JP2019159076A - 頭部装着型表示装置、表示制御方法、およびコンピュータープログラム - Google Patents
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Abstract
Description
A1.頭部装着型表示装置の全体構成:
図1は、本発明の実施形態としての頭部装着型表示装置100の概略構成を示す説明図である。頭部装着型表示装置100は、使用者の頭部に装着する表示装置であり、ヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display、HMD)とも呼ばれる。HMD100は、グラスを通過して視認される外界の中に画像が浮かび上がるシースルー型(透過型)の頭部装着型表示装置である。
図8は、HMD100による拡張現実感表示の一例を示す説明図である。図8では、使用者の視界VTを例示している。上述のようにして、HMD100の使用者の両眼に導かれた画像光が使用者の網膜に結像することにより、使用者は、表示領域PN内において、表示対象の対象画像AIを拡張現実感(AR)として視認する。図8に示す例では、対象画像AIは、HMD100のOSのメニュー画面である。メニュー画面には、例えば、「アナログ時計」、「メッセージ」、「ミュージック」、「ナビゲーション」、「カメラ」、「ブラウザー」、「カレンダー」、「電話」の各アプリケーションプログラムを起動するためのアイコン画像ICが含まれる。また、右導光板26、左導光板28が外界からの光を透過することで、使用者は外景SCを視認する。このように、本実施形態のHMD100の使用者は、視界VTのうち対象画像AIが表示された部分については、外景SCに重なるようにして対象画像AIを見ることができる。また、視界VTのうち対象画像AIが表示されていない部分については、外景SCだけを見ることができる。
図11は、表示制御処理の処理手順を示すフローチャートである。表示制御処理は、使用者が制御装置10の電源スイッチ18をオンに設定すると、開始される。距離別画像生成部153は、3DCGオブジェクトマップを生成する(ステップS100)。3DCGオブジェクトマップは、3次元のコンピューターグラフィックスオブジェクトと、かかるオブジェクトの位置(座標)とをマッピングしたものである。3DCGオブジェクトマップは、公知の方法により作成でき、例えば、表示部20を透過して視認される外景SC中の物体(現実空間に存在する物体)に対する各表示オブジェクトOb1、Ob2およびOb3の位置に基づいて、3次元コンピューターグラフィックスの仮想環境内に各表示オブジェクトOb1、Ob2およびOb3を配置することにより作成できる。
第2実施形態における頭部装着型表示装置100は、第1実施形態における頭部装着型表示装置100と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
第3実施形態における頭部装着型表示装置100は、第1実施形態における頭部装着型表示装置100と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
D1.他の実施形態1:
上記第1実施形態において、表示制御部147は、中間距離表示画像を注視点距離に最も近い焦点距離に対応する仮想画面に表示させてもよい。例えば、図10に示す第1表示オブジェクトOb1と第2表示オブジェクトOb2との間に表示オブジェクトが存在する場合、かかる表示オブジェクトの表示画像である中間距離別表示画像は、第1実施形態によれば、中間距離別表示画像に対応する第1焦点距離と第2焦点距離とのうち、使用者の視線方向の奥側の第2焦点距離に対応する第2仮想画面VS2上に表示される。
上記各実施形態において、距離別画像生成部153は、注視点距離を利用して距離別表示画像を生成してもよい。具体的には、上述のステップS120において、距離別画像生成部153は、使用者の視点位置から注視点距離までの間にある表示オブジェクトを切り出して距離別表示画像を生成し、上述のステップS130において、表示制御部147は、生成された距離別表示画像を注視点距離に最も近い焦点距離に対応する仮想画面に表示させてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記第2実施形態において、表示制御部147は、注視点距離に最も近い焦点距離に対応する仮想画面に連続距離別表示画像RIm1の全体を表示させていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、表示制御部147は、使用者の視線方向における連続表示オブジェクトROb1の長さの中点を算出し、使用者と該中点との間の距離を算出し、算出された距離に最も近い焦点距離に対応する仮想画面に連続距離別表示画像RIm1の全体を表示させてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、視線検出部62は、赤外線発光部と赤外線受光部とから構成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、視線検出部62は、瞳孔撮影用カメラであってもよい。