CN112703441A - 显示系统,程序,显示方法和头戴式设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于头戴式显示器(100)的显示系统,显示系统包括:头戴式设备(10),其具有用于将图像光引导到用户瞳孔的透镜(14L,14R),并且安装在用户头部;以及便携式终端(20),其具有捕获显示表面(21a)的正面的图像的成像单元(22),并且能够被安置在头戴式设备(10)中,显示系统还包括:显示控制单元(31),其在显示表面(21a)上显示运动图像;图像信息获取单元(33),其获取由成像单元(22)捕获的图像信息;以及位置信息获取单元(33a),其基于至少两个参考位置的位置信息来获取显示表面(21a)上的光轴(OL,OR)的位置信息,至少两个参考位置相对于透镜(14L,14R)的光轴(OL,OR)的相对位置是预先确定的,参考位置包括在图像信息中,其中显示控制单元(31)根据光轴(OL,OR)的位置信息在显示表面21a的区域中显示运动图像。
Description
技术领域
本发明涉及显示系统、程序、显示方法和头戴式设备。
背景技术
如PTL 1中所公开的,已知头戴式显示器,其通过将诸如智能手机的显示运动图像的便携式终端容纳在通常称为VR(虚拟现实)护目镜中而形成。一些这样的头戴式显示器使用专用的智能手机。在使用专用智能手机的头戴式显示器中,预先定义了智能手机被容纳的位置,因此,智能手机显示器表面的哪些区域被用于显示运动图像是预先确定的。
[引文列表]
[专利文献]
[PTL 1]
日本专利公开号2016-081476。
发明内容
[技术问题]
终端的大小、显示表面的大小等取决于智能手机的种类而不同。人们希望头戴式显示器不仅能应用于专用智能手机,而且能应用于各种智能手机。
鉴于上述问题做出了本发明。本发明的目的是提供一种能够根据便携式终端的性能在显示表面的区域中显示运动图像的显示系统、程序、显示方法和头戴式设备。
[问题的解决方案]
在本公开中提出的显示系统的示例是一种用于头戴式显示器的显示系统,所述头戴式显示器包括:头戴式设备,其具有用于将图像光引导到用户眼睛的光学系统,并且被配置成安装在用户头部;以及便携式终端,其具有用于拍摄显示表面的正面的成像单元,并且能够被容纳在所述头戴式设备中。所述显示系统包括:显示控制部分,其被配置为在所述显示表面上显示运动图像;图像信息获取部分,其被配置为获取由所述成像单元拍摄的图像信息;以及位置信息获取部分,其被配置为基于至少两个参考位置的位置信息来获取所述光学系统的光轴在所述显示表面上的位置信息,所述至少两个参考位置相对于所述光轴的相对位置是预先确定的,所述至少两个参考位置包括在所述图像信息中。所述显示控制部分根据所述光轴的所述位置信息在所述显示表面的区域中显示所述运动图像。
此外,在本公开中提出的程序的示例是一种在用于头戴式显示器的显示系统中使用的程序,所述头戴式显示器包括:头戴式设备,其具有用于将图像光引导到用户眼睛的光学系统,并且被配置成安装在用户头部;以及便携式终端,其具有用于拍摄显示表面的正面的成像单元,并且能够被容纳在所述头戴式设备中。所述程序使计算机用作:图像信息获取部件,其用于获取由所述成像单元拍摄的图像信息;以及位置信息获取部件,其用于基于至少两个参考位置的位置信息来获取所述光学系统的光轴在所述显示表面上的位置信息,所述至少两个参考位置相对于所述光轴的相对位置是预先确定的,所述至少两个参考位置包括在所述图像信息中。
此外,在本公开中提出的显示方法的示例包括:通过计算机,在显示表面上显示运动图像;获取由用于拍摄所述显示表面的正面的成像单元拍摄的图像信息;以及基于至少两个参考位置的位置信息获取光学系统的光轴在所述显示表面上的位置信息,所述光学系统包括在被配置为安装在用户头部的头戴式设备中,并且所述光学系统将所述运动图像的图像光引导到所述用户的眼睛,所述至少两个参考位置相对于所述光轴的相对位置是预先确定的,所述至少两个参考位置包括在所述图像信息中;以及根据所述光轴的所述位置信息在所述显示表面的区域中显示所述运动图像。
此外,在本公开中提出的头戴式设备的示例包括:安装带,其被配置为安装在用户头部;壳体部分,其被配置为容纳便携式终端,所述便携式终端具有用于拍摄显示运动图像的显示表面的正面的成像单元;光学系统,其被配置为将从所述显示表面发射的图像光引导到所述用户的眼睛;以及至少一个所述反射镜,其被配置为将所述图像光反射到所述成像单元。
根据所述显示系统、程序、显示方法和头戴式设备,可以根据便携式终端的性能在显示表面的区域中显示运动图像。
