JPH11142784A - 位置検出機能付きヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
位置検出機能付きヘッドマウントディスプレイInfo
- Publication number
- JPH11142784A JPH11142784A JP31909797A JP31909797A JPH11142784A JP H11142784 A JPH11142784 A JP H11142784A JP 31909797 A JP31909797 A JP 31909797A JP 31909797 A JP31909797 A JP 31909797A JP H11142784 A JPH11142784 A JP H11142784A
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- wearer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部に磁気・超音波発信器等を設ける必要が
なく、ＨＭＤのみにより自身の位置（向き）を正確に検
出して、より正確な現実映像及び仮想映像の重畳表示を
行なうことができるシースルー型ヘッドマウントディス
プレイ（ＨＭＤ）を提供する。 【解決手段】 装着者の眼前に、可視光を透過し赤外光
のみを反射するホットミラー１５を配置し、反射された
赤外光をＣＣＤカメラ１７により撮影する。撮影したＣ
ＣＤ映像に対して周知の画像処理を施すことにより、予
め赤外光源を取り付けておいた物体を識別し、その位置
を検出する。検出された位置の情報を用いて、ＨＭＤ１
０の半透過スクリーン１２上のその物体の位置（又は、
その近傍等）に、その物体に関する情報を投映する。
なく、ＨＭＤのみにより自身の位置（向き）を正確に検
出して、より正確な現実映像及び仮想映像の重畳表示を
行なうことができるシースルー型ヘッドマウントディス
プレイ（ＨＭＤ）を提供する。 【解決手段】 装着者の眼前に、可視光を透過し赤外光
のみを反射するホットミラー１５を配置し、反射された
赤外光をＣＣＤカメラ１７により撮影する。撮影したＣ
ＣＤ映像に対して周知の画像処理を施すことにより、予
め赤外光源を取り付けておいた物体を識別し、その位置
を検出する。検出された位置の情報を用いて、ＨＭＤ１
０の半透過スクリーン１２上のその物体の位置（又は、
その近傍等）に、その物体に関する情報を投映する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機や自動車等
の操縦訓練・教育機、バーチャルリアリティ（仮想現
実）体験機等に用いられるヘッドマウントディスプレイ
（ＨＭＤ）に関する。
の操縦訓練・教育機、バーチャルリアリティ（仮想現
実）体験機等に用いられるヘッドマウントディスプレイ
（ＨＭＤ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＭＤには、仮想の映像のみを装着者に
提供するクローズド型ＨＭＤと、装着者による外部の景
色の視認を可能とし、外部景色の映像（現実映像）に仮
想映像を重畳表示して提供するシースルー型ＨＭＤとが
ある。後者の場合に、現実映像と仮想映像との間に位置
的な関連付けを行なって重畳表示しようとすると、外部
環境の中におけるＨＭＤの向きを正確に検出しなければ
ならない。従来、このための方法として磁気方式や超音
波方式が用いられていた。これらはいずれも、ＨＭＤに
磁気発生器又は超音波発生器を固定し、ＨＭＤの外部に
固定された磁気検出器又は超音波検出器との相互作用に
よりＨＭＤの位置（向き）を検出するというものであ
る。なお、発生器と検出器は逆に取り付けられる場合も
ある。
提供するクローズド型ＨＭＤと、装着者による外部の景
色の視認を可能とし、外部景色の映像（現実映像）に仮
想映像を重畳表示して提供するシースルー型ＨＭＤとが
ある。後者の場合に、現実映像と仮想映像との間に位置
的な関連付けを行なって重畳表示しようとすると、外部
環境の中におけるＨＭＤの向きを正確に検出しなければ
ならない。従来、このための方法として磁気方式や超音
波方式が用いられていた。これらはいずれも、ＨＭＤに
磁気発生器又は超音波発生器を固定し、ＨＭＤの外部に
固定された磁気検出器又は超音波検出器との相互作用に
よりＨＭＤの位置（向き）を検出するというものであ
る。なお、発生器と検出器は逆に取り付けられる場合も
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法ではい
ずれも、ＨＭＤに加えて外部にも発生器／検出器を設け
