JP2002312117A - 円筒映像球面映像コントロール装置 - Google Patents
円筒映像球面映像コントロール装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロール角の変換出力を仮想的にヨーレートと
して使用する円筒映像球面映像用コントロール装置を提
供する。 【解決手段】 画像発生器４の発生する画像信号をヘッ
ドマウントディスプレイ５に入力して円筒映像或いは球
面映像を観察する円筒映像球面映像コントロール装置に
おいて、頭部Ｈの前後方向の傾斜角であるピッチ角θを
検出し、頭部Ｈの左右の傾き角度を示すロール角φを検
出し、検出したロール角φを頭部Ｈの水平面内における
回転角速度に対応するヨーレートωに変換出力し、ヨー
レートωを積分してヨー軸回りの回転角度であるヨー角
ψとして出力し、ピッチ角θおよびヨー角ψに基づいて
映像の表示角度を算出することにより任意方向の映像を
観察する円筒映像球面映像コントロール装置。
して使用する円筒映像球面映像用コントロール装置を提
供する。 【解決手段】 画像発生器４の発生する画像信号をヘッ
ドマウントディスプレイ５に入力して円筒映像或いは球
面映像を観察する円筒映像球面映像コントロール装置に
おいて、頭部Ｈの前後方向の傾斜角であるピッチ角θを
検出し、頭部Ｈの左右の傾き角度を示すロール角φを検
出し、検出したロール角φを頭部Ｈの水平面内における
回転角速度に対応するヨーレートωに変換出力し、ヨー
レートωを積分してヨー軸回りの回転角度であるヨー角
ψとして出力し、ピッチ角θおよびヨー角ψに基づいて
映像の表示角度を算出することにより任意方向の映像を
観察する円筒映像球面映像コントロール装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、円筒映像球面映
像用コントロール装置に関し、特に、頭部の左右の傾き
角度を示すロール角の変換出力を仮想的にヨーレートと
して使用することにより３６０°の任意方向の映像を観
察する円筒映像球面映像用コントロール装置に関する。
像用コントロール装置に関し、特に、頭部の左右の傾き
角度を示すロール角の変換出力を仮想的にヨーレートと
して使用することにより３６０°の任意方向の映像を観
察する円筒映像球面映像用コントロール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例を図５および図６を参照して説明
する。図５（ａ）は円筒映像の例を示す図であり、図５
（ｂ）は球面映像の例を示す図である。図６はヘッドト
ラッカーおよびヘッドマウントディスプレイを説明する
図である。１はヘッドトラッカーであり、人体の頭部Ｈ
に取り付けられている。このヘッドトラッカー１は、頭
部Ｈの姿勢を規定するロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角
ψを計算して頭部の向きを検出する。
する。図５（ａ）は円筒映像の例を示す図であり、図５
（ｂ）は球面映像の例を示す図である。図６はヘッドト
ラッカーおよびヘッドマウントディスプレイを説明する
図である。１はヘッドトラッカーであり、人体の頭部Ｈ
に取り付けられている。このヘッドトラッカー１は、頭
部Ｈの姿勢を規定するロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角
ψを計算して頭部の向きを検出する。
【０００３】５はヘッドマウントディスプレイである。
このヘッドマウントディスプレイ５は、観察者の左右両
目にＣＲＴ或いは液晶ディスプレイを装着し、観察者に
平面映像或いは立体映像を提供するゴーグル型の映像表
示装置であり、眼前のディスプレイ５の画面があたかも
前方に大きなスクリーン３が存在するかの如くに拡大し
て表示することができる装置である。実際には存在しな
いが存在するのと同等の仮想現実であるバーチュアルリ
アリティ（Virtual Reality ）においては、一般に、頭
部Ｈの動きに対応して変化する頭部Ｈの姿勢を規定する
情報をヘッドトラッカー１から得て、これにより頭部Ｈ
の向きに対応した映像をヘッドマウントディスプレイ５
に表示する。即ち、頭部Ｈの姿勢を規定する情報をヘッ
ドトラッカー１から得てこの情報を図示されない中央処
理装置を介してヘッドマウントディスプレイ５に帰還
し、頭部Ｈの姿勢を規定する情報に対応する向きの映像
をヘッドマウントディスプレイ５に入力する。
このヘッドマウントディスプレイ５は、観察者の左右両
目にＣＲＴ或いは液晶ディスプレイを装着し、観察者に
平面映像或いは立体映像を提供するゴーグル型の映像表
示装置であり、眼前のディスプレイ５の画面があたかも
前方に大きなスクリーン３が存在するかの如くに拡大し
て表示することができる装置である。実際には存在しな
いが存在するのと同等の仮想現実であるバーチュアルリ
アリティ（Virtual Reality ）においては、一般に、頭
