JP6919222B2 - 表示装置、及び、表示装置の制御方法 - Google Patents
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Description
また、従来、遠隔操縦できる無人機(いわゆるドローン)が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2記載の無人機は、航法姿勢制御システムを備える4翼ヘリコプター(quadricopter)であり、カメラを搭載する。
ところで、透過型の表示装置が表示する画像の視認性は、表示装置を透過する外光の影響を受ける。このため、表示装置が画像を表示する場合に、外光の影響を考慮した処理を行うことが考えられる。しかし、外景を視認することと、透過型の表示装置が表示する画像を視認することとを両立する方法は従来なかった。
本発明は、透過型の表示装置において、透過型の表示装置が表示する画像の視認性を、外景の視認性と合わせて適切に調整することが可能な表示装置、及び、表示装置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、外景に対する表示画像の視認性を、移動体の位置および操作に基づいて制御することにより、実空間の移動体の視認性と表示画像の視認性とを適切に調整できる。例えば、移動体の位置から、移動体が外景として視認される可能性を判定できるので、この可能性に対応して、移動体の視認性を高める制御や表示画像の視認性を高める制御等を行うことができる。
この構成によれば、移動体が撮像する撮像画像に関する画像を表示し、この画像の視認性を、外景として視認される移動体の視認性に対して適切に調整できる。
この構成によれば、複数の移動体に関する複数の画像を表示する場合に、これら複数の画像の視認性を適切に調整することができる。
この構成によれば、複数の移動体に関する複数の画像を表示する場合に、これら複数の画像の全てを視認しやすい状態を実現できる。
この構成によれば、複数の移動体に関する複数の画像を表示する場合に、一部の画像の視認性を高めることができ、例えば表示装置の使用者を、特定の画像に注目させることができる。
この構成によれば、表示部において移動体が視認される位置に対応して、外景に対する表示画像の視認性を適切に調整できる。
この構成によれば、外景として視認される移動体に関する情報を効果的に表示できる。
この構成によれば、表示装置を使用する使用者に対する移動体の見え方に対応して、適切に表示画像を表示できる。
この構成によれば、移動体の位置に関する情報を、表示装置を使用する使用者に対して効果的に見せることができる。
この構成によれば、外景に対する表示画像の視認性を効果的に調整できる。
この構成によれば、操作に対応して外景と表示画像との視認性の優先度を切り替えることができ、利便性の向上を図ることができる。
この構成によれば、外光に対する表示画像の視認性をより適切に調整できる。
この構成によれば、使用者が頭部に装着する表示部を透過して視認する外景と、表示画像との視認性を適切に制御することができ、利便性の向上を図ることができる。
本発明によれば、外景に対する表示画像の視認性を、移動体の位置および操作に基づいて制御することにより、実空間の移動体の視認性と表示画像の視認性とを適切に調整できる。例えば、移動体の位置から、移動体が外景として視認される可能性を判定できるので、この可能性に対応して、移動体の視認性を高める制御や表示画像の視認性を高める制御等を行うことができる。
移動機複合制御システム1は、移動機(移動体)310と、移動機310を操縦するオペレーターが装着して使用するHMD(Head Mounted Display:頭部装着型表示装置)100とを有する移動機制御システム300により構成される表示システムである。移動機複合制御システム1は、複数のオペレーターが、それぞれHMD100(表示装置)を装着し、移動機310を操縦する構成であり、複数の移動機制御システム300を含む。
また、図示はしないが、移動機310AはオペレーターAにより操縦され、移動機310BはオペレーターBにより操縦され、移動機310CはオペレーターCにより操縦される。オペレーターは、ユーザー、あるいは使用者ということができ、以下の説明では使用者と称する。
HMDカメラ61は、HMD制御部141が備える撮像制御部149の制御に従って撮像を実行し、撮像画像データーを撮像制御部149に出力する。
