(57)【要約】  本発明によるヘッドマウントディスプレイデバイスは、表示モジュールと、ジオプトリー検出モジュールと、ジオプトリー調整モジュールと、コントローラとを含み、表示モジュールは、表示画像を予め設定された光路に従って射出瞳方向に投射するように構成され、ジオプトリー検出モジュールは、射出瞳の方向を検出してジオプトリーのパラメータを反映するように構成され、ジオプトリー調整モジュールは、光路の焦点距離を調整するように構成され、コントローラは、ジオプトリー検出モジュールによって検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成され、満たさないと判断された場合、ジオプトリー調整モジュールを制御して調整を行い、満たすと判断されるまで、当該パラメータを連続的に取得するように構成されている。本発明のヘッドマウントディスプレイデバイスは、着用者の目のジオプトリーを検出することができ、かつ着用者の目のジオプトリーが異常である場合、ジオプトリーを自動的に矯正して、様々な人に適する。【選択図】図１
2019501417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドマウントディスプレイデバイスであって、
前記ヘッドマウントディスプレイデバイスは表示モジュールを含み、前記表示モジュールは、表示画像を予め設定された光路に従って射出瞳方向に投射するように構成され、
前記ヘッドマウントディスプレイデバイスは、ジオプトリー検出モジュールと、ジオプトリー調整モジュールと、コントローラとをさらに含み、
前記ジオプトリー検出モジュールは、射出瞳の方向を検出してジオプトリーのパラメータを反映するように構成されており、
前記ジオプトリー調整モジュールは、前記光路の焦点距離を調整するように構成されており、
前記コントローラは、前記ジオプトリー検出モジュールによって検出されたパラメータが、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成されており、
前記コントローラは、前記パラメータがジオプトリー標準閾値を満たさないと判断された場合、前記ジオプトリー検出モジュールにより検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記ジオプトリー調整モジュールを制御して調整を行い、且つ前記ジオプトリー調整モジュールの調整過程中に前記ジオプトリー検出モジュールによって検出されたパラメータを連続的に取得するように構成されていることを特徴とする、ヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記ジオプトリー検出モジュールは、出射モジュールと受光モジュールとを含み、
前記出射モジュールは、射出瞳の方向に近赤外線を出射するように構成されており、
前記受光モジュールは、射出瞳の方向に反射される近赤外線を受光するように構成されてい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デバイス。
【請求項３】
前記ジオプトリー調整モジュールは、駆動素子と、第１凹レンズ及び／又は第１凸レンズとを含み、
前記コントローラは、さらに受光モジュールによって受光される近赤外線に基づいて、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成されており、
ジオプトリー標準閾値を満たさないと判断された場合、前記受光モジュールによって受光される、射出瞳の方向に反射される近赤外線に基づいてジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記凹レンズ又は凸レンズが射出瞳に接近または離間するように移動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デバイス。
【請求項４】
前記第１凹レンズ及び／又は第１凸レンズは、射出瞳の方向と平行な軸に取り付けられ、前記駆動素子の駆動において前記軸に対して回転可能とすることにより、射出瞳に対応してかつ前記光路に作用可能な作用位置に位置して矯正素子とし、又は、前記光路に作用しないように非作用位置まで回転し、
前記第１凹レンズ及び／又は第１凸レンズは、前記駆動素子の駆動において前記軸に沿って移動することにより、射出瞳に接近または離間するように移動することを特徴とする、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記ジオプトリー検出モジュールは、第１半透過半反射素子をさらに含み、
前記第１半透過半反射素子は、射出瞳と前記受光モジュールとの間に位置し、
前記第１半透過半反射素子の反射平面と、前記出射モジュールによって生成された近赤外線の方向とは、互いに反対であり、一定の角度を形成し、
前記第１半透過半反射素子は、前記出射モジュールから出射される近赤外線を射出瞳の方向に反射し、射出瞳の方向に反射される近赤外線を受光モジュールに送信させることを可能に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デバイス。
【請求項６】
前記出射モジュールは、近赤外線出射器と、小開口絞りとを含み、
前記近赤外線出射器は、近赤外線を生成し、前記小開口絞りを介して近赤外の小開口スポットを形成して射出瞳の方向に投射するように構成されており、
前記受光モジュールは、近赤外線受光器を含み、前記近赤外線受光器は、射出瞳の方向に反射される近赤外の小開口スポットを受光するように構成されており、
前記コントローラは、前記近赤外受光器により受光された近赤外の小開口スポットの大きさに基づいて、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断することを特徴とする、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記コントローラは、前記近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値よりも小さいと判断された場合、前記凹レンズを駆動して前記作用位置に回転させるように駆動素子を制御し、連続的に取得した近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記凹レンズを駆動して射出瞳の方向に対して移動させるように駆動素子を制御し、