部Ｈの動きに対応して変化する頭部Ｈの姿勢を規定する
情報をヘッドトラッカー１から得て、これにより頭部Ｈ
の向きに対応した映像をヘッドマウントディスプレイ５
に表示する。即ち、頭部Ｈの姿勢を規定する情報をヘッ
ドトラッカー１から得てこの情報を図示されない中央処
理装置を介してヘッドマウントディスプレイ５に帰還
し、頭部Ｈの姿勢を規定する情報に対応する向きの映像
をヘッドマウントディスプレイ５に入力する。
【０００４】図７を参照して映像コントロール装置を更
に具体的に説明するに、これはヘッドマウントディスプ
レイ５、このヘッドマウントディスプレイ５と一体構造
化された４軸の不可視光線発光器６ａ、スクリーン３、
固定の赤外線カメラ７’、ヘッドマウントディスプレイ
５の視線方向のスクリーン座標系を求める表示座標算出
器８より成る。不可視光線発光器６ａを一体構造化した
ヘッドマウントディスプレイ５の視線方向のスクリーン
３上には、不可視光線発光器６ａからの４本の不可視光
４１が投光され、スクリーンから４本の光として反射さ
れる。また、赤外線カメラ７’は、予めその撮像範囲を
スクリーン３と一致せしめられている。赤外線カメラ
７’はスクリーン上の４点の不可視光４２を検知し、そ
の不可視光を電気信号に変換し、変換後の信号をビデオ
信号として表示座標算出器８へ送信する。表示座標算出
器８は、入力されたビデオ信号をもとに４点ある不可視
光の中心をスクリーン座標系に置換する。また、表示座
標算出器８は撮像座標系と４点の不可視光の傾きから、
ヘッドマウントディスプレイ５の回転角を算出する。
に具体的に説明するに、これはヘッドマウントディスプ
レイ５、このヘッドマウントディスプレイ５と一体構造
化された４軸の不可視光線発光器６ａ、スクリーン３、
固定の赤外線カメラ７’、ヘッドマウントディスプレイ
５の視線方向のスクリーン座標系を求める表示座標算出
器８より成る。不可視光線発光器６ａを一体構造化した
ヘッドマウントディスプレイ５の視線方向のスクリーン
３上には、不可視光線発光器６ａからの４本の不可視光
４１が投光され、スクリーンから４本の光として反射さ
れる。また、赤外線カメラ７’は、予めその撮像範囲を
スクリーン３と一致せしめられている。赤外線カメラ
７’はスクリーン上の４点の不可視光４２を検知し、そ
の不可視光を電気信号に変換し、変換後の信号をビデオ
信号として表示座標算出器８へ送信する。表示座標算出
器８は、入力されたビデオ信号をもとに４点ある不可視
光の中心をスクリーン座標系に置換する。また、表示座
標算出器８は撮像座標系と４点の不可視光の傾きから、
ヘッドマウントディスプレイ５の回転角を算出する。
【０００５】ここで、中央処理装置９は、得られた中心
座標と補正回転角に基づいてヘッドマウントディスプレ
イ用画像発生器４に更新した描画指示を送出する。そこ
で、ヘッドマウントディスプレイ用画像発生器４は、こ
の更新描画指示を処理し、処理後の画像をヘヅドマウン
トディスプレイ５に表示する。なお、ヘヅドマウントデ
ィスプレイ５の拡大率は図示されないヘッドマウントデ
ィスプレイユニットから情報を得て可変とすることがで
きる。以上の通り、ヘッドマウントディスプレイ５を使
用して円筒映像或いは球面映像の一部を原寸或いは拡大
して観察する映像コントロール装置は、図７により図示
説明される如く、不可視光線発光器６ａ、固定の赤外線
カメラ７’、表示座標算出器８を具備して頭部Ｈの姿勢
を規定する情報を得ることができる。或いは、図６によ
り図示説明される如く、頭部Ｈの姿勢を規定するロール
角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψを計算して頭部の向きを検
出することができる。頭部Ｈの姿勢を規定する情報を得
る手法としてこれら以外に多種類の手法が開発されてい
る（詳細は、特開２０００−３４８１９８号公報 参
照）。更に、ヘッドマウントディスプレイ５の映像の向
きは、以上の通りに自動的に選択する代わりに、手で操
作するジョイスティック、方向キーその他のコントロー
ラを使用しても選択することもできる。
座標と補正回転角に基づいてヘッドマウントディスプレ
イ用画像発生器４に更新した描画指示を送出する。そこ
で、ヘッドマウントディスプレイ用画像発生器４は、こ
の更新描画指示を処理し、処理後の画像をヘヅドマウン
トディスプレイ５に表示する。なお、ヘヅドマウントデ
ィスプレイ５の拡大率は図示されないヘッドマウントデ
ィスプレイユニットから情報を得て可変とすることがで
きる。以上の通り、ヘッドマウントディスプレイ５を使
用して円筒映像或いは球面映像の一部を原寸或いは拡大
して観察する映像コントロール装置は、図７により図示
説明される如く、不可視光線発光器６ａ、固定の赤外線
カメラ７’、表示座標算出器８を具備して頭部Ｈの姿勢
を規定する情報を得ることができる。或いは、図６によ
り図示説明される如く、頭部Ｈの姿勢を規定するロール