コネクター46は、ステレオミニプラグを接続するジャック(オーディオコネクター)であり、コネクター46と制御装置10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3に示す構成例では、ステレオヘッドホンを構成する右イヤホン32及び左イヤホン34と、マイク63とを有するヘッドセット30が、コネクター46に接続される。
電源スイッチ18は、HMD100の電源のオン/オフを切り替えるスイッチである。
図4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る。使用者の右眼REに画像を視認させる構成として、右表示ユニット22は、画像光を発するOLED(Organic Light Emitting Diode)ユニット221を備える。また、OLEDユニット221が発する画像光Lを導くレンズ群等を備えた右光学系251を備える。画像光Lは、右光学系251により右導光板26に導かれる。
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であってもよい。また、R、G、Bの色光をそれぞれ放射する発光素子に加え、W(白)の光を発する発光素子を備えるWRGB構成のOLEDパネル223を用いてもよい。
ハーフミラー261、281は、右表示ユニット22及び左表示ユニット24がそれぞれ出力する画像光を反射して画像を取り出す画像取り出し部であり、表示部ということができる。
右電子シェード227の液晶パネル229は、右導光板26の前面側、すなわち、使用者の頭部の側とは反対側に設けられる。図2には、液晶パネル229を、右導光板26から離して配置した状態を示すが、液晶パネル229は、右導光板26の表面に貼り付けられる。液晶パネル229は、画像表示部20の右導光板26に重ねて配置される。
左電子シェード247の液晶パネル249は、左導光板28の前面側、すなわち、使用者の頭部の側とは反対側に設けられる。図2には、液晶パネル249を、左導光板28から離して配置した状態を示すが、液晶パネル249は、左導光板28の表面に貼り付けられる。液晶パネル249は、画像表示部20の左導光板28に重ねて配置される。
図5では、使用者の右眼REに画像光を照射するハーフミラー261、及び、左眼LEに画像光を照射するハーフミラー281が、略四角形の領域として見える。また、ハーフミラー261、281を含む右導光板26及び左導光板28の全体が、上述したように外光を透過する。このため、使用者には、右導光板26及び左導光板28の全体を透過して外景が視認され、ハーフミラー261、281の位置に矩形の表示画像が視認される。
ここで、使用者の視線の移動は、使用者の仮想視点の移動とみることもできる。
制御装置10は、プログラムを実行してHMD100を制御するメインプロセッサー140を備える。メインプロセッサー140には、メモリー118及び不揮発性記憶部121が接続される。また、メインプロセッサー140には、入力装置として操作部110が接続される。また、メインプロセッサー140には、センサー類として、6軸センサー111、磁気センサー113、及び、GPS115が接続される。また、メインプロセッサー140には、HMD通信部117、音声コーデック180、外部コネクター184、外部メモリーインターフェイス186、USBコネクター188、センサーハブ192、及び、FPGA194が接続される。これらは外部とのインターフェイスとして機能する。
操作部110は、ボタン11、タッチセンサー13、およびLED表示部17を含む。タッチセンサー13は、トラックパッド14へのタッチ操作を検出し、検出したタッチ操作の操作位置を特定する。この場合、操作部110は、トラックパッド14におけるタッチ位置を示すデーターを含む操作信号をメインプロセッサー140に出力する。ボタン11の操作が行われた場合、及び、タッチセンサー13がタッチ操作を検出した場合、操作部110からメインプロセッサー140に対し、操作信号が出力される。
LED表示部17は、トラックパッド14(図3)の直下に配置されるLED(図示略)、及び、このLEDを点灯させる駆動回路を含む。LED表示部17は、メインプロセッサー140の制御に従って、LEDを点灯、点滅、消灯させる。
磁気センサー113は、例えば、3軸の地磁気センサーである。
