JP6620417B2 - 表示装置およびその制御方法、並びにコンピュータープログラム - Google Patents
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[形態1]
使用者の頭部に装着される表示装置であって、
使用者の眼前の第1の位置と、前記眼前の位置とは異なる上下方向の位置である第2の位置とを取り得る表示部と、
前記第1の位置において画像を表示している前記表示部を前記第2の位置に移動させたとき、前記表示部において継続される前記表示の態様として、表示領域の位置およびサイズを変更する表示態様変更部と、
を備え、
前記表示態様変更部は、
前記表示部が前記第1の位置から上方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の下側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小し、
前記表示部が前記第1の位置から下方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の上側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小する、
表示装置。
この形態の表示装置によれば、表示部を第1の位置から第2の位置に移動させたときに、表示部において継続される表示の態様として、表示領域の位置およびサイズが変更される。このために、表示部が第2の位置にあるときにも、表示部での画像の表示の態様を好適なものに切り替えて、表示を継続することができる。したがって、この形態の表示装置によれば、使用者の利便性を向上させることができる。
A−1.頭部装着型表示装置の構成:
図1は、本発明の第1実施形態における頭部装着型表示装置の概略構成を示す説明図である。頭部装着型表示装置100は、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。HMD100は、使用者が、虚像を視認すると同時に外景も直接視認可能な光学透過型のヘッドマウントディスプレイである。
図4は、HMD100の装着時における画像表示部20の回動の様子を示す説明図である。図示は、装着帯90と画像表示部20とを右側から見た図である。画像表示部20の備える右左の光学像表示部26、28は、装着帯90の装着基部91に設けられた連結部93を中心Gとする円軌道CO上を回動する。図4では右側の光学像表示部26だけを示し、右側だけを代表して説明する。なお、左側については右側と同様である。詳しくは、光学像表示部26は、円軌道CO上における第1の位置P1から第2の位置P2までの間で、任意の位置(回動位置)に移動可能となっている。この移動は、使用者による手動によるもので、頭部に装着した状態で可能である。第1の位置P1は、使用者HUの眼前に光学像表示部26が配置される位置である。第1の位置P1は、本実施形態では、使用者の眼の水平方向の前方に光学像表示部26が配置される位置であり、このとき、光学像表示部26は、使用者HUが直立した状態で略垂直状態となる。この第1の位置P1は、HMD100の通常使用時の位置である。第2の位置P2は、右左の光学像表示部26、28が最も上側となる位置であり、連結部93の構造によって定まる方向である。
図5は、表示領域変更処理の手順を示すフローチャートである。表示領域変更処理は、CPU140によって実行されるもので、光学像表示部26、28が眼前の位置である第1の位置P1から他の位置に移動されたときに、画像表示部20による虚像としての画像の表示領域の位置およびサイズを変更する処理である。画像の表示領域の位置およびサイズは、OS150や、特定のアプリケーションからの指示に従って定められもので、画像表示部20が第1の位置P1(図4)にあるHMD100の通常使用時では、表示領域は、上記指示に従って定められた初期設定領域に定められている。この表示領域変更処理では、初期設定領域に対して位置およびサイズの変更が施される。この表示領域変更処理の開始トリガーは任意に定めることができる。例えば、HMD100が起動されたこと、換言すれば、電源のONを検出したことを開始トリガーとしてもよい。また、例えば、OS150や、特定のアプリケーションからの処理開始要求を開始トリガーとしてもよい。
(i)θ<θ1
(ii)θ1≦θ≦θ2
(iii)θ1>θ2
但し、θ1は、第1の所定値であり、例えば10°である。θ2は、θ1より大きい第2の所定値であり、例えば50°である。
以上のように構成された本実施形態のHMD100によれば、画像表示部20を第1の位置P1からθ1(=10°)だけ跳ね上げると、光学像表示部26、28における上下2分割した場合の下側に表示領域AIが設定され、この表示領域AIに虚像としての画像が表示されることになる。このために、例えば図9に示すように、使用者HUは、視野VRの正面に外景を認めつつ、視野VRの上側に表示領域AIを捉えることができる。図示の例では、野球観戦を行いながら、選手紹介の画像を見ることができる。したがって、使用者は、外景を視認している途中で、視線を上側に向けること(上目づかい)で、表示領域AIを容易に視認することができる。この結果、HMD100によれば、使用者の利便性を向上させることができる。
