JP2021068145A - 頭部装着型表示装置の動作方法および頭部装着型表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ユーザーの視界に表れる外景を透過し、オブジェクトを示すオブジェクト画像を表示する表示部を、備える頭部装着型表示装置も知られている。
このような状況において、頭部装着型表示装置のユーザーが、プロジェクターが表示面に表示している表示画像を見る場合、当該ユーザーの視界に表れる表示画像の位置によっては、オブジェクト画像が見え難くなるおそれがある。
A1:表示システム1000の概要
図1は、第1実施形態に係る表示システム1000を示す図である。表示システム1000は、プロジェクター1と、HMD(Head Mounted Display)3と、を含む。プロジェクター1は、表示装置、さらに言えば、操作対象の表示装置の一例である。表示装置は、プロジェクターに限らず、ディスプレイ、例えば、FPD(Flat Panel Display)でもよい。FPDは、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイまたは有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイである。
表示画像A1は、マーカーKを含む。マーカーKは、表示画像A1の外縁A1aを表す枠状の形状を有する。マーカーKは、外縁A1aから離れていてもよい。マーカーKは、外縁A1aよりも内側に位置する部分を有する。マーカーKは、表示画像A1が位置する範囲を特定するために使用される。マーカーKは、例えば、ユーザーBが知覚可能な態様で示される。
図2は、プロジェクター1の一例を示す図である。プロジェクター1は、操作部11と、第1通信部12と、投射部13と、第1記憶部14と、第1処理部15とを含む。
図1に戻って、HMD3は、本体30と、操作入力部300と、を含む。操作入力部300は、接続コード3000を介して本体30と電気的に接続する。操作入力部300は、有線ではなく無線で本体30と電気的に接続してもよい。操作入力部300は、例えば、携帯型の操作パネルである。操作入力部300は、ユーザーBの操作を受ける。操作入力部300は、ユーザーBの操作に基づく操作データを、本体30に出力する。
図3は、本体30が備える光学系の構成を示す模式図である。以下、図1および図3を参照して、本体30について説明する。本体30は、右保持部31と、左保持部32と、フレーム33と、右表示ユニット34と、右導光板35と、左表示ユニット36と、左導光板37と、カメラ38と、制御装置39と、を有する。
右導光板35は、右画像光NRをユーザーBの右眼D1に導く。右導光板35は、さらに、第1外景光M1をユーザーBの右眼D1に導く。第1外景光M1は、ユーザーBの視界に表れる外景を表す。第1外景光M1が表す外景は、「右画像光NRがユーザーBの右眼D1に入射されていない状況においてユーザーBの右眼D1の視界に映る風景」とも称され得る。また、第1外景光M1が表す外景は、「右画像光NRがユーザーBの右眼D1に入射されていない状況においてユーザーBの右眼D1の視界に映る景色」とも称され得る。右導光板35は、右画像光NRを第1外景光M1と重ねることによって第1重畳光P1を生成する。右導光板35は、第1重畳光P1をユーザーBの右眼D1に導く。第1重畳光P1は、後述する図7に例示されるような第1重畳画像T1を示す。
左導光板37は、左画像光NLをユーザーBの左眼D2に導く。左導光板37は、さらに、第2外景光M2をユーザーBの左眼D2に導く。第2外景光M2は、ユーザーBの視界に表れる外景を表す。第2外景光M2が表す外景は、「左画像光NLがユーザーBの左眼D2に入射されていない状況においてユーザーBの左眼D2の視界に映る風景」とも称され得る。また、第2外景光M2が表す外景は、「左画像光NLがユーザーBの左眼D2に入射されていない状況においてユーザーBの左眼D2の視界に映る景色」とも称され得る。左導光板37は、左画像光NLを第2外景光M2と重ねることによって第2重畳光P2を生成する。左導光板37は、第2重畳光P2をユーザーBの左眼D2に導く。
