JP2012008290A - 眼鏡型表示装置及びサーバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】眼鏡型表示装置1は、視界を撮像するとともに、視界内において利用者が注視している注視対象を特定し、この注視対象に関連した情報を取得、表示する。フレームの全体構造は、前部のリム2と左右のテンプル3R、3Lから成る。リム2には利用者の視界における視線方向を検出する視界同調カメラ9を備え、リム2又はテンプル3R、3Lには姿勢変化を検出する姿勢変化検出部、制御部、注視対象の関連情報を視界内に表示する画像表示部を備える。制御部は、視界同調カメラ9の視界の画像情報及び視線方向の検出結果と、姿勢変化検出部の検出結果とに基づいて、視界内の注視対象を特定し、その関連情報を取得する。
【選択図】図1
Description
この眼鏡型表示装置によれば、前記視線方向検出手段で前記利用者の視線方向を検出するとともに、姿勢変化検出手段で検出された姿勢変化の検出結果に基づいて、上記利用者の視線方向の検出結果を速やかに補正することができる。これにより、視界画像内で利用者が注視している注視対象を特定するときの精度を高めることができる。さらに、その注視対象に関連した関連情報をより確実に且つリアルタイムに表示することができる。
この眼鏡型表示装置によれば、利用者が注視している視線方向を中心にして視界の画像を撮像することができ、その撮像した画像の中央に注視対象が位置することになる。また、注視対象を特定しやすくなるように撮像した画像を拡大する場合でも、その拡大した画像から注視対象がはみ出にくくなる。従って、注視対象をより精度よく特定することができる。
この眼鏡型表示装置によれば、前記視界の画像情報、前記視線方向の検出結果及び前記眼鏡型表示装置の姿勢変化の検出結果に加えて、眼鏡型表示装置の現在位置情報及び利用者が注視対象を見ている方向の方位の少なくとも一方を、注視対象の特定に用いることにより、注視対象をより正確に特定することができる。
この眼鏡型表示装置によれば、視界における注視対象を見ているときに、その注視対象と所定の位置関係になるように関連情報が表示されるので、注視対象とその関連情報とを一緒に見るときの視認性が向上する。
この眼鏡型表示装置によれば、視界内の注視対象の位置から大きくずれた位置に、その注視対象に関連した関連情報が表示されるのを防止できる。
この眼鏡型表示装置によれば、視界内の注視対象と利用者の眼との間の注視対象距離を検出し、その検出結果に基づいて、視界に重ねて表示する関連情報の像の形成位置を変化させることにより、その関連情報の像の形成位置を前記注視対象距離だけ離れた位置に合わせることができる。これにより、利用者は、視界内の注視対象と視界に重ねて表示する情報とを一緒に見る場合に違和感が生じることなく眼の疲労の増加も抑えることができる。
また、前記注視対象距離検出手段は、前記利用者の少なくとも一方の眼に所定の基準パターンからなる参照光を照射し前記参照光が照射された前記眼からの反射画像を検知する手段を有し、前記眼から反射した反射画像における前記基準パターンのひずみの程度に基づいて、前記注視対象距離を検出してもよい。この場合は、利用者の眼のレンズの厚さに応じて変化するレンズ表面の曲率と、利用者が注視対象を注視しているときの眼の焦点距離に対応する前記注視対象距離との関係に基づき、眼から反射した反射画像における基準パターンのひずみの程度から、レンズ表面の曲率を求め、眼の焦点距離に対応する注視対象距離を算出することができる。これにより、利用者の眼と注視対象との間の距離を直接測定することなく、前記注視対象距離を間接的に検出することができる。
また、前記注視対象距離検出手段は、前記利用者の両眼の瞳孔の動きを検知する手段を有し、前記両眼の瞳孔の動きから得られる輻輳の度合いに基づいて前記注視対象距離を検出してもよい。この場合は、利用者の両眼の輻輳の程度と、利用者が注視対象を注視しているときの眼の焦点距離に対応する前記注視対象距離との関係に基づき、前記利用者の両眼の瞳孔の動きから得られる輻輳の度合いから、眼の焦点距離に対応する注視対象距離を算出することができる。これにより、利用者の眼と注視対象との間の距離を直接測定することなく、前記注視対象距離を間接的に検出することができる。前記輻輳の度合いは、例えば、利用者の両眼の瞳孔中心同士の距離から求めたり、眼の全体形状における瞳孔(又は黒目部分)の相対的な位置から求めたりすることができる。
