JP6405991B2 - 電子機器、表示装置、及び、電子機器の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、広い検出レンジが要求される用途においても高精度の検出結果を得て、処理を行うことが可能な電子機器、表示装置、及び、電子機器の制御方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、分解能が異なる複数のセンサーの検出値を切り替えて処理に利用するので、例えば、要求される精度や検出レンジに対応して適切なセンサーを利用できる。このため、使用者の身体の動きに関する検出を行う場合に、広い検出レンジをカバーでき、検出精度を高めることができる。
本発明によれば、センサーを選択して、選択したセンサーの検出値を用いて処理を実行でき、処理を実行できない検出値が得られた場合は他のセンサーの検出値を利用することで、処理の欠落や遅延を防止できる。
本発明によれば、実行するプログラムに対応したセンサーを選択できるので、プログラムの実行に際して要求される精度や検出レンジに最適な検出値を用いて処理を行える。
本発明によれば、実行する機能に対応したセンサーを選択できるので、要求される精度や検出レンジに最適な検出値を用いて処理を行える。また、複数の機能を実行可能な多機能の電子機器において、機能毎に適切なセンサーを選択させることができる。
本発明によれば、検出値が検出レンジから外れた場合に他のセンサーの検出値を利用することで、処理の欠落や遅延を防止できる。
本発明によれば、高分解能のセンサーの検出レンジ内においては高精度の検出値を利用でき、検出値が検出レンジから外れた場合に他のセンサーの検出値を利用することで、処理の欠落や遅延を防止できる。
本発明によれば、選択したセンサーで測定レンジを超えた場合や、分解能の限界により精度が期待できない値であった場合や、選択したセンサーが使用不能である場合などに、速やかに他のセンサーの検出値を用いて処理を行える。このため、処理の欠落や遅延を防止できる。
本発明によれば、慣性センサーと撮像部の検出値を用いて処理を行うことができる。
本発明によれば、分解能が異なる複数の慣性センサーの検出値を切り替えて処理に利用するので、例えば、慣性センサーに対して要求される検出レンジが狭い条件下では高分解能の慣性センサーの検出値を処理に使うことができる。このため、使用者の身体の動きに関する検出を行う場合に、広い検出レンジをカバーでき、検出精度を高めることができる。
本発明によれば、複数の慣性センサーが同様の条件で動きに関する検出を行うことができ、慣性センサーの切り替えに伴う誤差を生じにくいという利点がある。
本発明によれば、頭部の動きに関して広いレンジで検出を行うことができる。このため、例えば、使用者が身体をゆっくり動かす場合であっても、使用者の身体が移動体によって移動される場合など動きが激しい場合であっても、検出を行うことができる。
本発明によれば、使用者の頭部の動きに関して、使用者が頭部の動きを感じる位置の近くで検出を行える。
本発明によれば、複数のセンサーの検出の軸が対応付けられるため、慣性センサーを切り替えた場合に、検出値を用いた処理を容易に切り替えることができ、効率よく処理できる。
本発明によれば、分解能が異なる複数のセンサーの検出値を切り替えて、表示を制御する処理に利用する。このため、例えば、要求される精度や検出レンジに対応して適切なセンサーを利用し、使用者の身体の動きに関する検出を行う場合に、広い検出レンジをカバーでき、検出精度を高めることができる。これにより、使用者の身体の動きに対応して、適切に表示を制御できる。
本発明によれば、分解能が異なる複数のセンサーの検出値に基づき、使用者が視認する外景と、画像を表示する領域とを対応付けることができる。
本発明によれば、分解能が異なる複数のセンサーの検出値を切り替えて処理に利用するので、例えば、要求される精度や検出レンジに対応して適切なセンサーを利用できる。このため、使用者の身体の動きに関する検出を行う場合に、広い検出レンジをカバーでき、検出精度を高めることができる。
頭部装着型表示装置100は、使用者の頭部に装着された状態で使用者に虚像を視認させる画像表示部20(表示部)と、画像表示部20を制御する制御装置10と、を備える。制御装置10は、使用者が頭部装着型表示装置100を操作するコントローラーとしても機能する。
フレーム2は、右保持部21及び左保持部23を有する。右保持部21は、右光学像表示部26の他端である端部ERから、使用者が画像表示部20を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。同様に、左保持部23は、左光学像表示部28の他端である端部ELから、使用者が画像表示部20を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。右保持部21は使用者の頭部において右耳またはその近傍に当接し、左保持部23は使用者の左耳またはその近傍に当接して、使用者の頭部に画像表示部20を保持する。右保持部21及び左保持部23は、眼鏡のテンプル(つる)のようにして、使用者の頭部に画像表示部20を保持する。