角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψを計算して頭部の向きを検
出することができる。頭部Ｈの姿勢を規定する情報を得
る手法としてこれら以外に多種類の手法が開発されてい
る（詳細は、特開２０００−３４８１９８号公報 参
照）。更に、ヘッドマウントディスプレイ５の映像の向
きは、以上の通りに自動的に選択する代わりに、手で操
作するジョイスティック、方向キーその他のコントロー
ラを使用しても選択することもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】頭部Ｈの動きに対応し
て変化する頭部Ｈの姿勢を規定する情報を得てこれによ
り円筒映像或いは球面映像の内の頭部Ｈの向きに対応し
た一部をヘッドマウントディスプレイ５に表示する円筒
映像球面映像コントロール装置は、何れも、観察者が見
たい方向の映像を見るには頭部Ｈをその向きに回動しな
ければならない。例えば、現在の姿勢の背後の映像を見
るには頭部Ｈを実際に後ろに向ける動作をする必要があ
る。
て変化する頭部Ｈの姿勢を規定する情報を得てこれによ
り円筒映像或いは球面映像の内の頭部Ｈの向きに対応し
た一部をヘッドマウントディスプレイ５に表示する円筒
映像球面映像コントロール装置は、何れも、観察者が見
たい方向の映像を見るには頭部Ｈをその向きに回動しな
ければならない。例えば、現在の姿勢の背後の映像を見
るには頭部Ｈを実際に後ろに向ける動作をする必要があ
る。
【０００７】そして、図７により図示説明される円筒映
像球面映像コントロール装置は、頭部Ｈの姿勢を規定す
る情報を得るに、不可視光線発光器６ａ、固定の赤外線
カメラ７’、表示座標算出器８を必要とする。ところ
で、手で操作するジョイスティック、方向キーその他の
コントローラを使用することにより映像の移動方向を入
力制御して必要な向きの映像を観察することができる
が、ヘッドマウントディスプレイ５を装着した状態でこ
れらコントローラを操作するのはそれ程容易ではない。
シースルータイプではないヘッドマウントディスプレイ
５を装着している様な場合、常にコントローラを把持し
ていないと、コントローラの所在がわからなくなる。
像球面映像コントロール装置は、頭部Ｈの姿勢を規定す
る情報を得るに、不可視光線発光器６ａ、固定の赤外線
カメラ７’、表示座標算出器８を必要とする。ところ
で、手で操作するジョイスティック、方向キーその他の
コントローラを使用することにより映像の移動方向を入
力制御して必要な向きの映像を観察することができる
が、ヘッドマウントディスプレイ５を装着した状態でこ
れらコントローラを操作するのはそれ程容易ではない。
シースルータイプではないヘッドマウントディスプレイ
５を装着している様な場合、常にコントローラを把持し
ていないと、コントローラの所在がわからなくなる。
【０００８】この発明は、構成が簡単で頭部の最小限の
動作で全方向の映像を観察することができる上述の問題
を解消した円筒映像球面映像用コントロール装置を提供
するものである。
動作で全方向の映像を観察することができる上述の問題
を解消した円筒映像球面映像用コントロール装置を提供
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１：画像発生器４
の発生する画像信号をヘッドマウントディスプレイ５に
入力して円筒映像或いは球面映像を観察する円筒映像球
面映像コントロール装置において、頭部Ｈの前後方向の
傾斜角であるピッチ角θを検出し、頭部Ｈの左右の傾き
角度を示すロール角φを検出し、検出したロール角φを
頭部Ｈの水平面内における回転角速度に対応するヨーレ
ートωに変換出力し、ヨーレートωを積分してヨー軸回
りの回転角度であるヨー角ψとして出力し、ピッチ角θ
およびヨー角ψに基づいて映像の表示角度を算出するこ
とにより任意方向の映像を観察する円筒映像球面映像コ
ントロール装置を構成した。
の発生する画像信号をヘッドマウントディスプレイ５に
入力して円筒映像或いは球面映像を観察する円筒映像球
面映像コントロール装置において、頭部Ｈの前後方向の
傾斜角であるピッチ角θを検出し、頭部Ｈの左右の傾き
角度を示すロール角φを検出し、検出したロール角φを
頭部Ｈの水平面内における回転角速度に対応するヨーレ
ートωに変換出力し、ヨーレートωを積分してヨー軸回
りの回転角度であるヨー角ψとして出力し、ピッチ角θ
およびヨー角ψに基づいて映像の表示角度を算出するこ
とにより任意方向の映像を観察する円筒映像球面映像コ
ントロール装置を構成した。
【００１０】そして、請求項２：請求項１に記載される
円筒映像球面映像コントロール装置において、中央処理
装置９を具備し、側頭部にＹ加速度計１０Y を取り付け
ると共に前頭部にＸ加速度計１０X を取り付けた姿勢角
検知部７を具備し、Ｘ加速度計１０X の検出する重力加
速度信号ＡX に基づいて頭部Ｈの前後方向の傾斜角であ
