WO2013001590A1 - ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイで行われる制御方法及びプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the technical field of head mounted displays.
- Patent Document 1 laser light from a laser light source is controlled to a constant light amount by an APC circuit in accordance with a first monitor output output from a first front monitor photodetector, and a second front monitor is used.
- APC circuit APC circuit
- the power of the laser driving circuit is shut off to stop the laser light source from emitting the laser light. Yes.
- the first front monitor photodetector is limited to an APC (Auto Power Control), and the second front monitor photodetector is an APC circuit or the like.
- the application was limited to detecting abnormalities. Therefore, it is difficult to appropriately cope with a case where an abnormality occurs in one or both of the first front monitor photodetector and the second front monitor photodetector.
- the present invention relates to a head-mounted display capable of appropriately performing abnormality determination using two detection means for detecting light from a light source and performing control according to the abnormality, a control method and a program performed on the head-mounted display.
- the issue is to provide.
- a head mounted display comprising: a light source that emits light for drawing an image to be recognized by a user; and an optical system that includes an optical element that guides the light to the eyes of the user.
- first detection means for directly detecting light emitted from the light source without passing through the optical system
- second detection means for detecting light emitted from the light source via the optical system
- An abnormality determination unit that performs abnormality determination based on a combination of detection results of the first detection unit and the second detection unit, and controls irradiation of the light from the light source based on a determination result of the abnormality determination unit. Control means.
- the light source is emitted from the light source that emits light for drawing an image to be recognized by the user, an optical system that guides the light to the eyes of the user, and the light source.
- Control performed in a head mounted display having first detection means for directly detecting light without going through the optical system, and second detection means for detecting light emitted from the light source through the optical system
- the method includes: an abnormality determination step for performing abnormality determination based on a combination of detection results of the first detection unit and the second detection unit; and a method for determining whether the light source from the light source is based on the determination result in the abnormality determination step. And a control process for controlling light irradiation.
- the light source is emitted from a light source that emits light for drawing an image to be recognized by a user, an optical system that guides the light to the user's eyes, and the light source.
- a head mount having a computer and first detection means for directly detecting light without going through the optical system, and second detection means for detecting light emitted from the light source through the optical system
- the program executed on the display is based on a determination result of the abnormality determination unit, an abnormality determination unit that performs abnormality determination based on a combination of detection results of the first detection unit and the second detection unit. , And functioning as control means for controlling irradiation of the light from the light source.
- a head mounted display comprising: a light source that emits light for drawing an image to be recognized by a user; and an optical system that includes an optical element that guides the light to the user's eyes.
- the first detection means and the second detection means for detecting the light amount emitted from the light source via the optical system, and the light emitted from the light source based on the light amount detected by the first detection means.
- the structure of the head mounted display which concerns on a present Example is shown.
- the figure for demonstrating the abnormality determination method based on a present Example concretely is shown.
- the structure of the head mounted display which concerns on a modification is shown.
- a head-mounted display having a light source that emits light for drawing an image to be recognized by a user and an optical system that includes an optical element that guides the light to the eyes of the user.
- the first detection means for directly detecting the light emitted from the light source without going through the optical system
- the second detection means for detecting the light emitted from the light source through the optical system
- the first An abnormality determination unit that performs abnormality determination based on a combination of detection results of the detection unit and the second detection unit, and a control that controls irradiation of the light from the light source based on the determination result of the abnormality determination unit Means.
- the above head mounted display displays an image by guiding the light from the light source to the user's eyes via the optical system.
- the first detection means directly detects the light emitted from the light source without passing through the optical system
- the second detection means detects the light emitted from the light source via the optical system.
- the abnormality determination unit performs an abnormality determination on the components in the head mounted display based on a combination of detection results of the first detection unit and the second detection unit.
- a control means controls irradiation of the light from a light source based on the determination result of an abnormality determination means. For example, the control unit performs control to stop the irradiation of light from the light source when the abnormality determination unit determines that there is an abnormality.
- the abnormality determination can be appropriately performed based on the detection results of both the first detection means and the second detection means.
- the light source is placed in a predetermined area outside the image drawing area by the head-mounted display after the head-mounted display is turned on until the image is drawn.
- Irradiation control means for performing a test operation for irradiating the light wherein the abnormality determination means detects the first detection means and the second detection means when the irradiation control means is performing the test operation. The abnormality determination is performed based on the result. Thereby, when there is an abnormality when the power is turned on, it is possible to appropriately suppress the light from being irradiated to the user's eyes.
- the light source has two or more light sources that emit two or more lights having different wavelengths
- the abnormality determination means is provided for each of the two or more light sources.
- An abnormality is determined for the control unit, and the control unit stops the light irradiation from the light source determined by the abnormality determination unit to be abnormal among the two or more light sources, and the abnormality is detected among the two or more light sources.
- An abnormal state is displayed by irradiating light from a light source determined by the determination means as not abnormal. Thereby, it is possible to appropriately transmit the abnormal state to the user while suppressing the light from the light source having the abnormality from being applied to the user's eyes.
- control unit can display the contents of the abnormal state based on a combination of detection results of the first detection unit and the second detection unit.
- the predetermined area is outside an area where the light can be guided to the eyes of the user.
- the second detection unit detects the two or more lights emitted from the two or more light sources via the optical system.
- two or more lights irradiated from two or more light sources can be detected using one second detection means.
- the second detection unit detects in accordance with the number of light sources emitted from the two or more light sources in synchronization with a control signal for controlling the two or more light sources. Change the level. Thereby, the light from a plurality of light sources can be appropriately detected by one second detection means.
- the head mounted display further includes an adjusting unit that adjusts the amount of light emitted from the light source based on the amount of light detected by the first detecting unit.
- the adjustment unit performs so-called APC (Auto Power Control) based on the light amount detected by the first detection unit.
- the abnormality determination unit is configured to detect an abnormality with respect to the light source, the optical system, the first detection unit, and the second detection unit based on detection results of the first detection unit and the second detection unit. Make a decision. That is, the abnormality determination unit determines abnormality of the light source, the optical system, the first detection unit, and the second detection unit according to the combination of the detection result of the first detection unit and the detection result of the second detection unit. It can be performed.
- the abnormality determination means can make an abnormality determination for the first detection means and the second detection means based on detection results of the first detection means and the second detection means.
- a back monitor provided in the light source can be used as the first detecting means.
- a light source that emits light for drawing an image to be recognized by a user
- an optical system that includes an optical element that guides the light to the eyes of the user, and light emitted from the light source
- Control method performed in a head mounted display having first detection means for directly detecting the light emitted from the light source, and second detection means for detecting light emitted from the light source via the optical system Is based on a combination of detection results of the first detection means and the second detection means, an abnormality determination step for performing an abnormality determination, and the light from the light source based on a determination result in the abnormality determination step.
