JP2007134785A - 頭部装着型の映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが頭部を移動した場合にも映像中の文字情報を確実に伝達できる頭部装着型の映像表示装置を実現し、その使用感の向上を図ること。
【解決手段】制御部１０は、映像入力部２０から入力された映像データに含まれる文字情報６２を記憶部６０に記憶する。表示ユニット２５０内に設けられた加速度センサ２６０は、ユーザの頭部の移動によって生ずる３軸方向の加速度を検出する。表示態様判定部５０は、加速度センサ２６０によって検出された加速度が、所定値以上であった場合は、その加速度の方向に基づいて文字情報６２の表示態様（表示位置及び表示サイズ）を決定する。そして、表示態様判定部５０が、その決定した表示態様を変更するよう制御部１０に指示すると、制御部１０は、その指示に従って文字情報６２の表示態様を変更して表示パネル２５６に表示させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、入力された映像データを光学像に変換して接眼光学系に投射する映像投射手段を備え、この投射された光学像を前記接眼光学系が装着者の眼に導くことによって前記映像データに基づく映像を仮想表示する頭部装着型の映像表示装置に関する。

近年、メガネ型のウェアラブルディスプレイやヘッドマウントディスプレイ（Head mount Display;以下「ＨＭＤ」と略す。）等、頭部装着型の映像表示装置の開発が進んでいる。この映像表示装置には、表示ユニットからの映像光をユーザの眼に導くための接眼光学系が設けられ、当該接眼光学系を介してユーザは映像を観察する。

その接眼光学系の代表例として、ホログラフィック光学素子（Holographic Optical Element；以下「ホログラム素子」と略す。）をガラス等のプリズム内に設けたものがある。ホログラム素子は、ホログラム基板面に対して平行でない干渉縞からなる２つの干渉縞パターンを有し、その干渉縞パターンと回折作用とによって、表示ユニットからの映像光をユーザの眼に射出することで虚像を映し出し、仮想的な映像表示（以下、仮想的に表示することを、単に「表示する」という。）を可能とする。

このようにホログラム素子を用いることにより、優れたシースルー性を実現でき、ユーザ（装着者）は、仮想表示される映像と、外界の像との両方を視認することができる。しかし、頭部装着型の映像表示装置は、ユーザの頭部に固定的となるため、頭部の動きに追従して動く。このため、ユーザが、外界像を見たい場合や映像が見にくい場合は、コントロールユニット等を操作して、映像の表示を消灯したり、その大きさや表示位置を変更したりしなければなく、その操作は煩雑である。

そこで、頭部の動きを検出し、頭部の動きの逆方向に虚像の表示位置を移動する制御する方法（特許文献１及び２参照）や、首の急な動きを検知した際に、白黒液晶パネルの色を薄くして、外界像を見やすくする方法（特許文献３参照）、頭部の移動に合わせてズームレンズを駆動してユーザが観察する映像の大きさを拡大又は縮小（以下、「拡縮」と略す。）させる方法（特許文献４参照）等が考案された。
特開平１０−９３８８９号公報 特開平８−２３７６８９号公報 特許３３２６８２０号 特開平９−２７９７０号公報

ところで、映像表示装置が表示するコンテンツとしては、テレビ放送やＤＶＤ等の様々なものがあり、これらのコンテンツには、緊急時等に一時的に表示される地震情報やニュース速報、映像の内容を説明する字幕等の文字情報が含まれていることがある。このような文字情報は、重要な内容を有している場合があるため、常にユーザが視認可能であることが望ましい。

しかし、特許文献１及び２の技術は、映像の表示領域可能領域内で映像の表示位置を制御しており、例えば、映像を当該領域内の全面で表示している際に、表示位置を移動すると、全映像を表示できなくなってしまうため、その映像に含まれている文字情報が表示できなくなってしまう。また、特許文献３の技術は、頭部の動きに合わせて白黒液晶パネルを薄くするため、文字情報が見えにくくなってしまう。

このため、特許文献１〜３の技術では、例えば、ユーザが仮想映像の観察中に、手元の書類を見下ろしたり、窓外の景色を眺めたりする等、一時的に姿勢を変えて外界像を見る際に、文字情報が表示可能領域から外れたり、薄くなってしまって、一時的に表示される文字情報をユーザが見逃してしまう可能性がある。