右光学像表示部26及び左光学像表示部28は、導光板261,262(図2)と、調光板20Aとを備える。導光板261,262は、光透過性の樹脂等によって形成され、表示駆動部22,24が出力する画像光を、使用者の眼に導く。調光板20Aは、薄板状の光学素子であり、使用者の眼の側とは反対の側である画像表示部20の表側を覆うように配置される。調光板20Aは、光透過性がほぼ無いもの、透明に近いもの、光量を減衰させて光を透過するもの、特定の波長の光を減衰又は反射するもの等、種々のものを用いることができる。調光板20Aの光学特性(光透過率など)を適宜選択することにより、外部から右光学像表示部26及び左光学像表示部28に入射する外光量を調整して、虚像の視認のしやすさを調整できる。本実施形態では、少なくとも、頭部装着型表示装置100を装着した使用者が外の景色を視認できる程度の光透過性を有する調光板20Aを用いる場合について説明する。調光板20Aは、右導光板261及び左導光板262を保護し、右導光板261及び左導光板262の損傷や汚れの付着等を抑制する。
調光板20Aは、右光学像表示部26及び左光学像表示部28に対し着脱可能としてもよく、複数種類の調光板20Aを交換して装着可能としてもよいし、省略してもよい。
左表示駆動部24は、LED等の光源と拡散板とを有する左バックライト222を備える。また、左表示駆動部24は、左バックライト222の拡散板で拡散された光の光路上に配置される透過型の左LCD242、および、左LCD242を透過した画像光Lを導くレンズ群等を備えた左投写光学系252を備える。左LCD242は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルである。
ハーフミラー262Aで反射した画像光Lは左眼LEに向けて左光学像表示部28から射出され、この画像光Lが左眼LEの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。
ハーフミラー261Aで反射した画像光Lは右眼REに向けて右光学像表示部26から射出され、この画像光Lが右眼REの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。
制御装置10は、制御装置10及び画像表示部20を制御する制御部110(第2制御部)を備える。制御部110は、例えばマイクロプロセッサーで構成され、制御部110が処理するデータ等を一時的に記憶するメモリー121、及び、制御部110が処理するデータ等を不揮発的に記憶するフラッシュメモリー122に接続される。メモリー121及びフラッシュメモリー122はいずれも半導体素子により構成され、データバスを介して制御部110に接続する。
頭部装着型表示装置100は、電源として一次電池または二次電池を備え、電源制御部123は、これら電池に接続されるICで構成される。電源制御部123は、制御部110の制御に従って電池の残容量の検出を行い、検出値のデータ、または残容量が設定値以下となったことを示すデータを制御部110に出力する。
音声制御部126は、右イヤホン32、左イヤホン34、及びマイク63に接続され、A/D(アナログ/ディジタル)コンバーターやアンプ等を備えるICである。音声制御部126は、制御部110から入力される音声データに基づき右イヤホン32及び左イヤホン34から音声を出力させる。また、音声制御部126は、マイク63が集音する音声に基づき音声データを生成して制御部110に出力する。
制御部110は、接続部40を介して、画像表示部20が備えるサブ制御部150とデータ通信を実行する。
第1センサー161及び第2センサー162が加速度、及び、角速度を検出する軸を図1に示す。すなわち、画像表示部20を装着する使用者の頭部に対し左右方向をX軸、前後方向をY軸、上下方向をZ軸とする。より詳細には、頭部装着型表示装置100の装着状態において、画像表示部20は左右の眼に対し、使用者が知覚する水平な位置にある。この装着状態において、第1センサー66及び第2センサー68の検出軸(X軸、Y軸、Z軸)が、使用者が知覚する左右、前後、及び上下に一致する構成である。仮に、画像表示部20の装着位置が使用者の頭部に対して傾いたり、ずれたりすれば、第1センサー66及び第2センサー68の検出軸は、左右、前後、上下からずれるが、この問題は使用者が画像表示部20の傾き及びずれを調整することで容易に解消する。
EEPROM165は、サブ制御部150が実行する処理に関するデータ等を不揮発的に記憶する。
この図4には、制御部110が、第1センサー161または第2センサー162の出力値に基づいて位置指示操作を検出する例を示す。図4(A)はポインターを移動させる操作の様子を示し、図4(B)はポインターで選択された候補を確定する様子を示す。
