JP2020171028A

JP2020171028A - 手持ち型表示装置

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Publication number: JP2020171028A
Application number: JP2020104704A
Authority: JP
Inventors: 茂鳥井原; Shigeru Toriihara; 祐也永田; Yuya Nagata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: JP6942843B2

Abstract

【課題】本発明は、画像を表示する表示部を有する手持ち型表示装置において、当該手持ち型表示装置への制御指示を容易に行うことを目的とする。【解決手段】画像を表示する表示部を有する手持ち型表示装置であって、使用者の手によって把持される複数の棒部材を備える手持ち把持部と、前記複数の棒部材の少なくともいずれか一方もしくは前記複数の棒部材の少なくともいずれか一方の近傍に配置され、手動の操作を受けて前記手持ち型表示装置の制御信号を生成させる操作部と、を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、画像を表示する表示部と使用者の手によって把持される複数の棒部材を備える手持ち把持部とを有する手持ち型表示装置に関する。

画像を表示する表示部を備え、使用者の頭部に装着して使用される頭部装着装置がある。表示部を備える頭部装着装置は、ＨＭＤ（ＨｅａｄＭｏｕｎｔｅｄＤｉｓｐｌａｙ）と呼ばれ、移動する使用者に対して仮想物体の映像などを提示することが出来る。ＨＭＤは、近年、さまざまな分野で利用されつつある。

しかしながら、一つのＨＭＤを複数人で交替して使うような場合には、交替のたびに装着部の調整などが必要になり、使用者の使用感を損ねる可能性がある。

そこで、表示部を有する装置を複数人で容易に交替するための技術として、特許文献１には手持ち型表示装置が開示されている。特許文献１に開示されている手持ち型表示装置は、画像を表示する表示部、表示部の下部に配設された把持部などで構成されている。

表示部の画像を見る場合には、使用者は把持部を両手もしくは片手で把持し、表示部を覗き込む。表示部の位置決めは、使用者自身が、把持部を把持したまま、手持ち型表示装置自体を移動させることによって行われる。手持ち型表示装置を使用する際には装着部の調整などは不要であり、複数人の間での交替が容易になっている。

特開２００７−７２１２０号公報

しかし、特許文献１に開示されている手持ち型表示装置においては、使用中は、使用者の両手もしくは片手がふさがれてしまい、手を把持以外には使えなくなってしまう。

よって、手持ち型表示装置の使用中に、電源のオンとオフ、表示のオンとオフ、コントラスト調整、エラー復帰などの制御指示を行う必要が生じた場合、一度使用を中断して把持部から手を離し、制御ボタンの押下などの操作を行う必要があった。

制御指示を行うたびに使用を中断する必要があると、使用者の使用感を損ねる可能性がある。また、頻繁に把持部から手を離したり、把持したりすると、誤操作の要因にもなる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、使用者に対して画像を表示する表示部を有する手持ち型表示装置において、当該手持ち型表示装置への制御指示を容易に行うことを目的とする。

画像を表示する表示部を有する手持ち型表示装置であって、使用者の手によって把持される複数の棒部材を備える手持ち把持部と、前記複数の棒部材の少なくともいずれか一方もしくは前記複数の棒部材の少なくともいずれか一方の近傍に配置され、手動の操作を受けて前記手持ち型表示装置の制御信号を生成させる操作部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、使用者に対して画像を表示する表示部を有する手持ち型表示装置において、当該手持ち型表示装置への制御指示を容易に行うことが出来る。

手持ち型表示装置の手持ちモードを示す図。手持ち型表示装置の頭部装着モードを示す図。手持ち型表示装置の外観を示す図。手持ちモードで用いられる手持ち部の外観を示す図。手持ち部上のボタンの操作を機械的に伝達する仕組みを示した図。手持ち部上のボタンの操作を電気的に有線で伝達する仕組みを示した図。手持ち部上のボタンの操作を電気的に無線で伝達する仕組みを示した図。

以下に、本実施形態における手持ち型表示装置について説明する。本実施形態における手持ち型表示装置は、使用者に対して画像を表示する表示部に加え、現実空間を撮影する撮影部を備える。しかし、撮影部を備えず、表示部のみを備える構成にすることも可能である。