また、文字情報は、映像中に補足的に表示されるため、その文字サイズは映像の大きさに対して小さく設定されているのが一般的であるため、据え置き型のテレビ等を視聴している場合には、ユーザの視力などによって映像中の文字情報のみが見にくいことがといったことがある。特に、一時的に表示される地震情報やニュース速報等の場合、その文字情報のみが拡大されることが望ましいが、特許文献４の技術では、ユーザの頭部の動きに合わせて映像全体が拡大されてしまった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ユーザが頭部を移動した場合にも映像中の文字情報を確実に伝達できる頭部装着型の映像表示装置を実現し、その使用感の向上を図ることである。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
入力された映像データを光学像に変換して接眼光学系に投射する映像投射手段を備え、この投射された光学像を前記接眼光学系が装着者の眼に導くことによって前記映像データに基づく映像を仮想表示する頭部装着型の映像表示装置において、
文字情報を含む映像データを入力する映像入力手段と、
前記装着者の頭部の位置変化を検出する位置変化検出手段と、
前記位置変化検出手段により検出された位置変化に基づいて前記映像データに含まれる文字情報の表示態様を変更して当該映像データを前記映像投射手段に入力する制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記位置変化検出手段は、前記装着者の頭部の加速度の方向を検出する加速度センサを有し、
前記制御手段は、前記加速度センサにより検出された加速度の方向に基づいて前記文字情報の表示態様を変更することを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型の映像表示装置。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記制御手段は、
前記位置変化検出手段により検出された位置変化に基づいて、前記文字情報の表示サイズを変更する制御を行う文字サイズ変更手段を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記文字サイズ変更手段は、
前記位置変化検出手段により前記装着者の頭部の前方移動が検出された場合、前記文字情報を拡大することを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、
前記文字サイズ変更手段は、
前記位置変化検出手段により前記装着者の頭部の後方移動が検出された場合、前記文字情報を縮小することを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、
前記制御手段は、
前記位置変化検出手段により検出された位置変化に基づいて、前記文字情報の表示位置を変更する制御を行う表示位置変更手段を有することを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記表示位置変更手段は、
前記位置変化検出手段により検出された位置変化の方向とは逆方向に前記文字情報の表示位置を変更することを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、
前記表示位置変更手段は、
前記装着者の頭部の上下左右方向又はそれらを組み合わせた方向への移動が前記位置変化検出手段により検出された場合、その検出された移動方向とは逆方向に前記文字情報の表示位置を変更することを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項６〜８の何れか一項に記載の発明において、
前記制御手段は、
前記表示位置変更手段により文字情報の表示位置の変更が行われた場合に、前記文字情報以外の映像の表示を消灯する制御を行うことを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記制御手段は、
表示態様復帰条件を満たす場合に、前記文字情報の表示態様を前記変更前の表示態様に戻すことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、映像データに含まれる文字情報を仮想表示する際の表示態様を、装着者の頭部の位置変化に基づいて変更する。これにより、装着者が姿勢を変えて頭部の位置を移動すると、その移動に伴って文字情報の表示態様が変更された仮想表示される。このため、装着者の頭部が移動した場合に、文字情報の表示態様を適切に変更することで、当該文字情報を確実に伝達できる頭部装着型の映像表示装置を実現することができる。また、頭部の位置を変えるだけで表示態様が変更され、コントロールユニット等の煩雑な操作が必要なくなるため、映像表示装置の使用感の向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、加速度センサにより検出された頭部の加速度の方向に基づいて文字情報の表示態様を変更するため、装着者の頭部の移動し始めた際に表示態様の変更を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、装着者の頭部の位置変化に基づいて文字情報の表示サイズを変更する。このため、装着者は、頭部を移動することで文字情報の表示サイズを適切に変更でき、当該文字情報を視認できるようになる。従って、文字情報を確実に伝達できる頭部装着型の映像表示装置を実現することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、装着者の頭部の前方移動を検出した場合、文字情報を拡大するため、例えば、据え置き型テレビの視聴時のように、上体を前方に倒したり頭部を前方に出したりするような自然な動作を行うことで、文字情報が拡大される。従って、映像中の小さい文字情報であっても、装着者が自然に頭部を前方に移動することで、映像中の文字情報の拡大させて視認できるようになる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項３又は４に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、装着者の頭部の後方移動を検出した場合、文字情報を縮小するため、例えば、仰け反ったり頭部を後方に引いたりするような自然な動作を行うことで、文字情報が縮小される。従って、映像中の大きな文字情報であっても、装着者が自然に頭部を後方に移動することで、映像中の文字情報を適切な大きさに変更することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、装着者の頭部の位置変化に基づいて文字情報の表示位置を変更する。このため、装着者は、頭部を移動することで文字情報の表示位置を適切に変更でき、当該文字情報を視認できるようになる。従って、文字情報を確実に伝達できる頭部装着型の映像表示装置を実現することができる。

請求項７に記載の発明において、請求項６に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、装着者の頭部の位置変化の方向とは逆方向の文字情報の表示位置を変更するた、頭部の移動に追随しないように文字情報の表示位置を制御することができる。このため、装着者が頭部の位置を移動して外界像を観察する場合に、文字情報の表示でその観察を妨げることを防止できる。また、装着者の視界の中心付近から文字情報のずらしながらも視界内に表示できるため、装着者は頭部を移動した場合にも映像中の文字情報を視認することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、装着者の頭部の上下左右方向又はそれらを組み合わせた方向への移動を検出した場合、その移動方向とは逆方向に文字情報の表示位置を変更する。このため、例えば、装着者の頭部が左方（又は右方）に移動した場合は、文字情報の表示位置が右方向（又は左方向）に変更され、また、上方（又は下方）に移動した場合は、文字情報の表示位置を下方向（又は上方向）に変更されるようになる。

