JP2013083731A - Image display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示システムに係り、更に詳しくは、ユーザの視野内に画像を表示する画像表示部がユーザの頭部に装着された画像表示システム、例えばヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mounted Display)の改良に関する。 The present invention relates to an image display system. More specifically, the present invention relates to an image display system in which an image display unit that displays an image in a user's field of view is mounted on the user's head, for example, a head mounted display (HMD). Regarding improvements.
いわゆるヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDという)は、ユーザの頭部に装着され、至近距離から画像を視認させる画像表示端末である。例えば、ユーザの眼の近傍にハーフミラーを配置し、液晶パネル上に表示された画像を上記ハーフミラーで反射させることにより、上記ハーフミラーを透過する外光に重畳させ、ユーザの視野内に上記画像を表示する透過型HMDが知られている。 A so-called head-mounted display (hereinafter referred to as “HMD”) is an image display terminal that is attached to a user's head and visually recognizes an image from a close range. For example, a half mirror is arranged in the vicinity of the user's eyes, and an image displayed on the liquid crystal panel is reflected by the half mirror, so that the external light transmitted through the half mirror is superposed on the user's field of view. A transmissive HMD that displays an image is known.
HMDを用いることにより、ユーザは、移動しながら表示画像を閲覧することができる。また、一般的な携帯表示端末のように手で端末を保持し、また、閲覧時に顔を端末に向ける必要がないため、何らかの作業中であれば、その作業を中断することなく画像を閲覧することができる。このため、作業の関連情報をHMDを用いて表示すれば、その作業効率を向上させることができる。例えば、倉庫内でピッキング作業を行う場合、作業者がHMDを装着し、当該HMDにピッキング作業に必要な情報を表示させることにより、作業効率を向上させることができる。 By using the HMD, the user can view the display image while moving. In addition, you can hold the terminal by hand like a general portable display terminal, and it is not necessary to turn your face to the terminal when browsing, so you can browse images without interrupting the work if you are working be able to. For this reason, if the related information of work is displayed using HMD, the work efficiency can be improved. For example, when performing a picking operation in a warehouse, an operator can wear the HMD and display information necessary for the picking operation on the HMD, thereby improving work efficiency.
特許文献1には、ヘリコプターのパイロットが装着するHMDについて記載されている。このHMDは、パイロットの頭部の向きを検出し、頭部の向きの応じた画像を表示している。このため、スイッチ操作などを必要としないハンズフリーによって表示画像を切り替えることができ、パイロットは操縦に集中することができる。また、パイロットのヘルメットだけでなく、搭乗機にもジャイロセンサを配置し、その差分を求めることにより、パイロットの頭部の向きを正確に検出している。
一般に、HMDによる画像表示中は、表示画像にユーザの注意が引きつけられ、作業ミスが生じやすい。また、HMDは、画像を表示することにより周辺環境の視認性が低下するため、安全性確保の観点からユーザの移動中に画像表示を行うことは好ましくない。そこで、画像表示の有無を作業中のユーザが制御するように構成することが考えられる。この場合も、スイッチ操作などを行うことなく、ハンズフリーで制御できれば、作業効率を向上させることができる。 In general, during image display by the HMD, the user's attention is attracted to the display image, and work mistakes are likely to occur. In addition, since the HMD reduces the visibility of the surrounding environment by displaying an image, it is not preferable to display an image while the user is moving from the viewpoint of ensuring safety. Therefore, it is conceivable that the user who is working controls whether or not to display an image. Also in this case, if it is possible to perform hands-free control without performing a switch operation or the like, work efficiency can be improved.
しかしながら、従来のHMDを改良し、頭部の向きにより画像表示の有無を制御するように構成した場合、ユーザの意に反して画像表示が開始され、作業ミスを誘発し、あるいは、安全性が損なわれるおそれがある。例えば、ユーザが周辺環境を確認するために振り向いた場合に、その頭部の動きに応じてHMDが画像表示を開始すれば、周辺環境の視認性が低下するとともに、表示画像にユーザの注意が引きつけられることから、HMDの利便性を著しく低下させると考えられる。 However, when the conventional HMD is improved and configured to control the presence / absence of image display according to the orientation of the head, image display is started against the will of the user, causing work errors or safety. There is a risk of damage. For example, when the user turns around to check the surrounding environment, if the HMD starts image display according to the movement of the head, the visibility of the surrounding environment is reduced and the display image is noticed by the user. Since it is attracted, it is considered that the convenience of the HMD is remarkably lowered.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、HMDを含む画像表示システムにおいて、ユーザの意に反して、画像表示が開始されるのを抑制することを目的とする。特に、スイッチ操作などを必要とせず、ユーザの意思に基づいて画像表示を開始することができるとともに、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to suppress the start of image display against the user's will in an image display system including an HMD. In particular, it is possible to start image display based on the user's intention without requiring a switch operation, and to suppress the start of image display against the user's intention.
また、本発明は、HMDを装着して作業を行うユーザの作業効率を向上させることを目的とする。さらに、HMDを装着して移動するユーザの安全性を向上させることを目的とする。 Another object of the present invention is to improve the working efficiency of a user who performs work while wearing an HMD. Furthermore, it aims at improving the safety | security of the user who mounts | wears and moves.
第1の本発明による画像表示システムは、ユーザの頭部に装着され、当該ユーザの視野内の情報表示エリアに画像表示を行う画像表示部と、上記頭部に装着され、上記頭部の回転動作を検出する頭部センサと、上記ユーザの視線方向を検出する視線検出部と、上記頭部センサの検出結果に基づいて、上記ユーザの首振り角を求める首振り角判別部とを備え、上記画像表示部は、上記視線方向及び上記首振り角に基づいて、上記情報表示エリアにおける画像表示を開始するように構成される。 An image display system according to a first aspect of the present invention is mounted on a user's head and displays an image in an information display area within the user's field of view, and is mounted on the head and rotates the head. A head sensor for detecting movement; a line-of-sight detection unit for detecting the user's line-of-sight direction; and a swing angle determination unit for determining the swing angle of the user based on the detection result of the head sensor; The image display unit is configured to start image display in the information display area based on the line-of-sight direction and the swing angle.
この様な構成によれば、情報表示エリアにおける画像表示を開始するために、ユーザは、作業を中断してスイッチ操作等を行う必要がなく、作業効率を向上させることができる。また、画像表示を開始するか否かを視線方向及び首振り角に基づいて判断することにより、ユーザの意に反して画像表示が開始され、作業効率が低下するのを防止することができる。また、不要な画像表示を抑制することにより、作業中のユーザの安全性を向上させることができる。 According to such a configuration, in order to start displaying an image in the information display area, the user does not need to interrupt the work and perform a switch operation or the like, and work efficiency can be improved. Further, by determining whether or not to start image display based on the line-of-sight direction and the swing angle, it is possible to prevent image display from being started against the user's will and reducing work efficiency. Further, by suppressing unnecessary image display, it is possible to improve the safety of the user who is working.
なお、頭部センサが検出するユーザの頭部の回転動作は、上下方向の回転動作であってもよいし、左右方向の回転動作であってもよい。また、情報表示エリアは、画像表示部が画像を表示する表示エリアの全体であってもよいし、上記表示エリアの一部であってもよい。 The rotation operation of the user's head detected by the head sensor may be a vertical rotation operation or a horizontal rotation operation. The information display area may be the entire display area where the image display unit displays an image, or may be a part of the display area.
第2の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、画像表示部が、上記首振り角が画像表示角より大きく、かつ、上記視線方向が正面方向を含まない表示開始領域内にある場合に、上記情報表示エリアにおける画像表示を開始するように構成される。 In the image display system according to the second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the image display unit is in a display start area in which the swing angle is larger than the image display angle and the line-of-sight direction does not include the front direction. The image display in the information display area is started.
