JP2021121049A - 頭部装着型表示装置および頭部装着型表示装置用の省電力制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】装着状態に応じて、画像出力と音声出力のオン・オフを制御する。【解決手段】頭部装着型表示装置は、画像を表示する画像表示部と、音声を出力する音声出力部と、頭部装着型表示装置の装着状態を判定する装着状態判定部と、装着状態に基づいて、画像の表示をオン・オフし、音声の出力をオン・オフする画像音声出力制御部と、を備え、装着状態判定部は、装着状態が、画像が視認可能な位置で前記頭部装着型表示装置を装着している第1状態であるか否かの判定と、頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態か否かの判定を行い、画像音声出力制御部は、装着状態が、第1状態である場合には、画像の表示及び音声の出力をオンとし、第1状態でなく、かつ、第2状態である場合には、画像の表示をオフとし、音声の出力をオンとし、第1状態でなく、かつ、第2状態でない場合には、画像の表示及び音声の出力をオフとする。【選択図】図1
Description
本開示は、頭部装着型表示装置および頭部装着型表示装置用の省電力制御プログラムに関する。
特許文献1には、ウェアラブル光学装置を備える電子機器が開示されている。この電子機器は、ウェアラブル光学装置が装着され利用可能な状態である第1の状態であるか、利用されていない第2の状態であるか、の少なくともいずれかであるかを判定し、判定結果に基づいて電源状態を制御して、省電力化を実現している。
しかし、特許文献1の電子機器では、ウェアラブル光学装置が利用不可な状態で装着または携帯されている場合には第2の状態として判定されるため、例えば、ウェアラブル光学装置を使用者の頭の上に乗せた状態と、ウェアラブル光学装置を身体から外して携帯している状態と、を同じ状態と判定してしまうという問題があった。
本開示の一形態によれば、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、画像を表示する画像表示部と、音声を出力する音声出力部と、前記頭部装着型表示装置の装着状態を判定する装着状態判定部と、前記装着状態に基づいて、前記画像表示部による画像の表示をオン・オフし、前記音声出力部による音声の出力をオン・オフする画像音声出力制御部と、を備え、前記装着状態判定部は、前記装着状態が、画像が視認可能な位置で前記頭部装着型表示装置を装着している第1状態であるか否かの判定と、前記頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態か否かの判定を行い、前記画像音声出力制御部は、前記装着状態が、前記第1状態である場合には、画像の表示及び音声の出力をオンとし、前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態である場合には、画像の表示をオフとし、音声の出力をオンとし、前記第1状態でなく、かつ。前記第2状態でない場合には、画像の表示及び音声の出力をオフとする。
・第1実施形態:
図1は、第1実施形態の頭部装着型表示装置10を示す説明図である。頭部装着型表示装置10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。以下、頭部装着型表示装置10をHMD10とも呼ぶ。HMD10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。HMD10は、画像表示部20と、画像表示部20を制御する制御装置(コントローラー)100とを備えている。
図1は、第1実施形態の頭部装着型表示装置10を示す説明図である。頭部装着型表示装置10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。以下、頭部装着型表示装置10をHMD10とも呼ぶ。HMD10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。HMD10は、画像表示部20と、画像表示部20を制御する制御装置(コントローラー)100とを備えている。
画像表示部20は、使用者の頭部に装着される装着体であり、眼鏡形状を有する。画像表示部20は、右保持部21と、左保持部23と、前部フレーム27とを有する支持体に、右表示ユニット22と、左表示ユニット24と、右導光板26と、左導光板28とを備える。
右保持部21および左保持部23は、それぞれ、ヒンジ37、38により前部フレーム27に開閉可能に接続されている。右保持部21および左保持部23は、前部フレーム27の両端部から後方に延び、眼鏡のテンプル(つる)のように、使用者の頭部に画像表示部20を保持する。ここで、前部フレーム27の両端部のうち、画像表示部20の装着状態において使用者の右側に位置する端部を端部ERとし、使用者の左側に位置する端部を端部ELとする。右保持部21は、前部フレーム27の端部ERから、画像表示部20の装着状態における使用者の右側頭部に対応する位置まで延伸して設けられている。左保持部23は、前部フレーム27の端部ELから、画像表示部20の装着状態における使用者の左側頭部に対応する位置まで延伸して設けられている。
右保持部21および左保持部23と前部フレーム27との間のヒンジ部には、それぞれ圧力センサー45、46が設けられている。前部フレーム27の幅は、頭部の幅よりも狭く形成されているため、HMD10が使用者の頭部に装着される場合、右保持部21および左保持部23が広げられ、圧力センサー45、46にかかる圧力が増大する。この圧力を検出することで、HMD10が使用者の頭部に装着されたか否かを判定することが可能である。
右導光板26および左導光板28は、前部フレーム27に設けられている。右導光板26は、画像表示部20の装着状態における使用者の右眼の眼前に位置し、右眼に画像を視認させる。左導光板28は、画像表示部20の装着状態における使用者の左眼の眼前に位置し、左眼に画像を視認させる。すなわち、前部フレーム27は、右導光板26の一端と左導光板28の一端とを互いに連結した形状を有する。この連結位置は、画像表示部20の装着状態における使用者の眉間の位置に対応する。
