JP2003084701A - 携帯型情報処理端末装置 - Google Patents
携帯型情報処理端末装置Info
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Abstract
報処理端末装置を提供すること。 【解決手段】 第1の画像を表示する小型表示素子1
と、第1の画像の観察方向を特定する光学部品2と、第
1の画像を透過させ且つ外光を反射させる反射材3と、
第1の画像を透過させ且つ反射材3による反射光を光源
として第2の画像を表示する表示素子5と、少なくとも
第1の表示素子1に表示させる第1の画像を生成するた
めの情報処理装置7とを備える。使用者は、視点を変更
するかまたは端末装置を前後あるいは左右に傾けるなど
することによって、任意に、第1の画像を観察したり、
第2の画像を観察したりすることができる。
Description
めの携帯型情報処理端末装置に関する。
著しい性能向上に伴い、より多くの情報を効率的に表示
する技術が強く求められるようになってきている。しか
し、携帯機器では可搬性が重要であるため、機器をでき
るだけ小型化したいという欲求が強く、単純にディスプ
レイサイズを拡大することは好ましくない。ディスプレ
イの解像度を上げ、より小さいながらもより詳細な像を
表示することは可能だが、文字の可読性や目の疲労等の
問題から好ましい方法とは言えない。例えば、60歳以
上の高齢者では、文字の大きさを、背景が白地の場合で
10ポイント、複雑な背景の場合で12ポイント以上に
しないと読みづらいという調査結果が得られている(日
経新聞2001/9/9)。色合いや透明度を変えて、
重ね書きする方法も提案されているが、像を見やすくす
るためには、状況に応じて表示物を適切に配置しなけれ
ばならず、携帯機器にはそぐわない計算機パワーが必要
となる。また、ディスプレイをフレキシブルにして画面
を巻き取ったり、折りたたむアイデアもあるが、信頼性
や耐久性の面で課題がある。また、機器の持ち方やボタ
ンを利用して表示画面をスクロールする技術も開発され
ているが、必ずしも使い勝手は良くなかった。**** 一方、ヘッドマウンティドディスプレイ(以下、HMD
と記述する)やフェイスマウントディスプレイ(以下、
FMDと記述する)のように高精細表示素子と拡大光学
系をディスプレイ使用者の眼前に配置するシステムで
は、大画面を見ることは可能だが、装置を観察者に固定
装着する必要があり、煩わしかった。観察者の頭部にプ
ロジェクタを装着し、映像を投射するヘッドマウンティ
ドプロジェクタ(以下、HMPと記述する)についても
同様である。
の異なるイメージが見えるという技術もある。しかし、
この技術は、静止イメージを対象としたものであり、携
帯機器を対象とした電子ディスプレイへの適用例は存在
しなかった。
の携帯電話や携帯型コンピュータのディスプレイでは、
画面が小さいため、多くの情報を素早く眺めるためには
画面のスクロール等の手段をつかわざるをえず不便であ
った。ディスプレイ自体を折り曲げたり、畳むことで可
搬性をあげる方法もあるが、機構が複雑になるため信頼
性に乏しかった。また、ディスプレイを高精細化し、像
を縮小して眺める方法も文字の可読性や目の疲労の問題
から好ましい方法とは言えなかった。
像を光学系を用いて拡大し、虚像として提示するHMD
やFMD、HMPのような方法もある。しかし、HMD
やFMD、HMPで安定して画像を見るためには、使用
者の顔面にディスプレイが近接するように装置を頭部に
固定装着させる必要がある。近年、非球面プリズム等の
採用により、ディスプレイの軽量化、小型化は進んでい
るが、このような機器の顔面への近接、頭部への装着
は、不快なものであり、かつ着脱も不便である。また、
観察者の知覚する像の奥行き位置と光学系によって作ら
れる像の奥行き位置、および目の光軸とディスプレイの
光軸が合わない状態で長時間像を見つづけると、眼の輻
輳・調節機能が自然視と異なった状態となるために、著
しい眼の疲労を覚える場合がある。特にHMD、FM
D、HMPでは着脱の不便さから長時間、像を観察する
可能性が高いため、この眼の疲労が特に問題となってい
た。
のみが使用するものであり、他人から表示情報を覗き込
まれたくないという要求もある。実際、携帯電話や携帯
コンピュータ向けの覗き見防止用フィルターが販売され
ているほどである。
ので、より多くの情報を同時に提示可能な携帯型情報処
理端末装置を提供することを目的とする。
