JP2010139633A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】走行している臨場感を高め、走行に関する情報を容易に把握させることができるヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】ヘッドマウントディスプレイは、外光を透過しつつ、表示情報に応じた画像光をユーザの眼に投射してユーザに画像光に応じた画像を視認させる。ヘッドマウントディスプレイは、複数の通過地点のうちのいずれかにユーザが到達したことを検知し、複数の通過地点のうちの第一通過地点に到着したことが検知された後に、第二通過地点に到着したことが検知されると、第一通過地点から第二通過地点までの経過時間を計測し、その前記経過時間と基準時間との時間差を算出する。ヘッドマウントディスプレイは、算出された経過時間と基準時間との時間差に基づいた仮想走行者の画像を表示させる制御を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関するものであり、特に、複数の通過地点が設定された走行コースにおいてユーザの走行に関する情報を提供するヘッドマウントディスプレイに関するものである。

従来より、動画ファイル、静止画ファイル、文章ファイル等の各種コンテンツ情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶したコンテンツ情報を再生する再生手段とを備えた情報処理装置が知られている。

この情報処理装置の代表例としては、パーソナルコンピュータがある。一般にパーソナルコンピュータは、前記記憶手段や前記再生手段等を備えたコンピュータ本体と、このコンピュータ本体に所定の動作を行わせるために使用者が操作するキーボードやマウス等の機械的な操作手段と、再生手段により再生されたコンテンツ情報を画像として表示するディスプレイ等とから構成されている。

この表示情報を表示するディスプレイとしては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ等の卓上に載置して使用する表示装置が一般的であったが、液晶表示素子を画像表示デバイスとして用い、ユーザが頭部に装着した状態で画像を視認することができるヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」ということがある。）等も開発されてきていた。

このようなＨＭＤにおいては、例えば、特許文献１に示すように、陸上競技者や一般走行者等の走行者によって利用されるものが開示されている。このＨＭＤは、走行ペースを示す時間情報など、走行に関する情報の送受信が可能であり、その情報を表示させることによって、走行者に対して有益な情報をユーザに提供することができる。また、このＨＭＤにおいては、ペースを保持させるための別の仮想走行者が表示される。
特開２００３−１６９８２２号公報

ところが、上記従来の装置では、走行に関する情報が単に数値で表示されるだけでは、実際に走行しているユーザにとっては、通過地点での計測時間や基準となるペースとの時間差については容易には把握することができず、ましてや走行に関する知識が少ない一般の走行者にとってはこれらの情報を把握することは難しい。また、ユーザに対して所定の距離で仮想走行者が表示されていても、単に表示されるだけであり、走行ペースに応じて仮想走行者が表示されるわけではなく、走行している時間感覚、距離感覚等の情報を把握し難い。

本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、走行している臨場感を高め、走行に関する情報を容易に把握させることができるヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。

すなわち、請求項１記載の本発明では、複数の通過地点が設定された走行コースにおいてユーザの走行に関する情報を提供するヘッドマウントディスプレイにおいて、外光を透過しつつ、表示情報に応じた画像光をユーザの眼に投射して当該ユーザに前記画像光に応じた画像を視認させる表示手段と、前記複数の通過地点のうちのいずれかに前記ユーザが到達したことを検知する位置検知手段と、前記位置検知手段によって前記複数の通過地点のうちの第一通過地点に到着したことが検知された後に、前記複数の通過地点のうちの第二通過地点に到着したことが検知されると、当該第一通過地点から当該第二通過地点までの経過時間を計測する経過時間計測手段と、前記第一通過地点から前記第二通過地点における走行の基準時間が記憶された基準時間記憶手段と、前記経過時間計測手段によって計測された前記経過時間と、前記基準時間記憶手段に記憶された基準時間との時間差を算出する時間差算出手段と、前記時間差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との時間差に基づいた仮想走行者の画像を前記表示手段に表示させる制御を行う表示制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

すなわち、請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記時間差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との時間差に基づいて、距離差を算出する距離差算出手段を備え、前記表示制御手段は、前記距離差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との距離差に基づいた仮想走行者の画像を前記表示手段に表示させる制御を行うことを特徴とするものである。

すなわち、請求項３記載の本発明では、請求項２に記載の発明において、前記表示制御手段は、前記距離差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との距離差に応じた大きさで仮想走行者の画像を前記表示手段に表示させる制御を行うことを特徴とするものである。

すなわち、請求項４記載の本発明では、請求項３に記載の発明において、前記表示制御手段は、前記時間差算出手段による算出結果に基づいて前記経過時間が前記基準時間よりも短いと算出された場合には、仮想走行者の前姿画像を表示させる制御を行い、前記時間差算出手段による算出結果に基づいて前記経過時間が前記基準時間よりも長いと算出された場合には、仮想走行者の後姿画像を表示させる制御を行うことを特徴とするものである。

すなわち、請求項５記載の本発明では、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、前記基準時間記憶手段には、前記複数の通過地点間毎に前記基準時間が関連付けられたテーブルが記憶されていることを特徴とするものである。

すなわち、請求項６記載の本発明では、前記経過時間計測手段によって計測された経過時間の履歴を前記基準時間として前記基準時間記憶手段に設定する基準時間設定手段を備えたことを特徴とするものである。