るピッチ角θを計算すると共にＹ加速度計１０Y の検出
する重力加速度信号Ａ Y に基づいて頭部Ｈの左右方向の
傾斜角であるロール角φを計算出力する姿勢角計算部３
０と、ロール角φを入力してヨーレートωに変換出力す
るφ−ω変換処理部５０と、ヨーレートωを積分してヨ
ー軸回りの回転角度であるヨー角ψを出力する積分処理
部６０とを有する表示角度算出器８０を具備し、中央処
理装置９は表示角度算出器８０から入力されるロール角
φおよびヨー角ψに基づいて画像発生器４に送出する画
像信号を更新する円筒映像球面映像コントロール装置を
構成した。
円筒映像球面映像コントロール装置において、中央処理
装置９を具備し、側頭部にＹ加速度計１０Y を取り付け
ると共に前頭部にＸ加速度計１０X を取り付けた姿勢角
検知部７を具備し、Ｘ加速度計１０X の検出する重力加
速度信号ＡX に基づいて頭部Ｈの前後方向の傾斜角であ
るピッチ角θを計算すると共にＹ加速度計１０Y の検出
する重力加速度信号Ａ Y に基づいて頭部Ｈの左右方向の
傾斜角であるロール角φを計算出力する姿勢角計算部３
０と、ロール角φを入力してヨーレートωに変換出力す
るφ−ω変換処理部５０と、ヨーレートωを積分してヨ
ー軸回りの回転角度であるヨー角ψを出力する積分処理
部６０とを有する表示角度算出器８０を具備し、中央処
理装置９は表示角度算出器８０から入力されるロール角
φおよびヨー角ψに基づいて画像発生器４に送出する画
像信号を更新する円筒映像球面映像コントロール装置を
構成した。
【００１１】また、請求項３：請求項２に記載される円
筒映像球面映像コントロール装置において、姿勢角計算
部３０とφ−ω変換処理部５０の間に不感帯設定部４０
を介在させてロール角φに不感帯を付与する円筒映像球
面映像コントロール装置を構成した。更に、請求項４：
請求項２および請求項３の内の何れかに記載される円筒
映像球面映像コントロール装置において、φ−ω変換処
理部５０において変換処理結果にヨーレートを調整する
定数であるヨーレート調整ゲインＫを積算付与する円筒
映像球面映像コントロール装置を構成した。
筒映像球面映像コントロール装置において、姿勢角計算
部３０とφ−ω変換処理部５０の間に不感帯設定部４０
を介在させてロール角φに不感帯を付与する円筒映像球
面映像コントロール装置を構成した。更に、請求項４：
請求項２および請求項３の内の何れかに記載される円筒
映像球面映像コントロール装置において、φ−ω変換処
理部５０において変換処理結果にヨーレートを調整する
定数であるヨーレート調整ゲインＫを積算付与する円筒
映像球面映像コントロール装置を構成した。
【００１２】また、請求項５：請求項２ないし請求項４
の内の何れかに記載される円筒映像球面映像コントロー
ル装置において、更にＺ軸ジャイロ７０Z を具備し、Ｚ
軸ジャイロ７０Z から出力されるヨーレートを積分して
求めたヨー角ψをロール角φから変換して求めたヨー角
ψに加算部８０１において加算して出力する円筒映像球
面映像コントロール装置を構成した。更に、請求項６：
請求項２ないし請求項５の内の何れかに記載される円筒
映像球面映像コントロール装置において、Ｙ加速度計１
０Y およびＸ加速度計１０Xのそれぞれと姿勢角計算部
３０の間に低域フィルタ２０を介在させた円筒映像球面
映像コントロール装置を構成した。
の内の何れかに記載される円筒映像球面映像コントロー
ル装置において、更にＺ軸ジャイロ７０Z を具備し、Ｚ
軸ジャイロ７０Z から出力されるヨーレートを積分して
求めたヨー角ψをロール角φから変換して求めたヨー角
ψに加算部８０１において加算して出力する円筒映像球
面映像コントロール装置を構成した。更に、請求項６：
請求項２ないし請求項５の内の何れかに記載される円筒
映像球面映像コントロール装置において、Ｙ加速度計１
０Y およびＸ加速度計１０Xのそれぞれと姿勢角計算部
３０の間に低域フィルタ２０を介在させた円筒映像球面
映像コントロール装置を構成した。
【００１３】そして、請求項７：請求項２ないし請求項
５の内の何れかに記載される円筒映像球面映像コントロ
ール装置において、更にＸ軸ジャイロ７０X およびＹ軸
ジャイロ７０Y を具備し、Ｘ加速度計１０X の検出信号
に基づいて求めたピッチ角θとＸ軸ジャイロ７０X によ
り求めたピッチ角θとを加算出力し、Ｙ加速度計１０ Y
の検出信号に基づいて求めたロール角φとＹ軸ジャイロ
７０Y により求めたロール角φとを加算出力する円筒映
像球面映像コントロール装置を構成した。
５の内の何れかに記載される円筒映像球面映像コントロ
ール装置において、更にＸ軸ジャイロ７０X およびＹ軸
ジャイロ７０Y を具備し、Ｘ加速度計１０X の検出信号
に基づいて求めたピッチ角θとＸ軸ジャイロ７０X によ
り求めたピッチ角θとを加算出力し、Ｙ加速度計１０ Y
の検出信号に基づいて求めたロール角φとＹ軸ジャイロ
７０Y により求めたロール角φとを加算出力する円筒映