GPS(Global Positioning System)115は、図示しないGPSアンテナを備え、GPS衛星から送信される無線信号を受信して、制御装置10の現在位置の座標を検出する。
6軸センサー111、磁気センサー113及びGPS115は、検出値を、予め指定されたサンプリング周期に従ってメインプロセッサー140に出力する。或いは、6軸センサー111、磁気センサー113及びGPS115は、メインプロセッサー140の要求に応じて、メインプロセッサー140により指定されたタイミングで、検出値をメインプロセッサー140に出力する。
HMD100は、HMD通信部117とは別の通信部(図示略)を備え、この通信部によって移動機通信部343と通信を行う構成としてもよい。
また、HMD通信部117は、他のHMD100が備えるHMD通信部117と通信を実行することも可能である。このため、後述するように、移動機複合制御システム1を構成するHMD100A、100B、100Cが相互にデーターを送受信することができる。さらに、HMD100AのHMD通信部117は、移動機310Aに限らず、移動機310B、310Cに対してコマンド等を含むデーターを送信可能であってもよい。HMD100B、100Cも同様に、移動機310A、310B、310Cに対しデーターを送信可能であってもよい。この場合、例えば、HMD100Aから移動機310B、310Cに対し移動機310Aの位置情報を送信し、過度の接近を回避する動作を行わせてもよい。
外部メモリーインターフェイス186は、可搬型のメモリーデバイスを接続可能なインターフェイスであり、例えば、カード型記録媒体を装着してデーターの読取が可能なメモリーカードスロットとインターフェイス回路とを含む。この場合のカード型記録媒体のサイズ、形状、規格は制限されず、適宜に変更可能である。
インターフェイス211は、受信部213、EEPROM215、温度センサー217、HMDカメラ61、照度センサー65、LEDインジケーター67、及びシェード駆動部228を、制御装置10に接続する。
照度センサー65(外光検出部)は、図3に示すように、前部フレーム27の端部ERに設けられ、画像表示部20を装着する使用者の前方からの外光を受光するよう配置される。照度センサー65は、受光量(受光強度)に対応する検出値を出力する。
LEDインジケーター67は、図3に示すように、前部フレーム27の端部ERにおいてHMDカメラ61の近傍に配置される。LEDインジケーター67は、HMDカメラ61による撮像を実行中に点灯して、撮像中であることを報知する。
インターフェイス231は、受信部233、6軸センサー235、磁気センサー237、温度センサー239、及びシェード駆動部248を、制御装置10に接続する。
磁気センサー237は、例えば、3軸の地磁気センサーである。
また、温度センサー239が、OLEDパネル243或いはOLED駆動回路245に内蔵されてもよい。また、上記基板は半導体基板であってもよい。具体的には、OLEDパネル243が、Si−OLEDとして、OLED駆動回路245等とともに統合半導体チップ上の集積回路として実装される場合、この半導体チップに温度センサー239を実装してもよい。
また、センサーハブ192は、メインプロセッサー140の制御に従ってLEDインジケーター67への通電を開始及び停止させ、HMDカメラ61が撮像を開始及び終了するタイミングに合わせて、LEDインジケーター67を点灯または点滅させる。
HMD記憶部170は、HMD制御部141が処理する各種のデーターを記憶する。HMD記憶部170は、設定データー171、表示設定データー172、撮像画像データー173、移動機識別データー174、及び、移動エリアデーター175を記憶する。
表示設定データー172は、例えば、移動機310からHMD通信部117が受信した画像データーを画像表示部20に表示する場合の表示サイズ、表示位置等の情報を含む。HMD制御部141は、画像表示部20にアイコン、ウィジェット、メニュー画面等のように、特定の機能が割り当てられた画像や領域を表示することが可能であり、これらを用いてGUI(Graphical User Interface)を実現できる。表示設定データー172は、これらの表示の要否や表示位置等に関する情報を含んでもよいし、これらを表示するための画像データーを含んでもよい。
