(57)【要約】【課題】虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置を提供する。【解決手段】ハウジングと、ハウジング内に嵌設される観察レンズと、ハウジング内に収容され、観察レンズと対向して設けられる表示画面と、ハウジング内に収容される少なくとも１つの虹彩カメラとを備える。さらに、ハウジング内に収容される少なくとも１つの赤外光源を備え、赤外光源は、観察レンズの焦点面に設けられ、その光線は、観察レンズを透過して射出した後、ヒトの眼の虹彩を照射する。虹彩カメラは、観察レンズからヒトの眼の虹彩画像を収集するために用いられ、且つ、ヒトの眼が赤外光源及び表示画面を観察する視線を遮らない位置に配置される。赤外光源と虹彩カメラを増設することで、観察レンズを組み合わせてヒトの虹彩情報を収集し、虹彩識別技術をバーチャルリアリティ装置に適用し、ユーザの使用時の利便性、安全性及び秘密性に対する要求を効果的に満たす。【選択図】図１
2018027290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容スペースを有するハウジングと、
前記ハウジング内に嵌設される観察レンズと、
前記ハウジング内に収容され、前記観察レンズと対向して設けられる表示画面と、
前記ハウジング内に収容される少なくとも１つの虹彩カメラと、を備える虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置であって、
さらに、前記ハウジング内に収容される少なくとも１つの赤外光源を備え、
前記赤外光源は、前記観察レンズの焦点面に設けられ、前記赤外光源の光線は、前記観察レンズを透過して射出した後、ヒトの眼の虹彩を照射し、
前記虹彩カメラは、前記観察レンズからヒトの眼の虹彩画像を収集するために用いられ、且つ、ヒトの眼が前記赤外光源及び前記表示画面を観察する視線を遮らない位置に配置されることを特徴とする虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項２】
前記観察レンズは２つ設けられ、それぞれ第１の観察レンズ及び第２の観察レンズであり、
前記虹彩カメラは、前記第１の観察レンズ又は前記第２の観察レンズからヒトの眼の２つの虹彩画像を収集するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項３】
前記バーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、
前記虹彩カメラと前記赤外光源は、それぞれ前記中心軸の両側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項４】
前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【数３１】
2018027290.tif 000033
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【請求項５】
前記バーチャルリアリティ装置は、前記表示画面中心を通る光学中心軸を有し、
前記虹彩カメラと前記赤外光源は、それぞれ前記中心軸の同側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項６】
前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たすことを特徴とする請求項５に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【数３２】
2018027290.tif 000034
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【請求項７】
前記観察レンズは２つ設けられ、それぞれ第１の観察レンズ及び第２の観察レンズであり、
前記虹彩カメラは、それぞれ前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズからヒトの眼の２つの虹彩画像を収集するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項８】
前記バーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、
前記虹彩カメラと前記赤外光源は、それぞれ前記中心軸の両側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項９】
前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たすことを特徴とする請求項８に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【数３３】
2018027290.tif 000035
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【請求項１０】
前記バーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、
前記虹彩カメラと前記赤外光源は、それぞれ前記中心軸の同側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項１１】
