JP5350419B2 - 使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置に関し、特に使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置及びその作動方法に関する。

現代人は、生活が非常に忙しく、屋外で運動をする時間がない。屋外で運動をする時間があったとしても、雨或いは寒い時の屋外での運動は気がひける。又、晴れた日は、太陽光に過度に晒される問題がある。

従って、多くの原因のために、現代の人々の多くは、室内で運動器材を使用して運動をすることが好きである。その事を可能にするのが往復的に移動する運動器材、即ち、トレッドミル（treadmill）である。図１は、使用者７０のトレッドミル１００使用状況を示す図である。使用者７０のために、トレッドミル１００の前には、液晶表示器１１０を設ける。そのため、使用者７０は、トレッドミル１００の上で運動しながらマルチメディアの画像を見ることができる。

しかし、使用者７０がトレッドミル１００の上で運動する時、使用者７０の頭は、揺れ動く状態である。また、液晶表示器１１０は静止状態であるため、使用者７０が見られるのは、相対的に揺れ動く画像である。これにより、視覚効果が悪くなり、目の不快感を感じ易い。更に、図２と図３に示すように、使用者７０に使われる往復移動が可能な運動器材として、インクライントレーナー（incline trainer）１２０及びエリプティカル（elliptical）１３０がある。インクライントレーナー１２０及びエリプティカル１３０の上で使用者７０が表示器１１０の画像を見る時、同様に、視覚効果が良くない問題がある。

そのため、上述の従来の往復的に移動する運動器材のマルチメディア設備の問題を解決する必要がある。

本発明の目的は、使用者が運動する時、相対的に静止画面を見せるために、使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置及びその作動方法を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置が提供される。該装置は、表示ユニット、少なくとも一つの撮影ユニット及び制御ユニットを含む。表示ユニットは、マルチメディア画面を表示する。撮影ユニットは、使用者の画像を撮影する。制御ユニットは、表示ユニットと撮影ユニットに電気的に接続され、使用者の画像を受け、使用者の画像に応じて表示ユニットを調整し、使用者に応じて表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面を移動させる。

また、本発明によれば、使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置の作動方法が提供され、該装置は、表示ユニットと、少なくとも一つの撮影ユニットと、表示ユニットと撮影ユニットに電気的に接続される制御ユニットとを含む。その作動方法は、撮影ユニットにより使用者の画像を撮影する工程と、制御ユニットにより使用者の画像を受ける工程と、制御ユニットにより使用者の画像に応じて表示ユニットを調整し、使用者に応じて表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面を移動させる工程と、を含む。

本発明の使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置及びその作動方法によって、使用者が運動する時、相対的に静止画面が見せて、より良好な視覚効果を持つことができる。

使用者のトレッドミル使用状況を示す図である。 インクライントレーナーを示す図である。 エリプティカルを示す図である。 本発明の第１実施形態による使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置を示す図である。 本発明の第１実施形態による使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置を示す図である。 本発明の第２実施形態による使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置を示す図である。 本発明の使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置の作動方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の具体的な実施例に対して詳しく説明する。
図４及び図５は、本発明の第１実施形態による使用者７０の身体状態に従って移動する画面を表示する装置１を示す図である。使用者７０の身体状態に従って移動する画面を表示する装置１は、使用者７０に使われる往復移動が可能な運動器材に応用されている。本実施形態において、該運動器材としはレッドミル６０である。使用者７０の身体状態に従って移動する画面を表示する装置１は、表示ユニット１０、撮影ユニット２０及び制御ユニット３０を含む。

表示ユニット１０は、使用者７０が見るマルチメディア画面を表示する。表示されるマルチメディア画面は、例えばテレビ番組或いは光ディスクにより放映される画像である。本実施形態では、表示ユニット１０は、レッドミル６０の上に設置され、使用者７０の前に位置する。

撮影ユニット２０は、例えば、電荷結合素子（Charge-coupled Device：CCD）或いは相補性金属酸化膜半導体（complementary metal oxide semiconductor：CMOS）センサーであり、使用者７０の画像を撮影する。そのため、撮影ユニット２０は、使用者７０の画像が撮影できる位置に設置され、使用者７０の頭部の画像が撮影できる位置に設置されることが好ましい。本実施形態では、撮影ユニット２０は、表示ユニット１０の中に統合され、表示ユニット１０の上方に位置する。他の実施形態において、撮影ユニット２０は、表示ユニット１０以外の位置に設置されてもよい。

