JP2019133036A - 表示システム及び表示ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】重量の重い情報端末と比較して、軽量な表示ユニット、及び、当該表示ユニットを含む表示システムを提供する。【解決手段】表示システムは、表示部とユーザーの視線とを合わせるようユーザーの眼前で表示部の位置を保持するVRゴーグルGに取り付けられる表示ユニット50と、表示ユニット50に画像を出力する情報処理装置10とを備える表示システムであって、表示ユニット50は、ユーザーの視点の向きを推定可能なセンサー部と表示部を備え、情報処理装置10は、センサー部の情報により画像の出力を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、表示システム及び表示ユニットに関する。
スマートフォンを利用してバーチャルリアリティ(VR:Virtual Reality)映像を視聴するためのVRゴーグルが知られている(例えば特許文献1)。
特表2017−511041号公報
既存のスマートフォンを利用するVRゴーグルは、スマートフォンのように、バッテリーや画像を出力する情報処理装置を内蔵した情報端末を収納し、バンド等でユーザーの頭部に装着したり、ユーザーが手で把持したりすることでユーザーにVR映像を視聴させる。このようなスマートフォンは、重量も重く、長時間の利用には適さない。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、重量の重い情報端末と比較して、軽量な表示ユニット、及び、当該表示ユニットを含む表示システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様による表示システムは、表示部とユーザーの視線とを合わせるよう前記ユーザーの眼前で前記表示部の位置を保持するVRゴーグルに取り付けられる表示ユニットと、前記表示ユニットに画像を出力する情報処理装置とを備える表示システムであって、前記表示ユニットは、ユーザーの視点の向きを推定可能なセンサー部と前記表示部を備え、前記情報処理装置は、前記センサー部の情報により画像の出力を制御する。
図1は、実施形態1による表示システムの主要構成を示す図である。 図2は、表示ユニットの主要構成を示す図である。 図3は、図2のA−A断面図である。 図4は、基板と、画像表示パネル駆動部と、画像表示パネルとの接続形態の一例を示す図である。 図5は、表示ユニットにおける信号の流れの一例を示す図である。 図6は、表示部の主要構成例を示す図である。 図7は、画像表示パネルの概念図である。 図8Aは、VRゴーグルを装着したユーザーがVR空間内で視認可能なオブジェクトの一例を示す模式図である。 図8Bは、図8Aに対応するユーザーに視認される3D画像の描画例を示す図である。 図9Aは、VR空間内で図8とは異なる視線を取ったユーザーとオブジェクトの一例を示す模式図である。 図9Bは、図9Aに対応するユーザーに視認される3D画像の描画例を示す図である。 図10Aは、VR空間内で図8及び図10とは異なる視線を取ったユーザーとオブジェクトの一例を示す模式図である。 図10Bは、図10Aに対応するユーザーに視認される3D画像の描画例を示す図である。 図11は、実施形態2の情報処理装置の主要構成例を示すブロック図である。 図12は、VRゴーグルの第1距離と2つの表示部との関係の一例を示す図である。 図13は、VRゴーグルに支持された表示ユニットの画像表示パネルと第2距離との関係の一例を示す図である。 図14は、複数種類のVRゴーグルと、各々の光学的特性の差と、連結画像領域における2つの表示部の各々のための画像の位置との関係の一例を示す図である。 図15は、光学的特性に対応した処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下に、実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(実施形態1)
図1は、実施形態1による表示システムの主要構成を示す図である。図2は、表示ユニット50の主要構成を示す図である。図3は、図2のA−A断面図である。図4は、基板57と、画像表示パネル駆動部30と、画像表示パネル40との接続形態の一例を示す図である。図5は、表示ユニット50における信号の流れの一例を示す図である。図6は、表示部52A,52Bの主要構成例を示す図である。図7は、画像表示パネル40の概念図である。表示システムは、表示ユニット50と、情報処理装置10とを備える。表示ユニット50は、VRゴーグルG1に着脱可能に設けられている。ユーザーU(図8参照)が画像を視聴する際、表示ユニット50は、VRゴーグルG1に取り付けられる。VRゴーグルG1は、表示ユニット50が有する2つの表示部52A,52BとユーザーUの視線とを合わせるよう、表示ユニット50をユーザーUの頭部近傍で支持する器具である。
詳細は後述するが、VRゴーグルは、図1に示すVRゴーグルG1に限らず、複数種類ある(図17参照)。複数種類のVRゴーグルを総称する場合、VRゴーグルGと記載することがある。また、VRゴーグルは、表示ユニット50を収納し、ユーザーUの頭部近傍に表示ユニット50を支持して使用されるゴーグルであれば良く、VR映像を表示するためのゴーグルに限らず、AR(Augmented Reality)、MR(Mixed Reality)等の映像を表示するためのゴーグルであってもよい。