前部フレーム27には、右導光板26と左導光板28との連結位置において、画像表示部20の装着状態において使用者の鼻に当接する鼻パッド35が設けられていている。鼻パッド35と右保持部21と左保持部23とによって、画像表示部20を使用者の頭部に保持できる。鼻パッド35には、HMD10が使用者の鼻に接触しているか否かを検出する鼻パッドセンサー39、40が設けられている。鼻パッドセンサー39、40は、例えば静電容量式のタッチセンサーである。鼻パッドセンサー39、40として、鼻の動脈の脈波を検出する脈波センサーが用いられても良い。
右表示ユニット22は、右導光板26による画像の表示を行う。右表示ユニット22は、右保持部21に設けられ、画像表示部20の装着状態における使用者の右側頭部の近傍に位置する。左表示ユニット24は、左導光板28による画像の表示を行う。左表示ユニット24は、左保持部23に設けられ、画像表示部20の装着状態における使用者の左側頭部の近傍に位置する。なお、右表示ユニット22および左表示ユニット24を総称して「表示駆動部」とも呼ぶ。
右導光板26および左導光板28は、光透過性の樹脂等によって形成される光学部(例えばプリズム)であり、右表示ユニット22および左表示ユニット24が出力する画像光Lを使用者の眼に導く。
制御装置100と画像表示部20とは、接続ケーブル50によって接続される。接続ケーブル50は、制御装置100に設けられるコネクター125に着脱可能に接続され、左保持部23の先端ALから、画像表示部20内部の各種回路に接続する。接続ケーブル50には、デジタルデータを伝送するメタルケーブルまたは光ファイバーケーブルを有する。接続ケーブル50にはさらに、アナログデータを伝送するメタルケーブルを含んでもよい。接続ケーブル50の途中には、コネクター56が設けられている。
コネクター56は、ステレオミニプラグを接続するジャックであり、コネクター56と制御装置100とは、例えばアナログ音声信号を伝送するラインで接続される。図1に示す例では、コネクター56には、音声を出力する音声出力部としてステレオヘッドホンを構成する右イヤホン32および左イヤホン34と、を有するヘッドセット30が接続されている。
制御装置100は、HMD10(特に画像表示部20)を制御するための装置である。制御装置100は、画像と音声とを供給する供給装置としても機能する。HMD10は、制御装置100から画像と音声の供給を受けて、画像表示部20に画像を表示し、右イヤホン32および左イヤホン34に音声を出力する。制御装置100は、コネクター125と、タッチパネル180とを備える。タッチパネル180は、使用者からの接触操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。制御装置100は、この信号に応じてHMD10を制御する。タッチパネル180としては、静電式や圧力検出式、光学式といった種々のタッチパネルを採用することができる。制御装置100の内部構成については、後述する。
図2は、画像表示部20が備える光学系の構成を示す要部平面図である。説明の便宜上、図2には使用者の右眼REおよび左眼LEを図示する。図2に示すように、右表示ユニット22と左表示ユニット24とは、左右対称に構成されている。
右眼REに画像を視認させる構成として、右表示ユニット22は、有機ELであるOLED(Organic Light Emitting Diode)ユニット221と、右光学系251とを備える。OLEDユニット221は、画像光Lを発する。右光学系251は、レンズ群等を備え、OLEDユニット221が発する画像光Lを右導光板26へと導く。
OLEDユニット221は、OLEDパネル223と、OLEDパネル223を駆動するOLED駆動回路225とを有する。OLEDパネル223は、有機エレクトロルミネッセンスにより発光し、R(赤)、G(緑)、B(青)の色光を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る。OLEDパネル223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る。
OLED駆動回路225は、OLEDパネル223が備える発光素子の選択および通電を実行し、発光素子を発光させる。OLED駆動回路225は、OLEDパネル223の裏面、すなわち発光面の裏側に、ボンディング等により固定されている。OLED駆動回路225は、例えばOLEDパネル223を駆動する半導体デバイスで構成され、OLEDパネル223の裏面に固定される基板に実装されてもよい。なお、OLEDパネル223は、白色に発光する発光素子をマトリクス状に配置し、R、G、Bの各色に対応するカラーフィルターを重ねて配置する構成を採用してもよい。また、R、G、Bの色光をそれぞれ放射する発光素子に加えて、W(白)の光を放射する発光素子を備えるWRGB構成のOLEDパネル223が採用されてもよい。
右光学系251は、OLEDパネル223から射出された画像光Lを平行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより平行状態の光束にされた画像光Lは、右導光板26に入射する。右導光板26の内部において光を導く光路には、画像光Lを反射する複数の反射面が形成される。画像光Lは、右導光板26の内部で複数回の反射を経て右眼RE側に導かれる。右導光板26には、右眼REの眼前に位置するハーフミラー261(反射面)が形成される。画像光Lは、ハーフミラー261で反射後、右導光板26から右眼REへと射出され、この画像光Lが右眼REの網膜で像を結ぶことで、使用者に画像を視認させる。
左眼LEに画像を視認させる構成として、左表示ユニット24は、OLEDユニット241と、左光学系252とを備える。OLEDユニット241は画像光Lを発する。左光学系252は、レンズ群等を備え、OLEDユニット241が発する画像光Lを左導光板28へと導く。OLEDユニット241は、OLEDパネル243と、OLEDパネル243を駆動するOLED駆動回路245を有する。各部の詳細は、OLEDユニット221、OLEDパネル223、OLED駆動回路225と同じである。なお、左光学系252の詳細は右光学系251と同じである。
使用者の右眼REには、ハーフミラー261で反射した画像光Lと、右導光板26を透過した外光OLとが入射する。使用者の左眼LEには、ハーフミラー281で反射した画像光Lと、左導光板28を透過した外光OLとが入射する。このように、HMD10は、内部で処理した画像の画像光Lと外光OLとを重ねて使用者の眼に入射させる。この結果、使用者にとっては、右導光板26および左導光板28を透かして外界(実世界)が見えると共に、この外界に重なるようにして画像光Lによる画像が視認される。