この様な構成により、ユーザが正面方向を向いている場合に、画像表示が開始されるのを防止することができる。また、ユーザの首振り角が画像表示角を越えた場合であっても、視線方向が表示開始領域内になければ、画像表示が開始されることはない。このため、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを防止することができる。 With such a configuration, it is possible to prevent the image display from starting when the user is facing the front direction. Further, even when the user swing angle exceeds the image display angle, image display is not started unless the line-of-sight direction is within the display start area. For this reason, it is possible to prevent image display from being started against the user's will.
第3の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、上記頭部センサの検出結果に基づいて、上記ユーザの首振り方向を求める首振り方向判別部を備え、上記画像表示部は、上記首振り角が画像表示角より大きく、かつ、上記視線方向が上記首振り方向とは反対方向である場合に、上記情報表示エリアにおける画像表示を開始するように構成される。 An image display system according to a third aspect of the present invention includes, in addition to the above configuration, a swing direction determination unit that determines a swing direction of the user based on a detection result of the head sensor, and the image display unit includes: When the swing angle is larger than the image display angle and the line-of-sight direction is opposite to the swing direction, the image display in the information display area is started.
この様な構成により、ユーザが正面方向を向いている場合に、画像表示が開始されるのを防止することができる。また、ユーザの首振り角が画像表示角を越えた場合であっても、視線方向が首振り方向とは反対方向でなければ、画像表示が開始されることはない。一般に、視線方向と首振り方向が互いに反対方向になるという動作は、意識的に行わなければ生じない不自然な動作であるため、この様な条件に基づいて画像表示を開始することにより、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを防止することができる。 With such a configuration, it is possible to prevent the image display from starting when the user is facing the front direction. Even when the user's swing angle exceeds the image display angle, the image display is not started unless the line-of-sight direction is opposite to the swing direction. In general, the movement in which the line-of-sight direction and the swing direction are opposite to each other is an unnatural movement that must be performed consciously. Therefore, by starting image display based on such a condition, the user can It is possible to prevent the image display from being started contrary to the intention.
第4の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、上記ユーザの胴体に装着され、上記胴体の回転動作を検出する胴体センサを備え、上記首振り角判別部は、上記頭部センサ及び上記胴体センサの検出結果に基づいて左右方向に関する上記首振り角を求める。 An image display system according to a fourth aspect of the present invention includes, in addition to the above configuration, a torso sensor that is mounted on the torso of the user and detects the rotation of the torso, and the swing angle determination unit includes the head sensor And the said swing angle regarding the left-right direction is calculated | required based on the detection result of the said fuselage sensor.
この様な構成により、頭部センサによって検出された頭部の左右方向の回転動作から、胴体の左右方向の回転動作を除去することにより、左右方向の首振り動作を正確に検出することができる。このため、頭部センサの検出結果のみを用いる場合に比べて、ユーザの左右方向の首振り角を精度よく求めることができ、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを防止することができる。 With such a configuration, it is possible to accurately detect the swinging motion in the horizontal direction by removing the rotational motion in the horizontal direction of the body from the rotational motion in the horizontal direction of the head detected by the head sensor. . For this reason, compared with the case where only the detection result of the head sensor is used, the swing angle of the user in the left-right direction can be obtained with high accuracy, and image display is prevented from starting against the user's will. Can do.
第5の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、上記首振り角判別部が、上記頭部センサの検出結果に基づいて上下方向に関する上記首振り角を求めるように構成される。 In addition to the above configuration, the image display system according to the fifth aspect of the present invention is configured such that the swing angle determination unit obtains the swing angle in the vertical direction based on the detection result of the head sensor.
この様な構成により、首振り角が画像表示角よりも大きくなるように、ユーザが頭部を上下方向に回転させることにより、情報表示エリアにおける画面表示を開始させることができる。 With such a configuration, the user can start screen display in the information display area by rotating the head up and down so that the swing angle is larger than the image display angle.
第6の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、上記頭部センサの検出結果に基づいて、上記ユーザの首振り方向を求める首振り方向判別部を備え、上記画像表示部が、上記首振り方向に応じた画像を表示するように構成される。 An image display system according to a sixth aspect of the present invention includes, in addition to the above configuration, a swing direction determination unit that determines a swing direction of the user based on a detection result of the head sensor, and the image display unit includes: An image corresponding to the swing direction is displayed.
この様な構成により、ユーザは首振り方向を選択することにより、情報表示エリアに表示される画像を選択することができる。 With such a configuration, the user can select an image displayed in the information display area by selecting a swing direction.
第7の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、上記視線検出部が、上記ユーザの眼を撮影する撮影部と、撮影された画像内における瞳の位置を判別する瞳位置判別部とを有し、上記瞳の位置により視線方向を求めるように構成される。この様な構成により、ユーザの視線方向を検出することができる。 In the image display system according to the seventh aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the line-of-sight detection unit captures the user's eyes and a pupil position determination unit that determines the position of the pupil in the captured image. And the line-of-sight direction is determined from the position of the pupil. With such a configuration, the user's line-of-sight direction can be detected.
第8の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、上記画像表示部が、上記画像を出力する画像出力部と、上記ユーザの眼の近傍に配置されたハーフミラーとを備え、上記ハーフミラーを透過した外光に対し、上記ハーフミラーで反射した上記画像出力部からの出射光が重畳され、上記眼に入射されるように構成される。 In an image display system according to an eighth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the image display unit includes an image output unit that outputs the image, and a half mirror disposed in the vicinity of the user's eye, The light emitted from the image output unit reflected by the half mirror is superimposed on the external light transmitted through the half mirror, and is incident on the eye.
このような構成により、普通に視認できる周辺環境に対し、画像表示を重畳させて表示することにより、画像表示中も周辺環境をある程度視認することができる。これに加えて、不要な画像表示を抑制することにより、ユーザは、周辺環境に注意を向けることができるとともに、周辺環境がより視認しやすくなる。このため、作業効率を向上させるとともに、作業中のユーザの安全性を向上させることができる。 With such a configuration, it is possible to visually recognize the surrounding environment to some extent even during image display by displaying the image display superimposed on the surrounding environment that can be normally visually recognized. In addition to this, by suppressing unnecessary image display, the user can pay attention to the surrounding environment, and the surrounding environment can be more visually recognized. For this reason, while improving work efficiency, the safety of the user during work can be improved.
第9の本発明による画像表示システムは、上記構成に加えて、上記ユーザの音声が入力されるマイクロホンと、上記情報表示エリアにおける画像表示中に入力された上記音声から音声コマンドを識別し、入力信号を生成する音声コマンド識別部とを備え、上記情報表示エリアにおける画像非表示中に入力された上記音声から上記入力信号を生成しないように構成される。 An image display system according to a ninth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, identifies a voice command from a microphone to which the user's voice is input and the voice input during the image display in the information display area. A voice command identification unit for generating a signal, and configured not to generate the input signal from the voice input while the image is not displayed in the information display area.
この様な構成により、情報表示エリア内に画像が表示されていれば、音声コマンドを受け付け、画像が表示されていない場合には、音声コマンドを受け付けないようにすることができる。通常、ユーザは画像表示を見て音声コマンドを入力することから、画像表示されていない場合に、音声コマンドを受け付けないようにすれば、作業中の雑音などが音声コマンドとして誤認識されるのを防止できる。 With such a configuration, it is possible to accept a voice command if an image is displayed in the information display area, and not accept a voice command if no image is displayed. Normally, a user inputs a voice command by looking at the image display. If the voice command is not accepted when the image is not displayed, noise during operation is erroneously recognized as a voice command. Can be prevented.