かかる構成では、左右の瞳孔撮影用カメラにより撮像された使用者の右眼REおよび左眼LEの画像を解析することにより、視線方向を特定してもよい。かかる構成では、注視点距離算出部157は、特定された視線方向によって使用者が見ている位置を推定できるため、使用者の注視点を特定できる。また、例えば、視線検出部62は、筋電センサーの検出結果や、アイトラッキング等の公知技術を利用して、使用者の視線を検出してもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、各焦点距離は、上述の例に限定されない。例えば、第1焦点距離は、50センチメートルに代えて、使用者の手が届く範囲内の任意の距離を設定してもよい。また、例えば、第2焦点距離は、1メートルに代えて、第1焦点距離と第3焦点距離との間の任意の距離を設定してもよい。また、例えば、第3焦点距離は、2メートルに代えて、第1焦点距離および第2焦点距離よりも大きく、使用者の焦点距離が有効な範囲における任意の距離を設定してもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、表示部20に設定されている仮想画面の数は、3つであったが、これに代えて、例えば、仮想画面の数は、左眼LE用の仮想画面3つと、右眼RE用の仮想画面3つとの合計6つであってもよく、表示部20に予め定められた複数の焦点距離ごとに仮想画面が設定される構成であれば、他の任意の数の仮想画面が設定されていてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、OLEDユニット221、241は、OLEDパネル223、243と、OLEDパネル223、243を駆動するOLED駆動回路225、245とを有し、OLEDパネル223、243は、有機エレクトロルミネッセンスにより発光しそれぞれ発する発光素子により構成される自発光型の表示パネルであったが、本発明はこれに限定されない。また、OLEDパネル223、243は、R、G、Bの素子を1個ずつ含む単位を1画素とした複数の画素が、マトリクス状に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、右表示ユニット22および左表示ユニット24は、それぞれ、光源部としてのOLEDパネルと、光源部が発する光を変調して複数の色光を含む画像光を出力する変調素子と、を備える映像素子として構成されてもよい。なお、OLEDパネルが発する光を変調する変調装置は、透過型液晶パネルが採用される構成に限定されない。例えば、透過型液晶パネルに代えて反射型液晶パネルを用いてもよいし、デジタル・マイクロミラー・デバイスを用いてもよいし、レーザースキャン方式のレーザー網膜投影型のHMDとしてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、表示制御部147は、視界の方向に表示オブジェクトが重なっている場合に、視界の方向における奥側に位置する表示オブジェクトのうち、手前側に位置する表示オブジェクトと重なっている部分を除く部分を表示させていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、表示制御部147は、使用者の視界の方向における奥側に位置する表示オブジェクトの全体を表示させてもよい。かかる構成では、例えば、視界の方向における奥側に位置する表示オブジェクトの輝度および彩度を、手前側に位置する表示オブジェクトの輝度および彩度に比べて低くすることにより、視界の方向における奥側に位置する表示オブジェクトの視認性を低下させて表示させてもよい。