前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【数３４】
2018027290.tif 000036
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【請求項１２】
前記虹彩カメラの視野角度をωとする場合、ωは以下の公式を満たし、
【数３５】
2018027290.tif 000037
α−β＝γ−αである場合、前記虹彩カメラの視野角度ωは、
【数３６】
2018027290.tif 000038
という公式を満たすことを特徴とする請求項４、６、９、１１のいずれか一項に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【請求項１３】
前記赤外光源が１つ設けられており、
前記赤外光源から前記中心軸までの垂直距離をＬとし、発光角度をψとする場合、前記発光角度ψは、以下の公式を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【数３７】
2018027290.tif 000039
【請求項１４】
前記赤外光源は２つ設けられ、
前記赤外光源から前記中心軸までの垂直距離をそれぞれＬ1とＬ2とし、発光角度をそれぞれψ1とψ2とする場合、２つの前記赤外光源の発光角度は、それぞれ以下の公式を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【数３８】
2018027290.tif 000040
【請求項１５】
前記虹彩カメラの被写界深度の計算公式は以下の通りであることを特徴とする請求項１２に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【数３９】
2018027290.tif 000041
【請求項１６】
前記バーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、
前記虹彩カメラは、２つ設けられ、前記表示画面の付近であって、それぞれ前記光学中心軸の両側に対称に設けられており、
前記観察レンズは、２つ設けられ、前記表示画面と対向すると共に、それぞれ前記光学中心軸の両側に対称に設けられており、
２つの前記虹彩カメラは、それぞれ２つの前記観察レンズからヒトの眼の単独の虹彩画像を収集するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーチャルリアリティ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ、ＶＲ）の技術分野に関し、具体的には、虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーチャルリアリティ技術は、バーチャル世界を構築して体験させることを可能にするコンピュータ技術であり、それは、コンピュータによりシミュレーション環境を生成し、マルチソース情報融合交互型の三次元の動的ビューと実体行動のシステムシミュレーションであり、センシングヘルメット、データグローブなどの専門装置を利用して、ユーザがバーチャルスペースに入り、バーチャル世界での各種の対象をリアルタイムに感知して操作することにより、視覚、触覚及び聴覚などで真実の臨場感を体験する。バーチャルリアリティ技術は、シミュレーション技術の重要な方向性の１つであり、シミュレーション技術とコンピュータグラフィックス、マンマシンインタフェース技術、マルチメディア技術、センシング技術、ネットワーク技術などの複数の技術との融合により成り立つ。
【０００３】
近年、バーチャルリアリティ技術は急速に発展し、ＶＲメガネなどのバーチャルリアリティ装置は、大幅に普及してきた。しかしながら、従来技術のバーチャルリアリティ装置の研究開発方向は、主に、ユーザにより良く溶け込む体験を感じさせるための、画像表示及びマンマシンインタラクションなどの方面に集まっている。しかし、バーチャルリアリティ装置の幅広い応用に伴って、クライアントの体験に対する要求は益々多元化及び個性化しており、例えば、バーチャルリアリティ装置によりショッピングする時の利便性と迅速化の要求、安全性を識別する要求、映像のブラウジング時のアンロックと暗号化の秘密性の要求などが挙げられる。
【０００４】
そのため、本研究は、虹彩識別技術をバーチャルリアリティ技術と組み合わせることにより、虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置を発明した。これにより、クライアントがバーチャルリアリティ装置を使用する時の必要とするより高い利便性、安全性及び秘密性の要求を満たす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術においてバーチャルリアリティ装置によりクライアントの使用時の必要とするより高い利便性、安全性及び秘密性の要求を満たすことができないという技術的課題を解決するために、本発明は、利便性、安全性及び秘密性が高い、虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置を提供している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置を提供する。