第10の本発明による画像表示システムは、互いに無線通信可能な携帯表示端末及び表示制御装置からなる画像表示システムであって、上記携帯表示端末は、ユーザの頭部に装着され、当該ユーザの視野内の情報表示エリアに画像表示を行う画像表示部と、上記頭部の回転動作を検出する頭部センサと、上記ユーザの視線方向を検出する視線検出部とを備え、上記表示制御装置は、上記頭部センサの検出結果に基づいて、上記ユーザの首振り角を求める首振り角判別部と、上記視線方向及び上記首振り角に基づいて、上記情報表示エリアにおける画像表示を制御するための表示制御信号を生成する表示制御部とを備え、上記画像表示部は、上記表示制御信号に基づいて、上記情報表示エリアにおける画像表示を開始するように構成される。 An image display system according to a tenth aspect of the present invention is an image display system comprising a portable display terminal and a display control device capable of wireless communication with each other, wherein the portable display terminal is mounted on a user's head and the user's field of view. An image display unit that displays an image in an information display area, a head sensor that detects the rotational movement of the head, and a line-of-sight detection unit that detects the user's line-of-sight direction, and the display control device includes: Based on the detection result of the head sensor, a swing angle discriminating unit for determining the swing angle of the user, and for controlling image display in the information display area based on the line-of-sight direction and the swing angle A display control unit that generates a display control signal, and the image display unit is configured to start image display in the information display area based on the display control signal.
本発明による画像表示システムによれば、視線方向及び上記首振り角に基づいて、ユーザの視野内の情報表示エリアにおける画像表示が開始される。このため、情報表示エリアに画像を表示させたい場合に、ユーザが作業を中断してスイッチ操作等を行う必要がなく、作業効率を向上させることができる。また、画像表示を開始するか否かを首振り角のみに基づいて判断する場合に比べて、ユーザの意に反して画像表示が開始され、作業効率が低下するのを防止することができる。また、不要な画像表示を抑制することにより、作業中のユーザの安全性を向上させることができる。 According to the image display system of the present invention, image display in the information display area in the user's field of view is started based on the line-of-sight direction and the swing angle. For this reason, when it is desired to display an image in the information display area, it is not necessary for the user to interrupt the work and perform a switch operation or the like, and work efficiency can be improved. Further, compared to a case where it is determined whether or not to start image display based only on the swing angle, it is possible to prevent image display from being started against the user's will and a reduction in work efficiency. Further, by suppressing unnecessary image display, it is possible to improve the safety of the user who is working.
また、本発明による画像表示システムによれば、首振り角が画像表示角より大きく、かつ、視線方向が正面方向を含まない表示開始領域内にある場合に、情報表示エリアにおける画像表示部が開始される。このため、ユーザの頭部が正面方向を向いている場合に、画像表示が開始されるのを防止することができる。また、視線方向が表示開始領域内になければ、画像表示が開始されることはなく、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを防止することができる。 According to the image display system of the present invention, the image display unit in the information display area starts when the swing angle is larger than the image display angle and the line-of-sight direction is in the display start area that does not include the front direction. Is done. For this reason, it is possible to prevent image display from being started when the user's head is facing the front. If the line-of-sight direction is not within the display start area, the image display is not started, and the image display can be prevented from starting against the user's will.
また、本発明による画像表示システムによれば、首振り角が画像表示角より大きく、かつ、視線方向が首振り方向とは反対方向である場合に、情報表示エリアにおける画像表示が開始される。このため、ユーザの頭部が正面方向を向いている場合に、画像表示が開始されるのを防止することができる。また、不自然な動作に基づいて画像表示を開始することにより、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを防止することができる。 According to the image display system of the present invention, when the swing angle is larger than the image display angle and the line-of-sight direction is opposite to the swing direction, image display in the information display area is started. For this reason, it is possible to prevent image display from being started when the user's head is facing the front. In addition, by starting image display based on an unnatural operation, it is possible to prevent image display from being started against the user's will.
また、本発明による画像表示システムによれば、情報表示エリア内に画像が表示されていれば、音声コマンドを受け付け、画像が表示されていない場合には、音声コマンドを受け付けない。このため、作業中の雑音などが音声コマンドとして誤認識されるのを防止できる。 Further, according to the image display system of the present invention, a voice command is accepted if an image is displayed in the information display area, and a voice command is not accepted if an image is not displayed. For this reason, it is possible to prevent erroneous recognition of noise during work as a voice command.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態による画像表示システム100の一構成例を示した図であり、図2は、図1の頭部ユニット1Aを後方から見た様子を示した外観図である。この画像表示システム100は、ユーザが装着するHMD1と、無線通信を介してHMD1に接続された管理サーバ2とからなる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an image display system 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is an external view illustrating a state in which the head unit 1A of FIG. 1 is viewed from the rear. The image display system 100 includes an
HMD1は、ユーザの身体に装着され、管理サーバ2から受信した画像を至近距離からユーザの視野内に表示する携帯表示端末である。また、ユーザの視線方向や首振り動作を検出し、検出信号を管理サーバ2へ送信する。管理サーバ2は、これらの検出信号を受信し、HMD1の表示制御を行っている。つまり、管理サーバ2は、HMD1からの検出信号に基づいて、画像表示を行うか否かを判別し、画像表示を行う場合には、画像データを含む表示制御信号をHMD1へ送信し、HMD1が当該画像データに基づく画像表示を行う。
The
この画像表示は、ユーザの視線方向及び首振り角が一定条件を満たしたときに開始される。このため、作業を中断してスイッチ操作などを行わなくても、必要なときに画像表示を開始させることができる。しかも、視線方向の条件と首振り角の条件をともに満たしたときに画像表示が開始されるため、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを抑制することができる。 This image display is started when the user's line-of-sight direction and the swing angle satisfy certain conditions. For this reason, image display can be started when necessary without interrupting the operation and performing a switch operation or the like. Moreover, since the image display is started when both the condition of the line-of-sight direction and the condition of the swing angle are satisfied, it is possible to suppress the start of the image display against the user's will.