制御部110は、動き検出を開始し(ステップS11)、サブ制御部150を介して第1センサー161及び第2センサー162の両方の出力値を取得する(ステップS12)。ここで、第1センサー161と第2センサー162のサンプリング周期が異なる場合は、第1センサー161の出力値と第2センサー162の出力値をそれぞれサブ制御部150が取得して保持すればよい。この場合、制御部110がサブ制御部150に対し、第1センサー161及び第2センサー162の出力値を要求したときに、サブ制御部150が、第1センサー161及び第2センサー162の最新の出力値を出力すればよい。
ステップS13の処理、具体的には、(1)使用者による操作に従って選択する、(2)制御部110が実行するアプリケーション112により選択する、(3)制御部110が実行する機能に対応して選択する、との3通りの方法が挙げられる。
制御部110は、第1センサー161及び第2センサー162による動き検出処理を終了するか否かを判定し(ステップS19)、終了しない場合は(ステップS19;NO)、ステップS12に戻る。また、制御装置10の操作により終了が指示された場合や、電源スイッチ18により頭部装着型表示装置100がオフにされた場合、制御部110は図5の処理を終了する(ステップS19;YES)。
出力値が第1センサー161の検出レンジから逸脱した値である場合(ステップS15;YES)、制御部110は、第2センサー162がスリープ状態か否かを判定する(ステップS32)。また、ステップS31で第1センサー161がスリープ状態であると判定した場合も、制御部110はステップS32の判定を行う。
さらに、フレーム2は使用者の頭部に装着されるので、第1センサー161及び第2センサー162を用いることで、頭部の動きに関して広いレンジで検出を行うことができる。例えば、使用者が自分で頭を動かす場合や、使用者が歩行している場合、第1センサー161及び第2センサー162が検出する加速度や角速度は比較的小さい。これに対し、使用者が鉄道車両や自動車等の移動体に搭乗している場合、第1センサー161及び第2センサー162は、移動体の動きの加速度や角速度を検出する。この場合、検出される加速度や角速度は大きくなることがある。このように、使用者が画像表示部20を頭部に装着した状態で、制御部110が検出する対象となる動きは、幅広く、かつ、時には高分解能が要求される。本実施形態の頭部装着型表示装置100は、第1センサー161及び第2センサー162を用い、適宜に検出値を切り替えて処理を行うことで、身体に装着される装置に特有の課題に対処し、適切に、使用者の動きに関する検出を行える。
図7は、本実施形態の変形例としての頭部装着型表示装置100Bの外観構成を示す図である。
変形例における頭部装着型表示装置100Bは、上記実施形態の制御装置10に、画像表示部20Bを接続した構成を有する。なお、画像表示部20Bにおいて、画像表示部20と同様に構成される各部には、同じ符号を付して説明を省略する。
右部6A及び左部6Bは、それぞれテンプル部6D、6Eに連結される。テンプル部6D、6Eは眼鏡のテンプルのようにして、フレーム6を使用者の頭部に支持する。右光学像表示部26は右部6Aに配置され、左光学像表示部28は左部6Bに配置される、それぞれ、使用者が画像表示部20Bを装着した際に使用者の右及び左の眼前に位置する。
なお、カメラ61は、センサー基板65とは別の基板に実装されてもよい。
このため、例えば、動き検出を行う間は、フレーム6に対してカメラユニット3が変位しないように、例えばヒンジ60A、60Bを固定または保持できる構成とすればよい。或いは、制御部110は、フレーム6に対するカメラユニット3の位置変化の方向と変化量とを検出してもよい。この場合、ヒンジ60A、60Bにおける回動量を検出するセンサーを利用できる。そして、制御部110は、検出した変位の方向と変化量に基づき、第1センサー161、第2センサー162の検出値を補正すればよい。
また、例えば、画像表示部20、20Bに代えて、例えば帽子のように装着する画像表示部等の他の方式の画像表示部を採用してもよく、使用者の左眼に対応して画像を表示する表示部と、使用者の右眼に対応して画像を表示する表示部とを備えていればよい。また、本発明の表示装置は、例えば、自動車や飛行機等の車両に搭載されるヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。また、例えば、ヘルメット等の身体防護具に内蔵されたヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。この場合、使用者の身体に対する位置を位置決めする部分、及び、当該部分に対し位置決めされる部分を装着部とすることができる。
