CN114072750A - 头戴式显示器系统以及该头戴式显示器系统所使用的头戴式显示器及其操作方法 - Google Patents

头戴式显示器系统以及该头戴式显示器系统所使用的头戴式显示器及其操作方法 Download PDF

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Abstract

提供能够针对头戴式显示器(HMD)实现丰富的输入操作而提高操作性的HMD系统以及该HMD系统所使用的HMD及其操作方法。因此，在HMD系统中，能够进行来自外部操作设备的操作输入的HMD与多个外部操作设备连接，所述HMD系统构成为：外部操作设备是安装于使用HMD的用户的身体的设备，具备检测移动的传感器，通过外部操作设备的移动来发送操作信息，HMD具备近距离无线通信部和操作控制部，经由近距离无线通信部接收来自多个外部操作设备的操作信息，操作控制部根据接收到的来自多个外部操作设备的各个操作信息来执行预定的操作。

Description

头戴式显示器系统以及该头戴式显示器系统所使用的头戴式 显示器及其操作方法
技术领域
本发明涉及包括头戴式显示器(HMD：Head Mount Display)以及HMD用的控制器的HMD系统。
背景技术
搭载显示器并安装于头部来观看信息的HMD近年来逐渐在游戏用途、作业支援的领域展开。HMD使双手变得自由，但其反面是尚未确立用于进行操作输入的方法，方法各种各样。例如，基于声音的输入存在难以与周围的噪声分离这样的缺点。另外，基于姿势动作的输入能够通过在识别范围内进行特定的动作来进行操作，但需要宽广的动作范围和进行被规定的手、手指的动作，在动作识别、作业范围方面存在限制。
作为本技术领域中的现有技术，有专利文献1。在专利文献1中，公开有利用内置的传感器来检测动作的角速度、加速度并发送这些信息的指环型器件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-76105号公报
发明内容
HMD存在用户的双手能够自由地使用这样的优点，但在专利文献1所公开的指环型器件中，能够输入的操作被限制，在处置丰富的信息时产生不便。因此，存在用户的操作的自由度下降这样的课题。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于实现确保双手的自由度、并以能够对HMD进行丰富的操作的方式提高了操作性的HMD系统以及该HMD系统所使用的HMD及其操作方法。
本发明为了解决上述课题，若举出一个例子的话设为如下结构：一种HMD系统，在HMD系统中，能够进行来自外部操作设备的操作输入的HMD与多个外部操作设备连接，外部操作设备是安装于使用HMD的用户的身体的设备，具备检测移动的传感器，通过外部操作设备的移动来发送操作信息，HMD具备近距离无线通信部和操作控制部，经由近距离无线通信部接收来自多个外部操作设备的操作信息，操作控制部根据接收到的来自多个外部操作设备的各个操作信息来执行预定的操作。
根据本发明，能够提供能够针对HMD实现丰富的输入操作而提高操作性的HMD系统以及该HMD系统所使用的HMD及其操作方法。
附图说明
图1是实施例中的HMD系统的安装状态示意图。
图2是示出实施例中的HMD的近距离无线通信的动作状态的图。
图3是实施例中的HMD系统的硬件结构图。
图4是实施例中的HMD系统的其它安装状态示意图。
图5是实施例中的HMD系统的其它硬件结构图。
图6是示出实施例中的指环型控制器的外观的图。
图7是实施例中的指环型控制器的硬件结构图。
图8是示出实施例中的指环型控制器的启动动作的图。
图9是示出实施例中的左右的指环型控制器的移动方向的矢量定义的图。
图10是示出实施例中的指环型控制器的移动方向的HMD显示的图。
图11是示出使实施例中的两个指环型控制器启动或停止的动作的图。
图12是将实施例中的两个指环型控制器与HMD连接时的处理流程图。
图13是示出实施例中的双模式时的动作模式的切换操作的图。
图14是示出实施例中的双模式时的动作模式的另一切换操作的图。
图15是示出实施例中的双模式时的动作模式的另一切换操作的图。
