JP2018005760A

JP2018005760A - 表示装置、表示方法、及びプログラム

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Publication number: JP2018005760A
Application number: JP2016134964A
Authority: JP
Inventors: 忍篠岡; Shinobu Shinooka
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-01-11

Abstract

【課題】表示装置の使用により、眼の焦点調整を繰り返すことができる。【解決手段】一実施形態に係る表示装置は、ユーザの視点座標と、表示部を含む実画像平面と、に基づいて、前記視点座標と、前記表示部と、を通る直線に対して垂直な仮想画像平面を算出する仮想画像平面算出部と、前記視点座標と、前記実画像平面と、前記仮想画像平面と、入力画像の画像データと、に基づいて、前記入力画像を画像変換した出力画像の画像データを生成する画像処理部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置、表示方法、及びプログラムに関する。

オフィスワークでは、表示装置を注視しながら長時間作業をする、というシーンが多く見られる。表示装置を長時間注視すると、水晶体を伸縮させる毛様体筋が凝り固まり、表示装置から視線をそらしたときに焦点がぼやけてしまうことがある。従来、このような眼疲労を軽減する方法として、眼の焦点調整を繰り返す運動を行うことにより毛様体筋をほぐす、という方法が知られている。

しかしながら、表示装置を注視している作業中には、上記の運動を行うことは困難であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、表示装置の使用により、眼の焦点調整を繰り返すことができる表示装置を提供することを目的とする。

一実施形態に係る表示装置は、ユーザの視点座標と、表示部を含む実画像平面と、に基づいて、前記視点座標と、前記表示部と、を通る直線に対して垂直な仮想画像平面を算出する仮想画像平面算出部と、前記視点座標と、前記実画像平面と、前記仮想画像平面と、入力画像の画像データと、に基づいて、前記入力画像を画像変換した出力画像の画像データを生成する画像処理部と、を備える。

本発明の各実施形態によれば、表示装置の使用により、眼の焦点調整を繰り返すことができる。

第１実施形態に係る表示装置の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図。従来の表示装置の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図。図１の表示装置と図２の表示装置とを重ねて表示した図。従来の表示装置の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図。図１の表示装置と図４の表示装置とを重ねて表示した図。第１実施形態に係る表示装置のハードウェア構成の一例を示す図。第１実施形態に係る表示装置の機能構成の一例を示す図。画像変換方法の一例を説明する図。第１実施形態に係る表示装置の動作の一例を示すフローチャート。ユーザの視点の移動を説明する側面図。第２実施形態に係る表示装置の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図。従来の表示装置の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図。図１１の表示装置と図１２の表示装置とを重ねて表示した図。第２実施形態に係る表示装置の使用態様の他の例を示す斜視図及び側面図。図１４の表示装置と図１２の表示装置とを重ねて表示した図。第２実施形態に係る表示装置の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図。第３実施形態に係る表示装置の機能構成の一例を示す図。第３実施形態に係る表示装置の動作の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る表示装置１について、図１〜図１０を参照して説明する。

まず、第１実施形態に係る表示装置１の概要について説明する。本実施形態に係る表示装置１は、平板状であり、テーブル上に置いて使用されることが想定される。表示装置１は、例えば、ＰＣ用ディスプレイとして利用される。

図１は、本実施形態に係る表示装置１の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図である。図１の点線は、ユーザＵの視線を示す。各視線は、ユーザＵの視点と、表示装置１の表示部に表示された画像の各頂点と、を結んでいる。これは、図２〜図５についても同様である。

図２は、従来の表示装置２の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図である。図２の表示装置２は、卓上型であり、テーブル上に置いて使用されている。

なお、ここでいう従来の表示装置とは、外部から入力された画像データに応じた画像をそのまま表示する表示装置のことである。従来の表示装置は、ユーザＵの視線に対して表示部が略垂直の状態で使用される。これに対して、本実施形態に係る表示装置１は、図１に示すように、ユーザＵの視線に対して、表示部が傾斜した状態で使用される。表示部の傾斜とは、表示部の重心を通るユーザＵの視線に対して垂直な平面、に対する傾斜のことである。表示部の傾斜角は、例えば、３０度〜４５度であるが、これに限られない。