当該バーチャルリアリティ装置は、収容スペースを有するハウジングと、前記ハウジング内に嵌設される観察レンズと、前記ハウジング内に収容され、前記観察レンズと対向して設けられる表示画面と、前記ハウジング内に収容される少なくとも１つの虹彩カメラとを備え、そのバーチャルリアリティ装置は、さらに、前記ハウジング内に収容される少なくとも１つの赤外光源を備え、前記赤外光源は、前記観察レンズの焦点面に設けられ、前記赤外光源の光線は、前記観察レンズを透過して射出した後、ヒトの眼の虹彩を照射し、前記虹彩カメラは、前記観察レンズからヒトの眼の虹彩画像を収集するために用いられ、且つ、ヒトの眼が前記赤外光源及び前記表示画面を観察する視線を遮らない位置に配置されることを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、前記観察レンズは２つ設けられ、それぞれ第１の観察レンズ及び第２の観察レンズであり、前記虹彩カメラは、前記第１の観察レンズ又は前記第２の観察レンズからヒトの眼の２つの虹彩画像を収集するために用いられる。
【０００８】
好ましくは、このバーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、前記虹彩カメラと前記赤外光源とは、それぞれ前記中心軸の両側に設けられている。
【０００９】
好ましくは、前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たす。
【数１】
2018027290.tif 000003
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【００１０】
好ましくは、このバーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、前記虹彩カメラと前記赤外光源は、それぞれ前記中心軸の同側に設けられている。
【００１１】
好ましくは、前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たす。
【数２】
2018027290.tif 000004
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【００１２】
好ましくは、前記観察レンズは２つ設けられ、それぞれ第１の観察レンズ及び第２の観察レンズであり、前記虹彩カメラは、それぞれ前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズからヒトの眼の２つの虹彩画像を収集するために用いられる。
【００１３】
好ましくは、このバーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、前記虹彩カメラと前記赤外光源とは、それぞれ前記中心軸の両側に設けられている。
【００１４】
好ましくは、前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たす。
【数３】
2018027290.tif 000005
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【００１５】
好ましくは、このバーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、前記虹彩カメラと前記赤外光源は、それぞれ前記中心軸の同側に設けられている。
【００１６】
好ましくは、前記虹彩カメラと前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズとの直線距離をＸとし、前記虹彩カメラと前記中心軸との垂直距離をＹとし、前記第１の観察レンズ又は第２の観察レンズからヒトの眼までの直線距離をｌとし、第１の観察レンズ又は第２の観察レンズから、ヒトの眼が観察レンズを介して形成した像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たす。
【数４】
2018027290.tif 000006
ただし、ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、前記第１の観察レンズと前記第２の観察レンズの直径であり、φは、前記表示画面における前記中心軸に直交する方向での高さである。
【００１７】
好ましくは、前記虹彩カメラの視野角度をωとする場合、ωは以下の公式を満たす。
【数５】
2018027290.tif 000007
また、α−β＝γ−αである場合、前記虹彩カメラの視野角度ωは、以下の公式を満たす。
【数６】
2018027290.tif 000008
【００１８】
好ましくは、前記赤外光源が１つ設けられており、前記赤外光源から前記中心軸までの垂直距離をＬとし、発光角度をψとする場合、前記発光角度ψは、以下の公式を満たす。
【数７】
2018027290.tif 000009
【００１９】
好ましくは、前記赤外光源は、２つが設けられており、前記赤外光源から前記中心軸までの垂直距離をそれぞれＬ1とＬ2とし、発光角度をそれぞれψ1とψ2とする場合、２つの前記赤外光源の発光角度は、それぞれ以下の公式を満たす。
【数８】
2018027290.tif 000010
【００２０】
好ましくは、前記虹彩カメラの被写界深度の計算公式は以下の通りである。
【数９】
2018027290.tif 000011
【００２１】