請求項９に記載の発明は、請求項６〜８の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、文字情報の表示位置を変更した場合に、文字情報以外の映像の表示を消灯するため、表示位置を変更した文字情報の表示しつつ、それ以外の映像が外界像に重なることを防止できる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、表示態様復帰条件を満たす場合は、文字情報の表示態様を変更前の表示態様に戻す。ここで、表示態様復帰条件とは、例えば、所定時間が経過すること、装着者の頭部が所定の動きをしたといった条件である。このような表示態様復帰条件を満たす場合に、文字情報の表示態様を変更前の表示態様に戻すため、一時的に表示態様の変更が必要な場合に、装着者がコントロールユニットで表示態様の設定を変えるよう煩雑な操作を行わなくともよい。

〔実施形態〕
以下、本発明の頭部装着型の映像表示装置（以下、単に「映像表示装置」という。）の実施形態について、図１〜図１０を参照して詳細に説明する。図１は、映像表示装置１の斜視図の一例である。尚、図１のように、Ｘ軸方向を左方及び右方、Ｙ軸方向を上方及び下方、Ｚ軸方向を前方及び後方として以下説明する。

〔映像表示装置の概要〕
先ず、映像表示装置１の概要について説明する。図１によれば、映像表示装置１は、ユーザの頭部に装着可能に形成されたヘッドマウントディスプレイ（Head Mount Display；以下、「ＨＭＤ」という。）２００と、コントロールユニット３００とがケーブル２９０によって接続されて構成されている。

ＨＭＤ２００は、左右対称に設けられた接眼光学系２１０Ｒ及び２１０Ｌと、鼻あて２３０Ｒ及び２３０Ｌと、テンプル２４０Ｒ及び２４０Ｌと、ブリッジ２７０とを備えて構成される。テンプル２４０Ｒ及び２４０Ｌは、ユーザの頭部にＨＭＤ２００を支持するための支持部材である。ユーザは、テンプル２４０Ｒ及び２４０Ｌそれぞれを側頭部を介して左右の耳介にかけ、鼻あて２３０Ｒ及び２３０Ｌを鼻の付け根部分に載せるように装着すると、接眼光学系２１０Ｒ及び２１０Ｌそれぞれが左右の眼の前に固定的に配置される。

また、ＨＭＤ２００は、表示ユニット２５０を備えて構成されている。この表示ユニット２５０は、コントロールユニットとケーブル２９０を介して通信可能に接続される。表示ユニット２５０は、接眼光学系２１０Ｒに対して光学像を投射する機能部であり、当該接眼光学系２１０Ｒの上部に設けられる。接眼光学系２１０Ｒは、２つのプリズムＬ１及びＬ２と、ホログラム素子Ｈとが一体的に形成され、表示ユニット２５０から投射された光学像をユーザの眼Ｅに導く。表示ユニット２５０から投射された光学像は、ユーザの眼に虚像映像として映し出される。これにより、表示ユニット２５０及び接眼光学系２１０Ｒが、ユーザに対して仮想的な映像を表示することとなる。

図２に、表示ユニット２５０及び接眼光学系２１０Ｒの断面図の一例を示す。図２に示すように、表示ユニット２５０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等により構成される光源２５２と、コンデンサレンズ等により構成される集光レンズ２５４と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される透過型の表示パネル２５６とが筐体２５８内に保持されて構成される。

光源２５２が、表示パネル２５６へ照射光を出射すると、その照射光は集光レンズ２５４により表示パネル２５６全面に均一に導かれる。第１プリズムＬ１の上面に対して傾斜して配設された表示パネル２５６は、ユーザの眼Ｅに映し出すための映像を表示すると、光源２５２からの照明光を受けて、当該映像の光学像、即ち映像光を接眼光学系２１０Ｒの第１プリズムＬ１に対して投射することとなる。

接眼光学系２１０Ｒは、第１プリズムＬ１、第２プリズムＬ２及びホログラム素子Ｈを有して構成される。第１プリズムＬ１及び第２プリズムＬ２は、透明なガラス又は樹脂等からなり、平板状に形成されたものであり、第１プリズムＬ１の下端部にホログラム素子Ｈが接合形成されている。ホログラム素子Ｈは、第１プリズムＬ１及び第２プリズムＬ２をホログラム基板として、その間に挟まれるように配置され、ホログラム基板面に対して平行でない干渉縞からなる２つの干渉縞パターンを有している。このホログラム素子Ｈに入射した映像光は、その干渉縞パターンと回折作用とよって回折反射してユーザの眼Ｅに導かれる。

表示ユニット２５０は、コントロールユニット３００からの指示に基づいた映像を表示パネル２５６に表示する。即ち、表示パネル２５６から発せられた映像光が、第１プリズムＬ１内の反射を複数回繰り返しながらホログラム素子Ｈに導かれると、当該ホログラム素子Ｈにより回折して平行光に近い光束となって利用者の眼Ｅに入射する。これにより、ユーザに対して映像を仮想的に表示することができる。また、透明な第１プリズムＬ１及び第２プリズムＬ２は、ユーザの視界にある外界像の光学像を透過するため、ユーザには、表示パネル２５６が表示した映像が前方の外界像に重ね合って見えることになる。

