JP2009104429A - Head mount display device and portable device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はヘッドマウントディスプレイ装置及び携帯装置に関する。 The present invention relates to a head mounted display device and a portable device.
従来、頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ装置と携帯可能なコンピュータ本体とを有するウエアラブルコンピュータ(携帯装置)が知られている(下記特許文献参照)。
上述のウエアラブルコンピュータでは仮想キーボードを用いて入力操作を行なうが、この種のウエアラブルコンピュータではキーボードを用いて入力操作を行なうこともできる。 In the wearable computer described above, an input operation is performed using a virtual keyboard. However, in this type of wearable computer, an input operation can also be performed using a keyboard.
しかし、キーボードを持ち運ぶとすれば、ウエアラブルコンピュータの携帯性が損なわれる。このことは例えば折りたたみ式キーボードや投影型キーボードにもいえることである。 However, if you carry a keyboard, the portability of the wearable computer is impaired. This is also true of, for example, a folding keyboard and a projection keyboard.
これに対し、キーボードを小さくすると、携帯性が大きく損なわれることはないが、入力操作をし難くなる。 On the other hand, if the keyboard is made smaller, the portability is not greatly impaired, but the input operation becomes difficult.
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は携帯性を維持しつつ入力操作し易いヘッドマウントディスプレイ装置及び携帯装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a head-mounted display device and a portable device that are easy to input while maintaining portability.
上記課題を解決するため請求項1記載の発明は、使用者の頭部に装着可能であり、表示手段を有するヘッドマウントディスプレイ装置において、キーボード像を所定位置に投影するキーボード像投影手段と、前記キーボード像と前記使用者の手元とを撮像する撮像手段とを備えていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記キーボード像投影手段で投影された前記キーボード像と前記使用者の手元とを覗くための覗き部を備えていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the head-mounted display device according to the first aspect, a peeping unit is provided for peeking at the keyboard image projected by the keyboard image projecting unit and the hand of the user. Features.
請求項3記載の発明は、前記請求項1又は2記載のヘッドマウントディスプレイ装置と、前記ヘッドマウントディスプレイ装置を制御する制御部と、前記使用者の指に装着可能であり、その指の動きを検出する検出部とを備え、前記制御部は、前記撮像手段で取得された画像データと前記検出部で検出された前記指の動きとに基づいて前記指で打たれた前記キーボード像のキーを特定するキー特定手段を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the head-mounted display device according to the first or second aspect, a control unit that controls the head-mounted display device, and a finger of the user can be attached. A detecting unit that detects the key of the keyboard image hit by the finger based on the image data acquired by the imaging unit and the movement of the finger detected by the detecting unit. It has a key specifying means for specifying.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の携帯装置において、前記使用者の指に装着可能なマーキング手段を備えていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the portable device according to the third aspect of the present invention, the portable device includes a marking means that can be attached to the finger of the user.
請求項5記載の発明は、請求項3又は4記載の携帯装置において、前記制御部は、前記キー特定手段で特定されたキーを他のキーから識別可能に表示する表示制御手段を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the portable device according to the third or fourth aspect, the control unit includes display control means for displaying the key specified by the key specifying means so as to be distinguishable from other keys. Features.
この発明によれば、携帯性を維持しつつ入力操作し易くすることができる。 According to the present invention, it is possible to facilitate an input operation while maintaining portability.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2はこの発明の一実施形態に係る携帯装置の使用方法を説明する図である。 FIG. 2 is a view for explaining how to use the portable device according to the embodiment of the present invention.
図2は使用者Mが携帯装置1を装着した状態を示す。コントローラ部(制御部)30が例えばベルト(図示せず)を用いて使用者Mの腰に装着され、ヘッドマウントディスプレイ装置10が使用者Mの頭部に装着され、操作検出用グローブ部20がキーボード像25上に置かれる手(図示せず)にはめられている。
FIG. 2 shows a state where the user M wears the
ヘッドマウントディスプレイ装置10は眼鏡型であり、フレーム部41の下部と顔面との間に覗き部Sを有する。フレーム部41とテンプル部42とは一体に形成されている。なお、下方を覗くことができる覗き部Sを有するものであれば眼鏡型でなくゴーグル型であってもよい。
The head mounted
操作検出用グローブ部20には指先検出用のLED(マーキング手段)21が装着されている。
An LED (marking means) 21 for detecting a fingertip is attached to the
ヘッドマウントディスプレイ装置10とコントローラ部30とは伝送ケーブルCA1で接続されている。また、コントローラ部30及び操作検出用グローブ部20とコントローラ部30とは伝送ケーブルCA2で接続されている。
The head mounted
図1は使用者とキーボード像との関係を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a relationship between a user and a keyboard image.
