JP6996115B2 - 頭部装着型表示装置、プログラム、及び頭部装着型表示装置の制御方法 - Google Patents
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Description
特許文献1は、頭部に装着された複数個の発信装置から発信される超音波や、電磁波等に基づいて頭部の位置や向きの変化を検出し、検出した頭部の位置や向きの変化に対応してディスプレイ上の特定の位置を指示する頭部駆動型ポインティング装置を開示する。
本発明は、操作性を向上させて、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることを目的とする。
本発明によれば、マーカーの位置を外景に対応して移動させる第1操作モードと、外景に対応する移動とは異なる態様で移動させる第2操作モードとを切り替えて実行することができる。このため、マーカーを複数の態様で移動させることができ、マーカーの操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
本発明によれば、第1操作及び第2操作の複数の操作によりマーカーの位置を移動させることができ、また、第1操作と第2操作とで異なる態様でマーカーを移動させることができる。このため、マーカーの操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
本発明によれば、第1操作により移動させたマーカーの位置を起点として、第2操作によりポインターの位置を移動させることができる。
本発明によれば、使用者の動作が第1操作及び第2操作の少なくともいずれかとして検出されるので、動作によってマーカーの位置を移動させることができる。
本発明によれば、使用者の頭部の傾き、又は頭部の体軸まわりの回転により、表示領域の鉛直方向及び水平方向のいずれか一方向におけるマーカーの移動量が決定される。このため、使用者の頭部の傾き、又は頭部の体軸まわりの回転によりマーカーを移動させることができる。
本発明によれば、操作部の操作を第1操作として検出し、頭部の動きを第2操作として検出するため、操作部の操作及び頭部の動きによりマーカーの位置を移動させることができる。
本発明によれば、第1操作モードの実行中に、マーカーに重なって視認される対象物体を特定し、第2操作モードの実行中に、マーカーの位置に対応する表示画像を特定する。このため、操作モードを変更することで、特定する対象を対象物体又は表示画像に変更することができる。
本発明によれば、第1操作モードの実行中に検出された第1操作又は第2操作に応じてマーカーを使用者が視認する外景を基準として移動させ、第2操作モードの実行中に検出された第1操作又は第2操作に応じてマーカーを使用者が視認する表示画像を基準として移動させる。このため、操作モードを切り替えることで、対象物体又は表示画像に対するマーカーの位置合わせが容易になる。
本発明によれば、第2操作に応じて移動させるポインターの移動量が、第1操作に応じて移動させるポインターの移動量よりも小さい。このため、第2操作よりも移動量が大きい第1操作によりポインターを移動させた後に、第1操作よりも移動量が小さい第2操作によりポインターを移動させることで、ポインターを対象物体又は表示画像の位置に移動させるための操作回数を低減することができる。
本発明によれば、対象物体までの距離に応じて、ポインターを異なる態様で移動させることができる。このため、ポインターの操作の操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
本発明によれば、対象物体までの距離がしきい値より大きい場合には、移動量が第2操作より大きい第1操作が検出され、対象物体までの距離がしきい値以下の場合には、移動量が第1操作より小さい第2操作が検出される。このため、対象物体までの距離に応じてマーカーの移動に使用される操作を変更することができ、マーカーの移動量を変更することができる。従って、マーカーの操作の操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
本発明によれば、第1操作モードにより、マーカーに重なって視認される対象物体が特定され、第2操作モードにより、マーカーの位置に対応する表示画像が特定される。このため、操作モードを第1操作モード又は第2操作モードに変更することで、特定可能な対象を切り替えることができる。
本発明によれば、第1操作モードの実行中に検出された操作に応じてマーカーを使用者が視認する外景を基準として移動させ、第2操作モードの実行中に検出された操作に応じてマーカーを使用者が視認する表示画像を基準として移動させる。このため、操作モードを第1操作モード又は第2操作モードに変更することで、マーカーを移動させるときの基準を変更することができ、マーカーを対象物体又は表示画像に位置合わせしやすくなる。
本発明によれば、第2操作に応じて移動させるマーカーの移動量が、第1操作に応じて移動させるマーカーの移動量よりも小さい。このため第2操作よりも移動量が大きい第1操作によりマーカーを移動させた後に、第1操作よりも移動量が小さい第2操作によりマーカーを移動させることで、マーカーを対象物体又は表示画像の位置に移動させるための操作回数を低減することができる。
本発明によれば、第1操作モードの実行中には、外景を基準したマーカーの移動方向が表示され、第2操作モードの実行中には、表示画像を基準としたマーカーの移動方向が表示される。従って、第1操作モード及び第2操作モードでのマーカーの移動方向を使用者に認識させることができる。
本発明によれば、マーカーの表示位置を、表示領域での座標により管理し、検出部が検出する操作が無効に設定されると、マーカーの表示位置を、実空間に対応した3次元空間の座標に対応付けて管理する。従って、第2操作が無効にされた場合に、マーカーの表示位置が、実空間に対応した3次元空間の座標に対応付けて管理されるので、頭部の動きが検出されても、マーカーの表示位置が変更されることがない。
本発明によれば、撮像部の撮像画像から移動物体を検出して、移動物体に対応する表示領域の位置にマーカーを表示させることができる。