コントロールユニット３００は、図１に示すように、操作スイッチ群３１０を備えて構成される。操作スイッチ３１０は、電源ボタンやカーソルキー、決定スイッチ、モード切替スイッチ等により構成される。ユーザは、この操作スイッチ３１０を押下することにより、映像表示装置１を操作して映像の表示開始や動作モードの切り替え等を行う。映像表示装置１の動作モードとしては、映像中の文字情報の表示態様の変更を手動で行う手動設定モードと、ユーザの頭部の移動に応じて自動的に行う自動変更モードとがある。

文字情報の表示態様としては、文字情報を表示する際の表示位置と表示サイズとがあり、手動設定モードでは、これらの表示態様をユーザの操作に従って予め設定する。これに対して、自動変更モードでは、後述する加速度センサ２６０によって検出されたユーザの頭部の位置移動による加速度に基づいて表示態様を変更する。即ち、ユーザが、例えば、前傾姿勢になって頭部の位置が変わると映像中の文字情報のみが拡大して表示され、上方を見上げると映像が消灯すると共に文字情報のみが表示領域（例えば、図７（ｂ）の表示領域５００）の下方に表示されるようになる。

〔映像表示装置の機能構成〕
次に、映像表示装置１の機能構成について説明する。図３は、映像表示装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。図３によれば、表示ユニット２５０は、表示パネル２５６及び加速度センサ２６０を備え、コントロールユニット３００は、制御部１０、映像入力部２０、操作部３０、表示駆動部４０、表示態様判定部５０及び記憶部６０を備えて構成される。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成され、映像表示装置１の各機能部への動作指示や機能部間のデータ通信の指示を行って統括的に管理・制御する。具体的には、ＣＰＵが、操作部３０からの押下信号に従ってＲＯＭに記憶された各種プログラムを読み出し、当該プログラムに従った処理を実行する。そして、その実行結果を表示パネル２５６に表示させるために、表示駆動部４０を制御する。

映像入力部２０は、デジタルテレビ放送の文字多重放送を受信して、受信した放送信号（映像データ）から画像データ、音声データ及び文字情報を抽出・分離して制御部１０に入力する回路部であり、テレビチューナやＴＶアクセラレータ、アンテナ等を備えて構成される。

デジタルテレビ放送は、複数の信号（電波）を多重化して送受信することが可能なＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重方式）が利用され、複数の信号（電波）が多重化されたものである。制御部１０は、ユーザにより映像の表示開始が指示されたことを検知すると、映像入力部２０を駆動する。そして、受信されたテレビ放送を表示パネル２５６に表示出力させる。

映像入力部２０は、受信した放送信号（ＯＦＤＭ変調信号）をＡ／Ｄ変換し、そのデジタル信号に対し、同期処理、ＦＦＴ演算（Fast Fourier Transform）、誤り訂正処理を実行することにより画像データ、音声データ及び文字情報が圧縮されたＴＳ（Transport Stream：トランスポート・ストリーム）パケットを抽出する。尚、ＴＳパケットを抽出するまでの各処理は、公知技術であるのでその説明は省略する。

そして、抽出したＴＳパケットから画像データ、音声データ及び文字情報とを分離して復号し、その復号により得られた画像データと文字情報とを後述の表示駆動部４０を介して表示パネル２５６に、音声データをＤ／Ａ変換器、アンプ及びスピーカ（図示略）に出力することで、テレビ放送の映像出力及び音声出力を行う。ＴＳパケットはＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）等の何れかの公知技術で符号化されており、符号化された方式に対応する復号方式で復号される。

制御部１０は、映像入力部２０によって入力された文字情報６２を記憶部６０に一時的に記憶する。そして、加速度センサ２６０によって検出された加速度の方向に基づいて、ユーザの頭部が移動したと判定した場合は、その判定結果に応じて文字情報の表示サイズや表示位置を変更して、その文字情報６２を表示駆動部４０を介して表示パネル２５６に表示出力させる。

操作部３０は、上述した操作スイッチ３１０に相当し、ユーザにより押下されたスイッチの押下信号を制御部１０に出力する。表示駆動部４０は、制御部１０の指示に基づいて、入力される画像データや文字情報等を、透過型のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等の透過型の表示パネル２５６に映像表示させるための回路部である。

記憶部６０は、電気的、光学的又は磁気的な記憶媒体にデータの読み書きを行う機能部であり、例えば、半導体メモリ（例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic ＲＡＭ））やハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリカード等にデータの読み書きを行う。図３によれば、記憶部６０は、映像入力部２０によってＴＳパケットから分離された文字情報６２を記憶する。

加速度センサ２６０は、振動ジャイロや、歪みゲージ式、動電式、静電容量型等によって図１に示すＸＹＺ軸の３軸方向それぞれの加速度を検出する回路部である。加速度センサ２６０は、表示ユニット２５０内に設けられ、ＨＭＤ２００を装着したユーザの頭部の位置変化によって生ずる当該頭部の加速度を検出し、その加速度に応じた電圧信号をＡ／Ｄ変換して制御部１０に出力する。

表示態様判定部５０は、加速度センサ２６０から出力された３軸方向の加速度に基づいて、記憶部６０に記憶された文字情報６２の表示態様を判定する回路部である。より具体的には、図４に示すような判定パターンに従って、加速度センサ２６０から出力された３軸方向の加速度が所定値（例えば、０．０２ｍ／ｓ²）以上であった場合、その所定値以上であった加速度の方向に基づいて文字情報６２の表示態様を決定する。