すなわち、一般には、複数の表示オブジェクトが視界の方向に重なっている場合、該複数の表示オブジェクトのうち、視界の方向における奥側に位置する表示オブジェクトの少なくとも一部を表示させない構成であれば、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、頭部装着型表示装置100は、透過型の頭部装着型表示装置であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、ビデオシースルー型のHMDであってもよいし、単眼タイプのHMDであってもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、距離別表示画像Im1〜Im5は、仮想画面VS1〜VS3上に表示されていたが、これに代えて、または、これに加えて、予め、第1仮想画面VS1と第2仮想画面VS2との間に、または、第2仮想画面VS2と第3仮想画面VS3との間に、仮想画面VS1〜VS3とは異なる仮想画面をそれぞれ設定しておき、第1仮想画面VS1と第2仮想画面VS2との間に位置する表示オブジェクトの距離別表示画像を、第1仮想画面VS1と第2仮想画面VS2との間に設定された仮想画面と、第2仮想画面VS2とのうちのいずれか一方に選択的に表示されてもよいし、両方の仮想画面に表示されてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、各仮想画面VS1〜VS3は、使用者の視界の方向における所定の焦点距離に対応して設定されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各仮想画面VS1〜VS3は、使用者の視線の方向における所定の焦点距離に対応して設定されていてもよい。かかる構成では、上述の表示制御処理において、各仮想カメラCLおよびCRの向きを使用者の視線の方向に設定することにより、使用者の視線の方向に存在する表示対象物の距離別表示画像を生成してもよい。また、例えば、各仮想画面VS1〜VS3は、使用者の視野の方向における所定の焦点距離に対応して設定されていてもよい。このような構成においても上記各実施形態と同様な効果を奏する。
(1)本発明の一実施形態によれば、頭部装着型表示装置が提供される。この頭部装着型表示装置は、予め定められた複数の焦点距離ごとに設定された仮想画面をそれぞれ表示する表示部と;隣り合う2つの前記焦点距離の間に存在する表示対象物を表す表示オブジェクトを、前記仮想画面に表示させるための距離別表示画像を生成する距離別画像生成部と;生成された各前記距離別表示画像を、前記隣り合う2つの焦点距離のうち、前記頭部装着型表示装置の使用者の視界の方向における奥側の焦点距離に対応する前記仮想画面に表示させる表示制御部と;を備える。
この形態の頭部装着型表示装置によれば、隣り合う2つの焦点距離の間に存在する表示対象物を表す表示オブジェクトを仮想画面に表示させるための距離別表示画像が生成され、生成された各距離別表示画像が、隣り合う2つの焦点距離のうち、頭部装着型表示装置の使用者の視界の方向における奥側の焦点距離に対応する仮想画面に表示されるので、輻輳角のずれ、および焦点距離のずれに起因する光学的不整合を低減できる。
この形態の頭部装着型表示装置によれば、複数の表示オブジェクトが視界の方向に見て重なっている場合、該複数の表示オブジェクトのうち、視界の方向における奥側に位置する表示オブジェクトの少なくとも一部が表示されないので、視界の方向における奥側に位置する表示オブジェクトが表示される構成に比べて、使用者に与える違和感を低減できる。
この形態の頭部装着型表示装置によれば、複数の焦点距離に亘って連続して存在する連続表示オブジェクトの全体が、注視点距離に最も近い焦点距離に対応する仮想画面に表示されるので、連続表示オブジェクトを精度よく表示できる。
この形態の頭部装着型表示装置によれば、複数の焦点距離に亘って連続して存在する連続表示オブジェクトが、焦点距離ごとに分割して各仮想画面に表示されるので、使用者の焦点がいずれかの仮想画面で合焦した場合に、使用者は、連続表示オブジェクトを精度よく視認できる。
この形態の頭部装着型表示装置によれば、第1表示オブジェクトの色と第2表示オブジェクトの色とが合成され、合成して得られる色の中間距離表示画像が生成され、中間距離表示画像が第1仮想画面と第2仮想画面とのうちの少なくとも一方に表示されるので、使用者は、第1仮想画面と第2仮想画面とのうちの少なくとも一方の仮想画面を注視した場合において中間距離表示画像を精度よく視認できる。
この形態の頭部装着型表示装置によれば、算出された注視点距離を利用して距離別表示画像が生成され、注視点距離を利用して生成される距離別表示画像が注視点距離に対応する仮想画面に表示されるので、使用者が注視点を変更した場合においても、焦点距離のずれや、輻輳角のずれが生じることを低減できる。
Claims (8)
- 頭部装着型表示装置であって、