使用者は、自身の視線の先の風景を、撮影部と表示部とを介して観察することになる。

手持ち型表示装置の具体的な処理としては、まず、撮影部によって撮影された現実空間画像を取得する。そして、必要に応じて、取得された現実空間画像に仮想の物体（コンピュータグラフィックスなど）や他の現実空間画像を重畳する。最後に、重畳の処理がなされた画像を、表示部で使用者に提示する。尚、上記処理を十分に高速に行えば、使用者に対してリアルタイムの映像表示も可能になる。具体的なユースケースとしては、試作せずに部品を評価する開発用途、稀な災害に対する訓練用途、エンターテインメント用途、などに好適である。

一方で、本実施形態は、撮影部および表示部を備えず、視覚以外の頭部の感覚器を刺激する手持ち型表示装置に適用することも可能である。例えば、視覚が不自由な使用者に対して音声でガイドを行うサウンドガイド装置や、仮想物体に対する現実感を増幅させるために、人工的に匂いを発生させる装置などの本体部を内蔵した手持ち型表示装置に適用することが可能である。

図１は、本実施形態における手持ち型表示装置の手持ちモードを示す図である。図に示す通り、撮影表示部１００と手持ち部２００を結合した状態を、手持ちモードとしている。撮影表示部１００は、撮影部と表示部とを備え、撮影部で撮影した画像を表示部で使用者に提示することが可能になっている。手持ち部２００は、複数の棒部材を備える手持ち把持部を有しており、使用者によって把持される。撮影表示部１００と手持ち部２００との間には着脱機構（着脱部）があり、人の手によって、着脱可能となっている。

使用者は、手持ち部２００を手で把持し、保持することで、頭部に表示部を装着しなくても、撮影表示部１００に表示される画像を眼前で見ることが可能となる。

図２は、本実施形態における手持ち型表示装置の頭部装着モードを示す図である。図に示す通り、撮影表示部１００と頭部装着部３００が結合された状態を、頭部装着モードとしている。使用者は、頭部装着部３００を頭部に装着することで、手の介添えなしに、撮影表示部１００に表示される画像を眼前で見ることが可能となる。

図３は、本実施形態における手持ち型表示装置の外観を示す図である。図３（ａ）は、本実施形態における手持ち型表示装置の前方からの斜視図である。図に示す通り、本実施形態における手持ち型表示装置は、前カバー１４０、後カバー１２０、ケーブル１５０、ボタン１６０から構成されている。また、撮影表示部１００は、撮影部を内蔵している。前カバー１４０は、透明か半透明の部材で構成されるか、穴が形成されている。よって、撮影部は、前カバー１４０を介して前方の現実空間を撮影することが出来る。ケーブル１５０は、撮影表示部１００の給電や、外部装置との通信に使用される。ボタン１６０が使用者の手動により操作されると、制御信号が生成され、撮影表示部１００の状態が遷移するなどの各種制御が行われる。ボタン１６０の位置、機能などの詳細については、後述する。

図３（ｂ）は、本実施形態における手持ち型表示装置の手持ち型表示装置の後方からの斜視図である。図に示す通り、後方は、後カバー１２０が多くを占めている。後カバー１２０も、前カバー１４０と同様に、透明もしくは半透明の部材で構成されるか、あるいは穴が形成されている。使用者は、後カバー１２０を通して、表示部１１０に表示される画像を閲覧することが可能になっている。また、表示部１１０には、表示デバイスだけでなく、投影光学系や反射光学系を含むようにしても良い。

後カバー１２０には、第１結合部１３０が配設されている。第１結合部１３０は、第１レール１３１、第１支持面１３２および第１爪かかり部１３３から構成されている。第１結合部１３０は、撮影表示部１００と手持ち部２００とを結合する場合、もしくは撮影表示部１００と頭部装着部３００とを結合する場合に使用される。詳細については後述する。

図４は、本実施形態における手持ちモードで用いられる手持ち部の外観を示す図である。図４（ａ）は、手持ちモードで用いられる手持ち部２００の第１の視点からの斜視図である。手持ち部２００は、第２結合部２１０、把持部２２０から構成されている。使用者は、両手あるいは片手で把持部２２０を把持することが可能になっている。図４（ｂ）は、手持ちモードで用いられる手持ち部２００の第１の視点と異なる視点からの斜視図である。図４（ｂ）で示される面に使用者の頭部が当接することになるが、図に示す通り、第２弾性部材２３０が配設されている。使用者が撮影表示部１００の表示部１１０に表示される画像を見る場合には、使用者は、自身の額近傍を第２弾性部材２３０に押し当てる。第２弾性部材２３０の弾性により、額への圧力集中が緩和され、使用者の使用感は保たれる。把持部２２０を把持しつつ、第２弾性部材２３０に額を当接すれば、２点で支持することになり、撮影表示部１００と使用者の頭との位置関係がズレにくい。