附图说明
图1是示出根据本实施例的头戴式显示器的示例的透视图。
图2是示出根据本实施例的便携式终端的示例的图。
图3是示意性示出根据本实施例的头戴式显示器的安装状态的示例的示意图。
图4是示出根据本实施例的遮罩的示例的平面图。
图5是示出本实施例中的便携式终端的系统配置的框图。
图6是示出根据本实施例的在成像坐标系中获取位置信息的辅助图。
图7是示出根据本实施例的在显示坐标系中获取位置信息的辅助图。
图8是示出根据本实施例的在显示坐标系中获取透镜的光轴的位置信息的辅助图。
图9是示出本实施例中的控制单元的操作的流程图。
图10是示意性示出根据本实施例的第一修改的头戴式显示器的安装状态的示例的示意图。
图11是示出在本实施例的第一修改中处于容纳状态的便携式终端及其附近的图。
图12是示意性示出根据本实施例的第二修改的头戴式显示器的安装状态的示例的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例(以下称为本实施例)。
[头戴式显示器100的配置]
图1是示出根据本实施例的头戴式显示器的示例的透视图。在本实施例中,头戴式显示器(以下也称为HMD(head-mounted display))100包括作为便携式终端的智能手机20和安装在用户头部的头戴式设备10,并且将智能手机20的显示单元21布置在用户眼前。
如图1所示,头戴式设备10包括壳体11、前盖12和安装带13。
壳体11被设置为具有透镜14R和14L,透镜14R和14L作为将图像光引导到用户的瞳孔的光学系统。
前盖12用作将便携式终端20容纳在头戴式设备10内的壳体部分。前盖12通过铰链等耦接到壳体11,以便在打开位置(其中前盖12打开以将便携式终端20容纳在头戴式设备10内)(参见图1)和关闭位置(其中便携式终端20的显示表面21a布置在面对透镜14R和14L的位置)之间移动。顺便说一下,尽管在图中未示出,但是前盖12可以例如设置有片簧等,其按压便携式终端20以便固定便携式终端20在头戴式设备10内的位置。
安装带13优选为要安装在用户头部上的环形带。
另外,如图1所示,本实施例中的头戴式设备10包括反射镜15。在便携式终端20被容纳在头戴式设备10内的状态下,反射镜15优选地布置在便携式终端20中包括的成像单元22的拍摄范围内。
另外,如图1所示,本实施例中的头戴式设备10包括作为覆盖构件的遮罩18。稍后将参考图4等描述遮罩18的配置的细节。
图2是示出本实施例中的便携式终端的示例的图。顺便说一下,在图2中,由交替的长和短虚线指示的圈内分别示出了显示单元21的显示表面21a中的像素Pp和成像元件的光接收面22a中的像素Pc的放大图。
便携式终端20是由用户操作的计算机。便携式终端20具有显示静止图像和运动图像的显示表面21a。显示表面21a的平面形状是基本上矩形的形状,并且向其提供多个像素Pp以便以矩阵形式排列。在本实施例中,如图2所示,显示表面21a的纵向被设置为xp轴,并且与显示表面21a的纵向正交的方向被设置为yp轴。在下文中,该坐标系将被称为显示坐标系,并且将以像素为单位。
显示单元21优选地在显示表面21a上显示用于用户的左眼的视差图像和用于用户的右眼的视差图像中的每一个。顺便说一下,视差图像是用于根据左眼和右眼的视差显示立体视频的图像。顺便说一下,显示单元21优选为诸如液晶显示装置或有机电致发光显示装置的显示器。然而,显示单元21的种类不受特别限制。
另外,构成成像单元22的成像元件被包括在便携式终端20的显示表面21a的外围上的边框区域中。图2在从成像单元22绘制的引线的箭头的头部处示意性示出了的成像元件的放大图。成像单元22优选地是拍摄显示表面21a的正面的通常称为自拍相机的相机。
多个像素Pc被提供给成像元件的光接收面22a,以便以矩阵形式排列。在本实施例中,如图2所示,与光接收面22a上的显示坐标系的xp轴平行的方向被设置为xc轴,并且与显示坐标系的yp轴平行的方向被设置为yc轴。在下文中,该坐标系将被称为成像坐标系并且将以像素为单位。
成像单元22通过输出与提供给光接收面22a的每个像素Pc接收的光量相对应的强度的信号来获取图像。成像单元22优选地是例如CCD(电荷耦合设备)图像传感器、CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等。
顺便说一下,虽然在本实施例中智能手机被示出为便携式终端20,但是对此没有限制。便携式终端20是能够容纳在头戴式设备10中的便携式终端就足够了,并且该便携式终端至少包括:包括显示运动图像的显示表面21a的显示单元21和能够拍摄显示表面21a的正面的成像单元22。
