼楕円ＥＬ２を含む楕円体の表面に沿って曲がった形状を有する。

【0122】

図１５は、本発明の第１１実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置の図２の視点に対応する視点での概略図であり、図１６は、図１５に示す実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置を、左眼楕円及び右眼楕円が配置された平面に沿って切断した断面図である。

【0123】

図１５及び図１６では、図１～図５で説明した内容と重複する構成及び図面符号についての説明は省略する。

【0124】

図１５及び図１６を参照すると、本実施形態によるヘッドマウントディスプレイ装置は、左眼表示部ＬＤ、右眼表示部ＲＤ、左眼レンズ部ＬＬＳ＿ｊ、及び右眼レンズ部ＲＬＳ＿ｊを含む。

【0125】

左眼レンズ部ＬＬＳ＿ｊは、第１左眼レンズＬＬＳ１＿ｊ及び第２左眼レンズＬＬＳ２＿ｊを含む。第１左眼レンズＬＬＳ１＿ｊ及び第２左眼レンズＬＬＳ２＿ｊは、左眼表示部ＬＤから提供された画像を屈折させてユーザーの左眼ＬＥに提供する役割を担う。すなわち、左眼レンズ部ＬＬＳ＿ｊは、左眼表示部ＬＤから提供された画像が第１～第３左眼光経路（ＬＤＬ１＿ｊ～ＬＤＬ３＿ｊ）などに沿ってユーザーの左眼ＬＥに提供されるようにする。

【0126】

一方、第１左眼レンズＬＬＳ１＿ｊ及び第２左眼レンズＬＬＳ２＿ｊのうちの少なくとも一つが第１左眼焦点ＬＦ１の近くに配置されるとともに、左眼表示部ＬＤが左眼楕円ＥＬ１に沿って配置される場合には、ユーザーに視認される虚像を最小限に抑えることができる。

【0127】

ここで、第１左眼レンズＬＬＳ１＿ｊ及び第２左眼レンズＬＬＳ２＿ｊのうちの少なくとも一つが第１左眼焦点ＬＦ１の近くに配置されるという意味は、第１左眼レンズＬＬＳ１＿ｊ及び第２左眼レンズＬＬＳ２＿ｊのうちの少なくとも一つが、左眼楕円ＥＬ１が配置された平面上で第１左眼焦点ＬＦ１に重畳するように配置されるか、第１左眼レンズＬＬＳ１＿ｊの図心ＬＣ１＿ｊ及び第２左眼レンズＬＬＳ２＿ｊの図心ＬＣ２＿ｊのうちの少なくとも一つが第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１に配置されるか、又は左眼楕円ＥＬ１によって切断された第１左眼レンズＬＬＳ１＿ｊ及び第２左眼レンズＬＬＳ２＿ｊの２つの断面のうちの少なくとも一つが第１サブ左眼楕円領域ＬＳＲ１と少なくとも一部重畳するように配置されるという意味である。

【0128】

本実施形態による左眼レンズ部ＬＬＳ＿ｊについての説明は、右眼レンズ部ＲＬＳ＿ｊに対しても同様に適用される。すなわち、右眼レンズ部ＲＬＳ＿ｊは、第１右眼レンズＲＬＳ１＿ｊ及び第２右眼レンズＲＬＳ２＿ｊを含み、第１右眼レンズＲＬＳ１＿ｊ及び第２右眼レンズＲＬＳ２＿ｊは、右眼表示部ＲＤから提供された画像を屈折させてユーザーの右眼ＲＥに提供する役割を担う。すなわち、右眼レンズ部ＲＬＳ＿ｊは、右眼表示部ＲＤから提供された画像が第１～第３右眼光経路（ＲＤＬ１＿ｊ～ＲＤＬ３＿ｊ）などに沿ってユーザーの右眼ＲＥに提供されるようにする。さらに、右眼レンズ部ＲＬＳ＿ｊの配置に応じて、ユーザーに視認される虚像を最小限に抑えることができる。

【0129】

一方、本実施形態では、左眼レンズ部ＬＬＳ＿ｊ及び右眼レンズ部ＲＬＳ＿ｊがそれぞれ２つのレンズを含む構造について説明したが、これに限定されない。すなわち、幾つかの実施形態において、左眼レンズ部または右眼レンズ部は、それぞれ３つ以上のレンズを含む構造を有する。