すなわち、請求項７記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記複数の通過地点の各々に設けられた所定の素子又は所定の装置との無線通信を行う無線通信手段を備え、前記位置検知手段は、所定の位置に設けられた素子又は装置との無線通信によって前記複数の通過地点のうちのいずれかに前記ユーザが到達したことを検知することを特徴とするものである。

すなわち、請求項８記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記ユーザの視野範囲のうち少なくとも一部を撮像する撮像手段と、前記複数の通過地点の各々に設けられ、前記撮像手段による撮像領域内における識別体を検出する識別体検出手段と、を備え、前記位置検知手段は、前記識別体検出手段によって検出された識別体に基づいて、前記複数の通過地点のうちのいずれかに前記ユーザが到達したことを検知することを特徴とするものである。

本発明によれば、走行している臨場感を高め、走行に関する情報を容易に把握させることができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」ということがある。）システムを示す説明図である。

［ＨＭＤ概観］
図１に示すように、本実施形態に係るＨＭＤシステムＳ１は、ヘッドマウントディスプレイ１と、そのＨＭＤ１と通信可能なパーソナルコンピュータ９と、を備えている。

ＨＭＤ１は、ユーザＰが頭部に装着した状態で、動画ファイル、静止画ファイル、文章ファイル等の各種コンテンツ情報を画像としてそのユーザＰに視認可能に表示するＨＭＤ本体２と、そのＨＭＤ本体２に対して画像信号を供給する処理を主に行うコントローラ３と、を備えている。

このＨＭＤ１は、内部又は外部に記憶されている各種コンテンツ情報を画像信号に変換し、この画像信号に基づいて生成した光（以下、「画像光」という。）をユーザＰの眼に導いて走査する光源ユニット部１０（図３参照）を備え、ユーザＰが頭部に装着した状態で光源ユニット部１０を動作させることによって、画像光をユーザの網膜上で２次元方向に走査させることにより、ユーザＰにコンテンツ情報に対応する画像（以下、単に「コンテンツ」という。）を視認させることができるように構成している。なお、このＨＭＤ１の具体的構成については、後に詳述する。

また、このＨＭＤ１は、コンテンツを表示している最中であっても、ユーザＰの視野の中で、少なくともそのコンテンツを表示している領域以外の領域では、ユーザＰが外界を視認できるように構成している。

すなわち、このＨＭＤ１は、外光を透過しつつ、コンテンツ情報に応じた画像光をユーザＰの眼に投射するシースルー型のヘッドマウントディスプレイである。

また、ＨＭＤ本体２には、光源ユニット部１０や光合成部４０（ともに図３参照）等が内蔵されており、コントローラ３には、後述する制御部１１０（図３参照）等が内蔵されている。

また、本実施形態のＨＭＤ１は、ユーザＰの視野範囲のうち少なくとも一部を撮像する撮像手段としてのＣＣＤ（Charge Coupled Devices）センサ４を備えており、ユーザＰの視野範囲のうち少なくとも一部の画像をサンプリングするように構成されている。

このＨＭＤ１は、装着したユーザＰが走行コースを走行する際に、そのユーザの走行に関する情報を提供するものである。

走行コースについて図２を用いて以下に説明する。図２は、走行コースについての説明図である。

図２に示すように、走行コースＲには、複数の通過地点が設定されている。これら複数の通過地点としては、走行を開始する開始地点Ｓと、走行を終了する終了地点Ｇと、それら開始地点Ｓから終了地点Ｇまでの走行コースＲにおいて通過時間を計測する通過地点ＡからＥとが設定されており、それら複数の通過地点には、通過地点に到達したことを認識させるための識別体が設置されている。この識別体は、２次元コード（例えば、ＱＲコード）などの情報であり、上述したＣＣＤセンサ４によって撮像された結果に基づいて識別可能に検出する。

［ＨＭＤの電気的構成］
本実施形態におけるＨＭＤ１の電気的構成などについて図３を用いて説明する。

図３に示すように、このＨＭＤ１は、当該ＨＭＤ１全体の動作を統括制御する制御部１１０と、この制御部１１０から供給される画像信号に基づいて生成した画像光を２次元的に走査することにより画像を表示することによって、画像信号に応じた画像を視認させる光源ユニット部１０と、を備えている。

ＨＭＤ１には、外部から供給される画像信号を処理するための光源ユニット部１０が設けられている。光源ユニット部１０には、外部からの画像信号が入力され、それに基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する画像信号供給回路１１が設けられ、この画像信号供給回路１１から画像信号１３（１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ）、水平駆動信号１８、垂直駆動信号１９が出力される。この光源ユニット部１０は、画像信号に応じて光を出射する光源部として機能する。

また、光源ユニット部１０には、画像信号供給回路１１から画像信号１３として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各画像信号をもとにそれぞれ強度調整されたレーザ光を出射するように、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザを２３、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１５，Ｇレーザドライバ１６，Ｂレーザドライバ１７が設けられている。さらに、各レーザより出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系２４と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー２５と、合波されたレーザ光を光ファイバ３０に導く結合光学系２６とが設けられている。尚、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。