図４は、表示態様判定部５０の判定パターンを説明するための図である。表示態様判定部５０は、ＸＹＺ軸の３軸方向の加速度方向に応じて、表示位置及び表示サイズを次の（１）〜（６）のように決定し、文字情報６２の表示態様を変更させるための指示を制御部１０に出力する。

（１）Ｚ軸の前方のみに所定値以上の加速度が検出され、例えば、ユーザの姿勢が前傾に変化した場合に、文字情報６２の表示サイズを拡大し、後方に加速度が検出された場合は、表示サイズを縮小する。

（２）Ｙ軸の上方のみに所定値以上の加速度が検出され、例えば、ユーザが立ち上がったり背伸びしたりした場合、文字情報６２の表示位置を映像の表示領域内の下方、即ち、ユーザの頭部が移動した方向とは逆方向に決定し、下方に加速度が検出された場合は、その表示位置を上方に決定する。

（３）Ｘ軸の左方のみに所定値以上の加速度が検出され、例えば、ユーザの姿勢が左に傾いた場合、文字情報６２の表示位置を映像の表示領域内の右方に決定し、右方に加速度が検出された場合は、その表示位置を左方に決定する。

（４）Ｙ軸の上方とＺ軸の後方とに所定値以上の加速度が検出され、例えば、見上げる動作が行われた場合、文字情報６２の表示位置を下方に設定すると判定し、Ｙ軸の下方とＺ軸の前方とに加速度が検出され、見下ろす動作が行われた場合は、表示位置を上方に決定する。

（５）Ｘ軸の左方とＹ軸の下方とに所定値以上の加速度が検出され、例えば、首が左に傾げられた場合、文字情報６２の表示位置を右方に決定し、Ｘ軸の右方とＹ軸の下方とに加速度が検出され、首が右に傾げられた場合は、表示位置を左方に決定する。

（６）Ｘ軸の左方とＺ軸の後方とに所定値以上の加速度が検出され、例えば、ユーザが左を向いた場合、文字情報６２の表示位置を右方に決定し、Ｘ軸の左方とＺ軸の後方とに加速度が検出され、ユーザが右を向いた場合、表示位置を左方に決定する。

制御部１０は、上述した表示態様判定部５０の判定パターンに従って表示態様を決定し、当該表示態様で文字情報６２を表示パネル２５６に表示させるよう表示駆動部４０に指示する。これにより、ユーザが姿勢を変えて頭部が移動すると、その頭部の移動に応じて映像中の文字情報６２の表示サイズや表示位置が変更されるようになる。

また、表示態様判定部５０は、表示態様を変更後に、その表示態様を変更前の元（初期状態）に戻すための表示態様復帰条件を満たすか否かを判定し、満たすと判定した場合は、その表示態様を元に戻すよう制御部１０に指示する。表示態様復帰条件としては、表示態様の変更後所定時間が経過することと、ユーザにより復帰動作が為されることの２条件がある。

例えば、表示態様の変更指示後、所定時間（例えば、５秒）が経過した場合は、表示態様復帰条件を満たすと判断する。また、ユーザが頭部の位置を表示態様の変更前の位置に戻す復帰動作が為された場合、表示態様復帰条件を満たすと判断する。この復帰動作が為されたか否かの判断は、表示態様の変更時に加速度センサ２６０により検出された加速度の方向とは逆方向の加速度が検出されたか否かにより判断するものとする。
このように、表示態様復帰条件を満たす場合に、文字情報６２の表示態様を初期状態に戻すため、ユーザは文字情報６２の表示態様を一時的に変更させることができ、元の表示態様に戻すための操作部３０の操作を行わなくても良い。

〔映像表示装置の具体的な動作〕
次に、映像表示装置１の具体的な動作について説明する。図５及び６は、映像表示装置１の具体的な処理動作を説明するためのフローチャートである。

先ず、制御部１０は、映像入力部２０から画像データ、音声データ及び文字情報のデータ入力を行い（ステップＡ１）、映像入力部２０が分離した文字情報６２を記憶部６０に一時的に記憶する（ステップＡ３）。そして、表示態様判定部５０による表示態様の変更指示があるか否かを判定し（ステップＡ５）、変更指示があった場合は（ステップＡ７；Ｙｅｓ）、その指示に基づいて文字情報６２の表示位置及び表示サイズを変更して表示パネル２５６に表示させる（ステップＡ７）。

次いで、制御部１０は、ステップＡ７において表示位置の変更を行った場合（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、映像入力部２０から入力された画像データに基づいて表示する映像を消灯し（ステップＡ１１）、表示位置の変更を行っていない場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、当該映像を表示パネル２５６に表示させる（ステップＡ１５）。また、表示変更の指示がなかった場合は（ステップＡ７；Ｎｏ）、表示位置及び表示サイズを初期状態に戻して文字情報６２を表示パネル２５６に表示させた後（ステップＡ１３）、ステップＡ１５に処理を移行する。