制御ユニット３０は、表示ユニット１０と撮影ユニット２０に電気的に接続されている。制御ユニット３０は、使用者７０の画像を受け、使用者７０の画像に応じて表示ユニット１０を調整し、使用者７０に応じて表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面を移動させる。つまり、制御ユニット３０は、使用者７０の画像に応じて使用者７０の移動の頻度及び幅を計算し、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面の移動の頻度及び幅と使用者７０の移動の頻度及び幅を一致させる。そのため、使用者７０が見るマルチメディア画面は、相対的に静止画面である。撮影ユニット２０は、主に使用者７０の頭部の画像を撮影することが好ましい。制御ユニット３０は、使用者７０の頭部の画像に応じて、頭部の移動の頻度及び幅を計算し、次に計算した頻度及び幅により、表示ユニット１０を調整及び移動する。

本発明では、視覚サーボ（Visual Servoing）技術或いは視覚移動ロボットの行動制御（Vision-based Robot Control）技術を使用することができる。この技術は、視覚信号をシステムの入力情報にすることができ、システムの行動を制御でき、しかも現在のスマートなロボットの制御を用いている。本発明において、撮影ユニット２０は、視覚信号のソースであり、使用者７０の画像を撮影して入力情報を提供する。これにより、表示ユニット１０の運動が制御できる。

本発明を実施する時に使用する技術は、例えば視覚サーボ（Visual Servoing）技術或いは視覚移動ロボットの行動制御（Vision-based Robot Control）技術である。この技術は、視覚信号をシステムの行動制御の入力情報にさせることができる。視覚サーボ技術は、スマートなロボット及び他の分野に応用している（[1] S. A. Hutchinson, G. D. Hager, and P. I. Corke, A tutorial on visual servo control, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 12(5):651--670, Oct. 1996.；[2] F. Chaumette and S. Hutchinson, Visual Servo Control, Part I: Basic Approaches, IEEE Robotics and Automation Magazine, 13(4):82-90, December 2006.； [3] F. Chaumette and S. Hutchinson, Visual Servo Control, Part II: Advanced Approaches, IEEE Robotics and Automation Magazine, 14(1):109-118, March 2007.などを参照）。

上述した制御ユニット３０が使用者７０の画像に応じて表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面を調整する方法としては、二種類がある。第一種類の方法は、表示ユニット１０の移動の頻度及び幅を調整し、つまり、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面を間接的に調整する。第二種類の方法は、表示ユニット１０の移動の頻度及び幅を調整せず、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面の位置を直接的に調整する。

表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面を間接的に調整する第一種類の方法に関しては、図６を参照する。図６は、本発明の第２実施形態による使用者７０の身体状態に従って移動する画面を表示する装置１’を示す図である。使用者７０の身体状態に従って移動する画面を表示する装置１’は、運動ベース４０及び少なくとも一つのモーター５０をさらに含む。運動ベース４０は、表示ユニット１０を載置している。モーター５０は、制御ユニット３０と運動ベース４０と接続されている。制御ユニット３０は、モーター５０を制御することにより、運動ベース４０により載置される表示ユニット１０が連動できる。これにより、表示ユニット１０の移動の頻度及び幅と使用者７０の移動の頻度及び幅を一致させることができる。即ち、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面は、使用者７０に相対する静止状態である。

さらに詳しい説明では、撮影ユニット２０の数が一つである時、制御ユニット３０は、使用者７０の頭部の移動の頻度が計算できる。しかし、頭部の上下左右の移動する幅の計算は、使用者７０と撮影ユニット２０との間の距離と仮定する必要がある。若しくは、使用者７０の身体状態に従って移動する画面を表示する装置１’は、制御ユニット３０に電気的に接続される距離検知ユニット２５をさらに含む。図４に示すように、距離検知ユニット２５は、例えばレッドミル６０の上に設置され、使用者７０と撮影ユニット２０との間の距離が検知できる。これにより、頭部の上下左右の移動する幅が精確に計算できる。距離検知ユニット２５は、例えば超音波距離センサーである。ここで注意しなければならないのは、距離検知ユニット２５及び撮影ユニット２０を一つのモジュールに整合することができ、距離検知ユニット２５及び撮影ユニット２０が個々に設置されることもできる。なお、距離検知ユニット２５及び撮影ユニット２０は、レッドミル６０の上又はその以外の位置に設置されることもできる。ここで注意しなければならないのは、距離検知ユニット２５が使用者７０と撮影ユニット２０との間の距離を検知するため、使用者７０と距離検知ユニット２５との間の距離は、使用者７０と撮影ユニット２０との間の距離と可及的に同じであることが好ましい。これにより、頭部の上下左右の移動する幅を精確に計算することができる。

撮影ユニット２０の数が二つ以上である時、制御ユニット３０は、立体画像に応じて使用者７０の頭部の移動の頻度を計算することができ、しかも、頭部の上下左右の移動する幅が精確に計算することもできる。