移動エリアデーター175に含まれるデーターと、移動機310A、310B、310Cの位置とは、実空間における絶対的な位置を示すことが可能な、緯度や経度で対応付けることが可能である。また、実空間に設定される基準位置に対する相対的な位置により対応付けることが可能であってもよい。
オペレーティングシステム143の機能は、HMD記憶部170が記憶する制御プログラムの機能であり、その他のHMD制御部141の各部は、オペレーティングシステム143上で実行されるアプリケーションプログラムの機能である。
HMD100Aの位置推定部155は、移動機310Aの位置を推定する。また、HMD100Aの位置推定部155は、HMD100B、100Cから受信するデーターに基づき、移動機310B、310Cの位置を推定することが可能なものであってもよい。
位置推定部155が推定する移動機310の位置は、移動エリアデーター175により定められる移動エリアにおける移動機310の位置に限らない。
例えば、HMD100Aが、HMD100Bから受信するデーターに従って、移動機310Aに対するコマンドを生成し、HMD通信部117により送信してもよい。この動作は、HMD100Bが、移動機310Aに対し、HMD100Aを介して間接的にコマンドを送信する動作に相当する。この動作を、HMD100A、100B、100Cの間で相互に実行可能であってもよい。この場合、移動機310A、310B、310Cが異なっている場合など、対応するコマンドが異なる場合であっても、1つのHMD100から各々の移動機310にコマンドを送信できる。
例えば、HMD100Aは、移動機310Aを操作するための操作画面を表示してもよい。操作画面は、使用者の操作により移動機310Aを操縦するための画面であり、例えば、移動機310AからHMD100Aが受信する位置情報に基づく表示が行われる。具体的には、移動機310Aの経度、緯度、高度、バッテリー残量等が表示される。
また、HMD制御部141は、使用者の操作に応じて移動機310Aにコマンドを送信した場合に、送信したコマンドの内容を示す画像を表示してもよい。具体的には、移動機310Aに対して前進を指示するコマンドを送信したことを示す画像、文字、図形、或いはその他の表示オブジェクトを表示してもよい。
図11は、HMD100Aの表示例を示す図である。
図中、符号VR1は、HMD100Aの画像表示部20を装着する使用者の視野を示す。符号V1はハーフミラー261、281により画像を使用者に視認させることが可能な領域であり、言い換えれば画像表示部20が画像を表示できる表示可能領域である。視野VR1は、画像表示部20を透過する外光OL、及び、画像表示部20が出力する画像光Lによって使用者が視認する範囲を示している。図11の例では、表示領域V1に重なる位置に、実空間の移動機310Aが視認される。
図12は、HMD100の動作を示すフローチャートである。図12に示す動作はHMD100A、100B、100Cに共通であるが、ここでは、HMD100Aを例に挙げて説明する。
さらに、HMD制御部141は、順位付けを行う際に、他の移動機すなわち移動機310B、310Cの位置と、移動機310Aの位置と、HMD100Aの位置との位置関係によって変更してもよい。
また、画像表示制御の具体例については、図16〜図19を参照して後述する。
移動機複合制御システム1において、HMD100A、100B、100Cは、相互にデーターを送受信可能である。
具体的には、HMD100Aは、移動機310Aの撮像画像データー(移動機カメラ画像データー)、移動機310Aの位置情報(移動機位置情報)、及び、HMDカメラ61の撮像画像データー(HMDカメラ画像データー)を送信できる。送信先として、HMD100Bに送信する(ステップSA1)、HMD100Cに送信する(ステップSA2)動作のいずれも可能である。
この図14に示す動作は移動機310に対応するAR画像の表示に関する動作である。図14の動作はHMD100B、100Cが実行してもよく、ここでは一例として、HMD100Aが実行する例を説明する。AR画像は、例えば、上述したようにインジケーター349の発光を模した画像であってもよいし、移動機310Aの位置や動作に係る情報を示す文字や画像であってもよい。ここでは、インジケーター349に対応するAR画像を表示する例を説明する。
HMD制御部141は、特定した移動方向に基づき、インジケーター349の表示に対応するAR画像を生成し、画像表示部20表示領域に表示する(ステップS84)。