また、例えば、画像表示部20、20Bにおいて画像光を生成する構成として、有機EL(有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence)のディスプレイと、有機EL制御部とを備える構成としてもよい。また、画像光を生成する構成として、LCOS(Liquid crystal on silicon, LCoSは登録商標)や、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。
例えば、レーザー網膜投影型のヘッドマウントディスプレイに対して本発明を適用することも可能である。すなわち、光射出部が、レーザー光源と、レーザー光源を使用者の眼に導く光学系とを備え、レーザー光を使用者の眼に入射させて網膜上を走査し、網膜に結像させることにより、使用者に画像を視認させる構成を採用してもよい。
また、本発明を、MEMSミラーを用いた走査光学系を採用し、MEMSディスプレイ技術を利用した表示装置に適用することも可能である。すなわち、信号光形成部と、信号光形成部が射出する光を走査するMEMSミラーを有する走査光学系と、走査光学系により走査される光によって虚像が形成される光学部材とを光射出部として備えてもよい。この構成では、信号光形成部が射出した光がMEMSミラーにより反射され、光学部材に入射し、光学部材の中を導かれて、虚像形成面に達する。MEMSミラーが光を走査することにより、虚像形成面に虚像が形成され、この虚像を使用者が眼で捉えることで、画像が認識される。この場合の光学部品は、例えば上記実施形態の右導光板261及び左導光板262のように、複数回の反射を経て光を導くものであってもよく、ハーフミラー面を利用してもよい。
Claims (16)
- 使用者の身体に装着される電子機器であって、
分解能及び検出レンジが異なる複数のセンサーと、
複数の前記センサーのいずれかの検出値を切り替えて処理し、前記電子機器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、プログラムを実行して前記処理を実行するよう構成され、複数の前記センサーのうち、実行する前記プログラムに対応付けられた前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値について前記処理を実行し、複数の前記センサーのうち高分解能の前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値で前記処理を実行できない場合に、他の前記センサーの検出値を処理することを特徴とする電子機器。 - 使用者の身体に装着される電子機器であって、
分解能及び検出レンジが異なる複数のセンサーと、
複数の前記センサーのいずれかの検出値を切り替えて処理し、前記電子機器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、複数の前記センサーのうち選択したセンサーがそれぞれ対応付けられた複数の機能を実行可能に構成され、複数の前記センサーのいずれかを選択して、選択した前記センサーの検出値について前記処理を実行し、複数の前記センサーのうち高分解能の前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値で前記処理を実行できない場合に、他の前記センサーの検出値を処理すること、
を特徴とする電子機器。 - 前記制御部は、選択した前記センサーの検出値が、選択した前記センサーの検出レンジから外れた値である場合に、他の前記センサーを選択すること、
を特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。 - 前記制御部は、複数の前記センサーのうち高分解能の前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出レンジから外れた値である場合に、他の前記センサーを選択すること、
を特徴とする請求項3記載の電子機器。 - 前記制御部は、複数の前記センサーの検出値を取得し、取得した検出値のいずれかを選択して処理すること、
を特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電子機器。 - 複数の前記センサーは、少なくとも、慣性センサー及び撮像部を含むこと、
を特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電子機器。 - 本体を有し、
複数の前記センサーは、前記本体に設けられる第1慣性センサーと、前記第1慣性センサーとともに前記本体に設けられ、前記第1慣性センサーとは分解能が異なる第2慣性センサーと、を含むこと、
を特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電子機器。 - 前記第1及び前記第2慣性センサーは、前記本体に配置された同一の基板に実装されたこと、