好ましくは、このバーチャルリアリティ装置は、前記表示画面の中心を通る光学中心軸を有し、前記虹彩カメラは、２つ設けられ、前記表示画面の付近であって、それぞれ前記光学中心軸の両側に対称に設けられており、前記観察レンズは、２つ設けられ、前記表示画面と対向すると共に、それぞれ前記光学中心軸の両側に対称に設けられており、２つの前記虹彩カメラは、それぞれ２つの前記観察レンズからヒトの眼の単独の虹彩画像を収集するために用いられる。
【００２２】
従来技術に対し、本発明に係る前記虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置の有益な効果は、以下の通りである。赤外光源と虹彩カメラを増設することで、観察レンズを組み合わせてヒトの虹彩信息を収集し、虹彩識別技術をバーチャルリアリティ装置に集積させることに成功し、ユーザが虹彩識別を利用する際に要求される利便性、安全性、及び虹彩による映像のアンロックと暗号化などの時に必要となるより高い安全性、秘密性の要求を効果的に満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置の第１の実施例の構造を示す模式図である。
【図２】図１に示す虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置の原理図である。
【図３】本発明に係る虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置の第２の実施例の原理簡略図である。
【図４】本発明に係る虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【図５】図４に示す虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置の原理図である。
【図６】図４に示す虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置において赤外光源と虹彩カメラが中心軸の同側に位置する場合の位置を示す模式図である。
【図７ａ】本発明に係る虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置が１つの赤外光源のみを有する場合の位置を示す模式図である。
【図７ｂ】図７ａに示す赤外光源の発光角度の計算原理図である。
【図８ａ】本発明に係る虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置が２つの赤外光源を有する場合の位置を示す模式図である。
【図８ｂ】図８ａに示す赤外光源のうちの１つの赤外光源の発光角度の計算原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例における図面と結びつけて、本発明の実施例における技術案を明確に完全に説明する。当然ながら、説明する実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。当業者が、本発明における実施例に基づき、進歩性の労を要さずに得られる全ての他の実施例は、何れも本発明の保護範囲に含まれる。
【実施例１】
【００２５】
図１と図２に示すように、虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置は、ハウジング（図示せず）、ハウジングの１つの側壁に設けられる表示画面１００、表示画面１００と対向して設けられる第１の観察レンズ１０２と第２の観察レンズ１０３、ハウジング内に設けられる虹彩カメラ１０１と赤外光源１０４を備える。このバーチャルリアリティ装置は、表示画面１００の中心を通る光学中心軸Ａを有する。
【００２６】
第１の観察レンズ１０２と第２の観察レンズ１０３は、それぞれ光学中心軸Ａの両側に対称に設けられている。虹彩カメラ１０１と赤外光源１０４の位置は、いずれも表示画面１００の視線とヒトの眼による赤外光源１０４の観察を遮らないことを前提とし、且つ、それぞれ光学中心軸Ａの両側に設けられている。更に、赤外光源１０４は、第１の観察レンズ１０２と第２の観察レンズ１０３の焦点面に配置されるべきである。本実施例において、虹彩カメラ１０１は、第１の観察レンズ１０２又は第２の観察レンズ１０３からヒトの眼の２つの虹彩画像を収集するために用いられる。その原理を説明しやすくするために、虹彩カメラ１０１が第１の観察レンズ１０２からヒトの眼の２つの虹彩画像を取得する場合を例として説明する。
【００２７】
図１と図２に示すように、虹彩カメラ１０１が表示画面とヒトの眼の視線を遮らない場合、所定の位置関係を満たす必要がある。虹彩カメラ１０１と第１の観察レンズ１０２との直線距離をＸとし、虹彩カメラ１０１と光学中心軸Ａとの垂直距離をＹとし、第１の観察レンズ１０２からヒトの眼までの直線距離をｌとし、第１の観察レンズ１０２から、ヒトの眼が第１の観察レンズ１０２を介して形成したヒトの眼の像又は虹彩画像までの直線距離をｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の条件を満たすべきである。
【数１０】
2018027290.tif 000012
ただし、公式中のｄは、第１の観察レンズ１０２と前記第２の観察レンズ１０３との中心間隔距離であり、この中心間隔距離ｄは、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられており、Ｄは、第１の観察レンズ１０２の直径であり、φは、表示画面１００における光学中心軸Ａに直交する方向での高さである。