VRゴーグルGは、例えば、筐体BOとホルダーHとを有する。筐体BOとホルダーHは、例えばヒンジ部H1を回動軸として回動可能に連結されている。ヒンジ部H1の反対側には、ホルダーHを筐体BOに固定するために引っ掛ける爪部H2が設けられている。表示ユニット50は、筐体BOとホルダーHとの間に配置される。表示ユニット50をVRゴーグルGに取り付ける場合、爪部H2による筐体BOへのホルダーHの固定を解消した状態として、筐体BOに対してホルダーHを回動させて筐体BOとホルダーHとの間隙を確保する。この状態で、筐体BOとホルダーHとの間に表示ユニット50を筐体BOとホルダーHとの間に配置し、爪部H2を筐体BOに引っ掛けるようにホルダーHを回動させ、ホルダーHと筐体BOとによって表示ユニット50を挟持する。また、VRゴーグルGは、例えば、開口部HPを有し、表示ユニット50を収納部に配置された際に表示ユニット50とケーブル55が開口部HPを通るように接続してもよい。なお、収納部の構造は、これに限らず、ホルダーHは筐体BOと一体的に形成され、ホルダーHの側面又は上面に表示ユニット50を挿入可能な開口部を配置してもよい。筐体BOには、後述する開口部W1,W2が設けられている(図15参照)。ユーザーUは、開口部W1,W2を通して表示部52A,52Bの画像を視認する。すなわち、ホルダーHと筐体BOとによって表示ユニット50を挟持する際、開口部W1,W2と表示部52A,52Bとの位置合わせが行われる。また、VRゴーグルGは、ユーザーUの頭部に装着するための固定部として、側頭部を通るリング状のバンドや頭頂部を通り前記リング状のバンド接続するバンドを有する。なお、固定部の構造はこれに限らず、側頭部のみを通るリング上のバンドのみであってもよいし、メガネのように耳に引っ掛ける鉤状の構造であってもよく、固定部は無くてもよい。VRゴーグルGは、固定部、又は、ユーザーUの手で把持することによって、表示ユニット50の表示する画像がVRゴーグルGを介してユーザーUの眼前に表示されるように、表示ユニット50を収納した状態で頭部近傍に配置され、使用される。
情報処理装置10は、表示ユニット50に画像を出力する。情報処理装置10は、例えばケーブル55を介して表示ユニット50と接続される。ケーブル55は、情報処理装置10と表示ユニット50との間で信号を伝送する。当該信号は、情報処理装置10から表示ユニット50に出力される画像信号Sig2を含む。
表示ユニット50は、例えば図2、図3、図5に示すように、筐体51、2つの表示部52A,52B、インタフェース53、多軸センサー部54、基板57、受電部50a及び信号処理部20等を有する。
筐体51は、表示ユニット50が有する他の各構成を保持する。例えば、筐体51は、表示部52Aと表示部52Bとを予め定められた所定の間隔をあけて並んだ状態で保持する。図2に示す例では、表示部52Aと表示部52Bとの間に仕切り51aが設けられているが、仕切り51aはなくてもよい。
表示部52A,52Bは、それぞれ独立して動作可能に設けられた表示パネルである。本実施形態では、表示部52A,52Bは、それぞれが画像表示パネル駆動部30、画像表示パネル40及び光源ユニット60を有する液晶表示パネルである。
画像表示パネル駆動部30は、信号処理部20からの信号に基づいて画像表示パネル40の駆動を制御する。画像表示パネル40は、例えば第1基板42、第2基板43等を有する。第1基板42と第2基板43との間には、図示しない液晶層を形成する液晶が封止されている。画像表示パネル駆動部30は、第1基板42に設けられる。光源ユニット60は、画像表示パネル40を背面から照明する。画像表示パネル40は、画像表示パネル駆動部30からの信号及び光源ユニット60からの光により画像を表示させる。
インタフェース53は、ケーブル55を接続可能に設けられている接続部である。具体的には、インタフェース53は、例えばHDMI(登録商標、High Definition Multimedia Interface)インタフェースとUSB(Universal Serial Bus)とを統合したインタフェースである。図示しないが、ケーブル55は、情報処理装置10側でHDMIインタフェースとUSBインタフェースとに分岐している。
センサー部54は、表示ユニット50が配置される表示ユニット50の動きを検知するためのセンサーである。表示システムにおいて、表示ユニット50がVRゴーグルに収納され、ユーザーUに装着されることで、ユーザーUの動きを検知することができるセンサーである。センサー部54及び信号処理部20は、基板57に設けられた回路であり、情報処理装置10から供給される電力Po2を受けるための受電部50aが設けられている(図5参照)。また、インタフェース53は、基板57を介して表示部52A,52B、センサー部54及び信号処理部20と接続されている。
例えば図4に示すように、基板57と画像表示パネル駆動部30とは、フレキシブルプリント基板(FPC:Flexible printed circuits)FPC1を介して電気的に接続されている。また、基板57と光源ユニット60は、フレキシブルプリント基板FPC1,FPC2を介して電気的に接続されている。画像表示パネル駆動部30は、第1基板42上にTFT素子(thin film transistor)等で形成した回路であってもよいし、第1基板42又はフレキシブルプリント基板FPC1上に配置された集積回路(例えば、ICチップ)であってもよい。また、光源ユニット60は、フレキシブルプリント基板FPC2を介して、当該集積回路と接続されていてもよい。この場合、当該集積回路は、後述する光源駆動部24の機能の少なくとも一部を有してもよい。
表示ユニット50は、動作するための電力を供給する電池(バッテリー)を備えない。表示ユニット50は、インタフェース53を介して接続された情報処理装置10から電力Po2の供給を受けて動作する。具体的には、情報処理装置10は、例えば図5に示すように、電源部10a、演算部11、記憶部12、入力部14、出力部15、インタフェース16等を有する。電源部10aは、情報処理装置10が有する電源装置であり、図示しない外部の電力供給源(例えば、コンセント)に接続されている。演算部11、記憶部12、入力部14、出力部15等、情報処理装置10が有する各種の構成が動作するための電力Po1をこれらの各種の構成に供給する。また、電源部10aは、表示ユニット50が動作するための電力Po2を出力する。