処理端末装置は、第1の画像を表示する第1の表示素子
と、前記第1の画像の観察方向を特定する光学部品と、
前記第1の画像を透過させ且つ外光を反射させる反射材
と、前記第1の画像を透過させ且つ前記反射材による反
射光を光源として第2の画像を表示する第2の表示素子
と、少なくとも前記第1の表示素子に表示させる前記第
1の画像を生成するための情報処理装置とを備えたこと
を特徴とする。
置は、各観察方向に対応する領域にそれぞれ各観察方向
に対応する画像を表示する小型表示素子と、前記各観察
方向に対応する領域に表示された前記各観察方向に対応
する画像に対してそれぞれ当該観察方向を特定する光学
部品と、前記各観察方向に対応する画像をそれぞれ生成
するための情報処理装置とを備えたことを特徴とする。
属性は例えば以下のようになる。 1.持ち運び時のサイズが小さい 2.より多くの情報が一度に表示できる 3.他人から覗きこまれない 4.使用時、体を拘束しない(装着型ではない) 5.壊れにくい 本発明では、これらの属性を満たすために、例えば、立
体ディスプレイやプロジェクタ等に適用される光学系を
応用することができる。例えば、立体ディスプレイやプ
ロジェクタでは、画像の観察方向を制限するような光指
向性素子を用いる。背面プロジェクタと同じ光学系を用
いた場合、指向性を強くすれば像を明るくかつ観察領域
を狭くすることが可能である。従って、このプロジェク
タ像よりも低い輝度の像が常に表示されるようにすれ
ば、像が観察できない場合に他の情報の表示に用いるこ
とが可能である。また、例えば、立体ディスプレイに用
いられるレンティキュラレンズは画素ごとに異なる指向
性を付与できるため、左右両眼に夫々の視点からの像を
提示できる。すなわち、観察角度を変えれば異なる画像
を提示できる。立体ディスプレイでは左右眼に視差を与
えるために画像は左右に分離される構成だが、上下に分
割するように構成すれば、上下にディスプレイを傾ける
ことによって、異なる2次元像を提示できる。観察角度
はミラーやプリズムを使って変えられるため、一つのデ
ィスプレイでありながら、同一方向から複数の異なる像
を眺めることが可能となる。また、画像に指向性を与え
る機構の副作用として、画像情報を他人から覗き込まれ
にくくすることも可能となる。
報を同時に提示させることができる。使用者は、視点を
変更するかまたは端末装置を前後あるいは左右に傾ける
などすることによって、複数の画像情報を表示素子上の
画像を変更することなく観察可能となる。また、使用者
は、より多くの情報を素早く眺めることができる。
実施の形態を説明する。
の実施形態に係る携帯型情報処理端末装置の構成例を示
す。
端末装置は、小型表示素子(第1の表示素子)1、光学
部品2、反射材3、表示素子(第2の表示素子)5、情
報処理装置7を備えている。また、位置指示装置6と瞳
位置検出装置8の一方又は双方を更に備えてもよい。
めの素子であり、情報処置装置4から与えられる電気的
信号により画像を表示する。小型表示素子1は、例え
ば、液晶と光源、有機エレクトロルミネッセンスデバイ
ス(有機EL)、フィールドエミッションデバイス(F
ED)、または発光ダイオード(LED)等を用いて構
成することができる。
方向を特定するものである。光学素子2は、例えば、レ
ンズ、プリズム、ミラー、ホログラフィック素子(HO
E)もしくは散乱板等の要素、またはそれらの組み合わ
せから構成される。
のであり、小型表示素子1の像を透過させつつ、図中の
4で示すような外光を反射する素材である。
る表示素子である。表示素子5は、表示パタンを変化さ
せられるものであってもよいし、変化させられないもの
であってもよい。
波数を、第2の表示素子5の表示輝度または空間周波数
に比べて高くするのが望ましい。
るものである。位置指示装置6には、例えば、タブレッ
トなどに用いられる感圧シートを用いることができる。
る画像または像(例えば、表示素子5が表示パタンを変
化させられないものである場合)、または第1の表示素
子1と第2の表示素子5による画像または像(例えば、
表示素子5が表示パタンを変化させられるものである場
合)を生成するための処理を行う機能を持つ。情報処理
装置7は、例えば、マイクロコンピュータおよびソフト
ウェア、あるいは専用の半導体素子等を用いて構成する
ことができる。
者)の左右どちらか又は両方の瞳位置を検出する装置で
ある。瞳位置検出装置8には、例えば、小型CCDカメ
ラを用いてもよい。このカメラを用いた使用者の瞳位置