像球面映像コントロール装置を構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１およ
び図２の第１の実施例を参照して説明する。７は姿勢角
検知部であり、Ｙ軸方向である側頭部にＹ加速度計１０
Y を取り付けると共にＸ軸方向である前頭部にＸ加速度
計１０X を取り付けて構成されている。８０は表示角度
算出器であり、Ｘ加速度計１０X の検出する重力加速度
信号Ａ X に基づいて頭部Ｈの前後方向の傾斜角であるピ
ッチ角θを計算すると共にＹ加速度計１０Y の検出する
重力加速度信号ＡY に基づいて頭部Ｈの左右方向の傾斜
角であるロール角φを計算出力する姿勢角計算部３０
と、ロール角φを入力してヨーレートωに変換出力する
φ−ω変換処理部５０と、ヨーレートωを積分してヨー
軸回りの回転角度であるヨー角ψを出力する積分処理部
６０より成る。
び図２の第１の実施例を参照して説明する。７は姿勢角
検知部であり、Ｙ軸方向である側頭部にＹ加速度計１０
Y を取り付けると共にＸ軸方向である前頭部にＸ加速度
計１０X を取り付けて構成されている。８０は表示角度
算出器であり、Ｘ加速度計１０X の検出する重力加速度
信号Ａ X に基づいて頭部Ｈの前後方向の傾斜角であるピ
ッチ角θを計算すると共にＹ加速度計１０Y の検出する
重力加速度信号ＡY に基づいて頭部Ｈの左右方向の傾斜
角であるロール角φを計算出力する姿勢角計算部３０
と、ロール角φを入力してヨーレートωに変換出力する
φ−ω変換処理部５０と、ヨーレートωを積分してヨー
軸回りの回転角度であるヨー角ψを出力する積分処理部
６０より成る。
【００１５】これらＹ加速度計１０Y およびＸ加速度計
１０X により検出した重力加速度信号ＡY および重力加
速度信号ＡX は、それぞれの低域フィルタ２０Y および
低域フィルタ２０X を介して姿勢角計算部３０に接続さ
れる。姿勢角計算部３０においては、重力加速度信号Ａ
X の大きさに基づいて頭部Ｈの前後方向の傾斜角である
ピッチ角θを計算出力する。この前後方向の傾斜角であ
るピッチ角θはそのまま出力される。一方、頭部Ｈの左
右方向の傾斜角であるロール角φは、重力加速度信号Ａ
Y の大きさに基づいて計算出力される。ここで、左右方
向の傾斜角であるロール角φをφ−ω変換処理部５０に
入力して変換処理：Ｆ（φ）を施し、得られた変換量を
仮想的にヨーレートωとして変換使用し、この仮想的な
ヨーレートωを積分処理部６０に入力して積分し、これ
をヨー軸回りの回転角度であるヨー角ψとして出力す
る。φ−ω変換処理部５０における変換処理：Ｆ（φ）
は、 ω＝Ｋｓｉｎ（φ） とすることができる。但し、変換処理結果にヨーレート
を調整する定数であるヨーレート調整ゲインＫを積算付
与する。観察者はＫを変更することにより頭部Ｈの傾け
角度によるヨーレートを変更調整することができる。
１０X により検出した重力加速度信号ＡY および重力加
速度信号ＡX は、それぞれの低域フィルタ２０Y および
低域フィルタ２０X を介して姿勢角計算部３０に接続さ
れる。姿勢角計算部３０においては、重力加速度信号Ａ
X の大きさに基づいて頭部Ｈの前後方向の傾斜角である
ピッチ角θを計算出力する。この前後方向の傾斜角であ
るピッチ角θはそのまま出力される。一方、頭部Ｈの左
右方向の傾斜角であるロール角φは、重力加速度信号Ａ
Y の大きさに基づいて計算出力される。ここで、左右方
向の傾斜角であるロール角φをφ−ω変換処理部５０に
入力して変換処理：Ｆ（φ）を施し、得られた変換量を
仮想的にヨーレートωとして変換使用し、この仮想的な
ヨーレートωを積分処理部６０に入力して積分し、これ
をヨー軸回りの回転角度であるヨー角ψとして出力す
る。φ−ω変換処理部５０における変換処理：Ｆ（φ）
は、 ω＝Ｋｓｉｎ（φ） とすることができる。但し、変換処理結果にヨーレート
を調整する定数であるヨーレート調整ゲインＫを積算付
与する。観察者はＫを変更することにより頭部Ｈの傾け
角度によるヨーレートを変更調整することができる。
【００１６】４０は不感帯設定部であり、得られたロー
ル角φをφ−ω変換処理部５０に入力するに先だって、
ロール角φに不感帯を付与する部位である。ロール角φ
に不感帯を付与することにより、ロール角φが０°付
近、即ち、静止して画面を注視している場合における意
図しないヨーレートの発生に起因する映像の移動を抑制
することができる。これらヨーレート調整ゲインＫおよ
び不感帯範囲については観察者がこれを設定する構成と
し、これを不揮発性メモリに記憶しておくことにより、
円筒映像球面映像用コントロール装置は電源ＯＮ時から
観察観自身に最適な設定で直ちに使用することができ
る。
ル角φをφ−ω変換処理部５０に入力するに先だって、
ロール角φに不感帯を付与する部位である。ロール角φ
に不感帯を付与することにより、ロール角φが０°付
近、即ち、静止して画面を注視している場合における意