インタフェース16は、電力送電用端子を含むインタフェースであって、例えばUSBインタフェース等である。ケーブル55は、インタフェース16に接続される。また、インタフェース53は、電力受電用端子を含むインタフェースであって、例えば、USBインタフェース等である。ケーブル55は、インタフェース53に接続される。これによって、ケーブル55に含まれる電源供給線(例えば、USBケーブル)を介して、情報処理装置10の電源部10aと表示ユニット50の受電部50aとが接続される。電源部10aは、例えばインタフェース16を介して表示ユニット50に対する電力Po2の供給を行う。表示ユニット50の受電部50aは、ケーブル55及びインタフェース53を介して電力Po2が伝送される。
受電部50aは、インタフェース53を介して受電した電力Po2に基づく電力Po3を信号処理部20、表示部52A、及び、表示部52Bに供給する。信号処理部20、表示部52A、及び、表示部52Bは、それぞれ、受電部50aから供給される電力Po3を利用して動作する。また、受電部50aは、インタフェース53を介して受電した電力Po2に基づく電力Po3をセンサー部54に供給する。センサー部54、は、受電部50aから供給される電力Po3を利用して動作する。更に、例えばDC/DCコンバータ等の電圧変換回路を有する。受電部50aは、電力Po2に基づいて、表示部52A,52B、センサー部54、信号処理部20等、表示ユニット50が有する各種の構成が動作するための電圧に対応する電力Po3を供給する。
表示ユニット50は、画像を生成するための情報処理を行う構成(情報処理部10b)を備えない。例えば、表示ユニット50は、センサー部54によって検知されるユーザ(表示ユニット50)の動きに基づいて、画像を変換する情報処理を行う回路を備えない。表示ユニット50は、インタフェース53を介して接続された情報処理装置10から出力された画像を表示する。具体的には、表示ユニット50のセンサー部54から出力されるユーザーU(表示ユニット50)の動きを示す検出信号Sig1に対応して情報処理装置10が画像を生成する。表示ユニット50は、当該画像を表示する。
センサー部54は、ユーザーU(表示ユニット50)の動きを検出するための回路であって、例えば、センサー54a及びセンサー用回路54bを有する回路を含む。センサー54aは、例えば、ユーザーU(表示ユニット50)の動きを示す信号を取得する検出素子であって、3軸の角速度センサーと、3軸の加速度センサーと、3軸の地磁気センサーとを含む9軸センサーである。センサー用回路54bは、センサー54aが取得した信号に基づいて、検出信号Sig1を出力する回路であって、センサー54aにより検知された角速度、加速度及び地磁気に対する向きを示す情報は、センサー用回路54bによって検出信号Sig1としてインタフェース53を介して情報処理装置10に送信される。なお、センサー54aは、9軸センサーに限らず、上述の角速度センサー、加速度センサー、地磁気センサーのいずれか2つを有する6軸センサーでもよい。また、センサー部54aは、表示ユニット50がVRゴーグルGに収納され、ユーザーUの頭部近傍に配置されることからユーザーUの頭部の動きを推定するための検出信号Sig1を出力するが、これに限らない。センサー部54aは、ユーザーUの目の動きを示す検出信号Sig1を出力してもよい。例えば、センサー部54aは、特定波長の光(例えば、赤外線)を照射し照射された照射光が物体に反射される反射光を撮像する光センサーを有し、撮像された画像に基づき、目の動きに関する検出信号Sig1を出力するセンサー用回路54bを有してもよい。また、インタフェース16およびインタフェース53は、検出信号を送信または受信の少なくとも一方ができる端子を含むインタフェースであって、例えば、USBインタフェースである。ケーブル55は、検出信号を供給する配線を含む。
情報処理装置10は、検出信号Sig1が示すユーザーU又は表示ユニット50の動きに対応した画像を生成する。例えば、情報処理装置は、検出信号Sig1に含まれる角速度、加速度及び地磁気に対する向きから推定されたユーザーUの視線の向きに対応した画像を生成する。画像の生成に関する演算処理は、演算部11が行う。
演算部11は、CPU(Central Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等の演算処理装置を有する。演算部11は、記憶部12から処理内容に対応したソフトウェア・プログラム及びデータ等に基づいて処理を行う。以下、単にプログラムと記載した場合、ソフトウェア・プログラムをさす。
記憶部12は、情報処理装置10において処理されるデータを記憶する装置であり、一次記憶装置と二次記憶装置を含む。一次記憶装置は、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)等、RAM(Random access memory)として機能する構成である。二次記憶装置は、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)、ソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)、フラッシュメモリ及びメモリカード等のうち少なくとも1つを有する。
入力部14は、情報処理部10bに対する情報の入力を受け付ける。例えば、入力部14は、インタフェース16を介して入力される検出信号Sig1を受け付けて演算部11に伝送する。
演算部11は、検出信号Sig1が示す角速度、加速度及び地磁気に対する向きに対応した画像を生成する演算処理を行う。情報処理装置10は、演算部11の演算により生成された画像を出力部15で描画し、描画された画像を表示ユニット50に出力する。
出力部15は、情報処理部10bの処理内容に対応した出力を行う。具体的には、出力部15は、例えば、画像データを生成して画像信号Sig2を出力するビデオカード等を有する。