前記コントローラは、前記近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値よりも大きいと判断された場合、前記凸レンズを駆動して前記作用位置に回転させるように駆動素子を制御し、連続的に取得した近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記凹レンズを駆動して射出瞳の方向に対して移動させるように駆動素子を制御することを特徴とする、請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記ジオプトリー標準閾値は０．１ｍｍ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デバイス。
【請求項９】
前記出射モジュールは、前記小開口絞りと前記近赤外線出射器との間にある、光源コリメートモジュールをさらに含み、
前記光源コリメートモジュールは、前記近赤外線出射器により出射された近赤外線を平行光線に平行化した後、前記小開口絞りを介して近赤外の小開口スポットを形成するように構成さ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ディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記光源コリメートモジュールは、第２凹レンズと第２凸レンズとを含み、
前記第２凹レンズ及び前記第２凸レンズは、前記近赤外線出射器により出射された近赤外線の経路に順に配列され、
前記第２凹レンズが前記近赤外線出射器に近接するように設けられ、
前記第２凹レンズ及び前記第２凸レンズは、近赤外透過率の高い材料からなり、それらの両面に近赤外線反射防止膜がメッキされることを特徴とする、請求項９に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記受光モジュールは、フォーカスモジュールをさらに含み、
前記フォーカスモジュールは、射出瞳の方向に反射された近赤外の小開口スポットが前記近赤外線受光器に到達する前に、前記反射された近赤外の小開口スポットをフォーカスするように構成さ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ディスプレイデバイス。
【請求項１２】
前記フォーカスモジュールは、フィルタと、第３凸レンズと、第４凸レンズと、近赤外全反射ミラーとを含み、
前記フィルタ、前記第３凸レンズ、前記近赤外全反射ミラー及び前記第４凸レンズは、前記射出瞳の方向に反射された近赤外の小開口スポットから前記近赤外線受光器までの光伝搬経路において順次に配列されることを特徴とする、請求項１１に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１３】
前記フィルタは、狭帯域フィルタであり、他の波長帯域を深く遮断するように構成されており、
前記第３凸レンズは、前記フィルタを通過する近赤外線に対してフォーカスを行うように構成されており、
前記近赤外全反射ミラーは、前記第３凸レンズによりフォーカスが行われた近赤外の小開口スポットを前記第４凸レンズに反射してから、前記第４凸レンズによりフォーカスを行った後、前記近赤外線受光器前記近赤外の小開口スポットが受光器に受光されるように構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１４】
前記表示モジュールは、ディスプレイと、光学モジュールとを含み、
前記ディスプレイは、表示画像を生成するように構成されており、
前記光学モジュールは、予め設定された光路に従って射出瞳の方向に表示画像を投射するように構成されてい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デバイス。
【請求項１５】
前記光学モジュールは、第２半透過半反射素子を含み、
前記第２半透過半反射素子は、射出瞳の方向に対応し、前記ディスプレイによって発生された表示画像の光線と４５°の角度を形成し、
前記第２半透過半反射素子は、表示画像を射出瞳の方向に投射するように構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１６】
前記第２半透過半反射素子は、前記射出瞳と前記受光モジュールとの間に位置することを特徴とする、請求項１５に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１７】
前記第１半透過半反射素子は、射出瞳に面する一方の面において近赤外半透過半反射材料がメッキされ、他方の面において可視光近赤外広帯域反射防止材料がメッキ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デバイス。
【請求項１８】
前記第２半透過半反射素子は、射出瞳に面する一方の面において可視光全反射材料がメッキされ、他方の面において可視光反射防止材料がメッキされ、
前記ディスプレイによって発生された表示画像の光線は、前記第２半透過半反射素子に対する入射角が４５°であることを特徴とする、請求項１５に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１９】
保護シートをさらに含み、前記保護シートは、射出瞳に接近する位置にあり、光路システム全体の防塵機能とし、両面に可視光近赤外広帯域反射防止膜がメッキされ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デバイス。
【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設備の技術分野に関し、特に、ヘッドマウントディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の発展に伴い、ヘッドマウントディスプレイデバイスは徐々に常用化になり、ますます多くの人々に高品質の視覚体験を提供する。近視または遠視を有するユーザのニーズを満たすために、既存のヘッドマウントディスプレイデバイスは、ユーザの目を矯正することができる必要がある。現在、近視及び遠視に対して２つの処理方法がある。第１の方法は、矯正眼鏡を着用してからヘッドマウントディスプレイデバイスを着用することである。しかし、この方法の欠点は、着用時に圧迫感があり、不快感を引き起こすことである。第２の方法は、手動でジオプトリーを調整することである。通常、ヘッドマウントディスプレイデバイスは、焦点距離を変更できる拡大レンズを含む。ユーザは、手動で拡大レンズの焦点距離及びレンズの後の工作距離を変更することにより、眼の矯正を実現することができる。しかし、第２の方法の欠点は、非専門家が自分のジオプトリーに合うように正確に調整することが困難であるため、長い期間でデバイスを着用して目を傷めるのをもたらすことがある。また、第２の方法の手動調整プロセスは煩雑であり、結像レンズの設計によりジオプトリー調節範囲を決定する。設計が確定されると、調整範囲は可変ではなく柔軟性がなく、調整範囲がレンズ設計および空間設計によって制限される。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイスは、着用者の目のジオプトリーを自動的に検出することができ、検出されたパラメータに基づいて、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断する。ジオプトリー標準閾値を満たさない場合、着用者の目のジオプトリーを正常に矯正するために、ジオプトリー調整モジュールを制御して調整を行い、様々な人の使用に適する。