なければならないため、事前の準備及び調整が煩わしい
という問題がある。また、例えば磁気方式では近傍に金
属物が存在すると検出精度が低下する等、いずれも位置
検出精度が必ずしも十分でなかった。
ずれも、ＨＭＤに加えて外部にも発生器／検出器を設け
なければならないため、事前の準備及び調整が煩わしい
という問題がある。また、例えば磁気方式では近傍に金
属物が存在すると検出精度が低下する等、いずれも位置
検出精度が必ずしも十分でなかった。
【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、ＨＭＤ
のみにより、その位置（向き）を正確に検出し、それに
より、より正確な現実映像及び仮想映像の重畳表示を行
なうことができるＨＭＤを提供することにある。
成されたものであり、その目的とするところは、ＨＭＤ
のみにより、その位置（向き）を正確に検出し、それに
より、より正確な現実映像及び仮想映像の重畳表示を行
なうことができるＨＭＤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、装着者の眼前に配置される半透過
スクリーンを備えたシースルー型ヘッドマウントディス
プレイにおいて、 a)装着者の眼前の外部の映像を撮影する外部映像撮影手
段と、 b)撮影された外部映像に基づき、所定の物体の位置を検
出する物体位置検出手段と、 c)検出された位置の情報を用いて、上記半透過スクリー
ン上の該物体の位置に関連する位置に、該物体に関する
情報を投映する物体情報出力手段と、を備えることを特
徴としている。
に成された本発明は、装着者の眼前に配置される半透過
スクリーンを備えたシースルー型ヘッドマウントディス
プレイにおいて、 a)装着者の眼前の外部の映像を撮影する外部映像撮影手
段と、 b)撮影された外部映像に基づき、所定の物体の位置を検
出する物体位置検出手段と、 c)検出された位置の情報を用いて、上記半透過スクリー
ン上の該物体の位置に関連する位置に、該物体に関する
情報を投映する物体情報出力手段と、を備えることを特
徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態及び効果】装着者がＨＭＤを装着す
ると、眼前には半透過スクリーンが位置する。装着者は
半透過スクリーンを通して外部の映像を視認できる。一
方、ＨＭＤの外部映像撮影手段は装着者の眼前の外部の
映像を撮影し、その映像情報を物体位置検出手段に送
る。物体位置検出手段は、周知の画像処理方法を用い
て、映像中に含まれる所定の物体の位置を検出する。検
出された位置の情報は物体情報出力手段に送られ、物体
情報出力手段はその情報を用いて、半透過スクリーンの
その物体の位置に関連する位置に、その物体に関する情
報を投映する。物体に関する情報の投映位置を適切に設
定することにより、外部の映像とその物体に関する情報
とが装着者に分かりやすく重畳表示され、訓練、教育、
バーチャルリアリティ等において従来よりも大きな効果
を挙げることができるようになる。
ると、眼前には半透過スクリーンが位置する。装着者は
半透過スクリーンを通して外部の映像を視認できる。一
方、ＨＭＤの外部映像撮影手段は装着者の眼前の外部の
映像を撮影し、その映像情報を物体位置検出手段に送
る。物体位置検出手段は、周知の画像処理方法を用い
て、映像中に含まれる所定の物体の位置を検出する。検
出された位置の情報は物体情報出力手段に送られ、物体
情報出力手段はその情報を用いて、半透過スクリーンの
その物体の位置に関連する位置に、その物体に関する情
報を投映する。物体に関する情報の投映位置を適切に設
定することにより、外部の映像とその物体に関する情報
とが装着者に分かりやすく重畳表示され、訓練、教育、
バーチャルリアリティ等において従来よりも大きな効果
を挙げることができるようになる。
【０００７】本発明に係るＨＭＤでは、撮影した映像か
ら画像処理により物体の位置を検出するため、従来の磁
気又は超音波による検出よりもより正確な位置検出を行
なうことができ、ずれの少ない重畳表示を行なうことが
できる。
ら画像処理により物体の位置を検出するため、従来の磁
気又は超音波による検出よりもより正確な位置検出を行
なうことができ、ずれの少ない重畳表示を行なうことが
できる。
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例であるシースルー型ＨＭＤ
を図１〜図５により説明する。図１及び図２に示す通
り、本実施例のＨＭＤ１０は、従来のシースルー型ＨＭ
Ｄに外部映像撮影手段が付加されたものとなっている。