また、ＨＭＤ１には、光源ユニット部１０から伝搬されたレーザ光を水平走査系４２に導くコリメート光学系４１と、コリメートされたレーザ光を、光走査素子としてのガルバノミラー４２ａを利用して水平方向に走査する水平走査系４２と、水平走査系４２によって走査されたレーザ光を垂直走査系４４に導く第１リレー光学系４３と、水平走査系４２に走査され、第１リレー光学系４３を介して入射されたレーザ光を、光走査素子としてのガルバノミラー４４ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査系４４と、垂直走査系４４に走査されたレーザ光をユーザの瞳孔４７に入射するように第２リレー光学系４５と、が設けられている。

尚、具体的な一例としては、水平走査系４２は、表示すべき画像の１走査線ごとに、レーザビームを水平方向に水平走査（１次走査の一例）させる光学系である。また、水平走査系４２は、レーザビームを水平方向に走査するガルバノミラー４２ａと、そのガルバノミラー４２ａの駆動制御を行う水平制御回路４２ｃとを備えている。

これに対し、垂直走査系４４は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に垂直走査（２次走査の一例）する光学系である。また、垂直走査系４４は、垂直走査するガルバノミラー４４ａと、そのガルバノミラー４４ａの駆動制御を行う垂直制御回路４４ｃとを備えている。

水平走査系４２は、垂直走査系４４より高速にすなわち高周波数でレーザビームを走査するように設計されている。また、水平走査系４２，垂直走査系４４は、各々画像信号供給回路１１に接続され、画像信号供給回路１１より出力される水平駆動信号１８、垂直駆動信号１９にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。

また、本実施形態においては、水平走査系４２のガルバノミラー４２ａと、垂直走査系４４のガルバノミラー４４ａとは、名称を同じように説明したが、光を走査するように其の反射面が揺動（回転）させられるものであれば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。また、本実施形態においては、水平走査系４２を共振タイプの走査系とし、垂直走査系４４を非共振タイプの走査系としたが、これに限らず、例えば、垂直走査系４４を共振タイプの走査系としてもよい。

第１リレー光学系４３は、水平走査系４２と垂直走査系４４との間での画像光を中継する。ガルバノミラー４２ａによって水平方向に走査された光は、第１リレー光学系４３によってガルバノミラー４４ａの反射面に収束され、ガルバノミラー４４ａによって垂直方向に走査されて、２次元的に走査された走査画像光として、第２リレー光学系４５へ出射される。

第２リレー光学系４５は、正の屈折力を持つレンズ系を有している。垂直走査系４４から出射された表示用の走査画像光は、第２リレー光学系４５によって、それぞれの画像光がその画像光の中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束画像光に変換される。そして、第２リレー光学系４５によってそれぞれほぼ平行な画像光となると共に、これらの画像光の中心線が観察者の瞳孔Ｅａに収束するように変換される。

次に、本発明の一実施形態のＨＭＤ１が、外部からの画像信号を受けてから、ユーザの網膜上に映像を投影するまでの過程について図３を用いて説明する。

図３に示すように、本実施形態のＨＭＤ１では、光源ユニット部１０に設けられた画像信号供給回路１１が外部からの画像信号の供給を受けると、画像信号供給回路１１は、赤，緑，青の各色のレーザ光を出力させるためのＲ画像信号１３ｒ，Ｇ画像信号１３ｇ，Ｂ画像信号１３ｂからなる画像信号１３と、水平駆動信号１８と、垂直駆動信号１９とを出力する。Ｒレーザドライバ１５，Ｇレーザドライバ１６，Ｂレーザドライバ１７は各々入力されたＲ画像信号１３ｒ，Ｇ画像信号１３ｇ，Ｂ画像信号１３ｂに基づいてＲレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３に対してそれぞれの駆動信号を出力する。この駆動信号に基づいて、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３はそれぞれ強度調整されたレーザ光を発生し、各々をコリメート光学系２４に出力する。また、画像信号供給回路１１は、後述する水平走査系４２のガルバノミラー４２ａの駆動状態を示すＢＤ同期タイミング信号（図示せず）に応じて、レーザ光を発生し、各々をコリメート光学系２４に出力するタイミングを制御する。つまり、このようなＨＭＤ１（画像信号供給回路１１）は、ガルバノミラー４２ａなどにビーム光を出射させるタイミングを制御することとなる。点光源から発生されるレーザ光は、このコリメート光学系２４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー２５に入射されて１つのビーム光となるよう合成された後、結合光学系２６によって光ファイバ３０に入射されるよう導かれる。