前記第1実施形態では、表示態様変更部として、表示領域の位置およびサイズが変更され、その表示領域に表示される画像は、跳ね上げ前から表示されている画像を用いて、表示領域のサイズに合わせて下側部分がカットされた画像となる。これに対して、変形例として、跳ね上げ前から表示されている画像を構成する画像部品を組み立て直して、その組み立て直した画像を表示領域に表示するように構成してもよい。画像部品を組み立て直すことは、画像を再構成すると言うこともできる。
図11は、本発明の第2実施形態における頭部装着型表示装置の概略構成を示す説明図である。第2実施形態における頭部装着型表示装置(HMD)300は、第1実施形態のHMD100と同様に、装着帯390と、画像表示部320と、制御部(図示せず)と、を備えている。装着帯390、画像表示部320、および制御部の各機能は、第1実施形態の装着帯90、画像表示部20、および制御部10の各機能とほぼ同一であり、装着帯390と画像表示部320の各形状が、第1実施形態の装着帯90と画像表示部20の各形状と相違する。すなわち、第2実施形態のHMD300は、第1実施形態のHMD100に対して、形状を変えたモデルである。なお、第2実施形態では、第1実施形態と対応するパーツについては、下二桁が共通の300番台の符号とし、機能についての詳しい説明を省略する。
なお、この発明は上記第1および第2実施形態およびそれらの変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
人間は、視点を中心とする一定の範囲である視野に存在する対象を視認できる。一般に、人間は、視点から対象までの距離が同じ場合には、視点に近い視野に存在する対象をより明確に視認できる。視点を中心とする約5度以内の領域は、視力などの視機能が優れている弁別視野と呼ばれている。また、視点を中心として水平方向に約30度以内で、かつ、視点を中心として垂直方向に約20度以内の領域は、眼球運動だけで瞬時に対象を認識できる有効視野と呼ばれている。また、視点を中心として水平方向に約60〜90度で、かつ、視点を中心として垂直方向に約45〜70度以内の領域は、使用者が眼球を動かしたり頭部運動を動かしたりすることで無理なく対象を認識できる安定注視野と呼ばれている。
弁別視野:W0,H0(〜約5度) ・・・(a)
有効視野:W1(〜約30度),H1(〜約20度) ・・・(b)
安定注視野:W2(〜約60(90)度),H2(〜約45(70)度) ・・・(c)
第1および第2実施形態およびそれらの変形例では、「第1の位置」を使用者の眼前の位置とし、「第2の位置」を眼前の位置とは異なる位置とした。これに対して、変形例として、「第1の位置」を眼前の位置とは異なる位置としてもよい。また、他の変形例として、眼前の位置をある程度の幅の領域であると考えたときに、「第1の位置」を使用者の眼前における標準位置とし、「第2の位置」を使用者の眼前における他の位置としてもよい。要は、使用者の眼に対する相対的な位置である第1の位置と、前記眼に対する相対的な位置であって第1の位置とは異なる第2の位置とを取り得る表示部であれば、いずれの構成とすることもできる。
第1および第2実施形態およびそれらの変形例では、使用者の頭部の周りに装着可能な装着帯に対して画像表示部が回動可能に設けられた構成としたが、これに換えて、ヘルメット等の帽子に対して画像表示部が回動可能に設けられた構成としてもよい。さらに、特許文献1に示すように、首回りに立設したホルダーに対して画像表示部を設けた構成等としてもよく、使用者に装着可能な装着基部に対して画像表示部を移動可能な構成であれば、いずれの構成とすることもできる。
第2実施形態では、光学像表示部は軸周りに回動可能であり、かつ上下方向に移動可能な構成であった。これに対して、変形例として、回動はできずに、上下方向への移動だけが可能な構成としてもよい。また、第2実施形態あるいはこの変形例において、移動方向を、上下方向に換えて左右方向としてもよい。さらに、移動方向を上下方向および左右方向の両方としてもよいし、上下左右以外の別の方向としてもよい。
上記変形例4に記載した、表示部が左右方向にスライドする構成であれば、使用者の視線も左右に移動する。したがって、この場合には、表示態様変更部は、表示部がスライドした位置や変位に基づいて、右左の光学像表示部のうちの移動方向側の光学像表示部だけを表示する構成としてもよい。すなわち、表示部が右側に移動されたとき、右側の表示部だけを表示させ、表示部が左側に移動されたとき、左側の表示部だけを表示させる構成としてもよい。この構成によれば、横目づかいで表示されている側の光学像表示部を見ることができる。また、他の変形例として、各光学像表示部において表示領域の位置を移動方向側に偏らせる構成としてもよい。
第1および第2実施形態や変形例では、光学像表示部の第1の位置からの変位(回動した角度、スライドした変位)に基づいて、画像の表示態様を変更する構成としたが、これに換えて、光学像表示部の他の位置からの変位に基づくようにしてもよい。また、第1および第2実施形態や変形例では、光学像表示部の第1の位置からの変位を角度センサーあるいは変位センサーによって検出する構成としたが、これに換えて、使用者の視線の方向を検知して、視線の方向から光学像表示部の位置を推定する構成としてもよい。視線方向の検知の手法としては、光学像表示部の移動に関わらない部分に眼球撮影用カメラを配置するようにし、使用者の左右の眼球を撮像し、得られた眼球の画像を解析することによって使用者の視線の方向を検出するようにしてもよい。また、眼球撮影用カメラに加えて、近赤外LEDを含む構成としてもよい。眼に見えない近赤外光を近赤外LEDによって照射し、それにより生じる眼球の表面(角膜)での反射を検出する。瞳孔と角膜反射の二つの位置関係から視線方向を算出することが可能となる。あるいは、使用者の眼の周囲にある筋肉(例えば皺眉筋、眼輪筋)の緊張と弛緩を検出可能な筋活動センサーを備える構成として、筋活動センサーからの出力値に基づいて使用者の視線方向を検出してもよい。