図しないヨーレートの発生に起因する映像の移動を抑制
することができる。これらヨーレート調整ゲインＫおよ
び不感帯範囲については観察者がこれを設定する構成と
し、これを不揮発性メモリに記憶しておくことにより、
円筒映像球面映像用コントロール装置は電源ＯＮ時から
観察観自身に最適な設定で直ちに使用することができ
る。
【００１７】中央処理装置９は、表示角度算出器８０か
ら入力される頭部Ｈの前後方向の傾斜角であるピッチ角
θと頭部Ｈのヨー軸回りの仮想的な回転角度であるヨー
角ψに基づいて更新した表示画像位置を画像発生器４に
送出し、画像発生器４はこの表示画像位置に対応する画
像信号を発生してヘッドマウントディスプレイ５に送信
することにより、円筒映像および球面映像について任意
方向の映像を観察することができる。第２の実施例を図
３を参照して説明する。
ら入力される頭部Ｈの前後方向の傾斜角であるピッチ角
θと頭部Ｈのヨー軸回りの仮想的な回転角度であるヨー
角ψに基づいて更新した表示画像位置を画像発生器４に
送出し、画像発生器４はこの表示画像位置に対応する画
像信号を発生してヘッドマウントディスプレイ５に送信
することにより、円筒映像および球面映像について任意
方向の映像を観察することができる。第２の実施例を図
３を参照して説明する。
【００１８】第２の実施例は、第１の実施例においてヨ
ー軸にＺ軸ジャイロ７０Z を追加した円筒映像球面映像
用コントロール装置に相当する。Ｚ軸ジャイロ７０Z か
ら出力されるヨーレートを積分することにより、観察観
の実際の頭の向きを示すヨー角ψを検出することができ
るところが第１の実施例とは異なるところである。この
ヨー角ψと第１の実施例においてロール角φから変換し
て求めたヨー角ψとを加算部８０１において加算するこ
とにより、観察観がロール角φを伴なわないで水平面内
で頭を回転させた場合の動きに対しても対応することが
でき、観察者にとってより取り扱い易い円筒映像球面映
像用コントロール装置とすることができる。
ー軸にＺ軸ジャイロ７０Z を追加した円筒映像球面映像
用コントロール装置に相当する。Ｚ軸ジャイロ７０Z か
ら出力されるヨーレートを積分することにより、観察観
の実際の頭の向きを示すヨー角ψを検出することができ
るところが第１の実施例とは異なるところである。この
ヨー角ψと第１の実施例においてロール角φから変換し
て求めたヨー角ψとを加算部８０１において加算するこ
とにより、観察観がロール角φを伴なわないで水平面内
で頭を回転させた場合の動きに対しても対応することが
でき、観察者にとってより取り扱い易い円筒映像球面映
像用コントロール装置とすることができる。
【００１９】第３の実施例を図４を参照して説明する。
第３の実施例は第２の実施例に、更に、Ｘ軸ジャイロ７
０X およびＹ軸ジャイロ７０Y を追加した円筒映像球面
映像用コントロール装置の相当する。第１の実施例およ
び第２の実施例においては、傾斜角をＹ加速度計１０Y
およびＸ加速度計１０X による検出信号のみに基づいて
計算しているところから、頭部Ｈの動きによる加速度変
動がすべて姿勢角に現われ、好ましくない。これを抑制
するに、低域フィルタ２０X および２０Y を介在させて
いるが、この場合、低域フィルタの介在に起因して応答
特性性が低下する。そこで、第３の実施例は加速度計に
ジャイロを組み合わせて姿勢角を検出している。これに
より頭部Ｈの周波数の高い速い動きに対してジャイロ７
０が応動して検出し、ジャイロ誤差による角度ドリフト
を加速度計による傾斜角で補正する。これにより、第１
の実施例および第２の実施例と比較して、総合的に応答
特性に優れた円筒映像球面映像用コントロール装置を構
成することができる。
第３の実施例は第２の実施例に、更に、Ｘ軸ジャイロ７
０X およびＹ軸ジャイロ７０Y を追加した円筒映像球面
映像用コントロール装置の相当する。第１の実施例およ
び第２の実施例においては、傾斜角をＹ加速度計１０Y
およびＸ加速度計１０X による検出信号のみに基づいて
計算しているところから、頭部Ｈの動きによる加速度変
動がすべて姿勢角に現われ、好ましくない。これを抑制
するに、低域フィルタ２０X および２０Y を介在させて
いるが、この場合、低域フィルタの介在に起因して応答
特性性が低下する。そこで、第３の実施例は加速度計に
ジャイロを組み合わせて姿勢角を検出している。これに
より頭部Ｈの周波数の高い速い動きに対してジャイロ７
０が応動して検出し、ジャイロ誤差による角度ドリフト
を加速度計による傾斜角で補正する。これにより、第１
の実施例および第２の実施例と比較して、総合的に応答
特性に優れた円筒映像球面映像用コントロール装置を構
成することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、加速度計により重力を測定して頭部Ｈの前後方向の
傾斜角であるピッチ角θを検出すると共に加速度計によ
り測定した重力を水平面内の回転角速度であるヨーレー