光ファイバ３０によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ３０からコリメート光学系４１によって平行光にコリメートされて水平走査系４２に出射される。この出射されたレーザ光は、水平走査系４２のガルバノミラー４２ａの反射ミラー４２ｂに入射される。また、ガルバノミラー４２ａの反射ミラー４２ｂに入射したレーザ光は水平駆動信号１８に同期して水平方向に走査されて第１リレー光学系４３を介し、垂直走査系４４のガルバノミラー４４ａの反射ミラー４４ｂに入射する。ガルバノミラー４４ａは、垂直駆動信号１９に同期して、その反射ミラー４４ｂが入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしており、このガルバノミラー４４ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。ガルバノミラー４４ａによって走査されたレーザ光は、第２リレー光学系４５を介して、ハーフミラー４９で反射され、ユーザの瞳孔４７に入射する。これによって、ユーザはこのように２次元走査されて網膜４８上に投影されたレーザ光による画像を認識することができる。つまり、このＨＭＤ１は、画像に関する画像信号に応じて変調された光を走査させて出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型画像形成装置として機能する。また、ハーフミラー４９は、外界光も透過させるので、画像光を視認しながら外界も視認することができる。

また、制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）としての不揮発性メモリであるフラッシュメモリ（図中においてはFlash Memoryと示す）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、表示させる画像データを記憶しておくＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１０５とを備えている。

そして、これらＣＰＵ１０１、フラッシュメモリ１０２、ＲＡＭ１０３、ＶＲＡＭ１０５は、データ通信用のバスにそれぞれ接続されており、このデータ通信用のバスを介して各種情報の送受信を行う。

また、この制御部１１０は、当該ＨＭＤ１の電源スイッチＳＷ、ユーザＰの眼を含む画像を撮像するＣＣＤセンサ４、他の装置との通信を制御するための通信回路５、ユーザによって操作可能な操作スイッチ６、パーソナルコンピュータ９等の外部装置と接続可能なインターフェース１０４とも接続されている。

ＣＰＵ１０１は、フラッシュメモリ１０２に記憶されている各種情報処理プログラムを実行することにより、ＨＭＤ１を構成する各種回路を動作させて、ＨＭＤ１が備える各種機能を実行させる演算処理装置である。

フラッシュメモリ１０２は、ＨＭＤ１により表示するコンテンツの表示制御を行う際に光源ユニット部１０や水平走査系４２、垂直走査系４４等を動作させるための情報処理プログラム等、制御部１１０がＨＭＤ１全体の動作を統括制御するためにＣＰＵ１０１により実行される各種情報処理プログラムを記憶している。

尚、本実施形態においては、フラッシュメモリ１０２に各種情報処理プログラムが記憶されるが、これに限らず、例えば、別途、ＲＯＭなどの記憶媒体を備え、その記憶媒体に各種情報処理プログラムが記憶されていてもよい。

さらに、このフラッシュメモリ１０２には、制御部１１０がＣＣＤセンサ４により撮像した画像や、インターフェース１０４を介して他の装置から供給される画像を記憶する。

また、ＶＲＡＭ１０５には、フラッシュメモリ１０２に記憶されているプログラムに基づいて画像を表示させる場合に、一度画像データが展開され、光源ユニット部１０に供給するアナログの画像信号が生成されることとなる。

［基準時間テーブル］
上述したような構成のＨＭＤ１におけるフラッシュメモリ１０２に記憶されている基準時間テーブルについて図４を用いて説明する。図４は、基準時間テーブルを示す説明図である。

フラッシュメモリ１０２に記憶された基準時間テーブルは、ユーザが走行する際に基準となる基準時間を示すテーブルである。この基準時間テーブルには、図４に示すように、通過地点と、通過地点間の距離と、基準時間とが対応付けて記憶されている。この通過地点とは、走行コースにおける開始地点、通過地点、終了地点のそれぞれの間を示す。通過地点間の距離は、それら通過地点間の距離である。基準時間とは、通過地点間において基準となる時間であり、予めＨＭＤ１に設定されている基準データと、ユーザ毎に計測された履歴データとが含まれている。また、履歴データには、基準時間以外にも、ユーザが対応付けられている。

このような基準時間テーブルの参照によって、通過地点間の距離、基準時間が認識可能となる。また、基準時間は、複数種類の基準データ、複数の履歴データからいずれかが選択されることとなる。特に、認証されるユーザに対応して履歴データが選択可能である。

このような基準時間テーブルが記憶されたフラッシュメモリ１０２は、複数の通過地点間（第一通過地点から第二通過地点）毎に、基準時間と距離差とが関連付けて記憶されている。尚、このようなフラッシュメモリ１０２は、基準時間記憶手段２０１（図５参照）として機能する。

尚、本実施形態においては、複数の履歴データのうちいずれかがユーザ毎に操作に応じて選択可能であるが、これに限らず、例えば、認証されたユーザに対応する履歴データの最高データ、平均データ又は最新データが基準時間として選択されるようにしてもよい。もちろん、履歴データの最高データ、平均データ、最新データのなかからユーザの操作に応じて選択できるようにしてもよい。また、他のユーザに対応する履歴データが基準時間として選択されるようにしてもよい。

［ＨＭＤ機能構成］
ここで、本実施形態に係るＨＭＤ１の機能構成等について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係るＨＭＤ１の機能構成を示す説明図である。

図５に示すように、このＨＭＤ１におけるＣＣＤセンサ４は、撮像手段２０３を有している。この撮像手段２０３は、ユーザの視野範囲のうち少なくとも一部を撮像する。そして、撮像手段２０３は、制御部１１０にその撮像データを供給することとなる。