【０００４】
本発明の実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイスは、表示モジュールを含み、前記表示モジュールは、表示画像を予め設定された光路に従って射出瞳方向に投射するように構成されている。ヘッドマウントディスプレイデバイスは、ジオプトリー検出モジュールと、ジオプトリー調整モジュールと、コントローラとをさらに含む。前記ジオプトリー検出モジュールは、射出瞳の方向を検出してジオプトリーのパラメータを反映するように構成されている。前記ジオプトリー調整モジュールは、前記光路の焦点距離を調整するように構成されている。前記コントローラは、ジオプトリー検出モジュールによって検出されたパラメータが、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成されている。前記コントローラは、前記パラメータがジオプトリー標準閾値を満たさないと判断された場合、前記ジオプトリー検出モジュールにより検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすまで、前記ジオプトリー調製モジュールを制御して調整を行い、且つジオプトリー調整モジュールの調整過程中にジオプトリー検出モジュールによって検出されたパラメータを連続的に取得するように構成されている。
【０００５】
本発明の実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイスは、着用者の目のジオプトリーを自動的に検出することができ、パラメータを検出して、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断する。検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たさない場合、着用者の目のジオプトリーを正常に矯正するために、ジオプトリー調整モジュールを制御して調整を行い、様々な人の使用に適する。
【０００６】
本発明の実施形態の技術的手段をより明確に説明するために、実施形態の説明で使用される添付図面を簡単に説明する。明らかに、以下に記載する添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態のためのものに過ぎず、当業者は、創造的な努力なしにこれらの添付図面に従って他の明らかな変更方式を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイスのモジュール概略図である。
【図２】図２は、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの構造概略図である。
【図３】図３は、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの出射モジュール（transmitter module）の構造概略図である。
【図４】図４は、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの受光モジュールの構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態の添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態の技術的手段を、明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の一部の実施形態だけのものであり、全ての実施形態ではない。本明細書に説明される実施形態から創造的な努力なしに当業者が得ることができるすべての別の実施形態は、本発明の範囲に入るものとする。
【０００９】
図１を参照すると、図１は、本発明の一つの実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイス１００のモジュール概略図である。前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、ジオプトリー検出モジュール１０と、ジオプトリー調整モジュール２０と、表示モジュール３０と、コントローラ４０とを含む。表示モジュール３０は、予め設定された光路に従って、表示画像を射出瞳の方向に投射するように構成されている。着用者が前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００を装着した後、着用者の目２００は前記ウェアラブルディスプレイデバイスの表示モジュール３０の光学射出瞳に対応する。本発明の方案を如実に説明するために、以下は、着用者の目２００により射出瞳を示す。前記ジオプトリー検出モジュール１０は、射出瞳の方向の着用者の目２００のジオプトリーを反映するパラメータを検出するように構成されている。前記コントローラ４０は、ジオプトリー検出モジュール１０によって検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成されている。すなわち、コントローラ４０は、着用者の目２００のジオプトリーが正常であるか否かを判断するように構成されている。また、コントローラ４０は、パラメータがジオプトリー標準閾値を満たさないと判断された場合、すなわち着用者の目２００のジオプトリーが異常であると判断された場合、ジオプトリー検出モジュール１０により検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、すなわち着用者の目２００が正常になるように矯正されるまで、前記予め設定された光路の焦点距離を調整するようにジオプトリー調整モジュール２０を制御し、さらにジオプトリー調整モジュール２０の調整過程中にジオプトリー検出モジュール１０によって検出されたパラメータを連続的に取得するように構成されている。前記表示モジュール３０は、ジオプトリー調整モジュール２０によってジオプトリーが正常に矯正された後、表示画像を生成して着用者に見せるように構成されている。