本実施形態のインタフェース16またはインタフェース53は、画像信号Sig2を送信又は受信の少なくとも一方を行う端子を有するインタフェースを含み、例えば、HDMIインタフェースを有する。出力部15は、例えばHDMIインタフェースを介して画像信号Sig2を出力する。画像信号Sig2は、例えば、2つの表示部52A,52Bを用いて3DVR画像を視認させるための2つの3D画像を含むフレーム画像を構成する信号として機能する。ケーブル55は、画像信号供給配線を含み、インタフェース16を介して画像信号Sig2が伝送される。表示ユニット50のインタフェース53は、入力された画像信号Sig2を信号処理部20に伝送する。
信号処理部20は、画像信号Sig2を分割して出力信号Sig3,Sig4を生成する。信号処理部20は、表示部52Aに出力信号Sig3を出力する。また、信号処理部20は、表示部52Bに出力信号Sig4を出力する。
信号処理部20は、例えば、設定部21、画像分割部22、画像出力部23、光源駆動部24等を有する。設定部21は、表示ユニット50の動作に関する設定情報を保持する。具体例を挙げると、設定部21は、例えば、表示される画像の明るさに関する設定を保持する。
画像分割部22は、画像信号Sig2を分割して出力信号Sig3,Sig4を生成する。また、画像分割部22は、例えばHDMI規格の映像信号である画像信号Sig2を、MIPI(登録商標、Mobile Industry Processor Interface)規格の映像信号に変換する回路を含む。画像分割部22は、画像信号Sig2に含まれる2つの表示部52A,52Bの画像表示領域41を合わせた大きさの画像領域に対応する画像を、2つの表示部52A,52Bの各々の画像表示領域41に対応した分割画像となるように出力信号Sig3、Sig4に分割する。
一例として、画像表示領域41に、1440×1700の画素48が配置されている場合、連結画像領域に対応した映像信号による画像信号Sig2によるフレーム画像の画素数は、2880×1700である。画像表示領域41が有する画素48の数及び連結画像領域に対応する画像の画素数はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
画像出力部23は、画像分割部22が生成した出力信号Sig3,Sig4を出力する。具体的には、画像出力部23は、表示部52Aの画像表示パネル駆動部30に出力信号Sig3を出力する。また、画像出力部23は、表示部52Bの画像表示パネル駆動部30に出力信号Sig4を出力する。このように、表示部52Aに対する出力信号Sig3と、表示部52Bに対する出力信号Sig4とは個別の信号である。表示部52Aと表示部52Bは、個別の画像を表示する。
光源駆動部24は、光源ユニット60の動作を制御する。例えば、光源駆動部24は、表示部52Aが有する光源ユニット60からの光の明るさを、出力信号Sig3に対応して表示される画像と、設定部21に保持されている設定とに対応した明るさとするよう制御するための制御信号Sig5を表示部52Aの光源ユニット60に出力する。また、光源駆動部24は、表示部52Bが有する光源ユニット60からの光の明るさを、出力信号Sig4に対応して表示される画像と、設定部21に保持されている設定とに対応した明るさとするよう制御するための制御信号Sig6を表示部52Bの光源ユニット60に出力する。
図6に示すように、画像表示パネル40は、画像表示領域41に、複数の画素48が、2次元のマトリクス状(行列状)に配列されている。図6に示す例は、XYの2次元座標系に複数の画素48がマトリクス状に配列されている例を示している。この例において、X方向は、行方向であり、Y方向は、列方向であるが、これに限られず、X方向が垂直方向であってY方向が水平方向であってもよい。
図7に示すように、画素48は、例えば、第1副画素49Rと、第2副画素49Gと、第3副画素49Bとを有する。第1副画素49Rは、第1色(例えば、赤色)を表示する。第2副画素49Gは、第2色(例えば、緑色)を表示する。第3副画素49Bは、第3色(例えば、青色)を表示する。第1色、第2色及び第3色は、赤色、緑色及び青色に限られず、補色などでもよく、互いに色が異なっていればよい。以下において、第1副画素49Rと、第2副画素49Gと、第3副画素49Bとをそれぞれ区別する必要がない場合、副画素49という。すなわち、1つの副画素49には、3色のうちいずれか1色が割り当てられている。なお、画素48を構成する副画素49は、4色以上の色が割り当てられてもよい。
画像表示パネル40は、例えば透過式のカラー液晶表示パネルである。画像表示パネル40には、第1副画素49RとユーザーUとの間に第1色を通過させる第1カラーフィルタが配置されている。また、画像表示パネル40には、第2副画素49GとユーザーUとの間に第2色を通過させる第2カラーフィルタが配置されている。また、画像表示パネル40には、第3副画素49BとユーザーUとの間に第3色を通過させる第3カラーフィルタが配置されている。
画像表示パネル駆動部30は、信号出力回路31及び走査回路32を有する。画像表示パネル駆動部30は、信号出力回路31によって出力信号(出力信号Sig3又は出力信号Sig4)に含まれる画像信号を保持し、順次、画像表示パネル40に出力する。より具体的には、信号出力回路31は、信号処理部20からの出力信号(出力信号Sig3又は出力信号Sig4)に対応した所定の電位を有する画像信号を、画像表示パネル40に出力する。信号出力回路31は、信号線DTLによって画像表示パネル40と電気的に接続されている。走査回路32は、画像表示パネル40における副画素49の動作(光透過率)を制御するためのスイッチング素子のON/OFFを制御する。当該スイッチング素子は、例えば薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)である。走査回路32は、走査線SCLによって画像表示パネル40と電気的に接続されている。走査回路32は、所定数の走査線SCLに対して駆動信号を出力し、駆動信号が出力された走査線SCLと接続されている副画素49を駆動する。副画素49のスイッチング素子は、駆動信号に対応してONされ、信号線DTLを介して画像信号に対応した電位を副画素49の画素電極及び電位保持部(キャパシタ等)に伝送する。画像表示パネル40の液晶層に含まれる液晶分子は、画素電極の電位に対応して配向を決定する。これによって副画素49の光透過率が制御される。走査回路32は、駆動信号を出力する走査線SCLを順次シフトさせることで、画像表示パネル40を走査する。