本実施の形態では、ユーザの視線方向が表示開始領域内にあり、かつ、ユーザの首振り角が画像表示角を越えた場合に、HMD1による画像表示が開始される。このため、ユーザの首振り動作のみに基づいて画像表示を開始する場合に比べて、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのをより効果的に抑制することができる。
In the present embodiment, when the user's line-of-sight direction is within the display start area and the user's head swing angle exceeds the image display angle, image display by the
HMD1は、ユーザの頭部に装着される頭部ユニット1Aと、ユーザの胴体に装着される胴体ユニット1Bとによって構成される。ここでは、頭部ユニット1A及び胴体ユニット1Bが、通信ケーブル32を介して互いに接続されている場合について説明するが、Bluetoothなどの無線通信回線を介して互いに接続されていてもよい。
The
頭部ユニット1Aは、眼鏡型フレーム30、メインモジュール31、ハーフミラー142及びマイクロホン15からなる。眼鏡型フレーム30は、一般的な眼鏡と同様の形状からなり、頭部ユニット1Aをユーザの頭部に装着する装着手段である。この眼鏡型フレーム30には、カメラ13、マイクロホン15、メインモジュール31及びハーフミラー142が取り付けられている。
The
カメラ13は、ユーザの視線方向を検出するためにユーザの眼を撮影する視線検出部であり、眼鏡型フレーム30のレンズフレームのユーザ側に配置されている。例えば、CCDカメラやCMOSイメージセンサをカメラ13として用いることができる。このカメラ13が出力する撮影画像内における瞳の位置を識別することにより、ユーザの視線方向を判別することができる。
The
マイクロホン15は、ユーザの音声を入力するための音声入力部である。マイクロホン15に音声が入力されると、当該音声に含まれる音声コマンドが識別される。このため、ユーザは、スイッチ操作などを行うことなく、入力を行うことができる。
The
メインモジュール31は、ユーザの左眼の近傍に配置されている。このメインモジュール31には、画像出力部141及び頭部センサ11が内蔵されている。画像出力部141は、管理サーバ2から受信した画像データに基づいて画像を出力する画像出力部であり、例えば、液晶パネルが用いられる。頭部センサ11は、ユーザの頭部の上下方向及び左右方向の回転動作を検出するためのセンサであり、例えば、周知のジャイロセンサが用いられる。
The
ハーフミラー142は、メインモジュール31に取り付けられ、ユーザの左眼の視野内に配置されている。ユーザの周辺環境から入射する外光は、その一部がハーフミラー142を透過し、ユーザの左眼に入射する。また、画像出力部141からの出力光は、ハーフミラー142で反射され、ユーザの左眼に入射する。つまり、外光及び出力光がともにユーザの眼に入射され、画像出力部141の画像は、外光に重畳されてユーザの視野内に表示される。ただし、一般に、HMD1による画像表示中は、周辺環境の視認性は著しく低下する。
The
胴体ユニット1Bは、通信ケーブル32を介して頭部ユニット1Aと接続され、頭部ユニット1Aを制御するコントローラであり、例えば、ユーザのウエストに装着される。この胴体ユニット1Bは、管理サーバ2と通信するためのアンテナが設けられているとともに、胴体センサ12が内蔵されている。
The body unit 1B is connected to the head unit 1A via the
胴体センサ12は、ユーザの胴体の左右方向の回転動作を検出するためのセンサであり、例えば、周知のジャイロセンサが用いられる。頭部センサ11が検出した左右方向の回転動作と、胴体センサ12が検出した左右方向の回転動作とを用いることにより、左右方向に関するユーザの首振り角を正確に判別することができる。
The
図3は、図1の画像表示システム100の機能構成の一例を示したブロック図であり、HMD1及び管理サーバ2の詳細構成例が示されている。HMD1は、通信部10、頭部センサ11、胴体センサ12、カメラ13、画像表示部14及びマイクロホン15からなる。また、管理サーバ2は、通信部20、首振り角判別部21、首振り方向判別部22、視線方向判別部23、音声コマンド識別部25及び表示制御部26からなる。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the image display system 100 in FIG. 1, and illustrates detailed configuration examples of the
通信部10,20は、無線通信を行うための通信手段であり、HMD1及び管理サーバ2は、無線通信回線を介して接続されている。例えば、管理サーバ2が無線LANのアクセスポイントに接続され、HMD1が当該アクセスポイントとの間で無線通信を行うことにより、HMD1及び管理サーバ2が、無線LANを介して互いに接続されるように構成される。ここでは、通信部10,20を介して、検出信号S1〜S4が、HMD1から管理サーバ2へ送信され、表示制御信号C1が、管理サーバ2からHMD1へ送信されるものとする。
The
頭部センサ11は、ユーザの頭部の回転動作を検出し、検出信号S1を出力する。ここでは、2個のジャイロセンサを用いて、上下方向の回転動作の角速度ωVと、左右方向の回転動作の角速度ωH1とを求め、これらの角速度ωV,ωH1を含む検出信号S1を生成している。
The
胴体センサ12は、ユーザの胴体の回転動作を検出し、検出信号S2を出力する。ここでは、1個のジャイロセンサを用いて、左右方向の回転運動の角速度ωH2を求め、この角速度ωH2を含む検出信号S2を生成している。
The
カメラ13は、ユーザの眼を撮影し、撮影画像を含む検出信号S3を出力する。画像表示部14は、画像出力部141及びハーフミラー142からなり、表示制御部26からの表示制御信号C1に基づいて、画像出力部141が画像を生成し、ハーフミラー142が、当該画像をユーザの視野内に表示する。マイクロホン15は、ユーザの音声を電気信号に変換し、音声信号を含む検出信号S4を生成する。
The
首振り角判別部21は、検出信号S1,S2に基づいてユーザの首振り角を求め、これらの首振り角を予め定められた画像表示角と比較する。この画像表示システム100では、首振り角が画像表示角よりも大きな首振り動作が行われたことが画像表示の条件となっている。このため、首振り角判別部21は、この開始条件が成立しているか否かを判別し、判別結果を表示制御部26へ出力する。
The swing
首振り角は、ユーザの顔の正面方向が基準方向に対してなす角度であり、首振り角判別部21は、上下方向及び左右方向の首振り角θV,θHをそれぞれ求めている。
The swing angle is an angle formed by the front direction of the user's face with respect to the reference direction, and the swing
上下方向の首振り角θVは、鉛直面内において顔の正面方向が基準方向に対してなす角度として定義される。ここでは、水平方向を基準方向とし、顔の正面方向が水平方向に対してなす角度が、上下方向の首振り角θVとして求められるものとする。このような上下方向の首振り角θVは、頭部センサ11が検出した上下方向の角速度ωVを積分することによって求められる。なお、頭部センサ11が角度センサであれば、上下方向の首振り角θVが、頭部センサ11によって直接求められる。
Swing angle theta V in the vertical direction, the front direction of the face in a vertical plane is defined as the angle formed with respect to the reference direction. Here, the horizontal direction as a reference direction, the front direction of the face is the angle formed with respect to the horizontal direction, it assumed to be determined as a vertical direction of the swing angle theta V. Such a vertical swing angle θ V can be obtained by integrating the vertical angular velocity ω V detected by the
また、左右方向の首振り角θHは、水平面内において顔の正面方向が基準方向に対してなす角度として定義される。ここでは、ユーザの胴体の正面方向を基準方向とし、顔の正面方向が胴体の正面方向に対してなす角度が、左右方向の首振り角θHとして求められるものとする。このような左右方向の首振り角θHは、頭部センサ11が検出した左右方向の角速度ωV1と、胴体センサ12が検出した左右方向の角速度ωV2との差を積分することによって求められる。
The horizontal swing angle θ H is defined as an angle formed by the front direction of the face with respect to the reference direction in the horizontal plane. Here, a body in the front direction reference direction of the user, the front direction of the face is the angle formed relative to the fuselage in the front direction, it assumed to be determined as a left-right direction of the swing angle theta H. Such a lateral swing angle θ H is obtained by integrating the difference between the lateral angular velocity ω V1 detected by the
首振り方向判別部22は、検出信号S1,S2に基づいてユーザの首振り方向を判別する。この画像表示システム100では、首振り方向に応じた画像が表示される。このため、首振り方向判別部22は、首振り方向を判別し、この判別結果を表示制御部26へ出力する。ここでは、上下左右の4方向のうち、いずれの方向へ首が振られているのかが、首振り方向判別部22によって判別される。このような判別は、首振り角判別部21が求めた上下方向の首振り角θVと、左右方向の首振り角θHとの絶対値を比較することにより行うことができる。
The head swing
視線方向判別部23は、カメラ13からの検出信号S3に基づいて、ユーザの視線方向が、画像表示の開示条件を満足しているか否かを判別する。この画像表示システム100では、視線方向が予め定められた表示開始領域内であることが画像表示の開始条件となっている。このため、視線方向判別部23は、ユーザの視線方向を求め、当該視線方向が表示開始領域内であるか否かを判別し、この判別結果を表示制御部26へ出力する。ここでは、カメラ13の撮影画像からユーザの瞳の画像を識別し、撮影画像内における瞳の位置に基づいて、ユーザの視線方向が求められるものとする。
The line-of-sight
音声コマンド識別部25は、マイクロホン15からの検出信号S4に基づいて入力信号を生成している。この画像表示システム100では、画像表示中に音声が入力された場合、当該音声から音声コマンドを抽出し、音声コマンドに対応する入力処理が行われる。このため、音声コマンド識別部25は、検出信号S4が入力されると、マイクロホン15からの音声信号に含まれる音声コマンドを識別し、当該音声コマンドに対応する入力信号を生成する。例えば、音声コマンドの特徴データが予め与えられており、音声信号について当該特徴データとのマッチングを行うことにより、音声信号から音声コマンドを抽出し、当該音声コマンドに対応する入力信号を生成する。