図３は、図１の表示装置１と図２の表示装置２とを重ねて表示した図である。図３に示すように、表示装置１及び表示装置２に対するユーザＵの視線は一致している。これは、表示装置１に表示された画像と、表示装置２に表示された画像と、はユーザＵから同一の画像に見えることを意味している。

図４は、従来の表示装置３の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図である。図４の表示装置３は、埋め込み型であり、表示部がユーザＵから離れるように、テーブルの天板をくり抜いた部分に埋め込んで使用されている。

図５は、図１の表示装置１と図４の表示装置３とを重ねて表示した図である。図５に示すように、表示装置１及び表示装置３に対するユーザＵの視線は一致している。これは、表示装置１に表示された画像と、表示装置３に表示された画像と、はユーザＵから同一の画像に見えることを意味している。

以上説明した通り、本実施形態に係る表示装置１は、ユーザＵが従来の表示装置２，３に表示された画像を見た場合と同一の画像を見えるように、画像を表示する。すなわち、表示装置１は、ある画像ＩＭを表示するための画像データを入力されると、その画像ＩＭを表示装置２，３に表示した場合にユーザＵに見える画像と同一の画像が見えるように、画像ＩＭを画像変換した画像ｉｍを表示する。結果として、表示装置２，３に表示された画像ＩＭと、表示装置１に表示された画像ｉｍと、はユーザＵからは同一の画像に見える。画像ＩＭは、図２及び図４に示すように、矩形の画像である。これに対して、表示装置１に表示される画像ｉｍは、画像変換の結果、図１及び図３に示すように、台形の画像となる。

図２に示すように、従来の表示装置２に画像ＩＭを表示した場合、ユーザＵの焦点距離は、略Ｌとなる。また、図５に示すように、従来の表示装置３に画像ＩＭを表示した場合、ユーザＵの焦点距離は、略Ｌ１となる。このため、ユーザＵが従来の表示装置２，３を使用して作業をすると、眼の焦点距離は固定され、焦点調整はほとんど行われない。結果として、ユーザＵの眼は疲労することになる。

これに対して、図５に示すように、本実施形態に係る表示装置１に画像ｉｍを表示した場合、ユーザＵの焦点距離は、Ｌ１〜Ｌ２の範囲で変化する。具体的には、ユーザＵが表示部の下部を見る場合、焦点距離はＬ２となり、表示部の上部を見る場合、焦点距離はＬ１となる。このため、ユーザＵが本実施形態に係る表示装置１を使用して作業をすると、眼の焦点距離が視線に応じて変化し、視線を移動するごとに焦点調整が行われる。すなわち、表示装置１を使用した作業中に、眼の焦点調整が自動的に繰り返し行われる。結果として、ユーザＵの眼の疲労が軽減される。

次に、本実施形態に係る表示装置１のハードウェア構成について説明する。図６は、表示装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。図６の表示装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２と、補助記憶装置１０３と、入力装置１０４と、表示部１０５と、撮影装置１０６と、画像入力ＩＦ１０７と、バス１０８と、を備える。

ＣＰＵ１０１は、補助記憶装置１０３に記憶されたプログラムを実行することにより、他の構成を制御すると共に、各種の演算を行う。

ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１に作業領域を提供する。ＲＡＭ１０２は、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）、ＳＲＡＭ（Static RAM）、ＭＲＡＭ（Magnetic RAM）などである。

補助記憶装置１０３は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。補助記憶装置１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、光ディスクドライブ、フラッシュメモリなどである。

入力装置１０４は、ユーザＵの操作に応じた指示や情報を表示装置１に入力する。入力装置１０４は、マウス、キーボード、タッチパネル、押しボタンなどである。

表示部１０５は、画像や映像を表示する。表示部１０５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、ブラウン管ディスプレイなどである。また、表示部１０５は、プロジェクタ装置であってもよい。

撮影装置１０６は、表示装置１の周囲を撮影し、画像データを生成し、出力する。撮影装置１０６が出力した画像データを、周囲画像データという。また、周囲画像データに対応する画像を周囲画像という。撮影装置１０６は、例えば、広角レンズカメラやステレオカメラであるのが好ましい。撮影装置１０６が出力した周囲画像データは、ＲＡＭ１０２に一時記憶される。