本発明によれば、識別マークが配置された対象物体の位置にマーカーを表示させ、表示させたマーカーの位置を操作により移動させることができる。このため、マーカーの位置合わせを簡易に行うことができる。
本発明によれば、ビーコン送信機から送信されるビーコン信号に基づいてビーコン送信機に接続し、ビーコン送信機から付加情報を取得して表示させることができる。
本発明によれば、検出部により検出される操作によりマーカーの位置を外景に対応して移動させる手順と、検出部により検出される操作によりマーカーの位置を外景に対応する移動とは異なる態様で移動させる手順とを切り替えることができる。従って、マーカーの位置を複数の態様で移動させることができ、マーカーの操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
本発明によれば、検出部により検出される操作によりマーカーの位置を外景に対応して移動させるステップと、検出部により検出される操作によりマーカーの位置を外景に対応する移動とは異なる態様で移動させるステップとを切り替えることができる。従って、マーカーの位置を複数の態様で移動させることができ、マーカーの操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
図1は、本発明を適用したHMD(Head Mounted Display:頭部装着型表示装置)100の外観構成を示す外観図である。
HMD100は、使用者(ユーザー)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、を備える表示装置である。
右保持部21及び左保持部23は、それぞれ、前部フレーム27の両端部から後方に延び、眼鏡のテンプル(つる)のように、使用者の頭部に画像表示部20を保持する。ここで、前部フレーム27の両端部のうち、画像表示部20の装着状態において使用者の右側に位置する端部を端部ERとし、使用者の左側に位置する端部を端部ELとする。右保持部21は、前部フレーム27の端部ERから、画像表示部20の装着状態において使用者の右側頭部に対応する位置まで延伸して設けられる。左保持部23は、端部ELから、画像表示部20の装着状態において使用者の左側頭部に対応する位置まで延伸して設けられる。
右導光板26及び左導光板28の表面に、調光板(図示略)を設けてもよい。調光板は、光の波長域により透過率が異なる薄板上の光学素子であり、いわゆる波長フィルターとして機能する。調光板は、例えば、使用者の眼の側と反対の側である前部フレーム27の表側を覆うように配置される。この調光板の光学特性を適宜選択することにより、可視光、赤外光及び紫外光等の任意の波長域の光の透過率を調整することができ、外部から右導光板26及び左導光板28に入射し、右導光板26及び左導光板28を透過する外光の光量を調整できる。
カメラ61は、本発明の「撮像部」に相当する。
カメラ61は、制御部150(図5)が備える撮像制御部147の制御に従って撮像を実行する。カメラ61は、撮像画像データを、後述するインターフェイス211を介して制御部150に出力する。
図2に示すように、右表示ユニット22及び左表示ユニット24は、左右対称に構成される。右表示ユニット22は、使用者の右眼REに画像を視認させる構成として、画像光を発するOLED(Organic Light Emitting Diode)ユニット221と、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とを備える。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。
制御装置10と画像表示部20とを無線接続してもよい。例えば、Bluetooth(登録商標)、無線LAN(Wi-Fi(登録商標)を含む)等の規格に準拠した無線通信により、制御装置10と画像表示部20とが制御信号やデータを相互に送受信する構成としてもよい。
LEDインジケーター12は、HMD100の動作状態に対応して点灯し、又は点滅する。上下キー15は、右イヤホン32及び左イヤホン34から出力する音量の増減の指示入力や、画像表示部20の表示の明るさの増減の指示入力に利用される。切替スイッチ16は、上下キー15の操作に対応する入力を切り替えるスイッチである。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り、例えばスライドスイッチである。
図3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。
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、不揮発性記憶部121及びメモリー123及びが接続される。また、メインプロセッサー140には、入力装置としてトラックパッド14及び操作部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が接続される。また、メインプロセッサー140には、GPS受信部115、通信部117、ビーコン受信部119、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。ビーコン受信部119は、本発明の「受信部」に相当する。
操作部110は、ボタン11及びLED表示部17を含む。操作部110は、ボタン11が有するボタンやスイッチ等の操作子が操作された場合に、操作された操作子に対応する操作信号をメインプロセッサー140に出力する。
磁気センサー113は、例えば、3軸の地磁気センサーである。
6軸センサー111及び磁気センサー113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。また、6軸センサー111及び磁気センサー113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。
インターフェイス211は、受信部213、EEPROM215、温度センサー217、カメラ61、照度センサー65、及びLEDインジケーター67を、制御装置10に接続する。