ハーフミラー261およびハーフミラー281は、右表示ユニット22および左表示ユニット24がそれぞれ出力する画像光Lを反射して画像を取り出す。また、右光学系251および右導光板26を総称して「右導光部」とも呼び、左光学系252および左導光板28を総称して「左導光部」とも呼ぶ。右導光部および左導光部の構成は、上述した例に限定されず、画像光Lを用いて使用者の眼前に画像を形成する限りにおいて任意の方式を用いることができる。例えば、右導光部および左導光部には、回折格子を用いてもよいし、半透過反射膜を用いてもよい。
図3は、使用者から見た画像表示部20の要部構成を示す図である。図3では、接続ケーブル50、右イヤホン32、左イヤホン34等の図示を省略している。図3の状態では、右導光板26および左導光板28の裏側が視認できると共に、右眼REに画像光Lを照射するためのハーフミラー261、および、左眼LEに画像光Lを照射するためのハーフミラー281が略四角形の領域として視認できる。使用者は、これらハーフミラー261、281を含む左右の導光板26、28の全体を透過して外界を視認すると共に、ハーフミラー261、281の位置に矩形の表示画像を視認する。また、右保持部21および左保持部23と前部フレーム27との間のヒンジ部には、それぞれ圧力センサー45、46が設けられている。
図4は、制御装置100の構成を示すブロック図である。制御装置100は、CPU110と、入出力インターフェース120と、画像音声データ記憶部130と、メモリー135と、画像出力部140と、音声出力部150と、装着状態判定部160と、画像音声出力制御部170と、タッチパネル180と、バッテリー190と、を備える。入出力インターフェース120は、コネクター125を備え、コネクター125には、接続ケーブル50(図1)が挿入される。画像音声データ記憶部130は、HMD10に出力する画像や音声のデータを記憶する。メモリー135は、HMD10の各種センサーの測定値を格納する。画像出力部140は、画像音声データ記憶部130に記憶されている画像をHMD10の画像表示部20に出力する。音声出力部150は、画像音声データ記憶部130に記憶されている音声をHMD10の右イヤホン32、左イヤホン34に出力する。装着状態判定部160は、HMD10に設けられている各種センサーやカメラ36で撮像された画像を用いて、HMD10の利用者への装着状態を判定する。画像音声出力制御部170は、HMD10の利用者への装着状態に応じて、画像出力部140からHMD10の画像表示部20への画像の出力をオン・オフし、音声出力部150からHMD10の右イヤホン32、左イヤホン34への音声の出力をオン・オフする。装着状態判定部160と、画像音声出力制御部170は、コンピュータプログラムであり、CPU110により実行される。タッチパネル180は、利用者の制御装置100への入力装置であり、利用者によるHMD10の操作や、画像音声データ記憶部130に記憶されている画像や音声の選択に用いられる。また、タッチパネル180は、画像を表示する。バッテリー190は、制御装置100やHMD10の電力を供給する電源である。
図5は、制御装置100のCPU110が行うHMD10への画像や音声を出力制御フローチャートである。ステップS100で、制御装置100のタッチパネル180に、利用者からの視聴開始の指示を受けると、CPU110は、画像出力部140と音声出力部150に対し、それぞれ画像と音声をHMD10に出力させる。
ステップS200では、CPU110は、鼻パッドセンサー39、40、圧力センサー45、46の情報を取得し、メモリー135に格納する。
ステップS300では、CPU110は、鼻パッドセンサー39、40の情報を用いて、利用者のHMD10の装着状態が第1状態であるか否かを判定する。第1状態とは、利用者が、画像を視聴可能な状態でHMD10を装着している状態を言う。
ステップS400では、CPU110は、圧力センサー45、46の情報を用いて、利用者のHMD10の装着状態が第2状態であるか否かを判定する。第2状態とは、利用者が、HMD10を利用者の頭部に装着している状態を言う。
ステップS500では、CPU110は、利用者のHMD10の装着状態が、第1状態であるか、第2状態であるか、あるいは、第1状態、第2状態のいずれでもないか、に応じて、画像と音声の出力のオン・オフを制御する。
ステップS600では、CPU110は、利用者からの視聴中止の指示を受けた場合には、処理を終了し、利用者からの視聴中止の指示を受けていない場合には、処理をステップS200に戻して上記の処理を繰り返す。利用者は、例えば、タッチパネル180へ入力することでこの視聴中止の指示を行う。
図6は、CPU110が図5のステップS300で行う第1状態判定フローチャートの一例である。ステップS310では、CPU110は、図5のステップS200で取得しメモリー135に格納した鼻パッドセンサー39、40の出力を判定用に参照する。ステップS315では、CPU110は、鼻パッドセンサー39、40の出力を用いて、利用者の鼻が鼻パッドセンサー39、40に接触しているかを判定する。利用者の鼻が鼻パッドセンサー39、40に接触している場合には、CPU110は、処理をステップS320に移行し、HMD10の装着状態が、第1状態であると判定する。一方、利用者の鼻が鼻パッドセンサー39、40に接触していない場合には、CPU110は、処理をステップS330に移行し、HMD10の装着状態が、第1状態でない判定する。
図7は、CPU110が図5のステップS400で行う第2状態判定フローチャートの一例である。ステップS410では、CPU110は、図5のステップS200で取得しメモリー135に格納した圧力センサー45、46にかかる圧力の値を判定用に参照する。ステップS415では、圧力センサー45、46にかかる圧力の値がいずれも予め定められた判定値以上か否かを判定する。圧力センサー45、46にかかる圧力の値がいずれも判定値以上の場合には、CPU110は、処理をステップS420に移行し、HMD10の装着状態が、利用者の頭部に装着されている第2状態であると判定する。一方、圧力センサー45、46にかかる圧力の値の少なくとも一方が判定値未満の場合には、CPU110は、処理をステップS310では、ステップS430に移行し、HMD10の装着状態が、第1状態、第2状態のいずれでもないと判定する。