画像入力ＩＦ１０７は、ＰＣやデジタルカメラなどの外部装置から、画像データを入力される。画像入力ＩＦ１０７の規格は、ＶＧＡ、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＤＶＩ、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔなどである。画像入力ＩＦ１０７は、入力された画像データを、表示装置１で内部処理が可能な所定のフォーマットに変換して出力する。画像入力ＩＦ１０７が出力した画像データは、ＲＡＭ１０２に一時記憶される。以下では、外部装置から入力された画像データを入力画像データという。また、入力画像データに対応する画像を入力画像ＩＭという。

バス１０８は、ＣＰＵ１０１と、ＲＡＭ１０２と、補助記憶装置１０３と、入力装置１０４と、表示部１０５と、撮影装置１０６と、を接続する。

次に、本実施形態に係る表示装置１の機能構成について説明する。ここでまず、用語の定義を行う。

本明細書において、「視点座標」とは、視点（ユーザＵの左右の眼球の中点）の位置座標のことである。また、「実画像平面」とは、表示部１０５を含む平面のことである。さらに、「仮想画像平面」とは、表示部１０５と、視点座標と、を通る直線に対して垂直な平面のことである。

視点座標、実画像平面、及び仮想画像平面は、いずれも基準となる空間座標系（以下、「基準座標系」という）上で定義される。基準座標系として、視点座標、実画像平面、及び仮想画像平面の相対関係を表現可能な任意の空間座標系を利用できる。

実画像平面は、表示装置１の外観デザインが決定した時点で固定値として得られる。このため、実画像平面は、予め設定された固定値として、補助記憶装置１０３に記憶される。また、実画像平面上に置ける表示部１０５の座標（例えば、四隅の座標）も、予め設定された固定値として、補助記憶装置１０３に記憶される。視点座標は、撮影装置１０６が撮影したユーザＵの画像に基づいて算出される。仮想画像平面は、実画像平面と、視点座標と、に基づいて算出される。

仮想画像平面は、表示部１０５を見ているユーザＵの視線に対して垂直な平面であるのが好ましい。このため、仮想画像平面は、表示部１０５の中央部と、視点座標と、を通る直線に対して垂直な平面であるのが好ましい。以下では、仮想画像平面は、表示部１０５の重心座標と、視点座標と、を通る直線に対して垂直な平面であるものとする。

図７は、本実施形態に係る表示装置１の機能構成の一例を示す図である。図７の表示装置１は、視点座標算出部１１と、仮想画像平面算出部１２と、画像処理部１３と、を備える。これらの機能構成は、ＣＰＵ１０１が補助記憶装置１０３に記憶されたプログラムをＲＡＭ１０２上で実行することにより実現される。
を備える。

視点座標算出部１１（以下、「座標算出部１１」という）は、撮影装置１０６から周囲画像データを入力される。座標算出部１１は、周囲画像データに基づいて、表示装置１の周囲にユーザＵが存在するか判定する。この判定は、例えば、顔認識技術を利用することにより行われる。座標算出部１１は、顔認識技術により、周囲画像中に、顔が認識された場合、ユーザＵが存在すると判定し、顔が認識されない場合、ユーザＵが存在しないと判定すればよい。座標算出部１１は、ユーザＵが存在すると判定した場合、ユーザＵの視点座標を算出する。

座標算出部１１は、周囲画像データに基づいて、撮影装置１０６に対するユーザＵの視点の相対位置（距離及び撮影装置１０６の視軸に対する方向）を算出する。視軸に対する視点の方向は、周囲画像の重心に対する視点の位置から算出できる。また、撮影装置１０６から視点までの距離は、例えば、キャリブレーションされた平均的な顔の画像と、周囲画像に含まれるユーザＵの顔の画像と、を比較することにより算出できる。撮影装置１０６がステレオカメラである場合には、座標算出部１１は、ステレオ画像として得られた周囲画像の視差に基づいて、撮影装置１０６から視点までの距離を算出してもよい。