照度センサー65は、図1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1に示すように、前部フレーム27の端部ERにおいてカメラ61の近傍に配置される。LEDインジケーター67は、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、及び温度センサー239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又は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、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を点灯又は点滅させる。
記憶部125は、制御部150が処理する各種のデータを記憶する。記憶部125は、設定データ127及びコンテンツデータ128を記憶する。
設定データ127は、HMD100の動作を設定する各種の設定値を含む。また、制御部150がHMD100を制御する際にパラメーター、行列式、演算式、LUT(LookUp Table)等を用いる場合、これらを設定データ127に含めてもよい。
オペレーティングシステム143の機能は、記憶部125が記憶する制御プログラムの機能であり、その他の各部は、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。
画像処理部145は、メインプロセッサー140がプログラムを実行して実現される構成のほか、メインプロセッサー140と別のハードウェア(例えば、DSP(Digital Signal Processor))で構成してもよい。
6軸センサー235から出力されたアナログの電圧値は、A/D変換器(図示略)によりデジタルの電圧値に変換されて制御部150に入力される。
検出制御部151は、6軸センサー235の検出値に基づいてZ軸(体軸)まわりの回転であるロール角、すなわち、使用者が頭部(顔)を左側又は右側に回転させる動きを検出する。また、検出制御部151は、6軸センサー235の検出値によりY軸まわりの回転であるヨー角、すなわち、使用者が頭部を左方向(左肩方向)又は右方向(右肩方向)に傾ける動き(体軸に対する頭部の傾き)を検出する。また、検出制御部151は、6軸センサー235の検出値によりX軸まわりの回転であるピッチ角、すなわち、使用者が頭部を前方向(視線方向)又は後ろ方向に傾ける動き(体軸に対する頭部の傾き)を検出する。以下では、使用者が頭部を左方向又は右方向に回す動きや、頭部を左方向、右方向、上方向又は下方向に傾ける動きを総称して「頭部の動き」という。
検出制御部151は、6軸センサー235の検出値に基づき、頭部の動きが検出された方向と、動いた頭部の角度とを示す動きデータを生成し、表示制御部153に出力する。
表示制御部153には、操作制御部149から操作データとして、操作面上の移動距離と、移動方向とを示すデータが入力される。表示制御部153は、入力された操作データに基づき、ポインター301を移動させる移動方向と、移動距離とを示す制御信号を生成し、生成した制御信号を右表示ユニット22及び左表示ユニット24に出力する。
表示制御部153は、画像表示部20にキャリブレーション用画像を表示させながら、キャリブレーション用画像に対応した参照実物体を、カメラ61の撮像画像データから認識し、追跡する。この状態で、使用者が、トラックパッド14等のユーザーインターフェイスを介してキャリブレーション用画像の位置を画像表示部20上で移動させる。そして、使用者が、キャリブレーション用画像と参照実物体とが重なる(位置、大きさ、向きの少なくとも1つがほぼ一致する)ように知覚したタイミングにて、ユーザーインターフェイスを介して表示制御部153に通知する。表示制御部153は、取得した通知に応じて、当該タイミングでの参照実物体の検出結果(撮像画像データ上の位置)と、表示領域310でのキャリブレーション用画像の表示位置とを対応付けるパラメーターを生成する。表示制御部153は、生成されたパラメーターを記憶部125に記憶させる。
このパラメーターは、ポインター301により選択される対象物体305を特定する際に使用される。制御部150は、カメラ61の撮像画像データを取得し、ポインター301が表示された表示領域310の座標を、撮像画像データ上の座標に変換して、対象物体305を特定する。
使用者は、現実世界(以下、外景という)に存在する人や、建物、道路、その他の物体(以下、これらを総称して対象物体305という)と、画像表示部20により表示される画像(以下、表示画像という)とを画像表示部20越しに視認する。表示画像には、例えば、ポインター301や、コンテンツデータ128を再生することで表示される静止画像や動画像が含まれる。表示領域310は、画像表示部20が表示画像を表示可能な領域を示す。
このため、本実施形態のHMD100は、ポインター301の移動距離、移動速度又は加速度の少なくともいずれかが異なる第1操作及び第2操作の2つの操作により、ポインター301をターゲットに移動させる。
例えば、第1操作及び第2操作が、スイッチやボタンの押下操作であると仮定する。この場合、第1操作による押下操作を1回受け付けた場合に、ポインター301を移動させる移動距離、移動速度又は加速度を、第2操作による押下操作を1回受け付けた場合にポインター301を移動させる移動距離、移動速度又は加速度よりも大きく設定する。移動距離、移動速度又は加速度は、本発明の「移動量」に相当する。
制御部150は、図1に示す使用者の頭部のX軸まわりの回転、すなわち、体軸に対して頭部を前後に傾ける動きが検出された場合、例えば、ポインター301を図9に示すz軸方向、すなわち表示領域310の鉛直方向に移動させる。
また、制御部150は、図1に示す使用者の頭部のY軸まわりの回転、すなわち、体軸に対して頭部を左右に傾ける動きが検出された場合、ポインター301を、例えば図9に示すy軸方向、すなわち表示領域310の奥行き方向に移動させる。
また、制御部150は、図1に示す使用者の頭部のZ軸まわりの回転、すなわち、体軸に対して頭部を回転させる動きが検出された場合、例えば、ポインター301を図9に示すx軸方向、すなわち表示領域310の水平方向に移動させる。