すなわち、従来のＨＭＤと同様、装着者の頭部に装着さ
れる本体部１１、本体部１１を装着したときに装着者の
眼前に配置される半透過型のスクリーン１２、スクリー
ン１２に映像を出力する映像出力部１３等を備え、更
に、外部映像撮影手段として、装着者の左右眼前に１対
の赤外撮像部１４が設けられている。各赤外撮像部１４
は、装着者の眼前に配置されるホットミラー１５と、ホ
ットミラー１５の外側に設けられたカメラレンズ１６及
びＣＣＤカメラ１７から成る。ホットミラー１５は、可
視光を透過し、赤外光を反射する光学素子であり、装着
者の眼前の景色から装着者の目の方に来る光のうち赤外
光のみを反射してＣＣＤカメラ１７の方に送る。
を図１〜図５により説明する。図１及び図２に示す通
り、本実施例のＨＭＤ１０は、従来のシースルー型ＨＭ
Ｄに外部映像撮影手段が付加されたものとなっている。
すなわち、従来のＨＭＤと同様、装着者の頭部に装着さ
れる本体部１１、本体部１１を装着したときに装着者の
眼前に配置される半透過型のスクリーン１２、スクリー
ン１２に映像を出力する映像出力部１３等を備え、更
に、外部映像撮影手段として、装着者の左右眼前に１対
の赤外撮像部１４が設けられている。各赤外撮像部１４
は、装着者の眼前に配置されるホットミラー１５と、ホ
ットミラー１５の外側に設けられたカメラレンズ１６及
びＣＣＤカメラ１７から成る。ホットミラー１５は、可
視光を透過し、赤外光を反射する光学素子であり、装着
者の眼前の景色から装着者の目の方に来る光のうち赤外
光のみを反射してＣＣＤカメラ１７の方に送る。
【０００９】本実施例のＨＭＤ１０の機能的構成を図３
に示す。映像出力部１３は、半透過スクリーン１２に表
示すべき映像を生成する映像生成部２１と、生成された
映像をスクリーン１２に投映する投映部２２とから成
る。映像生成部２１はコンピュータから成り、予め用意
されたプログラムを実行することにより映像生成部２１
として機能する。本実施例のＨＭＤ１０ではコンピュー
タに、この映像生成部２１としての機能に加え、赤外映
像処理部２３としての機能をも持たせている。
に示す。映像出力部１３は、半透過スクリーン１２に表
示すべき映像を生成する映像生成部２１と、生成された
映像をスクリーン１２に投映する投映部２２とから成
る。映像生成部２１はコンピュータから成り、予め用意
されたプログラムを実行することにより映像生成部２１
として機能する。本実施例のＨＭＤ１０ではコンピュー
タに、この映像生成部２１としての機能に加え、赤外映
像処理部２３としての機能をも持たせている。
【００１０】以上の構成を有する本実施例のＨＭＤ１０
の使用方法を次に説明する。まず、予め、これから視認
しようとする外部の物体２５に赤外光源２６を取り付け
る。赤外光源２６としては、赤外ＬＥＤ（発光ダイオー
ド）が簡便で使用しやすい。なお、視認しようとする外
部物体２５は１個でもよいし複数個でもよいが、複数個
の場合は各赤外光源２６を識別できるようにしておく。
例えば、発光の時間的パターンを変えるとか、空間的パ
ターンをバーコード形式としておく等の方策をとること
ができる。
の使用方法を次に説明する。まず、予め、これから視認
しようとする外部の物体２５に赤外光源２６を取り付け
る。赤外光源２６としては、赤外ＬＥＤ（発光ダイオー
ド）が簡便で使用しやすい。なお、視認しようとする外
部物体２５は１個でもよいし複数個でもよいが、複数個
の場合は各赤外光源２６を識別できるようにしておく。
例えば、発光の時間的パターンを変えるとか、空間的パ
ターンをバーコード形式としておく等の方策をとること
ができる。
【００１１】次に、ＨＭＤ１０の本体部１１を装着者の
頭部に装着し、エアバッグ等により本体部１１を頭部に
固定する。頭部に対する本体部１１の位置が固定された
後、半透過スクリーン１２に適当な調整用パターンを投
映し、装着者がその調整用パターンを所定の位置で視認
するように、映像出力部１３の調整を行なう。なお、必
要があれば出力映像の焦点調整も行なう。
頭部に装着し、エアバッグ等により本体部１１を頭部に
固定する。頭部に対する本体部１１の位置が固定された
後、半透過スクリーン１２に適当な調整用パターンを投
映し、装着者がその調整用パターンを所定の位置で視認
するように、映像出力部１３の調整を行なう。なお、必
要があれば出力映像の焦点調整も行なう。
【００１２】以上の準備が整った後、使用を開始する。
装着者が外部物体２５の方に向くと、外部物体２５に取
り付けられた赤外光源２６から発した赤外光は左右のホ
ットミラー１５で反射され、カメラレンズ１６を介して
それぞれの対応ＣＣＤカメラ１７に送られる。ＣＣＤカ