座標算出部１１は、こうして得られた撮影装置１０６に対するユーザＵの視点の相対位置と、撮影装置１０６の位置座標及び視軸の方向と、に基づいて、基準座標系における視点座標を算出する。なお、基準座標系における撮影装置１０６の位置座標及び視軸の方向は、表示装置１の外観デザインが決定した時点で固定値として得られる。このため、撮影装置１０６の位置座標及び視軸の方向は、予め設定された固定値として、補助記憶装置１０３に記憶されている。

座標算出部１１は、こうして得られた視点座標を出力する。なお、座標算出部１１は、周囲画像データから視点座標を算出できなかった場合、予め設定された初期値を視点座標として出力してもよい。視点座標を算出できない場合として、周囲画像にユーザＵの顔の正面の画像が含まれていない場合などが考えられる。座標算出部１１が出力した視点座標は、仮想画像平面算出部１２と、画像処理部１３と、に入力される。

仮想画像平面算出部１２（以下、「平面算出部１２」という）は、視点座標と、実画像平面と、に基づいて、仮想画像平面を算出する。上述の通り、仮想画像平面は、表示部１０５の重心座標と、視点座標と、を通る直線に対して垂直な平面である。

具体的には、平面算出部１２は、まず、視点座標と、表示部１０５の重心座標と、を通る直線を算出する。表示部１０５の重心座標は、補助記憶装置１０３に記憶された表示部１０５の座標から算出できる。

次に、平面算出部１２は、上記の直線に対して垂直な仮想画像平面を算出する。仮想画像平面と、視点座標と、間の距離（すなわち、視点座標と、仮想画像平面と上記の直線との交点と、の間の距離）は、任意に設定可能である。

平面算出部１２は、こうして得られた仮想画像平面を出力する。平面算出部１２が出力した仮想画像平面は、画像処理部１３に入力される。

画像処理部１３は、入力画像データと、仮想画像平面と、視点座標と、入力画像データと、に基づいて、入力画像ＩＭを画像変換した出力画像ｉｍの画像データ（出力画像データ）を生成する。画像処理部１３は、視点座標からみた、仮想画像平面上に配置された入力画像ＩＭと、表示部１０５に表示された出力画像ｉｍと、が一致するように、入力画像ＩＭを画像変換する。具体的には、画像処理部１３は、視点座標を投影中心として、仮想画像平面上に配置された入力画像ＩＭを、実画像平面上に透視投影する。このような画像変換方法として、既存の任意の空間図形技術を利用できる。

ここで、画像変換方法の一例について説明する。図８は、画像変換方法の一例を説明する図である。図８のｘｙｚ座標系は、仮想画像平面を基準に設定された新たな座標系である。ｘｙ平面は、仮想画像平面に相当し、ＸＹ平面は、実画像平面に相当する。図８におけるＥは、ｘｙｚ座標系で表された視点座標であり、以下の式で表される。

図８の例では、ｘｙｚ座標系と、ＸＹ座標系と、は原点及びｘ軸を共有している。これは、図５の表示装置３の表示部を仮想画像表面とみなし、表示装置３の上辺をｘ軸とした場合に相当する。また、図８の例では、仮想画像平面上に、頂点が原点と一致するように入力画像ＩＭが配置されている。このとき、仮想画像平面上の任意の点Ｓの座標は、以下の式で表される。

式（１）及び式（２）より、視点座標Ｅと、点Ｓと、を通る直線は、以下の式で表される。

また、実画像平面は、ｘｙｚ座標系において以下の式で表される。

式（４）において、ｂ，ｃは、実画像平面の角度に依存した定数であり、視点座標Ｅに応じて変化する。式（４）にｘの項が含まれないのは、実画像平面が仮想画像平面とｘ軸を共有しているためである。

ここで、式（３）の直線と、実画像平面と、の交点Ｐについて考える。式（３）及び式（４）の連立方程式を解くと、ｘｙｚ座標系における交点Ｐの座標（ｘ_Ｐ，ｙ_Ｐ，ｚ_Ｐ）は、以下の式で表される。

