JP2016180955A - ヘッドマウントディスプレイ、表示制御方法及び位置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】眼前に表示部が設けられたヘッドマウントディスプレイを装着するユーザが前方の様子を直接確認できるようにする。
【解決手段】ＨＭＤ１２は、表示部３８を備える。ＨＭＤ１２は、表示部３８をユーザの眼前に支持する筐体５０を備える。ＨＭＤ１２は、筐体５０に支持される、ユーザから見て表示部３８の背後に配置されている物体の像をユーザに視覚させる外部視覚用光学系４２（例えば第１の鏡４２ａ−１及び第２の鏡４２ａ−２）を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイ、表示制御方法及び位置制御方法に関する。

ユーザが頭部に装着して映像を観賞等するためのヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が知られている。

このようなＨＭＤのなかには、ユーザがＨＭＤを外すことなく外部の様子を確認できるものが存在する。例えば、筐体に設けられた孔を通してユーザが外部の様子を確認できるＨＭＤや、搭載されたカメラがＨＭＤの外部を撮影した映像を表示させることでユーザが外部の様子を確認できるＨＭＤが存在する。

しかし、筐体に設けられた孔を通して外部の様子を確認できるＨＭＤでは、ユーザの眼前に表示部が設けられている場合は当該表示部が妨げとなり、ＨＭＤを装着するユーザは前方の様子を直接確認できなかった。また搭載されたカメラが外部を撮影した映像を表示させるＨＭＤについても、ユーザは前方の様子を直接確認できなかった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、眼前に表示部が設けられたヘッドマウントディスプレイを装着するユーザが前方の様子を直接確認できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、表示部と、前記表示部をユーザの眼前に支持する筐体と、前記筐体に支持される、前記ユーザから見て前記表示部の背後に配置されている物体の像を前記ユーザに視覚させる光学系と、を備える。

本発明の一態様では、前記筐体には孔が形成されており、前記光学系は、前記孔を開閉可能な鏡を含む。

この態様では、前記表示部による映像の出力を制御する映像出力制御部、をさらに含み、前記映像出力制御部は、前記孔が開放される際に、前記表示部による映像の出力を制限してもよい。

また、所定の条件の成否に応じて、前記孔が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、前記鏡の位置を制御する位置制御部、をさらに含んでもよい。

ここで、前記所定の条件は、前記ヘッドマウントディスプレイの位置若しくは姿勢、前記表示部に表示される映像の明るさ、又は、検出される音声の大きさに関する条件であってもよい。

また、本発明に係る表示制御方法は、表示部と、孔が形成されている、前記表示部をユーザの眼前に支持する筐体と、前記孔を開閉可能な鏡を含む、前記筐体に支持される、前記ユーザから見て前記表示部の背後に配置されている物体の像を前記ユーザに視覚させる光学系と、を備えるヘッドマウントディスプレイが、前記孔が開放される際に、前記表示部による映像の出力を制限するステップ、を含む。

また、本発明に係る位置制御方法は、表示部と、孔が形成されている、前記表示部をユーザの眼前に支持する筐体と、前記孔を開閉可能な鏡を含む、前記筐体に支持される、前記ユーザから見て前記表示部の背後に配置されている物体の像を前記ユーザに視覚させる光学系と、を備えるヘッドマウントディスプレイが、所定の条件の成否に応じて、前記孔が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、前記鏡の位置を制御するステップ、を含む。

本発明の一実施形態に係る映像表示システムの全体構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。 図３に示すヘッドマウントディスプレイが備える第１の鏡が孔を開閉可能であることを説明する説明図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイで実装される機能の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の別の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを装着したユーザを上から見た様子の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る映像表示システム１０の全体構成の一例を示す図である。図２は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１２の構成の一例を示す図である。図３は、本実施形態に係るＨＭＤ１２を装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る映像表示システム１０は、ＨＭＤ１２とエンタテインメント装置１４とディスプレイ１６とカメラマイクユニット１８とコントローラ２０とを含んでいる。

エンタテインメント装置１４とディスプレイ１６とは、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）ケーブルなどを介して接続されている。エンタテインメント装置１４とカメラマイクユニット１８とは、例えば、ＨＤＭＩケーブルやＵＳＢケーブルなどを介して接続されている。またＨＭＤ１２とエンタテインメント装置１４とは、例えば、ＨＤＭＩケーブルやＵＳＢケーブルなどを介して接続されている。