图3是示意性示出根据本实施例的头戴式显示器的安装状态的示例的示意图。图3示出了当从用户下方以及从用户的左眼1L和右眼1R观看容纳便携式终端20并安装在用户头部的头戴式设备10时HMD 100的配置。顺便说一下,在下面的描述中,便携式终端20被容纳在头戴式设备10中并且前盖12处于关闭位置的状态将被称为容纳状态,处于容纳状态的HMD 100被安装在用户头部的状态将被称为安装状态。
在本实施例中,虽然便携式终端20相对于头戴式设备10的配置的相对位置取决于所容纳的便携式终端20的大小、壳体位置等,但是头戴式设备10的配置的相对位置的每个都是预先确定和固定的。其细节将在下文中描述。
如图3所示,在安装状态下,透镜14L被布置在面对用户的左眼1L的位置,并且透镜14R被布置在面对用户的右眼1R的位置。
另外,在本实施例中的容纳状态下,显示表面21a被作为覆盖构件的遮罩18覆盖。顺便说一下,优选地布置遮罩18以使其不覆盖成像单元22。或者,遮罩18可以是在叠加在成像单元22上的区域中具有开口的形状。
如图4所示,遮罩18具有矩形外部形状,并且具有暴露显示表面21a的开口18L和18R。在本实施例中,开口18L和开口18R形成为具有直径R的完美圆的形状。用户通过开口18L和开口18R观看显示在显示表面21a上的运动图像。
遮罩18被布置成使得开口18L的中心存在于透镜14L的光轴OL上并且开口18R的中心存在于透镜14R的光轴OR上。因此,遮罩18的开口18L和18R相对于透镜14L和14R的光轴OL和OR的相对位置是事先确定的。顺便说一下,在本实施例中,光轴是表示通过光学系统中的整个光学系统的光束的假想光线,并且是透镜14L和14R的中心。
顺便说一下,虽然未示出用于固定遮罩18的位置的装置,但是举例来说,遮罩18的一端优选地固定到前盖12。
另外,如图3所示,预先确定并固定透镜14L的光轴OL和透镜14R的光轴OR之间的长度L1。另外,预先确定并且固定遮罩18的开口18L的中心与遮罩18的一个外边缘之间的长度L2。另外,预先确定并且固定遮罩18的开口18L的中心与遮罩18的另一外边缘之间的长度L3。
另外,如图3所示,预先确定并固定从透镜14L和透镜14R到遮罩18的后表面的长度L4。顺便说一下,长度L4对应于从透镜14L和14R到容纳在头戴式设备10内的便携式终端20的显示表面21a的长度。
另外,处于容纳状态的反射镜15被配置为相对于便携式终端20的显示表面21a以预定角度倾斜。反射镜15的倾斜角θ优选为从显示表面21a发射的图像光被反射到成像单元22的角度。换句话说,反射镜15优选地被布置成使得显示表面21a经由反射镜15被包括在成像单元22的拍摄范围中。顺便说一下,虽然图1示出了其中反射镜15被布置在壳体11的内壁上的示例(该壳体11的内壁在透镜14L附近),但是对此没有限制。在便携式终端20的成像单元22被设置在透镜14R侧的情况下,反射镜15可以设置在壳体11的内壁上,该壳体11的内壁靠近透镜14R。此外,虽然在本实施例中示出了提供一个反射镜15的示例,但是对此没有限制。可以提供多个反射镜。然后,可以经由这些多个反射镜将显示表面21a包括在成像单元22的拍摄范围中。另外,反射镜15相对于显示表面21a的倾斜角θ可以是固定的,也可以是可变的。
[显示控制]
下面将参照图5至图8,对本实施例中的显示控制进行描述。图5是示出本实施例中的便携式终端的系统配置的框图。图6是示出根据本实施例的在成像坐标系中获取位置信息的辅助图。图7是示出根据本实施例的在显示坐标系中获取位置信息的辅助图。图8是示出根据本实施例的在显示坐标系中获取透镜的光轴的位置信息的辅助图。顺便说一下,图6至图8示出了遮罩18和从遮罩18的开口18L和18R暴露的显示表面21a。另外,在显示表面21a上示出的轮廓点表示由位置信息获取部分33a获取其位置信息的坐标。
容纳在头戴式设备10中的便携式终端的性能是各种各样的。顺便说一下,这里,便携式终端的性能包括便携式终端的大小、显示表面的大小、显示表面的像素密度等。在容纳状态下,头戴式设备10的透镜14L和14R的光轴OL和OR在便携式终端的显示表面上的位置取决于便携式终端的大小和容纳位置。另外,运动图像的显示区域和显示大小取决于便携式终端的显示表面的像素密度。根据本实施例的HMD 100根据容纳在头戴式设备10中的便携式终端的性能,在显示表面的适当位置和区域中显示适当大小的运动图像。