また、第1操作から第2操作への切り替えは、操作面への接触が検出されるか否かに限定されない。例えば、予め設定されたボタン11や、上下キー15、切替スイッチ16が操作された場合や、トラックパッド14を予め設定された回数叩く操作を受け付けた場合に、第1操作から第2操作へ切り替えてもよい。また、マイク63から入力される音声により第1操作から第2操作に切り替えてもよい。例えば、フィンガースナップの音や、使用者が発した言葉をマイク63から入力し、入力した音声データが予め設定された音声データに一致した場合に、第1操作から第2操作に切り替えてもよい。
また、制御部150は、使用者の手の爪や、使用者が手指に嵌めた指輪、腕に嵌めた腕輪や、時計、バンドの動きを第1操作及び第2操作のいずれか一方として検出してもよい。制御部150は、カメラ61の撮像画像から使用者の手の爪や、使用者が手指に嵌めた指輪、腕に嵌めた腕輪や、時計、バンドの動きを検出し、検出した動きに応じてポインター301を移動させる。
第1操作モードは、ポインター301を、画像表示部20越しに見える外景に対応して移動させるモードである。より具体的には、第1操作モードでは、制御部150は、画像表示部20越しに見える外景に存在する対象物体305を基準としてポインター301を移動させる。例えば、第2操作により使用者が頭部を傾けた場合、表示領域310は頭部の傾きに対応して傾くが、外景に存在する対象物体305は傾かない。制御部150は、操作モードが第1操作モードの場合、ポインター301を左又は右に移動させる操作が入力されると、ポインター301を、地面に対して水平な水平方向(以下、簡単に水平方向という)の左方向又は右方向に移動させる。また、制御部150は、操作モードが第1操作モードの場合に、ポインター301を上又は下に移動させる操作が入力された場合、ポインター301を、鉛直方向の上方向又は下方向に移動させる。
より具体的には、制御部150は、第2操作モードでは、表示領域310に表示される表示画像を基準としてポインター301を移動させる。第2操作により使用者が頭部を傾けた場合、表示領域310も頭部の傾きに対応して傾く。このため、制御部150は、操作モードが第2操作モードの場合に、ポインター301を左又は右に移動させる操作が入力されると、ポインター301を、傾いた表示領域310の水平方向であるx軸に平行な方向に移動させる。また、制御部150は、操作モードが第2操作モードの場合に、ポインター301を上又は下に移動させる操作が入力された場合、ポインター301を、傾いた表示領域310の鉛直方向であるz軸に平行な方向に移動させる。
例えば、制御部150は、操作モードが第1操作モードの場合、カメラ61の撮像画像データから対象物体305を検出して、ポインター301の表示位置に重なる対象物体305を特定する。例えば、ポインター301の表示位置に、対象物体305と、この対象物体305に重畳して表示された表示画像とが重なる場合、制御部150は、ポインター301の表示位置に重なる対象物体305を特定する。
また、制御部150は、操作モードが第2操作モードの場合、表示領域310に複数表示される表示画像や、表示領域310に視認される対象物体305の中からポインター301の位置に重なる表示画像を特定する。例えば、ポインター301の表示位置に、対象物体305と、この対象物体305に重畳して表示された表示画像とが重なる場合、制御部150は、ポインター301の表示位置に重なる表示画像を特定する。
使用者は、第2操作によりポインター301を操作する場合、頭部を左肩側又は右肩側に傾ける動作を行う場合がある(図7参照)。使用者が頭部をY軸まわりに回転させ、頭部を左肩側に傾けた場合、この頭部の傾きに応じて使用者が視認する表示領域310も傾き、この表示領域310に表示される表示画像も傾いて表示される。この場合、画像表示部20の表示領域310も頭部の傾きに応じて傾くが、画像表示部20越しに見る対象物体305は傾かない。
また、使用者が頭部を左肩側又は右肩側に傾け、表示領域310が傾いた状態で視認される状態で、ポインター301を表示領域310のz軸方向に移動させたい場合には、頭部による操作と共に、トラックパッド14による操作を同時に行ってもよい。制御部150は、頭部を左肩側又は右肩側に傾ける動作が検出されている状態で、例えば、トラックパッド14の操作によりポインター301を鉛直方向に移動させる操作を受け付けた場合、両方の操作に応じてポインター301を移動させる。すなわち、制御部150は、ポインター301を水平方向及び鉛直方向に同時に移動させ、図11に示すようにポインター301を斜め上方向に移動させる。
使用者の頭部が傾くと、使用者の頭部に装着された画像表示部20も傾く。このため、画像表示部20が表示する表示画像も傾いて表示される。制御部150は、操作モードが第2操作モードである場合、表示領域310の横方向であるx軸に平行な方向に移動させる。図12には、ポインター301をワープロソフトウェアの表示画面302の傾きに合わせて移動させる様子を示す。
例えば、HMD100の操作モードが第1操作モードである場合は、表示領域310に「第1操作モード」と表示させ、操作モードが第2操作モードである場合は、表示領域2310に「第2操作モード」と表示させてもよい。
また、操作モードが第1操作モードであるのか第2操作モードであるのかに応じて、表示画像の色を変更してもよい。
ポインター301が静止状態にある場合に、ポインター301として、ポインター301が移動可能な方向を示す矢印を表示させてもよい。例えば、HMD100の操作モードが第1操作モードである場合、制御部150は、図13に示すように鉛直上方向、鉛直下方向、水平左方向、水平右方向の4つの方向を示す矢印が表示されたポインター301を表示させる。また、HMD100の操作モードが第2操作モードである場合、制御部150は、図14に示すように表示領域310の鉛直方向上向き及び鉛直方向下向きを示す矢印と、表示領域310の水平方向左向き及び水平方向右向を示す矢印とが表示されたポインター301を表示させる。
また、動く方向を示す矢印の表示に変えて、動く方向を示す補助記号、補助線を表示させてもよい。
第1操作によりポインター301を操作し、ポインター301をターゲットの近くに移動させると、図15に示すようにポインター301の近くに存在するターゲットが拡大表示される。