图16是示出实施例中的双模式时的动作模式的另一切换操作的图。
图17是示出实施例中的游戏机和指环型控制器的结构例的图。
符号说明
100：HMD；200：智能手机；300：指环型控制器右；400：指环型控制器左；500：服务器；600：外部网络；700：游戏机；800：TV；123：近距离无线通信器；130：控制器；131：CPU；132：存储器；133：程序；134：信息数据；135：操作控制；150：显示器；201：按压开关；202：触摸板；203：突起；204：LED；211：加速度传感器；212：陀螺仪传感器；213：地磁传感器；214：触摸板传感器；215：推按开关检测；216：近距离无线通信器
具体实施方式
以下，使用附图，说明本发明的实施例。此外，在所有图中，对相同的结构、处理附加相同的符号，省略重复说明。
实施例
图1是本实施例中的HMD系统的安装状态示意图。如图1所示，HMD系统包括安装于用户的头部的HMD100以及智能手机200、指环型控制器右300、指环型控制器左400。智能手机200经由近距离无线通信线路而与HMD100通信连接，进行信息的收发。此外，也可以与智能手机200通过有线进行信息的收发。
服务器500经由外部网络600，根据来自智能手机200的指示来检索信息、或者提供显示于HMD100的内容。
指环型控制器右300、指环型控制器左400经由近距离无线通信线路而与HMD100通信连接，将指环型控制器的操作信息发送到HMD100。在此，指环型控制器既能够一个连接于HMD进行动作，也能够两个同时连接于HMD，进行动作。
图2是说明本实施例中的HMD的近距离无线通信的动作状态的图。如图2所示，在HMD的近距离无线通信中，被与智能手机200和指环型控制器右300、指环型控制器左400连接，例如在时间上分割无线通信地与各个器件进行通信，从而使得能够同时进行动作。
图3是本实施例中的HMD系统的硬件结构图。如图3所示，HMD100具备摄像头111、前置摄像头112、测距传感器113、照度传感器114、加速度传感器115、陀螺仪传感器116、地磁传感器117、GPS接收器118、近距离无线通信器123、控制器130、显示器150。另外，控制器130包括CPU131、存储器132、操作控制135，存储器132具有程序133和信息数据134。
近距离无线通信器123是在HMD100与指环型控制器右300、指环型控制器左400、智能手机200之间进行近距离无线通信的通信接口。近距离无线通信器123例如包括与蓝牙(Bluetooth(注册商标))、IrDA(Infrared Data Association，红外数据协会)、Zigbee(注册商标)、HomeRF(Home Radio Frequency(家用无线频率)，注册商标)或者无线LAN(IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g)等对应的通信器。
指环型控制器右300、指环型控制器左400经由近距离无线通信器123连接于HMD100。HMD100经由近距离无线通信线路接收指环型控制器右300、指环型控制器左400受理的操作信息。接收到的操作信息检测由操作控制135进行怎样的输入操作，并传递给CPU131，以进行遵循操作内容的处理。
CPU131将保存于存储器132的程序133载入而执行，根据需要读出信息数据134，用于程序133的执行处理。在控制器130中，使用CPU131解析来自各种传感器的信息、或者对操作控制135的信息进行处理、或者与智能手机200进行信息的收发、或者制作向显示器150的显示画面，进行HMD整体的控制。在此，当指环型控制器具备运算传感器的输出的功能的情况下，也可以在指环型控制器内对与移动有关的信息进行运算处理之后，发送到HMD100。
图4是本实施例中的HMD系统的其它安装状态示意图。在图4中，对与图1相同的功能附加相同的符号，省略其说明。如图4所示，HMD100构成为不经由智能手机而自己经由外部网络600连接于服务器500。在该情况下，在HMD中，搭载在智能手机中进行的运算处理、图像加工处理、通信处理等。