メラ１７は撮影した映像を表わす映像信号を生成し、赤
外映像処理部２３に送る。なお、赤外映像処理部２３に
おける物体認識をより容易にするため、ＣＣＤカメラ１
７の前に赤外光フィルタを設け、撮影画像から予め不要
な可視光を除去しておいてもよい。
装着者が外部物体２５の方に向くと、外部物体２５に取
り付けられた赤外光源２６から発した赤外光は左右のホ
ットミラー１５で反射され、カメラレンズ１６を介して
それぞれの対応ＣＣＤカメラ１７に送られる。ＣＣＤカ
メラ１７は撮影した映像を表わす映像信号を生成し、赤
外映像処理部２３に送る。なお、赤外映像処理部２３に
おける物体認識をより容易にするため、ＣＣＤカメラ１
７の前に赤外光フィルタを設け、撮影画像から予め不要
な可視光を除去しておいてもよい。
【００１３】赤外映像処理部２３では、まず、赤外光源
２６の像が抜き出せるように、所定の赤外域波長を閾値
として映像信号から２値映像を生成する。この２値映像
に基づき、周知の画像処理技術により、各赤外光源２６
の位置を検出するとともに、時間的パターン又は空間的
パターンに基づいて各赤外光源２６の特定を行なう。赤
外映像処理部２３は、特定した赤外光源２６に対応して
予め記憶されている情報（物体情報）をメモリ（図示せ
ず）から取り出し、赤外光源２６の位置の情報とともに
映像生成部２１に送る。映像生成部２１では、物体情報
を映像化し、その物体情報映像を赤外光源２６の箇所又
はその近傍に配置した投映映像を生成する。投映映像は
投映部２２によりスクリーン１２に投映される。
２６の像が抜き出せるように、所定の赤外域波長を閾値
として映像信号から２値映像を生成する。この２値映像
に基づき、周知の画像処理技術により、各赤外光源２６
の位置を検出するとともに、時間的パターン又は空間的
パターンに基づいて各赤外光源２６の特定を行なう。赤
外映像処理部２３は、特定した赤外光源２６に対応して
予め記憶されている情報（物体情報）をメモリ（図示せ
ず）から取り出し、赤外光源２６の位置の情報とともに
映像生成部２１に送る。映像生成部２１では、物体情報
を映像化し、その物体情報映像を赤外光源２６の箇所又
はその近傍に配置した投映映像を生成する。投映映像は
投映部２２によりスクリーン１２に投映される。
【００１４】これにより装着者は、スクリーン１２を通
過してくる外部の物体２５の映像と、スクリーン１２に
投映される映像とを重畳して視認することになる。この
重畳映像の一例を図４に示す。この例では、赤外光源２
６を付けた物体２５の近傍にその物体２５に関する情報
（例えば、その物体２５の名称、属性等）が表示されて
いる。図５は、物体２７の内部構造又は物体２７の内部
に含まれる物の映像２８を物体２７と同じ箇所に重畳し
て表示する例を示したものである。このような重畳表示
により、装着者は各物体２５、２７に関する情報をその
場で認識することができ、飛行機や自動車の操縦訓練、
安全教育等においてより有効な訓練、教育を行なうこと
ができる。また、仮想現実体験等においては、外部に種
々の物体を配置すると共に、それに関する情報を予め準
備しておくことにより、装着者により多様な仮想現実体
験を与えることができるようになる。
過してくる外部の物体２５の映像と、スクリーン１２に
投映される映像とを重畳して視認することになる。この
重畳映像の一例を図４に示す。この例では、赤外光源２
６を付けた物体２５の近傍にその物体２５に関する情報
（例えば、その物体２５の名称、属性等）が表示されて
いる。図５は、物体２７の内部構造又は物体２７の内部
に含まれる物の映像２８を物体２７と同じ箇所に重畳し
て表示する例を示したものである。このような重畳表示
により、装着者は各物体２５、２７に関する情報をその
場で認識することができ、飛行機や自動車の操縦訓練、
安全教育等においてより有効な訓練、教育を行なうこと
ができる。また、仮想現実体験等においては、外部に種
々の物体を配置すると共に、それに関する情報を予め準
備しておくことにより、装着者により多様な仮想現実体
験を与えることができるようになる。
【００１５】なお、上記実施例では装着者の眼前にホッ
トミラー１５を設けることにより、装着者が視認する外
部映像に最も近い映像を撮影するようにしていたが、Ｈ
ＭＤの左右側部からＣＣＤカメラで直接前方の外部映像
を撮影するようにし、赤外映像処理部２３における画像
処理の段階で視差を補正するようにしてもよい。
トミラー１５を設けることにより、装着者が視認する外
部映像に最も近い映像を撮影するようにしていたが、Ｈ
ＭＤの左右側部からＣＣＤカメラで直接前方の外部映像