これに対して、ＸＹ座標系における交点Ｐの座標（Ｘ_Ｐ，Ｙ_Ｐ）は、以下の式で表される。

式（５）及び式（６）より、以下の式が成り立つ。

上記の関数ｆ，ｇは、仮想座標平面上の任意の点Ｓを、実画像平面上に透視投影する関数である。画像処理部１３は、このような関数ｆ，ｇを利用して、仮想座標平面上に配置した入力画像ＩＭの各点を実画像平面上に透視投影することにより、入力画像ＩＭを出力画像ｉｍに画像変換することができる。

画像処理部１３は、こうして得られた出力画像ｉｍの画像データ（出力画像データ）を出力する。画像処理部１３が出力した出力画像データは、表示部１０５に入力され、表示部１０５が出力画像ｉｍを表示する。

なお、画像処理部１３は、上記の画像変換の際、生成される出力画像ｉｍが表示部１０５に含まれるように、入力画像ＩＭを仮想画像平面上に配置する。このような入力画像ＩＭの配置は、関数ｆ，ｇの逆関数を利用して表示部１０５を仮想画像平面上に透視投影した領域内に、入力画像ＩＭを配置することにより可能である。画像処理部１３は、表示部１０５に対応する領域内に、矩形の入力画像ＩＭを、できるだけ大きくなるよう配置するのが好ましい。

次に、本実施形態に係る表示装置１の動作について説明する。図９は、本実施形態に係る表示装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

図９の例では、表示装置１が表示処理を開始すると、撮影装置１０６は、所定時間ごとに、周囲画像データを出力する。したがって、座標算出部１１は、周囲画像データを前回受信してから所定時間経過すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、新たな周囲画像データを撮影装置１０６から受信する（ステップＳ１０２）。

なお、ステップＳ１０１において、所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、処理はステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５については後述する。

座標算出部１１は、周囲画像データを受信すると、受信した周囲画像データに基づいて、ユーザＵの視点座標を算出する（ステップＳ１０３）。視点座標の算出方法は、上述の通りである。座標算出部１１は、算出した視点座標を出力する。

なお、座標算出部１１は、周囲画像データに基づいて視点座標を算出できなかった場合や、表示装置１の周囲にユーザＵが存在しないと判定した場合には、視点座標の初期値を出力してもよいし、前回出力した視点座標を出力してもよい。

次に、平面算出部１２が、視点座標と、実画像平面と、に基づいて、仮想画像平面を算出する（ステップＳ１０４）。仮想画像平面の算出方法は、上述の通りである。平面算出部１２は、算出した仮想画像表面を出力する。

続いて、画像処理部１３が、視点座標と、仮想画像平面と、入力画像データと、に基づいて、出力画像データを生成する（ステップＳ１０５）。出力画像データの生成方法は、上述の通りである。

なお、ステップＳ１０１において、所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、画像処理部１３は、前回入力された視点座標及び仮想画像平面に基づいて、出力画像データを生成すればよい。画像処理部１３は、生成した出力画像データを出力する。

その後、表示部１０５が、入力された出力画像データに応じた出力画像ＩＭを表示する（ステップＳ１０６）。

その後、表示処理を終了しない場合（ステップＳ１０７のＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻る。以降、表示処理を終了するまで、表示装置１は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理を繰り返す。

以上の処理により、表示装置１は、ユーザＵの視点の移動に追従した出力画像ｉｍを表示することができる。

ここで、図１０は、ユーザＵの視点の移動を説明する側面図である。図１０に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、ユーザＵが着席している場合、従来の表示装置３に入力画像ＩＭが表示された場合と同様の画像が見えるように、出力画像ｉｍを表示する。一方、本実施形態に係る表示装置１は、ユーザＵ´が起立している場合、従来の表示装置３´に入力画像ＩＭが表示された場合と同様の画像が見えるように、出力画像ｉｍを表示する。いずれの場合も、ユーザＵには、従来の表示装置に入力画像ＩＭが表示された場合と同様の出力画像ｉｍが見えることになる。このように、表示装置１は、ユーザＵの視点に追従して、出力画像ｉｍを表示することができる。

以上説明した通り、本実施形態によれば、表示部１０５には、入力画像ＩＭを視点座標に応じて画像変換した出力画像ｉｍが表示される。上述の通り、視点座標から見た、表示部１０５に表示された出力画像ｉｍと、仮想画像平面上に配置された入力画像ＩＭと、は同一の画像となる。このため、本実施形態によれば、従来の表示装置に比べて、表示部１０５を傾斜させることができる。