また、前記注視対象距離検出手段で検出した前記注視対象距離に応じて前記情報の像形成位置を調整して表示する第1の表示モードと、前記注視対象距離にかかわらず前記情報の像形成位置を固定して表示する第2の表示モードとを切り替えて実行可能に構成してもよい。この場合は、利用者が見ている視界中の注視対象とその注視対象に関連した関連情報とを一緒に確認したいときは、前記第1の表示モードを選択して実行させることにより、眼の焦点をほとんど変化させることなく注視対象及びその関連情報の両方を確認することができる。一方、利用者に見える視界とは関係なく、眼鏡型表示装置で表示された情報を確認したいときは、前記第2の表示モードを選択して実行させることにより、視界の画像にじゃまされることなく、その視界の画像を背景として当該情報を確認することができる。このように利用者が確認したい情報の内容に応じて適切な表示モードを選択することができる。
この眼鏡型表示装置によれば、当該眼鏡型表示装置内のメモリに対して関連情報の検索を行ったり通信ネットワーク上のサーバに対して関連情報の検索を行ったりすることなく、近距離無線通信で受信した前記関連情報を表示することができる。また、近距離無線通信で受信した前記注視対象を特定に使用可能な情報に基づいて、注視対象を特定することもできる。
この眼鏡型表示装置によれば、前記注視対象の画像情報、前記注視対象の特徴抽出情報、及び前記注視対象に備えられた記憶媒体から取得された情報の少なくとも一つの情報を、通信ネットワークを介して、比較的処理能力高くデータベース機能等の各種機能を具備することが容易なサーバに送信し、そのサーバで検索された関連情報を受信して取得する。このようにサーバと通信することにより、注視対象の特定と関連情報との整合性の精度を高められた関連情報をサーバから効率よく取得することができる。しかも、注視対象についてより詳しく且つバリエーションも広範囲にわたった内容を有する関連情報を取得することも可能になる。
ここで、通信ネットワークを介してサーバと通信するための通信手段を備える代わりに、有線又は無線の近距離通信により別体の通信端末装置と通信するための近距離通信手段を備えてもよい。この場合は、移動体通信ネットワークなどの通信ネットワークに接続するための通信機能を眼鏡型表示装置自体が備えていなくても、有線又は無線の近距離通信により通信可能な別体の通信端末装置を介して、通信ネットワークに接続し、通信ネットワーク上のサーバと通信することが可能になる。
この眼鏡型表示装置によれば、利用者は、眼鏡型表示装置を装着するという簡単な操作で、自分のスケジュール情報等の最新情報を確認することができる。しかも、その利用者が最新情報を確認していることを周囲の人に気付かれることもない。
この通信端末システムによれば、移動体通信ネットワークなどの通信ネットワークに接続するための通信機能を眼鏡型表示装置自体が備えていなくても、有線又は無線の近距離通信により通信可能な通信端末装置を介して通信ネットワークに接続し、通信ネットワーク上のサーバと通信することが可能になる。
図1は、本発明の一実施形態に係る眼鏡型表示装置1の一構成例を示す斜視図である。図2(a)及び(b)はそれぞれ同眼鏡型表示装置1を上方から見た上面図である。眼鏡型表示装置1は、利用者の両眼の前方を覆うように頭に装着することにより、利用者が注視した注視対象に関する関連情報等の各種情報を利用者が視認できるように前方視界に重ね合わせて表示することができる。
また、図2(b)は、コンバイナ光学系125を用いた画像表示方式を採用した構成例を示している。コンバイナ光学系125は、例えば内部に偏光ビームスプリッタと1/4波長板と主反射面とを有する平板状の透明基板で構成され、右レンズ5Rの中に埋め込むように設けられる。コンバイナ光学系125は、右側のテンプル3Rの内側にある光源の画像表示面から出射した表示光束を使用者の眼の方向に導くように構成されている。
眼鏡型表示装置1のリム2又はテンプル3R,3Lの内部には、画像表示部12を構成する構成要素の少なくとも一部と、画像表示部12で用いる画像信号を生成する画像生成部11と、画像表示部12での画像表示を制御する表示制御手段としての表示制御部13と、CPUやROM等で構成された制御手段としての制御部14と、記憶手段としてのメモリ15と、電源手段としてのバッテリ16と、装着検知部17とが格納されている。また、眼鏡型表示装置1は、通信部25と、姿勢変化検出部28とを更に備えている。