次に、撮影表示部１００と手持ち部２００との結合および分離の操作について説明する。

図４（ａ）に示す通り、第２結合部２１０は、第２レール２１１、第２支持面２１２、第２レバー２１３、第２爪２１４から構成されている。

まず、撮影表示部１００と手持ち部２００とを結合する際には、撮影表示部１００を手持ち部２００上方に運び、第１レール１３１を第２レール２１１上方に配置する。そして、第１レール１３１を、第２結合部２１０側に押し当てながら、撮影表示部１００の位置を下げていく。すると、第１レール１３１と第２レール２１１が相互に噛み合う。第２爪２１４は、それ自体弾性部材であるか、あるいは他の弾性部材から弾性力を受けて、弾性変形可能に支持されている。第１レール１３１と第２レール２１１とが噛み合った状態で、さらに撮影表示部１００を下げると、第２爪２１４は、第１結合部１３０により、第２弾性部材２３０側へ押しのけられる。第２爪２１４が押しのけられた状態で、さらに撮影表示部１００を下げると、第１支持面１３２と第２支持面２１２が突き当たる。突き当たると、押しのけられた第２爪２１４は、復元力によって、第１爪かかり部１３３上方の空間に入る。一方で、第２爪２１４と第１爪かかり部１３３は、お互い噛み合う方向に、傾斜が設けられている。結合されると、撮影表示部１００と手持ち部２００とは、第１レール１３１と第２レール２１１、第２爪２１４と第１爪かかり部１３３の噛み合いにより、強固に位置決めされる。以上の操作で、撮影表示部１００と手持ち部２００を結合できる。

次に、撮影表示部１００と手持ち部２００を分離する場合について説明する。分離する場合には、第２レバー２１３を使用する。使用者の指などで、第２レバー２１３を第２弾性部材２３０側へ動かすと、第２爪２１４が、第１爪かかり部１３３上方の空間から抜ける。その状態で、撮影表示部１００を、手持ち部２００上方に動かすと、第２爪２１４と第１爪かかり部１３３とはひっかからない。よって、撮影表示部１００は、第１レール１３１と第２レール２１１にガイドされながら、上方に動く。動かし続ければ、第１レール１３１と第２レール２１１とが分離する。以上の操作で、撮影表示部１００と手持ち部２００とを分離することが出来る。

次に、ボタン１６０の位置、機能などの詳細について説明する。前述した通り、ボタン１６０は、撮影表示部１００上の図３（ａ）に示す位置に配設されている操作部である。従って、図１で説明した手持ちモードにおいて、ボタン１６０は、手持ち部２００の把持部２２０の近傍に位置することになる。把持部２２０の近傍にボタン１６０が位置しているため、使用者は、図１で示すように、把持部２２０を握ったまま、人さし指でボタン１６０に触れることが出来る。結果、使用者は、把持部２２０から両手とも離すことなく、表示部１１０を覗いたまま、ボタン１６０を操作できる。両手とも離さずに、ボタン操作できるため、取り回しを誤って落とすようなことが起こりにくい。また、ボタン操作の際に、撮影表示部１００の前カバー１４０前方を指が横切り、撮影画像に指が写り込むようなことも起こりにくい。尚、上記説明では、ボタン１６０が一つの場合で説明したが、たとえば、図３（ａ）で示した位置の近傍に、複数のボタンを配置しても良い。また、使用者は、表示部１１０を覗きつつ、ボタン１６０を見ずに操作することがある。使用者がボタン１６０を触れただけでボタン１６０の存在を感知できるように、ボタン１６０は凹凸などの形状を有することが望ましい。更に、ボタン１６０は、押しボタン以外のボタンでも良い。機能に応じて、ラッチスイッチ、スライドスイッチ、スティック、タッチパネルなど、適切に選択して配置すれば良い。