第1および第2実施形態や変形例では、表示態様変更部として、表示領域の位置およびサイズを変更する構成としたが、これに換えて、表示領域の位置のみを変更するようにしてもよいし、表示領域のサイズのみを変更するようにしてもよい。また、表示領域を変更する構成に換えて、画像表示の明るさ、輝度、透過度を変更する構成としてもよい。例えば、画像の明るさを通常時の1/2、1/3、1/4等に変更する。また、表示領域を変更する構成に換えて、表示領域における画像表示の色を変更する構成としてもよい。例えば、光学像表示部を跳ね上げたときに、表示領域の上半分を白黒表示、下半分をカラー表示としてもよい。また、表示領域を変更する構成に換えて、電子シェードの技術を用いて画像の表示される領域を変更する構成としてもよい。また、表示領域を変更する構成に換えて、文字や画像のサイズを大きくする構成としてもよい。さらに、右と左の表示画像の視差を変更することによって3D表示し、奥行き感を出す表示態様に変更する構成としてもよい。要は、表示部において継続される表示の態様を変更するものであれば、いずれの構成としてもよい。なお、表示態様変更部としての表示の態様の変更は、表示を停止することへの変更は含まれない。
第1および第2実施形態や変形例では、跳ね上げ角度θがθ1(=10°)からθa(=40°)までの間では、表示領域のサイズが徐々に小さくなる構成としたが、2段階、3段階と、段階的に切り替わる構成としてもよい。また、第1および第2実施形態や変形例では、跳ね上げ角度θがθ2(=50°)より大きくなった場合に、画像の表示を停止する構成としたが、これに換えて、表示領域に警告メッセージを表示する構成としてもよい。
第1および第2実施形態や変形例1では、画像表示部そのものを移動させることのできるヘッドマウントディスプレイとしたが、これに換えて、表示部が移動しない構成において、表示部における表示エリアが電子的に移動する構成、すなわち、表示可能な表示エリアのピクセル位置が表示部内において移動する構成としてもよい。この表示エリアが眼前の位置から他の位置に移動したときに、表示エリアにおいて継続される表示の態様を変更するようにすればよい。
上記実施形態では、ヘッドマウントディスプレイの構成について例示した。しかし、ヘッドマウントディスプレイの構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に定めることが可能であり、例えば、各構成部の追加・削除・変換等を行うことができる。
12…点灯部
14…タッチパッド
16…十字キー
18…電源スイッチ
20…画像表示部
21…右保持部
22…右表示駆動部
23…左保持部
24…左表示駆動部
26…右光学像表示部
28…左光学像表示部
30…イヤホンプラグ
32…右イヤホン
34…左イヤホン
40…接続部
42…右コード
44…左コード
46…連結部材
48…本体コード
51…送信部
52…送信部
53…受信部
54…受信部
61…外景撮影用カメラ
90…装着帯
91…装着基部
92…ベルト部
93…連結部
95…角度センサー
100…頭部装着型表示装置(HMD)
110…入力情報取得部
120…記憶部
130…電源
132…無線通信部
140…CPU
160…画像処理部
162…表示制御部
164…位置検出部
166…表示態様変更部
170…音声処理部
180…インターフェイス
201…右バックライト制御部
202…左バックライト制御部
211…右LCD制御部
212…左LCD制御部
221…右バックライト
222…左バックライト
241…右LCD
242…左LCD
251…右投写光学系
252…左投写光学系
261…右導光板
262…左導光板
300…HMD
320…画像表示部
321…右保持部
322…右表示駆動部
323…左保持部
324…左表示駆動部
326…右光学像表示部
328…左光学像表示部
380…スライド機構
381…ガイドレール
382…スライド部材
390…装着帯
391…装着基部
392…ベルト部
393…連結部
400…HMD
470…右鼻パッド
472…MEMSミラー
474…装着基部
480…回路格子
AI…表示領域
AR…フル領域
AI0…初期設定領域
VR…視野
EL…端部
ER…端部
Yq…分割位置
Claims (13)
- 使用者の頭部に装着される表示装置であって、
使用者の眼前の第1の位置と、前記眼前の位置とは異なる上下方向の位置である第2の位置とを取り得る表示部と、
前記第1の位置において画像を表示している前記表示部を前記第2の位置に移動させたとき、前記表示部において継続される前記表示の態様として、表示領域の位置およびサイズを変更する表示態様変更部と、
を備え、
前記表示態様変更部は、
前記表示部が前記第1の位置から上方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の下側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小し、
前記表示部が前記第1の位置から下方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の上側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小する、