図8は、CPU110が図5のステップS500で行う画像音声出力のオン・オフ制御フローチャートである。CPU110は、ステップ510で、HMD10の装着状態が、第1状態であると判定した場合には、処理をステップS530に移行し、第1状態でないと判定した場合には、処理をステップS520に移行する。CPU110は、ステップ520で、HMD10の装着状態が、第2状態であると判定した場合には、処理をステップS540に移行し、第2状態でないと判定した場合には、処理をステップS550に移行する。
ステップS530では、CPU110は、利用者がHMD10を眼前に装着していると判定し、処理をステップS535に移行する。ステップS535では、CPU110は、画像音声出力制御部170に対し、画像出力部140からHMD10の画像表示部20への画像の出力をオンとし、画像音声出力制御部170に対し、音声出力部150からHMD10への音声の出力をオンとする。これによりHMD10は、画像出力部140からの画像の出力がオンであった場合には、オンを維持し、オフであった場合には、オンに切り替える。また、HMD10は、右イヤホン32、左イヤホン34からの音声の出力がオンであった場合には、オンを維持し、オフであった場合には、オンに切り替える。
ステップS540では、CPU110は、利用者がHMD10を頭上に装着していると判定し、処理をステップS545に移行する。ステップS545では、CPU110は、画像音声出力制御部170に対し、画像出力部140からHMD10の画像表示部20への画像の出力をオフとし、画像音声出力制御部170に対し、音声出力部150からHMD10への音声の出力をオンとする。これによりHMD10は、画像出力部140からの画像の出力がオンであった場合には、オフに切り替え、オフであった場合には、オフを維持する。また、HMD10は、右イヤホン32、左イヤホン34からの音声の出力がオンであった場合には、オンを維持し、オフであった場合には、オンに切り替える。
ステップS550では、CPU110は、利用者がHMD10を装着していない非装着と判定し、処理をステップS555に移行する。ステップS555では、CPU110は、画像音声出力制御部170に対し、画像出力部140からHMD10の画像表示部20への画像の出力をオフとし、画像音声出力制御部170に対し、音声出力部150からHMD10への音声の出力をオフとする。これによりHMD10は、画像出力部140からの画像の出力がオンであった場合には、オフに切り替え、オフであった場合には、オフを維持する。また、HMD10は、右イヤホン32、左イヤホン34からの音声の出力がオンであった場合には、オフに切り替え、オフであった場合には、オフを維持する。
図9は、HMD10の装着状態と、HMD10の画像の表示や音声出力のオン・オフの関係を示す説明図である。HMD10の装着状態が第1状態の場合には、画像出力は、オンであるが、HMD10の装着状態が第1状態でない場合には、画像出力は、オフである。また、HMD10の装着状態が第1状態、第2状態のいずれかの場合には、音声出力は、オンであるが、HMD10の装着状態が第1状態、第2状態のいずれでもない場合には、音声出力はオフである。
以上、第1実施形態によれば、CPU110は、装着状態が、画像が視認可能な第1の位置でHMD10を装着している第1状態であるかを判定し、画像が視認できない第2の位置でHMD10を装着している第2状態か否かを判定する。CPU110は、装着状態が、第1状態である場合には、画像の表示及び音声の出力をオンとし、第1状態でないが第2状態である場合には、画像の表示をオフとし、音声の出力をオンとし、第1状態、第2状態のいずれでもない場合には、画像の表示及び音声の出力をオフとする。これにより、利用者がHMD10を装着していても、画像を見ていない場合には、CPU110は、画像の表示をオフにするので、バッテリー190の不要な電力消費を減らすことができる。
第1実施形態によれば、CPU110は、利用者の鼻が鼻パッドセンサー39、40に接触しているか否かにより、装着状態が、第1状態であるか、第1状態でないか、を判定する。すなわち、鼻が鼻パッドセンサー39、40に接触している場合には、右導光板26が利用者の右眼の前にあり、左導光板28が利用者の右眼の前にあるため、利用者がHMD10を、画像が視認可能な第1の位置で装着していると判定できる。
第1実施形態によれば、HMD10は、画像表示部20を支持する前部フレーム27と、前部フレーム27を挟むように設けられたテンプル21、23と、前部フレーム27とテンプル21、23とを開閉可能に接続するヒンジ37、38と、ヒンジ37、38が開いたときの圧力を検出する圧力センサー45、46を備える。CPU110は、圧力センサー45、46が検出した圧力の変化を用いて、HMD10の装着状態が、第2状態であるか、第2状態でないか、を判定する。一般に、テンプル21、23の間隔は、頭の幅よりも狭いため、利用者がHMD10を頭部に装着した場合、すなわち、第2状態の場合には、テンプル21、23が広がり、圧力センサー45、46にかかる圧力が大きくなる。したがって、CPU110は、圧力センサー45、46にかかる圧力を用いて、容易に、HMD10の装着状態が、は第2状態であるか、第2状態でないか、を判定できる。
・第2実施形態:
図10は、第2実施形態の頭部装着型表示装置11(以下「HMD11」と呼ぶ。)を示す説明図である。第1実施形態のHMD10と第2実施形態のHMD11とは、画像表示部20Aに設けられているHMD11の装着状態を検出するためのセンサーが異なるが、他の構成は同じである。具体的には、HMD11は、鼻パッドセンサー39、40を備えず、代わりに、加速度センサー41と、ジャイロセンサー42とを備える。以下、装着状態を検出するための加速度センサー41、ジャイロセンサー42及び、これらのセンサーを用いた制御フローについて説明する。
図10は、第2実施形態の頭部装着型表示装置11(以下「HMD11」と呼ぶ。)を示す説明図である。第1実施形態のHMD10と第2実施形態のHMD11とは、画像表示部20Aに設けられているHMD11の装着状態を検出するためのセンサーが異なるが、他の構成は同じである。具体的には、HMD11は、鼻パッドセンサー39、40を備えず、代わりに、加速度センサー41と、ジャイロセンサー42とを備える。以下、装着状態を検出するための加速度センサー41、ジャイロセンサー42及び、これらのセンサーを用いた制御フローについて説明する。