トωに変換してこれを積分して水平面内の回転角である
ヨー角ψを検出することにより、廉価な加速度計を使用
した比較的に簡単な構成により任意の方向の映像を観察
することができる。そして、ロール角φをヨーレートに
変換するヨーレート調整ゲインＫを調整することにより
観察者の意図に最も適した回転速度、即ち、映像の移動
速度を簡単に調整することができる。また、ロール角φ
が０°付近においてヨーレートωを０とする不感帯を設
定することにより意図しない映像の移動を抑制すること
ができる。
ば、加速度計により重力を測定して頭部Ｈの前後方向の
傾斜角であるピッチ角θを検出すると共に加速度計によ
り測定した重力を水平面内の回転角速度であるヨーレー
トωに変換してこれを積分して水平面内の回転角である
ヨー角ψを検出することにより、廉価な加速度計を使用
した比較的に簡単な構成により任意の方向の映像を観察
することができる。そして、ロール角φをヨーレートに
変換するヨーレート調整ゲインＫを調整することにより
観察者の意図に最も適した回転速度、即ち、映像の移動
速度を簡単に調整することができる。また、ロール角φ
が０°付近においてヨーレートωを０とする不感帯を設
定することにより意図しない映像の移動を抑制すること
ができる。
【００２１】更に、Ｚ軸ジャイロ７０Z を具備してこれ
から出力されるヨーレートを積分して観察観の実際の頭
の向きを示すヨー角ψを検出し、これをロール角φから
変換して求めたヨー角ψに加算することにより、観察観
がロール角φを伴なわないで水平面内で頭を回転させた
場合の動きに対しても対応することができ、観察者にと
ってより取り扱い易い円筒映像球面映像用コントロール
装置とすることができる。また、Ｘ軸ジャイロ７０X お
よびＹ軸ジャイロ７０Y を具備してＹ加速度計１０Y お
よびＸ加速度計１０X に組み合わせて姿勢角を検出する
ことにより、ジャイロ７０が頭部Ｈの周波数の高い速い
動きに応動検出し、ジャイロ誤差による角度ドリフトを
加速度計による傾斜角で補正する構成を採用することに
とり、第１の実施例および第２の実施例と比較して、総
合的に応答特性に優れた円筒映像球面映像用コントロー
ル装置を構成することができる。
から出力されるヨーレートを積分して観察観の実際の頭
の向きを示すヨー角ψを検出し、これをロール角φから
変換して求めたヨー角ψに加算することにより、観察観
がロール角φを伴なわないで水平面内で頭を回転させた
場合の動きに対しても対応することができ、観察者にと
ってより取り扱い易い円筒映像球面映像用コントロール
装置とすることができる。また、Ｘ軸ジャイロ７０X お
よびＹ軸ジャイロ７０Y を具備してＹ加速度計１０Y お
よびＸ加速度計１０X に組み合わせて姿勢角を検出する
ことにより、ジャイロ７０が頭部Ｈの周波数の高い速い
動きに応動検出し、ジャイロ誤差による角度ドリフトを
加速度計による傾斜角で補正する構成を採用することに
とり、第１の実施例および第２の実施例と比較して、総
合的に応答特性に優れた円筒映像球面映像用コントロー
ル装置を構成することができる。
【図１】第１の実施例を説明する図。
【図２】第１の実施例のブロック図。
【図３】第２の実施例を説明する図。
【図４】第３の実施例を説明する図。
【図５】円筒映像および球面映像を示す図。
【図６】従来例を説明する図。
【図７】他の従来例を説明する図。
１ ヘッドトラッカー １０X Ｘ加速度計 １０Y Ｙ加速度計 ２０X 低域フィルタ ２０Y 低域フィルタ ３ スクリーン ３０ 姿勢角計算部 ４ 画像発生器 ４０ 不感帯設定部 ４１ 不可視光 ５ ヘッドマウントディスプレイ ５０ φ−ω変換処理部 ６０ 積分処理部 ６ａ 不可視光線発光器 ７’赤外線カメラ ７ 姿勢角検知部 ７０X Ｘ軸ジャイロ ７０Y Ｙ軸ジャイロ ７０Z Ｚ軸ジャイロ ８ 表示座標算出器 ８０ 表示角度算出器 ８０１ 加算部 ９ 中央処理装置 Ｈ 頭部 Ｋ ヨーレート調整ゲイン θ ピッチ角 φ ロール角 ψ ヨー角 ω ヨーレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F105 AA10 BB08 BB17 5B087 BC05 BC12 BC13 DD03 5C082 AA00 AA21 BD01 BD02 CB01 DA87 MM08
Claims (7)
- 【請求項１】 画像発生器の発生する画像信号をヘッド
マウントディスプレイに入力して円筒映像或いは球面映
像を観察する円筒映像球面映像コントロール装置におい
て、 頭部の前後方向の傾斜角であるピッチ角を検出し、 頭部の左右の傾き角度を示すロール角を検出し、検出し
たロール角を頭部の水平面内における回転角速度に対応
するヨーレートに変換出力し、ヨーレートを積分してヨ
ー軸回りの回転角度であるヨー角として出力し、 ピッチ角およびヨー角に基づいて映像の表示角度を算出
することにより任意方向の映像を観察することを特徴と