本実施形態に係るエンタテインメント装置１４は、例えばゲームコンソール、ＤＶＤプレイヤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）プレイヤなどといったコンピュータである。本実施形態に係るエンタテインメント装置１４は、例えばインストールされているゲームプログラムの実行や読み取られる光ディスクの再生などで生成される映像を表す映像信号を、ＨＭＤ１２やディスプレイ１６に出力する。

本実施形態に係るディスプレイ１６は、例えば液晶ディスプレイ等であり、エンタテインメント装置１４から出力される映像信号が表す映像などを表示させる。

本実施形態に係るカメラマイクユニット１８は、例えば被写体を撮像した画像をエンタテインメント装置１４に出力するカメラ１８ａ及び周囲の音声を取得して当該音声を音声データに変換してエンタテインメント装置１４に出力するマイク１８ｂを含んでいる。

本実施形態に係るコントローラ２０は、例えばスイッチを備えたリモートコントローラである。コントローラ２０は、例えば当該スイッチの押下に応じて赤外線信号等の操作信号を送信する。

図２に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ１２には、例えば、制御部３０、記憶部３２、受信部３４、入出力部３６、表示部３８、映像視覚用光学系４０、外部視覚用光学系４２、駆動部４４、姿勢センサ４６、が含まれる。そして図３に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ１２の筐体５０は、内部に空洞が形成されており、表示部３８、映像視覚用光学系４０、外部視覚用光学系４２を支持する。

制御部３０は、例えば記憶部３２に記憶されるプログラムに従って動作するＣＰＵ等のプログラム制御デバイスである。

記憶部３２は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等の記憶素子などである。記憶部３２には、制御部３０によって実行されるプログラムなどが記憶される。

受信部３４は、コントローラ２０から送信される赤外線信号等の操作信号を受信する。

入出力部３６は、例えばＨＤＭＩポートやＵＳＢポートなどの入出力ポートである。

表示部３８は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイであり、エンタテインメント装置１４から出力される映像信号が表す映像などを表示させる。本実施形態では、図３に示すように、筐体５０が表示部３８をユーザの眼前に支持する。なお本実施形態に係る表示部３８が、３次元映像を表示可能であってもよい。

映像視覚用光学系４０は、表示部３８に表示される映像を見るユーザの眼と表示部３８との間に配置されるレンズ等の光学系である。

外部視覚用光学系４２は、筐体５０の外部の様子をユーザに視覚させる光学系である。図３に示すように、本実施形態に係る外部視覚用光学系４２は、ユーザから見て表示部３８の背後に配置されている物体５２の像をユーザに視覚させる。図３に示すように、本実施形態に係る外部視覚用光学系４２は、筐体５０の内側下部に配置されている第１の鏡４２ａ−１と、筐体５０の内側上部に配置されている第２の鏡４２ａ−２と、を含む。また図４に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ１２の筐体５０の下面には孔５４が形成されている。そして、本実施形態に係る第１の鏡４２ａ−１の端部は、筐体５０が下面で支持する開閉軸５６と連結されており、開閉軸５６が回転することで第１の鏡４２ａ−１は孔５４を開閉可能になっている。そして本実施形態では、第１の鏡４２ａ−１及び第２の鏡４２ａ−２が適切な位置に配置されることで、物体５２で反射した光が第１の鏡４２ａ−１、第２の鏡４２ａ−２で反射してユーザの眼に入射して、ユーザは物体５２を視覚できることとなる。すなわち本実施形態では、ユーザは、第２の鏡４２ａ−２を見ることで、ユーザから見て表示部３８の背後に配置されている物体５２の像を視覚できることとなる。このようにして本実施形態では、眼前に表示部３８が設けられたＨＭＤ１２を装着するユーザが前方の様子を直接確認できることとなる。

駆動部４４は、モータ等であり、例えば、制御部３０から受け付ける位置制御信号に応じて、筐体５０の下面で第１の鏡４２ａ−１と連結された開閉軸５６を回転させる。

姿勢センサ４６は、例えば加速度センサやジャイロセンサなどのセンサであり、ＨＭＤ１２の姿勢を計測する。

図５は、本実施形態に係るＨＭＤ１２で実装される機能の一例を示す機能ブロック図である。なお、本実施形態に係るＨＭＤ１２で、図５に示す機能のすべてが実装される必要はなく、また、図５に示す機能以外の機能が実装されていても構わない。