予め定められた複数の焦点距離ごとに設定された仮想画面をそれぞれ表示する表示部と、
隣り合う2つの前記焦点距離の間に存在する表示対象物を表す表示オブジェクトを、前記仮想画面に表示させるための距離別表示画像を生成する距離別画像生成部と、
生成された各前記距離別表示画像を、前記隣り合う2つの焦点距離のうち、前記頭部装着型表示装置の使用者の視界の方向における奥側の焦点距離に対応する前記仮想画面に表示させる表示制御部と、
を備える、
頭部装着型表示装置。 - 請求項1に記載の頭部装着型表示装置において、
前記表示制御部は、複数の前記表示オブジェクトが前記視界の方向に見て重なっている場合、該複数の前記表示オブジェクトのうち、前記視界の方向における奥側に位置する前記表示オブジェクトの少なくとも一部を表示させない、
頭部装着型表示装置。 - 請求項1または請求項2に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記使用者の視線を検出する視線検出部と、
検出された前記視線から、前記使用者と、前記使用者が注視している注視点と、の間の距離である注視点距離を算出する注視点距離算出部と、
をさらに備え、
前記表示制御部は、複数の前記焦点距離に亘って連続して存在する表示対象物を表す前記表示オブジェクトである連続表示オブジェクトの全体を、前記注視点距離に最も近い前記焦点距離に対応する前記仮想画面に表示させる、
頭部装着型表示装置。 - 請求項1または請求項2に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記表示制御部は、複数の前記焦点距離に亘って連続して存在する表示対象物を表す前記表示オブジェクトである連続表示オブジェクトを、前記焦点距離ごとに前記連続表示オブジェクトを分割して各前記仮想画面に表示させる、
頭部装着型表示装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記表示部には、第1表示対象物を表す第1表示オブジェクトが表示される第1仮想画面と、第2表示対象物を表す第2表示オブジェクトが表示される第2仮想画面と、が設定され、
前記視界の方向に見て前記第1表示対象物と前記第2表示対象物との間に存在する表示対象物を表す前記表示オブジェクトを、前記仮想画面に表示させるための中間距離表示画像を生成する中間距離画像生成部を、さらに備え、
前記中間距離画像生成部は、前記第1表示オブジェクトの色と、前記第2表示オブジェクトの色とを合成し、合成して得られる色の前記中間距離表示画像を生成し、
前記表示制御部は、生成された前記中間距離表示画像を、前記第1仮想画面と、前記第2仮想画面と、のうちの少なくとも一方に表示させる、
頭部装着型表示装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記使用者の視線を検出する視線検出部と、
検出された前記視線から、前記使用者と、前記使用者が注視している注視点と、の間の距離である注視点距離を算出する注視点距離算出部と、
をさらに備え、
前記距離別画像生成部は、算出された前記注視点距離を利用して前記距離別表示画像を生成し、
前記表示制御部は、前記注視点距離を利用して生成される前記距離別表示画像を前記注視点距離に対応する前記仮想画面に表示させる、
頭部装着型表示装置。 - 予め定められた複数の焦点距離ごとに設定された仮想画面をそれぞれ表示する表示部を備える頭部装着型表示装置における表示制御方法であって、
隣り合う2つの前記焦点距離の間に存在する表示対象物を表す表示オブジェクトを、前記仮想画面に表示させるための距離別表示画像を生成する工程と、
生成された各前記距離別表示画像を、前記隣り合う2つの焦点距離のうち、前記頭部装着型表示装置の使用者の視界の方向における奥側の焦点距離に対応する前記仮想画面に表示させる工程と、
を備える、
表示制御方法。 - 予め定められた複数の焦点距離ごとに設定された仮想画面をそれぞれ表示する表示部を備える頭部装着型表示装置における表示制御を実現するためのコンピュータープログラムであって、
隣り合う2つの前記焦点距離の間に存在する表示対象物を表す表示オブジェクトを、前記仮想画面に表示させるための距離別表示画像を生成する機能と、
生成された各前記距離別表示画像を、前記隣り合う2つの焦点距離のうち、前記頭部装着型表示装置の使用者の視界の方向における奥側の焦点距離に対応する前記仮想画面に表示させる機能と、
をコンピューターに実現させる、
コンピュータープログラム。
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