仮想キーボード投影部(キーボード像投影手段)13によって投影されたキーボード像25が机上(図示せず)等に投影されている。使用者Mは顔面とフレーム部41との間の覗き部S介してキーボード像25と使用者Mの手元とを見ながら入力操作を行う。
A
なお、図1、2においてキーボード像25を構成する枠線(点線)25bで囲まれた複数の四角形がそれぞれキー25aに相当する。
In FIGS. 1 and 2, a plurality of squares surrounded by a frame line (dotted line) 25b constituting the
図3はこの発明の一実施形態に係る携帯装置のブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram of a portable device according to an embodiment of the present invention.
この携帯装置はヘッドマウントディスプレイ装置10と操作検出用グローブ部20とコントローラ部30とを備えている。
This portable device includes a head-mounted
ヘッドマウントディスプレイ装置10はディスプレイ部(表示手段)11と光学レンズ部12と仮想キーボード投影部13とビデオカメラ部(撮像手段)14とを有する。ディスプレイ部11、光学レンズ部12、仮想キーボード投影部13及びビデオカメラ部14は眼鏡型のヘッドマウントディスプレイ装置10のフレーム部41(図2参照)に支持されている。
The head mounted
ディスプレイ部11は例えば液晶表示素子であり、使用者Mの眼Eの前に配置される。
The
光学レンズ12は接眼光学系を構成する。光学レンズ12はディスプレイ部11上に表示された画像を使用者Mの眼Eより例えば数十cmの位置に拡大された虚像として認識させる。
The
仮想キーボード投影部13は、図示しないが、例えばキーボードが描かれたフィルムと、このフィルムの後方に設けられた光源とを有し、光源からの赤外光によってキーボード像25を机(図示せず)上等の平らなところに投影する。仮想キーボード投影部13はヘッドマウントディスプレイ装置10を使用者Mの頭部に装着したとき、使用者Mの手(操作検出用グローブ部20)が置かれる机上等にキーボード像が投影されるように斜め下方に向けられている。なお、図示しないがキーボード像25の四隅には指標となる4つのマークが同時に投影される(マークが3つ以下では傾斜等による投影されるキーボード像のゆがみ等の状況判断が難しい)。
Although not shown, the virtual
また、キー配列の異なる複数のキーボード像を投影できるようにしたい場合、仮想キーボード投影部13としての液晶表示素子をCPU(キー特定手段、表示制御手段)31に接続し、予め記憶しておいた配列や大きさの異なるキーボード像をCPU31からの指示に基づいて仮想キーボード投影部13の表示を切り替えるようにすればよい。このようにすれば、机の面積がキーボード像25の投影面積より狭い場合であっても、CPU31からの指示に基づいて縮小されたキーボード像を選択して机上に投影できる。
Further, when it is desired to project a plurality of keyboard images having different key arrangements, a liquid crystal display element as the virtual
ビデオカメラ部14は投影されたキーボード像25及びキーボード操作中の使用者Mの手元の画像を撮影し、画像信号に応じた電圧信号をコントローラ部30へ送信する。
The
操作検出用グローブ部20はグローブ部本体HとLED21と加速度検出センサ(検出部)22とを有する。なお、マーキング手段としては反射率の高い反射板等を指先に取り付けるようにしてもよい。
The operation
LED21はヘッドマウントディスプレイ装置10を装着した状態で観察可能な位置、例えばグローブ部本体Hのそれぞれの指の指先から第1関節の間にそれぞれ装着される。
The
加速度検出センサ22は指先の加速度を検知し易いようにグローブ部本体Hの指先に近い部分に装着される。加速度検出センサ22は指先の加速度を検出し、加速度に応じた電圧信号をコントローラ部30へ出力する。
The
コントローラ部30は画像入力部32と画像出力部33と加速度検出部34とCPU31とを有する。
The
CPU31はインタフェースである画像入力部32を介してビデオカメラ14に接続されている。画像入力部32は電圧信号をデジタル信号に変換し、画像信号としてCPU31に供給する。
The
CPU31はインタフェースである画像出力部33を介してディスプレイ部11に接続されている。画像出力部33はCPU31で生成された画像信号をアナログ信号に変換し、ディスプレイ部11に供給する。
The
CPU31はインタフェースである加速度検出部34を介して加速度検出センサ22に接続されている。加速度検出部34は電圧信号をデジタル変換し、加速度信号としてCPU31に供給する。
The
CPU31は画像入力部32に入力した画像信号と加速度検出部34に入力した加速度信号とに基づいて打鍵されたキー25aを判定し、画像を生成する。このとき、CPU31はキー特定手段として機能する。また、CPU31はヘッドマウントディスプレイ装置10全体の動作を制御する。