HMD11の画像表示部20Aは、前部フレーム27の右導光板26と左導光板28との連結部に、加速度センサー41と、ジャイロセンサー42とを備える。加速度センサー41は、HMD11にかかる3方向の加速度を取得する。ジャイロセンサー42は、HMD11の3つの軸周りの角速度を取得する。なお、図10の例では、加速度センサー41と、ジャイロセンサー42は、前部フレーム27の右導光板26と左導光板28との連結部に設けられているが、HMD11の他の場所に設けられていても良い。
図11は、第2実施形態における、CPU110が図5のステップS300で行う第1状態判定フローチャートの一例である。ステップS345では、CPU110は、フラグをセットする。具体的には、HMD11の電源をオンした直後に、HMD11の画像表示部20または制御装置100のタッチパネル180に、視聴状態になったら、「制御装置100のタッチパネル180の開始ボタンを押してください」と表示し、開始ボタンが押された場合には、CPU110は、第1状態と判定して、メモリー135のフラグF1を1にセットする。なお、このステップS345は、利用者がHMD11の電源をオンした直後の1回のみ行われる。
ステップS350では、CPU110は、ジャイロセンサー42を用いてHMD11の装着角度θAを取得する。ステップS355では、CPU110は、加速度センサー41の値を取得する。
ステップS360では、CPU110は、HMD11が利用者によって把持されたか否かを判定する。CPU110は、加速度センサー41の値が予め定められた値よりも大きい場合には、HMD11が利用者によって把持されたと判定する。HMD11が利用者によって把持された場合には、CPU110は、処理をステップS365に移行し、把持されていない場合には、処理をステップS385に移行する。
ステップS365では、CPU110は、加速度センサー41の値が安定するのを待つ。加速度センサー41の値が安定すれば、HMD11が利用者によって把持されなくなったと判定可能である。ステップS370では、CPU110は、ジャイロセンサー42を用いてHMD11の装着角度θBを取得する。
ステップS375では、CPU110は、HMD11の装着角度θが閾値以上変化したか否かを判定する。具体的には、CPU110は、|θA−θB|が閾値以上か否かを判定する。CPU110は、|θA−θB|が閾値以上の場合には、処理をステップS380に移行し、閾値未満の場合には、処理をステップS385に移行する。
ステップS380では、CPU110は、フラグF1が1の場合には0に切り替え、フラグF1が0の場合には1に切り替える。ステップS385では、CPU110は、フラグF1が1であるか否かを判定する。フラグF1が1の場合には、CPU110は、処理をステップS390に移行し、HMD11の装着状態が第1状態であると判定する。一方、ラグF1が0の場合には、CPU110は、処理をステップS395に移行し、HMD11の装着状態が第1状態でないと判定する。
以上、第2実施形態によれば、CPU110は、加速度センサー41を用いてHMD11が摘まれたときの振動を検出し、ジャイロセンサー42を用いて振動の検出前後のHMD11の装着角度θを測位し、装着角度が予め定められた角度以上変わったときに、装着状態は、第1状態である状態から第1状態ででない状態に変化し、あるいは、第1状態でない状態から第1状態である状態に変化したと容易に判定できる。
・第3実施形態:
図12は、第3実施形態の頭部装着型表示装置12(以下「HMD12」と呼ぶ。)を示す説明図である。第1実施形態のHMD10と第3実施形態のHMD12とは、装着状態を検出するためのセンサーが異なるが、他の構成は同じである。以下、装着状態を検出するためのセンサー及び、これらのセンサーを用いた制御フローについて説明する。
図12は、第3実施形態の頭部装着型表示装置12(以下「HMD12」と呼ぶ。)を示す説明図である。第1実施形態のHMD10と第3実施形態のHMD12とは、装着状態を検出するためのセンサーが異なるが、他の構成は同じである。以下、装着状態を検出するためのセンサー及び、これらのセンサーを用いた制御フローについて説明する。
HMD12は、前部フレーム27に接触センサー43、44を備え、前部フレーム27の右導光板26と左導光板28との連結部に、カメラ36を備える。カメラ36は、CCDやCMOS等の撮像素子、および、撮像レンズ等を備えるデジタルカメラである。カメラ36は単眼カメラであるが、ステレオカメラを採用してもよい。カメラ36は、HMD12の表側方向、換言すれば、画像表示部20の装着状態において使用者が視認する視界方向の、少なくとも一部の外界(実空間)を撮像する。図10の例では、接触センサー43、44は、前部フレーム27に設けられているが、テンプル21、23に設けられていても良い。また、カメラ36も、HMD12の表側方向を撮像できれば、前部フレーム27の右導光板26と左導光板28との連結部以外の場所に設けられていても良い。
図13は、第3実施形態における、CPU110が図5のステップS300で行う第1状態判定フローチャートの一例である。CPU110は、ステップS352で、接触センサー43、44への利用者の接触を検知すると、ステップS357に移行し、カメラ36を用いて第1画像を撮像する。CPU110は、ステップS362で、接触センサー43、44への利用者の接触がなくなったこと検知すると、ステップS367に移行し、カメラ36を用いて第2画像を撮像する。
ステップS372では、CPU110は、第1画像と第2画像とを比較し、画像が大きく変化したか、否かを判定する。例えば、第1画像に存在し形状が第2画像には存在しない、あるいは、第1画像に存在していなかった形状が第2画像では存在している場合や、第1画像と第2画像の色相が異なっている場合には、CPU110は、画像が大きく変化した、と判定する。CPU110は、ステップS372において、画像が大きく変化したと判定した場合には、処理をステップS377に移行し、画像が大きく変化したとは言えないと判定した場合には、処理を終了する。
ステップS377では、第2実施形態の図11におけるステップS380と同様に、CPU110は、接触センサー43、44へ利用者が接触する前の装着状態が第1状態である場合には、第1状態でなくなった状態に変更し、接触センサー43、44へ利用者が接触する前の装着状態が第1状態でない場合には、第1状態になったと状態を変更する。