- a control process for controlling the irradiation of.
- a light source that emits light for drawing an image to be recognized by a user
- an optical system that includes an optical element that guides the light to the eyes of the user
- the light source emits light.
- a head mount having a computer and first detection means for directly detecting light without going through the optical system, and second detection means for detecting light emitted from the light source through the optical system
- the program executed on the display is based on a determination result of the abnormality determination unit, an abnormality determination unit that performs abnormality determination based on a combination of detection results of the first detection unit and the second detection unit.
- a head-mounted display comprising: a light source that emits light for drawing an image to be recognized by a user; and an optical system that includes an optical element that guides the light to the user's eyes.
- the first detection means and the second detection means for detecting the light amount emitted from the light source via the optical system, and the light emitted from the light source based on the light amount detected by the first detection means.
- FIG. 1 shows a configuration of a head mounted display 1 according to the present embodiment.
- a head mounted display (hereinafter referred to as “HMD” as appropriate) 1 mainly includes an image signal input unit 2, a video ASIC 3, a frame memory 4, a ROM 5, a RAM 6, A laser driver ASIC 7, a MEMS control unit 8, a laser light source unit 9, and an abnormality detection circuit 60 are provided.
- the HMD 1 is configured to be wearable on the user's head, for example, and draws an image on the user's retina by scanning with laser light.
- the image signal input unit 2 receives an image signal input from the outside and outputs it to the video ASIC 3.
- the video ASIC 3 is a block that controls the laser driver ASIC 7 and the MEMS control unit 8 based on the image signal input from the image signal input unit 2 and the scanning position information input from the MEMS mirror 10, and the ASIC (Application Specific Integrated Circuit). ).
- the video ASIC 3 includes a synchronization / image separation unit 31, a bit data conversion unit 32, a light emission pattern conversion unit 33, and a timing controller 34.
- the synchronization / image separation unit 31 separates the image data displayed on the image display unit and the synchronization signal from the image signal input from the image signal input unit 2 and writes the image data to the frame memory 4.
- the bit data converter 32 reads the image data written in the frame memory 4 and converts it into bit data.
- the light emission pattern conversion unit 33 converts the bit data converted by the bit data conversion unit 32 into a signal representing the light emission pattern of each laser.
- the timing controller 34 controls the operation timing of the synchronization / image separation unit 31 and the bit data conversion unit 32.
- the timing controller 34 also controls the operation timing of the MEMS control unit 8 described later.
- the image data separated by the synchronization / image separation unit 31 is written.
- the ROM 5 stores a control program and data for operating the video ASIC 3. Various data are sequentially read from and written into the RAM 6 as a work memory when the video ASIC 3 operates.
- the laser driver ASIC 7 is a block that generates a signal for driving a laser diode (LD) provided in a laser light source unit 9 described later, and is configured as an ASIC.
- the laser driver ASIC 7 includes a red laser driving circuit 71, a blue laser driving circuit 72, and a green laser driving circuit 73.
- the red laser driving circuit 71 drives the red laser LD1 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
- the blue laser drive circuit 72 drives the blue laser LD2 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
- the green laser drive circuit 73 drives the green laser LD3 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
- the MEMS control unit 8 controls the MEMS mirror 10 based on a signal output from the timing controller 34.
- the MEMS control unit 8 includes a servo circuit 81 and a driver circuit 82.
- the MEMS control unit 8 and the laser driver ASIC 7 function as “irradiation control means”.
- the servo circuit 81 controls the operation of the MEMS mirror 10 based on a signal from the timing controller.
- the driver circuit 82 amplifies the control signal of the MEMS mirror 10 output from the servo circuit 81 to a predetermined level and outputs the amplified signal.
- the laser light source unit 9 mainly functions to emit laser light based on a drive signal output from the laser driver ASIC 7. Specifically, the laser light source unit 9 includes a red laser LD1, a blue laser LD2, a green laser LD3, collimator lenses 91a to 91c, reflection mirrors 92a to 92c, a MEMS mirror 10, a front monitor 50, Is provided.
- the red laser LD1 emits red laser light
- the blue laser LD2 emits blue laser light
- the green laser LD3 emits green laser light.
- the collimator lenses 91a to 91c convert red laser light, blue laser light, and green laser light into parallel light and emit the parallel light to the reflecting mirrors 92a to 92c, respectively.
- the reflection mirror 92b reflects blue laser light
- the reflection mirror 92c transmits blue laser light and reflects green laser light.
- the reflection mirror 92a transmits a part of the red laser light and reflects a part of the blue laser light and the green laser light so that the light is incident on the MEMS mirror 10.
- the reflection mirror 92a reflects part of the red laser light and transmits part of the blue laser light and the green laser light so that these lights enter the front monitor 50.
- the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3 are used without being distinguished from each other, they are simply referred to as “laser LD”, and the red laser light, the blue laser light, and the green laser light are used without being distinguished from each other. In this case, it is simply expressed as “laser light”.
- the MEMS mirror 10 reflects the laser light incident from the reflection mirror 92a toward the screen 11. Further, the MEMS mirror 10 basically moves to scan on the screen 11 under the control of the MEMS control unit 8 in order to display an image input to the image signal input unit 2, and scanning at that time Position information (for example, information such as a mirror angle) is output to the video ASIC 3.
- Position information for example, information such as a mirror angle
- the front monitor 50 receives red laser light, blue laser light, and green laser via reflecting mirrors 92a to 92c (including various optical systems such as mirrors and lenses not shown in FIG. 1). Light is incident. Specifically, red laser light reflected by the reflection mirror 92a and blue laser light and green laser light transmitted through the reflection mirror 92a are incident on the front monitor 50.
- the front monitor 50 supplies a detection signal S50, which is an electrical signal corresponding to the amount of incident laser light, to the abnormality detection circuit 60.
- the front monitor 50 is configured by a photoelectric conversion element such as a photodetector. Further, the front monitor 50 changes the detection level according to the control signal S7a supplied from the laser driver ASIC 7 when detecting the amount of laser light in this way.
- the front monitor 50 transmits a control signal S7a for controlling the timing at which each of the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3 emits light (that is, on / off of light emission in the laser LD) to the laser driver.
- a control signal S7a for controlling the timing at which each of the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3 emits light (that is, on / off of light emission in the laser LD) to the laser driver.