【0130】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明に属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想または必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で本発明を実施できる。よって、上述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであって、本発明を限定するものではない。

【符号の説明】

【0131】

ＣＳ ケース
ＤＤ＿ｇ、ＤＤ＿ｈ 表示部
ＥＬ１、ＥＬ１＿ｃ 左眼楕円
ＥＬ１１＿ｆ 第１左眼楕円
ＥＬ１２＿ｆ 第２左眼楕円
ＥＬ１３＿ｆ 第３左眼楕円
ＥＬ２、ＥＬ２＿ｃ 右眼楕円
ＨＡ ハウジング
Ｌａｘ１、Ｌａｘ１＿ｃ 左眼楕円の長軸
Ｌａｘ１１＿ｆ 第１左眼楕円の長軸
Ｌａｘ１２＿ｆ 第２左眼楕円の長軸
Ｌａｘ１３＿ｆ 第３左眼楕円の長軸
Ｌａｘ２、Ｌａｘ２＿ｃ 左眼楕円の短軸
ＬＣ、ＬＣ＿ａ、ＬＣ＿ｂ、ＬＣ１＿ｊ、ＬＣ２＿ｊ、ＲＣ、ＲＣ＿ａ、ＲＣ＿ｂ 図心
ＬＤ、ＬＤ＿ｄ、ＬＤ＿ｅ、ＬＤ＿ｆ、ＬＤ＿ｉ 左眼表示部
ＬＤＬ１ 第１左眼光
ＬＤＬ２ 第２左眼光
ＬＤＬ３ 第３左眼光
ＬＥ 左眼
ＬＦ１ 第１左眼焦点
ＬＦ２ 第２左眼焦点
ＬＩ 左眼用画像
ＬＬＳ、ＬＬＳ＿ａ、ＬＬＳ＿ｂ 左眼レンズ
ＬＬＳ＿ｊ 左眼レンズ部
ＬＬＳ１＿ｊ 第１左眼レンズ
ＬＬＳ２＿ｊ 第２左眼レンズ
ＬＯ 左眼開口
ＬＲ１ 第１左眼楕円領域
ＬＲ２ 第２左眼楕円領域
ＬＲＦ１ 第１左眼反射光
ＬＲＦ２ 第２左眼反射光
ＬＳＲ１ 第１サブ左眼楕円領域
ＬＳＲ２ 第２サブ左眼楕円領域
Ｐ１＿ｄ、Ｐ１＿ｅ、Ｐ１＿ｆ、Ｐ１＿ｇ、Ｐ１＿ｈ 第１部分
Ｐ２＿ｄ、Ｐ２＿ｅ、Ｐ２＿ｆ、Ｐ２＿ｇ、Ｐ２＿ｈ 第２部分
Ｐ３＿ｄ、Ｐ３＿ｅ、Ｐ３＿ｆ、Ｐ３＿ｇ、Ｐ３＿ｈ 第３部分
Ｐ４＿ｄ、Ｐ４＿ｅ、Ｐ４＿ｈ 第４部分
Ｐ５＿ｈ 第５部分
Ｒａｘ１、Ｒａｘ１＿ｃ 右眼楕円の長軸
Ｒａｘ２、Ｒａｘ２＿ｃ 右眼楕円の短軸
ＲＤ、ＲＤ＿ｄ、ＲＤ＿ｅ、ＲＤ＿ｉ 右眼表示部
ＲＤＬ１ 第１右眼光
ＲＤＬ２ 第２右眼光
ＲＤＬ３ 第３右眼光
ＲＥ 右眼
ＲＦ１ 第１右眼焦点
ＲＦ２ 第２右眼焦点
ＲＩ 右眼用画像
ＲＬＳ、ＲＬＳ＿ａ、ＲＬＳ＿ｂ 右眼レンズ
ＲＬＳ＿ｊ 右眼レンズ部
ＲＬＳ１＿ｊ 第１右眼レンズ
ＲＬＳ２＿ｊ 第２右眼レンズ
ＲＯ 右眼開口
ＲＲ１ 第１右眼楕円領域
ＲＲ２ 第２右眼楕円領域
ＲＳＲ１ 第１サブ右眼楕円領域
ＲＳＲ２ 第２サブ右眼楕円領域
ＷＵ 着用部

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】