The voice
ただし、このような音声コマンドの識別処理は、画像表示中に入力された音声について行われ、画像の非表示中に入力された音声については行われない。一般に、音声入力が行われるのは画像表示中であるため、画像非表示中に音声入力を受け付けないことにより、ユーザの音声以外のノイズが音声コマンドとして誤認識されるのを防止することができる。ここでは、音声コマンド識別部25が、表示状態信号C2に基づいて、音声コマンドの識別処理を行っているものとする。表示状態信号C2は、画像表示中であるか否かを示す信号であり、表示制御部26によって生成される。
However, such voice command identification processing is performed for voice input during image display, and is not performed for voice input during image non-display. In general, since voice input is performed during image display, by not accepting voice input while images are not displayed, noise other than the user's voice can be prevented from being erroneously recognized as a voice command. . Here, it is assumed that the voice
表示制御部26は、表示制御信号C1を出力し、画像表示部14による画像表示を制御する。この表示制御部26は、首振り方向判別部22の判別結果に基づいて、ユーザの首振り方向に予め対応づけられた画像を表示画像として選択する。このため、ユーザの首振り方向に対応する画像が、画像表示部14によって表示される。また、音声コマンド識別部25からの入力信号に基づいて、画像表示が行われる。例えば、ユーザが表示画像を指定する音声コマンドを入力した場合、表示制御部26は、指定された画像をHMD1の表示画像として選択する。
The
さらに、画像が表示されていないが画像非表示中であれば、表示制御部26は、首振り角判別部21及び視線方向判別部23の判別結果に基づいて画像表示を開始する。このため、画像の非表示状態では、ユーザの首振り角及び視線方向が所定条件を満たすことにより、画像表示部14による画像表示が開始される。
Furthermore, if no image is displayed but the image is not being displayed, the
一方、画像が表示されている画像表示中であれば、表示制御部26が、首振り角判別部21の判別結果に基づいて画像表示を終了する。つまり、ユーザの首振り角が画像表示角よりも小さくなれば、直ちに画像表示を終了し、あるいは、一定時間の経過後に画像表示を終了する。
On the other hand, if the image being displayed is being displayed, the
図4は、図3の首振り角判別部21における判別処理についての説明図であり、図中の(a)には、HMD1を装着したユーザを上から見た場合の様子が示され、図中の(b)には、ユーザを右から見た場合の様子が示されている。図中のハッチングを付した領域は、ユーザの首振り角θH,θVが、画像表示角θH1,θV1,θV2を越える領域であり、HMD1による画像表示が行われる領域である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the discrimination processing in the swing
首振り角判別部21は、左右方向の首振り角θHの絶対値を画像表示角θH1と比較し、左方向又は右方向に画像表示角θH1よりも大きな首振りが行われた否かを判別する。例えば、画像表示角θH1が40°である場合、胴体正面の基準方向を挟んで80°の角度範囲内では画像表示が行われず、左右いずれかに40°以上の首振りが行われていれば画像表示が行われる。一般に、左右方向の首振りの限界角度は約60°であるため、画像表示角θH1が40°であれば、限界角度までに約20°のマージンがあり、ユーザは、左方向又は右方向のいずれかに40〜60°の角度範囲で首振りを行えば、画像を表示させることができる。
Not swing
また、首振り角判別部21は、上下方向の首振り角θVを画像表示角θV1,θV2と比較し、上方向の画像表示角θV1又は下方向の画像表示角θV2よりも大きな首振りが行われた否かを判別する。例えば、上方向の画像表示角θV1が30°、下方向の画像表示角θV2が40°である場合、水平方向を挟んで70°の角度範囲内では画像表示が行われず、上方向に30°以上あるいは下方向に40°以上の首振りが行われていれば画像表示が行われる。一般に、上下方向の首振りの限界角度は上方向が下方向よりも狭い。このため、ここでは、上方向の画像表示角θV1と下方向の画像表示角θV2とを異ならせている。
Further, the swing
なお、本実施の形態では、左方向及び右方向の画像表示角θH1を一致させる場合の例について説明するが、作業中のユーザの動作等を考慮し、これらの画像表示角θH1を互いに異ならせることもできる。また、ここでは、上方向及び下方向の画像表示角θV1,θV2を互いに異ならせる場合の例について説明するが、必要に応じて一致させることもできる。 In the present embodiment, an example in which the left and right image display angles θ H1 are matched will be described. However, in consideration of the user's operation during work, the image display angles θ H1 are set to each other. It can be different. Here, an example in which the image display angles θ V1 and θ V2 in the upper direction and the lower direction are different from each other will be described. However, they can be matched as necessary.
図5は、画像表示が行われる首振り角の範囲をユーザから見た仮想的な領域として示した説明図であり、図4の(a)及び(b)を組み合わせて3次元的に示した図に相当する。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the range of the swing angle in which image display is performed as a virtual region viewed from the user, and is shown three-dimensionally by combining (a) and (b) of FIG. It corresponds to the figure.
図中の基準方向40は、首振りを行っていないときのユーザの正面方向、つまり、左右方向が胴体の正面方向であって、上下方向が水平方向となる方向である。非表示ゾーン41は、ユーザが顔を向けた場合に、HMD1による画像表示を終了させる仮想領域であり、表示ゾーン42は、ユーザが顔を向けた場合に、HMD1による画像表示を継続させ、あるいは、視線方向の条件を満たせば、HMD1による画像表示を開始させる仮想領域であり、ハッチングを付して示されている。
A
非表示ゾーン41は、基準方向40を含む矩形領域からなる。この矩形領域の高さは、上下方向の画像表示角の和(θV1+θV2)に相当し、幅は左右方向の画像表示角の和2θH1に相当する。
The non-display zone 41 is a rectangular area including the
一方、表示ゾーン42は、非表示ゾーン41の周囲に形成された矩形枠領域である。また、表示ゾーン42は、首振り方向が異なる4つの表示ゾーン42a〜42dからなる。すなわち、首振り方向が、42aは左方向、42bは右方向、42cは上方向、42dは下方向である場合の表示ゾーンであり、ユーザの首振り方向に応じた画像が表示される。
On the other hand, the display zone 42 is a rectangular frame region formed around the non-display zone 41. The display zone 42 includes four
図6は、視線方向の判別処理に用いられる表示開始領域5の一例を示した図である。この図では、表示開始領域5が、左レンズ内の左下の領域として示されている。視線方向判別部23は、ユーザの視線方向が、表示開始領域5内にあるか否かを判別している。視線方向が表示開始領域5内になければ、画像表示の開始条件が成立せず、視線方向が表示開始領域5内にあれば、画像表示の開始条件が成立する。なお、ここでは、表示開始領域5が、左レンズ内の左下の領域である場合の例を示したが、表示開始領域5は、少なくとも正面方向を含まない予め定められた領域であればよく、任意に定めることができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the
図7のステップS101〜S108は、図3の画像表示システム100における表示制御処理の一例を示したフローチャートである。この表示制御処理は、ユーザの頭部の回転動作が検出された場合に開始される処理であり、頭部センサ11又は胴体センサ12からの検出信号S1,S2に基づいて実行される。
Steps S101 to S108 in FIG. 7 are flowcharts showing an example of display control processing in the image display system 100 in FIG. This display control process is a process that is started when the rotation of the user's head is detected, and is executed based on the detection signals S1 and S2 from the
まず、首振り角判別部21が、検出信号S1,S2に基づいて、左右方向の首振り角θHと、上下方向の首振り角θVを求める(ステップS101)。次に、首振り角判別部21は、求められた首振り角θH,θVに基づいて、ユーザの顔が非表示ゾーン41又は表示ゾーン42のいずれを向いているのかを判別する(ステップS102)。すなわち、左右方向の首振り角θHの絶対値を左右方向の画像表示角θH1と比較するとともに、上下方向の首振り角θVを左右方向の画像表示角θV1,θV2と比較する。その結果、首振り角θH,θVのいずれかが画像表示角よりも大きければ、ユーザの顔は表示ゾーン42内を向いていると判断する。一方、首振り角θH,θVがいずれも画像表示角以下であれば、ユーザの顔が非表示ゾーン41内を向いていると判断する。
First, the swing
その結果、ユーザの顔が非表示ゾーン41内を向いていると判断すれば、画像を非表示にして当該表示制御処理を終了する(ステップS103)。つまり、ユーザの首振り角が、画像表示角よりも小さければ、画像表示を終了する。 As a result, if it is determined that the user's face is facing the non-display zone 41, the image is not displayed and the display control process is terminated (step S103). That is, if the user swing angle is smaller than the image display angle, the image display is terminated.