【００１０】
図２を参照すると、図２は、本発明の一つの実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイス１００の具体的な構造概略図である。前記ジオプトリー検出モジュール１０は、出射モジュール１１と受光モジュール１２とを含む。前記出射モジュール１１は、ヘッドマウントディスプレイデバイス１０の射出瞳の方向に近赤外線を出射するように構成されており、すなわち着用者がヘッドマウントディスプレイデバイス１００を装着した後、近赤外線が着用者の目２００に投射されるように構成されている。前記受光モジュール１２は、射出瞳の方向に反射される近赤外線、すなわち着用者の目２００の網膜が出射モジュール１１の近赤外線に基づいて反射される近赤外線を受光するように構成されている。前記受光モジュール１２によって受光される近赤外線は、前記着用者の目のジオプトリーを反映するパラメータである。
【００１１】
前記ジオプトリー調整モジュール２０は、駆動素子２２と、凹レンズ２３と、凸レンズ２４とを含む。前記コントローラ４０は、受光モジュール１２によって受光される近赤外線に基づいて着用者の目のジオプトリーを矯正する必要があるか否かを判断するように構成されている。また、前記コントローラ４０は、着用者の目のジオプトリーを矯正する必要があると判断された場合、前記駆動素子２２をそれに応じて制御することにより凹レンズ２３または凸レンズ２４を光路に作用させ、例えば、着用者の目の真っ直ぐ前方に位置させるように駆動する。さらに、前記コントローラ４０は、受光モジュール１２によって受信される、着用者の目の網膜により反射される近赤外線に基づいて、現在の着用者の眼のジオプトリーが正常であると判断されるまで、凹レンズ２３または凸レンズ２４をそれに応じて制御して焦点調整を行い、例えば、着用者の眼に接近または離間するように移動させる。
【００１２】
本実施形態において、前記出射モジュール１１は、近赤外線出射器（near-infrared light transmitter）１１１と小開口絞り１１２とを含む。前記近赤外線出射器１１１は、近赤外線を生成し、前記小開口絞り１１２を介して近赤外の小開口スポットを形成した後着用者の目２００に投射するように構成されている。前記受光モジュール１２は、着用者の目の網膜に反射される近赤外の小開口スポットを受光するように構成されている。
【００１３】
具体的に、図２に示すように、本実施形態において、前記近赤外線出射器１１１は、着用者の目２００の視線方向の側辺に設けられる。前記ジオプトリー検出モジュール１０は、第１半透過半反射素子（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）１３をさらに含む。ヘッドマウントディスプレイデバイス１００が着用される時、第１半透過半反射素子１３は、着用者の目と受光モジュール１２との間に位置して、且つ、第１半透過半反射素子１３の反射平面と、前記出射モジュール１１によって生成される近赤外線の方向とは、互いに対向であり、一定の角度を形成する。第１半透過半反射素子１３は、前記出射モジュール１１から出射される近赤外線を着用者の目に反射し、着用者の眼網膜により反射される近赤外線を受光モジュール１２に送信させることを可能にするように構成されている。
【００１４】
前記近赤外線出射器１１１により発生された近赤外線は、前記小開口絞り１１２を介して近赤外の小開口スポットを形成する。その後、前記近赤外の小開口スポットは、前記第１半透過半反射素子１３に投射されて、前記第１半透過半反射素子１３によって着用者の目に反射される。前記小開口絞り１１２は、その中央に貫通孔を有する遮光バリアである。前記近赤外線は前記中央貫通孔のみを通過することができることにより、近赤外線出射器１１１により出射された近赤外線が前記小開口絞り１１２を通過した後に前記近赤外の小開口スポットを形成する。本実施形態において、前記小開口絞りの貫通孔の直径は、０．１ｍｍである。他の実施形態において、前記出射モジュール１１と前記受光モジュール１２とは同じ側にあり、すなわち、着用者の目２００に向いている側にあり、光伝搬路が時分割多重方式によって多重化され、前記第１半透過半反射素子１３が省略してもよい。
【００１５】
着用者の目２００の網膜に反射された近赤外の小開口スポットは、前記第１半透過半反射素子１３を通過した後、前記受光モジュール１２に出射される。前記受光モジュール１２は、近赤外線受光器１２１を含む。前記近赤外線受光器１２１は、着用者の網膜により反射された近赤外の小開口スポットを受光するように構成されている。より正確に言えば、前記受光モジュール１２によって受光される近赤外の小開口スポットは、前記着用者の目のジオプトリーを反映するパラメータである。
【００１６】
前記コントローラ４０は、近赤外線受光器１２１により受光された近赤外の小開口スポットの大きさに基づいて、着用者の目２００が正常眼または近視または遠視を判断し、すなわち、着用者の目のジオプトリーは正常であるか否かを判断する。前記コントローラ４０は、近赤外線受光器１２１により受光された近赤外の小開口スポットの直径が０．１ｍｍ（ミリメートル）である場合、着用者の目が正常眼であると判断され、すなわち着用者の目にジオプトリー矯正を行う必要がない。前記直径０．１ｍｍのスポットが前記ジオプトリーの標準閾値である。前記コントローラ４０は、近赤外線受光器１２１により受光されたスポットの直径が０．１ｍｍに等しくない場合、着用者の目が異常である、すなわち近視または遠視であると判断され、ジオプトリー矯正を行う必要がある。具体的に、前記コントローラ４０は、近赤外線受光器１２１により受光されたスポットの直径が０．１ｍｍよりも大きいである場合、着用者の目が老眼であると判断され、近赤外線受光器１２１により受光されたスポットの直径が０．１ｍｍよりも小さいである場合、着用者の目が近眼であると判断される。
【００１７】
前記近赤外線受光器１２１は、焦点検出装置、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ，電荷結合素子）であってもよい。近赤外線受光器１２１は、着用者の目２００の網膜により反射された近赤外線が投射した位置を取得し、コントローラ４０が、前記位置と基準中心との距離、すなわちスポットの半径を算出し、前記スポットの半径に２を掛けてスポットの直径を得る。
【００１８】