- the front monitor 50 synchronizes with the light emission timing indicated by the control signal S7a, and sets the detection level according to the number of laser LDs emitting light among the red laser LD1, blue laser LD2, and green laser LD3. Change. More specifically, the front monitor 50 changes the detection level so that the wavelength according to the number of the laser LDs emitting light and the color of the laser LD can be detected appropriately. By doing so, the front monitor 50 can appropriately detect the light amounts of the red laser light, the blue laser light, and
- Back monitors 51a, 51b, and 51c are provided inside the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3, respectively.
- Each of the back monitors 51a, 51b, 51c is directly incident with red laser light, blue laser light, and green laser light (specifically, light emitted from the back side of the laser diode is incident), and the incident lasers.
- Detection signals S51a, S51b, and S51c which are electrical signals corresponding to the amount of light, are supplied to the laser driver ASIC 7 and the abnormality detection circuit 60.
- the back monitors 51a, 51b, and 51c are configured by photoelectric conversion elements such as photodetectors.
- the laser driver ASIC 7 adjusts the power of each of the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3 (APC: Auto) according to the detection signals S51a, S51b, and S51c supplied from the back monitors 51a, 51b, and 51c. (Power Control).
- the red laser drive circuit 71, the blue laser drive circuit 72, and the green laser drive circuit 73 in the laser driver ASIC 7 are respectively supplied with a red laser beam, a blue laser beam, and a blue laser beam according to the detection signals S51a, S51b, and S51c.
- the adjustment is performed so that the light quantity of the green laser light becomes a constant value.
- back monitor 51 when the back monitors 51a, 51b, and 51c are used without being distinguished from each other, they are simply referred to as “back monitor 51”, and when the detection signals S51a, S51b, and S51c are used without being distinguished from each other, simply “detection” is used. This is denoted as “signal S51”.
- the abnormality detection circuit 60 performs abnormality determination based on the detection signals S50 and S51 supplied from the front monitor 50 and the back monitor 51. Specifically, the abnormality detection circuit 60 determines an abnormality of the laser LD based on the detection signals S50 and S51 and an optical system (for example, collimator lenses 91a to 91c) including an optical element for guiding the laser light to the user's eyes. And the reflection mirrors 92a to 92c), the front monitor 50, and the back monitor 51 are determined (details of the abnormality determination will be described later). Then, the abnormality detection circuit 60 performs control to stop the irradiation of the laser light when an abnormality is detected. Specifically, the abnormality detection circuit 60 stops the light emission of the laser LD by supplying the control signal S7b to the laser driver ASIC 7, and supplies the control signal S8 to the MEMS control unit 8 to operate the MEMS mirror 10. Stop.
- the front monitor 50 corresponds to an example of “second detection means” in the present invention
- the back monitor 51 corresponds to an example of “first detection means” in the present invention
- the abnormality detection circuit 60 corresponds to an example of “abnormality determination unit” and “control unit” in the present invention
- the laser driver ASIC 7 corresponds to an example of an “adjustment unit” in the present invention.
- the abnormality detection circuit 60 determines the abnormality of the laser LD and sends the laser light to the user's eyes based on the detection signals S50 and S51 supplied from the front monitor 50 and the back monitor 51.
- An abnormality determination of an optical system including an optical element for guiding, an abnormality determination of the front monitor 50, and an abnormality determination of the back monitor 51 are performed. That is, the abnormality detection circuit 60 performs abnormality determination of the front monitor 50 itself and the back monitor 51 itself used for determining abnormality (that is, performs a self-check of the front monitor 50 and the back monitor 51).
- the abnormality detection circuit 60 performs such abnormality determination of the front monitor 50 and the back monitor 51 when the HMD 1 is powered on. Specifically, after the HMD 1 is turned on and before the user's eyes start to irradiate the laser beam, the laser driver ASIC 7 is placed in a predetermined area outside the image drawing area by the HMD 1 (the “drawing area” And the test operation of irradiating laser light from the laser LD, the abnormality detection circuit 60 performs the front monitor 50 and the test operation when such a test operation is being performed. Based on the detection signals S50 and S51 supplied from the back monitor 51, the abnormality determination of the front monitor 50 and the back monitor 51 is performed.
- the above-mentioned “predetermined region” includes a portion where light does not reach the user's eyes even when laser light is irradiated, and immediately before the light is emitted from the laser light source unit 9. By doing so, it is possible to appropriately prevent the laser light from irradiating the user's eyes when there is an abnormality when the power is turned on. Even after the HMD 1 is turned on, the abnormality detection circuit 60 always performs abnormality determination based on the detection signals S50 and S51 supplied from the front monitor 50 and the back monitor 51 during laser emission.
- the abnormality detection circuit 60 Control to stop irradiation.
- the abnormality detection circuit 60 emits the abnormal laser LD in one example. While stopping, the contents of the abnormal state are displayed using a normal laser LD.
- the abnormality detection circuit 60 displays that the laser LD is abnormal, the optical system is abnormal, the front monitor 50 is abnormal, or the back monitor 51 is abnormal.
- the abnormality detection circuit 60 detects an abnormal one and a normal one among the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3, all the laser LDs including the normal laser LD are detected. Is stopped, and the contents of the abnormal state are displayed using a display device (not shown in FIG. 1) provided separately in the HMD 1.
- FIG. 2 is a block diagram schematically showing only the components related to the abnormality determination among the components of the HMD 1.
- the front monitor 50 receives laser light through an optical system, and supplies a detection current (corresponding to the detection signal S50) corresponding to the amount of incident laser light to the conversion unit 60a in the abnormality detection circuit 60.
- the front monitor 50 changes the detection level according to the control signal S7a supplied from the laser driver ASIC 7 as described above, and detects the amount of laser light.
- the back monitor 51 receives laser light directly, and converts a detection current (corresponding to the detection signal S51) according to the amount of incident laser light into a conversion unit 60c in the abnormality detection circuit 60 and a conversion unit in the laser driver ASIC7. 7c.
- the conversion units 60a and 60c in the abnormality detection circuit 60 convert the detection currents supplied from the front monitor 50 and the back monitor 51 into voltages (detection voltages), respectively, and supply the converted detection voltages to the abnormality determination unit 60b. To do.
- the abnormality determination unit 60b performs abnormality determination on the laser LD, the optical system, the front monitor 50, and the back monitor 51 based on the detection voltages supplied from the conversion units 60a and 60c. Then, when an abnormality is detected, the abnormality determination unit 60b supplies an instruction signal (stop instruction signal) for stopping the irradiation of the laser light to the amplifier 7a in the laser driver ASIC7.
- the abnormality determination unit 60b determines that the laser LD is abnormal when the detection voltages of both the conversion unit 60a and the conversion unit 60c corresponding to some laser LDs are not within a predetermined range. Further, for example, the abnormality determination unit 60b detects the detection voltage of the conversion unit 60a corresponding to a part of the laser LDs even though the detection voltage of the conversion unit 60c corresponding to all the laser LDs is within a predetermined range. Is not within the predetermined range, it is determined that the optical system used for the part of the laser LDs is abnormal.