を認識法については、例えば、文献(福井、山口著「形
状抽出とパターン照合の組合せによる顔特徴点抽出」、
電子情報通信学会論文誌、Vol.J80−D2、N
o.8、pp.2170−217)などがある。
かに変化させるだけで全く異なる像を眺めることができ
る原理について簡単に説明する。まず、光学部品2とし
て例えばズームとフレネルレンズを用いた構成とする
と、第1の表示素子1による像20が観察できる領域2
2は、図2に示すような限られた部分になる。従って、
第1の表示素子1による像20が、第2の表示素子5に
よる像21より明るく鮮明であれば、領域22に使用者
の目23がある場合、第1の表示素子1による像20が
見え、第2の表示素子5による像は見えない。すなわ
ち、第1の表示素子1による像20は、第2の表示素子
5による像21より輝度が高く、空間周波数も高めであ
ることが望ましい。
い場合は、第1の表示素子1による像20は見えず、代
わって第2の表示素子5による像21が見える。従っ
て、端末を少し傾けたり動かすだけで、第1の表示素子
1による像を眺めたり第2の表示素子5による像を眺め
ることが可能となる。
方法には、種々のバリエーションがある。例えば、第1
の表示素子に文書データ(例えば、メールの内容)を表
示させ、第2の表示素子に該文書データに関連する画像
データ(例えば、メールの添付ファイルの内容)を表示
させる方法、第1の表示素子に現在ページを表示させ、
第2の表示素子にその前ページ又は次ページを表示する
方法(これら方法において、第1の表示素子と第2の表
示素子とを逆に使ってもよい)など、種々の利用方法が
可能である。
場合の第1の表示素子と第2の表示素子との利用方法の
一例を示す。図において、(a)は第2の表示素子によ
る像の一例を示し、(b)は第1の表示素子による像の
一例を示している。この例では、(a)のように第2の
表示素子による像として仮のボタン(ソフトウェア・ボ
タン)を表示させるとともに、ボタンの機能を位置指示
装置6の出力から対応させるようにしている。このよう
にすれば、全画面を、画像表示域としても、パネル操作
域としても活用することができる。
第2の表示素子の役割を逆にしてもよい(すなわち、こ
の場合、第1の表示素子にボタンを表示することにな
る)。
検出装置8を備えた場合の第1の表示素子と第2の表示
素子との利用方法の一例を示す。瞳位置検出装置8があ
る場合は、使用者の瞳が図2に示す観察域22に入って
いるか否かを判定することが可能である。そこで、第1
の表示素子に対しても第2の表示領域に対しても位置指
示装置6により位置の指示ができるようにした場合に、
瞳位置検出装置8により、使用者の瞳が観察域22に入
っているか否かを判定し、使用者の瞳が観察域22に入
っている場合と入っていない場合とで、画面内の位置指
示装置6の出力の意味を変えることができる。例えば、
図4のように指示位置は画面上で同じ位置であっても、
(b)のように使用者が第1の表示素子による像を見て
いる場合には、Aボタンとして機能し、他方、(a)の
ように使用者が第2の表示素子による像を見ている場合
には、Bボタンとして機能するようにすることもでき
る。
瞳が観察域22に入っているか否かを判定し、使用者の
瞳が観察域22に入っている場合と入っていない場合と
で、位置指示装置6を使用可能にするか否かを切り替え
ることができる。
えられる。
の実施形態に係る携帯型情報処理端末装置の構成例を示
す。
端末装置は、小型表示素子31、光学部品32、情報処
理装置34、相対位置検出装置35を備えている。ま
た、位置指示装置33と相対位置検出装置35の一方又
は双方を更に備えてもよい。
型表示素子1と同様であるが、ここでは、その画面の対
角が5型以下であるものとする(ただし、5型を越える
場合もあり得る)。
数(2以上の所定数)の領域に対して観察方向を特定す
る部品である。光学部品32は、例えば、レンティキュ
ラレンズ、ハエの目レンズ、パララックスバリア、回折
格子、もしくはミラー、またはこれらの組み合わせによ
り構成される。
する装置である。位置指示装置33には、例えば、タブ
レットなどに用いられる感圧シートを用いることができ
る。
から観察される異なる複数の画像または像を生成するた
めの処理を行う機能を持つ。情報処理装置34は、例え
ば、マイクロコンピュータおよびソフトウェア、あるい
は専用の半導体素子等を用いて構成することができる。
傾き、または端末使用者の瞳位置と端末装置の位置関
係、もしくは端末使用者の頭部と端末装置の位置関係を