また、制御部150は、ポインター301の表示位置から予め設定された範囲内に対象物体305を検出された場合に、対象物体305の画像を拡大表示させるか否かを問い合わせる表示を表示領域310に表示させてもよい。制御部150は、例えば、対象物体305の画像を拡大表示させる旨の指示をボタン11やトラックパッド14により受け付けた場合に、対象物体305の画像を拡大して表示領域310に表示させる。拡大して表示された対象物体305の画像を拡大画像303という。
使用者は、表示領域310に拡大画像303が表示されると、拡大画像303として表示された対象物体305がターゲットであるか否かを示す情報を、所定の操作を行ってHMD100に入力する。この所定の操作には、肯定を示す操作として、例えば、手の指で行うOKサインや、頭部をX軸に対して回転させ、頭部を前後方向に動かす動き、すなわち「うなずき」動作が含まれる。また、所定の操作には、否定を示す操作として、例えば、両手の人先指を使用者の顔の前でクロスさせるサインや、頭部をZ軸に対して回転させ、頭部を左右方向に動かす動き、すなわち「首振り」動作が含まれる。
制御部150は、使用者が行った所定の操作の検出結果を、使用者画像307の近傍に表示させてもよい。図16には、所定の操作として肯定を示す操作が検出された場合に、使用者画像307に対応付けてポップ表示308を表示させた例を示す。
冷蔵ショーケース305Bには、識別マークとしてのQRコード(登録商標)340が、冷蔵ショーケース305Bの各棚に対応して設けられている。また、冷蔵ショーケース305Bには、ビーコン信号を送信するビーコン送信機345が設置されている。制御部150は、商品が陳列された棚に設置されたQRコード340をカメラ61により撮像する。なお、本実施形態では、識別マークがQRコード340である場合について説明するが、識別マークは、バーコードやARマーカー等であってもよい。
また、制御部150は、カメラ61の撮像画像データに複数のQRコード340が撮像された場合、撮像画像データを表示領域310に表示させて、使用者に複数のQRコード340のいずれか1つを選択させる操作を行わせる。例えば、使用者は、表示領域310に撮像画像データが表示されると、操作部110の操作又は頭部の操作によりいずれか1つのQRコード340を選択する。制御部150は、QRコード340を選択する操作を受け付けると、選択されたQRコード340が貼付された冷蔵ショーケース305Bの位置にポインター301を移動させる。この後、使用者は、トラックパッド14の操作、又は頭部による操作により、ポインター301を購入したい商品の位置に移動させる。
使用者は、第1操作としてのトラックパッド14の操作により、ソフトウェアキーボード304のキー上にポインター301を移動させる。制御部150は、トラックパッド14の操作を受け付けると、受け付けた操作に対応して表示領域310上でポインター301の表示位置を移動させる。
制御部150は、カメラ61の撮像画像データにより検出される指が、一定時間以上、同一の位置を指示している場合に、この指の指先に対応する位置にポインター301を表示させる。図19には、前方を走行する車両に対応する位置にポインター301が表示された状態を示す。このポインター301の表示位置は、使用者の頭部の動きや、マイク63による音声入力により微調整することができる。制御部150は、使用者の声をマイク63により入力し、入力された音声を解析して使用者からの指示を解析する。例えば、制御部150は、音声の解析結果が「右方向」である場合、ポインター301の表示位置を右に移動させる。
また、制御部150は、カメラ61の撮像画像データから移動物体としての車両を検出し、検出した車両に対応する表示領域310の位置にポインター301を表示させてもよい。
視線センサーは、使用者の右眼RE、及び、左眼LEのそれぞれに対応するように、右導光板26と左導光板28との中央位置に一対設けられる。視線センサーは、例えば、使用者の右眼REと左眼LEとをそれぞれ撮像する一対のカメラで構成される。視線センサーは、制御部150の制御に従って撮像を行い、制御部150が、撮像画像データから右眼RE及び左眼LEの眼球表面における反射光や瞳孔の画像を検出し、視線方向を特定する。
制御部150は、視線センサーにより検出される視線方向に対象物体305が存在する場合、HMD100の操作モードを第1操作モードに設定する。また、制御部150は、視線センサーにより検出される視線方向に表示画像が存在する場合、HMD100の操作モードを第2操作モードに設定する。
上述した説明では、第1操作によりポインター301を操作する場合と、第2操作によりポインター301を操作する場合とで、ポインター301の移動距離や、移動速度、加速度を変更した。
これ以外の動作として、HMD100とターゲットとの距離に応じて、ポインター301の移動の態様である移動距離や、移動速度、加速度を変更してもよい。例えば、図20に示すようにターゲットがビーコン信号を送信するビーコン送信部321を備える場合、HMD100は、ターゲットから送信されるビーコン信号をビーコン受信部119で受信する。制御部150は、受信したビーコン信号の電波強度に基づき、ターゲットまでの距離を推定する。制御部150は、推定したターゲットまでの距離に応じて、第1又は第2操作により移動させるポインター301の移動距離や、移動速度、加速度を変更する。
例えば、制御部150は、ビーコン信号の電波強度に基づいて推定した距離と、予め設定されたしきい値とを比較して、HMD100とターゲットとの距離がしきい値として設定された距離よりも大きいか否かを判定する。
制御部150は、HMD100とターゲットとの距離がしきい値よりも大きい(離れている)場合、第1操作であるトラックパッド14の操作を検出し、検出した第1操作に応じてポインター301の位置を移動させる。また、制御部150は、ターゲットとの距離がしきい値よりも大きい(離れている)場合に、第1操作により移動させるポインター301の移動距離を第1距離とする。
また、制御部150は、ターゲットとの距離がしきい値以下(近い)である場合、第2操作である頭部の動きを検出し、検出した傾きに応じてポインター301の位置を移動させる。また、制御部150は、ターゲットとの距離がしきい値以下の場合、第2操作により移動させるポインター301の距離を第2距離とする。
第2距離は、第1距離よりも大きい値に設定される。すなわち、HMD100とターゲットとの距離が近くなるほど、ポインター301の移動距離が大きくなるように設定する。