続いて、HMD制御部141は、実空間の移動機310Aが、画像表示部20を透過して使用者が視認可能な位置にあるか否かを判定する(ステップS92)。すなわち、移動機310Aが外景として視認可能であるか否かを判定する。
また、実空間の移動機310Aが視認可能な位置にない場合(ステップS92;No)、HMD制御部141は、HMD100Aの表示モードとして、表示画像優先モードを選択する(ステップS95)。
図16の縦軸は実空間の物体(外景)の視認性を示し、縦軸において上が視認性が高いことを示し、下は視認性が低いことを示す。図16の横軸は、表示画像の色調を示し、図中において左側が色調が暗色であることを示し、図中において右側は色調が明るい色であることを示す。
この図16の例におけるゾーンDでは、表示画像の色調が明るく、この色調の影響によって実空間の移動機310Aの視認性が低くなっている。この場合、表示画像優先モード(第2モード)では、表示画像の視認性が外景よりも優先されているため、HMD制御部141は表示を継続する。これに対し、移動機優先モード(第1モード)では、移動機310Aの視認性を高めるため、画像表示制御を行う。この画像表示制御において、HMD制御部141は、移動機310Aの視認性を高めるため、表示画像の画像データーに対し、コントラストを低下させる等の処理を行う。或いは、画像データーの輝度または画像表示部20における表示輝度を低下させる、画像データーのガンマ値を暗くする等の処理を行う。
表示画像優先モードにおいて、HMD制御部141は、ゾーンUに該当する状態が発生した場合、表示画像の視認性を高めるために、画像表示制御を実行する。この画像表示制御において、HMD制御部141は、例えば、表示する画像に係る画像データーの色調を、暗い側にシフトさせることにより、表示画像の視認性を高める。この場合、表示画像の輝度を変化させずに視認性を高めることができるので、外景の視認性が極端に低下することを防止できる。
表示画像優先モードでは、HMD制御部141は、図18の表示状態を維持する。これに対し、移動機優先モードでは、HMD制御部141は、外景の視認性を高めるため、撮像画像P1の画像データーに対する画像表示制御を実行する。この画像表示制御の実行後の状態を図19に示す。
図20は、HMD100の表示例を示す図であり、表示領域V1にアイコンIC1〜IC4を配置した例を示す。アイコンIC1、IC2、IC3、IC4は、HMD100Aから移動機310Aに送信するコマンドや、表示領域V1における表示を制御する指示に対応するアイコンである。
また、例えばHMD100Aを装着した使用者が移動機310Aを操縦する場合において、移動機310Aの操縦をしない使用者が使用するHMD100B、或いはHMD100Cにおいて、移動機310Aの撮像画像データーに基づく画像を表示してもよい。この場合、HMD100Aと、移動機310Aを操縦していないHMD100B、100Cとの間で移動機310Aの撮像画像データーに基づく画像を共有できる。また、画像の共有に限らず、例えば、HMD100Aにおいて移動機310Aの撮像画像データーに基づく画像を表示していないタイミングで、移動機310Aを操縦していないHMD100B、100Cにより、移動機310Aの撮像画像データーに基づく画像を表示してもよい。
例えば、移動機310の移動機カメラ335は可視光による撮像を行うものに限定されず、赤外光などの可視外光による撮像を行う構成や、超音波等を用いたセンサーであってもよい。例えば、赤外光を照射する光源を移動機310に搭載してもよい。これにより、移動機310の撮像画像データーを用いて、農作物の糖度を検出することができる。また、建造物の点検をする場合において、対象の建造物の探傷検査や、サーモグラフィ技術を利用して温度の測定等を行うことができる。
例えば、上記実施形態では、制御装置10が画像表示部20と有線接続される構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、制御装置10に対して画像表示部20が無線接続される構成であってもよい。この場合の無線通信方式はHMD通信部117が対応する通信方式として例示した方式を採用してもよいし、その他の通信方式であってもよい。
さらに、本発明の光学素子は、ハーフミラー261、281を有する右導光板26、左導光板28に限定されず、画像光を使用者の眼に入射させる光学部品であればよく、具体的には、回折格子、プリズム、ホログラフィー表示部を用いてもよい。