前記駆動素子２２は、体積が比較的に小さいモータであり、例えば超音波モータである。前記ウェアラブルディスプレイデバイス１００は、ウェアラブルスマートメガネであってもよい。前記凹レンズ２３及び凸レンズ２４の初期状態は、ウェアラブルディスプレイデバイス１００の非光路位置に位置する、例えば、上部フレーム付近に位置するまで回転する状態であり、光路に作用しない。コントローラ４０は、着用者の目にジオプトリー矯正を行う必要があり、着用者の目が近眼であると判断された場合、前記凹レンズ２３を駆動して着用者の目の真っ直ぐ前方に回転させるように前記駆動素子２２を制御し、受光モジュール１２により受光されたスポットの直径が０．１ｍｍに等しいと確定されるまで、前記凹レンズ２３を駆動して着用者の目に対して移動させるように駆動素子２２を制御する。
【００１９】
コントローラ４０は、着用者の目が老眼であると判断された場合、前記凸レンズ２４を駆動して着用者の目の真っ直ぐ前方まで回転させるように前記駆動素子２２を制御し、受光モジュール１２により受光されたスポットの直径が０．１ｍｍに等しいと確定されるまで、前記凹レンズ２４を駆動して着用者の目に対して移動させるように駆動素子２２を制御する。
【００２０】
前記凹レンズ２３または前記凸レンズ２４の移動過程において、前記受光モジュール１２によってリアルタイムで受光された近赤外の小開口スポットの大きさもリアルタイムで変化する。前記コントローラ４０は、受光モジュール１２によって受光された近赤外の小開口スポットをリアルタイムで取得し、現在の近赤外の小開口スポットの直径が０．１ｍｍに等しいか否かを判断する。現在の近赤外の小開口スポットの直径が０．１ｍｍに等しくない場合、前記コントローラ４０は、現在の近赤外の小開口スポットの直径が０．１ｍｍに等しくなるまで、前記凹レンズ２３または前記凸レンズ２４を接近または離反させるように継続的に制御する。
【００２１】
前記凹レンズ２３及び凸レンズ２４は、着用者の視線に平行な軸（図示せず）に取り付けられ、駆動素子２２の駆動において軸に対して回転することができることにより、着用者の目の真っ直ぐ前方（すなわち、射出瞳に対応する位置）にありかつ前記光路に作用可能な作用位置（enable location）に位置して矯正素子とすることができ、又は、前記光路に作用しないように着用者の目の視線外において非作用位置（non-enable location）まで回転することができる。前記凹レンズ２３及び凸レンズ２４は、駆動素子２２の駆動において、軸に沿って移動できることにより、着用者の目に接近または離間に移動することができる。
【００２２】
前記凹レンズ２３と凸レンズ２４との両面に可視光近赤外広帯域反射防止材料（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｌｉｇｈｔ  ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）をメッキする。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態において、前記第１半透過半反射素子１３の後に、人の目を弛緩状態として検出誤差を低減させるために、柔らかく自然な白色光照射がさらに設けられてもよい。
【００２４】
図２に示すように、前記出射モジュール１１は、前記小開口絞り１１２と前記近赤外線出射器１１１との間にある、光源コリメートモジュール１１３をさらに含む。前記光源コリメートモジュール１１３は、前記近赤外線出射器１１１により出射された近赤外線を平行光線に平行化した後、前記小開口絞り１１２を介して近赤外の小開口スポットを形成するように構成されている。前記光源コリメートモジュール１１３は、１つの凹レンズ１１４及び１つの凸レンズ１１５を含む。前記凹レンズ１１４及び凸レンズ１１５は、前記近赤外線出射器１１１により出射された近赤外線の経路に順に配列され、凹レンズ１１４が前記近赤外線出射器１１１に近接するように設けられる。前記凹レンズ１１４および凸レンズ１１５は、近赤外透過率の高い材料を選択し、それらの両面に近赤外線反射防止膜がメッキされる。
【００２５】
明らかに、前記光源コリメートモジュール１１３は、本発明の効果がよくなるためのものだけであり、一部の実施形態において省略されてもよい。
【００２６】
図２に示すように、前記受光モジュール１２は、フォーカスモジュール１２２をさらに含み、前記フォーカスモジュール１２２は、着用者の目により反射された近赤外の小開口スポットが前記近赤外線受光器１２１に到達する前に、前記反射された近赤外の小開口スポットをフォーカスするように構成されている。
【００２７】
図４を参照すると、前記フォーカスモジュール１２２は、１つのフィルタ１２２１と、２つの凸レンズ１２２２，１２２３と、１つの近赤外全反射ミラー１２２４とを含む。前記フィルタ１２２１、凸レンズ１２２２、近赤外全反射ミラー１２２４及び凸レンズ１２２３は、前記着用者の目に反射された近赤外の小開口スポットから前記近赤外線受光器１２１までの光伝搬経路において順次に配列される。
【００２８】
前記フィルタ１２２１は、狭帯域フィルタであり、前記近赤外線出射器１１１により出射された近赤外線の波長の光線のみを通過させることができる。半値幅は２０ｎｍより小さく、他の波長帯域の光線がシステムに入って試験結果を妨害しないように、他の波長帯域が深く遮断される。前記凸レンズ１２２２は、前記フィルタ１２２１を通過する近赤外線に対して第１回のフォーカスを行うように構成されている。前記近赤外全反射ミラー１２２４は、前記凸レンズ１２２２により第１回のフォーカスが行われた近赤外の小開口スポットを凸レンズ１２２３に反射してから、前記凸レンズ１２２３により第２回のフォーカスを行った後、前記近赤外線受光器１２１に送信するように構成されている。
【００２９】
明らかに、前記フォーカスモジュール１２２は、本発明の効果がよくなるためのものだけであり、一部の実施形態において省略されてもよい。
【００３０】
図２に示すように、前記表示モジュール３０は、１つのディスプレイ３１及び１つの光学モジュール３０２を含む。前記ディスプレイ３１は、表示画像を生成するように構成されている。前記光学モジュール３０２は、予め設定された光路に従って射出瞳の方向に表示画像を投射するように構成されている。前記光学モジュール３０２は、第２半透過半反射素子３２を含む。前記第２半透過半反射素子３２は、着用者の目の真っ直ぐ前方に位置し、前記ディスプレイ３１によって発生された表示画像の光線と４５°の角度を形成する。前記第２半透過半反射素子３２は、着用者が表示画像を見えるように表示画像を着用者の目に反射するように構成されている。前記ディスプレイ３１は、マイクロディスプレイであり、表示画像を含む表示源を提供するように構成されている。前記表示源は、特定の光学レンズ群（図示せず）を介して拡大された虚像を形成し、予め設定された経路に従って着用者の目に投射する。本実施形態において、前記予め設定された経路は、第２半透過半反射素子３２によって着用者の目に反射される経路である。他の実施形態において、第２半透過半反射素子３２がディスプレイ３１の表示源の光線を着用者の目２００の方向に投射する限り、ディスプレイ３１の位置と第２半透過半反射素子３２のディスプレイ３１に対する角度とを柔軟に設定することができると理解されるべきである。