また、表示制御部13は、前方視界における注視対象の位置と関連情報の表示位置とのずれが所定範囲よりも大きくなった場合は、関連情報の表示を停止するように制御してもよい。
また、表示制御部13は、表示する画像の形成位置(焦点位置)を、利用者が注視対象を見ているときの視線が合焦している位置に合わせるように変化させるための像形成位置可変手段(焦点距離調整部)としても機能する。
なお、姿勢変化検出部28は、加速度センサとともに又は加速度センサに代えて地磁気センサを備え、眼鏡型表示装置1に定義された座標を基準にして地磁気センサで検出される方位情報に基づいて眼鏡型表示装置1の姿勢変化を検出するように構成してもよい。
利用者が注視しようとしている注視対象が同じであるにもかかわらず、何らかの理由により、眼鏡型表示装置1を装着している利用者の頭部に振動やふらつき等のぶれが発生する場合がある。利用者の頭部にぶれが発生すると、その頭部に装着した眼鏡型表示装置1の視界同調カメラ9で撮像される視界の画像における視線方向もぶれてしまうため、その撮像画像や視線方向に基づいて特定する利用者の注視対象の特定精度が低下するおそれがある。そこで、姿勢変化検出部28によって検出された眼鏡型表示装置1の姿勢変化の検出結果に基づいて、視界同調カメラ9で撮像される視界の画像における視線方向を補正する制御を行うことにより、注視対象の特定精度を向上させることができる。
視界同調カメラ9で撮像した視界の画像の撮像及び視線方向の検出結果に基づく注視対象の特定処理を頻繁に実行すると、眼鏡型表示装置1における処理の負荷が大きくなってしまうおそれがある。そこで、眼鏡型表示装置1の姿勢が大きく変化したときに、その眼鏡型表示装置1を装着した利用者が注視している注視対象が変わった可能性が高い点に着目し、眼鏡型表示装置1の姿勢変化の検出結果(姿勢変化量)が、予め設定した閾値の範囲よりも大きくなったときに、視界同調カメラ9による視界の画像の撮像処理及び視線方向の検出処理を行うとともに、それらの視界の画像及び視線方向の検出結果に基づく注視対象の特定処理を行うように制御する。これにより、眼鏡型表示装置1における処理の負荷の増大を回避しつつ、利用者の注視対象を特定できるようになる。
視界同調カメラ9による視界の画像の撮像処理や視線方向の検出処理が、眼鏡型表示装置の姿勢変化(利用者の頭部の姿勢変化)に追従できない場合がある。この場合は、視界の撮像画像や視線方向に基づいて利用者の注視対象をリアルタイムに特定することができなかったり、特定する利用者の注視対象の特定精度が低下したりするおそれがある。そこで、視界同調カメラ9による視界の画像の撮像処理や視線方向の検出処理に必要な処理時間に基づいて、その撮像処理及び視線方向の検出処理を行うインターバルを予め設定しておく。そして、視界の撮像画像や視線方向に基づいて利用者の注視対象を特定した後、その後に到来する次の撮像・視線検出タイミングまでは、眼鏡型表示装置1の姿勢変化の検出結果に基づいて、直近の撮像済みの視界の画像及び検出済みの視線方向を補完することにより、注視対象を特定するように制御する。この制御により、注視対象の特定精度が低下することなく、利用者の注視対象をリアルタイムに特定することができる。
図5(a)において、注視対象距離検出部10は、例えば、赤外光を放射する発光ダイオード等の光源101と、偏光フィルタ102と、投光レンズ103と、受光レンズ104と、CCD又はCMOS等の固体撮像素子等からなる撮像手段としてのイメージセンサ105と、焦点距離演算手段106とを備えている。
また、焦点距離演算手段106は、補正後の画像I’中の格子模様Sをトレースし、格子模様Sを抽出する。この格子模様Sは、水晶体に映っている部分では水晶体の曲面に沿って歪んでおり、照射時の直線で構成される格子模様から曲線で構成される格子模様となっている。
図7において、制御部14から供給される画像信号を処理するための光源ユニット部110が設けられている。光源ユニット部110には、制御部14からの画像信号が入力され、それに基づいて画像を生成するための画像信号を発生する画像信号供給部111が設けられ、この画像信号供給部111から画像信号112、垂直同期信号113及び水平同期信号114が出力される。また、光源ユニット部110には、画像信号供給部111から伝達される画像信号112をもとに強度変調されたレーザ光を出射する光源としてのレーザ発振部115と、前方視界に重ね合わせて表示する画像(虚像)の形成位置を、利用者が注視対象を見ているときの焦点位置に合わせるように、網膜に走査する像の焦点を調整する焦点距離調整部130とが設けられている。