計測する装置である。相対位置検出装置には、例えば、
端末装置全体の傾きを計測する場合には、傾斜計や加速
度計を用いてもよいし、あるいは端末使用者の瞳や頭部
と端末装置との相対位置を計測する場合には、小型CC
Dカメラを用いてもよい。
かに変化させるだけで全く異なる像を眺めることができ
る原理について簡単に説明する。まず、光学部品32と
して、例えばレンティキュラレンズを用いるとする。レ
ンティキュラレンズは、図6に示すように、背面の像に
光学的に指向性を付与させる。従って、図6の場合、背
面の画像の斜線を引いた領域42は、空間領域40から
見え、空間領域41からは見えない。一方、背面画像の
斜線を引いていない領域43は、空間領域41からは見
えるが、空間領域40からは見えない。立体ディスプレ
イでは、この原理を利用して、空間領域40に使用者の
右目、空間領域41に使用者の左目が入るようにするこ
とで、両眼視差を提示している。立体ディスプレイで
は、左目、右目に視差画像を提示することが目的だが、
本ディスプレイは、この原理を、観察方向によって異な
る映像を提示するデバイスとして用いる。そのため、画
像の分離は両眼、すなわち左右方向に対してではなく、
上下方向に生ずるのが望ましい。そこで、画像が上下方
向に分離されるように両眼と同じ水平な方向に縞状に分
割し、かつレンティキュラレンズのレンズ効果も上下方
向に起こるようにカマボコ状の形状が上下に並ぶように
配置する。また、好ましくは、各縞の間に黒もしくは白
または画像背景近時色の帯状領域を設けることで、画像
の切り替わり付近での像の混合を防ぐことができる。
像を見ることが可能となるため、第1の実施形態と同様
に、第1の表示素子と第2の表示素子とを種々の形態で
利用方法することができる。また、第1の実施形態と同
様に、位置指示装置33を備えて、全画面を画像表示域
としても、パネル操作域としても活用できる(図3参
照)。また、第1の実施形態と同様に、位置指示装置3
3及び相対位置検出装置35を備えて、使用者が見てい
る像を相対位置検出装置35の出力から調べ、それに基
づいて、使用者が位置指示装置33で画面内のある領域
を指示したときの意味を変化させることができる(図4
参照)。
ディスプレイ装置内部に蓄積されたデータでもよい。こ
の場合には、例えば、小型ディスプレイ装置は、画像デ
ータを蓄積するためのメモリを備えればよい。また、観
察者に表示する画像は、当該小型ディスプレイ装置内部
に蓄積されたデータでなくてもよい。この場合には、例
えば、小型ディスプレイ装置は、外部から画像データを
受信するための装置(例えば、ネットワークアダプタ)
を備えればよい。また、外部から受信した、符号化され
た画像データを表示可能とするために、該符号化された
画像データを復号するための装置(例えば、MPEG4
デコーダ)を更に備えてもよい。これによって、多様な
情報を表示する装置として利用することができる。ま
た、上記の内部に蓄積された画像データを表示する機能
と、外部から受信した画像データを表示する機能の両方
を備えるようにしてもよい。
装置は、画像を表示する以外にも所定の目的に応じた機
能を備えていてもよい。例えば、携帯型情報処理端末装
置は、携帯型計算機であってもよいし、携帯電話であっ
てもよい。
理を行う部分に相当する機能は、ソフトウェアとして実
現することも可能である。
成は一例であって、それ以外の構成を排除する趣旨のも
のではなく、例示した構成の一部を他のもので置き換え
たり、例示した構成の一部を省いたり、例示した構成に
別の機能あるいは要素を付加したり、それらを組み合わ
せたりすることなどによって得られる別の構成も可能で
ある。また、例示した構成と論理的に等価な別の構成、
例示した構成と論理的に等価な部分を含む別の構成、例
示した構成の要部と論理的に等価な別の構成なども可能
である。また、例示した構成と同一もしくは類似の目的
を達成する別の構成、例示した構成と同一もしくは類似
の効果を奏する別の構成なども可能である。また、この
発明の実施の形態で例示した各種構成部分についての各
種バリエーションは、適宜組み合わせて実施することが
可能である。また、この発明の実施の形態は、個別装置
としての発明、個別装置を組み込んだシステムとしての
発明、個別装置内部の構成部分についての発明、または
それらに対応する方法の発明等、種々の観点、段階、概
念またはカテゴリに係る発明を包含・内在するものであ
る。従って、この発明の実施の形態に開示した内容から