表示部１０５を傾斜させることにより、図３や図５で示したように、ユーザＵの焦点距離が、表示部１０５上で大幅に変化するようになる。このため、ユーザＵが本実施形態に係る表示装置１を使用して作業をすると、眼の焦点距離が視線に応じて変化し、視線を移動するごとに焦点調整が行われる。すなわち、表示装置１を使用した作業中に、眼の焦点調整が自動的に繰り返し行われることになる。

このように、本実施形態によれば、表示装置１を利用した作業中に、眼の焦点調整を繰り返す運動が自動的に行われるため、表示装置１の使用により生じる眼疲労を軽減することができる。

なお、以上の説明では、平面算出部１２は、所定時間ごとに新たな仮想座標平面を算出したが、新たな仮想座標平面の算出タイミングはこれに限られない。例えば、平面算出部１２は、新たな視点座標と、前回入力された視点座標と、の差（距離）を計算し、この差が所定の閾値以上の場合に、新たな仮想座標平面を算出してもよい。差が閾値未満の場合には、画像処理部１３は、新たな視点座標と、前回入力された仮想座標平面と、に基づいて、出力画像データを生成すればよい。これにより、平面算出部１２の計算量を低減することができる。

また、以上の説明では、表示部１０５に１つの出力画像ｉｍが表示される場合について説明したが、表示部１０５は、画面分割可能であり、分割された各画面に、それぞれ出力画像ｉｍを表示可能であってもよい。例えば、大きなテーブルの天板全体を、画面分割可能な表示部１０５とする構成が考えられる。この場合、テーブルの周囲に着席した人の前の分割画面に、その人の視点座標に応じた出力画像ｉｍを表示することが可能となる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る表示装置１について、図１１〜図１６を参照して説明する。本実施形態では、表示部１０５の角度が可変な卓上型の表示装置１について説明する。なお、本実施形態に係る表示装置１のハードウェア構成及び機能構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１１は、本実施形態に係る表示装置１の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図である。図１１の例では、表示装置１は、表示部１０５を上向きに傾けて使用されている。表示部１０５を上向きに傾けるとは、表示部１０５の下部がユーザＵに近づき、表示部１０５の上部がユーザＵから離れるように、表示部１０５を傾けることをいう。図１１の点線は、ユーザＵの視線を示す。各視線は、ユーザＵの視点と、表示装置１の表示部に表示された画像の各頂点と、を結んでいる。これは、図１２〜図１６についても同様である。

図１２は、従来の表示装置４の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図である。図１２の表示装置４は、卓上型であり、テーブル上に置いて使用されている。

図１３は、図１１の表示装置１と図１２の表示装置４とを重ねて表示した図である。図１３に示すように、表示装置１及び表示装置４に対するユーザＵの視線は一致している。これは、表示装置１に表示された画像と、表示装置４に表示された画像と、はユーザＵから同一の画像に見えることを意味している。

図１４は、本実施形態に係る表示装置１の使用態様の他の例を示す斜視図及び側面図である。図１４の例では、表示装置１は、表示部１０５を下向きに傾けて使用されている。表示部１０５を下向きに傾けるとは、表示部１０５の上部がユーザＵに近づき、表示部１０５の下部がユーザＵから離れるように、表示部１０５を傾けることをいう。

図１５は、図１４の表示装置１と図１２の表示装置４とを重ねて表示した図である。図１５に示すように、表示装置１及び表示装置４に対するユーザＵの視線は一致している。これは、表示装置１に表示された画像と、表示装置４に表示された画像と、はユーザＵから同一の画像に見えることを意味している。

以上の説明からわかるように、本実施形態に係る表示装置１は、第１実施形態と同様に、画像ｉｍを表示する。すなわち、表示装置１は、ある画像ＩＭを表示するための画像データを入力されると、その画像ＩＭを表示装置４に表示した場合にユーザＵに見える画像と同一の画像が見えるように、画像ＩＭを画像変換した画像ｉｍを表示する。