如图5所示,便携式终端20包括控制单元30,其通过执行存储在存储器中的程序使便携式终端20作为计算机操作。控制单元30包括在显示表面21a上显示静止图像和运动图像的显示控制部分31、获取由成像单元22拍摄的图像信息的图像信息获取部分33、获取显示表面21a的像素数目的像素数目获取部分35,以及获取显示表面21a的像素密度的像素密度获取部分37。另外,图像信息获取部分33包括获取成像坐标系中的位置信息和显示坐标系中的位置信息的位置信息获取部分33a。
顺便说一下,显示控制部分31、图像信息获取部分33、像素数目获取部分35和像素密度获取部分37优选地例如通过安装从因特网等下载的应用程序来存储到包括在便携式终端20中的存储器中。
控制单元30预先获取关于包括在头戴式设备10中的每个配置的相对位置的信息,并将该信息存储在存储器等中。具体地,控制单元30优选地预先至少存储在遮罩18中形成的开口18L和18R的直径R[mm]和光轴OL与光轴OR之间的长度L1[mm]。
如图6等所示,显示控制部31在显示表面21a上显示表示格状图案的静止图像。此外,在本实施例中,如图6等所示,显示控制部31显示格状图案内的标记M。标记M优选地以图像信息获取部分33能够将其区别于构成格状图案的每个格单元的形式显示,即,以不同于每个格单元等的形状显示。另外,标记M优选地显示在显示表面21a的区域中,在该区域中估计要显示运动图像的至少一部分。也就是说,显示控制部分31优选地以这样的方式显示静止图像,以便在显示表面21a的区域中显示标记M,该区域在容纳状态下从开口18R暴露。
在示出格状图案的静止图像被显示在显示表面21a的状态下,用户优选地将便携式终端20布置在头戴式设备10的前盖12上。此时,便携式终端20优选地布置成使得提供给头戴式设备10的遮罩18覆盖显示表面21a。然后,用户优选地将前盖12从打开位置移动到关闭位置,使得显示表面21a设置在朝向透镜14L和透镜14R的位置。
另外,当用户将便携式终端20布置在前盖12上时,用户优选地预先操作便携式终端20,以便启动成像单元22的成像功能。在成像功能启动的状态下的便携式终端20在容纳状态下拍摄显示表面21a的正面。在本实施例中,如上所述,反射镜15被布置在成像单元22的拍摄范围内。因此,成像单元22经由反射镜15拍摄显示表面21a。
图像信息获取部分33确定标记M是否存在于成像单元22的拍摄范围中。例如,优选地通过执行通过模式匹配等方法识别标记M的形状的图像处理来确定标记M是否存在于成像单元22的拍摄范围中。
当图像信息获取部分33确定标记M不存在于成像单元22的拍摄范围中时,显示控制部分31优选地限制运动图像在显示表面21a上的显示。这是因为当不能识别标记M时,很有可能便携式终端20未被布置在头戴式设备10内的适当位置,并且即使在显示运动图像时,用户也不能舒适地观看运动图像。当不能识别标记M时,例如,显示控制部分31优选地在显示表面21a上进行错误显示等,并警告用户便携式终端20没有布置在适当的位置。
在图6中,矩形虚线CR表示成像单元22的拍摄范围,并且矩形虚线DR表示显示表面21a的外部形状。顺便说一下,在本实施例中,尽管反射镜15被布置成使得从开口18R暴露的显示表面21a存在于拍摄范围中,对此没有限制。反射镜15优选地布置成使得从开口18R暴露的显示表面21a或从开口18L暴露的显示表面21a中的至少一个存在于拍摄范围中。
当图像信息获取部分33确定标记M存在于成像单元22的拍摄范围中时,位置信息获取部分33a获取成像坐标系中标记M的位置信息和格子的每个顶点的位置信息(该顶点在下文中将也称为格点)。
顺便说一下,优选地基于拍摄图像的颜色的灰度值来执行成像坐标系中的位置信息的获取。在本实施例中,在显示表面21a上显示由以黑色示出的格单元和以白色示出的格单元形成的格图案,并且将黑色设置为遮罩18的颜色。位置信息获取部分33a优选地通过区分由成像单元22拍摄的图像中的黑色部分和白色部分之间的灰度值的差异来获取标记M的坐标的位置信息和每个格点的坐标的位置信息。
位置信息获取部分33a获取标记M在成像坐标系中的坐标(xm,ym)的位置信息,并且以标记M的位置信息作为参考将成像坐标系和显示坐标系彼此关联。因此,基于与成像坐标系中的标记M相隔预定距离的预定位置的坐标,位置信息获取部分33a可以获取显示坐标系中的预定位置的坐标。
图6示出了位置信息获取部分33a获取成像坐标系中的每个格点Q1、Q2、Q3、Q4和Q5的位置信息的示例。顺便说一下,这里,格点Q1、Q2、Q3、Q4和Q5在yc轴方向上处于相同位置,并且格点Q1、Q2、Q3、Q4和Q5的坐标表示为(xc1,yc1),(xc2,yc1),(xc3,yc1),(xc4,yc1)和(xc5,yc1)。