一方、ステップS102において、ユーザの顔が表示ゾーン42内を向いていると判断した場合、HMD1の表示状態に基づいて動作が異なる(ステップS104)。すなわち、既に画像が表示されている画像表示中であれば、ステップS107へ進む。一方、画像が表示されていない画像非表示中であれば、ステップS105へ進み、画像表示の開始条件として視線方向の判別処理が行われる。 On the other hand, when it is determined in step S102 that the user's face is facing the display zone 42, the operation differs based on the display state of the HMD 1 (step S104). That is, if an image already displayed is being displayed, the process proceeds to step S107. On the other hand, if the image is not being displayed and the image is not being displayed, the process proceeds to step S105, and the line-of-sight direction determination process is performed as an image display start condition.
HMD1が画像非表示中であった場合、視線方向判別部23が、カメラ13からの検出信号S3に基づいて、ユーザの視線方向が求められる(ステップS105)。次に、視線方向判別部23は、求められた視線方向が、表示開始領域5内であるか否かを判別する(ステップS106)。
When the
その結果、ユーザの視線方向が表示開始領域5外であると判別すれば、当該表示制御処理を終了する。つまり、画像表示は開始されず、HMD1は非表示状態を維持する。一方、ユーザの視線方向が表示開始領域5内であると判別すれば、この判別結果に基づいて、表示制御部26が、画像表示を開始するための表示制御信号を生成し、HMD1は、画像非表示状態から画像表示状態へ移行する。
As a result, if it is determined that the user's line-of-sight direction is outside the
ステップS104において画像表示中であった場合、あるいは、ステップS106において視線方向が表示開始領域5内であった場合、首振り方向判別部22により、ユーザの首振り方向が判別される(ステップS107)。例えば、ユーザが首を振った方向が、上下左右の4方向のうち、いずれの方向であるのかが判別される。この判別結果に基づいて、表示制御部26は、首振り方向に対応する画像データを選択し、当該画像データを含む表示制御信号C1を生成し、この表示制御信号C1に基づいて、画像表示部14が、首振り方向に対応する画像表示を行う(ステップS108)。
If an image is being displayed in step S104, or if the line-of-sight direction is within the
図8のステップS201〜S204は、図1の画像表示システム100における音声入力処理の一例を示したフローチャートである。この音声入力処理は、ユーザが音声入力を行った場合に開始される処理であり、マイクロホン15からの検出信号S4に基づいて実行される。
Steps S201 to S204 in FIG. 8 are flowcharts showing an example of voice input processing in the image display system 100 in FIG. The voice input process is a process that is started when the user performs voice input, and is executed based on the detection signal S4 from the
マイクロホン15に音声が入力された場合、HMD1の表示状態に基づいて動作が異なる(ステップS201)。すなわち、画像非表示中であれば、何も行わずに当該音声入力処理を終了する。つまり、画像非表示中における音声入力は受け付けられない。
When sound is input to the
一方、画像表示中であった場合、音声コマンド識別部25が、音声信号に含まれる音声コマンドを識別する。すなわち、音声信号に予め定められた音声コマンドが含まれているか否かを判別する(ステップS202)。その結果、音声コマンドが識別できなかった場合には、処理を終了する(ステップS203)。
On the other hand, when the image is being displayed, the voice
ステップS203において、音声信号から音声コマンドを抽出することができた場合、音声コマンド識別部25は、当該音声コマンドに対応する入力信号を生成し、当該音声入力処理を終了する(ステップS204)。例えば、識別された音声コマンドが表示制御のための入力であれば、当該入力信号は表示制御部26へ出力される。また、識別された音声コマンドが表示制御以外の入力であれば、図示しないその他の制御部へ出力される。
If the voice command can be extracted from the voice signal in step S203, the voice
本実施の形態による画像表示システム100では、ユーザの頭部に装着された頭部センサ11がユーザの頭部の回転動作を検出し、首振り角判別部21が、この検出結果に基づいて、ユーザの首振り角を求めている。また、ユーザの頭部に装着されたカメラ13の撮影画像を用いて、視線方向判別部23が、ユーザの視線方向を検出している。そして、これらの検出結果に基づいて、HMD1による画像表示が開始される。
In the image display system 100 according to the present embodiment, the
このため、画像表示を開始するために、ユーザは、作業を中断してスイッチ操作等を行う必要がなく、作業効率を向上させることができる。また、画像表示を開始するか否かを視線方向及び首振り角に基づいて判断することにより、ユーザの意に反して画像表示が開始され、作業効率が低下するのを防止することができる。また、不要な画像表示を抑制することにより、作業中のユーザの安全性を向上させることができる。 For this reason, in order to start the image display, the user does not need to interrupt the operation and perform a switch operation or the like, and the work efficiency can be improved. Further, by determining whether or not to start image display based on the line-of-sight direction and the swing angle, it is possible to prevent image display from being started against the user's will and reducing work efficiency. Further, by suppressing unnecessary image display, it is possible to improve the safety of the user who is working.
また、本実施の形態による画像表示システム100では、首振り角判別部21が、ユーザの首振り角を画像表示角と比較し、首振り角が画像表示角よりも大きいか否かを判別している。また、視線方向判別部23により、視線方向がユーザの顔の正面方向を含まない表示開始領域5内であるか否かが判別される。そして、これらの検出結果に基づいて画像表示が開始される。
In image display system 100 according to the present embodiment, swing
このため、ユーザが正面方向を向いている場合に、画像表示が開始されるのを防止することができる。また、ユーザの首振り角が画像表示角よりも大きい場合であっても、視線方向が表示開始領域内になければ、画像表示が開始されることはなく、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを抑制することができる。 For this reason, it is possible to prevent the image display from being started when the user is facing the front direction. Even if the user's swing angle is larger than the image display angle, if the line-of-sight direction is not within the display start area, the image display is not started, and the image display is contrary to the user's will. It can be suppressed from starting.
