JP6648050B2 - Image display device - Google Patents
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Description
本発明は、ユーザの前面に画像を表示する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device that displays an image in front of a user.
近年、現実空間中に仮想物体が存在するような複合現実感(MR)を体験させる所謂ヘッドマウントディスプレイが知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, a so-called head-mounted display for experiencing mixed reality (MR) in which a virtual object exists in a real space has been known.
ヘッドマウントディスプレイのような画像表示装置では、ユーザの前方を撮像する撮像部が設けられているとともに、ユーザの目の前方に画像を表示する表示部が設けられている。そして、撮像部によってユーザの前方を撮像した撮像画像と、仮想物体を表すコンピュータグラフィックス(CG)画像とを位置合わせして合成した合成画像を生成し、表示部に合成画像を表示するようになされている(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art In an image display device such as a head-mounted display, an imaging unit that captures an image in front of a user is provided, and a display unit that displays an image in front of a user's eyes is provided. Then, a combined image is generated by aligning a captured image obtained by capturing an image in front of the user with the imaging unit and a computer graphics (CG) image representing the virtual object, and the combined image is displayed on the display unit. (For example, Patent Document 1).
上記特許文献1のような画像表示装置では、撮像部によってユーザの前方を撮像するとともに、撮像された撮像画像に対してCG画像を合成する必要があり、構成が複雑になるとともに、処理負荷が大きくなってしまうといった問題があった。 In the image display device as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to take an image of the front of the user with an imaging unit and to synthesize a CG image with the taken image, which complicates the configuration and reduces the processing load. There was a problem that it became large.
そこで、本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成で、処理負荷を低減しつつ、合成画像を表示することが可能な画像表示装置を提供することを目的としている。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an image display device that can display a composite image with a simple configuration while reducing the processing load.
上記課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、ユーザの前方に画像を表示する表示部を備える画像表示装置であって、近未来の技術に関する装置を組み込んだ仮想画像が撮像画像に対して合成された合成画像の画像データが予め記憶されている記憶部と、前記ユーザの視線方向を検出する検出部と、前記検出部によって検出された視線方向に基づいて、前記合成画像における該視線方向に対応する表示画像を前記表示部に表示するよう制御する制御部と、を備え、前記表示部は、前記ユーザと一体的に移動可能であり、前記撮像画像は、前記ユーザが前記画像表示装置を使用する予め決められた位置で、前記ユーザが前記画像表示装置を使用する前に見ることになる空間が予め撮像されたものである。 In order to solve the above problem, an image display device according to the present invention is an image display device including a display unit that displays an image in front of a user, and a virtual image incorporating a device related to a near-future technology is a captured image. A storage unit in which image data of a combined image combined with the detection unit that detects in advance the gaze direction of the user, and a gaze direction detected by the detection unit. A control unit that controls a display image corresponding to the line-of-sight direction to be displayed on the display unit, wherein the display unit is movable integrally with the user, and the captured image is At a predetermined position where the image display device is used, a space which the user will see before using the image display device is imaged in advance.
また、前記撮像画像は、前記予め決められた位置で、予め決められた基準方向を基準として撮像されるとよい。 The captured image may be captured at the predetermined position with reference to a predetermined reference direction.
また、前記撮像画像は、前記予め決められた位置で、前記基準方向を基準として、水平方向および垂直方向の全方位で撮像されるとよい。 The captured image may be captured at the predetermined position in all directions in a horizontal direction and a vertical direction based on the reference direction.
本発明によれば、簡易な構成で、処理負荷を低減しつつ、合成画像を表示することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to display a composite image with a simple configuration while reducing the processing load.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, and the like shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Elements not directly related to the present invention will be omitted. I do.