カメラ38は、撮像対象領域を撮像することによって撮像データを生成する。撮像データは、撮像対象領域を表す撮像画像を示す。本実施形態では、撮像画像の中心が、ユーザーBの視界の中心と一致するように、カメラ38がフレーム33に配置されている。カメラ38は、右導光板35と右保持部31との間に位置する。カメラ38の位置は、右導光板35と右保持部31との間に限らない。例えば、カメラ38の位置は、右導光板35と左導光板37との間、または、左導光板37と左保持部32との間でもよい。また、カメラ38は、右保持部31に設けられてもよいし、左保持部32に設けられてもよい。このような位置にカメラ38が配置される場合でも、撮像画像の中心が、ユーザーBの視界の中心と一致することが望ましい。なお、撮像画像の中心が、ユーザーBの視界の中心と異なってもよい。
また、カメラ38は、HMD3に含まれなくてもよい。この場合、外部装置となるカメラ38は、例えば、HMD3に装着される。
図4は、制御装置39の一例を示す図である。制御装置39は、第2通信部391と、第2記憶部392と、第2処理部393と、を含む。
なお、推定部395は、例えば、プロセッサーまたは推定回路等の回路によって構成されてもよい。
なお、決定部396は、例えば、プロセッサーまたは決定回路等の回路によって構成されてもよい。
操作制御部398は、例えば、プロセッサーまたは操作制御回路等の回路によって構成されてもよい。
図5は、表示画像A1の一例を示す図である。表示画像A1は、格子画像A2とマーカーKとを含む。格子画像A2は、表示画像A1における操作対象部分を指定するために用いられる。例えば、格子画像A2における交点A3が、ユーザーBによって、操作対象部分として指定される。
図6は、右画像QRの一例を示す図である。図6に示す右画像QRでは、右画像QRの理解を容易にするために、領域A4が示されている。なお、実際の右画像QRには、領域A4は示されない。領域A4は、第1重畳画像T1において表示画像A1と重なる。操作画像Rは、右画像QRのうち、領域A4とは異なる領域に位置する。また、右画像QRは、表示画像A1を表す操作部Eを有しない。
第1操作部E1は、図5に示す格子画像A2を緑色にする操作を受ける。第2操作部E2は、格子画像A2を赤色にする操作を受ける。第3操作部E3は、格子画像A2を青色にする操作を受ける。第4操作部F1は、操作対象部分を上に移動することによって表示画像A1の形状を変更する操作を受ける。第5操作部F2は、操作対象部分を下に移動することによって表示画像A1の形状を変更する操作を受ける。第6操作部F3は、操作対象部分を右に移動することによって表示画像A1の形状を変更する操作を受ける。第7操作部F4は、操作対象部分を左に移動することによって表示画像A1の形状を変更する操作を受ける。
図7は、第1重畳画像T1の一例を示す図である。図7に示す第1重畳画像T1では、図5に示す表示画像A1が、図6に示す右画像QRに重畳されている。図7では、説明の簡略化のため、マーカーKが省略されている。第1重畳画像T1では、操作画像Rは、表示画像A1と重ならない。
図8は、右画像QRの比較例である比較画像Hを示す図である。比較画像Hは、表示画像A1を表す追加の操作部Jを有する点、および、領域A4に画像、具体的には追加の操作部Jが位置する点において、右画像QRと異なる。図9は、右画像QRの代わりに比較画像Hが用いられた場合に生成される第1重畳画像T1aの例を示す図である。図9に例示されるように、第1重畳画像T1aでは、追加の操作部Jが表示画像A1と重なってしまう。
図10は、HMD3における表示の制御動作を示すフローチャートである。以下、ユーザーBが本体30を頭部Cに装着しているとする。ユーザーBが、プロジェクター1を操作するために操作開始指示を操作入力部300に入力すると、第2処理部393は、第2記憶部392から制御プログラムを読み取り、当該制御プログラムを実行する。このため、第2処理部393は、撮像データ受信部394と、推定部395と、決定部396と、表示制御部397と、操作制御部398とを実現する。
例えばステップS105では、推定部395は、まず、撮像画像のうち第1範囲によって囲まれる範囲を第2範囲として特定する。
続いて、推定部395は、撮像画像のうち、第1範囲と第2範囲とを加算することによって特定される範囲を、撮像画像において表示画像A1が位置する範囲として特定する。
続いて、推定部395は、撮像画像において表示画像A1が位置する範囲を、右導光板35と左導光板37との各々において表示画像A1が位置する範囲と推定する。この場合、推定部395は、撮像画像が示される範囲を、ユーザーBの視界とみなす。