する円筒映像球面映像コントロール装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載される円筒映像球面映像
コントロール装置において、 中央処理装置を具備し、 側頭部にＹ加速度計を取り付けると共に前頭部にＸ加速
度計を取り付けた姿勢角検知部を具備し、 Ｘ加速度計の検出する重力加速度信号に基づいて頭部の
前後方向の傾斜角であるピッチ角を計算すると共にＹ加
速度計の検出する重力加速度信号に基づいて頭部の左右
方向の傾斜角であるロール角を計算出力する姿勢角計算
部と、ロール角を入力してヨーレートに変換出力するφ
−ω変換処理部と、ヨーレートを積分してヨー軸回りの
回転角度であるヨー角を出力する積分処理部とを有する
表示角度算出器を具備し、 中央処理装置は表示角度算出器から入力されるロール角
およびヨー角に基づいて画像発生器に送出する画像信号
を更新することを特徴とする円筒映像球面映像コントロ
ール装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載される円筒映像球面映像
コントロール装置において、 姿勢角計算部とφ−ω変換処理部の間に不感帯設定部を
介在させてロール角に不感帯を付与することを特徴とす
る円筒映像球面映像コントロール装置。 - 【請求項４】 請求項２および請求項３の内の何れかに
記載される円筒映像球面映像コントロール装置におい
て、 φ−ω変換処理部において変換処理結果にヨーレートを
調整する定数であるヨーレート調整ゲインを積算付与す
ることを特徴とする円筒映像球面映像コントロール装
置。 - 【請求項５】 請求項２ないし請求項４の内の何れかに
記載される円筒映像球面映像コントロール装置におい
て、 更にＺ軸ジャイロを具備し、Ｚ軸ジャイロから出力され
るヨーレートを積分して求めたヨー角をロール角から変
換して求めたヨー角に加算して出力することを特徴とす
る円筒映像球面映像コントロール装置。 - 【請求項６】 請求項２ないし請求項５の内の何れかに
記載される円筒映像球面映像コントロール装置におい
て、 Ｙ加速度計およびＸ加速度計のそれぞれと姿勢角計算部
の間に低域フィルタを介在させたことを特徴とする円筒
映像球面映像コントロール装置。 - 【請求項７】 請求項２ないし請求項５の内の何れかに
記載される円筒映像球面映像コントロール装置におい
て、 更にＸ軸ジャイロおよびＹ軸ジャイロを具備し、 Ｘ加速度計の検出信号に基づいて求めたピッチ角とＸ軸
ジャイロにより求めたピッチ角とを加算出力し、 Ｙ加速度計の検出信号に基づいて求めたロール角とＹ軸
ジャイロにより求めたロール角とを加算して出力するこ
とを特徴とする円筒映像球面映像コントロール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001118174A JP2002312117A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 円筒映像球面映像コントロール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001118174A JP2002312117A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 円筒映像球面映像コントロール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002312117A true JP2002312117A (ja) | 2002-10-25 |
Family
ID=18968604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001118174A Withdrawn JP2002312117A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 円筒映像球面映像コントロール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002312117A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-04-17 JP JP2001118174A patent/JP2002312117A/ja not_active Withdrawn
Cited By (30)
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| US11157091B2 (en) | 2004-04-30 | 2021-10-26 | Idhl Holdings, Inc. | 3D pointing devices and methods |
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