- the abnormality determination unit 60b has the detection voltage of the conversion unit 60a corresponding to all the laser LDs, although the detection voltage of the conversion unit 60c corresponding to all the laser LDs is within a predetermined range. If it is not within the predetermined range, it is determined that the front monitor 50 is abnormal. Further, for example, the abnormality determination unit 60b corresponds to all the laser LDs when the detection voltage of the conversion unit 60c is not within the predetermined range even though the detection voltage of the conversion unit 60a is within the predetermined range. The back monitor 51 corresponding to the detected voltage is determined to be abnormal.
- the abnormality determination as described above is made on the premise that the possibility that all the laser LDs (LD1 to LD3) and all the back monitors 51 (51a to 51c) become abnormal at the same time is quite low.
- the “predetermined range” used for abnormality determination is determined based on the amount of laser light after control by normal APC.
- the amplifier 7a (specifically, corresponding to the red laser driving circuit 71, the blue laser driving circuit 72, and the green laser driving circuit 73) in the laser driver ASIC 7 is supplied with a stop instruction signal from the abnormality determination unit 60b.
- the laser LD is controlled so as to stop the irradiation of the laser beam.
- the amplifier 7a outputs a control current for driving the laser LD when the stop instruction signal is not supplied from the abnormality determination unit 60b.
- the amplifier 7a obtains a difference (difference voltage) between the voltage (detection voltage) obtained by converting the detection current from the back monitor 51 by the conversion unit 7c and the reference voltage supplied from the video ASIC 3 from the laser LD.
- a control current corresponding to the differential voltage is supplied to the laser LD so that the amount of laser light of the laser beam becomes a constant value.
- the abnormality determination can be appropriately performed based on the detection signals S50 and S51 supplied from the front monitor 50 and the back monitor 51. Specifically, the abnormality determination of the front monitor 50 itself and the back monitor 51 itself can be appropriately performed. Therefore, when the front monitor 50 and / or the back monitor 51 is abnormal, it is possible to quickly stop the laser beam irradiation.
- FIG. 3 shows a configuration of an HMD 1a according to a modification in which abnormality determination is performed using two front monitors.
- symbol is attached
- the HMD 1a according to the modified example is different from the HMD 1 according to the above-described embodiment in that the back monitor 51 is not provided in the laser LD, the reflection mirror 200 and the front monitor 52 are included in addition to the front monitor 50.
- the configuration is different.
- the red laser light reflected by the reflection mirror 92a and the blue laser light and the green laser light transmitted through the reflection mirror 92a are incident on the reflection mirror 200.
- the reflection mirror 200 transmits a part of the incident laser light and reflects the remaining part of the laser light so that the red laser light, the blue laser light, and the green laser are transmitted to the front monitor 50 and the front monitor 52. Make it incident.
- Red laser light, blue laser light, and green laser light reflected by the reflection mirror 200 are incident on the front monitor 52.
- the front monitor 52 supplies a detection signal S52, which is an electrical signal corresponding to the amount of incident laser light, to the laser driver ASIC 7 and the abnormality detection circuit 60.
- the front monitor 52 includes a photoelectric conversion element such as a photodetector.
- the front monitor 52 acquires a control signal S7c from the laser driver ASIC 7 for controlling the timing of emitting each of the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3 when detecting the amount of laser light in this way.
- the detection level is changed according to the number of laser LDs emitting light among the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3.
- the laser driver ASIC 7 adjusts the red laser LD1, blue laser light, and blue laser light so that the light amounts of the red laser light, blue laser light, and green laser light become constant values.
- Each power adjustment (APC) of the laser LD2 and the green laser LD3 is performed.
- the abnormality detection circuit 60 performs the same abnormality determination as in the above-described embodiment based on the detection signals S50 and S52 supplied from the front monitor 50 and the front monitor 52.
- the modification described above it is possible to appropriately perform the abnormality determination based on the detection signals S50 and S52 supplied from the front monitors 50 and 52. Further, in the modified example, since the front monitors 50 and 52 are used instead of the front monitor 50 and the three back monitors 51a, 51b, and 51c, the number of monitors to be used is reduced as compared with the above-described embodiment. be able to.
- the position where the front monitors 50 and 52 are installed is not limited to the positions shown in the above-described embodiments and modifications.
- the front monitor can be installed at various positions as long as the laser light is incident through the optical system.
- the front monitor can be installed at a position through an optical system close to the user's eyes.
- the front monitor can be installed at a position where the laser light after being reflected by the MEMS mirror 10 enters.
- the present invention can be suitably used for a head mounted display.