另外，图5是与图4对应的HMD系统的硬件结构图。在图5中，对与图3相同的功能附加相同的符号，省略其说明。在图5中，与图3不同的点在于，构成为在HMD100内具备网络通信器120，不经由智能手机而从HMD100连接于外部网络600。
网络通信器120是通过无线LAN、有线LAN或者基站通信而与外部的服务器进行通信的通信接口，连接于外部网络600而与服务器500进行信息的收发。网络通信器120包括与W－CDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)(注册商标)、GSM(Global System for Mobile communications，全球移动通信系统)(注册商标)等远距离的无线通信标准对应的通信器。
图6是示出本实施例中的指环型控制器右300的外观的图。在图6中，按压开关201能够通过长按、短按的操作来控制电源、或者切换操作。触摸板202例如能够以静电电容方式检测人的手指触摸的位置，能够根据该位置向哪个方向移动来检测操作指示。在此，如十字形的箭头所示，示出了能够检测使用相邻的拇指进行的上下左右的方向的操作的触摸板的例子。突起203在指环型控制器的外周的一部分设置有突起部，抑制指环型控制器在操作过程中随意地旋转、或者作为进行操作的拇指的原始位置来确定预定位置的结构。另外，搭载有表示动作模式的LED204。此外，按压开关与触摸板、突起、LED的位置关系不限定于该顺序。另外，关于指环型控制器左400，既可以与图6的外观相同，也可以设为在构造上左右对称的配置。
图7是指环型控制器右300的硬件结构图。如图7所示，具备用于检测移动的加速度传感器211、陀螺仪传感器212、地磁传感器213，具备检测触摸到触摸板的手指的移动方向、速度、距离的触摸板传感器214、检测按压开关的接通/断开(on/off)的推按开关检测215、近距离无线通信器216。另外，右控制器控制部210控制它们的整体。此外，在此，省略电池组件、用于充电的连接器、LED驱动器等。
图8是示出本实施例中的指环型控制器的启动动作的图。如图8(a)那样，在最初与HMD通过近距离无线通信进行配对时，在使HMD成为配对模式的状态下，长按按压开关201，双方交换认证数据，从而能够进行配对。在一旦进行了配对之后，如图8(b)那样长按指环型控制器的按压开关201，进行启动动作。此时，设为只要配对的HMD处于能够收发通信的范围内就自动地进行配对。另外，在许久不进行动作而成为休眠模式的情况下，也可以通过短按按压开关201来进行休眠解除。这样，能够根据对按压开关按压的时间的长度来输入不同的操作。
图9是示出本实施例中的左右的指环型控制器的移动方向的矢量定义的图。图9(a)示出了安装于右手的指环型控制器右300及其X、Y、Z坐标系，当以某个位置为起点，安装于右手的指环型控制器右300移动时，能够利用加速度传感器211、陀螺仪传感器212、地磁传感器213，根据预定的时间间隔的两个地点的X、Y、Z坐标的差分，检测指环型控制器右300向哪个方向以怎样的速度移动多少距离。另外，图9(b)示出了安装于左手的指环型控制器左400及其X、Y、Z坐标系，安装于左手的指环型控制器左400也同样地能够检测怎样进行移动。通过这样使用左右两个指环型控制器，能够使两个光标同时独立地进行动作。
在此，指环型控制器不论在是1个的情况还是在左右独立地使用的情况下都能够进行操作，但通过两个同时地使用，能够实现各种操作。例如，当以相同的X、Y、Z轴为基准，检测安装于右手的指环型控制器右300和安装于左手的指环型控制器左400的移动方向时，还能够检测两个指环型控制器在预定的时间间隔的期间相对移动到怎样的位置。例如，如在智能手机中将两根手指放置于画面上使两点间变宽而放大显示尺寸那样的动作也能够通过使用两个指环型控制器容易地实现。
图10是示出显示于HMD的眼镜的单个透镜部的图像对象及其移动方向的例子。在HMD的眼镜部分显示有○△□的图形对象，关于该图形对象，例如依照安装于图9(a)的右手的指环型控制器右的移动方向X、Y、Z而使对象移动。此时，不仅是与HMD的透镜面相同的面方向X、Y，在作为进深方向的Z方向上也以使用图形的放大缩小来远近(前后)移动的方式显示。这样，能够使用指环型控制器来进行如在上下左右前后方向上使显示对象移动那样的操作。