図５に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ１２は、機能的には例えば、映像出力制御部６０、映像表示部６２、操作信号受付部６４、位置制御部６６、を含む。映像出力制御部６０は制御部３０及び入出力部３６を主として実装される。映像表示部６２は、表示部３８を主として実装される。操作信号受付部６４は、受信部３４を主として実装される。位置制御部６６は、制御部３０及び駆動部４４を主として実装される。

そして以上の機能は、コンピュータであるＨＭＤ１２にインストールされた、以上の機能に対応する指令を含むプログラムを制御部３０で実行することにより実装されている。このプログラムは、例えば、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体を介して、あるいは、インターネットなどを介してＨＭＤ１２に供給される。

映像出力制御部６０は、本実施形態では例えば、映像表示部６２による映像の出力を制御する。映像出力制御部６０は、例えば、エンタテインメント装置１４から出力される映像信号を受け付けて、当該映像信号が表す映像を映像表示部６２に表示させる。

映像表示部６２は、本実施形態では例えば、映像出力制御部６０による制御に従って映像を表示させる。映像表示部６２は、例えば、エンタテインメント装置１４から出力される映像信号が表す映像を表示させる。

操作信号受付部６４は、本実施形態では例えば、コントローラ２０から送信される操作信号を受け付ける。

位置制御部６６は、本実施形態では例えば、操作信号受付部６４が受け付ける操作信号に応じて、開閉軸５６を回転させる。

本実施形態では、孔５４が閉塞される位置に第１の鏡４２ａ−１が配置されている場合に操作信号受付部６４が操作信号を受け付けた際には、位置制御部６６は例えば、孔５４が開放される位置に第１の鏡４２ａ−１を移動させる。またこの場合、位置制御部６６は本実施形態では例えば、図３に示すように、物体５２の像をユーザが視覚できる位置に第１の鏡４２ａ−１を移動させる。

また本実施形態では、孔５４が解放される位置に第１の鏡４２ａ−１が配置されている場合に操作信号受付部６４が操作信号を受け付けた際には、位置制御部６６は例えば、孔５４が閉塞される位置に第１の鏡４２ａ−１を移動させる。

このように本実施形態に係る位置制御部６６は、孔５４が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、第１の鏡４２ａ−１の位置を制御する。そのため本実施形態では、ユーザがコントローラ２０を操作することで、孔５４が閉塞されてユーザが表示されている映像への没入感を楽しめる状況と、孔５４が開放されてユーザが前方の様子を確認できる状況と、を切り替えることができることとなる。

なお、孔５４が開放される際に、映像出力制御部６０が、表示部３８による映像の出力を制限してもよい。例えば、孔５４が開放される際に、映像出力制御部６０が、表示されている映像を消したり、表示されている映像を暗くしたりしてもよい。こうすれば、孔５４が開放された際に、映像の出力が制限されない場合よりも、ユーザは前方の様子を見やすくなる。

また位置制御部６６が、所定の条件の成否に応じて、孔５４が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、第１の鏡４２ａ−１の位置を制御するようにしてもよい。ここで当該所定の条件としては、例えば、ＨＭＤ１２の位置若しくは姿勢に関する条件、表示部３８に表示される映像の明るさに関する条件、検出される音声の大きさに関する条件、などが挙げられる。

例えば位置制御部６６が、ＨＭＤ１２が所定時間内に所定距離よりも大きく移動した、あるいは、所定時間内に所定角度よりも大きく回転したと判定した際に、孔５４が開放される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。また例えば位置制御部６６が、ＨＭＤ１２の移動量が所定値よりも小さい状態、あるいはＨＭＤ１２の回転量が所定値よりも小さい状態が所定時間以上継続したと判定した際に、孔５４が閉塞される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。ここでＨＭＤ１２の移動量や回転量は例えば、姿勢センサ４６が出力する検出結果に基づいて特定可能である。また例えば、カメラ１８ａが所定時間間隔で画像を撮影する場合に、撮影される画像をＨＭＤ１２が受け付けるようにしてもよい。この場合には、当該画像に基づいてＨＭＤ１２の移動量や回転量は特定可能である。