推定部395は、推定の結果を決定部396に出力する。
例えばステップS106では、決定部396は、右画像QRにおける操作画像Rの位置と、左画像QLにおける操作画像Rの位置と、を決定する。
そして、決定部396は、推定部395による推定の結果を、すなわち、ユーザーBの視界において表示画像A1が位置する範囲を、表示画像領域として、右画像出力部34aの画像出力領域に設定する。
続いて、決定部396は、右画像出力部34aの画像出力領域のうち、表示画像領域とは異なる領域を、候補領域として決定する。
続いて、決定部396は、候補領域に含まれる位置を、右画像QRにおける操作画像Rの位置として決定する。
なお、表示画像領域を基準に予め規定される位置を示す位置規定情報が、例えば、第2記憶部392に、操作画像Rごとに予め記憶されていてもよい。この場合、決定部396は、位置規定情報を用いて、表示画像領域を基準に予め規定される位置を、右画像QRにおける操作画像Rの位置として、操作画像Rごとに決定する。
決定部396は、左画像QLにおける操作画像Rの位置を、左画像QLにおける操作画像Rの位置と同様に決定する。
決定部396は、決定の結果を表示制御部397に出力する。
さらに、表示制御部397は、左画像QLを示す左画像データを生成する。左画像QLには、決定部396が決定した位置に操作画像Rが位置する。
表示制御部397は、右画像データを右画像出力部34aに出力する。表示制御部397は、左画像データを左画像出力部36aに出力する。
図11は、HMD3によるプロジェクター1の制御動作を示すフローチャートである。右画像出力部34aが右画像光NRを出力し、左画像出力部36aが左画像光NLを出力している状況において、操作入力部300が、ユーザーBによる操作部Eへの操作を受けると、操作入力部300は、ユーザーBによって操作された操作部Eを特定するための操作データを本体30に出力する。
例えば、図6に示す第2操作部E2が操作データよって特定される場合、操作制御部398は、図5に示す格子画像A2を赤色にすることを指示する操作信号をプロジェクター1に送信する。
プロジェクター1では、第1通信部12が操作信号を受信すると、第1処理部15は、操作信号が示す指示にしたがって、赤色の格子画像A2が含まれる表示画像A1を示す画像データを投射部13に出力する。このため、投射部13は、赤色の格子画像A2が含まれる表示画像A1を投射面4に投射する。
上述の本実施形態に係るHMD3の動作方法およびHMD3は以下の態様を含む。
この態様によれば、表示画像A1の位置によって、操作画像Rの位置が決定される。このため、表示画像A1によって、操作画像Rが見え難くなることを抑制できる。
この態様によれば、操作画像Rは表示画像A1と重ならない。このため、表示画像A1によって操作画像Rが見え難くなることを抑制できる。
この態様によれば、マーカーKを用いることによって、表示画像A1が位置する範囲を容易に推定することが可能になる。
この態様によれば、ユーザーBは、プロジェクター1によって実際に投射面4に表示される表示画像A1を見ながら、操作部Eを容易に利用できるため、プロジェクター1を容易に操作できる。
以上に例示した実施形態の変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2個以上の態様を、相互に矛盾しない範囲において適宜に併合してもよい。
第1実施形態において、決定部396は、右導光板35に対する表示画像A1の占める割合が閾値に満たない場合、右導光板35における操作画像Rの位置として、表示画像A1が位置する範囲と重ならない位置を決定してもよい。
閾値は、例えば、固定値である。固定値の一例として「0.7」が挙げられる。固定値は「0.7」に限らない。固定値は、「0.7」より大きくてもよいし、「0.7」より小さくてもよい。閾値として固定値が用いられる場合、決定部396は、操作画像Rが右画像QRおよび左画像QLの各々に納まるように、操作画像Rの大きさを変更してもよい。
なお、閾値は、固定値でなくてもよい。例えば、閾値は、ユーザーBの視界に対してデフォルトの操作画像Rが占める割合でもよい。この場合、操作画像Rをデフォルトの大きさとしても、操作画像Rの全体をユーザーBに視認させることができる。