以上、第3実施形態によれば、CPU110は、接触センサー43、44を用いてHMD12が利用者にタッチされたか否かを検出し、カメラ36を用いて接触前後のHMD12の画像を取得し、2つの画像が大きく変化した場合には、装着状態は、第1状態である状態から第1状態ででない状態に変化し、あるいは、第1状態でない状態から第1状態である状態に変化したと容易に判定できる。
上記第2実施形態では、加速度センサー41とジャイロセンサー42を用い、第3実施形態では、接触センサー43、44とカメラ36を用いているが、加速度センサー41とカメラ36を組み合わせて、装着状態の変化を判定してもよく、接触センサー43、44とジャイロセンサー42を組み合わせて装着状態の変化を判定してもよい。
・第4実施形態:
図14は、第4実施形態における図5のステップS500を示す画像音声出力制御フローチャートである。図14に示す画像音声出力制御フローチャートは、図8に示す画像音声出力制御フローチャートと比較すると、ステップS540、S550の代わりにS545、S555を備える点が異なる。
図14は、第4実施形態における図5のステップS500を示す画像音声出力制御フローチャートである。図14に示す画像音声出力制御フローチャートは、図8に示す画像音声出力制御フローチャートと比較すると、ステップS540、S550の代わりにS545、S555を備える点が異なる。
図8のステップS540、S550では、CPU110は、画像音声出力制御部170に対し、画像出力部140からHMD10の画像表示部20への画像の出力をオフにする。これに対し、ステップS545、S555では、CPU110は、画像出力部140からHMD10に対し、黒画像を出力する。画像出力部140からHMD10の画像表示部20への画像の出力をオフにすると、CPU110は、HMD10を外部ディスプレイとして認識できなくなる可能性があるが、黒画像を出力すれば、HMD10を外部ディスプレイとして認識できなくなる可能性を起こりにくくできる。また、有機ELの消費電力を抑制できる。
図8、図14に示すフローチャートでは、CPU110は、先に第1状態であるか否かを判断し、第1状態でない場合に第2状態であるか否かを判断したが、CPU110は、先に第2状態であるか否かを判断し、第2状態である場合にさらに第1状態であるか否かを判断してもよい。
・第5実施形態:
上記実施形態では、CPU110は、鼻パッドセンサー39、40を用いて、第1状態か否かを判断したが、鼻パッドセンサー39、40以外の他のセンサーを用いて第1状態か否かを判断してもよい。図15は、第5実施形態の頭部装着型表示装置13(以下、「HMD13」とも呼ぶ。)を示す説明図である。図15においては、イヤホン32、33、ヘッドセット30、接続ケーブル50、制御装置100の図示を省略している。HMD12は、装着帯90を用いて、HMD12を利用者の頭部に装着する。装着帯90は、装着基部91と、装着基部91に連結されるベルト92とを備える。装着基部91は、人の前頭部の形に合った湾曲した形状を有する。ベルト92は、利用者の頭部の周りに装着される。装着基部91と、ベルト92とを連結するヒンジ部93に右保持部21、左保持部23の端部が接続されている。この構成により、HMD12は、画像表示部20を、図15の破線で示すように、ヒンジ部93を中心として、上に跳ね上げることができる。画像表示部20が跳ね上げられていない状態が第1状態である。画像表示部20が跳ね上げられているか否かは、例えば、ヒンジ部93に装着基部91と、右保持部21あるいは左保持部23との為す角を検出可能なセンサーを設け、センサー94が検出した角度を用いて判定が可能である。HMD12の画像表示部20の頭部の上下方向の装着を検知することができる。
上記実施形態では、CPU110は、鼻パッドセンサー39、40を用いて、第1状態か否かを判断したが、鼻パッドセンサー39、40以外の他のセンサーを用いて第1状態か否かを判断してもよい。図15は、第5実施形態の頭部装着型表示装置13(以下、「HMD13」とも呼ぶ。)を示す説明図である。図15においては、イヤホン32、33、ヘッドセット30、接続ケーブル50、制御装置100の図示を省略している。HMD12は、装着帯90を用いて、HMD12を利用者の頭部に装着する。装着帯90は、装着基部91と、装着基部91に連結されるベルト92とを備える。装着基部91は、人の前頭部の形に合った湾曲した形状を有する。ベルト92は、利用者の頭部の周りに装着される。装着基部91と、ベルト92とを連結するヒンジ部93に右保持部21、左保持部23の端部が接続されている。この構成により、HMD12は、画像表示部20を、図15の破線で示すように、ヒンジ部93を中心として、上に跳ね上げることができる。画像表示部20が跳ね上げられていない状態が第1状態である。画像表示部20が跳ね上げられているか否かは、例えば、ヒンジ部93に装着基部91と、右保持部21あるいは左保持部23との為す角を検出可能なセンサーを設け、センサー94が検出した角度を用いて判定が可能である。HMD12の画像表示部20の頭部の上下方向の装着を検知することができる。
図15では、右保持部21、左保持部23の端部にヒンジ部93及びセンサー94を設けたが、利用者の目の上当たりにヒンジ部を設け、画像表示部20の跳ね上げを実現しても良い。この場合、センサーとして、例えば磁気センサーを用いても良い。跳ね上げ角30°及び90°の2カ所に磁気センサーを設ければ、2段階で画像表示部20の位置を検出できる。
図16は、第5実施形態におけるHMDの装着状態と、HMDの画像の表示や音声出力のオン・オフの関係を示す説明図である。例えば、画像表示部20の跳ね上げ角が0°から45°であれば、CPU110は、画像表示部20における画像の表示をオンとする。利用者は、視線を正面にすることで、画像表示部20を通さずに正面を見ることができ、視線を上にすれば、画像表示部20の画像をちらりと見ることもできる。なお、CPU110は、画像表示部20の跳ね上げ角が15°から45°のとき、画像表示部20の下部のみに画像を表示するようにしても良い。画像表示部20の下部から画像表示部20の跳ね上げ角に応じた領域のみに画像を表示するようにしてもよい。また、画像表示部20の跳ね上げ角が45°を超える場合には、CPU110は、画像表示部20における画像の表示をオフとする。なお、センサーとしては、磁気センサーの他、光センサー、近接センサー、ポテンショメーターを利用可能である。