The
使用者Mによって打鍵されたキー25a(図2参照)を検知する方法を説明する。 A method for detecting the key 25a (see FIG. 2) pressed by the user M will be described.
キーボード像の位置検出:
キーボード像25とともに投影される4つのマークの画像をビデオカメラ部14で撮影してキーボード像25の位置を検出する。また、キーボード像25上の各キーの位置をマークからの距離等から検出する。なお、ヘッドマウントディスプレイ装置10が装着されるのは使用者Mの頭部であり、ヘッドマウントディスプレイ装置10とキーボード像25との相対位置は固定されているわけではないので、移動するマークの位置を常時監視してマークの位置をヘッドマウントディスプレイ装置10の動きに応じて検出する必要がる。
Keyboard image position detection:
Images of four marks projected together with the
指位置検出:
操作検出用グローブ部20の指先に装着されたLED21をビデオカメラ部14で撮影して指の位置を検出する。そして、検出されたキーボード像25の位置と指の位置とに基づいてどの指がキーボード像25のどのキー25a上にあるかを検出する。
Finger position detection:
The
打鍵検出:
操作検出用グローブ部20の指先に装着された加速度検出センサ22で検出された加速度信号に基づいて打鍵されたキー25aを検出する。
Keystroke detection:
The key 25a that has been pressed is detected based on the acceleration signal detected by the
この実施形態によれば、使用者Mはヘッドマウントディスプレイ装置10のフレーム部41の覗き部Sから、ノートパソコン等のキーボードと同等の大きさのキーボード像25と使用者Mの手元とを見ることができるため、携帯性を維持しつつ入力操作し易くすることができる。
According to this embodiment, the user M sees the
なお、上記実施形態では仮想キーボード投影部13から使用者Mの手元にキーボード像25を投影する光路と操作検出用グローブ部20の指先に装着された指先検出用のLED21をビデオカメラ14で取得する光路とを別の光学系としたが、例えば操作検出用グローブ部20とビデオカメラ14との間の光路にハーフミラー(図示せず)を配置し、ハーフミラーによって分岐された光路上に仮想キーボード投影部13を配置するようにしてもよい。この構成によって操作検出用グローブ部20とハーフミラーとの間の光路が共通の光路となるため、操作検出用グローブ部20へのキーボード像25の投影と操作検出用グローブ部20の指先に装着されたLED21の撮影とを同じ角度で行うことができる。
In the above embodiment, the
また、ビデオカメラ14で撮影したキーボード像25と手元の像とをディスプレイ部11上の一部に表示させるようにしてもよい。
Further, the
更に、CPU31の表示制御手段としての機能によって、指位置を検出する際、指が掛かっていると認識される箇所の枠線25b(図1では点線)の太さを変更したり、枠線25bや枠内に色(例えばオレンジ色)を付けたり、指が押していると認識されたキーの枠線25bの太さや枠内の色(例えば赤色)を変更したりしてもよい。
Further, when the finger position is detected by the function of the display control unit of the
また、使用者Mの指の動きでマウスのような操作を行なえるようにしてもよい。例えば、操作検出用グローブ部20の指先を上下左右に動かしたときディスプレイ部11の表示がスクロールし、指先を右方向へ回転させたとき表示が拡大し、指先を左方向へ回転させたとき表示が縮小する等である。
Further, an operation like a mouse may be performed by the movement of the user's M finger. For example, the display on the
更に、加速度検出センサ22が装着された操作検出用グローブ部20の指先で机を押したときの衝撃時の加速度を検出する代わりに動きの大きい指によって押されたキー25aを打鍵されたキーとして検出するようにしてもよい。これにより、指先で机を押すことなく空中で指を動かすだけでキー入力を行うことができる。なお、指の上下方向の振幅は使用者Mによって異なるため、予め(初回使用時)使用者Mの指の動きをデータとして取得しておけばよい。
Further, instead of detecting the acceleration at the time of impact when the desk is pushed with the fingertip of the operation
また、指先の認識方法は上記実施形態の方法に限られるものではなく、例えばステレオカメラを利用して指の水平方向、垂直方向の動きを検出することによって押されたキーを特定するようにしてもよい。このようにすれば、加速度検出センサを不要にできるので、操作検出用グローブ部20を用いる代わりに両手の10本の指にそれぞれLEDを装着した指輪を用いることもできる。