この表示装置１の表示部１０５を、図１１及び図１４に示すように、上向き又は下向きに傾けると、ユーザＵの焦点距離は、視線に応じて変化するようになる。具体的には、図１１の例のように、表示部１０５を上向きに傾けると、ユーザＵが表示部の下部を見る場合、焦点距離は短くなり、表示部の上部を見る場合、焦点距離は長くなる。また、図１４の例のように、表示部１０５を下向きに傾けると、ユーザＵが表示部の下部を見る場合、焦点距離は長くなり、表示部の上部を見る場合、焦点距離は短くなる。

このため、ユーザＵが本実施形態に係る表示装置１を傾けながら使用して作業をすると、眼の焦点距離が視線に応じて変化し、視線を移動するごとに焦点調整が行われる。すなわち、表示装置１を使用した作業中に、眼の焦点調整が自動的に繰り返し行われる。結果として、本実施形態に係る表示装置１により、ユーザＵの眼の疲労を軽減することができる。

図１６は、本実施形態に係る表示装置１の使用態様の一例を示す斜視図及び側面図である。図１６の例では、２人のユーザＵ１，Ｕ２が２台の表示装置１Ａ，１Ｂをそれぞれ使用しており、表示装置１Ａ，１Ｂは、互いの背面が平行かつ対向するように設置されている。そして、表示装置１Ａは、ユーザＵ１により表示部１０５を下向きに傾けて使用され、表示装置１Ｂは、ユーザＵ２により表示部１０５を上向きに傾けて使用されている。

本実施形態に係る表示装置１は、表示部１０５を傾斜させて使用するため、従来の表示装置４に比べて、奥行き方向に広い設置場所が必要となる。しかしながら、２台の表示装置１を図１６のように配置することにより、表示装置１の設置場所を、表示装置４の設置場所と同程度に狭めることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る表示装置１について、図１７及び図１８を参照して説明する。本実施形態では、視点座標をユーザＵが調整可能な表示装置１について説明する。

まず、本実施形態に係る表示装置１の構成について説明する。図１７は、本実施形態に係る表示装置１の機能構成の一例を示す図である。図１７に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、視点座標調整部１４を更に備える。表示装置１の他の機能構成及びハードウェア構成は、第１実施形態と同様である。

視点座標調整部１４（以下、「調整部１４」という）は、座標算出部１１が出力した視点座標を入力される。調整部１４は、入力された視点座標を、ユーザＵにより入力された調整命令に従って調整し、出力する。調整部１４が出力した視点座標は、平面算出部１２及び画像処理部１３に入力される。

調整命令は、入力装置１０４を介して入力される。調整命令として、例えば、「上移動」、「下移動」、「右移動」、「左移動」、「奥移動」、「手前移動」の６通りの命令が考えられる。

「上移動」は、視点座標をユーザＵから見て上方向に移動させる命令である。視点座標の上方向の移動は、仮想画像平面の上方向の回転に相当する。

「下移動」は、視点座標をユーザＵから見て下方向に移動させる命令である。視点座標の下方向の移動は、仮想画像平面の下方向の回転に相当する。

「右移動」は、視点座標をユーザＵから見て右方向に移動させる命令である。視点座標の右方向の移動は、仮想画像平面の右方向の回転に相当する。

「左移動」は、視点座標をユーザＵから見て左方向に移動させる命令である。視点座標の左方向の移動は、仮想画像平面の左方向の回転に相当する。

「奥移動」は、視点座標をユーザＵから見て奥方向（ユーザＵから表示部１０５に向かう方向）に移動させる命令である。視点座標の奥方向の移動は、仮想画像平面の縮小に相当する。

「手前移動」は、視点座標をユーザＵから見て手前方向（表示部１０５からユーザＵに向かう方向）に移動させる命令である。視点座標の手前方向の移動は、仮想画像平面の拡大に相当する。

次に、本実施形態に係る表示装置１の動作について説明する。図１８は、本実施形態に係る表示装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図１８のステップＳ１０１〜Ｓ１０７は、第１実施形態（図９）と同様である。以下、ステップＳ１０８，Ｓ１０９について説明する。