また例えばＨＭＤ１２とエンタテインメント装置１４との位置関係に応じて、孔５４が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、第１の鏡４２ａ−１の位置が制御されてもよい。具体的には例えば、ＨＭＤ１２とエンタテインメント装置１４との距離が所定の長さよりも短くなった場合に、位置制御部６６が、孔５４が開放される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。また例えばＨＭＤ１２とエンタテインメント装置１４との距離が所定の長さよりも長くなった場合に、位置制御部６６が、孔５４が閉塞される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。ここでＨＭＤ１２とエンタテインメント装置１４との距離は例えば、カメラ１８ａが所定時間間隔で撮影するＨＭＤ１２の画像に基づいて特定可能である。

また例えば、位置制御部６６が、表示部３８に表示される映像の明るさに応じて、孔５４が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。具体的には例えば位置制御部６６が、映像出力制御部６０から、表示部３８に表示される映像を表す信号を受け付けてもよい。そして位置制御部６６が、映像出力制御部６０から受け付ける信号に基づいて特定される、表示部３８に表示される映像の明るさに応じて、孔５４が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。例えば、表示部３８に表示される映像が所定の明るさよりも暗い状態が所定時間以上継続された場合には、位置制御部６６が、孔５４が開放される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。また例えば表示部３８に所定の明るさよりも明るい映像が表示された場合には、孔５４が閉塞される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。

また例えば、マイク１８ｂによって検出される音声の大きさに応じて、孔５４が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、第１の鏡４２ａ−１の位置が制御されてもよい。例えば、所定の音量よりも大きな音量の音声が検出された際に、位置制御部６６が、孔５４が開放される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。また例えば、所定の音量よりも小さな音量の音声が検出されている状態が所定時間以上継続された場合に、位置制御部６６が、孔５４が閉塞される位置となるよう第１の鏡４２ａ−１の位置を制御してもよい。なお、ＨＭＤ１２がマイクを備えている場合に、ＨＭＤ１２が備えるマイクによって検出される音声の大きさに応じて、孔５４が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、第１の鏡４２ａ−１の位置が制御されてもよい。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

図６は、本発明の別の一実施形態に係るＨＭＤ１２を装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。例えば図６に示すように、外部視覚用光学系４２が、筐体５０の内側上部に配置されている第１の鏡４２ａ−１と、筐体５０の内側下部に配置されている第２の鏡４２ａ−２と、を含んでいてもよい。そして、ＨＭＤ１２の筐体５０の上面に孔が形成されていてもよい。そして、第１の鏡４２ａ−１の端部が、筐体５０が上面で支持する開閉軸５６と連結されており、開閉軸５６が回転することで第１の鏡４２ａ−１が孔を開閉可能になっていてもよい。

図７は、本発明のさらに別の一実施形態に係るＨＭＤ１２を装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。例えば図７に示すように、外部視覚用光学系４２は、プリズム４２ｂであっても構わない。このように外部視覚用光学系４２は、鏡４２ａである必要はない。

図８は、本発明のさらに別の一実施形態に係るＨＭＤ１２を装着したユーザを左から見た様子の一例を模式的に示す図である。例えば図８に示すように、第２の鏡４２ａ−２が、ハーフミラーなどといった、表示部３８からの光を透過しつつ、第１の鏡４２ａ−１によって反射される光を反射する鏡であっても構わない。またここで、ＨＭＤ１２の筐体５０の下面に形成されている孔が開放される際に、映像出力制御部６０が、表示部３８による映像の出力を制限してもよい。

また例えば、図８に示すＨＭＤ１２において、第１の鏡４２ａ−１が、孔５４が開放される位置であって、ユーザが前方の様子を視覚できる位置に固定されていてもよい。そして、映像出力制御部６０が、例えば操作信号受付部６４が受け付ける操作信号に応じて、表示部３８に映像が表示されるか否かを制御してもよい。こうすれば、映像が表示されている際にユーザが映像を視覚でき、映像が表示されていない際にユーザが前方の様子を視覚できることとなる。

また例えば、図８に示すＨＭＤ１２において、第２の鏡４２ａ−２が、透明状態と鏡状態とを切替可能な調光ミラーであっても構わない。そして、映像出力制御部６０が、表示部３８に映像が表示されるよう制御する際に、第２の鏡４２ａ−２が透明状態となるよう制御してもよい。一方、映像出力制御部６０が、表示部３８に映像が表示されないよう制御する際に、第２の鏡４２ａ−２が鏡状態となるよう制御してもよい。この場合も、映像が表示されている際にユーザが映像を視覚でき、映像が表示されていない際にユーザが前方の様子を視覚できることとなる。