图11是示出启动本实施例中的两个指环型控制器的情况和使两个指环型控制器分别停止动作的情况下的动作的图。图11(a)是启动两个同时动作的情况，当长按指环型控制器右的按压开关而开启指环型控制器右、接下来长按指环型控制器左的按压开关而开启指环型控制器左时，能够将指环型控制器设为两个同时进行动作的双模式而进行操作。另外，如图11(b)那样，从双模式的状态起，长按指环型控制器左的按压开关而使指环型控制器左停止形成单模式，接下来长按指环型控制器右的按压开关而使指环型控制器右停止，从而能够进行使两个指环型控制器停止的操作。这样，能够根据按压各个按压开关的定时的关系来规定不同的操作输入。
图12是将本实施例中的两个指环型控制器与HMD连接时的处理流程图。在图12中，首先，在S900中开始指环型控制器连接的处理。接下来，在S901中进行与HMD的配对的初始设定。然后，在S902中，确认与所有的指环型控制器的配对是否完成，如果有尚未完成配对的初始设定的指环型控制器，则在S901中进行初始设定。由于两个配对的初始设定完成，所以该例子的情况下的S902成为是。接下来，在S903中，识别一个指环型控制器而进行配对。在S904中识别另一个指环型控制器而同样地进行配对。然后，在S905中，确定两个指环型控制器的动作模式。如果需要，则在S906中切换两个指环型控制器的动作模式。在结束时，在S907中使1个指环型控制器停止，接下来在S908中使另一个指环型控制器停止。通过这样的处理，能够使两个指环型控制器与HMD配对地进行动作。
图13是示出使用本实施例中的两个指环型控制器来进行双模式时的动作模式的切换的操作的图。在此，动作模式例如是指应用的切换模式、声音输入的受理模式、将显示从右透镜切换到左透镜等显示模式，另外使HMD的眼镜部分成为太阳眼镜的太阳眼镜模式等。图13示出了从模式A切换到模式B的操作，示出了在两个指环型控制器以双模式进行动作的期间内，将两个按压开关同时按压两次，从而模式发生切换的操作。
图14是示出本实施例中的双模式时的动作模式的另一切换操作的图。图14示出了从模式C切换到模式D的操作，示出了在两个指环型控制器以双模式进行动作的期间内，将左右的按压开关交替地各按压两次，从而模式发生切换的操作。在此，将模式A～D分配为怎样的动作模式取决于使用者的设定，不特别限定。
另外，图15是示出本实施例中的双模式时的动作模式的又一切换操作的图。如图15所示，对在双模式的状态下同时长按两个指环型控制器的按压开关的操作进行定义。例如，如果使该模式对应于决定两个指环型控制器的动作的开始地点的起点复位，则通过该模式，设定成以各个指环型控制器的该时间点的空间上的位置为起点，检测从该位置起的移动。在从该位置起两个指环型控制器分别独立地移动的情况下，检测其差分的轨迹作为变化量，能够进行与该轨迹相应的操作。
另外，图16是示出本实施例中的双模式时的动作模式的又一切换操作的图。如图16所示，对在双模式的状态下长按指环型控制器右的按压开关、在该期间内使用指环型控制器左进行操作的模式进行定义。例如，当是在按压指环型控制器左的按压开关时光标移动的模式的情况下，能够进行当在指环型控制器右的按压开关的长按期间进行指环型控制器左的操作时光标以通常的操作的两倍距离移动等的定义。另外，即使不是按压开关而是触摸到指环型控制器左的触摸板而使手指移动的操作，也能够进行同样的定义。
这样，对两个指环型控制器同时进行操作，从而能够根据各个对按压开关进行按压的时间的长度、按压的定时的关系来输入不同的操作，能够通过各个指环型控制器的操作输入的协作动作来进行各种动作的定义。
图17是示出将指环型控制器连接于游戏机的情况下的结构例的图。两个指环型控制器通过通信而与游戏机700连接，能够使两个指环型控制器分别独立或使两个协作地进行游戏机700的操作输入。游戏机的输出显示于TV800。这样，还能够将指环型控制器用作游戏机的操作输入装置。
此外，上述指环型控制器是对HMD、游戏设备进行操作的外部操作设备，但只要能够减轻向用户的安装的负担即可，所以也可以是安装于使用HMD、游戏设备的用户的身体的设备。例如，也可以是安装于用户的手腕的手环型、手表型。