は、例示した構成に限定されることなく発明を抽出する
ことができるものである。
るものではなく、その技術的範囲において種々変形して
実施することができる。
に提示可能な携帯型情報処理端末装置が実現できる。
端末装置の構成例を示す図
端末装置の構成例を示す図
Claims (14)
- 【請求項1】第1の画像を表示する第1の表示素子と、 前記第1の画像の観察方向を特定する光学部品と、 前記第1の画像を透過させ且つ外光を反射させる反射材
と、 前記第1の画像を透過させ且つ前記反射材による反射光
を光源として第2の画像を表示する第2の表示素子と、 少なくとも前記第1の表示素子に表示させる前記第1の
画像を生成するための情報処理装置とを備えたことを特
徴とする携帯型情報処理端末装置。 - 【請求項2】前記情報処理装置は、前記第2の表示素子
に表示させる前記第2の画像をも生成することを特徴と
する請求項1に記載の携帯型情報処理端末装置。 - 【請求項3】前記第2の表示素子に表示される前記第2
の画像は、予め定められた画像パタンであることを特徴
とする請求項1に記載の携帯型情報処理端末装置。 - 【請求項4】前記第1の表示素子の表示輝度又は空間周
波数を、前記第2の表示素子の表示輝度又は空間周波数
に比べて高くしたことを特徴とする請求項1に記載の携
帯型情報処理端末装置。 - 【請求項5】前記光学部品は、レンズ、プリズム、ミラ
ー、ホログラフィック素子若しくは散乱板、又はこれら
の組み合わせにより構成されることを特徴とする請求項
1に記載の携帯型情報処理端末装置。 - 【請求項6】前記第1の表示素子に表示された前記第1
の画像又は前記第2の表示素子に表示された前記第2の
画像との関連において、その表示面における特定の位置
に対する指示入力を受け付けるための位置指示装置を更
に備えたことを特徴とする請求項1に記載の携帯型情報
処理端末装置。 - 【請求項7】前記携帯型情報処理端末装置を使用する使
用者の瞳位置を検出する瞳位置検出装置を更に備え、 前記瞳位置検出装置により検出された前記瞳位置に基づ
いて、前記使用者が前記第1の表示素子の前記第1の画
像を観察可能な状態にあるか又は前記第2の表示素子の
前記第2の画像を観察可能な状態にあるかを判定し、こ
の判定結果に基づいて所定の制御を行うことを特徴とす
る請求項1に記載の携帯型情報処理端末装置。 - 【請求項8】各観察方向に対応する領域にそれぞれ各観
察方向に対応する画像を表示する小型表示素子と、 前記各観察方向に対応する領域に表示された前記各観察
方向に対応する画像に対してそれぞれ当該観察方向を特
定する光学部品と、 前記各観察方向に対応する画像をそれぞれ生成するため
の情報処理装置とを備えたことを特徴とする携帯型情報
処理端末装置。 - 【請求項9】前記光学部品は、前記観察方向を前記携帯
型情報処理端末装置の上下方向に分離するものであるこ
とを特徴とする請求項8に記載の携帯型情報処理端末装
置。 - 【請求項10】前記光学部品は、レンティキュラレン
ズ、ハエの目レンズ、パララックスバリア、回折格子、
若しくはミラー、又はこれらの組み合わせにより構成さ
れることを特徴とする請求項8に記載の携帯型情報処理
端末装置。 - 【請求項11】前記小型表示素子に表示される画像は、
前記携帯型情報処理端末装置の使用者の両眼に対して水
平な方向の縞状の画像に分割されていることを特徴とす
る請求項8に記載の携帯型情報処理端末装置。 - 【請求項12】前記縞状の画像は、各縞の間に黒若しく
は白又は画像背景近時色の帯状領域を有することを特徴
とする請求項11に記載の携帯型情報処理端末装置。 - 【請求項13】前記表示素子に表示された画像との関連
において、その表示面における特定の位置に対する指示
入力を受け付けるための位置指示装置を更に備えたこと
を特徴とする請求項8に記載の携帯型情報処理端末装
置。 - 【請求項14】前記携帯型情報処理端末装置全体の傾
き、又は前記携帯型情報処理端末装置を使用するユーザ
の瞳若しくは頭部と前記携帯型情報処理端末装置との位
置関係を計測する相対位置検出装置を更に備え、 前記相対位置検出装置により検出された前記傾き又は前
記位置関係に基づいて、前記使用者がいずれの前記観察
方向に対応する画像を観察可能な状態にあるかを判定
し、この判定結果に基づいて所定の制御を行うことを特
徴とする請求項1に記載の携帯型情報処理端末装置。
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