表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であって、
前記表示部は、前記使用者の頭部に装着可能な装着基部に対して回動可能に設けられ、
前記表示部の前記第1の位置からの回動位置を検出する回動位置検出部を備え、
前記表示態様変更部は、前記検出された回動位置に基づいて、前記表示の態様の変更を行う、表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置であって、
前記回動位置検出部は、前記第1の位置からの回動角度を検出する角度検出部である、表示装置。 - 請求項2または請求項3に記載の表示装置であって、
前記回動位置検出部によって検出された回動位置から求まる前記第2の位置が前記第1の位置から所定の閾値以上離れた位置であるときに、前記表示部での画像の表示を停止する表示停止部
を備える、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であって、
前記表示部は、前記第1の位置から所定の方向に移動可能に設けられ、
前記表示部の前記第1の位置からの移動位置を検出する移動位置検出部を備え、
前記表示態様変更部は、前記検出された移動位置から求まる前記第2の位置に基づいて、前記表示の態様の変更を行う、表示装置。 - 請求項2から請求項4までのいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記表示部は、前記装着基部に対する回動とは別に、前記第1の位置から所定の方向に移動可能に設けられ、
前記表示部の前記第1の位置からの移動位置を検出する移動位置検出部を備え、
前記表示態様変更部は、前記検出された移動位置から求まる前記第2の位置に基づいて、前記表示の態様の変更を行う、表示装置。 - 請求項5または請求項6に記載の表示装置であって、
前記所定の方向が、上方向および下方向のうちの少なくとも一つの方向である、表示装置。 - 請求項5または請求項6に記載の表示装置であって、
前記表示部は、前記使用者の両眼用として左右にそれぞれ配設され、
前記所定の方向が、左方向および右方向のうちの少なくとも一つの方向であり、
前記表示態様変更部は、前記表示部が右側に移動されたとき、前記右側の表示部だけを表示させ、前記表示部が左側に移動されたとき、前記左側の表示部だけを表示させる、表示装置。 - 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記表示部は、前記第1の位置から上方向に移動され得る構成であり、
前記表示態様変更部は、前記位置の変更として、前記表示領域を前記表示部の下側へ変更する、表示装置。 - 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記表示態様変更部は、前記表示部が前記第2の位置から前記第1の位置に戻されたときに、前記第1の位置において表示した態様に前記表示の態様を復帰する、表示装置。 - 請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記表示部は、前記画像を表示して前記表示装置を装着した使用者に画像を視認させるとともに、外景を透過し得る、表示装置。 - 頭部に装着される表示装置であって、使用者の眼前の第1の位置と、前記眼前の位置とは異なる上下方向の位置である第2の位置とを取り得る表示部、を備える表示装置の制御方法であって、
前記第1の位置において画像を表示している前記表示部を前記第2の位置に移動させたとき、前記表示部において継続される前記表示の態様として、表示領域の位置およびサイズを変更する工程を備え、
前記工程は、
前記表示部が前記第1の位置から上方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の下側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小し、
前記表示部が前記第1の位置から下方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の上側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小する、
表示装置の制御方法。 - 頭部に装着される表示装置であって、使用者の眼前の第1の位置と、前記眼前の位置とは異なる上下方向の位置である第2の位置とを取り得る表示部、を備える表示装置を制御するためのコンピュータープログラムであって、
コンピューターに、
前記第1の位置において画像を表示している前記表示部を前記第2の位置に移動させたとき、前記表示部において継続される前記表示の態様として、表示領域の位置およびサイズを変更する機能を実現させ、
前記機能は、
前記表示部が前記第1の位置から上方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の下側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小し、
前記表示部が前記第1の位置から下方向の前記第2の位置に移動される場合には、前記表示領域の位置を前記表示部の上側に変更するとともに前記表示領域のサイズを縮小する、
コンピュータープログラム。
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