- HMD Head mounted display
- Video ASIC Laser driver ASIC 8
- MEMS control unit Laser light source unit 10
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
ヘッドマウントディスプレイは、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、光をユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系とを有する。また、ヘッドマウントディスプレイは、光源から発せられる光を、光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、光源から発せられる光を、光学系を介して検出する第2検出手段と、第1検出手段と第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、異常判定手段の判定結果に基づいて、光源からの光の照射を制御する制御手段と、を有する。これにより、第1検出手段及び第2検出手段の両方の検出結果に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。
Description
本発明は、ヘッドマウントディスプレイの技術分野に関する。
従来から、レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置が知られている。例えば特許文献1には、第1のフロントモニタ用光検出器から出力される第1モニタ出力に応じてAPC回路によりレーザ光源からのレーザ光を一定光量に制御すると共に、第2のフロントモニタ用光検出器から出力される第2モニタ出力に応じてレーザ光源を駆動するレーザ駆動回路の電源遮断を制御する技術が提案されている。この技術では、APC回路が正常に動作しないことによりレーザ光源からのレーザ光の光量が増大された場合に、レーザ駆動回路の電源を遮断してレーザ光源がレーザ光を発光するのを停止させている。
しかしながら、上記の特許文献1に記載された技術では、第1のフロントモニタ用光検出器はAPC(Auto Power Control)に用途を限定すると共に、第2のフロントモニタ用光検出器はAPC回路などの異常検出に用途を限定していた。そのため、第1のフロントモニタ用光検出器及び第2のフロントモニタ用光検出器の一方又は両方に異常が発生したような場合に、適切に対処することが困難であった。
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、光源からの光を検出する2つの検出手段を用いて適切に異常判定を行い、それに応じた制御を行うことが可能なヘッドマウントディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイで行われる制御方法及びプログラムを提供することを課題とする。
請求項1に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイは、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有する。
請求項12に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、を有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われる制御方法は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定工程と、前記異常判定工程での判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御工程と、を有する。
請求項13に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、を有すると共に、コンピュータを有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われるプログラムは、前記コンピュータを、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段、として機能させる。
請求項14に記載の発明では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイは、前記光源から発せられる光量を、前記光学系を介して検出する第1検出手段及び第2検出手段と、前記第1検出手段が検出した光量に基づいて、前記光源から照射される光の光量を調整する調整手段と、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有する。
本発明の1つの観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイは、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有する。
上記のヘッドマウントディスプレイは、光源からの光を光学系を介してユーザの眼に導くことで、画像を表示する。第1検出手段は、光源から発せられる光を、光学系を介さずに直接検出し、第2検出手段は、光源から発せられる光を、光学系を介して検出する。異常判定手段は、第1検出手段と第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、ヘッドマウントディスプレイ内の構成要素に対する異常判定を行う。そして、制御手段は、異常判定手段の判定結果に基づいて、光源からの光の照射を制御する。例えば、制御手段は、異常判定手段が異常と判定した場合に、光源からの光の照射を停止させる制御を行う。上記のヘッドマウントディスプレイによれば、第1検出手段及び第2検出手段の両方の検出結果に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。
上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記ヘッドマウントディスプレイの電源投入後から前記画像を描画するまでの間に、前記ヘッドマウントディスプレイによる前記画像の描画領域外の所定領域に、前記光源からの光を照射させる試験動作を行う照射制御手段を更に備え、前記異常判定手段は、前記照射制御手段が前記試験動作を行っている際の前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果に基づいて、前記異常判定を行う。これにより、電源投入時において異常がある場合に、ユーザの眼に光が照射されてしまうことを適切に抑制することができる。
上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記光源は、波長が異なる2以上の光を照射する2以上の光源を有しており、前記異常判定手段は、前記2以上の光源のそれぞれに対して異常判定を行い、前記制御手段は、前記2以上の光源の中で前記異常判定手段が異常と判定した光源からの光の照射を停止させると共に、前記2以上の光源の中で前記異常判定手段が異常でないと判定した光源から光を照射させることで、異常状態を表示させる。これにより、異常がある光源からの光がユーザの眼に照射されてしまうことを抑制しつつ、異常状態をユーザに適切に伝達することができる。
上記のヘッドマウントディスプレイにおいて好適には、前記制御手段は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記異常状態の内容を表示させることができる。
上記のヘッドマウントディスプレイにおいて好適には、前記所定領域は、前記光を前記ユーザの眼へ導くことができる領域外にある。
上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記第2検出手段は、前記2以上の光源のそれぞれから発せられる前記2以上の光を、前記光学系を介して検出する。この態様では、1つの第2検出手段を用いて、2以上の光源から照射された2以上の光を検出することができる。
上記のヘッドマウントディスプレイの他の一態様では、前記第2検出手段は、前記2以上の光源を制御するための制御信号に同期して、前記2以上の光源において発光する光源数に応じて検知レベルを変化させる。これにより、複数の光源からの光を、1つの第2検出手段で適切に検出することができる。
上記のヘッドマウントディスプレイにおいて好適には、前記第1検出手段が検出した光量に基づいて、前記光源から照射される光の光量を調整する調整手段を更に備える。この場合、調整手段は、第1検出手段が検出した光量に基づいて、所謂APC(Auto Power Control)を行う。
また好適には、前記異常判定手段は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果に基づいて、前記光源、前記光学系、前記第1検出手段及び前記第2検出手段に対する異常判定を行う。つまり、異常判定手段は、第1検出手段の検出結果と第2検出手段の検出結果との組み合わせに応じて、光源と、光学系と、第1検出手段と、第2検出手段とに対する異常判定を行うことができる。
また好適には、前記異常判定手段は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果に基づいて、前記第1検出手段及び前記第2検出手段に対する異常判定を行うことができる。
また好適には、前記第1検出手段として、前記光源に設けられたバックモニタを用いることができる。
本発明の他の観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、を有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われる制御方法は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定工程と、前記異常判定工程での判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御工程と、を有する。