図９は、本発明のさらに別の一実施形態に係るＨＭＤ１２を装着したユーザを上から見た様子の一例を模式的に示す図である。例えば図９に示すように、第１の鏡４２ａ−１及び第２の鏡４２ａ−２が筐体５０の左右に配置されていてもよい。図９の例では、第１の鏡４２ａ−１がユーザの上から見た場合における筐体５０の左側に配置されており、第２の鏡４２ａ−２がユーザの上から見た場合における筐体５０の右側に配置されている。このように、第１の鏡４２ａ−１及び第２の鏡４２ａ−２が筐体５０の上下に配置されていなくてもよい。

また例えば、以上説明した第１の鏡４２ａ−１が上下や左右に移動可能であっても構わない。また例えば、以上で説明した第２の鏡４２ａ−２が回転可能であったり上下や左右に移動可能であったりしても構わない。また例えば、ユーザがコントローラ２０を操作することによって、第１の鏡４２ａ−１や第２の鏡４２ａ−２などといった外部視覚用光学系４２の位置や向きを自在に変更できても構わない。また例えば、第１の鏡４２ａ−１や第２の鏡４２ａ−２などといった外部視覚用光学系４２の位置や向きをユーザが手動で変更できても構わない。また例えば、上述のように、孔５４が閉塞されるなどして筐体５０の外部の光が筐体５０の内部に入らないようにすることが可能であっても、筐体５０の一部が常時開放されていて筐体５０の外部の光が筐体５０の内部に常時入射可能であっても構わない。

１０ 映像表示システム、１２ ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、１４ エンタテインメント装置、１６ ディスプレイ、１８ カメラマイクユニット、１８ａ カメラ、１８ｂ マイク、２０ コントローラ、３０ 制御部、３２ 記憶部、３４ 受信部、３６ 入出力部、３８ 表示部、４０ 映像視覚用光学系、４２ 外部視覚用光学系、４２ａ 鏡、４２ｂ プリズム、４４ 駆動部、４６ 姿勢センサ、５０ 筐体、５２ 物体、５４ 孔、５６ 開閉軸、６０ 映像出力制御部、６２ 映像表示部、６４ 操作信号受付部、６６ 位置制御部。

Claims (7)

1. 表示部と、
   前記表示部をユーザの眼前に支持する筐体と、
   前記筐体に支持される、前記ユーザから見て前記表示部の背後に配置されている物体の像を前記ユーザに視覚させる光学系と、
   を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記筐体には孔が形成されており、
   前記光学系は、前記孔を開閉可能な鏡を含む、
   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. 前記表示部による映像の出力を制御する映像出力制御部、をさらに含み、
   前記映像出力制御部は、前記孔が開放される際に、前記表示部による映像の出力を制限する、
   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. 所定の条件の成否に応じて、前記孔が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、前記鏡の位置を制御する位置制御部、をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記所定の条件は、前記ヘッドマウントディスプレイの位置若しくは姿勢、前記表示部に表示される映像の明るさ、又は、検出される音声の大きさに関する条件である、
   ことを特徴とする請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 表示部と、孔が形成されている、前記表示部をユーザの眼前に支持する筐体と、前記孔を開閉可能な鏡を含む、前記筐体に支持される、前記ユーザから見て前記表示部の背後に配置されている物体の像を前記ユーザに視覚させる光学系と、を備えるヘッドマウントディスプレイが、前記孔が開放される際に、前記表示部による映像の出力を制限するステップ、
   を含むことを特徴とする表示制御方法。
7. 表示部と、孔が形成されている、前記表示部をユーザの眼前に支持する筐体と、前記孔を開閉可能な鏡を含む、前記筐体に支持される、前記ユーザから見て前記表示部の背後に配置されている物体の像を前記ユーザに視覚させる光学系と、を備えるヘッドマウントディスプレイが、所定の条件の成否に応じて、前記孔が閉塞される位置又は開放される位置となるよう、前記鏡の位置を制御するステップ、
   を含むことを特徴とする位置制御方法。

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