JP2018028579A - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者に負荷を与ることなく、移動する観察者の網膜に画像を投影できる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、人体位置検出部と、瞳孔位置検出部と、瞳孔追尾部と、映像投影部とを有する。人体位置検出部は、人体と離れた場所から少なくとも人体の一部の位置を検出する。瞳孔位置検出部は、人体位置検出部１が検出した人体の一部の位置に基づいて瞳孔の位置を検出する。瞳孔追尾部は、瞳孔位置検出部が検出した瞳孔を追尾する。映像投影部は、人体と離れた場所から瞳孔追尾部が追尾する瞳孔に向けて映像を投影する。瞳孔に投影された映像は、瞳孔を介して網膜上に投影され、観察者は映像を見ることができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置および表示方法に関する。

レーザー光を網膜上で走査して映像を表示するレーザー網膜走査型投影装置が開発されている。例えば、特許文献１には、映像信号により変調されたレーザー光を網膜上に結像させて走査する表示装置の技術が開示されている。なお特許文献１では、この表示装置のことを直視型画像表示装置と呼称しているが、レーザー網膜走査型投影装置と同じ意味である。

また、特許文献２には、特許文献１と同様の構成に視線追尾機能を追加した画像表示装置の技術が開示されている。この技術では、観察者が、まず投影装置に対して所定の位置関係となるように初期設定を行う。次いで、赤外線レーザー等の視線検出手段を用いて、視線を検出する。その後、レーザー光を網膜に投影して表示を行い、視線が動いた場合には、視線を追尾することにより網膜への投影を継続する。また特許文献２には、観察者が、発光装置を有する眼鏡型フレームを装着することによって、観察者自体が動いても投影表示が維持できる技術も開示されている。これは、眼鏡型フレームから発せられた光を追尾することで、瞳孔の位置を特定するものである。

特許第２９３２６３６号公報 特開平０７−１３５６２３号公報

特許文献１の技術では、瞳孔が動くと表示の投影が網膜から外れてしまうという問題点がある。一方、特許文献２の技術では、観察者が、発光装置を有する眼鏡型フレームを装着することで、観察者が移動しても網膜への表示が可能である。しかしながら、眼鏡型フレームを装着することによる、閉塞感、狭視野感、疲労感などの負荷を観察者に与えてしまうという新たな問題点を生じる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、観察者に負荷を与ることなく、移動する観察者の網膜に画像を投影できる表示装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の表示装置は。表示装置は、人体位置検出部と、瞳孔位置検出部と、瞳孔追尾部と、映像投影部とを有する。人体位置検出部は、人体と離れた場所から少なくとも人体の一部の位置を検出する。瞳孔位置検出部は、人体位置検出部１が検出した人体の一部の位置に基づいて瞳孔の位置を検出する。瞳孔追尾部は、瞳孔位置検出部が検出した瞳孔を追尾する。映像投影部は、人体と離れた場所から瞳孔追尾部が追尾する瞳孔に向けて映像を投影する。

本発明の効果は、観察者に負荷を与ることなく、移動する観察者の網膜に画像を投影できる表示装置を提供できることである。

第１の実施形態を示すブロック図である。 第２の実施形態の構成例を示す模式図である。 第２の実施形態の瞳孔検出例を示す模式図。 第２の実施形態の映像投影部の一例を示す模式図である。 第２の実施形態の映像投影方法の一例を示す模式図である。 第３の実施形態の一例を示す模式図である。 第３の実施形態の別の一例を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は本実施形態の表示装置を示すブロック図である。表示装置は、人体位置検出部１と、瞳孔位置検出部２と、瞳孔追尾部３と、映像投影部４とを有する。

人体位置検出部１は、人体と離れた場所から少なくとも人体の一部の位置を検出する。

瞳孔位置検出部２は、人体位置検出部１が検出した人体の一部の位置に基づいて瞳孔の位置を検出する。

瞳孔追尾部３は、瞳孔位置検出部２が検出した瞳孔を追尾する。

映像投影部４は、人体と離れた場所から瞳孔追尾部３が追尾する瞳孔に向けて映像を投影する。瞳孔に投影された映像は、瞳孔を介して網膜上に投影され、観察者は映像を見ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、観察者に負荷を与ることなく、移動する観察者の網膜に画像を表示することができる。

（第２の実施形態）
図２は、表示装置の具体な構成例を示す模式図である。表示装置は、瞳孔位置検出追尾装置１００と、映像投影装置２００とを有している。

瞳孔位置検出追尾装置１００は、撮像部１１０と、人体位置検出部１２０と、瞳孔位置検出部１３０と、瞳孔追尾部１４０とを有している。撮像部１１０は、人体３００の少なくとも一部の画像を撮影する。人体位置検出部１２０は、撮像部１１０が撮影した画像から、人体３００の一部の位置を検出する。瞳孔位置検出部１３０は、人体位置検出部１２０が検出した人体３００の一部の位置と撮像部１１０が撮影した画像とに基づいて、瞳孔３１０の位置を検出する。瞳孔追尾部１４０は、瞳孔３１０が移動した場合に、瞳孔位置検出部が検出する瞳孔３１０の位置に基づいて瞳孔３１０を追尾する。