一方、表示態様判定部５０は、加速度センサ２６０からの出力信号を取得すると（ステップＢ１）、加速度センサ２６０によって検出された３軸方向の加速度の何れかが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＢ３）。そして、加速度が所定値以上であった場合は（ステップＢ３；Ｙｅｓ）、その所定値以上であった加速度に基づいて表示位置及び表示サイズを上述した（１）〜（６）の判定パターンに従って決定し（ステップＢ７）、その決定した表示位置及び表示サイズで文字情報６２の表示態様を変更するよう、制御部１０に対して変更指示を出力する（ステップＢ７）。

次いで、ステップＢ３において３軸方向の加速度のいずれも所定値以上ではなかったと判定した場合（ステップＢ３；Ｎｏ）、又はステップＢ７の処理後、前回の表示態様の変更から所定時間（例えば、５秒）が経過したか否かを判定する（ステップＢ９）。表示態様判定部５０は、所定時間経過したと判定した場合は（ステップＢ９）、表示態様を初期状態に戻すよう制御部１０に指示する（ステップＢ１３）。

また、所定時間経過していないと判定した場合は（ステップＢ９；Ｎｏ）、ユーザにより復帰動作が為されたか否かを判定する。具体的には、加速度センサ２６０によって検出された加速度が、ステップＢ１で検出された加速度とは逆方向の加速度であった場合、即ち、ユーザの頭部が表示態様の変更前の位置に戻った場合、復帰動作が為されたとして（ステップＢ１３；Ｙｅｓ）、ステップＢ１３に処理を移行して、表示態様を初期状態に戻させる。

例えば、図７（ａ）のようにＨＭＤ２００を装着したユーザが位置１００で映像を観察している場合、図７（ｂ）の表示領域５００内に映像５１０と、地震情報５３０と、字幕５２０とが表示されているとする。そして、ユーザが前のめりになるように姿勢を位置１００から位置１１０に変えると、加速度センサ２６０は前方への加速度を検出する。このとき、表示態様判定部５０は、文字情報６２の表示サイズを拡大するように制御部１０に変更指示を出力するため、文字情報としての地震情報５３０と字幕５２０とが図７（ｃ）のように拡大して表示される。これに対し、ユーザが仰け反るように姿勢を位置１２０に変えると、加速度センサ２６０が後方への加速度を検出するため、図７（ｄ）のように地震情報５３０と字幕５２０が縮小して表示される。

そして、ユーザが、位置１１０又は位置１２０に姿勢を変更してから例えば５秒経過した場合は、図７（ｃ）及び（ｄ）のように拡縮して表示させた地震情報５３０及び字幕５２０を図７（ｂ）の表示態様を変更する前の初期状態に戻って表示される。また、ユーザが、位置１１０から位置１００に、又は位置１２０から位置１００に戻る復帰動作を行った場合も、同様に地震情報５３０及び字幕５２０が図７（ｂ）の表示サイズ及び表示位置で表示される。このため、例えば、表示された文字情報が小さくて見にくかった場合、据え置き型のテレビ等を視聴しているときのように自然に前のめりになるだけで、文字情報が拡大して表示され、所定時間が経過したり、姿勢を元に戻したりすることでその拡大表示が元に戻る。

また、図８（ａ）のように、見下ろすようにユーザが頭部を位置１３０に傾けて姿勢を変えると、加速度センサ２６０は、前方と下方とに加速度を検出する。このとき、表示態様判定部５０は、文字情報６２の表示位置を表示領域５００の上側に変更するように制御部１０に指示するため、図８（ｃ）のように字幕５２０を表示領域５００の上側に移動して表示されると共に、図８（ｂ）で表示されていた映像５１０が消灯する。これに対し、ユーザが見上げるように頭部を位置１４０に傾けると、加速度センサ２６０が後方及び下方への加速度を検出するため、図８（ｄ）のように、地震情報５３０が表示領域５００の下側に表示され、映像５１０が消灯する。

また、図８（ｂ）のように、ユーザが立ち上がって頭部が位置１５０に移動すると、上方への加速度が加速度センサ２６０によって検出されて、図８（ｄ）のように地震情報５３０が下側に表示され、ユーザが屈んだりして頭部が位置１６０に移動すると、下方への加速度が検出され、図８（ｃ）のように字幕５２０が上側に表示される。

また、図９（ａ）のように、右を向くためにユーザが頭部を位置１７０まで回転させると、加速度センサ２６０が、右方及び後方への加速度を検出する。このとき、表示態様判定部５０は、文字情報６２の表示位置を表示領域５００の左方に変更するように制御部１０に指示するため、図９（ｂ）のように、字幕５２０と地震情報５３０とが表示領域５００の左側に移動して表示される共に、映像５１０が消灯する。これに対し、ユーザが左を向くために頭部を位置１８０まで回転すると、加速度センサ２６０が左方及び後方への加速度を検出するため、図９（ｃ）のように、字幕５２０と地震情報５３０とが右側に表示させて、映像５１０が消灯する。

このように、例えば、机上の書類に顔を向けたり、上空を見上げたりして自然に頭部を動かしたりすると、その動作によって移動した頭部の動きに応じて、文字情報の表示位置が上下に移動し、左右に顔を向けると、その顔を向けた方向とは逆方向に文字情報が移動するため、外界像を観察すると共に、文字情報を確実に確認することができる。