ボタン１６０には、様々な機能を割り当てることができる。第１の機能は、撮影表示部１００の電源のオンオフである。例えば、撮影表示部１００の電源オフ時、ボタン１６０を押す、あるいは数秒間押すと、オンになる機能を持たせてもよい。あるいは、撮影表示部１００の電源オン時、ボタン１６０を押す、あるいは数秒間押すと、オフになる機能を持たせても良い。第２の機能は、表示部１１０の点灯消灯の切り替えである。

例えば、電力を節約するため、表示部１１０の表示デバイスを小まめに消灯することが望ましい。よって、ボタン１６０を押下している場合のみ表示部１１０の表示デバイスを点灯させる機能を持たせても良い。使用者は、表示部１１０を閲覧するときだけボタン１６０を押下して表示部１１０を点灯させれば、点灯時間を削減できる。都度ごとにボタン１６０を操作することが面倒であるなら、表示部１１０をあらかじめ指定した時間で、自動的に消灯させてもよい。この場合、ボタン１６０は、表示部１１０を消灯から点灯へ切り替えるときのみ、使用する。第３の機能は、撮影表示部１００の内部パラメータの変更である。内部パラメータとは、表示部１１０の明るさ、コントラスト、撮影部の絞り、感度、フォーカスなどを決定するパラメータである。また、現実の風景に仮想の物体や風景を重ね合わせるか否か、なども、内部パラメータの一種である。例えば、ボタン１６０を押すと、表示部１１０上にＧＵＩが表示される。使用者は、ＧＵＩを見ながら、複数のボタン操作を組み合わせて、前述した内部パラメータを変更できるようにしても良い。

（他の実施形態）
次に、他の実施形態について説明する。図５は、手持ち部上のボタンの操作を機械的に伝達する仕組みを示した図である。尚、図５における撮影表示部１０１と手持ち部２０１との結合および分離の方法は、撮影表示部１００と手持ち部２００の場合と略同一である。

図５（ａ）は、撮影表示部１０１の斜視図である。撮影表示部１０１は、図に示した位置に、ボタン１６１ａ、ボタン１６１ｂが配置されている。図５（ｂ）は、手持ち部２０１の斜視図である。手持ち部２０１は、図の位置にボタン２４１ａ、ボタン２４１ｂを備える。使用者は把持部２２１を把持したまま、ボタン２４１ａおよびボタン２４１ｂを操作することが出来る。

図５（ｃ）は、撮影表示部１０１と手持ち部２０１を結合したときの側断面図である。図に示す通り、ボタン２４１ａ、リンク２４２、圧縮バネ２４３、回転軸２４４、突起２４５、ボタン１６１ａから構成されている。本機構によれば、ボタン２４１ａが押された力を、ボタン１６１ａを押す力に変換することができる。すなわち、リンク２４２は、圧縮バネ２４３の復元力を受け、ボタン２４１ａに押しつけられている。

使用者が、図のＰ方向にボタン２４１ａを押すと、その力はリンク２４２に伝わる。リンク２４２は、圧縮バネ２４３をさらに圧縮しつつ、回転軸２４４周り、図５（ｃ）のＲ方向に回転する。回転を受けて、突起２４５によりボタン１６１ａが押される。ボタン１６１ａが押されることで、制御信号が発生し、撮影表示部１０１の状態などが遷移する。使用者は、例えば、撮影表示部１０１の状態遷移を視認すると、ボタン２４１ａから指を離す。指が離されると、圧縮バネ２４３の復元力により、リンク２４２は元の位置に戻る。同時に、ボタン１６１ａの押しこみも解除される。すなわち、使用者は、把持部２２１から両手とも離すことなく、表示部１１０を覗いたまま、リンク機構により撮影表示部１０１をボタン操作できる。

図６は、手持ち部上のボタンの操作を電気的に有線で伝達する仕組みを示した図である。

以下では、撮影表示部１０２と手持ち部２０２とについて説明する。尚、撮影表示部１０２と手持ち部２０２との結合および分離の方法は、撮影表示部１００と手持ち部２００との場合と、略同一である。

図６（ａ）は、撮影表示部１０２の斜視図である。撮影表示部１０２は、第１結合部１３０を備え、第１結合部１３０は第１電気接点群１３４を備える。更に、撮影表示部１０２は、制御基板１７０を内蔵する。制御基板１７０は、表示部１１０への映像出力を制御したり、ボタン操作などで発生した制御信号を受け付ける。