図15では、右保持部21と、左保持部23と、前部フレーム27を跳ね上げる例を示したが、右保持部21と、左保持部23と、を跳ね上げず、前部フレーム27を跳ね上げる構成であってもよい。この場合、右表示ユニット22、左表示ユニット24は、右保持部21、左保持部23ではなく、前部フレーム27に設けられていても良い。
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(1)本開示の一形態によれば、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、画像を表示する画像表示部と、音声を出力する音声出力部と、前記頭部装着型表示装置の装着状態を判定する装着状態判定部と、前記装着状態に基づいて、前記画像表示部による画像の表示をオン・オフし、前記音声出力部による音声の出力をオン・オフする画像音声出力制御部と、を備え、前記装着状態判定部は、前記装着状態が、画像が視認可能な位置で前記頭部装着型表示装置を装着している第1状態であるか否かの判定と、前記頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態か否かの判定を行い、前記画像音声出力制御部は、前記装着状態が、前記第1状態である場合には、画像の表示及び音声の出力をオンとし、前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態である場合には、画像の表示をオフとし、音声の出力をオンとし、前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態でない場合には、画像の表示及び音声の出力をオフとする。この形態によれば、装着状態判定部は、画像が視認可能な第1の位置で頭部装着型表示装置を装着している第1状態と、頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態を容易に区別する。第2状態では画像表示部は画像を表示しないので、省電力を実現できる。
(2)上記形態において、前記装着状態判定部は、頭部の上下方向における前記頭部装着型表示装置の装着状態を判定してもよい。この形態によれば、頭部装着型表示装置を跳ね上げて装着しているか否かを判定できる。
(3)上記形態において、前記頭部装着型表示装置が鼻に接触しているか否かを検出する鼻パッドセンサーを備え、前記装着状態判定部は、前記頭部装着型表示装置が鼻に接触している場合には、前記第1状態と判定し、前記頭部装着型表示装置が鼻に接触していない場合には、前記第1状態でないと判定してもよい。この形態によれば、第1状態か否かを容易に判定できる。
(4)上記形態において、前記画像表示部を支持する前部フレームと、前部フレームを挟むように設けられたテンプルと、前記前部フレームと前記テンプルとを開閉可能に接続するヒンジと、前記ヒンジが開いたときの圧力を検出する圧力センサーを備え、前記装着状態判定部は、前記圧力センサーが検出した圧力を用いて、前記装着状態が、前記第2状態であるか、前記第2状態でないか、を判定してもよい。この形態によれば、圧力センサーが検出した圧力の変化を用いて、装着状態が、第2状態であるか、第2状態でないか、を容易に判定できる。
(5)上記形態において、加速度センサーとジャイロセンサーとを備え、前記装着状態判定部は、前記加速度センサーを用いて前記頭部装着型表示装置が摘まれたときの振動を検出し、前記ジャイロセンサーを用いて振動の検出前後の前記頭部装着型表示装置の装着角度を測位し、前記装着角度の変化を利用して、前記装着状態が、前記第1状態であるか、前記第1状態でないか、を判定してもよい。この形態によれば、加速度センサーとジャイロセンサーとを用いて、装着状態が、第1状態であるか、第1状態ででないか、を容易に判定できる。
(6)上記形態において、さらにカメラを備え、前記装着状態判定部は、前記加速度センサーを用いて前記頭部装着型表示装置が摘まれたときの振動を検出し、前記頭部装着型表示装置が摘まれた前後の前記カメラの画像を取得し、前記カメラの画像の変化を利用して、前記装着状態が、前記第1状態であるか、前記第1状態でないか、を判定してもよい。この形態によれば、頭部装着型表示装置が摘まれた前後のカメラの画像の変化を用いて、装着状態が、第1状態であるか、第1状態ででないか、を容易に判定できる。
(7)上記形態において、前記頭部装着型表示装置とは別に前記頭部装着型表示装置に画像及び音声を供給する供給装置を備え、 前記画像表示部は、有機ELを有し、前記供給装置は、前記第1状態でない時、前記頭部装着型表示装置に黒画像を供給してもよい。この形態によれば、供給装置は、第1状態でない時、頭部装着型表示装置に黒画像を供給するので、頭部装着型表示装置を外部ディスプレイとして認識できる。
(8)本開示の一形態によれば、頭部装着型表示装置の省電力制御プログラムが提供される。この省電力制御プログラムは、画像を画像表示部に表示する機能と、音声を音声出力部に出力する機能と、前記頭部装着型表示装置の装着状態を判定する判定機能と、前記装着状態に基づいて、画像の表示をオン・オフし、音声の出力をオン・オフする出力制御機能と、を前記頭部装着型表示装置の制御装置に実現させ、前記判定機能は、前記装着状態が、画像が視認可能な位置で前記頭部装着型表示装置を装着している第1状態であるか否かの判定と、前記頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態か否かの判定を行う機能を有し、前記出力制御機能は、前記装着状態が、前記第1状態である場合には、画像の表示及び音声の出力をオンとし、前記装着状態が、前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態である場合には、画像の表示をオフとし、音声の出力をオンとし、前記装着状態が、前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態でない場合には、画像の表示及び音声の出力をオフとする機能を有する。この形態によれば、画像が視認可能な第1の位置で頭部装着型表示装置を装着している第1状態と、頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態を容易に区別し、第2状態では画像を出力しないので、省電力を実現できる。