在位置信息获取部分33a获取成像坐标系中的格点Q1、Q2、Q3、Q4和Q5的位置信息之后,位置信息获取部分33a将这些位置信息变换为显示坐标系中的位置信息。也就是说,如图7所示,位置信息获取部分33a获取显示坐标系中的格点Q1、Q2、Q3、Q4和Q5的坐标(xp1,yp1),(xp2,yp1),(xp3,yp1),(xp4,yp1)和(xp5,yp1)的位置信息。例如,优选地由控制单元30通过使用变换矩阵执行操作来执行坐标系变换。
接着,位置信息获取部分33a获取遮罩18的开口18R的边缘上的位置信息,该位置信息在xc轴方向上具有与成像坐标系中的格点Q1、Q2、Q3、Q4和Q5相同的位置。另外,基于这些位置信息,位置信息获取部分33a获取遮罩18的开口18R的边缘上的位置信息,该位置信息在xp轴方向上具有与显示坐标系中的格点Q1、Q2、Q3、Q4和Q5相同的位置。具体地,如图8所示,获取作为参考位置的点C1、C2、C3、C4和C5的坐标(xp1,yp11),(xp2,yp12),(xp3,yp13),(xp4,yp14)和(xp5,yp15)中的每一个的位置信息。然而,这是一个示例,并且位置信息获取部分33a获取开口18R的边缘上的点的至少两条位置信息就足够了。
这里,由于开口18R呈完美圆的形状,所以从格点C1、C2、C3、C4和C5到开口18R的中心的所有长度(即,显示表面21a上从格点C1、C2、C3、C4和C5到开口18R的中心的像素数目)是相同的。位置信息获取部分33a基于格点C1、C2、C3、C4和C5的位置信息获取显示坐标系中开口18R的中心的位置信息。
如上所述,开口18R的中心和透镜14R的光轴OR在同一轴上。因此,位置信息获取部分33a可以基于显示坐标系中开口18R的中心的位置信息来获取显示坐标系中透镜14R的光轴OR的位置信息。
顺便说一下,虽然以上描述已经对其中通过获取五个格点的坐标来获取光轴OR的位置信息的示例进行了描述,但是对此没有限制。获取的格点坐标数至少为两个或更多就足够了。然而,获取的格点坐标数越大,获取光轴OR的位置信息的精度就越高。另外,位置信息获取部分33a可以通过获取拍摄范围内存在的所有格点的坐标来执行估计开口18R和显示表面21a之间的边界线(即,开口18R的外部形状)的处理。通过估计开口18R的外部形状,可以获取遮罩18的开口18R的中心的位置信息,即具有更高精度的光轴OR的位置信息。
此外,位置信息获取部分33a获取在显示坐标系中开口18R的边缘上的坐标中将开口18R一分为二的线段上的两点的位置信息。图8示出了在显示坐标系中获取C3(xp3,yp13)和C6(xp3,yp21)的坐标的示例。
像素数目获取部分35基于C3(xp3,yp13)和C6(xp3,yp21)的位置信息获取显示坐标系中C3和C6之间的长度。即,像素数目获取部分35获取在显示表面21a上布置在C3和C6之间的像素数目,像素密度获取部分37基于开口18L的直径的长度R和像素数目获取部分35获取的像素数目来获取显示表面21a中的像素密度。顺便说一下,像素密度指示每英寸的像素数目。
此外,位置信息获取部分33a基于用于左眼1L的透镜14L的中心的位置信息获取用于右眼1R的透镜14R的中心的位置信息。具体地,位置信息获取部分33a基于开口18R的中心在显示坐标系中的位置信息、由像素密度获取部分37获取的像素密度以及开口18R的中心和开口18L的中心之间的长度L1(长度L1被预先存储),获取开口18L的中心在显示坐标系中的位置信息。另外,如上所述,开口18L的中心和透镜14L的光轴OL在同一轴上。因此,位置信息获取部分33a可以基于显示坐标系中开口18L的中心的位置信息来获取显示坐标系中透镜14L的光轴OL的位置信息。
显示控制部分31在显示表面21a的区域中显示运动图像,该区域对应于光轴OR和OL的位置信息,该位置信息由位置信息获取部分33a获取。具体地,显示控制部分31优选地在显示表面21a上显示运动图像,使得运动图像的中心位于由位置信息获取部分33a获取的光轴OR和OL上。此外,显示控制部分31优选地基于由像素密度获取部分37获取的像素密度在显示表面21a上显示适当大小的运动图像。
如上所述,在本实施例中,无论便携式终端的性能如何,都可以在显示表面21a的适当位置和区域中显示适当大小的运动图像。因此,即使当任何类型的便携式终端被容纳在HMD 100中时,用户也可以在没有陌生感的情况下观看运动图像。