【００３１】
本実施形態において、前記第２半透過半反射素子３２は、前記ジオプトリー調整モジュール２０の後に位置し、すなわち、前記ジオプトリー調整モジュール２０の凹レンズ２３または凸レンズ２４に対して着用者の目２００から離れる。
【００３２】
前記第１半透過半反射素子１３は、着用者の目２００に面する一方の面において近赤外半透過半反射材料（ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）をメッキし、他方の面において可視光近赤外広帯域反射防止材料をメッキする。入射角は４５°である。
【００３３】
前記第２半透過半反射素子３２は、着用者の目２００に面する一方の面において可視光全反射材料をメッキし、他方の面において可視光反射防止材料をメッキする。入射角は４５°である。
【００３４】
図２に示すように、前記ウェアラブルディスプレイデバイス１００は、１つの保護シート５０をさらに含む。前記保護シート５０は、着用者の目２００に最も近い一面に位置し、光路システム全体の防塵機能とし、両面に可視光近赤外広帯域反射防止膜がメッキされ、入射角は０°である。
【００３５】
そのため、本発明によるヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、着用者の目２００のジオプトリーを自動的に検出することができ、かつ着用者の目２００のジオプトリーが異常である場合、着用者の目２００と表示モジュール３０により投射される表示画像との間に凹レンズ２３または凸レンズ２４を追加するように選択して調節することにより、着用者の目２００のジオプトリーを正常に矯正して、様々な人に適する。
【００３６】
前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、例えば音声出力ユニット及び本体フレームなどの他の素子をさらに含む。前記音声出力ユニットは、表示画像に同期した音声信号を出力するように構成されている。前記本体フレームは、前記のすべての素子を搭載するように構成されている。前記の他の素子は、本発明の改良と関係なく、ここで説明しない。
【００３７】
以上は、本発明の好ましい実施形態である。当業者であれば、本発明の原理から逸脱することなく、幾つかの改良および変更を行うことができ、これらの改良および変更も本発明の保護の範囲とみなされることが理解されるべきである。
【図１】
2019501417.tif 000003
【図２】
2019501417.tif 000004
【図３】
2019501417.tif 000005
【図４】
2019501417.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月11日(2018.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】  図１を参照すると、図１は、本発明の一つの実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイス１００のモジュール概略図である。前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、ジオプトリー検出モジュール１０と、ジオプトリー調整モジュール２０と、表示モジュール３０と、コントローラ４０とを含む。表示モジュール３０は、予め設定された光路に従って、表示画像を射出瞳の方向に投射するように構成されている。着用者が前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００を装着した後、着用者の目２００は前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００の表示モジュール３０の光学射出瞳に対応する。本発明の方案を如実に説明するために、以下は、着用者の目２００により射出瞳を示す。前記ジオプトリー検出モジュール１０は、射出瞳の方向の着用者の目２００のジオプトリーを反映するパラメータを検出するように構成されている。前記コントローラ４０は、ジオプトリー検出モジュール１０によって検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成されている。すなわち、コントローラ４０は、着用者の目２００のジオプトリーが正常であるか否かを判断するように構成されている。また、コントローラ４０は、パラメータがジオプトリー標準閾値を満たさないと判断された場合、すなわち着用者の目２００のジオプトリーが異常であると判断された場合、ジオプトリー検出モジュール１０により検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、すなわち着用者の目２００が正常になるように矯正されるまで、前記予め設定された光路の焦点距離を調整するようにジオプトリー調整モジュール２０を制御し、さらにジオプトリー調整モジュール２０の調整過程中にジオプトリー検出モジュール１０によって検出されたパラメータを連続的に取得するように構成されている。前記表示モジュール３０は、ジオプトリー調整モジュール２０によってジオプトリーが正常に矯正された後、表示画像を生成して着用者に見せるように構成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】  前記駆動素子２２は、体積が比較的に小さいモータであり、例えば超音波モータである。前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、ウェアラブルスマートメガネであってもよい。前記凹レンズ２３及び凸レンズ２４の初期状態は、ヘッドマウントディスプレイデバイス１００の非光路位置に位置する、例えば、上部フレーム付近に位置するまで回転する状態であり、光路に作用しない。コントローラ４０は、着用者の目にジオプトリー矯正を行う必要があり、着用者の目が近眼であると判断された場合、前記凹レンズ２３を駆動して着用者の目の真っ直ぐ前方に回転させるように前記駆動素子２２を制御し、受光モジュール１２により受光されたスポットの直径が０．