また、上述した説明とは逆に、HMD100とターゲットとの距離が近くなるほど、第1又は第2操作によりポインター301を移動させる距離を小さくなるように設定してもよい。
また、上述した説明では、ターゲットとの距離がしきい値よりも大きい場合には第1操作を選択し、ターゲットとの距離がしきい値以下の場合には第2操作を選択した。これ以外に、第1操作と第2操作とのいずれか一方の操作によりポインター301の位置を移動させてもよい。すなわち、ターゲットとの距離がしきい値よりも大きい場合と、しきい値以下の場合との両方において、第1操作又は第2操作のいずれか一方によりポインター301を操作してもよい。
また、図20の説明では、ターゲットから送信されるビーコン信号の電波強度に基づきHMD100との距離を推定したが、HMD100がカメラ61としてステレオカメラを備える場合、このカメラ61の撮像画像によりターゲットまでの距離を求めてもよい。
制御部150は、トラックパッド14の操作面に対する接触操作を検出したか否かを判定する(ステップS1)。制御部150は、トラックパッド14から入力される操作信号に基づき、接触操作を検出したか否かを判定する(ステップS1)。制御部150は、接触操作を検出していない場合(ステップS1/NO)、接触操作を検出するまで待機し、他に実行可能な処理があればこの処理を実行する。また、制御部150は、接触操作を検出した場合(ステップS1/YES)、ポインター301を移動させる(ステップS2)。制御部150がポインター301を移動させる移動距離は、操作面上での使用者の手指の移動距離に対応する距離であり、移動方向は、操作面上での使用者の手指の移動方向に対応する方向である。
制御部150は、操作面への接触を検出した場合(ステップS3/YES)、ステップS1に戻り接触操作を検出したか否かを判定し(ステップS1)、検出した接触操作に応じてポインター301を移動させる(ステップS2)。
制御部150は、取得した6軸センサー235の検出値に基づき使用者の頭部の動きが検出されたか否かを判定する(ステップS5)。制御部150は、使用者の頭部に傾きがないと判定した場合(ステップS5/NO)、ポインター301の操作を終了させる終了操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS6)。制御部150は、終了操作を受け付けていない場合(ステップS6/NO)、ステップS4の判定に戻り、引き続き6軸センサー235の検出値に基づき使用者の頭部の動きを検出する(ステップS5)。また、制御部150は、終了操作を受け付けた場合(ステップS6/YES)、この処理フローを終了する。
例えば、使用者の顔を上に向ける動作が検出された場合、制御部150は、ポインター301を図9に示すz軸の正方向である上方に移動させる。また、使用者の顔を下に向ける動作が検出された場合、制御部150は、ポインター301をz軸の負方向である下方に移動させる。
また、使用者の顔を左に向ける、すなわち、Z軸まわりの左回転が検出された場合、制御部150は、ポインター301を図9に示すx軸の正方向である左方向に移動させる。また、使用者の顔を右に向ける、すなわち、Z軸まわりの右回転が検出された場合、制御部150は、ポインター301を図9に示すx軸の負方向である右方向に移動させる。
また、制御部150は、対象物体305を基準としてポインター301を移動させる場合に、磁気センサー237の検出値に基づき、ポインター301を水平に移動させてもよい。
上述した実施形態は、HMD100により第1操作及び第2操作を検出する構成であったが、外部の装置により第1操作又は第2操作を検出する構成であってもよい。図22には、使用者の靴底又は靴内部に検知装置330を配置し、この検知装置330により第1操作又は第2操作を検出する構成を示す。検知装置330は、例えば、足裏に生じる圧力を検出する圧力センサーと、近距離無線通信によりHMD100と無線通信を行って、圧力センサーが検出した検出値をHMD100に送信する通信装置(ともに不図示)とを備える。
例えば、使用者が体重を爪先側にかけた場合、制御部150は、ポインター301を図9に示すz軸の正方向である上方に移動させる。また、使用者が体重を踵側にかけた場合、制御部150は、ポインター301をz軸の負方向である下方に移動させる。また、使用者が体重を左側にかけた場合、制御部150は、ポインター301を図9に示すx軸の正方向である左方向に移動させる。また、使用者が体重を右側にかけた場合、制御部150は、ポインター301を図9に示すx軸の負方向である右方向に移動させる。また、例えば、ポインター301を表示領域の奥行方向(Y軸方向)に移動させたい場合、前後左右の4方向に順番に体重がかかるように円運動を行う。制御部150は、例えば、前、右、後、左の右回転が検出された場合、ポインター301を図9に示すy軸の正方向である手前側に移動させる。また、制御部150は、例えば、前、左、後、右の左回転が検出された場合、ポインター301を図9に示すy軸の負方向である奥側に移動させる。
図22には、靴底又は靴内部に1つの検知装置330を設けた例を示したが、図23に示すように靴底又は靴内部の中央に1つの検知装置331を配置し、爪先側に2つの検知装置332、333を配置してもよい。検知装置331、332、333の構成は、図22に示す検知装置330と同一であるが、検知装置331、332及び333は、各検知装置331、332及び333がそれぞれに備える圧力センサーが検出する圧力の検出値をHMD100に送信する。
使用者が前方(爪先側)に体重をかけると、検知装置332及び333の検出値は上昇し、検知装置331の検出値は下降する。また、使用者が後方(踵側)に体重をかけると、検知装置331の検出値は上昇し、検知装置332及び333の検出値は下降する。
また、使用者が体重を左側又は右側にかけた場合、検知装置332の検出値と、検知装置333の検出値とが大きく異なる値になる。使用者が体重を左側にかけた場合、検知装置332の検出値が上昇し、検知装置333の検出値が下降する。また、使用者が体重を右側にかけた場合、検知装置332の検出値が下降し、検知装置333の検出値が上昇する。
