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網膜走査型表示部を用いた画像表示装置およびその方法

国内特許コード P210017454
整理番号 (FU774)
掲載日 2021年3月12日
出願番号 特願2019-538274
出願日 平成31年1月25日(2019.1.25)
国際出願番号 JP2019002512
国際公開番号 WO2019155916
国際出願日 平成31年1月25日(2019.1.25)
国際公開日 令和元年8月15日(2019.8.15)
優先権データ
  • 特願2018-021853 (2018.2.9) JP
発明者
  • 山田 祥治
  • 勝山 俊夫
出願人
  • 国立大学法人福井大学
発明の名称 網膜走査型表示部を用いた画像表示装置およびその方法
発明の概要 利用者(USR)に対して、所定の画像を視認可能に表示する際、利用者の視線の方向を検出し、検出した利用者の視線の方向に存在する想定される部分を第1画像とし、所定の画像に対して第1画像と相補的な画像を第2画像とし、利用者の頭部に装着された網膜走査型表示部(20)から、利用者の両眼の網膜位置にレーザ光を走査することにより、前記利用者の両眼の位置から第1距離だけ隔たった位置に第1画像を合焦させて表示する。また、利用者から、第1距離より短い第2距離だけ隔たった位置に設けられたパネル型表示部(50)のパネル表面に、第2画像を表示する。これにより、所定の画像を利用者に好適に提示する。
従来技術、競合技術の概要

従来から人(以下、利用者という)の視野をできるだけ多くカバーすることにより、利用者の没入感を高める表示装置が種々提案されている。例えば、特許文献1では、複数台の大型表示装置を用意し、利用者を取り囲むように配置することで、没入感を高めている。こうした装置構成では、液晶ディスプレイなどの表示装置と利用者との距離を近くすれば、比較的小さな表示装置でも視野の多くをカバーすることができるが、表示装置までの距離が小さくなると、臨場感は失われやすい。このため、利用者から一定の距離を確保した上で、大画面の表示を行なう構成が求められ、例えば特許文献2では、投写型表示装置と曲面の投写面とを利用して、利用者の視野の大部分を覆う没入感の高い構成が提案されている。

他方、ヘッドマウントディスプレイのように表示装置を眼に近接させて配置して視野のカバー率を高めると共に、形成する像を虚像とすることで像の位置を利用者から離し、表示装置の小型化と没入感の醸成とを両立させようとする技術も、種々提案されている(例えば、特許文献3)。

更に、こうした大型表示装置やヘッドマウントディスプレイにおいて、人間の視認能力が、視野の中心部分で高く周辺部分で低いことを考慮して、視野中心に表示される画像の解像度より周辺の解像度を粗くし、画像形成の負荷の軽減やレンダリング時間の短縮等を図るものも提案されている(特許文献4、5)。ヘッドマウントディスプレイには、特許文献3に例示されているように、液晶や有機ELなどの微少な表示部に画像を形成し、この画像を光学系を用いて虚像として利用者に視認させるタイプの他、微少なレーザ光を光学系を用いて網膜に直接入射して、利用者から所定の距離だけ隔たった位置に合焦可能な画像を表示するタイプも知られている(例えば、特許文献6)。

産業上の利用分野

本発明は、網膜走査型表示部を用いた画像の表示技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
利用者に対して、所定の画像を視認可能に表示する画像表示装置であって、
利用者の頭部に装着され、前記利用者の両眼の網膜位置にレーザ光を走査することにより、前記利用者の両眼の位置から第1距離だけ隔たった位置に合焦する第1画像を表示する網膜走査型表示部と、
前記網膜走査型表示部を装着した前記利用者の瞳孔位置および視線の方向を検出する視線検出部と、
前記利用者から、前記第1距離より短い第2距離だけ隔たった位置に設けられたパネルに、前記第1画像とは異なる第2画像を表示するパネル型表示部と、
前記所定の画像から、前記検出した利用者の視線の方向に存在すると想定される部分を、前記第1画像として前記網膜走査型表示部に出力すると共に、前記所定の画像に対して前記第1画像と相補的な画像を、前記第2画像として前記パネル型表示部に出力する画像出力部と
を備える画像表示装置。

【請求項2】
前記網膜走査型表示部は、前記利用者の少なくとも網膜中心窩を含む領域に前記第1画像を投映する、請求項1に記載の画像表示装置。

【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の画像表示装置であって、
前記視線検出部は、前記網膜走査型表示部を装着した利用者の頭部の少なくとも前記パネル型表示部に対する位置および方向を検出する第1検出部と、前記網膜走査型表示部を装着した前記利用者の前記頭部を基準とした瞳孔位置および視線の方向を検出する第2検出部とを備える
画像表示装置。

【請求項4】
前記パネル型表示部は、前記利用者から見た画角が、水平方向で60度以上180度以下、垂直方向で40度以上120度以下となるパネルサイズを備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像表示装置。

【請求項5】
前記画像出力部は、前記網膜走査型表示部において前記利用者の前記両眼に前記レーザ光を用いて表示する第1画像は、前記両眼に視差を生じさせる立体視用の画像である、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の画像表示装置。

【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記画像出力部は、前記パネル型表示部に表示させる前記第2画像について、解像度、明度、彩度、鮮鋭度(画像のぼけていない程度)のうちの少なくとも一つのパラメータが、前記網膜走査型表示部に表示させる前記第1画像についての前記パラメータよりも、小さい画像として出力する
画像表示装置。

【請求項7】
前記画像出力部は、前記第1画像と前記第2画像との境界では、前記第1画像側から前記第2画像側に向けて、前記パラメータを漸次変化させる、請求項6記載の画像表示装置。

【請求項8】
前記パネル型表示部は、
前記パネル表面に再帰性反射部材が設置されたスクリーンと、
前記スクリーンに向かって、前記利用者の前記頭部近傍から前記第2画像を投写するプロジェクタと
を備える請求項1から請求項7のいずれか一項に記載に画像表示装置。

【請求項9】
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
所定の空間を表現する3次元データを記憶する記憶部と、
前記利用者の前記所定の空間内での位置および視線方向の少なくとも一方を変更する操作部と、
前記利用者の前記位置および前記視線方向の少なくとも一方の変更に伴って、前記利用者が前記所定の空間で視認すると想定される映像を、前記3次元データから、前記所定の画像として生成する画像生成部と、
を備えた画像表示装置。

【請求項10】
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
所定の仮想空間にあるオブジェクト群を表現する3次元データを記憶する記憶部と、
前記利用者が存在する実空間の座標系と前記所定の仮想空間の座標系との対応を設定する座標系対応設定部と、
前記検出された瞳孔位置および視線方向を、前記設定された座標系対応に従って仮想空間の座標系における瞳孔位置および視線方向に変換し、仮想空間における利用者が前記所定の仮想空間で視認すると想定される映像を、前記3次元データから、前記所定の画像として生成する画像生成部と、
を備えた画像表示装置。

【請求項11】
利用者に対して、所定の画像を視認可能に表示する画像表示方法であって、
前記利用者の視線の方向を検出し、
前記所定の画像から、前記検出した利用者の視線の方向に存在する想定される部分を第1画像とし、前記所定の画像に対して前記第1画像と相補的な画像を第2画像とし、
前記利用者の頭部に装着された網膜走査型表示部から、前記利用者の両眼の網膜位置にレーザ光を走査することにより、前記利用者の両眼の位置から第1距離だけ隔たった位置に前記第1画像を合焦させて表示し、
前記利用者から、前記第1距離より短い第2距離だけ隔たった位置に設けられたパネル型表示部のパネル表面に、前記第2画像を表示する
画像表示方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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