本実施形態では、ステップＳ１０３において、座標算出部１１が視点座標を出力すると、この視点座標が調整部１４に入力される。調整部１４は、ユーザＵから調整命令を入力されていない場合（ステップＳ１０８のＮＯ）、座標算出部１１から入力された視点座標をそのまま出力する。その後、処理はステップＳ１０４に進む。

一方、調整部１４は、ユーザＵから調整命令を入力されている場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、座標算出部１１から入力された視点座標を、調整命令に従って調整する（ステップＳ１０９）。例えば、調整部１４は、ユーザＵから調整命令として「上移動」を入力された場合、座標算出部１１から入力された視点座標を上方向に移動させる。

本実施形態に係る表示装置１は、ユーザＵによる調整命令の入力中も、出力画像データを順次生成し、出力画像ｉｍを表示する。したがって、ユーザＵは、表示部１０５に表示された出力画像ｉｍを見ながら、調整命令を入力することができる。ユーザＵが調整命令を入力する場合として、座標算出部１１が周囲画像に基づいて視点座標を算出できず、視点座標の初期値を出力した場合や、座標算出部１１が算出した視点座標を微調整したい場合などが考えられる。

調整部１４は、視点座標の調整後、調整した視点座標を出力する。調整部１４が出力した視点座標は、平面算出部１２及び画像処理部１３に入力される。その後、処理はステップＳ１０４に進む。

以上説明した通り、本実施形態によれば、ユーザＵは、入力装置１０４を操作することにより、視点座標を調整することができる。これにより、ユーザＵは、自分にとって見やすい出力画像ｉｍを、表示装置１に表示させることができる。

また、本実施形態のように、ユーザＵが視点座標を調整可能とすることにより、撮影装置１０６及び座標算出部１１を備えない表示装置１を構成することができる。この場合、視点座標の初期値を予め設定しておき、調整部１４は、この初期値を基準に視点座標を調整すればよい。これにより、表示装置１を安価に構成することができる。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１：表示装置
１１：視点座標算出部
１２：仮想画像平面算出部
１３：画像処理部
１４：視点座標調整部
１０１：ＣＰＵ
１０２：ＲＡＭ
１０３：補助記憶装置
１０４：入力装置
１０５：表示部
１０６：撮影装置
１０７：画像入力ＩＦ
１０８：バス

特開２０１４−２３７２２号公報

Claims

ユーザの視点座標と、表示部を含む実画像平面と、に基づいて、前記視点座標と前記表示部とを通る直線に対して垂直な仮想画像平面を算出する仮想画像平面算出部と、
前記視点座標と、前記実画像平面と、前記仮想画像平面と、入力画像の画像データと、に基づいて、前記入力画像を画像変換した出力画像の画像データを生成する画像処理部と、
を備える表示装置。
前記画像処理部は、前記視点座標からみた、前記仮想画像平面上に配置された前記入力画像と、前記表示部に表示された前記出力画像と、が一致するように、前記出力画像の前記画像データを生成する
請求項１に記載の表示装置。
前記画像処理部は、前記視点座標を投影中心として、前記仮想画像平面上に配置された前記入力画像を前記実画像平面上に透視投影することにより、前記出力画像の前記画像データを生成する
請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
前記仮想画像平面は、前記視点座標と、前記表示部の重心座標と、を通る直線に対して垂直である
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
撮影装置により撮影された周囲画像に基づいて、前記視点座標を算出する視点座標算出部を更に備える
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
前記ユーザから入力された調整命令に応じて、前記視点座標を調整する視点座標調整部を更に備える
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
ユーザの視点座標と、表示部を含む実画像平面と、に基づいて前記視点座標と前記表示部とを通る直線に対して垂直な仮想画像平面を算出する工程と、
前記視点座標と、前記実画像平面と、前記仮想画像平面と、入力画像の画像データと、に基づいて、前記入力画像を画像変換した出力画像の画像データを生成する工程と、
を含む表示方法。
ユーザの視点座標と、表示部を含む実画像平面と、に基づいて、前記視点座標と前記表示部とを通る直線に対して垂直な仮想画像平面を算出する工程と、
前記視点座標と、前記実画像平面と、前記仮想画像平面と、入力画像の画像データと、に基づいて、前記入力画像を画像変換した出力画像の画像データを生成する工程と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。