を撮影するようにし、赤外映像処理部２３における画像
処理の段階で視差を補正するようにしてもよい。
【００１６】また、上記実施例では、外部物体に赤外光
源を取り付ける構成としたが、ＨＭＤに赤外光の発光源
を取り付けるようにしてもよい。すなわち、ＨＭＤの前
面に赤外光を投射して、その反射光をＣＣＤカメラで撮
影することにより赤外光映像を撮影し、それに対して画
像処理を施すことにより物体を特定することができる。
この方法は、特に物体の外形が特徴を有する場合に有効
となる。
源を取り付ける構成としたが、ＨＭＤに赤外光の発光源
を取り付けるようにしてもよい。すなわち、ＨＭＤの前
面に赤外光を投射して、その反射光をＣＣＤカメラで撮
影することにより赤外光映像を撮影し、それに対して画
像処理を施すことにより物体を特定することができる。
この方法は、特に物体の外形が特徴を有する場合に有効
となる。
【図１】 本発明の一実施例であるＨＭＤの平面図。
【図２】 実施例のＨＭＤの側面図。
【図３】 実施例のＨＭＤの機能ブロック図。
【図４】 実施例のＨＭＤの表示の一例を示す説明図。
【図５】 別の表示の例を示す説明図。
１０…ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ） １１…本体部 １２…半透過スクリーン １３…映像出力部 １４…赤外撮像部 １５…ホットミラー １６…カメラレンズ １７…ＣＣＤカメラ ２１…映像生成部 ２２…投映部 ２３…赤外映像処理部 ２５、２７…外部物体 ２６…赤外光源
フロントページの続き (72)発明者 天藤 久 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所三条工場内 (72)発明者 間瀬 健二 京都府相楽郡精華町光台２−２ 株式会社 エイ・ティ・アール知能映像通信研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 装着者の眼前に配置される半透過スクリ
ーンを備えたシースルー型ヘッドマウントディスプレイ
において、 a)装着者の眼前の外部の映像を撮影する外部映像撮影手
段と、 b)撮影された外部映像に基づき、所定の物体の位置を検
出する物体位置検出手段と、 c)検出された位置の情報を用いて、上記半透過スクリー
ン上の該物体の位置に関連する位置に、該物体に関する
情報を投映する物体情報出力手段と、 を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレ
イ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31909797A JP3898816B2 (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 位置検出機能付きヘッドマウントディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31909797A JP3898816B2 (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 位置検出機能付きヘッドマウントディスプレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142784A true JPH11142784A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3898816B2 JP3898816B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=18106450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31909797A Expired - Fee Related JP3898816B2 (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 位置検出機能付きヘッドマウントディスプレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3898816B2 (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-11-04 JP JP31909797A patent/JP3898816B2/ja not_active Expired - Fee Related
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