以上、本実施形態よれば、加速度センサ２６０により検出された３軸方向の加速度が所定値以上であった場合は、その加速度に基づいて文字情報の表示位置及び表示サイズの表示態様を変更する。このため、例えば、据え置き型テレビを視聴しているときのように、文字情報が見えにくい場合は、頭部を前方に出すと、当該文字情報が拡大して仮想表示される。また、ユーザがテレビから視線をはずして上下左右に顔を向けた場合のように、映像表示装置１で映像を観察している際に頭部を移動すると、その移動の方向とは逆の方向に文字情報の表示位置が変更されると共に映像が消灯されるため、ユーザは、外界像を観察しならが文字情報も確認することができる。

このように、ユーザがテレビを視聴している際と同様の自然な動作を行うことで、文字情報の表示態様が変更されるため、わざわざコントロールユニット３００で表示サイズや表示位置を変更するような煩雑な操作を行わなくてもよい。従って、ユーザが姿勢を変えた場合にも映像中の文字情報を確実に伝達できる映像表示装置１を実現し、その使用感の向上を図ることができる。

〔変形例〕
尚、上述した実施形態では、図４に示す判定パターンに従って表示態様判定部５０が表示態様を決定することとして説明したが、その判定パターンはこれに限られず適宜変更可能である。例えば、ユーザが、前方に向かって立ち上がってユーザの頭部が上方且つ前方に移動し、加速度センサ２６０によって上方且つ前方への加速度が検出された場合は、文字情報の表示位置を下側に変更するようにしてもよい。また、例えば、ユーザが右斜め上方向に立ち上がって、加速度センサ２６０によって右方且つ上方の加速度が検出された場合は、文字情報の表示位置を左方且つ下方、即ち左斜め下方向に変更するようにしてもよい。

また、加速度センサ２６０によって検出された３軸方向の加速度からユーザの頭部の傾きを算出し、その頭部の傾きと、更に検出した加速度に基づいて表示態様を変更することとしてもよい。より具体的には、ユーザがうつむいた場合、前方と下方とに加速度が生ずるため、文字情報の表示位置を上側に変更する。そして、この２つの加速度から頭部の傾斜角を算出し、その傾斜角が略一定のまま、更に前方と下方とへの加速度が検出された場合、即ち、ユーザがうつむいたまま頭部を更に下げた（例えば、書類に顔を近づけた）場合に、文字サイズを拡大する。このように、加速度センサ２６０によって検出された加速度の組み合わせに応じて、表示態様の変更するパターンを変えることで、文字情報の表示態様の幅が広がり、ユーザの様々な動きに対応することができる。

また、表示態様の変更前の位置に頭部を戻した場合に、復帰動作が為された判定することとしたが、予め特定の動作を復帰動作として定めておき、そのこの動作が為された場合に、表示態様の初期化を行うこととしてもよい。具体的は、例えば、ユーザの頭部が左右に一度ずつ回転した場合、即ち、加速度センサ２６０により左方且つ後方、右方且つ前方への加速度が連続で検出された場合に、復帰動作が為されたとして、表示態様を初期状態に戻す。これにより、ユーザは、例えば、前のめりになって文字情報が拡大表示された後に、頭部を左右に振ることで、その拡大表示を元に戻すことができる。

また、加速度センサ２６０が検出した加速度に応じて、段階的に表示態様を変更するように制御することとしてもよく、例えば、当該加速度の大きさに従って文字情報の表示サイズを段階的に大きくするようにしてもよい。また、文字情報の表示位置を変更する際に、初期時の表示位置から変更先の表示位置まで段階的に移動させて、検出した加速度の大きさに応じてその移動の速度を変えてもよい。これにより、ユーザが頭部を急に移動した場合は、素早く表示態様を変更し、ゆっくり移動した場合は、ゆっくり表示態様を変更するといったように、表示態様をユーザの頭部の移動速度に合わせて制御することができる。

また、加速度センサ２６０により加速度が所定周期（例えば、１秒おき）で検出された場合は、上述した表示態様の変更を行わないこととしてもよい。例えば、ユーザが映像表示装置１を電車中や歩行中に使用した場合は、電車の揺れや歩行時の揺れを加速度センサ２６０が検出してしまう。そこで、加速度を所定周期で検出した場合は、ユーザの周辺環境による加速度であると判定し、その所定周期での加速度では上述したような表示態様の変更を行わないことで、映像表示装置１の誤作動を防止することができる。

また、文字情報の表示位置を表示領域５００の上下、左右に変更することとしたが、表示領域５００の外周に文字情報の表示位置を変更することとしてもよい。具体的には、表示領域５００を図１０のように接眼光学系２１０Ｒに内接するように設定して、加速度センサ２６０によって下方及び前方への加速度が検出された場合には、字幕５２０や地震情報５３０等の文字情報の表示位置を図１０に示すように表示領域５００の上側の外周に移動する。同様に、加速度センサ２６０の検出結果に応じて、接眼光学系２１０Ｒの内周且つ表示領域５００の外周上の下側、左側及び右側に表示位置を変更する。これにより、ユーザが頭部の移動によって外界像を観察する場合に、その外界像に文字情報が重ることを防止できる。