図24に示す検知装置の配置例は、左右の両足の靴底又は靴内部に、検知装置334、335をそれぞれ配置した例を示す。検知装置334、335の構成は、図22に示す検知装置330と同一であり、前後左右の4方向のうち、圧力が最も高い方向を検出し、検出した方向を示す信号をHMD100に送信する。
使用者は、例えば、ポインター301の表示位置に表示された表示画像を拡大表示させる操作を入力すると仮定する。この場合、使用者は、両足の爪先の内側に体重をかけ、両足の爪先を広げる動作、すなわち両足の爪先を離す動作を行う。この場合、左足の検知装置334は、左足の内側(右側)の圧力が高いと判定し、右側の圧力が高いことを示す信号をHMD100に送信する。また、右足の検知装置335は、右足の内側(左側)の圧力が高いと判定し、左側の圧力が高いことを示す信号をHMD100に送信する。
HMD100は、左足の検知装置334から受信した信号により、左足の右側の圧力が高いと判定し、右足の検知装置335から受信した信号により、右足の左側の圧力が高いと判定した場合、ピンチアウトの操作が入力されたと判定する。この場合、HMD100の制御部150は、例えば、ポインター301と重なる位置に表示された表示画像を拡大表示させる。本実施形態では、ピンチアウトの操作を表示画像の拡大に対応付けた例を説明したが、ポインター301と重なる位置に表示された表示画像を選択する選択操作や、操作を確定させる確定操作に対応付けてもよい。
HMD100は、左足の検知装置334から受信した信号により、左足の左側の圧力が高いと判定し、右足の検知装置335から受信した信号により、右足の右側の圧力が高いと判定した場合、ピンチインの操作が入力されたと判定する。この場合、HMD100の制御部150は、例えば、ポインター301と重なる位置に表示された表示画像を縮小表示させる。本実施形態では、ピンチインの操作を表示画像の拡大に対応付けた例を説明したが、ポインター301と重なる位置に表示された表示画像を選択する選択操作や、操作を確定させる確定操作に対応付けてもよい。
画像表示部20は、外景とともに視認できるように表示画像を表示領域310に表示する。表示制御部153は、指示位置を示すポインター301を画像表示部20により表示領域310に表示させる。検出部は、6軸センサー235及び検出制御部151を備え、操作を検出する。
表示制御部153は、検出部が検出する操作により、ポインター301の位置を外景に対応して移動させる第1操作モードと、検出部が検出する操作により、ポインター301の位置を外景に対応する移動とは異なる態様で移動さる第2操作モードとを切り替える。
従って、ポインター301の位置を外景に対応して移動させる第1操作モードと、外景に対応する移動とは異なる態様で移動させる第2操作モードとを切り替えることができる。このため、ポインター301を複数の態様で移動させることができ、ポインター301の操作性を向上させ、HMD100の使い勝手を向上させることができる。
従って、第1操作及び第2操作の複数の操作によりポインター301の位置を移動させることができ、また、第1操作と第2操作とで異なる態様でポインター301を移動させることができる。このため、ポインター301の操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
従って、第1操作により移動させたポインター301の位置を起点として、第2操作によりポインター301の位置を移動させることができる。
従って、使用者の動作が第1操作及び第2操作の少なくともいずれかとして検出されるので、動作によってポインター301の位置を移動させることができる。
表示制御部153は、検出部により検出される頭部の傾き、及び体軸まわりの回転の少なくとも一方に基づき、表示領域310の鉛直方向及び水平方向のいずれか一方向におけるポインター301の移動量を決定する。表示制御部153は、決定した移動量に基づいてポインター301の位置を移動させる。
従って、使用者の頭部の傾き、又は頭部の体軸まわりの回転によりポインター301を移動させることができる。
HMD100は、操作部110及び操作制御部149が受け付ける操作を第1操作として検出し、6軸センサー235及び検出制御部151が検出する頭部の動きを第2操作として検出する。
従って、操作部の操作及び頭部の動きによりポインター301の位置を移動させることができる。
表示制御部153は、第1操作モードの実行中に、カメラ61の撮像画像に基づき、ポインター301に重なって視認される対象物体を特定する。また、表示制御部153は、第2操作モードの実行中に、表示領域310に表示される複数の表示画像からポインター301の位置に対応する表示画像を特定する。
従って、操作モードを第1操作モード又は第2操作モードに変更することで、特定する対象を切り替えることができる。
従って、操作モードを切り替えることで、対象物体又は表示画像の位置にポインター301を位置合わせしやすくなる。
従って、対象物体305又は表示画像へのポインター301の位置合わせを容易とし、ポインター301を対象物体又は表示画像の位置に移動させるための操作回数を低減することができる。
従って、対象物体までの距離に応じて、ポインター301を異なる態様で移動させることができるので、ポインター301の操作の操作性を向上させ、頭部装着型表示装置の使い勝手を向上させることができる。
従って、対象物体305までの距離に応じてポインター301の移動に使用される操作を変更することができ、ポインター301の移動量を変更することができる。このため、ポインター301の操作の操作性を向上させ、HMD100の使い勝手を向上させることができる。
表示制御部153は、カメラ61の撮像画像に基づいて移動する移動物体を検出し、検出した移動物体に対応する表示領域310の位置にポインター301を表示させる。
従って、移動物体に対応する表示領域310の位置にポインター301を表示させることができる。
表示制御部153は、カメラ61及び撮像制御部147により検出されたQRコード340が配置された対象物体305上の位置にポインター301を表示させる。表示制御部153は、操作部110や、6軸センサー235及び検出制御部151により検出される操作に応じてポインター301の位置を移動させる。
従って、ポインター301の位置合わせを簡易に行うことができる。
従って、ビーコン送信機345から付加情報を取得して表示させることができる。