図1は、画像表示装置1の外観構成を説明する図である。図1に示すように、画像表示装置1は、本体部10およびバンド部12を含んで構成されるヘッドマウントディスプレイである。
FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of the image display device 1. As shown in FIG. 1, the image display device 1 is a head-mounted display including a
本体部10は、表示部20が設けられている。表示部20は、画像表示装置1がユーザの頭部に装着された際に、ユーザの目の前方に位置するように設けられている。バンド部12は、例えばゴム材やプラスチック材によって構成され、本体部10の長手方向の両端に接続されている。そして、画像表示装置1は、表示部20がユーザの目の前方に位置するように、バンド部12によってユーザの頭部に装着される。したがって、表示部20は、常にユーザの目の前方に位置し、ユーザの頭部の移動に伴って、ユーザと一体的に移動可能である。
The
図2は、画像表示装置1の構成を説明する図である。図2に示すように、本体部10は、表示部20、制御部22、検出部24および記憶部26を含んで構成される。表示部20は、液晶ディスプレイや有機EL(Electroluminescence)ディスプレイでなり、ユーザの両目に対して、それぞれ異なる画像を別々に表示可能である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the image display device 1. As shown in FIG. 2, the
制御部22は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含むマイクロコンピュータでなり、画像表示装置1を統括制御する。
The
検出部24は、例えばジャイロセンサでなり、本体部10の3軸方向の回転角速度と各軸の加速度とを検出することで、本体部10の向きを検出し、検出した向きを示す信号を制御部22に送信する。したがって、検出部24は、画像表示装置1がユーザの頭部に装着された際に、任意の空間におけるユーザが向いている方向、つまり、ユーザの視線方向を検出する。
The
記憶部26は、ハードディスクや不揮発性メモリでなり、画像データ28が予め記憶されている。画像データ28は、詳しくは後述するように、予め撮像された撮像画像に対して、コンピュータグラフィック画像(以下、CG画像と称する)が合成された合成画像のデータである。
The
制御部22は、記憶部26に記憶された画像データ28を読み出し、画像データ28に示される合成画像のうち、検出部24から送信される信号に示されるユーザの視線方向に対応する表示画像を表示部20に表示するよう制御する。
The
図3は、画像表示装置1が用いられる空間を説明する図である。本実施形態の画像表示装置1は、図3に示すように、テーブル130や椅子132等の家具やキッチン134等が設けられ、近未来に可能となるであろう技術等を紹介するための建物(コンセプトハウス)や実住宅等の室内100において、予め決められた位置(以下、使用位置と称する)110で使用される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a space in which the image display device 1 is used. As shown in FIG. 3, the image display device 1 of the present embodiment is provided with furniture such as a table 130 and a
使用位置110は、例えば、室内100における略中央において、図3中上方が基準方向120として設定されている。したがって、ユーザは、使用位置110において基準方向120を向き、その状態で画像表示装置1を装着することとなる。
The use position 110 is set, for example, substantially in the center of the
図4(a)は、撮像画像200を説明する図である。図4(b)は、CG画像210を説明する図である。記憶部26に記憶された画像データ28(合成画像)の基になる撮像画像200は、図3に示した室内100において、水平方向および垂直方向に全方位(360°)を撮像可能なカメラによって使用位置110から撮像される。なお、撮像画像200は、水平方向および垂直方向の所定範囲を撮像したものであってもよい。
FIG. 4A is a diagram illustrating a captured
ここで、撮像画像200は、室内100において、一日の日常がモデルによって体現された動画像となっている。そして、図4(a)においては、撮像画像200の一部(静止画像)を示している。なお、撮像画像200は、図4(a)に示すように、基準方向120が水平方向の中央となり、基準方向120を基準として、左右それぞれに水平方向の180°の範囲が撮像された画像となる。また、撮像画像200は、左右の両端が繋がったものとなる。
Here, the captured
撮像画像200が撮像されると、撮像画像200に対して合成されるCG画像210(仮想画像)が作成される。
When the captured
CG画像210は、例えば、近未来に可能となるであろう技術を紹介するための画像である。CG画像210は、例えば、図4(b)に示すように、テーブル130の上に表示される立体的な地図210aや、室内100において、モデルの前方に、今日の天気や気温が表示される仮想パネル210b等により構成される。これらのCG画像210も、撮像画像200と同様に、動画像として作成される。
The
図5は、合成画像220を説明する図である。このように、CG画像210が作成されると、撮像画像200に対してCG画像210が合成された合成画像220が生成される。図5に示すように、合成画像220は、撮像画像200にCG画像210が合成されており、恰も、近未来の日常が撮像されたかのような画像(動画像)となる。そして、合成画像220の画像データ28が記憶部26に記憶される。
FIG. 5 is a diagram illustrating the