１ｍｍに等しいと確定されるまで、前記凹レンズ２３を駆動して着用者の目に対して移動させるように駆動素子２２を制御する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】  コントローラ４０は、着用者の目が老眼であると判断された場合、前記凸レンズ２４を駆動して着用者の目の真っ直ぐ前方まで回転させるように前記駆動素子２２を制御し、受光モジュール１２により受光されたスポットの直径が０．１ｍｍに等しいと確定されるまで、前記凸レンズ２４を駆動して着用者の目に対して移動させるように駆動素子２２を制御する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】  図２に示すように、前記出射モジュール１１は、前記小開口絞り１１２と前記近赤外線出射器１１１との間にある、光源コリメートモジュール１１３をさらに含む。前記光源コリメートモジュール１１３は、前記近赤外線出射器１１１により出射された近赤外線を平行光線に平行化した後、前記小開口絞り１１２を介して近赤外の小開口スポットを形成するように構成されている。前記光源コリメートモジュール１１３は、１つの凹レンズ１１４及び１つの凸レンズ１１５を含む。前記凹レンズ１１４及び凸レンズ１１５は、前記近赤外線出射器１１１により出射された近赤外線の経路に順に配列され、凸レンズ１１５が前記近赤外線出射器１１１に近接するように設けられる。前記凹レンズ１１４および凸レンズ１１５は、近赤外透過率の高い材料を選択し、それらの両面に近赤外線反射防止膜がメッキされる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】  図２に示すように、前記ヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、１つの保護シート５０をさらに含む。前記保護シート５０は、着用者の目２００に最も近い一面に位置し、光路システム全体の防塵機能とし、両面に可視光近赤外広帯域反射防止膜がメッキされ、入射角は０°である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドマウントディスプレイデバイスであって、  前記ヘッドマウントディスプレイデバイスは表示モジュールを含み、前記表示モジュールは、表示画像を予め設定された光路に従って射出瞳方向に投射するように構成され、  前記ヘッドマウントディスプレイデバイスは、ジオプトリー検出モジュールと、ジオプトリー調整モジュールと、コントローラとをさらに含み、  前記ジオプトリー検出モジュールは、射出瞳の方向を検出してジオプトリーのパラメータを反映するように構成されており、  前記ジオプトリー調整モジュールは、前記光路の焦点距離を調整するように構成されており、  前記コントローラは、前記ジオプトリー検出モジュールによって検出されたパラメータが、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成されており、  前記コントローラは、前記パラメータがジオプトリー標準閾値を満たさないと判断された場合、前記ジオプトリー検出モジュールにより検出されたパラメータがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記ジオプトリー調整モジュールを制御して調整を行い、且つ前記ジオプトリー調整モジュールの調整過程中に前記ジオプトリー検出モジュールによって検出されたパラメータを連続的に取得するように構成されていることを特徴とする、ヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記ジオプトリー検出モジュールは、出射モジュールと受光モジュールとを含み、  前記出射モジュールは、射出瞳の方向に近赤外線を出射するように構成されており、  前記受光モジュールは、射出瞳の方向に反射される近赤外線を受光するように構成されてい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デバイス。
【請求項３】
前記ジオプトリー調整モジュールは、駆動素子と、第１凹レンズ及び／又は第１凸レンズとを含み、  前記コントローラは、さらに受光モジュールによって受光される近赤外線に基づいて、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断するように構成されており、  ジオプトリー標準閾値を満たさないと判断された場合、前記受光モジュールによって受光される、射出瞳の方向に反射される近赤外線に基づいてジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記第１凹レンズ又は第１凸レンズが射出瞳に接近または離間するように移動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デバイス。
【請求項４】
前記第１凹レンズ及び／又は第１凸レンズは、射出瞳の方向と平行な軸に取り付けられ、前記駆動素子の駆動において前記軸に対して回転可能とすることにより、射出瞳に対応してかつ前記光路に作用可能な作用位置に位置して矯正素子とし、又は、前記光路に作用しないように非作用位置まで回転し、  前記第１凹レンズ及び／又は第１凸レンズは、前記駆動素子の駆動において前記軸に沿って移動することにより、射出瞳に接近または離間するように移動することを特徴とする、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記ジオプトリー検出モジュールは、第１半透過半反射素子をさらに含み、  前記第１半透過半反射素子は、射出瞳と前記受光モジュールとの間に位置し、  前記第１半透過半反射素子の反射平面と、前記出射モジュールによって生成された近赤外線の方向とは、互いに反対であり、一定の角度を形成し、  前記第１半透過半反射素子は、前記出射モジュールから出射される近赤外線を射出瞳の方向に反射し、射出瞳の方向に反射される近赤外線を受光モジュールに送信させることを可能に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デバイス。
【請求項６】