この態様によれば、表示画像A1と重なることなく、操作画像Rを例えば視認可能な大きさでユーザーBに視認させることができる。
図12は、決定部396が、右導光板35における操作画像Rの位置として、右導光板35における操作画像Rの少なくとも一部が表示画像A1の位置する範囲と重なる位置を決定した場合の第1重畳画像T1の例を示す図である。
この場合、操作画像Rが小さくなり過ぎることを抑制できる。
第1実施形態および第1変形例において、マーカーKは点滅してもよい。具体的には、プロジェクター1は、表示画像A1においてマーカーKを点滅させてもよい。この時、マーカーKが表示されていない期間に、画像供給装置から画像処理部131が受け取った画像データに応じた画像を、プロジェクター1が表示するようにしてもよい。この場合、推定部395は、撮像データに表される点灯中のマーカーKの位置に基づいて、ユーザーBの視界において表示画像A1が位置する範囲を推定する。
この態様によれば、ユーザーBにとっては不要なマーカーKが間欠的に表示されなくなっても、表示画像A1が位置する範囲を推定することが可能になる。
ここで、マーカーKの点滅は、60Hz以上の周波数、例えば120Hzの周波数を有することが望ましい。人は、60Hz以上の周波数を有する輝度の変化を認識できない。このため、マーカーKの点滅が、60Hz以上の周波数を有する場合、マーカーKの点滅がユーザーBに視認されることなく、推定部395は、表示画像A1が位置する範囲を推定できる。
また、マーカーKが点滅しているため、マーカーKが点滅しない構成に比べて、マーカーKを目立ち難くすることができる。
第1実施形態および第1〜第2変形例において、マーカーKは赤外光によって示されてもよい。この場合、推定部395は、撮像データに表される赤外光の位置に基づいて、表示画像A1が位置する範囲を推定する。
この態様によれば、ユーザーBにとっては不要なマーカーKがユーザーBに視認されない。さらに、推定部395は、ユーザーBには視認されない赤外光を用いて、ユーザーBの視界において表示画像A1が位置する範囲を推定できる。この態様では、カメラ38は、可視光を透過せずに赤外光を透過する赤外光フィルターを介して撮像を行うことが好ましい。
第1実施形態および第1〜第3変形例において、マーカーKの形状は、図5に示す形状に限らない。
図13は、マーカーKの他の例を示す図である。図13に示すマーカーKは、L字型の4つのマーカーK1〜K4によって構成される。マーカーK1〜K4は、それぞれ、赤等の第1色を有する。マーカーK1〜K4の外縁部分には、第1色とは異なる第2色の枠が設けられている。第1色が赤である場合、第2色は、例えば黒である。第1色と第2色との組合せは、赤と黒の組合せに限らず適宜変更可能である。
マーカーK1〜K4は、それぞれ、第1色の部分と第2色の部分とによって識別可能である。このため、表示画像A1のうち、マーカーK1〜K4のいずれとも異なる部分が、第1色であっても、推定部395は、第2色の枠によって、マーカーK1〜K4の各々を識別できる。また、表示画像A1のうち、マーカーK1〜K4のいずれとも異なる部分が、第2色であっても、推定部395は、第1色の部分によって、マーカーK1〜K4の各々を識別できる。なお、第2色の枠は省略されてもよい。
第1実施形態および第1〜第4変形例において、操作画像Rは、図6に示す形状に限らない。
図15は、操作画像Rの他の例を含む右画像QRを示す図である。図15に示す右画像QRは、第2操作画像R2と、第3操作画像R3と、を示す。第3操作画像R3は、プロジェクター1におけるレンズシフト機能によって表示画像A1を移動できる範囲F5を示す。
図16は、表示画像A1が、図15に示す右画像QRに重畳されている第1重畳画像の一例を示す図である。図16に示す例においても、操作画像Rは、表示画像A1と重ならない。
図17は、図15に示す図の比較例である比較画像H1を示す図である。比較画像H1は、表示画像A1を表す追加の操作部J1を有する点、および、領域A4に画像、具体的には追加の操作部Jが位置する点において、図15に示す図と異なる。
図18は、図15に示す図の代わりに比較画像H1が用いられた場合に生成される第1重畳画像の例を示す図である。図18に例示され第1重畳画像では、追加の操作部J1が表示画像A1と重なる。