光源ユニット60は、画像表示パネル40の背面に配置されている。光源ユニット60は、画像表示パネル40に向けて光を照射することで、画像表示パネル40を照明する。
次に、センサー部54からの検出信号Sig1に対応して情報処理装置10の情報処理部10bが行う画像の生成について、図8から図13を参照して説明する。
図8Aは、VRゴーグルGを装着したユーザーUがVR空間内で視認可能なオブジェクトM1,M2,M3の一例を示す模式図である。図8Bは、図8Aに対応するユーザーU1に視認される3D画像D1の例を示す図である。情報処理装置10は、センサー部54が検知した表示ユニット50の向きに対応する画像を出力する。例えば、情報処理装置10は、センサー部54から初期設定値としての検出信号Sig1の入力を受け付ける。当該初期設定値は、ユーザーUによりVR映像の視聴を開始する入力信号を受領したタイミングで受け付けた検出信号Sig1を自動的に設定してもよいし、任意のタイミングでユーザーUによる初期設定を指定する入力信号を受領したタイミングで受け付けた検出信号Sig1を設定してもよい。情報処理装置10は、検出信号Sig1の入力を受け付け、初期設定値として記憶部12に保存した後に、あらかじめ設定されたVR空間内の初期領域に対応する画像を出力する。例えば、初期領域は、図8Aに示す通り、ユーザーUの位置を初期視点として、ユーザーUの位置からオブジェクトM1を向く方向に対応する領域である。情報処理装置10は、初期領域に対応する表示部52A用の画像と初期領域に対応する表示部52B用の画像を生成し、これらを連結した連結画像を画像信号Sig2として表示ユニット50に出力する。例えば、初期視点として、ユーザーUの右目に対応する視点、ユーザーUの左眼に対応する視点を有し、それぞれの視点からオブジェクトM1を向く方向に対応する画像を生成し、これらを連結した連結画像を出力してもよい。表示ユニット50は画像信号Sig2に基づいて、それぞれ表示部52A、表示部52Bに画像を表示する。ユーザーUは、VRゴーグルGに含まれるレンズ等を介して、表示部52A、表示部52Bに表示される画像を見ることによって、図8Bに示すような3D画像D1を見ることが出来る。
図9Aは、VR空間内で図8とは異なる視線を取ったユーザーUとオブジェクトM1,M2,M3の一例を示す模式図である。図9Bは、図9Aに対応するユーザーU1に視認される3D画像D2の例を示す図である。図10Aは、VR空間内で図8及び図10とは異なる視線を取ったユーザーUとオブジェクトM1,M2,M3の一例を示す模式図である。図10Bは、図10Aに対応する3D画像D3の描画例を示す図である。VRゴーグルGを装着したユーザーUが視線を変ずると、センサー部54が表示ユニット50の向きの変化を検知する。センサー部54が表示ユニット50の向きの変化を検知すると、情報処理装置10は、当該変化に対応して出力する画像の描画内容を変化させる。図9Aでは、情報処理装置10は、センサー部54が検知した表示ユニット50の向きを示す検出信号Sig1を受け付ける。情報処理装置10は、受け付けた検出信号Sig1と記憶部12に保持される初期設定値とを比較し、受け付けた検出信号Sig1と初期設定値との差に応じて、描画範囲を変更する。情報処理装置10は、図9Aに示す通り、受け付けた検出信号Sig1と初期設定値との差から反時計回りへの回転を判定し、初期の視線を反時計回りに回転させた視線に基づいて、オブジェクトM2を含むような画像信号Sig2を生成し、表示ユニット50に出力する。表示ユニット50が表示部52A及び表示部52Bを介して画像信号Sig2に対応する画像を表示することで、ユーザーUは、VRゴーグルを介して図9Bのような3D画像D2を視認することができる。また、図10Aも、同様に、情報処理装置10は、センサー部54からの検出信号Sig1と初期設定値に基づいて、時計回りの回転を判定し、初期の視線を時計回りに回転させた視線に基づいて、オブジェクトM3を含むような画像信号Sig2を生成し、表示ユニット50に出力する。表示ユニット50が表示部52A及び表示部52Bを介して画像信号Sig2に対応する画像を表示することで、ユーザーUは、VRゴーグルを介して図10Bのような3D画像D3を視認することができる。図8から図10を参照して説明したように、情報処理装置10は、センサー部54の情報により画像の出力を制御する。
以上説明したように、実施形態1によれば、ユーザーUまたは筐体の動きを推定可能なセンサー部54の情報により画像の出力を制御し、表示ユニット50の表示部52A,52Bにより当該画像を出力することができる。すなわち、ユーザーUの視点の向きに対応した画像を出力することができる。
更に、表示ユニット50は、検出信号Sig1を情報処理装置10に出力し、情報処理装置10の情報処理部10bによって、検出信号Sig1に基づいて生成された画像信号Sig2に受領して画像を表示する。このような構成によって、情報処理部10bを備えず、より安価で軽量な表示ユニット、及び、当該表示ユニットを有する表示システムを提供することができる。
また、表示ユニット50が、受電部50aを有し、情報処理装置10の電源部10aから供給される電力を利用して表示部52A、表示部52Bまたはセンサー部54を駆動する。このような構成によって、電源部(バッテリー等)を備えず、より安価で軽量な表示ユニット、及び、当該表示ユニットを有する表示システムを提供することができる。
(実施形態2)
図11は、実施形態2の情報処理装置10の主要構成例を示すブロック図である。情報処理装置10は、電源部10a、演算部11、記憶部12、通信部13、入力部14、出力部15、インタフェース16等を有する。以下では、実施形態1の情報処理装置10と共通する構成については説明を省略する。