そして、ＨＭＤ１における制御部１１０は、基準時間記憶手段２０１と、基準時間設定手段２０２と、識別体検出手段２０４と、位置検知手段２０５と、経過時間計測手段２０６と、時間差算出手段２０７と、距離差算出手段２０８と、表示制御手段２０９と、を有している。ＨＭＤ１の制御部１１０において、後述のＣＰＵ１０１が所定の情報処理プログラムを実行することによって、基準時間記憶手段２０１、基準時間設定手段２０２、識別体検出手段２０４、位置検知手段２０５、経過時間計測手段２０６、時間差算出手段２０７、距離差算出手段２０８、表示制御手段２０９として制御部１１０が機能することとなる。

基準時間記憶手段２０１は、通過地点間（第一通過地点から第二通過地点）における走行の基準時間が記憶されている。また、基準時間記憶手段２０１には、上述した基準時間テーブルが記憶されており、複数の通過地点間毎に基準時間が関連付けられている。

基準時間設定手段２０２は、後述する経過時間計測手段２０６によって計測された経過時間の履歴を基準時間として基準時間記憶手段２０１（基準時間テーブル）に設定する。

識別体検出手段２０４は、複数の通過地点の各々に設けられ、撮像手段２０３による撮像領域内における識別体を検出する。

位置検知手段２０５は、複数の通過地点のうちのいずれかにユーザが到達したことを検知する。特に、本実施形態において、位置検知手段２０５は、識別体検出手段２０４によって検出された識別体に基づいて、複数の通過地点のうちのいずれかにユーザが到達したことを検知する。

経過時間計測手段２０６は、位置検知手段２０５によって複数の通過地点のうちの第一通過地点に到着したことが検知された後に、複数の通過地点のうちの第二通過地点に到着したことが検知されると、それら第一通過地点から第二通過地点までの経過時間を計測する。

時間差算出手段２０７は、経過時間計測手段２０６によって計測された経過時間と、基準時間記憶手段２０１に記憶された基準時間との時間差を算出する。

距離差算出手段２０８は、時間差算出手段２０７によって算出された経過時間と基準時間との時間差に基づいて、距離差を算出する。

表示制御手段２０９は、時間差算出手段２０７によって算出された経過時間と基準時間との時間差に基づいた仮想走行者の画像を表示手段２１０に表示させる制御を行う。また、言い換えると、表示制御手段２０９は、距離差算出手段２０８によって算出された経過時間と基準時間との距離差に基づいた仮想走行者の画像を表示手段２１０に表示させる制御を行う。

特に、表示制御手段２０９は、距離差算出手段２０８によって算出された経過時間と基準時間との距離差に応じた大きさで仮想走行者の画像を表示手段２１０に表示させる制御を行う。また、表示制御手段２０９は、時間差算出手段２０７による算出結果に基づいて経過時間が基準時間よりも短いと算出された場合には、仮想走行者の前姿画像を表示させる制御を行い、時間差算出手段２０７による算出結果に基づいて経過時間が基準時間よりも長いと算出された場合には、仮想走行者の後姿画像を表示させる制御を行う。

また、このＨＭＤ１における光源ユニット部１０は、表示手段２１０として機能する。この表示手段２１０は、外光を透過しつつ、画像情報（表示情報）に応じた画像光をユーザの眼に投射してそのユーザに画像光に応じた画像を視認させる。

［表示画面］
ここで、本実施形態に係るＨＭＤ１における表示画面について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係るＨＭＤ１の表示画面を示す説明図である。

このＨＭＤ１においては、図６（Ａ）に示すように、右側方には、走行距離、残り距離、次の通過地点（図中においては次ポイント）までの距離、トータル時間、消費カロリーが表示されている。

一方、左側方には、仮想走行者の画像が表示されている。この仮想走行者の画像は、経過時間と基準時間との距離差に応じた画像である。具体的には、図６（Ｂ）に示すように、経過時間と基準時間との距離差に応じた大きさで仮想走行者の画像が表示される。また、計測された経過時間が基準時間よりも短い場合には、図６（Ｂ）に示すように、仮想走行者の前姿画像が表示され、経過時間が基準時間よりも長い場合には、図６（Ｃ）に示すように、仮想走行者の後姿画像が表示される。即ち、計測された経過時間が基準時間よりも短い場合には、後ろを振り返ったときに視認されるような前姿画像が表示され、経過時間が基準時間よりも長い場合には、前方を走っている仮想走行者の後姿画像が表示される。基準時間との差が大きいほど距離差も大きくなり、これら仮想走行者は遠くに離れるので前姿画像、後姿画像の大きさも小さくなる。

これによって、基準時間との時間差や距離差が、仮想走行者の画像の大きさや、仮想走行者の前姿画像、後姿画像が表示されることによって認識でき、走行している臨場感を増大させ、走行に関する情報を容易に把握させることができる。

また、これらの画像以外にも、図６（Ｄ）に示すように、基準時間との距離差が遅れ、進みを示すグラフ画像や、図６（Ｅ）に示すように、ペースを示す割合画像、評価画像などが表示される。