制御ユニット３０は、運動ベース４０の一つの自由度を制御することができ、例えば、表示ユニット１０を上下自在に移動させる。或いは、連結棒の機構（図示せず）により表示ユニット１０を“∞”状の軌跡の上に移動させることもできる。使用者７０の頭部は上下又は左右の移動があるだけでなく、そのため、一つの自由度を制御しても、表示ユニット１０と使用者７０と同時に移動させることは、また誤差がある。表示ユニット１０と使用者７０と同時に移動させるのをより精確となるために、制御ユニット３０は、運動ベース４０の一つ以上の自由度を制御することができ、表示ユニット１０の上下又は左右に移動させ、しかも、表示ユニット１０の仰角を変化させることもできる。これにより、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面は、使用者７０に相対する静止状態である。

第二種類の方法は、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面の位置を直接的に調整する。図５を参照する。使用者７０の頭部の移動の頻度及び幅を計算した後、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面の位置を直接的に調整し、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面の移動の頻度及び幅と使用者７０の移動の頻度及び幅を一致させる。つまり、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面は、使用者７０に相対する静止状態である。使用者７０に完全なるマルチメディア画面を見せるために、表示ユニット１０により表示されるマルチメディア画面は、適切に縮小される必要がある。これにより、マルチメディア画面を上下左右に移動する時、完全なるマルチメディア画面は、表示ユニット１０の表示範囲内に位置される。

ここで注意しなければならないのは、図４‐５に示すように、第1実施の形態において、表示ユニット１０、撮影ユニット２０及び制御ユニット３０は、レッドミル６０の上に設置されている。他の実施形態では、表示ユニット１０、撮影ユニット２０及び制御ユニット３０は、一つのモジュールに整合されて、使用者７０の前に設置されてレッドミル６０の上に設置されない。

図６に示すように、第２実施の形態において、表示ユニット１０、撮影ユニット２０、制御ユニット３０、運動ベース４０、モーター５０及び距離検知ユニット２５は、レッドミル６０の上に直接に設置され、或いは、使用者７０の前に設置されてレッドミル６０の上に設置されない。

また、本発明の使用者７０の身体状態に従って移動する画面を表示する装置１及び１’は、レッドミル６０の応用に限定はされなく、例えばインクライントレーナー又はエリプティカル、使用者７０の足で使える他の往復的に移動する運動器材に応用することもできる。

図７を参照する。図７は、本発明の使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置の作動方法を示すフローチャートである。この装置は、表示ユニットと、撮影ユニットと、前記表示ユニットと前記撮影ユニットに電気的に接続される制御ユニットとを含む。その作動方法の工程を以下に含む。

工程Ｓ７００において、前記撮影ユニットにより、使用者の画像を撮影する。

工程Ｓ７１０において、前記制御ユニットにより、使用者の画像を受ける。

工程Ｓ７２０において、前記制御ユニットにより、使用者の画像に応じて表示ユニットを調整し、使用者に応じて表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面を移動させる。撮影ユニットは、主に使用者の頭部の画像を撮影することが好ましい。

上述した使用者に応じて表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面を移動させる方法は、二つ種類がある。第一種類の方法は、表示ユニットの移動の頻度及び幅を調整し、つまり、表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面を間接的に調整する。第二種類の方法は、表示ユニットの移動の頻度及び幅を調整しなく、表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面の位置を直接的に調整する。

表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面を間接的に調整する第一種類の方法において、使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置は、運動ベース及び少なくとも一つのモーターをさらに含む。前記運動ベースは、表示ユニットを載置している。前記制御ユニットにより使用者の画像に応じて表示ユニットを調整する工程において、制御ユニットは、前記少なくとも一つのモーターを制御することにより、運動ベースにより載置される表示ユニットが連動できる。これにより、表示ユニットの移動の頻度及び幅と使用者の移動の頻度及び幅を一致させることができる。

ここで注意しなければならないのは、前記撮影ユニットの数が一つである時、制御ユニットは、使用者の頭部の移動の頻度が計算できる。しかし、頭部の上下左右の移動する幅の計算は、使用者と撮影ユニットとの間の距離と仮定する必要がある。若しくは、使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置は、制御ユニットに電気的に接続される距離検知ユニットをさらに含む。図４に示すように、距離検知ユニットは、例えばレッドミル６０の上に設置され、使用者と撮影ユニットとの間の距離が検知できる。これにより、頭部の上下左右の移動する幅を精確に計算できる。距離検知ユニット２５は、例えば超音波距離センサーである。

撮影ユニットの数が二つ以上である時、前記制御ユニットは、立体画像に応じて使用者の頭部の移動の頻度を計算することができ、しかも、頭部の上下左右の移動する幅を精確に計算することもできる。