在本实施例中,为了获取更高的精度的光轴OL和OR的位置信息,在显示表面21a上显示描绘格状图案的静止图像,并且获取多个格点的位置信息。特别地,在本实施例中,虽然由于倾斜地拍摄显示表面21a而难以高精度地获取显示表面21a上的位置信息,但是通过使用多个格点的位置信息来确保所获取的光轴OL和OR的位置信息的准确性。然而,对此是没有限制的。基于其相对于光轴OL和OR的相对位置被预先确定的至少两个参考位置,就足够可获取光轴OL和OR的位置信息。例如,可以在显示表面21a上显示包括至少一个边缘的静止图像,并且可以以该边缘与遮罩18的开口18R的边缘的两个交点作为参考位置来获取光轴OR的位置信息。
另外,在本实施例中,使用形成完美圆形状的开口18R的遮罩18。然而,在遮罩18中形成的开口不限于完美圆的形状。使在遮罩18中形成的开口成为从开口的边缘到开口18R的中心具有至少预定长度的开口就足够了。
另外,在本实施例中,已经描述了通过使用完美圆形状的开口18R的直径的长度R和存在于将开口18R分成两个相等部分的线段上的像素数目来获取像素密度的示例。然而,对此是没有限制的。通过至少获取显示表面21a上的实际长度和在该长度上排列的像素的数目来获取像素密度就足够了。
顺便说一下,在本实施例中,反射镜15被布置成使得遮罩18的开口18R被包括在成像单元22的拍摄范围中。然而,反射镜15可以被布置成使得开口18R和开口18L两者都包括在拍摄范围中。因此,可以通过执行与获取光轴OR的位置信息类似的控制来获取光轴OL的位置信息,而不是基于光轴OR光轴的位置信息来获取光轴OL的位置信息。
接下来将参照图9描述本实施例中的控制单元30的操作。图9是示出本实施例中的控制单元的操作的流程图。
首先,显示控制部31在显示表面21a上显示描绘包含标记M的格状图案的静止图像(步骤S1)。接下来,图像信息获取部分33确定标记M是否存在于成像单元22的拍摄范围内(步骤S2)。当确定标记M不存在于拍摄范围内时(步骤S2中的否),显示控制部分31限制运动图像的显示(步骤S3)。
当确定标记M存在于拍摄范围内时(步骤S2中的是),位置信息获取部分33a获取标记M在成像坐标系中的位置信息,并以标记M的位置信息作为参考,将成像坐标系和显示坐标系相互关联。然后,位置信息获取部分33a获取成像坐标系中的格点的位置信息(步骤S4)。此外,位置信息获取部分33a基于成像坐标系中格点的位置信息获取显示坐标系中格点的位置信息(步骤S5)。
此外,位置信息获取部分33a基于显示坐标系中格点的位置信息获取显示坐标系中遮罩18的开口18R的边缘上的点的至少两条位置信息(步骤S6)。此外,位置信息获取部分33a基于显示坐标系中遮罩18的开口18R的边缘上的点的位置信息,获取显示坐标系中遮罩18的开口18R的中心的位置信息(步骤S7)。
另外,基于显示坐标系中的开口18R的边缘上的坐标中将开口18R划分成两部分的线段上的两点的位置信息,像素数目获取部分35获取在两点之间排列的像素数目。此外,像素密度获取部分37基于开口18L的实际直径的长度R和像素数目获取部分35获取的像素数目来获取显示表面21a的像素密度(步骤S8)。
然后,显示控制部分31基于显示坐标系中遮罩18的开口18R的中心的位置信息(该位置信息是在步骤S7中获取的)和显示表面21a的像素密度(该像素密度是在步骤S8中获取的),确定运动图像的显示区域和显示大小,并且在显示表面21a上显示运动图像(步骤S9)。
[第一修改]
接下来将参考图10和图11描述本实施例的第一修改。图10是示意性示出根据本实施例的第一修改的头戴式显示器的安装状态的示例的示意图。图11是示出在本实施例的第一修改中处于容纳状态的便携式终端及其附近的图。顺便说一下,与图3中所示的那些配置相似的配置由相同的参考符号标识,并且将省略对其的描述。
第一修改采用设置有发光标记17和19作为两个参考点的配置,而不是使用参照图3、图4等描述的遮罩18。发光标记17和19例如优选地布置在前盖12上并且在便携式终端20的外边缘附近。另外,发光标记17和19优选地经由反射镜15布置在成像单元22的拍摄范围内。另外,发光标记17和19优选地通过接收来自显示表面21a的图像光而发光或自发光,以便被图像信息获取部分31识别。
另外,优选地预先确定发光标记17和19相对于透镜14R的光轴OR的相对位置。即,优选地预先确定从发光标记17和19到光轴OR光轴的实际长度。另外,优选地预先确定从标记17到标记19的实际长度。然后,控制单元30优选地预先存储关于从发光标记17和19到光轴OR的实际长度、以及从标记17到标记19的实际长度的信息。