［制御動作］
次に、図７及び図８のフローチャートを参照して、ＨＭＤ１の動作について説明する。図７及び図８は、ＨＭＤ１において実行される処理の動作を示すフローチャートである。特に、図７に示すメイン処理は、ＨＭＤ１の電源がオンされた際に制御部１１０によって実行される。

本実施形態のＨＭＤ１において、制御部１１０は、フラッシュメモリ１０２内に記憶している情報処理プログラムを実行することによって、上記した基準時間記憶手段２０１、基準時間設定手段２０２、識別体検出手段２０４、位置検知手段２０５、経過時間計測手段２０６、時間差算出手段２０７、距離差算出手段２０８、表示制御手段２０９等として機能することとなる。

［メイン処理］
最初に、図７に示すように、ＨＭＤ１に電源が投入されると、制御部１１０は、初期設定を行う（ステップＳ１１）。この処理において、制御部１１０は、ＲＡＭアクセス許可、作業領域の初期化等を実行する。この処理が終了した場合には、ステップＳ１２に処理を移す。

ステップＳ１２において、制御部１１０は、基準時間選択処理を実行する。詳しくは図８を用いて後述するが、制御部１１０は、基本時間が選択された場合には、その選択されたデータを基本時間として設定する。この処理が終了した場合には、ステップＳ１３に処理を移す。

ステップＳ１３において、制御部１１０は、開始条件が成立したか否かを判定する。この処理において、制御部１１０は、走行コースＲの開始地点Ｓに配置されている識別体が撮像されたか否か、又は、操作スイッチ６の操作に応じて、開始条件が成立したか否かを判定することとなる。制御部１１０は、開始条件が成立したと判定すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理を移す。一方、制御部１１０は、開始条件が成立していないと判定すると（ステップＳ１３：ＮＯ）、再度、ステップＳ１２に処理を移す。これによって、走行コースＲの開始地点に配置されている識別体が撮像されるか、操作スイッチ６が操作されるかまで、ステップＳ１２、ステップＳ１３を繰り返し実行することとなる。

ステップＳ１４において、制御部１１０は、開始条件が成立した後に実行され、走行コースにおける走行時間の計測を開始する時間計測開始処理を実行する。そして、制御部１１０は、通過地点であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。この処理において、制御部１１０は、走行コースＲにおいて時間を計測するための通過地点に設置された識別体が撮像されたか否かによって、通過地点であるかを判定することとなる。つまり、制御部１１０は、複数の通過地点の各々に設けられ、ＣＣＤセンサ４による撮像領域内における識別体を検出し、検出された識別体に基づいて、複数の通過地点のうちのいずれかにユーザＰが到達したことを検知することとなる。尚、このような処理を実行することによって、制御部１１０は、識別体検出手段２０４、位置検知手段２０５として機能する。制御部１１０は、通過地点であるかと判定すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６に処理を移す。一方、制御部１１０は、通過地点ではないと判定すると（ステップＳ１５：ＮＯ）、再度、ステップＳ１５に処理を移す。これによって、通過地点に到達するまでこの判定を繰り返し行うこととなる。

ステップＳ１６において、制御部１１０は、ステップＳ１４において計測が開始された時間に基づいて、通過地点間の経過時間を算出し、ＲＡＭ１０３の所定領域に記憶する（ステップＳ１７）。そして、制御部１１０は、ステップＳ１６において算出した経過時間と、ステップＳ１３において設定された基準時間との時間差を算出し、ＲＡＭ１０３の所定領域に記憶する（ステップＳ１８）。そして、制御部１１０は、基準時間、通過地点間の距離、ステップＳ１８において算出された基準時間との時間差から、基準時間としている仮想走行者との距離差を算出する（ステップＳ１９）。尚、このような処理を実行することによって、制御部１１０は、経過時間計測手段２０６、時間差算出手段２０７、距離差算出手段２０８として機能する。

そして、制御部１１０は、その距離差に応じた画像を選択し（ステップＳ２０）、ＨＭＤ１に表示させる制御を行う（ステップＳ２１）。特に、制御部１１０は、経過時間と基準時間との距離差に応じた大きさで仮想走行者の画像（図６（Ｂ）参照）をＨＭＤ１に表示させる制御を行う。また、制御部１１０は、経過時間が基準時間よりも短いと算出された場合には、仮想走行者の前姿画像（図６（Ｂ）参照）を表示させる制御を行い、経過時間が基準時間よりも長いと算出された場合には、仮想走行者の後姿画像（図６（Ｃ）参照）を表示させる制御を行う。

また、このような仮想走行者の画像以外にも、制御部１１０は、図６（Ａ）に示すように、走行距離、残り距離、次の通過地点（図中においては次ポイント）までの距離、トータル時間、消費カロリー、図６（Ｄ）に示すように、基準時間との距離差が遅れ、進みを示すグラフ画像や、図６（Ｅ）に示すように、ペースを示す割合画像、評価画像などを表示させる。

このように、制御部１１０は、算出された経過時間と基準時間との距離差に基づいた仮想走行者の画像をＨＭＤ１に表示させる制御を行う。また、この距離差は、算出された経過時間と基準時間との時間差から算出される。尚、このような処理を実行することによって、制御部１１０は、表示制御手段２０９として機能する。この処理が終了した場合には、ステップＳ２２に処理を移す。