前記制御ユニットは、前記運動ベースの一つの自由度を制御することができ、例えば、前記表示ユニットを上下自在に移動させる。或いは、連結棒の機構（図示せず）により前記表示ユニットを“∞”状の軌跡の上に移動させることもできる。使用者の頭部は上下又は左右の移動があるだけでなく、そのため、一つの自由度を制御しても、表示ユニットと使用者と同時に移動させることは、また誤差がある。前記表示ユニットと使用者と同時に移動させるのをより精確となるために、前記制御ユニットは、前記運動ベースの一つ以上の自由度を制御することができ、前記表示ユニットの上下又は左右に移動させ、しかも、前記表示ユニットの仰角を変化させることもできる。これにより、前記表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面は、使用者に相対する静止状態である。

第二種類の方法は、前記表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面の位置を直接的に調整する。前記制御ユニットにより使用者の画像に応じて表示ユニットを調整する工程において、前記制御ユニットは、前記表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面の位置を直接的に調整し、前記表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面の移動の頻度及び幅と使用者の移動の頻度及び幅を一致させる。つまり、表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面は、使用者に対して相対的に静止状態になっている。使用者に完全なるマルチメディア画面を見せるために、前記表示ユニットにより表示されるマルチメディア画面は、適切に縮小される必要がある。これにより、マルチメディア画面を上下左右に移動する時、完全なるマルチメディア画面は、前記表示ユニットの表示範囲内に位置される。

また、本発明の使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置の作動方法は、使用者の足で使える他の往復的に移動する運動器材に応用している。前記運動器材は、レッドミル、インクライントレーナー及びエリプティカルからなるグループから選択される。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１、１’ 装置、１０ 表示ユニット、２０ 撮影ユニット、２５ 距離検知ユニット、３０ 制御ユニット、４０ 運動ベース、５０ モーター、６０、１００ レッドミル、７０ 使用者、１１０ 液晶表示器、１２０ インクライントレーナー、１３０ エリプティカル、Ｓ７００‐Ｓ７２０工程

Claims (4)

1. マルチメディア画面を表示する表示ユニットと、
   使用者の頭部の画像を立体画像として撮影する２つ以上の撮影ユニットと、
   前記表示ユニットと前記撮影ユニットに電気的に接続され、前記使用者の画像を受信し、前記使用者の頭部の移動の頻度及び幅の立体画像に応じて前記表示ユニットを調整し、前記使用者に応じて前記表示ユニットにより表示される前記マルチメディア画面を移動させる制御ユニットと、
   を含み、
   前記表示ユニットを載置する運動ベースと、
   前記制御ユニットと前記運動ベースと接続される少なくとも一つのモーターと、
   を更に含み、前記制御ユニットにより、前記運動ベースの一つ以上の自由度を制御し、前記運動ベースにより載置される前記表示ユニットを連動し、前記表示ユニットの移動の頻度及び幅と前記使用者の移動の頻度及び幅を一致させ、
   使用者が使える往復的に移動する運動器材に応用することを特徴とする使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置。
2. 前記制御ユニットにより、前記表示ユニットにより表示される前記マルチメディア画面の位置を調整し、前記マルチメディア画面を少なくとも一つの方向へ自由に移動させ、前記表示ユニットにより表示される前記マルチメディア画面の移動の頻度及び幅と前記使用者の頭部の移動の頻度及び幅を一致させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 使用者が使える往復的に移動する運動器材に応用され、使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置の作動方法であって、前記装置は、表示ユニットと、２つ以上の撮影ユニットと、前記表示ユニットと前記撮影ユニットに電気的に接続される制御ユニットとを含み、
   前記撮影ユニットにより、前記使用者の頭部の画像を立体画像として撮影する工程と、
   前記制御ユニットにより、前記使用者の画像を受信する工程と、
   前記制御ユニットにより、前記使用者の頭部の移動の頻度及び幅の立体画像に応じて前記表示ユニットを調整し、前記使用者に応じて前記表示ユニットにより前記表示される前記マルチメディア画面を移動させる工程と、
   を含み、
   前記装置は、前記表示ユニットを載置する運動ベースと、前記制御ユニットと前記運動ベースと接続される少なくとも一つのモーターとを含み、前記制御ユニットにより前記使用者の画像に応じて前記表示ユニットを調整する工程において、前記制御ユニットにより、前記運動ベースの一つ以上の自由度を制御し、前記運動ベースにより載置される前記表示ユニットを連動し、前記表示ユニットの移動の頻度及び幅と前記使用者の移動の頻度及び幅を一致させる、
   ことを特徴とする前記使用者の身体状態に従って移動する画面を表示する装置の作動方法。
4. 前記制御ユニットにより前記使用者の画像に応じて前記表示ユニットを調整する工程において、前記制御ユニットにより、前記表示ユニットにより表示される前記マルチメディア画面の位置を調整し、前記表示ユニットにより表示される前記マルチメディア画面の移動の頻度及び幅と前記使用者の頭部の移動の頻度及び幅を一致させることを特徴とする請求項３に記載の作動方法。