本発明の更に他の観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、を有すると共に、コンピュータを有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われるプログラムは、前記コンピュータを、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段、として機能させる。
上記の制御方法及びプログラムによっても、第1検出手段及び第2検出手段の両方の検出結果に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。
本発明の更に他の観点では、ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイは、前記光源から発せられる光量を、前記光学系を介して検出する第1検出手段及び第2検出手段と、前記第1検出手段が検出した光量に基づいて、前記光源から照射される光の光量を調整する調整手段と、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、を有する。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
[装置構成]
図1は、本実施例に係るヘッドマウントディスプレイ1の構成を示す。図1に示すように、ヘッドマウントディスプレイ(以下、適宜「HMD」と表記する。)1は、主に、画像信号入力部2と、ビデオASIC3と、フレームメモリ4と、ROM5と、RAM6と、レーザドライバASIC7と、MEMS制御部8と、レーザ光源ユニット9と、異常検出回路60と、を備える。HMD1は、例えばユーザの頭部に装着可能に構成されており、レーザ光を走査することでユーザの網膜上に画像を描画する。
図1は、本実施例に係るヘッドマウントディスプレイ1の構成を示す。図1に示すように、ヘッドマウントディスプレイ(以下、適宜「HMD」と表記する。)1は、主に、画像信号入力部2と、ビデオASIC3と、フレームメモリ4と、ROM5と、RAM6と、レーザドライバASIC7と、MEMS制御部8と、レーザ光源ユニット9と、異常検出回路60と、を備える。HMD1は、例えばユーザの頭部に装着可能に構成されており、レーザ光を走査することでユーザの網膜上に画像を描画する。
画像信号入力部2は、外部から入力される画像信号を受信してビデオASIC3に出力する。ビデオASIC3は、画像信号入力部2から入力される画像信号及びMEMSミラー10から入力される走査位置情報に基づいてレーザドライバASIC7やMEMS制御部8を制御するブロックであり、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)として構成されている。ビデオASIC3は、同期/画像分離部31と、ビットデータ変換部32と、発光パターン変換部33と、タイミングコントローラ34と、を備える。
同期/画像分離部31は、画像信号入力部2から入力された画像信号から、画像表示部に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ4へ書き込む。ビットデータ変換部32は、フレームメモリ4に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。発光パターン変換部33は、ビットデータ変換部32で変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。タイミングコントローラ34は、同期/画像分離部31、ビットデータ変換部32の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ34は、後述するMEMS制御部8の動作タイミングも制御する。
フレームメモリ4には、同期/画像分離部31により分離された画像データが書き込まれる。ROM5は、ビデオASIC3が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。RAM6には、ビデオASIC3が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。
レーザドライバASIC7は、後述するレーザ光源ユニット9に設けられるレーザダイオード(LD)を駆動する信号を生成するブロックであり、ASICとして構成されている。レーザドライバASIC7は、赤色レーザ駆動回路71と、青色レーザ駆動回路72と、緑色レーザ駆動回路73と、を備える。赤色レーザ駆動回路71は、発光パターン変換部33が出力する信号に基づき、赤色レーザLD1を駆動する。青色レーザ駆動回路72は、発光パターン変換部33が出力する信号に基づき、青色レーザLD2を駆動する。緑色レーザ駆動回路73は、発光パターン変換部33が出力する信号に基づき、緑色レーザLD3を駆動する。
MEMS制御部8は、タイミングコントローラ34が出力する信号に基づきMEMSミラー10を制御する。MEMS制御部8は、サーボ回路81と、ドライバ回路82と、を備える。なお、MEMS制御部8及びレーザドライバASIC7は、「照射制御手段」として機能する。サーボ回路81は、タイミングコントローラからの信号に基づき、MEMSミラー10の動作を制御する。ドライバ回路82は、サーボ回路81が出力するMEMSミラー10の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。
レーザ光源ユニット9は、主に、レーザドライバASIC7から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射するように機能する。具体的には、レーザ光源ユニット9は、赤色レーザLD1と、青色レーザLD2と、緑色レーザLD3と、コリメータレンズ91a~91cと、反射ミラー92a~92cと、MEMSミラー10と、フロントモニタ50と、を備える。
赤色レーザLD1は赤色レーザ光を出射し、青色レーザLD2は青色レーザ光を出射し、緑色レーザLD3は緑色レーザ光を出射する。コリメータレンズ91a~91cは、それぞれ、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を平行光にして、反射ミラー92a~92cに出射する。反射ミラー92bは、青色レーザ光を反射させ、反射ミラー92cは、青色レーザ光を透過させ、緑色レーザ光を反射させる。そして、反射ミラー92aは、赤色レーザ光の一部を透過させると共に青色レーザ光及び緑色レーザ光の一部を反射させることで、これらの光をMEMSミラー10に入射させる。また、反射ミラー92aは、赤色レーザ光の一部を反射させると共に青色レーザ光及び緑色レーザ光の一部を透過させることで、これらの光をフロントモニタ50に入射させる。なお、以下では、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3を区別しないで用いる場合には、単に「レーザLD」と表記し、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を区別しないで用いる場合には、単に「レーザ光」と表記する。
MEMSミラー10は、反射ミラー92aから入射されたレーザ光をスクリーン11に向けて反射する。また、MEMSミラー10は、基本的には、画像信号入力部2に入力された画像を表示するためにMEMS制御部8の制御により、スクリーン11上を走査するように移動し、その際の走査位置情報(例えばミラーの角度などの情報)をビデオASIC3へ出力する。
フロントモニタ50には、反射ミラー92a~92cなど(図1で図示していないミラーやレンズなどの種々の光学系も含まれるものとする)を介して、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光が入射される。具体的には、フロントモニタ50には、反射ミラー92aで反射された赤色レーザ光と、反射ミラー92aを透過した青色レーザ光及び緑色レーザ光とが入射される。フロントモニタ50は、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号S50を異常検出回路60へ供給する。例えば、フロントモニタ50は、フォトディテクタなどの光電変換素子で構成される。また、フロントモニタ50は、このようにレーザ光の光量を検出する際に、レーザドライバASIC7から供給される制御信号S7aに応じて検知レベルを変化させる。具体的には、フロントモニタ50は、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3のそれぞれを発光させるタイミング(つまりレーザLDにおける発光のオン/オフ)を制御するための制御信号S7aを、レーザドライバASIC7から取得する。そして、フロントモニタ50は、そのような制御信号S7aが示す発光タイミングに同期して、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3の中で発光しているレーザLDの数に応じて検知レベルを変化させる。より詳しくは、フロントモニタ50は、発光しているレーザLDの数やそのレーザLDの色に応じた波長を適切に検知できるように、検知レベルを変化させる。こうすることで、フロントモニタ50は、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光の各々の光量を適切に検出することができる。つまり、複数のレーザLDからのレーザ光を、1つのフロントモニタ50で適切に検出することができる。
赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3のそれぞれの内部には、バックモニタ51a、51b、51cが設けられている。バックモニタ51a、51b、51cは、それぞれ、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光が直接入射され(具体的にはレーザダイオードの後ろ側に出射された光が入射される)、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号S51a、S51b、S51cを、レーザドライバASIC7及び異常検出回路60へ供給する。例えば、バックモニタ51a、51b、51cは、フォトディテクタなどの光電変換素子で構成される。レーザドライバASIC7は、このようなバックモニタ51a、51b、51cから供給された検出信号S51a、S51b、S51cに応じて、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3のそれぞれのパワー調整(APC:Auto Power Control)を行う。具体的には、レーザドライバASIC7内の赤色レーザ駆動回路71、青色レーザ駆動回路72及び緑色レーザ駆動回路73が、それぞれ、検出信号S51a、S51b、S51cに応じて、赤色レーザ光、青色レーザ光、及び緑色レーザ光の光量が一定値となるように調整を行う。なお、以下では、バックモニタ51a、51b、51cを区別しないで用いる場合には、単に「バックモニタ51」と表記し、検出信号S51a、S51b、S51cを区別しないで用いる場合には、単に「検出信号S51」と表記する。
異常検出回路60は、フロントモニタ50及びバックモニタ51から供給された検出信号S50及びS51に基づいて、異常判定を行う。具体的には、異常検出回路60は、検出信号S50及びS51に基づいて、レーザLDの異常判定と、レーザ光をユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系(例えばコリメータレンズ91a~91cや反射ミラー92a~92cなど)の異常判定と、フロントモニタ50の異常判定と、バックモニタ51の異常判定とを行う(異常判定の詳細については後述する)。そして、異常検出回路60は、異常が検出された場合に、レーザ光の照射を停止させる制御を行う。具体的には、異常検出回路60は、レーザドライバASIC7に制御信号S7bを供給することでレーザLDの発光を停止させると共に、MEMS制御部8に制御信号S8を供給することでMEMSミラー10の動作を停止させる。
なお、フロントモニタ50は、本発明における「第2検出手段」の一例に相当し、バックモニタ51は、本発明における「第1検出手段」の一例に相当する。また、異常検出回路60は、本発明における「異常判定手段」及び「制御手段」の一例に相当する。加えて、レーザドライバASIC7は、本発明における「調整手段」の一例に相当する。
[異常判定方法]
次に、本実施例に係る異常判定方法について具体的に説明する。上記したように、本実施例では、異常検出回路60は、フロントモニタ50及びバックモニタ51から供給される検出信号S50及びS51に基づいて、レーザLDの異常判定と、レーザ光をユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系の異常判定と、フロントモニタ50の異常判定と、バックモニタ51の異常判定とを行う。つまり、異常検出回路60は、異常を判定するために用いるフロントモニタ50自体及びバックモニタ51自体の異常判定を行う(即ち、フロントモニタ50及びバックモニタ51のセルフチェックを行う)。
次に、本実施例に係る異常判定方法について具体的に説明する。上記したように、本実施例では、異常検出回路60は、フロントモニタ50及びバックモニタ51から供給される検出信号S50及びS51に基づいて、レーザLDの異常判定と、レーザ光をユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系の異常判定と、フロントモニタ50の異常判定と、バックモニタ51の異常判定とを行う。つまり、異常検出回路60は、異常を判定するために用いるフロントモニタ50自体及びバックモニタ51自体の異常判定を行う(即ち、フロントモニタ50及びバックモニタ51のセルフチェックを行う)。
異常検出回路60は、HMD1の電源投入時に、このようなフロントモニタ50及びバックモニタ51の異常判定を行う。具体的には、HMD1の電源投入後からユーザの目にレーザ光を照射し始めるまでの間に、レーザドライバASIC7が、HMD1による画像の描画領域外の所定領域に(「描画領域」は、ユーザに提示するための画像を表示する領域に相当する)、レーザLDからレーザ光を照射させる試験動作を行い、異常検出回路60は、そのような試験動作が行われている際にフロントモニタ50及びバックモニタ51から供給された検出信号S50及びS51に基づいて、フロントモニタ50及びバックモニタ51の異常判定を行う。例えば、上記した「所定領域」としては、レーザ光を照射してもユーザの目に光が到達しない場所であって、レーザ光源ユニット9から光が出射する直前の部分などが挙げられる。こうすることで、電源投入時において異常がある場合に、ユーザの眼にレーザ光が照射されてしまうことを適切に抑制することができる。また、HMD1の電源投入後においても、異常検出回路60は、レーザ発光時に常に、フロントモニタ50及びバックモニタ51から供給される検出信号S50及びS51に基づいて異常判定を行う。
そして、異常検出回路60は、検出信号S50及びS51より異常が検出された場合、例えば検出信号S50及び/又は検出信号S51に対応するレーザ光の光量が所定範囲内にない場合に、レーザ光の照射を停止させる制御を行う。この場合において、異常検出回路60は、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3の中で異常なものと正常なものとが検出された場合、1つの例では、異常なレーザLDの発光を停止させると共に、正常なレーザLDを用いて異常状態の内容を表示させる。この例では、異常検出回路60は、レーザLDが異常であることや、光学系が異常であることや、フロントモニタ50が異常であることや、バックモニタ51が異常であることを表示させる。但し、フロントモニタ50やバックモニタ51が異常である場合には、APCが正常に行われない可能性があるため、このような表示を行わなくても良い。他の例では、異常検出回路60は、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3の中で異常なものと正常なものとが検出された場合、正常なレーザLDも含めて全てのレーザLDの発光を停止させ、HMD1に別途設けられた表示装置(図1では図示せず)を用いて異常状態の内容を表示させる。
ここで、図2を参照して、本実施例に係る異常判定方法をより具体的に説明する。図2は、HMD1の構成要素の中で異常判定に関わる構成要素のみを概略的に示したブロック図である。
フロントモニタ50は、光学系を介してレーザ光が入射され、入射したレーザ光の光量に応じた検出電流(検出信号S50に相当する)を、異常検出回路60内の変換部60aに供給する。この場合、フロントモニタ50は、上記したようにレーザドライバASIC7から供給される制御信号S7aに応じて検知レベルを変化させて、レーザ光の光量を検出する。バックモニタ51は、レーザ光が直接入射され、入射したレーザ光の光量に応じた検出電流(検出信号S51に相当する)を、異常検出回路60内の変換部60c及びレーザドライバASIC7内の変換部7cに供給する。
異常検出回路60内の変換部60a、60cは、それぞれ、フロントモニタ50及びバックモニタ51から供給された検出電流を電圧(検出電圧)に変換し、変換後の検出電圧を異常判定部60bに供給する。異常判定部60bは、変換部60a、60cから供給された検出電圧に基づいて、レーザLD、光学系、フロントモニタ50及びバックモニタ51に対する異常判定を行う。そして、異常判定部60bは、異常が検出された場合に、レーザ光の照射を停止させるための指示信号(停止指示信号)を、レーザドライバASIC7内のアンプ7aに供給する。
例えば、異常判定部60bは、一部のレーザLDに対応する、変換部60a及び変換部60cの両方の検出電圧が所定範囲内にない場合には、そのレーザLDが異常であると判定する。また、例えば、異常判定部60bは、全てのレーザLDに対応する、変換部60cの検出電圧が所定範囲内にあるにも関わらず、一部のレーザLDに対応する、変換部60aの検出電圧が所定範囲内にない場合には、当該一部のレーザLDに用いられる光学系が異常であると判定する。また、例えば、異常判定部60bは、全てのレーザLDに対応する、変換部60cの検出電圧が所定範囲内にあるにも関わらず、全てのレーザLDに対応する、変換部60aの検出電圧が所定範囲内にない場合には、フロントモニタ50が異常であると判定する。また、例えば、異常判定部60bは、全てのレーザLDに対応する、変換部60aの検出電圧が所定範囲内にあるにも関わらず、変換部60cの検出電圧が所定範囲内にない場合には、その検出電圧に対応するバックモニタ51が異常であると判定する。
なお、以上のような異常判定は、全てのレーザLD(LD1~LD3)や全てのバックモニタ51(51a~51c)が同時に異常となる可能性はかなり低いといった前提に基づいてなされている。また、異常判定に用いる「所定範囲」は、正常なAPCによる制御後のレーザ光の光量に基づいて定められる。
レーザドライバASIC7内のアンプ7a(具体的には赤色レーザ駆動回路71、青色レーザ駆動回路72及び緑色レーザ駆動回路73に相当する)は、異常判定部60bから停止指示信号が供給された場合には、レーザ光の照射を停止させるようにレーザLDを制御する。一方、アンプ7aは、異常判定部60bから停止指示信号が供給されなかった場合には、レーザLDを駆動するための制御電流を出力する。この場合、アンプ7aは、変換部7cがバックモニタ51からの検出電流を変換した電圧(検出電圧)と、ビデオASIC3から供給された基準電圧との差分(差分電圧)を求めて、レーザLDからのレーザ光の光量が一定値となるように、当該差分電圧に応じた制御電流をレーザLDに供給する。
以上説明した本実施例によれば、フロントモニタ50及びバックモニタ51から供給される検出信号S50及びS51に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。具体的には、フロントモニタ50自体及びバックモニタ51自体の異常判定を適切に行うことができる。よって、フロントモニタ50及び/又はバックモニタ51が異常である場合に、レーザ光の照射を速やかに停止させることができる。
[変形例]
上記した実施例では、フロントモニタ50及びバックモニタ51を用いて異常判定を行う例を示したが、この代わりに、フロントモニタを2つ用いて異常判定を行っても良い。
上記した実施例では、フロントモニタ50及びバックモニタ51を用いて異常判定を行う例を示したが、この代わりに、フロントモニタを2つ用いて異常判定を行っても良い。