を特徴とする請求項7記載の電子機器。 - 前記本体は使用者の頭部に装着されること、
を特徴とする請求項7または8記載の電子機器。 - 前記第1及び前記第2慣性センサーのそれぞれは、1または複数の軸における、加速度及び角速度の少なくともいずれかを検出するセンサーで構成され、
前記第1慣性センサーの検出の軸と前記第2慣性センサーの検出の軸とが対応付けられたこと、
を特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の電子機器。 - 使用者の身体に装着される電子機器であって、
分解能の異なる複数のセンサーと、
複数の前記センサーのいずれかの検出値を切り替えて処理し、前記電子機器を制御する制御部と、
使用者の頭部に装着される本体と、を備え、
前記本体は、前記使用者の頭部に装着された状態で、前記使用者の左右方向に伸びる形状を有し、
複数の前記センサーは、前記本体に設けられる第1慣性センサーと、前記第1慣性センサーとともに前記本体に設けられ、前記第1慣性センサーとは分解能が異なる第2慣性センサーと、を含み、前記第1及び前記第2慣性センサーは前記本体の左右方向における中央部に配置されたこと、
を特徴とする電子機器。 - 使用者の頭部に装着され、画像を表示する表示部と、
分解能及び検出レンジが異なる複数のセンサーと、
複数の前記センサーのいずれかの検出値を切り替えて処理を行い、前記処理により前記表示部における表示を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、プログラムを実行して前記処理を実行するよう構成され、複数の前記センサーのうち、実行する前記プログラムに対応付けられた前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値について前記処理を実行し、複数の前記センサーのうち高分解能の前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値で前記処理を実行できない場合に、他の前記センサーの検出値を処理することを特徴とする表示装置。 - 使用者の頭部に装着され、画像を表示する表示部を備える表示装置であって、
分解能及び検出レンジが異なる複数のセンサーと、
複数の前記センサーのいずれかの検出値を切り替えて処理し、前記表示装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、複数の前記センサーのうち選択したセンサーがそれぞれ対応付けられた複数の機能を実行可能に構成され、複数の前記センサーのいずれかを選択して、選択した前記センサーの検出値について前記処理を実行し、複数の前記センサーのうち高分解能の前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値で前記処理を実行できない場合に、他の前記センサーの検出値を処理すること、
を特徴とする表示装置。 - 前記表示部は外景を視認可能に前記画像を表示する構成を有し、
前記制御部は、前記センサーの検出値を用いる前記処理により、前記外景と前記表示部による表示領域との対応付けを行うこと、
を特徴とする請求項12または13記載の表示装置。 - 使用者の身体に装着され、分解能及び検出レンジが異なる複数のセンサーを備える電子機器であって、プログラムを実行することにより複数の前記センサーのいずれかの検出値を切り替えて処理して前記電子機器を制御する制御部を備える電子機器の制御方法であって、
前記制御部により、複数の前記センサーのうち、実行する前記プログラムに対応付けられた前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値について前記処理を実行し、複数の前記センサーのうち高分解能の前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値で前記処理を実行できない場合に、他の前記センサーの検出値を処理すること、
を特徴とする電子機器の制御方法。 - 使用者の身体に装着され、分解能及び検出レンジが異なる複数のセンサーを備える電子機器であって、複数の前記センサーのいずれかの検出値を切り替えて処理して前記電子機器を制御する制御部を備え、前記制御部が、複数の前記センサーのうち選択したセンサーがそれぞれ対応付けられた複数の機能を実行可能に構成された電子機器の制御方法であって、
前記制御部により、複数の前記センサーのいずれかを選択して、選択した前記センサーの検出値について前記処理を実行し、複数の前記センサーのうち高分解能の前記センサーを選択し、選択した前記センサーの検出値で前記処理を実行できない場合に、他の前記センサーの検出値を処理すること、
を特徴とする電子機器の制御方法。
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