本開示は、頭部装着型表示装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、頭部装着型表示装置用の省電力制御プログラム、その省電力制御プログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
10、11、12、13…頭部装着型表示装置、20…画像表示部、21…右保持部(テンプル)、22…右表示ユニット、23…左保持部(テンプル)、24…左表示ユニット、26…右導光板、27…前部フレーム、28…左導光板、30…ヘッドセット、32…右イヤホン、34…左イヤホン、35…鼻パッド、36…カメラ、37、38…ヒンジ、39、40…鼻パッドセンサー、41…加速度センサー、42…ジャイロセンサー、43、44…接触センサー、45…圧力センサー、50…接続ケーブル、56…コネクター、90…装着帯、91…装着基部、93…ヒンジ部、94…センサー、100…制御装置、110…CPU、120…入出力インターフェース、125…コネクター、130…画像音声データ記憶部、140…画像出力部、150…音声出力部、160…装着状態判定部、170…画像音声出力制御部、180…タッチパネル、190…バッテリー、221、241…OLEDユニット、223、243…OLEDパネル、225、245…OLED駆動回路、251…右光学系、252…左光学系、261、281…ハーフミラー、AL…先端、EL…端部、ER…端部、L…画像光、LE…左眼、OL…外光、RE…右眼
Claims (8)
- 頭部装着型表示装置であって、
画像を表示する画像表示部と、
音声を出力する音声出力部と、
前記頭部装着型表示装置の装着状態を判定する装着状態判定部と、
前記装着状態に基づいて、前記画像表示部による画像の表示をオン・オフし、前記音声出力部による音声の出力をオン・オフする画像音声出力制御部と、を備え、
前記装着状態判定部は、前記装着状態が、画像が視認可能な位置で前記頭部装着型表示装置を装着している第1状態であるか否かの判定と、前記頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態か否かの判定を行い、
前記画像音声出力制御部は、前記装着状態が、
前記第1状態である場合には、画像の表示及び音声の出力をオンとし、
前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態である場合には、画像の表示をオフとし、音声の出力をオンとし、
前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態でない場合には、画像の表示及び音声の出力をオフとする、
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であって、
前記装着状態判定部は、頭部の上下方向における前記頭部装着型表示装置の装着状態を判定する、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、
前記頭部装着型表示装置が鼻に接触しているか否かを検出する鼻パッドセンサーを備え、
前記装着状態判定部は、前記頭部装着型表示装置が鼻に接触している場合には、前記第1状態と判定し、前記頭部装着型表示装置が鼻に接触していない場合には、前記第1状態でないと判定する、頭部装着型表示装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像表示部を支持する前部フレームと、
前部フレームを挟むように設けられたテンプルと、
前記前部フレームと前記テンプルとを開閉可能に接続するヒンジと、
前記ヒンジが開いたときの圧力を検出する圧力センサーを備え、
前記装着状態判定部は、前記圧力センサーが検出した圧力を用いて、前記装着状態が、前記第2状態であるか、前記第2状態でないか、を判定する、
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、
加速度センサーとジャイロセンサーとを備え、
前記装着状態判定部は、前記加速度センサーを用いて前記頭部装着型表示装置が摘まれたときの振動を検出し、前記ジャイロセンサーを用いて振動の検出前後の前記頭部装着型表示装置の装着角度を測位し、前記装着角度の変化を利用して、前記装着状態が、前記第1状態であるか、前記第1状態でないか、を判定する、頭部装着型表示装置。 - 請求項5に記載の頭部装着型表示装置であって、
さらにカメラを備え、
前記装着状態判定部は、前記加速度センサーを用いて前記頭部装着型表示装置が摘まれたときの振動を検出し、前記頭部装着型表示装置が摘まれた前後の前記カメラの画像を取得し、前記カメラの画像の変化を利用して、前記装着状態が、前記第1状態であるか、前記第1状態でないか、を判定する、頭部装着型表示装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記頭部装着型表示装置とは別に前記頭部装着型表示装置に画像及び音声を供給する供給装置を備え、
前記画像表示部は、有機ELを有し、
前記供給装置は、前記第1状態でない時、前記頭部装着型表示装置に黒画像を供給する、頭部装着型表示装置。 - 頭部装着型表示装置の省電力制御プログラムであって、
画像を画像表示部に表示する機能と、
音声を音声出力部に出力する機能と、
前記頭部装着型表示装置の装着状態を判定する判定機能と、
前記装着状態に基づいて、画像の表示をオン・オフし、音声の出力をオン・オフする出力制御機能と、
を前記頭部装着型表示装置の制御装置に実現させ、
前記判定機能は、前記装着状態が、画像が視認可能な位置で前記頭部装着型表示装置を装着している第1状態であるか否かの判定と、前記頭部装着型表示装置を頭上に装着している第2状態か否かの判定を行う機能を有し、
前記出力制御機能は、
前記装着状態が、前記第1状態である場合には、画像の表示及び音声の出力をオンとし、
前記装着状態が、前記第1状態でなく、かつ前記第2状態である場合には、画像の表示をオフとし、音声の出力をオンとし、
前記装着状態が、前記第1状態でなく、かつ、前記第2状態でない場合には、画像の表示及び音声の出力をオフとする機能を有する、
省電力制御プログラム。
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