これによって、基準時間との時間差自体ではなく、基準時間に対応する仮想走行者との距離差を実感することができ、走行している臨場感を増大させ、走行に関する情報を容易に把握させることができる。また、その時間差や距離差が、仮想走行者の画像の大きさや、仮想走行者の前姿画像、後姿画像が表示されることによって認識でき、より一層、走行している臨場感を増大させ、走行に関する情報を容易に把握させることができる。

ステップＳ２２において、制御部１１０は、終了地点であるか否かを判定する。この処理において、制御部１１０は、走行コースＲにおける終了地点Ｇに設置された識別体が撮像されたか否かによって、終了地点であるかを判定することとなる。つまり、制御部１１０は、複数の通過地点の各々に設けられ、ＣＣＤセンサ４による撮像領域内における識別体を検出し、検出された識別体に基づいて、複数の通過地点のうちのいずれかにユーザＰが到達したことを検知することとなる。尚、このような処理を実行することによって、制御部１１０は、識別体検出手段２０４、位置検知手段２０５として機能する。制御部１１０は、終了地点であると判定すると（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２３に処理を移す。一方、制御部１１０は、終了地点ではないと判定すると（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ１５に処理を移す。これによって、終了地点となるまで時間の計測が継続されることとなる。

ステップＳ２３において、制御部１１０は、時間計測終了処理を実行する。この処理において、制御部１１０は、継続してきた経過時間の計測を停止させる。そして、制御部１１０は、通過地点間毎に計測した経過時間データをフラッシュメモリ１０２の基準時間テーブルに記憶し（ステップＳ２４）、ユーザＰの履歴データとして登録する（ステップＳ２５）。この処理が終了した場合には、ステップＳ２６に処理を移す。これによって、走行したユーザの計測履歴を記憶することができ、ユーザに応じた基準時間の設定が可能となり、簡便である。

ステップＳ２６において、制御部１１０は、電源オフであるか否かを判定する。この処理において、制御部１１０は、電源スイッチＳＷの操作等に応じて、電源オフであるか否かを判定することとなる。制御部１１０は、電源オフであると判定すると（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、メイン処理を終了する。一方、制御部１１０は、電源オフではないと判定すると（ステップＳ２６：ＮＯ）、再度、ステップＳ１２に処理を移す。これによって、制御部１１０は、電源オフとなるまで、ステップＳ１２からステップＳ２６を繰り返し実行することとなる。

［基準時間選択処理］
図７のステップＳ１３において実行されるサブルーチンについて図８を用いて説明する。

最初に、図８に示すように、制御部１１０は、履歴データがあるか否かを判定する（ステップＳ５１）。この処理において、制御部１１０は、初期設定処理において設定されたユーザＰに対応し、フラッシュメモリ１０２の所定領域に位置付けられた履歴データを読み出す。そして、制御部１１０は、履歴データがあるか否かを判定することとなる。この処理において、制御部１１０は、履歴データがあると判定すると（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、ステップＳ５２に処理を移す。一方、制御部１１０は、履歴データがないと判定すると（ステップＳ５１：ＮＯ）、ステップＳ５６に処理を移す。

ステップＳ５２において、制御部１１０は、制御部１１０は、履歴データが選択されたか否かを判定する。この処理において、制御部１１０は、操作スイッチ６の操作に応じて、履歴データが選択されたか否かを判定することとなる。この処理において、制御部１１０は、が選択されたと判定すると（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、ステップＳ５３に処理を移す。一方、制御部１１０は、履歴データが選択されていないと判定すると（ステップＳ５２：ＮＯ）、ステップＳ５６に処理を移す。

ステップＳ５３において、制御部１１０は、フラッシュメモリ１０２に記憶されている基準時間テーブル（図４参照）から履歴データを選択する。そして、制御部１１０は、選択した履歴データを読み出し（ステップＳ５４）、履歴データを基準時間としてＲＡＭ１０３の所定領域にセットする（ステップＳ５５）。これによって、履歴データが基準時間として決定されることとなる。この処理が終了した場合には、本サブルーチンを終了する。

このように、制御部１１０は、計測された経過時間の履歴を基準時間として設定することとなる。尚、このような処理を実行することによって、制御部１１０は、基準時間設定手段２０２として機能する。

一方、ステップＳ５６において、制御部１１０は、フラッシュメモリ１０２に記憶されている基準時間テーブル（図４参照）から基準データを選択する。そして、制御部１１０は、選択した基準データを読み出し（ステップＳ５７）、基準データを基準時間としてＲＡＭ１０３の所定領域にセットする（ステップＳ５８）。これによって、基準データが基準時間として決定されることとなる。この処理が終了した場合には、本サブルーチンを終了する。

［第二の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、識別体を撮像することによって、通過地点を検知したが、これに限らず、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を用いて、通過地点を検知してもよい。

このような構成の具体的な一実施形態について図９を用いて以下に説明する。なお、本実施形態においては、発明の理解を容易とするために、異なる構成、処理について主に説明をし、同じような構成、処理については説明を省略する。