図6は、表示画像230を説明する図である。なお、図6では、合成画像220のうち、破線で囲まれた領域が表示画像230(230a〜230c)となる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the
上記したように、撮像画像200は、使用位置110において、水平方向および垂直方向の全方位が撮像されており、CG画像210も、撮像画像に合わせて水平方向および垂直方向の全方位について作成されている。したがって、合成画像220も水平方向および垂直方向の全方位の画像となる。
As described above, the captured
そして、画像表示装置1は、図3に示したように、室内100における使用位置110で、基準方向120を向いたユーザに装着される。このとき、制御部22は、図6に示すように、合成画像220の中央部分である、基準方向120に対応する画像部分(表示画像230a)を表示部20に表示する。
Then, as shown in FIG. 3, the image display device 1 is worn by a user who is facing the
これにより、ユーザは、画像表示装置1を装着する前に見ていた空間と同じ映像である表示画像230aを、表示部20を通じて見ることができる。こうして、ユーザは、自身がいる室内100を恰も直接見ているかのように錯覚することになる。
Thus, the user can view, through the
そして、制御部22は、不図示の操作部を介した操作に応じて、合成画像220を再生表示する。このとき、ユーザは、画像表示装置1を装着したまま、視線方向を移動させる。そうすると、検出部24は、ユーザの頭部の動きに応じた視線方向を検出する。また、制御部22は、検出部24によって検出される視線方向を示す信号に基づいて、例えば、図6に示すように、合成画像220のうち、視線方向に対応する表示画像230bや表示画像230cを表示部20に表示する。
Then, the
これにより、ユーザは、自身の視線方向の移動に合わせて表示画像230が変化することから、自身がいる室内100が近未来に変わったかのように錯覚することになる。また、自身がいる室内100が、近未来の空間に変わったかのような臨場感を体験することができる。
Accordingly, the user changes the
特に、コンセプトハウスでは、従来、近未来の体験をユーザにさせようとした場合、室内100に、近未来の技術に関する装置を組み込む必要があった。しかしながら、近未来の技術に関する装置を組み込む場合、装置の制作上の限界があり、また、装置を変更しようとする場合には、大掛かりな改変が必要であった。
In particular, in a concept house, in the past, it was necessary to incorporate a device related to near-future technology into the
これに対して、画像表示装置1では、近未来の技術に関する装置を変更する場合には、CG画像210の内容を変えるだけでよく、展示内容に自由度があり、容易な作業で改変も容易となる。
On the other hand, in the image display device 1, when the device related to the near-future technology is changed, it is only necessary to change the content of the
ここで、表示部20に表示する画像の全てをCG画像にしようとしても、ユーザがいる室内100の全てをコンピュータにより生成することは困難であるとともに、全てがCG画像となると、臨場感に欠けてしまうことになる。
Here, even if all of the images displayed on the
以上のように、画像表示装置1は、室内100における、ユーザが使用する使用位置110で予め撮像された撮像画像200に対してCG画像210が合成された合成画像220を表示部20に表示する。これにより、画像表示装置1は、撮像部を設ける必要がない簡易な構成で、かつ、リアルタイムにCG画像を合成する必要もなく処理負荷を低減して、表示画像230を表示部20に表示することができる。
As described above, the image display device 1 displays, on the
このとき、撮像画像200が、ユーザが使用する使用位置110で撮像されているため、使用位置110で画像表示装置1が装着されると、画像表示装置1を装着する前に見ていた空間と同じ映像である表示画像230aをユーザに提供することができ、臨場感を与えることができる。
At this time, since the captured
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上記の実施形態において、撮像画像200、CG画像210、合成画像220は動画像である場合について説明した。しかしながら、撮像画像200、CG画像210、合成画像220は静止画像であってもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the captured
また、上記の実施形態において、上記の実施形態において説明した撮像画像200、CG画像210、合成画像220は一例であり、撮像画像200、CG画像210、合成画像220の内容は問わない。
In the above embodiment, the captured
また、上記の実施形態において、画像表示装置1は、コンセプトハウスや実住宅等の室内100で使用される場合について説明した。しかしながら、画像表示装置1は、モデルハウスやモデルルーム等の様々な室内、および、屋外で使用されるようにしてもよい。ただし、画像表示装置1は、予め決められた使用位置110が設定されており、撮像画像200が使用位置110で撮像される必要がある。例えば、モデルハウスやモデルルームで使用される場合、家具の配置を変えた時の様子、室内における人の動線等を、CG画像210で作成して撮像画像200に合成することで、家具の配置を変更したときの様子や、動線の確認をユーザに提供することができる。また、実住宅において、新たに購入する家具の配置、リフォーム後の室内の様子等をCG画像210で生成して撮像画像200に合成することで、新たに家具を購入する際のイメージや、リフォーム後のイメージをユーザに提供することができる。