映像投影装置２００は、瞳孔追尾部２１０と、映像投影部２２０とを有している。瞳孔追尾部２１０は、瞳孔位置検出部１３０が検出した瞳孔位置情報に基づいて瞳孔３１０の位置を追尾する。映像投影部２２０は、追尾している瞳孔３１０に向けて映像信号により変調されたレーザー光２３０を投射し、瞳孔３１０の奥にある網膜上でレーザー光２３０を走査させる。これにより、網膜に映像を描画する。いわゆる、レーザー網膜走査型投影装置である。ここで、一般的な映像表示と同様に、レーザー光の強度は投影する映像に応じて適宜変調される。また、レーザー光強度の絶対値は、網膜に損傷を与えないように調整されているものとする。

以上のような構成とすることにより、瞳孔３１０が移動しても、瞳孔３１０を追尾して、瞳孔内で映像信号により変調されたレーザー光２３０を走査することにより、網膜に映像を表示することができる。

図３は、人体位置検出方法および瞳孔位置検出方法の一例を示す模式図である。撮像部１１０が撮影した画像を画像処理することにより、顔検出枠１２１で示すように人体の一部として顔を検出する。この顔検出は周知技術を用いることで実現できるため、詳細な説明は省略する。顔の検出ができると、瞳のおよその位置が推定できる。このため、瞳孔検出枠１３１に示す瞳の近傍の画像を解析して、瞳孔を認識するパターンに合致する位置を求め、瞳孔３１０の位置を特定する。

図４は、映像投影装置２００の一例を示す斜視図である。レーザー光２３０を投射する映像投影部２２０に追尾動作をさせる瞳孔追尾部２１０は、平面角回転機構２１１と、上下角回転機構２１２を有している。この二つの機構が連動して、映像投影部２２０を瞳孔に向かせる瞳孔追尾動作行い、瞳孔に向けて映像を表示する。

図５は、レーザー光走査パターン２３１を模式的に示す図である。瞳孔３１０は虹彩３２０の中央にある光の通り道であり、レーザー光は、瞳孔３１０を介して網膜上でレーザー光を走査させる。これにより、網膜に直接画像を投影することができる。

なお、説明は省略したが、映像投影部が投射するレーザー光は単色光だけでなく、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のレーザー光を用いてカラー表示をしても良い。また、左右の瞳孔それぞれに映像を投射する２系統の投影部としても良い、左右、２系統とした場合は、左右の信号を適切に調整することにより、観察者に三次元画像として認識させることも可能である。

また、上記の説明では画像解析により人体の一部および瞳孔の位置を検出するものとしたが、超音波センサ、触覚センサなど、他の方法で、瞳孔の位置を検出および追尾しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、平易な技術を用いて、観察者に負荷を与ることなく、移動する観察者の網膜に画像を表示する表示装置を構成することができる。

（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態の表示装置は、映像投影部の位置を所定座標に固定して用いることができるが、映像投影部を移動体に搭載固定して移動させながら表示を行うことも可能である。

図６は、固定台４００に表示装置１０００を固定し、レーザー光１１００を瞳孔３１０に投射した例を示す模式図である。ここで、表示装置１０００は、瞳孔位置検出手段と映像投影手段の両方の機能を備えたものであるとしている。

図７は、表示装置１０００を移動体５００に搭載した例を示す模式図である。表示装置１０００は瞳孔３１０を追尾しながら、レーザー光１１００を走査し瞳孔３１０の奥にある網膜に映像を投影する。移動体の移動は、例えば、図示しない移動体遠隔操作部を用いて行うことができる。表示装置１０００が移動することにより、例えば、離れた場所にいる複数の観察者に映像を配信することができる。

上述した第１乃至第３の実施形態の処理をコンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１、１２０ 人体位置検出部
２、１３０ 瞳孔位置検出部
３、１４０、２１０ 瞳孔追尾部
４、２２０ 映像投影部
１００ 瞳孔位置検出追尾装置
１１０ 撮像部
２００ 映像投影装置
２３０、１１００ レーザー光
３００ 人体
３１０ 瞳孔
４００ 固定台
５００ 移動体
１０００ 表示装置

Claims (10)

1. 人体と離れた場所から少なくとも前記人体の一部の位置を検出する人体位置検出部と、
   前記人体の一部の位置に基づいて瞳孔の位置を検出する瞳孔位置検出部と、
   前記瞳孔を追尾する瞳孔追尾部と、
   前記瞳孔に向けて映像を投影する映像投影部と
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記映像投影部が前記瞳孔の内側でレーザー光を走査するレーザー網膜走査型投影装置であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記映像投影部が所定座標に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記映像投影部が移動体に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
5. 前記移動体を遠隔操作する移動体遠隔操作部を有することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 人体と離れた場所から少なくとも前記人体の一部の位置を検出し、
   前記人体の一部の位置に基づいて瞳孔の位置を検出し、
   前記瞳孔を追尾し、
   前記瞳孔に向けて映像を投影する
   ことを特徴とする表示方法。
7. 前記映像の投影を、前記瞳孔の内側でレーザー光を走査するレーザー網膜走査方式で行うことを特徴とする請求項６に記載の表示方法。
8. 前記映像の投影を移動体から行うことを特徴とする請求項７に記載の表示方法。
9. 前記移動体を遠隔操作することを特徴とする請求項８に記載の表示方法。
10. 人体と離れた場所から少なくとも前記人体の一部の位置を検出するステップと、
    前記人体の一部の位置に基づいて瞳孔の位置を検出するステップと、
    前記瞳孔を追尾するステップと、
    前記瞳孔に向けて映像を投影するステップと
    を有することを特徴とする表示プログラム。

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