また、本実施の形態による画像表示システム100では、ユーザの胴体に装着された胴体センサ12がユーザの胴体の回転動作を検出し、首振り角判別部21が、頭部センサ11及び胴体センサ12の検出結果に基づいて、左右方向の首振り角を求めている。
Further, in the image display system 100 according to the present embodiment, the
このため、頭部センサ11の検出結果のみを用いる場合に比べて、左右方向の首振り角を正確に検出することができ、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを抑制することができる。
For this reason, compared with the case where only the detection result of the
また、本実施の形態による画像表示システム100では、マイクロホン15が、ユーザの音声を音声信号に変換し、音声コマンド識別部25が、画像表示中に入力された音声信号に含まれる音声コマンドを識別し、この識別結果に基づいて入力信号を生成している。しかも、画像非表示中に音声入力が行われても入力信号は生成されず、画像非表示中における音声入力は受け付けていない。
In the image display system 100 according to the present embodiment, the
このため、入力を行うために、ユーザは、作業を中断してスイッチ操作等を行う必要がなく、作業効率を向上させることができる。また、画像非表示中における音声入力を受け付けないため、ノイズなどを音声コマンドとして誤認識するのを抑制することができる。 For this reason, in order to perform an input, the user does not need to interrupt the work and perform a switch operation or the like, and work efficiency can be improved. In addition, since voice input during image non-display is not accepted, it is possible to suppress erroneous recognition of noise or the like as a voice command.
実施の形態2.
実施の形態1では、首振り角が画像表示角よりも大きく、かつ、視線方向が表示開始領域5内にある場合に、画像表示を開始する画像表示システム100について説明した。これに対し、本実施の形態では、首振り角が画像表示角よりも大きく、かつ、視線方向が首振り方向とは反対方向である場合に、画像表示を開始する画像表示システム101について説明する。なお、実施の形態2による画像表示システム101の基本的構成は、実施の形態1による画像表示システム100の場合と同様であるため、ここでは、両者の相違点について説明する。
In the first embodiment, the image display system 100 that starts image display when the swing angle is larger than the image display angle and the line-of-sight direction is within the
図9は、本発明の実施の形態2による画像表示システム101の機能構成の一例を示したブロックである。実施の形態1による画像表示システムの構成(図3)と比較すれば、首振り方向判別部22による首振り方向の判別結果が視線方向判別部23へ入力されている点で異なる。
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the image display system 101 according to the second embodiment of the present invention. Compared to the configuration of the image display system according to the first embodiment (FIG. 3), the difference is that the swing direction determination result by the swing
視線方向判別部23は、ユーザの視線方向が首振り方向と反対方向であるか否かを判別している。ここでは、首振り方向判別部22が、首振り方向が上下左右の4方向のいずれであるのかを判別しているため、視線方向判別部23も、視線方向が上下左右の4方向のうち、いずれの方向であるのかを判別する。そして、判別された視線方向を首振り方向と比較することにより、互いに反対方向であるのか否かを判別している。
The line-of-sight
図10は、本発明の実施の形態2による視線方向判別処理についての説明図である。図中には、4つの視線方向判別領域5a〜5dが、左レンズ内の一部の領域として示されている。視線方向判別部23は、ユーザの視線方向が視線方向判別領域5a内にあれば、視線方向が左方向であると判別する。同様にして、視線方向判別領域5b,5c,5d内にあれば、それぞれ右方向、上方向、下方向であると判別する。この様にして視線方向が上下左右のいずれであるのかが判別できれば、この判別結果を首振り方向と比較することにより、互いに反対方向であるか否かを判別することができる。なお、方向判別部5a〜5dのいずれにも属していない場合には、正面方向であると判別され、首振り方向と反対方向ではないと判断される。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the line-of-sight direction determination process according to the second embodiment of the present invention. In the drawing, four line-of-sight
図11のステップS301〜S308は、図9の画像表示システム101における表示制御処理の一例を示したフローチャートである。このフローチャートは、ステップS304,S306及びS307を除き、図7のフローチャートと同様である。 Steps S301 to S308 in FIG. 11 are flowcharts showing an example of display control processing in the image display system 101 in FIG. This flowchart is the same as the flowchart of FIG. 7 except for steps S304, S306, and S307.
ステップS302において、ユーザの顔が表示ゾーン42内を向いていると判断された場合、首振り方向判別部22が、ユーザの首振り方向を判別する(ステップS304)。例えば、ユーザが首を振った方向が、上下左右の4方向のうち、いずれの方向であるのかを判別する。
When it is determined in step S302 that the user's face is facing the display zone 42, the swing
次に、HMD1が画像表示中である場合には、HMD1の表示画像が、首振り方向に対応する画像に切り替えられ、当該表示制御処理を終了する(ステップS305,S308)。
Next, when the
一方、HMD1が画像非表示中である場合には、視線方向判別部23が、ユーザの視線方向が上下左右の4方向のうち、いずれの方向であるのかを判別する(ステップS306)。そして、判別された視線方向が首振り方向と反対方向であるのかを判別する(ステップS307)。
On the other hand, when the
その結果、視線方向が首振り方向と反対方向でないと判別すれば、当該表示制御処理を終了する。つまり、画像表示は開始されず、HMD1は非表示状態を維持する。一方、ユーザの視線方向が首振り方向と反対方向であると判別すれば、この判別結果に基づいて、表示制御部26が、画像表示を開始するための表示制御信号C1を生成し、HMD1は、画像非表示状態から画像表示状態へ移行する。
As a result, if it is determined that the line-of-sight direction is not the direction opposite to the swinging direction, the display control process ends. That is, the image display is not started, and the
本実施の形態による画像表示システムでは、首振り角が画像表示角より大きく、かつ、視線方向が首振り方向とは反対方向である場合に、画像表示が開始される。一般に、視線方向と首振り方向が互いに反対方向になるという動作は、意識的に行わなければ生じない不自然な動作であるため、この様な条件に基づいて画像表示を開始することにより、ユーザの意に反して画像表示が開始されるのを防止することができる。 In the image display system according to the present embodiment, image display is started when the swing angle is larger than the image display angle and the line-of-sight direction is opposite to the swing direction. In general, the movement in which the line-of-sight direction and the swing direction are opposite to each other is an unnatural movement that must be performed consciously. Therefore, by starting image display based on such a condition, the user can It is possible to prevent the image display from being started contrary to the intention.
実施の形態3.