通信部13は、コンピュータネットワークNで採用されているプロトコルに対応する通信を行うためのネットワークインタフェースコントローラ(Network interface controller:NIC)を有する。通信部13は、図示しないコンピュータネットワークNに接続され、通信に関する処理を行う。
実施形態2の記憶部12は、例えば、パラメータデータ12a、制御プログラム12b等を二次記憶装置に記憶する。パラメータデータ12aは、VRゴーグルGが有する光学的特性に対応したパラメータを含むデータである。制御プログラム12bは、パラメータデータ12aに基づいて、VRゴーグルGが有する光学的特性に対応した画像を生成するためのプログラムである。
次に、パラメータデータ12aの具体的内容について、図12から図14を参照して説明する。パラメータデータ12aは、例えば、VRゴーグルGの第1距離OP1を含む。第1距離OP1は、VRゴーグルGが有する2つのレンズL1およびレンズL2の光軸(光軸FO1と光軸FO2)同士の距離である。
図12は、VRゴーグルGの第1距離OP1と2つの表示部52A,52Bとの関係の一例を示す図である。筐体BOには、開口部W1,W2が設けられている。ユーザーUは、開口部W1,W2を通して表示部52A,52Bの画像を視認する。開口部W1,W2内には、それぞれレンズL1及びレンズL2が設けられている(図13参照)。開口部W1と開口部W2に設けられたレンズL1とレンズL2の配置により、第1距離OP1が決定する。
光軸FO1は、開口部W1内に設けられたレンズL1の光軸である。光軸FO1は、ユーザーUがVRゴーグルGを介して表示ユニット50の画像を視認する方向に直交する平面に沿った平面視で、開口部W1内の所定位置にある。光軸FO2は、開口部W2内に設けられたレンズL2の光軸である。光軸FO2は、当該平面視で、開口部W2内の所定位置にある。開口部W1,W2はそれぞれ、表示部52A,52Bの画像表示領域41内に収まる。筐体BOにおける開口部W1,W2及びレンズL1,L2の位置及び大きさは予め定められている。このため、光軸FO1,FO2の位置及び第1距離OP1は、VRゴーグルGの種類に対応して決定する。
また、パラメータデータ12aは、例えば、VRゴーグルGに支持された表示ユニット50の表示部52A,52Bに対する第2距離OP2を含む。第2距離OP2は、ユーザーUの眼Eから、表示部52A又は表示部52Bのいずれか近い方までの距離である。すなわち、第2距離OP2は、ユーザーUの眼Eから画像表示パネル40までの距離である。
図13は、VRゴーグルGに支持された表示ユニット50の画像表示パネル40と第2距離OP2との関係の一例を示す図である。表示ユニット50を支持するVRゴーグルGを装着したユーザーUの眼Eは、開口部W1(又は開口部W2)内を通る視線上で表示部52A,52Bの画像表示パネル40の画像を視認する。ここで、VRゴーグルGを装着したユーザーUの眼Eは、VRゴーグルGに対して位置がほぼ固定されることになる。従って、VRゴーグルGの筐体BOが有する視線方向の奥行き等、筐体BOが有する設計事項に対応して第2距離OP2が決定する。すなわち、第2距離OP2は、VRゴーグルGの種類に対応して決定する。
なお、VRゴーグルGは、ユーザーUの眼EとVRゴーグルGが支持する表示ユニット50の画像表示パネル40との間に配置されたレンズ(例えば、レンズL1,L2)を有している。このため、第2距離OP2の決定には、レンズL1,L2の屈折率が関わる。
また、ユーザーUは、レンズL1,L2を介して画像を視認することになる。このため、視認する画像にレンズL1,L2の光学的特性に対応したディストーション(歪み)が生じる。従って、レンズL1,L2があるVRゴーグルGの場合、当該ディストーションによる影響を示すパラメータもパラメータデータ12aに含まれる。
図15は、複数種類のVRゴーグルGと、各々の光学的特性の差と、連結画像領域における2つの表示部52A,52Bの各々のための画像の位置との関係の一例を示す図である。図15では、3種類のVRゴーグルG1,G2,G3を例示している。図15に示す例では、VRゴーグルG1の第1距離OP1に比して、VRゴーグルG2の第1距離OP1が短い。また、図15に示す例では、VRゴーグルG1及びVRゴーグルG2の第1距離OP1に比して、VRゴーグルG3の第1距離OP1が長い。このため、画像信号Sig2による連結画像、すなわち、2つの表示部52A,52Bの画像表示領域41にそれぞれ表示される画像を連結した画像における2つの表示部52A,52Bの各々のための画像の位置は、VRゴーグルGの種類に対応して制御される。
図14では、連結画像における2つの表示部52A,52Bの各々のための画像の位置に(Sig3),(Sig4)の符号を付し、上記の出力信号Sig3,Sig4との関係を示している。具体的には、VRゴーグルG1に支持されている表示ユニット50に対する連結画像に基づいて生成される出力信号Sig3,Sig4に対応する2つの画像の各々の配置を基準とすると、VRゴーグルG2に支持されている表示ユニット50に対する連結画像に基づいて生成される出力信号Sig3,Sig4に対応する2つの画像間の距離は短い。また、VRゴーグルG3に支持されている表示ユニット50に対する連結画像に基づいて生成される出力信号Sig3,Sig4に対応する2つの画像間の距離は、VRゴーグルG1及びVRゴーグルG2に支持されている表示ユニット50に対する連結画像における2つの画像間の距離よりも長い。