図１に示すようなＨＭＤ本体２には、ＲＦＩＤの検出を行うための通信回路５が内蔵している。また、図２に示すような走行コースＲにおいては複数の通過地点の各々に所定のＲＦＩＤ素子又は所定のＲＦＩＤ装置が設けられている。所定のＲＦＩＤ素子又は所定のＲＦＩＤ装置からは、位置に対応した識別情報や位置情報が無線通信によって走行者のＨＭＤ１へ送信される。

［ＨＭＤ機能構成］
ここで、本実施形態に係るＨＭＤ１の機能構成等について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係るＨＭＤ１の機能構成を示す説明図である。

図９に示すように、通信回路５は、無線通信手段２１３として機能する。この無線通信手段２１３は、複数の通過地点の各々に設けられた所定のＲＦＩＤ素子又は所定のＲＦＩＤ装置との無線通信を行い、位置を判別するための識別情報や位置情報を取得する。また、位置検知手段２０５は、所定の位置に設けられたＲＦＩＤ素子又はＲＦＩＤ装置との無線通信によって所定の位置に設けられたＲＦＩＤ素子又はＲＦＩＤ装置から送られた情報により位置を判別し、複数の通過地点のうちのいずれかに前記ユーザが到達したことを検知する。

これによって、制御部１１０は、図７のステップＳ１３、ステップＳ１５、ステップＳ２２において、通信回路５による無線通信によって、通過地点を検知することとなる。従って、無線通信によって通過地点が検知でき、容易に通過地点を正確に検知することができる。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。例えば、本発明を適用したＨＭＤは、例えば、シースルー型の液晶表示装置などの表示手段を備えたＨＭＤであればよい。つまり、ＨＭＤは、画像に関する画像信号に応じて変調された光を走査させて出射させることで、画像を表示するＨＭＤでなくても問題なく、更には、画像に関する画像信号に応じて変調された光を走査させて出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型のＨＭＤでなくても問題ない。

本発明の一実施形態に係るＨＭＤシステムを示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るＨＭＤが利用可能な走行コースを示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るＨＭＤの電気的及び光学的構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るＨＭＤにおける基準時間テーブルを示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るＨＭＤの機能構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るＨＭＤの表示画面を示す説明図である。 ＨＭＤにおいて制御を行う際に実行する処理の一例を示すフローチャートである。 ＨＭＤにおいて制御を行う際に実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るＨＭＤの機能構成を示す説明図である。

符号の説明

１ ＨＭＤ
１１０ 制御部

Claims (8)

1. 複数の通過地点が設定された走行コースにおいてユーザの走行に関する情報を提供するヘッドマウントディスプレイにおいて、
   外光を透過しつつ、表示情報に応じた画像光をユーザの眼に投射して当該ユーザに前記画像光に応じた画像を視認させる表示手段と、
   前記複数の通過地点のうちのいずれかに前記ユーザが到達したことを検知する位置検知手段と、
   前記位置検知手段によって前記複数の通過地点のうちの第一通過地点に到着したことが検知された後に、前記複数の通過地点のうちの第二通過地点に到着したことが検知されると、当該第一通過地点から当該第二通過地点までの経過時間を計測する経過時間計測手段と、
   前記第一通過地点から前記第二通過地点における走行の基準時間が記憶された基準時間記憶手段と、
   前記経過時間計測手段によって計測された前記経過時間と、前記基準時間記憶手段に記憶された基準時間との時間差を算出する時間差算出手段と、
   前記時間差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との時間差に基づいた仮想走行者の画像を前記表示手段に表示させる制御を行う表示制御手段と、を備えたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記時間差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との時間差に基づいて、距離差を算出する距離差算出手段を備え、
   前記表示制御手段は、前記距離差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との距離差に基づいた仮想走行者の画像を前記表示手段に表示させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記表示制御手段は、前記距離差算出手段によって算出された前記経過時間と前記基準時間との距離差に応じた大きさで仮想走行者の画像を前記表示手段に表示させる制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記表示制御手段は、前記時間差算出手段による算出結果に基づいて前記経過時間が前記基準時間よりも短いと算出された場合には、仮想走行者の前姿画像を表示させる制御を行い、前記時間差算出手段による算出結果に基づいて前記経過時間が前記基準時間よりも長いと算出された場合には、仮想走行者の後姿画像を表示させる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記基準時間記憶手段には、前記複数の通過地点間毎に前記基準時間が関連付けられたテーブルが記憶されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記経過時間計測手段によって計測された経過時間の履歴を前記基準時間として前記基準時間記憶手段に設定する基準時間設定手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記複数の通過地点の各々に設けられた所定の素子又は所定の装置との無線通信を行う無線通信手段を備え、
   前記位置検知手段は、所定の位置に設けられた素子又は装置との無線通信によって前記複数の通過地点のうちのいずれかに前記ユーザが到達したことを検知することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 前記ユーザの視野範囲のうち少なくとも一部を撮像する撮像手段と、
   前記複数の通過地点の各々に設けられ、前記撮像手段による撮像領域内における識別体を検出する識別体検出手段と、を備え、
   前記位置検知手段は、前記識別体検出手段によって検出された識別体に基づいて、前記複数の通過地点のうちのいずれかに前記ユーザが到達したことを検知することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。

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