第1実施形態および第1〜第5変形例において、制御装置39は、本体30とは異なる装置、例えばPCに設けられてもよい。この場合、本体30の軽量化を図ることができる。
第1実施形態および第1〜第6変形例において、プロジェクター1における光変調装置の一例として液晶ライトバルブ135が用いられたが、光変調装置は液晶ライトバルブに限らず適宜変更可能である。例えば、光変調装置は、3枚の反射型の液晶パネルを用いた構成であってもよい。また、光変調装置は、1枚の液晶パネルを用いた方式、3枚のデジタルミラーデバイス(DMD)を用いた方式、1枚のデジタルミラーデバイスを用いた方式等の構成であってもよい。光変調装置として1枚のみの液晶パネルまたはDMDが用いられる場合、色分離光学系および色合成光学系に相当する部材は不要である。また、液晶パネルおよびDMD以外にも、光源134が発した光を変調可能な構成は、光変調装置として採用できる。
第1実施形態および第1〜第7変形例において、表示装置としてFPDが用いられる場合、FPDは、電子黒板または電子会議システムに用いられているFPDでもよい。
Claims (10)
- ユーザーの視界に表れる外景を表す外景光を透過し、オブジェクトを示すオブジェクト画像を表示する表示部を備える頭部装着型表示装置の動作方法であって、
前記外景の特定領域を撮像装置が撮像することによって生成される撮像データを受け、
前記撮像データに基づいて、前記表示部において前記特定領域が表示される特定表示範囲を推定し、
前記推定の結果に基づいて、前記表示部における前記オブジェクト画像の位置を決定する、
ことを含む頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記表示部における前記オブジェクト画像の位置を、前記特定表示範囲と重ならない位置に決定する、
請求項1に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記表示部に対する前記特定表示範囲の占める割合が閾値に満たない場合、前記表示部における前記オブジェクト画像の位置を、前記特定表示範囲と重ならない位置に決定する、
請求項1に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記表示部に対する前記特定表示範囲の占める割合が前記閾値以上である場合、前記表示部における前記オブジェクト画像の位置を、前記表示部における前記オブジェクト画像の少なくとも一部が前記特定表示範囲と重なる位置に決定する、
請求項3に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記特定領域には、マーカーを示す光が投射され、
前記撮像データに基づく撮像画像における前記マーカーの位置に基づいて、前記表示部における前記特定表示範囲の位置を推定する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記マーカーは点滅する、
請求項5に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記マーカーの点滅は、60Hz以上の周波数を有する、
請求項6に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記マーカーは、赤外光によって示される、
請求項5に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - 前記特定領域には、操作対象の表示装置によって、表示対象の画像を表す光が投射され、
前記オブジェクトは、前記操作対象の表示装置に対する操作を受ける操作部である、
請求項1から8のいずれか1項に記載の頭部装着型表示装置の動作方法。 - ユーザーの視界に表れる外景を表す外景光を透過し、オブジェクトを示すオブジェクト画像を表示する表示部を、備える頭部装着型表示装置であって、
前記外景の特定領域を撮像装置が撮像することによって生成される撮像データを受ける撮像データ受信部と、
前記撮像データに基づいて、前記表示部において前記特定領域が表示される特定表示範囲を推定する推定部と、
前記推定の結果に基づいて、前記表示部における前記オブジェクト画像の位置を決定する決定部と、
を含む頭部装着型表示装置。
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