位置信息获取部分33a获取发光标记17和19在成像坐标系中的位置信息。然后,位置信息获取部分33a以发光标记17和19在成像坐标系中的位置信息作为参考,将成像坐标系和显示坐标系彼此关联。然后,位置信息获取部分33a基于发光标记17和19在成像坐标系中的位置信息获取发光标记17和19在显示坐标系中的位置信息。
此外,像素数目获取部分35基于发光标记17在显示坐标系中的位置信息和发光标记19在显示坐标系中的位置信息,获取显示坐标系中从发光标记17到发光标记19的长度。即,像素数目获取部分35获取布置在发光标记17和发光标记19之间的像素数目。此外,像素数目获取部分35基于像素数目获取部分35获取的像素数目和从发光标记17到发光标记19的实际长度来获取显示表面21a的像素密度。
此外,位置信息获取部分33a基于发光标记17和19在显示坐标系中的位置信息、显示表面21a的像素密度、以及从发光标记17和19到光轴OR实际长度来获取光轴OR在显示坐标系中的位置信息。
另外,位置信息获取部分33a基于显示表面21a的像素密度、光轴OR在显示坐标系中的位置信息和长度L1获取光轴OL在显示坐标系中的位置信息。然后,显示控制部分31基于光轴OR和OL在显示坐标系中的位置信息,在显示表面21a的适当位置和区域中显示适当大小的运动图像。
[第二修改]
接下来将参照图12描述本实施例的第二修改。图12是示意性示出根据本实施例的第二修改的头戴式显示器的安装状态的示例的示意图。
在第二修改中,将描述在不使用图3所示的遮罩18和反射镜15或图11所示的发光标记17和19的情况下获取光轴OR和OL的位置信息的示例。
另外,在第二修改中,控制单元30优选地预先存储显示表面21a的像素密度。也就是说,第二修改针对显示表面21a的像素密度预先已知的便携式终端20。
在第二修改中,透镜14L优选地布置在成像单元22的拍摄范围内。首先,成像单元22拍摄透镜14L的边缘,该边缘具有相对于透镜14L的光轴OL预先确定的相对位置,在第二修改中,透镜14L的形状是完美圆的形状,透镜14L的半径的长度被设定为L5。控制单元30优选地预先存储关于透镜14L的半径的长度L5的信息。
然后,位置信息获取部分33a获取透镜14L的边缘上的至少两点在显示坐标系中的位置信息,作为参考位置的位置信息。然后,位置信息获取部分33a基于显示坐标系中至少两个参考位置的位置信息、显示表面21a的像素密度(该像素密度是预先存储的)、以及透镜14L的半径的长度L5(该长度是预先存储的),获取光轴OL和OR在显示坐标系中的位置信息。然后,显示控制部分31基于光轴OL和OR在显示坐标系中的位置信息,在显示表面21a的适当位置和区域中显示适当大小的运动图像。
顺便说一下,在第二修改中,优选地在透镜14L的边缘上提供至少两个用作参考位置的标记,并且位置信息获取部分33a优选地获取该标记的位置信息。然而,对透镜边缘提供标记没有限制。将作为头戴式设备10中的特定位置并且其相对于透镜的光轴的相对位置被预先确定的位置设置为参考位置就足够了。
顺便说一下,在本实施例及其修改中,描述了通过存储在便携式终端20的存储器中的应用程序执行各种处理的示例。然而,对此是没有限制的。例如,在用于包括头戴式设备10和便携式终端20的头戴式显示器的显示系统中,各种处理可以由能够与便携式终端20等进行数据通信的外部服务器装置来执行。
[参考符号列表]
10头戴式设备、20便携式终端、21a显示表面、22成像单元、31显示控制部分、33图像信息获取部分、33a位置信息获取部分、100头戴式显示器。
Claims (15)
1.一种用于头戴式显示器的显示系统,所述头戴式显示器包括:头戴式设备,其具有用于将图像光引导到用户眼睛的光学系统,并且被配置成安装在用户头部;以及便携式终端,其具有用于拍摄显示表面的正面的成像单元,并且能够被容纳在所述头戴式设备中,所述显示系统包括:
显示控制部分,其被配置为在所述显示表面上显示运动图像;
图像信息获取部分,其被配置为获取由所述成像单元拍摄的图像信息;以及
位置信息获取部分,其被配置为基于至少两个参考位置的位置信息来获取所述光学系统的光轴在所述显示表面上的位置信息,所述至少两个参考位置相对于所述光轴的相对位置是预先确定的,所述至少两个参考位置包括在所述图像信息中;
所述显示控制部分根据所述光轴的所述位置信息在所述显示表面的区域中显示所述运动图像。
2.根据权利要求1所述的显示系统,其中
所述显示控制部分在所述显示表面上显示包括至少一个边缘的静止图像,并且