In addition, the fingertip recognition method is not limited to the method of the above-described embodiment. For example, the pressed key is specified by detecting the horizontal and vertical movements of the finger using a stereo camera. Also good. In this way, an acceleration detection sensor can be dispensed with, and instead of using the operation
更に、ヘッドマウントディスプレイ装置10の装着を検知する反射型のセンサ(図示せず)を例えば使用者Mの鼻に対向する位置にあるフレーム部のブリッジ部(図示せず)に設け、このセンサによってヘッドマウントディスプレイ装置10が使用者Mに装着されているか否か検知し、ヘッドマウントディスプレイ装置10が装着されていないことが検知されたとき、キーボード投影部13によるキーボード像25の投影を中止するようにしてもよい。これによって、携帯装置1の省電力を図ることができる。
Further, a reflective sensor (not shown) for detecting the mounting of the head mounted
10:ヘッドマウントディスプレイ装置、11:ディスプレイ部(表示手段)、13:仮想キーボード投影部(キーボード像投影手段)、14:ビデオカメラ部(撮像手段)、21:LED(マーキング手段)、22:加速度検出センサ(検出部)、25:キーボード像、25a:キー、30:コントローラ部(制御部)、31:CPU(キー特定手段、表示制御手段)、M:使用者、S:覗き部。 10: head mounted display device, 11: display unit (display unit), 13: virtual keyboard projection unit (keyboard image projection unit), 14: video camera unit (imaging unit), 21: LED (marking unit), 22: acceleration Detection sensor (detection unit), 25: keyboard image, 25a: key, 30: controller unit (control unit), 31: CPU (key specifying unit, display control unit), M: user, S: peeping unit.
Claims (5)
キーボード像を所定位置に投影するキーボード像投影手段と、
前記キーボード像と前記使用者の手元とを撮像する撮像手段と
を備えていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In a head-mounted display device that can be mounted on a user's head and has a display means,
Keyboard image projection means for projecting a keyboard image to a predetermined position;
An image pickup means for picking up an image of the keyboard image and the hand of the user.
前記ヘッドマウントディスプレイ装置を制御する制御部と、
前記使用者の指に装着可能であり、その指の動きを検出する検出部とを備え、
前記制御部は、前記撮像手段で取得された画像データと前記検出部で検出された前記指の動きとに基づいて前記指で打たれた前記キーボード像のキーを特定するキー特定手段を有する
ことを特徴とする携帯装置。 The head-mounted display device according to claim 1 or 2,
A control unit for controlling the head-mounted display device;
A detection unit that can be attached to the user's finger and detects movement of the finger;
The control unit includes a key specifying unit that specifies a key of the keyboard image hit by the finger based on the image data acquired by the imaging unit and the movement of the finger detected by the detection unit. A portable device characterized by.
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