Claims (13)
- 使用者によって装着される表示部であって、外光を透過することにより、前記使用者が外景を視認可能なように画像を表示する表示部と、
前記表示部に対する移動体の相対位置を取得する移動体位置取得部と、
前記使用者による操作を検出する操作検出部と、
前記操作検出部による検出する操作に基づいて、前記移動体を動作させるコマンドを生成するコマンド生成部と、
前記表示部に画像を表示させる表示制御部と、を備え、
前記表示制御部は、前記移動体位置取得部により取得する前記移動体の位置に基づいて、前記表示部により表示する画像の、前記表示部を透過して視認される外景に対する視認性を制御する視認性制御処理を実行する
表示装置。 - 前記移動体が撮像する撮像画像に関する画像データーを取得する画像取得部を備え、
前記表示制御部は前記画像取得部により取得した前記画像データーに基づく画像を前記表示部に表示させる請求項1記載の表示装置。 - 前記画像取得部は、複数の前記移動体が撮像する撮像画像の各々に関する複数の前記画像データーを取得し、
前記表示制御部は、前記画像取得部により取得した複数の前記画像データーに基づく複数の前記画像を前記表示部に表示させ、前記視認性制御処理によって、複数の前記画像の視認性を制御する請求項2記載の表示装置。 - 前記表示制御部は、前記画像取得部により取得した複数の前記画像データーに基づき前記表示部に表示される複数の前記画像の視認性の差が小さくなるように前記視認性制御処理を実行する請求項3記載の表示装置。
- 前記表示制御部は、前記画像取得部により取得した複数の前記画像データーに基づき前記表示部に表示される複数の前記画像のうち、一部の前記画像の視認性が他の前記画像よりも高くなるように前記視認性制御処理を実行する請求項3記載の表示装置。
- 前記移動体位置取得部は、実空間の前記移動体が前記表示部を透過して視認される視認位置を取得し、
前記表示制御部は、前記移動体位置取得部が取得する前記移動体の視認位置に対応して、前記視認性制御処理を実行する請求項1から5のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記表示制御部は、前記移動体の視認位置に対応する位置に、前記移動体に関連付けられた画像を表示させる請求項6記載の表示装置。
- 前記表示制御部は、前記移動体位置取得部により取得される前記移動体の位置を示す情報を前記表示部に表示させる請求項1から7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記表示制御部は、画像データーに基づき前記表示部に前記画像を表示させ、前記画像データーに対する輝度調整、色調調整、ガンマ補正の少なくともいずれかを実行可能に構成され、前記視認性制御処理において、前記画像データーの輝度、色調、及びガンマ補正値の少なくともいずれかを変更する請求項1から8のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記表示制御部は、前記視認性制御処理を実行することにより、前記表示部を透過して視認される前記外景の視認性を前記表示部により表示する画像の視認性より高くする第1モード、及び、前記表示部を透過して視認される外景に対して前記表示部により表示する画像の視認性を高める第2モードを、前記操作検出部が検出する操作に応じて切り替える請求項1から9のいずれか1項に記載の表示装置。
- 外光を検出する外光検出部を有し、
前記表示制御部は、前記外光検出部により検出される外光に応じて前記視認性制御処理を実行する請求項1から10のいずれか1項に記載の表示装置。 - 使用者の頭部に装着される前記表示部を有する頭部装着型表示装置である請求項1から11のいずれか1項に記載の表示装置。
- 使用者によって装着される表示部であって外光を透過することにより前記使用者が外景を視認可能なように画像を表示する表示部を備える表示装置の制御方法であって、
前記表示部に対する移動体の相対位置を取得し、
前記使用者による操作を検出し、
検出する操作に基づいて、前記移動体を動作させるコマンドを生成し、
前記表示部に画像を表示させ、前記移動体の位置に基づいて、前記表示部により表示する画像の、前記表示部を透過して視認される外景に対する視認性を制御する視認性制御処理を実行する
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