另外，在上述说明中，示出了将指环型控制器连接于HMD、游戏机而进行操作的例子，但操作的设备不限定于这些，例如，只要是如来自智能手机、平板PC(PersonalComputer：个人电脑)以及遥控器设备的操作那样能够根据输入对动作的切换进行操作的设备，就能够应用。
如以上那样，根据本实施例，能够提供针对HMD实现丰富的输入操作而提高操作性，并能够减轻向用户的安装的负担的HMD系统以及该HMD系统所使用的HMD及其操作方法。
以上，说明了本发明的实施例，但本发明并不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细地说明的，并不限定于具备所说明的所有的结构。另外，上述各结构既可以是它们的一部分或者全部由硬件构成，也可以构成为通过由处理器执行程序而实现。

Claims (11)

1.一种头戴式显示器系统，在头戴式显示器系统中，能够进行来自外部操作设备的操作输入的头戴式显示器与多个外部操作设备连接，所述头戴式显示器系统的特征在于，
所述外部操作设备是安装于使用所述头戴式显示器的用户的身体的设备，具备检测移动的传感器，通过所述外部操作设备的移动来发送操作信息，
所述头戴式显示器具备近距离无线通信部和操作控制部，
所述头戴式显示器经由所述近距离无线通信部接收来自所述多个外部操作设备的操作信息，
所述操作控制部根据接收到的来自所述多个外部操作设备的各个所述操作信息来执行预定的操作。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示器系统，其特征在于，
在与所述头戴式显示器连接的所述外部操作设备为两个以上的情况下，所述头戴式显示器通过各个外部操作设备的操作输入的协作动作来执行预定的操作。
3.根据权利要求2所述的头戴式显示器系统，其特征在于，
根据所述各个外部操作设备的相同的坐标系中的相对的移动量来执行所述预定的操作。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示器系统，其特征在于，
进行所述操作输入的所述外部操作设备是戴在所述用户的手指的指环型控制器。
5.根据权利要求4所述的头戴式显示器系统，其特征在于，
所述外部操作设备具备按压开关，根据对按压开关进行按压的时间的长度来输入不同的操作。
6.根据权利要求5所述的头戴式显示器系统，其特征在于，
在两个以上的所述外部操作设备与所述头戴式显示器连接的情况下，根据对各自的所述按压开关进行按压的定时的关系来规定不同的操作输入。
7.根据权利要求5所述的头戴式显示器系统，其特征在于，
所述外部操作设备具备检测手指接触的位置的接触位置传感器，能够检测手指的接触位置移动的方向，能够通过移动的方向来输入所述头戴式显示器的操作，
在两个以上的所述外部操作设备与所述头戴式显示器连接的情况下，通过对一个外部操作设备的所述按压开关进行按压的时间与其它外部操作设备的手指的接触位置的移动的组合来输入不同的操作。
8.一种头戴式显示器，能够进行来自外部操作设备的操作输入，所述头戴式显示器的特征在于，
所述头戴式显示器具备近距离无线通信部和操作控制部，
经由所述近距离无线通信部接收来自安装于使用所述头戴式显示器的用户的身体的多个所述外部操作设备的操作信息，
所述操作控制部通过接收到的来自所述多个外部操作设备的各个所述操作信息的协作来执行预定的操作。
9.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其特征在于，
所述操作控制部根据各个所述外部操作设备的相同的坐标系中的相对的移动量来执行所述预定的操作。
10.一种头戴式显示器的操作方法，所述头戴式显示器能够进行来自外部操作设备的操作输入，所述头戴式显示器的操作方法的特征在于，
所述头戴式显示器能够与安装于使用该头戴式显示器的用户的身体的多个所述外部操作设备连接，
通过所述多个外部操作设备的各个操作输入的协作动作来执行预定的操作。
11.根据权利要求10所述的头戴式显示器的操作方法，其特征在于，
根据各个所述外部操作设备的相同的坐标系中的相对的移动量来执行所述预定的操作。
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