図14を参照して説明したVRゴーグルGの種類に対応した、連結画像における出力信号Sig3,Sig4に対応する2つの画像間の距離の制御は、上記のパラメータデータ12a及び制御プログラム12bを読み出して処理する演算部11が行う。具体的には、パラメータデータ12aは、予め複数種類のVRゴーグルG(例えば、3種類のVRゴーグルG1,G2,G3)の各々の光学的特性を示すパラメータを含んでいる。演算部11は、制御プログラム12bを読み出して実行処理することで、パラメータデータ12aが含む複数種類のVRゴーグルGのいずれかを指定する選択入力を受け付け可能な状態になる。本実施形態において、入力部14は、情報処理装置10に対するユーザーUの入力操作を受け付け、入力操作に関する情報を演算部に伝送する回路である。入力部14を介したユーザーUの入力操作によって、利用するVRゴーグルGの種類が指定されると、演算部11は、指定された種類のVRゴーグルGに対応する光学的特性のパラメータをパラメータデータ12aから読み出し、表示ユニット50に対する連結画像における2つの表示部52A,52Bの各々のための画像間の距離を制御する。このように、演算部11は、パラメータデータ12a及び制御プログラム12bを読み出して処理することで、複数種類のVRゴーグルG毎のパラメータデータ12aのいずれかに基づいて画像の出力を制御する制御部として機能する。演算部11によって制作されたパラメータデータ12aに対応する連結画像データは、実施形態1と同様に、出力部15、インタフェース16を介して、出力信号Sig2として表示ユニット50に送信される。表示ユニット50は、実施形態1と同様の信号処理回路20を有し、出力信号Sigから出力信号Sig3,Sig4を生成し、表示部52A,52Bに表示させる。ユーザーUは、表示部52A,52Bに表示される画像に基づいて、VRゴーグルGのレンズを介して3D画像を視認する。詳しい構成については、実施形態1と共通するので説明を省略す。
なお、連結画像における出力信号Sig3,出力信号Sig4に対応した画像領域同士の距離は、表示部52Aと表示部52Bとの距離を第1距離OP1から差し引いた距離に対応する。また、2つの表示部52A,52Bは、全ての種類のVRゴーグルGの開口部W1,W2を十分にカバーすることができる画像表示領域41を有していることが望ましい。また、図15では、VRゴーグルGの種類毎の光学的特性のパラメータの差異を示す一例として第1距離OP1の差異を例示しているが、第2距離OP2その他の光学的特性のパラメータについても、VRゴーグルGの種類毎に異なり得る。演算部11は、第1距離OP1のみならず、第2距離OP2その他の光学的特性のパラメータに基づいて、連結画像に含まれる2つの表示部52A,52Bの各々のための画像の態様を制御する。
図15は、光学的特性に対応した処理の流れの一例を示すフローチャートである。演算部11は、使用するVRゴーグルGを指定するための設定がユーザーUにより行われると(ステップS1)、まず、タイプAのVRゴーグルG1が選択されたか判定する(ステップS2)。タイプAのVRゴーグルG1が選択されたと判定された場合(ステップS2;Yes)、演算部11は、タイプAのVRゴーグルG1に対応した光学的特性のパラメータをパラメータデータ12aから読み出し、連結画像における2つの表示部52A,52Bの各々のための画像の制御に適用する(ステップS3)。一方、ステップS2の処理で、タイプAのVRゴーグルG1が選択されなかったと判定された場合(ステップS2;No)、演算部11は、タイプBのVRゴーグルG2が選択されたか判定する(ステップS4)。タイプBのVRゴーグルG2が選択されたと判定された場合(ステップS4;Yes)、演算部11は、タイプBのVRゴーグルG2に対応した光学的特性のパラメータをパラメータデータ12aから読み出し、連結画像における2つの表示部52A,52Bの各々のための画像の制御に適用する(ステップS5)。一方、ステップS4の処理で、タイプBのVRゴーグルG2が選択されなかったと判定された場合(ステップS4;No)、演算部11は、他のタイプ、例えばタイプCのVRゴーグルG3に対応した光学的特性のパラメータをパラメータデータ12aから読み出し、連結画像における2つの表示部52A,52Bの各々のための画像の制御に適用する(ステップS6)。
図15を参照して説明したように、演算部11は、指定されたVRゴーグルGの種類に対応した光学的特性のパラメータで画像を制御する。なお、図14及び図5を参照した説明では、VRゴーグルGの種類がVRゴーグルG1,G2,G3の3種類であるが、VRゴーグルGの種類はこれに限られるものでない。VRゴーグルGは、2種類であってもよいし、4種類以上であってもよい。
以上説明したように、実施形態2によれば、VRゴーグルGが有する光学的特性に対応したパラメータを、複数種類のVRゴーグルG毎に個別に記憶し、複数種類のVRゴーグルG毎のパラメータのいずれかに基づいて画像の出力を制御する。このため、VRゴーグルGの種類の指定に対応したパラメータに基づくことで、VRゴーグルGの光学的特性に対応した画像を表示することができる。
また、パラメータが、VRゴーグルGの第1距離OP1を含むことで、VRゴーグルGが有する2つのレンズL1,L2の光軸(光軸FO1と光軸FO2)同士の距離に対応した画像を出力することができる。
また、情報処理装置10が出力する画像は、2つの表示部52A,52Bが有する2つの画像表示領域41を合わせた大きさの画像領域に対応した画像である。また、表示ユニット50は、当該画像を2つの表示部52A,52Bの各々の画像表示領域41に対応した分割画像に分割して2つの表示部52A,52Bに出力する。これによって、情報処理装置10から出力された1つのフレーム画像に基づいて2つの表示部52A,52Bを用いた画像の表示を行うことができる。
なお、上記の説明では、表示部52A,52Bが液晶ディスプレイであるが、表示部52A,52Bの具体的形態はこれに限られるものでない。表示部52A,52Bは、表示素子としてエレクトロルミネセンス(EL:Electro Luminescence)素子を用いた有機ELディスプレイ、μ―LEDディスプレイ、mini−LEDディスプレイや、電磁誘導素子等を用いた他の表示パネルであってもよい。
また、上記の説明においてケーブル55を用いて行われているデータ伝送または電力の供給の一部又は全部を無線化してもよい。また、実施形態1において、表示ユニット50に電源部及び情報処理部10bの双方を備えない場合について例示したが、表示ユニット50が電源部及び情報処理部10bの一方又は機能の一部を有していてもよい。例えば、表示ユニット50にバッテリーが設けられる等、表示ユニット50が動作するための電源が別途用意されてもよい。