Further, in the above embodiment, the case where the image display device 1 is used in the
また、上記の実施形態において、表示部20は、ユーザの両目に対して異なる画像を表示可能である場合について説明したが、ユーザの両目に対して同一の画像を表示可能とするようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the case has been described where the
また、上記の実施形態において、画像表示装置1は、撮像画像200を1つの動画像として撮像し、撮像画像200に対してCG画像210を合成した合成画像220の画像データ28を記憶部26に記憶するようにした。しかしながら、これに限らず、ユーザの両目の位置に対応する撮像画像を撮像するとともに、これらの撮像画像に対してCG画像を作成し、それぞれの撮像画像に対してCG画像を合成した合成画像のデータを記憶部に記憶するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the image display device 1 captures the captured
また、上記の実施形態において、本体部10は、表示部20、制御部22、検出部24および記憶部26を含んで構成されるようにした。しかしながら、本体部10は、少なくとも表示部20がユーザの目の前方に位置するように設けられていればよく、制御部22、検出部24および記憶部26が、本体部10とは別体に設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the
本発明は、ユーザの前面に画像を表示する画像表示装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the image display apparatus which displays an image in front of a user.
1 画像表示装置
20 表示部
22 制御部
24 検出部
26 記憶部
28 画像データ
200 撮像画像
210 CG画像(仮想画像)
220 合成画像
230 表示画像
1
220
Claims (3)
近未来の技術に関する装置を組み込んだ仮想画像が撮像画像に対して合成された合成画像の画像データが予め記憶されている記憶部と、
前記ユーザの視線方向を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された視線方向に基づいて、前記合成画像における該視線方向に対応する表示画像を前記表示部に表示するよう制御する制御部と、
を備え、
前記表示部は、前記ユーザと一体的に移動可能であり、
前記撮像画像は、前記ユーザが前記画像表示装置を使用する予め決められた位置で、前記ユーザが前記画像表示装置を使用する前に見ることになる空間が予め撮像されたものである画像表示装置。 An image display device including a display unit that displays an image in front of a user,
A storage unit in which image data of a combined image in which a virtual image incorporating a device related to the near future technology is combined with the captured image is stored in advance,
A detection unit configured to detect a gaze direction of the user;
A control unit that controls the display unit to display a display image corresponding to the line-of-sight direction in the composite image based on the line-of-sight direction detected by the detection unit,
With
The display unit is movable integrally with the user,
The image display device, wherein the captured image is an image in which a space to be viewed before the user uses the image display device is captured in advance at a predetermined position where the user uses the image display device. .
前記予め決められた位置で、予め決められた基準方向を基準として撮像される請求項1に記載の画像表示装置。 The captured image is
The image display device according to claim 1, wherein an image is captured at the predetermined position with reference to a predetermined reference direction.
前記予め決められた位置で、前記基準方向を基準として、水平方向および垂直方向の全方位で撮像される請求項2に記載の画像表示装置。 The captured image is
The image display device according to claim 2, wherein an image is taken at all the horizontal and vertical directions with respect to the reference direction at the predetermined position.
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