この虹彩カメラ１０１の視野角度は、以下の関係を満たす必要がある。
【数１１】
2018027290.tif 000013
更に、α−β＝γ−αである場合、虹彩カメラ１０１の視野角度ωは、以下の公式を満たす。
【数１２】
2018027290.tif 000014
且つ、虹彩カメラ１０１の被写界深度は、更に以下の公式を満たす必要がある。
【数１３】
2018027290.tif 000015
【００２８】
虹彩カメラ１０１の具体的な位置については、図２の原理図に示す。上記の計算から分かるように、虹彩カメラ１０１は、２枚のヒトの眼の虹彩画像を取得することができるという前提において、同時に表示画面１００の視線とヒトの眼による赤外光源１０４の観察を遮らないように、図２に示す三角形の斜線領域ＡＢＣ中に配置される必要がある。
【００２９】
図７ａと７ｂに示すように、光学中心軸Ａの他側に設けられる赤外光源１０４は、ヒトの両眼を同時に照射することができるようにすべきであり、且つ、第１の観察レンズ１０２と第２の観察レンズ１０３の焦点面に配置されるべきであるため、赤外光源１０４の発光角度ψは、以下の公式を満たすべきである。
【数１４】
2018027290.tif 000016
ただし、Ｌは、赤外光源１０４と光学中心軸Ａとの垂直距離であり、ｆ’は、第１の観察レンズ１０２と第２の観察レンズ１０３との焦点距離である。赤外光源１０４の発光角度ψは、大きいほど良く、逆に、赤外光源１０４の傾斜角度θは、小さいほど良い。
【実施例２】
【００３０】
図３に示すように、当該実施例２は、構造において前記の実施例１と同じであり、前記実施例１との相違点は、当該実施例２では赤外光源の他の配置形態が示されている。即ち、赤外光源が虹彩カメラと同一の側に配置されている。この時、虹彩カメラが満たす必要のある位置関係式は、以下になる。
【数１５】
2018027290.tif 000017
ただし、Ｌは、赤外光源と光学中心軸との垂直距離であり、Ｘは、虹彩カメラと前記第１の観察レンズとの直線距離であり、Ｙは、虹彩カメラと光学中心軸との垂直距離であり、ｌは、第１の観察レンズからヒトの眼までの直線距離であり、ｌ’は、第１の観察レンズから、ヒトの眼が第１の観察レンズを介して形成したヒトの眼の像又は虹彩画像までの直線距離であり、ｄは、第１の観察レンズと第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、この中心間隔距離ｄは、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、第１の観察レンズの直径であり、φは、表示画面における光学中心軸に直交する方向での高さである。
【００３１】
実施例２は、虹彩カメラの視野角度ωが以下の公式を満たす必要がある点において実施例１と共通している。
【数１６】
2018027290.tif 000018
また、α−β＝γ−αである場合、虹彩カメラの視野角度ωは、以下の公式を満たす。
【数１７】
2018027290.tif 000019
且つ、虹彩カメラの被写界深度は、更に以下の公式を満たす必要がある。
【数１８】
2018027290.tif 000020
【００３２】
虹彩カメラの具体的な位置については、図３の原理図に示す。上記計算から分かるように、虹彩カメラは、２枚のヒトの眼の虹彩画像を取得することができる前提において、同時に表示画面の視線とヒトの眼による赤外光源の観察を遮らないように、図３に示す斜線領域中に配置される必要がある。
赤外光源の発光角度ψは、以下の公式を満たすべきである。
【数１９】
2018027290.tif 000021
ただし、ｆ’は、第１の観察レンズと第２の観察レンズとの焦点距離である。赤外光源の発光角度ψは、大きいほど良く、逆に、赤外光源の傾斜角度θは、小さいほど良い。
【実施例３】
【００３３】
図４に示すように、本実施例３は、構造において実施例１とほぼ同じであり、実施例１との相違点は、実施例３では虹彩カメラ２０１がそれぞれ第１の観察レンズ２０２と第２の観察レンズ２０３から両眼の虹彩画像を収集することにある。当該実施例においても、虹彩カメラ２０１と赤外光源２０４は、同様に光学中心軸の両側に配置されている。
【００３４】
虹彩カメラ２０１と、第１の観察レンズ２０２又は第２の観察レンズ２０３との直線距離をＸとし、虹彩カメラ２０１と光学中心軸との垂直距離をＹとし、第１の観察レンズ２０２又は第２の観察レンズ２０３からヒトの眼までの直線距離をｌとし、第１の観察レンズ２０２から、ヒトの眼が第１の観察レンズ２０２を介して形成したヒトの眼像又は虹彩画像までの直線距離を、ｌ’とする場合、ＸとＹは、以下の公式を満たす。
【数２０】
2018027290.tif 000022
ただし、Ｈは、表示画面２００から第１の観察レンズ２０２又は第２の観察レンズ２０３までの直線距離であり、ｄは、第１の観察レンズ２０２と前記第２の観察レンズ２０３との中心間隔距離であり、且つ、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、第１の観察レンズ２０２と前記第２の観察レンズ２０３の直径であり、φは、表示画面２００における光学中心軸に直交する方向での高さである。
この虹彩カメラ２０１の視野角度は、以下の関係を満たす必要がある。
【数２１】
2018027290.tif 000023