前記出射モジュールは、近赤外線出射器と、小開口絞りとを含み、  前記近赤外線出射器は、近赤外線を生成し、前記小開口絞りを介して近赤外の小開口スポットを形成して射出瞳の方向に投射するように構成されており、  前記受光モジュールは、近赤外線受光器を含み、前記近赤外線受光器は、射出瞳の方向に反射される近赤外の小開口スポットを受光するように構成されており、  前記コントローラは、前記近赤外受光器により受光された近赤外の小開口スポットの大きさに基づいて、ジオプトリー標準閾値を満たすか否かを判断することを特徴とする、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記コントローラは、前記近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値よりも小さいと判断された場合、前記凹レンズを駆動して作用位置に回転させるように駆動素子を制御し、連続的に取得した近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記第１凹レンズを駆動して射出瞳の方向に対して移動させるように駆動素子を制御し、  前記コントローラは、前記近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値よりも大きいと判断された場合、前記凸レンズを駆動して前記作用位置に回転させるように駆動素子を制御し、連続的に取得した近赤外の小開口スポットがジオプトリー標準閾値を満たすと判断されるまで、前記第１凸レンズを駆動して射出瞳の方向に対して移動させるように駆動素子を制御することを特徴とする、請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記ジオプトリー標準閾値は０．１ｍｍ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デバイス。
【請求項９】
前記出射モジュールは、前記小開口絞りと前記近赤外線出射器との間にある、光源コリメートモジュールをさらに含み、  前記光源コリメートモジュールは、前記近赤外線出射器により出射された近赤外線を平行光線に平行化した後、前記小開口絞りを介して近赤外の小開口スポットを形成するように構成さ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ディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記光源コリメートモジュールは、第２凹レンズと第２凸レンズとを含み、  前記第２凹レンズ及び前記第２凸レンズは、前記近赤外線出射器により出射された近赤外線の経路に順に配列され、  前記第２凸レンズが前記近赤外線出射器に近接するように設けられ、  前記第２凹レンズ及び前記第２凸レンズは、近赤外透過率の高い材料からなり、それらの両面に近赤外線反射防止膜がメッキされることを特徴とする、請求項９に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記受光モジュールは、フォーカスモジュールをさらに含み、  前記フォーカスモジュールは、射出瞳の方向に反射された近赤外の小開口スポットが前記近赤外線受光器に到達する前に、前記反射された近赤外の小開口スポットをフォーカスするように構成さ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ディスプレイデバイス。
【請求項１２】
前記フォーカスモジュールは、フィルタと、第３凸レンズと、第４凸レンズと、近赤外全反射ミラーとを含み、  前記フィルタ、前記第３凸レンズ、前記近赤外全反射ミラー及び前記第４凸レンズは、前記射出瞳の方向に反射された近赤外の小開口スポットから前記近赤外線受光器までの光伝搬経路において順次に配列されることを特徴とする、請求項１１に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１３】
前記フィルタは、狭帯域フィルタであり、他の波長帯域を深く遮断するように構成されており、  前記第３凸レンズは、前記フィルタを通過する近赤外線に対してフォーカスを行うように構成されており、  前記近赤外全反射ミラーは、前記第３凸レンズによりフォーカスが行われた近赤外の小開口スポットを前記第４凸レンズに反射してから、前記第４凸レンズによりフォーカスを行った後、前記近赤外線受光器前記近赤外の小開口スポットが受光器に受光されるように構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１４】
前記表示モジュールは、ディスプレイと、光学モジュールとを含み、  前記ディスプレイは、表示画像を生成するように構成されており、  前記光学モジュールは、予め設定された光路に従って射出瞳の方向に表示画像を投射するように構成されてい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デバイス。
【請求項１５】
前記光学モジュールは、第２半透過半反射素子を含み、  前記第２半透過半反射素子は、射出瞳の方向に対応し、前記ディスプレイによって発生された表示画像の光線と４５°の角度を形成し、  前記第２半透過半反射素子は、表示画像を射出瞳の方向に反射するように構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１６】
前記第２半透過半反射素子は、前記射出瞳と前記受光モジュールとの間に位置することを特徴とする、請求項１５に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１７】
前記第１半透過半反射素子は、射出瞳に面する一方の面において近赤外半透過半反射材料がメッキされ、他方の面において可視光近赤外広帯域反射防止材料がメッキ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デバイス。
【請求項１８】
前記第２半透過半反射素子は、射出瞳に面する一方の面において可視光全反射材料がメッキされ、他方の面において可視光反射防止材料がメッキされ、  前記ディスプレイによって発生された表示画像の光線は、前記第２半透過半反射素子に対する入射角が４５°であることを特徴とする、請求項１５に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
【請求項１９】
保護シートをさらに含み、前記保護シートは、射出瞳に接近する位置にあり、光路システム全体の防塵機能とし、両面に可視光近赤外広帯域反射防止膜がメッキされ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デバイス。
【国際調査報告】
2019501417.tif 000007
2019501417.tif 000008
2019501417.tif 000009
2019501417.tif 000010