図3は、フロントモニタを2つ用いて異常判定を行う、変形例に係るHMD1aの構成を示す。なお、図1に示したHMD1と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
変形例に係るHMD1aは、レーザLD内にバックモニタ51が設けられておらずに、反射ミラー200を有すると共にフロントモニタ50の他にフロントモニタ52を有する点で、上記した実施例に係るHMD1と構成が異なる。
反射ミラー200には、反射ミラー92aで反射された赤色レーザ光と、反射ミラー92aを透過した青色レーザ光及び緑色レーザ光とが入射される。そして、反射ミラー200は、これらの入射されたレーザ光の一部を透過させると共に残りの一部を反射させることで、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザをフロントモニタ50及びフロントモニタ52に入射させる。
フロントモニタ52には、反射ミラー200で反射された赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光が入射される。フロントモニタ52は、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号S52を、レーザドライバASIC7及び異常検出回路60へ供給する。例えば、フロントモニタ52は、フォトディテクタなどの光電変換素子で構成される。フロントモニタ52は、このようにレーザ光の光量を検出する際に、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3のそれぞれを発光させるタイミングを制御するための制御信号S7cをレーザドライバASIC7から取得し、そのような制御信号S7cが示す発光タイミングに同期して、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3の中で発光しているレーザLDの数に応じて検知レベルを変化させる。
レーザドライバASIC7は、上記のようなフロントモニタ52から供給された検出信号S52に応じて、赤色レーザ光、青色レーザ光、及び緑色レーザ光の光量が一定値となるように、赤色レーザLD1、青色レーザLD2及び緑色レーザLD3のそれぞれのパワー調整(APC)を行う。また、異常検出回路60は、フロントモニタ50及びフロントモニタ52から供給された検出信号S50及び検出信号S52に基づいて、上記した実施例と同様の異常判定を行う。
以上説明した変形例によっても、フロントモニタ50、52から供給された検出信号S50、S52に基づいて、異常判定を適切に行うことができる。また、変形例では、フロントモニタ50及び3つのバックモニタ51a、51b、51cを用いる代わりに、フロントモニタ50、52を用いるため、上記した実施例と比較して、使用するモニタの数を少なくすることができる。
なお、フロントモニタ50、52を設置する位置は、上記した実施例及び変形例で示した位置に限定はされない。光学系を介してレーザ光が入射されるような位置であれば、種々の位置にフロントモニタを設置することができる。好ましくは、ユーザの眼に近い光学系を介した位置に、フロントモニタを設置することができる。例えば、MEMSミラー10で反射された後のレーザ光が入射するような位置に、フロントモニタを設置することができる。
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに好適に利用することができる。
1 ヘッドマウントディスプレイ(HMD)
3 ビデオASIC
7 レーザドライバASIC
8 MEMS制御部
9 レーザ光源ユニット
10 MEMSミラー
50、52 フロントモニタ
51a、51b、51c バックモニタ
60 異常検出回路
3 ビデオASIC
7 レーザドライバASIC
8 MEMS制御部
9 レーザ光源ユニット
10 MEMSミラー
50、52 フロントモニタ
51a、51b、51c バックモニタ
60 異常検出回路
Claims (14)
- ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、
前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、
前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、
前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、
前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、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。 - 前記ヘッドマウントディスプレイの電源投入後から前記画像を描画するまでの間に、前記ヘッドマウントディスプレイによる前記画像の描画領域外の所定領域に、前記光源からの光を照射させる試験動作を行う照射制御手段を更に備え、
前記異常判定手段は、前記照射制御手段が前記試験動作を行っている際の前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果に基づいて、前記異常判定を行う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。 - 前記光源は、波長が異なる2以上の光を照射する2以上の光源を有しており、
前記異常判定手段は、前記2以上の光源のそれぞれに対して異常判定を行い、
前記制御手段は、前記2以上の光源の中で前記異常判定手段が異常と判定した光源からの光の照射を停止させると共に、前記2以上の光源の中で前記異常判定手段が異常でないと判定した光源から光を照射させることで、異常状態を表示させることを特徴とする請求項1又は2に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記制御手段は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、前記異常状態の内容を表示させ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。
- 前記所定領域は、前記光を前記ユーザの眼へ導くことができる領域外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。
- 前記第2検出手段は、前記2以上の光源のそれぞれから発せられる前記2以上の光を、前記光学系を介して検出することを特徴とする請求項3又は4に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記第2検出手段は、前記2以上の光源を制御するための制御信号に同期して、前記2以上の光源において発光する光源数に応じて検知レベルを変化させ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。
- 前記第1検出手段が検出した光量に基づいて、前記光源から照射される光の光量を調整する調整手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記異常判定手段は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果に基づいて、前記光源、前記光学系、前記第1検出手段及び前記第2検出手段に対する異常判定を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記異常判定手段は、前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果に基づいて、前記第1検出手段及び前記第2検出手段に対する異常判定を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記第1検出手段は、前記光源に設けられたバックモニタであることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、を有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われる制御方法であって、
前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定工程と、
前記異常判定工程での判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御工程と、を有することを特徴とする制御方法。 - ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介さずに直接検出する第1検出手段と、前記光源から発せられる光を、前記光学系を介して検出する第2検出手段と、を有すると共に、コンピュータを有するヘッドマウントディスプレイにおいて行われるプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段、
前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段、として機能させることを特徴とするプログラム。 - ユーザに認識させる画像を描画するための光を照射する光源と、前記光を前記ユーザの眼へ導くための光学素子からなる光学系と、を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、
前記光源から発せられる光量を、前記光学系を介して検出する第1検出手段及び第2検出手段と、
前記第1検出手段が検出した光量に基づいて、前記光源から照射される光の光量を調整する調整手段と、
前記第1検出手段と前記第2検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定を行う異常判定手段と、
前記異常判定手段の判定結果に基づいて、前記光源からの前記光の照射を制御する制御手段と、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。
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