本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態の構成は、上述した第1実施形態と同一である。このため、第2実施形態のHMD100の構成についての説明は省略する。
制御部150は、ポインター301の操作を無効にする操作を受け付けると、磁気センサー237(又は113)の検出値に基づきHMD100(使用者の頭部)の方位角を検出する。また、制御部150は、6軸センサー235の検出値に基づきHMD100(使用者の頭部)の仰角を検出する。制御部150は、検出した方位角及び仰角に基づいて、ポインター301の表示位置を対応付ける3次元空間の座標(方位角及び仰角)を求める。制御部150は、求めた方位角及び仰角を表示位置情報として記憶部125に記憶させる。
例えば、上述した実施形態では、トラックパッド14を操作して、ポインター301の表示位置を移動させる操作を第1操作とし、使用者の頭部を動かしてポインター301の表示位置を移動させる操作を第2操作として説明した。この説明とは逆に、使用者の頭部を動かしてポインター301の表示位置を移動させる操作を第1操作とし、トラックパッド14を操作して、ポインター301の表示位置を移動させる操作を第2操作としてもよい。
また、制御部150は、HMD100の操作モードが第1操作モードである場合に、操作モードが第1操作モードであることを示す画像やメッセージを生成し、生成した画像やメッセージを画像表示部20により表示させる。また、制御部150は、HMD100の操作モードが第2操作モードである場合に、操作モードが第2操作モードであることを示す画像やメッセージを生成し、生成した画像やメッセージを画像表示部20により表示させる。
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 (7)
- 使用者の頭部に装着される頭部装着型表示装置であって、
外景を透過し、前記外景とともに視認できるように表示画像を表示領域に表示する表示部と、
前記外景を撮像する撮像部と、
指示位置を示すマーカーを前記表示部により前記表示領域に表示させる表示制御部と、
操作を検出する検出部と、を備え、
前記表示制御部は、前記撮像部の撮像画像に基づき、前記マーカーに重なって視認される対象物体を特定する第1操作モードと、前記表示領域に表示される複数の前記表示画像から前記マーカーの位置に対応する前記表示画像を特定する第2操作モードとを切り替えて実行し、
前記第1操作モードの実行中に、前記検出部により操作が検出された場合に、検出された前記操作に応じて前記マーカーを前記使用者が視認する前記外景を基準として移動させ、
前記第2操作モードの実行中に、前記検出部により操作が検出された場合に、検出された前記操作に応じて前記マーカーを前記使用者が視認する前記表示画像を基準として移動させる、頭部装着型表示装置。 - 前記表示制御部は、前記第1操作モードの実行中に、前記外景を基準した前記マーカーの移動方向を示す表示を表示させ、前記第2操作モードの実行中に、前記表示画像を基準とした前記マーカーの移動方向を示す表示を表示させる請求項1記載の頭部装着型表示装置。
- 前記表示制御部は、前記撮像部の撮像画像に基づいて移動する移動物体を検出し、検出した前記移動物体に対応する前記表示領域の位置に前記マーカーを表示させる請求項1又は2記載の頭部装着型表示装置。
- 前記対象物体に配置された識別マークを検出するマーク検出部を備え、
前記表示制御部は、前記マーク検出部により検出された前記識別マークが配置された前記対象物体の位置に前記マーカーを表示させ、前記検出部により検出される操作に応じて前記マーカーの位置を移動させる請求項1又は2に記載の頭部装着型表示装置。 - 前記対象物体に配置されたビーコン送信機から送信されるビーコン信号を受信する受信部を備え、
前記表示制御部は、前記受信部により受信したビーコン信号に基づき前記ビーコン送信機に接続し、前記ビーコン送信機から送信される付加情報を受信して前記表示領域に表示させる請求項1又は2に記載の頭部装着型表示装置。 - 外景を透過し、前記外景とともに視認できるように表示画像を表示領域に表示する表示部と、前記外景を撮像する撮像部と、操作を検出する検出部と、を備え、使用者の頭部に装着される頭部装着型表示装置に搭載されたコンピューターに実行させるプログラムであって、
コンピューターに、
指示位置を示すマーカーを前記表示部により前記表示領域に表示させる手順と、
前記撮像部の撮像画像に基づき、前記マーカーに重なって視認される対象物体を特定する第1操作モードと、前記表示領域に表示される複数の前記表示画像から前記マーカーの位置に対応する前記表示画像を特定する第2操作モードとを切り替える手順と、
前記第1操作モードの実行中に、前記検出部により操作が検出された場合に、検出された前記操作に応じて前記マーカーを前記使用者が視認する前記外景を基準として移動させる手順と、
前記第2操作モードの実行中に、前記検出部により操作が検出された場合に、検出された前記操作に応じて前記マーカーを前記使用者が視認する前記表示画像を基準として移動させる手順と、
を実行させるプログラム。 - 外景を透過し、前記外景とともに視認できるように表示画像を表示領域に表示する表示部と、前記外景を撮像する撮像部と、操作を検出する検出部と、を備え、使用者の頭部に装着される頭部装着型表示装置の制御方法であって、
指示位置を示すマーカーを前記表示部により前記表示領域に表示させるステップと、
前記撮像部の撮像画像に基づき、前記マーカーに重なって視認される対象物体を特定する第1操作モードと、前記表示領域に表示される複数の前記表示画像から前記マーカーの位置に対応する前記表示画像を特定する第2操作モードとを切り替えるステップと、
前記第1操作モードの実行中に、前記検出部により操作が検出された場合に、検出された前記操作に応じて前記マーカーを前記使用者が視認する前記外景を基準として移動させるステップと、
前記第2操作モードの実行中に、前記検出部により操作が検出された場合に、検出された前記操作に応じて前記マーカーを前記使用者が視認する前記表示画像を基準として移動させるステップと、
を有する頭部装着型表示装置の制御方法。
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