なお、実施形態2において、ユーザーUが情報処理装置10の入力部14を介して入力操作がなされる場合について例示したが、VRゴーグルGの種類の指定方法はこれに限られない。例えば、VRゴーグル毎にゴーグルの種類に関する情報を記憶する記憶部と、ゴーグルの種類に関する情報を収納された表示ユニット50に送信する送信部を有し、VRゴーグルに表示ユニット50が収納された際に、表示ユニット50のセンサー部は、VRゴーグルの送信部から送信されたゴーグルの種類に関する情報をインタフェース53およびケーブル55を介して、情報処理装置10に伝送する。情報処理装置10はインタフェース16、入力部14を介して、ゴーグルの種類に関する情報を受け取り、対応するパラメータデータに基づいて連結画像の生成を行ってもよい。
また、上記の説明において、ユーザーUが表示部52a,表示部52bに表示される画像をVRゴーグルのレンズを介して見ることで3D画像が表示されるとしているが、当該3D画像には、VR画像に限らず、AR画像、MR画像を含む。
また、実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
10 情報処理装置
10a 電源部
11 演算部
12 記憶部
12a パラメータデータ
12b 制御プログラム
13 通信部
14 入力部
15 出力部
20 信号処理部
21 設定部
22 画像分割部
23 画像出力部
24 光源駆動部
30 画像表示パネル駆動部
31 信号出力回路
32 走査回路
40 画像表示パネル
41 画像表示領域
48 画素
49R 第1副画素
49G 第2副画素
49B 第3副画素
50 表示ユニット
50a 受電部
51 筐体
52A,52B 表示部
53 インタフェース
54 多軸センサー部
54a 多軸センサー
54b センサー用回路
55 ケーブル
60 光源ユニット
DTL 信号線
G,G1,G2,G3 VRゴーグル
L1,L2 レンズ
OP1 第1距離
OP2 第2距離
SCL 走査線

Claims (12)

  1. VRゴーグルに取り付けられる表示ユニットと、前記表示ユニットに画像を出力する情報処理装置とを備える表示システムであって、
    前記表示ユニットは、表示ユニットの動きを示す検出信号を供給するセンサー部と表示部を備え、
    前記情報処理装置は、前記表示ユニットの前記センサー部が検出した情報を受領し、受領した前記情報に基づく画像信号を生成する情報処理部を有し、
    前記表示ユニットの表示部は、情報処理部によって生成された画像信号に基づき、画像を表示する
    表示システム。
  2. 前記表示ユニットは、2つの表示部を有し、
    前記情報処理装置の前記情報処理部は、前記センサー部が検出した情報に基づき、2つの表示部に対応する画像を連結した連結画像に対応する画像信号を生成し、
    前記表示ユニットは、前記情報処理装置から受領した連結画像に対応する画像信号を分割する信号処理部を有し、前記2つの表示部は、信号処理部によって分割された画像を表示する
    請求項1に記載の表示システム。
  3. 前記情報処理装置は、前記表示ユニットに電力を供給する電源部を有し、
    前記表示ユニットは、前記電源部からの電力を受電する受電部を有する、
    請求項1又は請求項2に記載の表示システム。
  4. 前記表示ユニットは、前記受電部によって受電した前記電源部からの電力に基づきセンサー部を駆動する
    請求項3に記載の表示システム。
  5. 前記表示ユニットは、前記受電部によって受電した前記電源部からの電力に基づき前記表示部を駆動する
    請求項3に記載の表示システム。
  6. 前記表示ユニットは、バッテリー及びセンサー部の検出信号に基づき画像を生成する情報処理部を備えない事を特徴とする
    請求項1から5の何れか1項に記載の表示システム。
  7. 前記表示ユニットは、VRゴーグルによってユーザーの眼前に保持され、
    前記表示ユニットの前記センサー部は、ユーザーの眼の動きを示す検出信号を出力する
    請求項1から6の何れか1項に記載の表示システム。
  8. 前記表示ユニットは、2つの表示部を有し、
    前記情報処理装置は、
    前記VRゴーグルが有する光学的特性に対応したパラメータを、複数種類の前記VRゴーグル毎に個別に記憶する記憶部と、
    複数種類の前記VRゴーグル毎の前記パラメータのいずれかに基づいて前記画像の出力を制御する制御部と、を備える
    請求項1から7の何れか1項に記載の表示システム。
  9. 前記パラメータは、前記VRゴーグルが有する2つのレンズの光軸同士の距離を含む
    請求項8に記載の表示システム。
  10. VRゴーグルに取り付けられる表示ユニットであって、
    前記表示ユニットは、
    表示ユニットの動きを示す検出信号を取得するセンサー部と、
    センサー部が取得した検出信号を情報処理装置に供給し、検出信号に基づき情報処理装置が生成した画像信号を取得するインタフェースと、
    前記情報処理装置から供給された画像信号に基づき画像を表示する表示部を備えた、
    表示ユニット。
  11. 2つの表示部と、
    前記センサー部が検出した情報に基づいて生成された前記2つの表示部に対応する画像を連結した連結画像に対応する画像信号を受領し、前記連結画像に対応する画像信号を分割する信号処理部とを有し、
    前記2つの表示部は、信号処理部によって分割された画像を表示する
    請求項10に記載の表示ユニット。
  12. 前記表示ユニットは、バッテリー及びセンサー部の検出信号に基づき画像を生成する情報処理部を備えない事を特徴とする
    請求項10又は11に記載の表示ユニット。
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