また、表示位置を変更した場合に、映像を消灯することとしたが、例えば、輝度計を表示ユニット２５０に設けて、この輝度計によって所定値以上の輝度が検出された場合に、映像を消灯することとしてもよい。例えば、ユーザが電車中で映像表示装置１を使用して、窓の外を眺めるために頭部を左右に回転したとする。このとき、輝度計により所定値以上の輝度が測定された場合に、映像の表示を消灯する。これにより、暗い場所で映像を表示し、明るい場所では映像を消灯するといったように、使用環境に応じて表示態様を変更することができる。

また、映像入力部２０をデジタルテレビ放送の受信器に適用することとしたが、文字情報を含む映像データを入力する装置であれば、適宜公知技術を採用可能である。例えば、映像入力部２０にＤＶＤ再生装置に適用して、ＤＶＤ再生装置によって再生されてＤＶＤから読み出した映像データから文字情報を抽出して入力することとしてもよい。また、ネットワークＩ／Ｆによって、インターネット上から画像データと文字情報とを取得して入力することとしてもよい。

頭部装着型の映像表示装置の外観図の一例。 表示ユニットと接眼光学系の断面図の一例。 頭部装着型の映像表示装置の機能構成の一例を示すブロック図。 表示態様判定部の判定パターンの一例を説明するための図。 頭部装着型の映像表示装置の具体的な動作を説明するための第１のフローチャート。 頭部装着型の映像表示装置の具体的な動作を説明するための第２のフローチャート。 頭部装着型の映像表示装置の使用例を説明するための第１の図。 頭部装着型の映像表示装置の使用例を説明するための第２の図。 頭部装着型の映像表示装置の使用例を説明するための第３の図。 変形例における文字情報の表示位置を示す図。

符号の説明

１ 頭部装着型の映像表示装置
１０ 制御部
２０ 映像入力部
３０ 操作部
４０ 表示駆動部
５０ 表示態様判定部
６０ 記憶部
６２ 文字情報
２１０Ｒ 接眼光学系
２５０ 表示ユニット
２６０ 加速度センサ
３００ コントロールユニット
３１０ 操作スイッチ
５００ 表示領域
５１０ 映像
５２０ 字幕
５３０ 地震情報
Ｈ ホログラム素子
Ｌ１ 第１プリズム
Ｌ２ 第２プリズム

Claims (10)

1. 入力された映像データを光学像に変換して接眼光学系に投射する映像投射手段を備え、この投射された光学像を前記接眼光学系が装着者の眼に導くことによって前記映像データに基づく映像を仮想表示する頭部装着型の映像表示装置において、
   文字情報を含む映像データを入力する映像入力手段と、
   前記装着者の頭部の位置変化を検出する位置変化検出手段と、
   前記位置変化検出手段により検出された位置変化に基づいて前記映像データに含まれる文字情報の表示態様を変更して当該映像データを前記映像投射手段に入力する制御を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする頭部装着型の映像表示装置。
2. 前記位置変化検出手段は、前記装着者の頭部の加速度の方向を検出する加速度センサを有し、
   前記制御手段は、前記加速度センサにより検出された加速度の方向に基づいて前記文字情報の表示態様を変更することを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型の映像表示装置。
3. 前記制御手段は、
   前記位置変化検出手段により検出された位置変化に基づいて、前記文字情報の表示サイズを変更する制御を行う文字サイズ変更手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の頭部装着型の映像表示装置。
4. 前記文字サイズ変更手段は、
   前記位置変化検出手段により前記装着者の頭部の前方移動が検出された場合、前記文字情報を拡大することを特徴とする請求項３に記載の頭部装着型の映像表示装置。
5. 前記文字サイズ変更手段は、
   前記位置変化検出手段により前記装着者の頭部の後方移動が検出された場合、前記文字情報を縮小することを特徴とする請求項３又は４に記載の頭部装着型の映像表示装置。
6. 前記制御手段は、
   前記位置変化検出手段により検出された位置変化に基づいて、前記文字情報の表示位置を変更する制御を行う表示位置変更手段を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の頭部装着型の映像表示装置。
7. 前記表示位置変更手段は、
   前記位置変化検出手段により検出された位置変化の方向とは逆方向に前記文字情報の表示位置を変更することを特徴とする請求項６に記載の頭部装着型の映像表示装置。
8. 前記表示位置変更手段は、
   前記装着者の頭部の上下左右方向又はそれらを組み合わせた方向への移動が前記位置変化検出手段により検出された場合、その検出された移動方向とは逆方向に前記文字情報の表示位置を変更することを特徴とする請求項６又は７に記載の頭部装着型の映像表示装置。
9. 前記制御手段は、
   前記表示位置変更手段により文字情報の表示位置の変更が行われた場合に、前記文字情報以外の映像の表示を消灯する制御を行うことを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の頭部装着型の映像表示装置。
10. 前記制御手段は、
    表示態様復帰条件を満たす場合に、前記文字情報の表示態様を前記変更前の表示態様に戻すことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の頭部装着型の映像表示装置。

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