図６（ｂ）は、手持ち部２０２の斜視図である。手持ち部２０２は、第２結合部２１０を備え、第２結合部２１０は第２電気接点群２１５を備える。更に、手持ち部２０２には、図の位置にボタン群２４０が備えられている。ボタン群２４２は、使用者が把持部２２２から手を離すことなく、表示部を見ずに操作できる。

図６（ｃ）は、撮影表示部１０２と手持ち部２０２を結合したときの、電気的な構成を表すブロック図である。撮影表示部１０２と手持ち部２０２を、第１結合部１３０と第２結合部２１０を介して結合すると、第１電気接点群１３４と第２電気接点群２１５が接触する。第１電気接点群１３４と第２電気接点群２１５の接触により、ボタン群２４０と制御基板１７０は、有線で導通する。使用者がボタン群２４０を押したという情報を示す電気信号は、第１電気接点群１３４と第２電気接点群２１５を経て（有線通信）、制御基板１７０に伝わる。すなわち、使用者は、把持部２２２から両手とも離すことなく、表示部１１０を覗いたまま、撮影表示部１０２をボタン操作できる。

図７は、手持ち部上のボタンの操作を電気的に無線で伝達する仕組みを示した図である。撮影表示部１０３と手持ち部２０３とについて説明する。撮影表示部１０３と手持ち部２０３との結合および分離の方法は、撮影表示部１００と手持ち部２００との場合と、略同一である。

図７（ａ）は、撮影表示部１０３の斜視図である。撮影表示部１０３は、制御基板１７０および受信機１８０を内蔵する。制御基板１７０は、表示部１１０への映像出力を制御したり、ボタン操作などで発生した電気信号を受け付ける。受信機１８０は、後述の送信機２５０より、無線で、制御信号を受信することができる。

図７（ｂ）は、手持ち部２０３の斜視図である。手持ち部２０３には、図の位置にボタン群２４３が備えられ、送信機２５０および電源２６０が内蔵されている。使用者は把持部２２３を把持したまま、ボタン群２４３を操作できる。送信機２５０は、前述受信機１８０に対して、無線で制御信号を送信することができる。電源２６０は、送信機２５０に給電を行う。

図７（ｃ）は、撮影表示部１０３と手持ち部２０３の、電気的な構成を表すブロック図である。送信機２５０と受信機１８０との間は、無線通信で接続されている。使用者がボタン群２４３を押すと電気信号が発生し、当該制御信号は送信機２５０と受信機１８０との無線通信を経て、制御基板１７０に送信される。すなわち、使用者は、把持部２２３から両手とも離すことなく、表示部１１０を覗いたまま、撮影表示部１０３をボタン操作で制御することが出来る。

以上で説明した通り、本実施形態における手持ち型表示装置においては、ボタン操作を容易に行うことが出来る。よって、使用者に対して画像を表示する表示部を有する手持ち型表示装置において、当該手持ち型表示装置への制御指示を容易に行うことが出来る。また、頭部装着装置への切り替えも容易に行うことが出来る。

１６０ボタン
２２０把持部

Claims

画像を表示する表示部を有する手持ち型表示装置であって、
前記表示部の右側もしくは左側に配置され、使用者の手によって把持される複数の部材を備える手持ち把持部と、
前記使用者の頭部に当接する当接部と、
前記表示部の右側もしくは左側の少なくともいずれか一方に配置され、手動の操作を受けて前記手持ち型表示装置の制御信号を生成させる操作部と、
使用者の頭部に装着される頭部装着部への着脱を可能とし、前記手持ち把持部との
着脱を可能とする着脱部と、
を有することを特徴とする手持ち型表示装置。
前記当接部は、弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の手持ち型表示装置。
前記操作部は、ラッチスイッチ、スライドスイッチ、スティック、タッチパネルの少な
くともいずれか１つを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手持ち型表示装置。
前記当接部は、前記表示部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれか１項に記載の手持ち型表示装置。
前記着脱部は、レール部材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の手持ち型表示装置。
前記操作部は、機能が互いに異なる複数のボタンを有することを特徴とする請求項１に記載の手持ち型表示装置。
現実空間を撮影する撮影部を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の手持ち型表示装置。
前記表示部は、前記撮影部の撮影で得られた画像を表示することを特徴とする請求項７に記載の手持ち型表示装置。