上記実施の形態1,2では、首振り角及び視線方向に基づいて、HMD1による画像表示の有無をユーザが制御する画像表示システム100,101について説明した。これに対し、実施の形態3では、HMD1による表示領域の全体ではなく、その一部について、同様の制御を行う場合について説明する。
In the first and second embodiments, the image display systems 100 and 101 in which the user controls the presence / absence of image display by the
図12は、本発明の実施の形態3による画像表示の一例を示した図であり、HMD1を装着してピッキング作業を行っているユーザが視認するHMD1の表示画像の一例が示されている。また、図中の(a)には、画像非表示中の様子が示され、(b)には、画像表示中の様子が示されている。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an image display according to the third embodiment of the present invention, in which an example of a display image of
このHMD1は、ユーザが視認可能な矩形の画像表示エリア60を有している。この画像表示エリア60は、上部の常時表示エリア61と、下部の情報表示エリア62とに分割されている。
The
常時表示エリア61は、無線通信の電波状態、電池残量、ユーザ名、作業名などの基本的情報を表示するための表示領域であり、HMD1への電源投入中は常時表示され、その表示の有無をユーザが制御することはできない。ただし、常時表示エリア61は、画像表示エリア60の周縁部に設けられた比較的狭い領域であることから、常時表示されていても、ユーザの作業効率を低下させず、また、安全性にもほとんど影響を与えない。
The
一方、情報表示エリア62は、作業に必要な詳細情報が表示される表示エリアであり、ユーザの首振り動作及び視線方向により、その表示の有無を制御することができる。この情報表示エリア62は、画像表示エリア60の大部分を占めるとともに、画像表示エリア60の中央を含んでいるため、ユーザは、必要なときには画像を表示させ、不要なときには画像を表示させないことが望ましい。
On the other hand, the
本実施の形態による画像表示システムは、ユーザの視線方向及び首振り角に基づいて、情報表示エリア62における画像表示の有無が制御される。つまり、情報表示エリアがHMD1の画像表示エリア60の一部の領域であれば、その一部の領域について、ユーザが表示又は非表示の制御を行うことができる。なお、HMD1の画像表示エリアの全体が情報表示エリア62であってもよいことは言うまでもない。
In the image display system according to the present embodiment, the presence or absence of image display in the
なお、上記実施の形態1〜3では、画像表示システム100,101が管理サーバ2を備えている場合について説明したが、本発明は、このような構成のみに限定されない。例えば、管理サーバ2の機能を胴体ユニット1B内に取り込むことにより、管理サーバ2を必要としない画像表示システムとして実現することもできる。
In the first to third embodiments, the case where the image display systems 100 and 101 include the
また、胴体センサ12を除き、胴体センサ12の機能を頭部ユニット1A内に取り込むことにより、胴体ユニット1Bを必要としないHMD1を実現することができる。この場合、管理サーバ2の機能も頭部ユニット1A内に取り込めば、頭部ユニット1Aのみで構成される画像表示システムを実現することができる。
Further, by incorporating the function of the
また、上記実施の形態では、上下左右の首振り角を検出し、ユーザの顔について、上下左右の2次元の向きを判別し、画像の表示又は非表示を制御する場合について説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されない。例えば、左右方向の首振り角のみを検出し、ユーザの顔の左右方向の向きに基づいて、画像の表示又は非表示を制御することもできる。同様にして、上下方向の首振り角のみを検出し、ユーザの顔の上下方向の向きに基づいて、画像の表示又は非表示を制御することもできる。 In the above embodiment, the case where the vertical and horizontal swing angles are detected, the two-dimensional orientation of the user's face is determined, and the display or non-display of the image is controlled. The invention is not limited to such a case. For example, only the horizontal swing angle can be detected, and display or non-display of an image can be controlled based on the horizontal direction of the user's face. Similarly, only the vertical swing angle can be detected, and display or non-display of an image can be controlled based on the vertical direction of the user's face.
また、上記実施の形態では、頭部センサ11及び胴体センサ12が、頭部及び胴体の角速度をそれぞれ検出する場合について説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されない。例えば、頭部及び胴体の回転角をそれぞれ検出するものであってよい。
Moreover, although the case where the
また、上記実施の形態では、ハーフミラー142を備えた画像表示システムについて説明したが、本発明は、この様な場合のみに限定されない。例えば、ビーム光を網膜上でスキャンさせることにより、画像を視認させるようが画像表示システムであっても、本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the image display system including the
42a〜42d 表示ゾーン
1 HMD(ヘッドマウントディスプレイ)
1A 頭部ユニット
1B 胴体ユニット
10,20 通信部
11 頭部センサ
12 胴体センサ
13 カメラ
14 画像表示部
141 画像出力部
142 ハーフミラー
15 マイクロホン
2 管理サーバ
21 首振り角判別部
22 首振り方向判別部
23 視線方向判別部
25 音声コマンド識別部
26 表示制御部
30 眼鏡型フレーム
31 メインモジュール
32 通信ケーブル
40 基準方向
41 非表示ゾーン
42 表示ゾーン
5 表示開始領域
5a〜5d 視線方向判別領域
60 画像表示エリア
61 常時表示エリア
62 情報表示エリア
100,101 画像表示システム
C1 表示制御信号
C2 表示状態信号
S1〜S4 検出信号
θH,θV 首振り角
θH1,θV1,θV2 画像表示角
ωV,ωH1,ωH2 角速度
42a to
1A head unit
Claims (10)
上記頭部に装着され、上記頭部の回転動作を検出する頭部センサと、
上記ユーザの視線方向を検出する視線検出部と、
上記頭部センサの検出結果に基づいて、上記ユーザの首振り角を求める首振り角判別部とを備え、
上記画像表示部は、上記視線方向及び上記首振り角に基づいて、上記情報表示エリアにおける画像表示を開始することを特徴とする画像表示システム。 An image display unit that is mounted on a user's head and displays an image in an information display area within the user's field of view;
A head sensor that is mounted on the head and detects rotational movement of the head;
A line-of-sight detection unit for detecting the user's line-of-sight direction;
Based on the detection result of the head sensor, a swing angle determining unit for determining the swing angle of the user,
The image display system, wherein the image display unit starts image display in the information display area based on the line-of-sight direction and the swing angle.
上記画像表示部は、上記首振り角が画像表示角より大きく、かつ、上記視線方向が上記首振り方向とは反対方向である場合に、上記情報表示エリアにおける画像表示を開始することを特徴とする請求項1に記載の画像表示システム。 Based on the detection result of the head sensor, a swing direction discriminating unit for determining the swing direction of the user is provided,
The image display unit starts image display in the information display area when the swing angle is larger than the image display angle and the line-of-sight direction is opposite to the swing direction. The image display system according to claim 1.
上記首振り角判別部は、上記頭部センサ及び上記胴体センサの検出結果に基づいて左右方向に関する上記首振り角を求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像表示システム。 A torso sensor that is mounted on the torso of the user and detects the rotation of the torso,
4. The image display system according to claim 1, wherein the swing angle determination unit obtains the swing angle in the left-right direction based on detection results of the head sensor and the body sensor. .
上記画像表示部は、上記首振り方向に応じた画像を表示することを特徴とする請求項1に記載の画像表示システム。 Based on the detection result of the head sensor, a swing direction discriminating unit for determining the swing direction of the user is provided,
The image display system according to claim 1, wherein the image display unit displays an image corresponding to the swing direction.
上記ハーフミラーを透過した外光に対し、上記ハーフミラーで反射した上記画像出力部からの出射光が重畳され、上記眼に入射されることを特徴とする請求項1に記載の画像表示システム。 The image display unit includes an image output unit that outputs the image, and a half mirror disposed in the vicinity of the user's eye,
2. The image display system according to claim 1, wherein light emitted from the image output unit reflected by the half mirror is superimposed on external light transmitted through the half mirror and is incident on the eye.
上記情報表示エリアにおける画像表示中に入力された上記音声から音声コマンドを識別し、入力信号を生成する音声コマンド識別部とを備え、
上記情報表示エリアにおける画像非表示中に入力された上記音声から上記入力信号を生成しないことを特徴とする請求項1に記載の画像表示システム。 A microphone to which the user's voice is input;
A voice command identifying unit that identifies a voice command from the voice input during image display in the information display area and generates an input signal;
The image display system according to claim 1, wherein the input signal is not generated from the sound input while the image is not displayed in the information display area.
上記携帯表示端末は、
ユーザの頭部に装着され、当該ユーザの視野内の情報表示エリアに画像表示を行う画像表示部と、
上記頭部の回転動作を検出する頭部センサと、
上記ユーザの視線方向を検出する視線検出部とを備え、
上記表示制御装置は、上記頭部センサの検出結果に基づいて、上記ユーザの首振り角を求める首振り角判別部と、
上記視線方向及び上記首振り角に基づいて、上記情報表示エリアにおける画像表示を制御するための表示制御信号を生成する表示制御部とを備え、
上記画像表示部は、上記表示制御信号に基づいて、上記情報表示エリアにおける画像表示を開始することを特徴とする画像表示システム。 In an image display system comprising a portable display terminal and a display control device capable of wireless communication with each other,
The above mobile display terminal
An image display unit that is mounted on a user's head and displays an image in an information display area within the user's field of view;
A head sensor for detecting the rotational movement of the head;
A gaze detection unit that detects the gaze direction of the user,
The display control device, based on the detection result of the head sensor, a swing angle determination unit for determining the swing angle of the user,
A display control unit that generates a display control signal for controlling image display in the information display area based on the line-of-sight direction and the swing angle;
The image display unit starts image display in the information display area based on the display control signal.
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