所述位置信息获取部分通过将在所述便携式终端被容纳在所述头戴式设备中的状态下覆盖所述显示表面的覆盖构件中至少包括所述光轴的区域中形成的开口的边缘和所述至少一个边缘的至少两个交点作为所述两个参考位置,来获取所述光轴的位置信息。
3.根据权利要求2所述的显示系统,其中
所述覆盖构件被设置使所述开口的中心与所述光轴重合。
4.根据权利要求2或3所述的显示系统,还包括:
像素数目获取部分,其被配置为获取所述显示表面中的所述开口的边缘之间存在的像素数目;以及
像素密度获取部分,其被配置为基于所述像素数目和所述开口的边缘之间的长度来获取所述显示表面的像素密度,
其中,所述显示控制部分基于所述像素密度在所述显示表面上显示所述运动图像。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示系统,其中
所述显示控制部分在所述显示表面上显示包括预定标记的静止图像,并且
所述位置信息获取部分获取所述标记的位置信息,并且基于所述标记的位置信息将所述成像单元的光接收表面上的成像坐标系和所述显示表面上的显示坐标系相互关联。
6.根据权利要求5所述的显示系统,其中
所述图像信息获取部分基于所述图像信息确定所述标记是否存在于所述成像单元的拍摄范围内,并且,
当所述图像信息获取部分确定所述标记不存在于所述成像单元的拍摄范围内时,所述显示控制部分限制所述运动图像的显示。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示系统,其中
所述显示控制部分在所述显示表面上显示包括预定标记的静止图像,
所述成像单元获取所述标记的图像信息,并且
所述位置信息获取部分基于所述标记的位置信息将所述图像信息中的成像坐标系和所述显示表面上的显示坐标系相互关联。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示系统,其中
所述显示系统包括具有至少一个反射镜的所述头戴式设备,所述至少一个反射镜被配置为反射所述图像光并将所述图像光引导到所述成像单元。
9.根据权利要求1所述的显示系统,其中
所述显示系统包括所述头戴式设备,所述头戴式设备包括:
至少两个发光标记,其相对于所述光轴的相对位置是预先确定的;以及
至少一个反射镜,其被配置为反射所述发光标记的光并将所述光引导到所述成像单元。
10.根据权利要求1所述的显示系统,其中
所述位置信息获取部分通过将所述头戴式设备的部分用作所述两个参考位置来获取所述光轴的所述位置信息。
11.根据权利要求1所述的显示系统,其中
所述位置信息获取部分通过将包括在所述光学系统中的透镜的边缘上的位置用作所述两个参考位置来获取所述光轴的所述位置信息。
12.一种在用于头戴式显示器的显示系统中使用的程序,所述头戴式显示器包括:头戴式设备,其具有用于将图像光引导到用户眼睛的光学系统,并且被配置成安装在用户头部;以及便携式终端,其具有用于拍摄显示表面的正面的成像单元,并且能够被容纳在所述头戴式设备中,所述程序使计算机用作:
图像信息获取部件,其用于获取由所述成像单元拍摄的图像信息;以及
位置信息获取部件,其用于基于至少两个参考位置的位置信息来获取所述光学系统的光轴在所述显示表面上的位置信息,所述至少两个参考位置相对于所述光轴的相对位置是预先确定的,所述至少两个参考位置包括在所述图像信息中。
13.一种显示方法,包括:
通过计算机,
在显示表面上显示运动图像;
获取由用于拍摄所述显示表面的正面的成像单元拍摄的图像信息;
基于至少两个参考位置的位置信息获取光学系统的光轴在所述显示表面上的位置信息,所述光学系统包括在被配置为安装在用户头部的头戴式设备中,并且所述光学系统将所述运动图像的图像光引导到所述用户的眼睛,所述至少两个参考位置相对于所述光轴的相对位置是预先确定的,所述至少两个参考位置包括在所述图像信息中;以及
根据所述光轴的所述位置信息在所述显示表面的区域中显示所述运动图像。
14.一种头戴式设备,包括:
安装带,其被配置为安装在用户头部;
壳体部分,其被配置为容纳便携式终端,所述便携式终端具有用于拍摄显示运动图像的显示表面的正面的成像单元;
光学系统,其被配置为将从所述显示表面发射的图像光引导到所述用户的眼睛;以及
至少一个反射镜,其被配置为将所述图像光反射到所述成像单元。
15.根据权利要求14所述的头戴式设备,还包括:
覆盖构件,其覆盖所述显示表面,并且在所述便携终端被容纳在所述壳体部分中的状态下具有在包括至少光轴的区域中形成的开口。
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