更に、α−β＝γ−αである場合、虹彩カメラ２０１の視野角度ωは、以下の公式を満たす。
【数２２】
2018027290.tif 000024
且つ、虹彩カメラ２０１の被写界深度は、更に以下の公式を満たす必要がある。
【数２３】
2018027290.tif 000025
【００３５】
虹彩カメラ２０１の具体的な位置については、図５の原理図に示す。上記計算から分かるように、虹彩カメラ２０１は、２枚のヒトの眼の虹彩画像を取得することができるという前提において、同時に表示画面２００の視線とヒトの眼による赤外光源２０４の観察を遮らないように、図５に示す斜線領域中に配置される必要がある。
【００３６】
図７ａと図７ｂを参照し、赤外光源の発光角度ψは、以下の公式を満たすべきである。
【数２４】
2018027290.tif 000026
ただし、Ｌは、赤外光源２０４と光学中心軸との垂直距離であり、ｆ’は、第１の観察レンズ２０２と第２の観察レンズ２０３との焦点距離である。赤外光源の発光角度ψは、大きいほど良く、逆に、赤外光源の傾斜角度θは、小さいほど良い。
【実施例４】
【００３７】
図６に示すように、当該実施例４は、構造において前記実施例３と同じであり、前記実施例３との相違点は、当該実施例４では赤外光源の他の配置形態が示されている。即ち、赤外光源が虹彩カメラと同一の側に配置されている。この時、虹彩カメラが満たす必要のある位置関係式は、以下になる。
【数２５】
2018027290.tif 000027
ただし、Ｌは、赤外光源と光学中心軸との垂直距離であり、Ｘは、虹彩カメラと前記第１の観察レンズとの直線距離であり、Ｙは、虹彩カメラと光学中心軸との垂直距離であり、ｌは、第１の観察レンズからヒトの眼までの直線距離であり、ｌ’は、第１の観察レンズから、ヒトの眼が第１の観察レンズを介して形成したヒトの眼の像又は虹彩画像までの直線距離であり、ｄは、第１の観察レンズと第２の観察レンズとの中心間隔距離であり、この中心間隔距離ｄは、ヒトの眼の瞳孔間隔距離に合わせられ、Ｄは、第１の観察レンズの直径であり、φは、表示画面における光学中心軸に直交する方向での高さである。
【００３８】
実施例４は、虹彩カメラの視野角度ωが以下の公式を満たす必要がある点において実施例１と共通している。
【数２６】
2018027290.tif 000028
また、α−β＝γ−αである場合、虹彩カメラの視野角度ωは、以下の公式を満たす。
【数２７】
2018027290.tif 000029
且つ、虹彩カメラの被写界深度は、更に以下の公式を満たす必要がある。
【数２８】
2018027290.tif 000030
【００３９】
虹彩カメラの具体的な位置については、図６の原理図に示す。上記計算から分かるように、虹彩カメラは、２枚のヒトの眼の虹彩画像を取得することができる前提において、同時に表示画面の視線とヒトの眼による赤外光源の観察を遮らないように、図６に示す斜線領域中に配置される必要がある。
赤外光源の発光角度ψは、以下の公式を満たすべきである。
【数２９】
2018027290.tif 000031
ただし、Ｌは、赤外光源と光学中心軸との垂直距離であり、ｆ’は、第１の観察レンズと第２の観察レンズとの焦点距離である。赤外光源の発光角度ψは、大きいほど良く、逆に、赤外光源の傾斜角度θは、小さいほど良い。
【００４０】
上記した各実施例において、虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置は、更に２つの赤外光源を有してもよく、図８ａと８ｂに示すように、２つの赤外光源から前記光学中心軸までの垂直距離を、それぞれＬ1とＬ2とし、発光角度をそれぞれψ1とψ2とする場合、２つの赤外光源の発光角度は、それぞれ以下の公式を満たす。
【数３０】
2018027290.tif 000032
【００４１】
他の実現可能な実施例において、虹彩情報収集機能を有するバーチャルリアリティ装置は、更に２つの虹彩カメラを有してもよく、２つの虹彩カメラは、表示画面の付近であって、それぞれ光学中心軸の両側に設けられ、２つの観察レンズからそれぞれヒトの眼の単独の虹彩画像を収集するために用いられる。虹彩カメラが満たす必要のある位置関係、及びその視野角度が満たす必要のある公式については、上記の実施例を参照すればよい。同様に、赤外光源の数は、１つであってもよく、２つであってもよく、赤外光源の発光角が満たす必要のある条件については、同様に上記した各実施例を参照すればよい。
【００４２】
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明に対し、各種の変更及び変形を行うことができる。本発明の精神及び原則の範囲内において行った何れの改修、等価変換、改良などは、全て本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図１】
2018027290.tif 000042
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
2018027290.tif 000048
【図７ｂ】
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【図８ａ】
2018027290.tif 000050
【図８ｂ】
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