一方、図8(b)に示すように、レンズ鏡筒119が最も左側位置にあるとき、すなわち、レーザ光源116と投光レンズ群118とが最も近い位置にある場合には、レーザ光源116から出射したレーザ光は投光レンズ群118によって拡散光となって垂直走査系121のガルバノミラー121aに入射する。最終的に第2リレー光学系124から利用者の右眼に拡散光が入射することで、近く(例えば、30センチメートル前方)に画像が表示されていると感じる。
なお、図10の例では、画像分析サーバ21が画像分析によって特定した注視対象の情報を情報提供サーバ22に送信しているが、眼鏡型表示装置1が、画像分析サーバ21から注視対象の情報をいったん受信して保存し、その注視対象の情報を情報提供サーバ22に送信することにより関連情報を取得するようにしてもよい。
また、上記利用者の視線が樹木(注視対象)にロックオンしたか否かは、利用者の眼球の焦点が樹木に留まっている時間を基準にして判断することができる。例えば、利用者の眼球の焦点が樹木に留まっている状態が所定時間だけ継続したときに、その樹木にロックオンしたと判断することができる。上記所定時間は、注視対象の種類等に応じて設定され、より具体的には数秒(例えば、2〜5秒程度)に設定してもよい。
なお、上記利用者の視線がテレビ(注視対象)にロックオンしたか否かは、前述の樹木の場合と同様に、利用者の眼球の焦点がテレビに留まっている時間を基準にして判断することができる。
図14において、眼鏡型表示装置1を装着した利用者が、注視対象として例えば店舗を注視すると(ステップ1)、眼鏡型表示装置1の注視対象距離検出部10が、利用者の眼球の焦点が店舗にロックオンしたことを注視対象距離検出部10が検出する(ステップ2)。すると、眼鏡型表示装置1では、利用者の眼から注視対象の店舗までの注視対象距離の算出(検出)が行われ(ステップ3)、その算出した注視対象距離の情報が焦点距離調整部130に送られる(ステップ4)。注視対象距離の情報を受信した焦点距離調整部130は、焦点距離の調整を行い(ステップ5)、調整が完了したら調整完了情報を画像生成部11に送る(ステップ6)。画像生成部11は、焦点距離調整部130から受信した調整完了情報と、温度センサ23から受信した温度情報とに基づいて、前方視界に重ね合わせて表示する温度及び時刻の情報の画像信号を生成する画像生成を行う(ステップ8)。画像表示部12は、時刻の情報と温度の情報とを含む画像を出力する(ステップ9)。これにより、画像表示部12によって前方視界の中に時刻の情報と温度の情報とを含む画像(虚像)が、店舗910と同じ位置に表示され、利用者は、図13に示すような焦点ぼけのない時刻及び温度の画像911を視認することができる(ステップ10,11)。なお、時刻の情報は、例えば画像生成部11内部のクロックから取得することができる。また、温度センサ23は、眼鏡型表示装置1に組み込んでもよいし、眼鏡型表示装置1とは別体に設けてもよい。
また、本実施形態によれば、特許文献1に記載されている眼鏡装置とは異なり、人物の顔に限定されることなく、利用者の視界内にある任意の対象について、その対象を注視するという簡単な動作により、注意対象を特定して関連情報を周囲に気付かれることなく確認することができる。また、本実施形態によれば、特許文献1の眼鏡装置では必須になっている視線検出前の前処理(撮像手段で撮影した画像から人物の顔を検出する処理)を行う必要もない。
また、本実施形態によれば、前方視界の中の注視対象とその前方視界に重ねて表示する情報とを一緒に見る場合に違和感が生じることなく眼の疲労の増加も抑えることができる。
2 リム
8 電源スイッチ
9 視界同調カメラ
10 注視対象距離検出部
11 画像生成部
12 画像表示部
13 表示制御部
14 制御部
15 メモリ
16 バッテリ
18 携帯通信端末
19 移動体通信網
20 インターネット通信網
21 画像分析サーバ
22 情報提供サーバ
24 視線検知部
25 通信部
28 姿勢変化検出部
130 焦点距離調整部
Claims (10)
- 視界内に情報を重ねて表示可能な眼鏡型表示装置であって、
視界を撮像する視界撮像手段と、
前記視界における利用者の視線方向を検出する視線方向検出手段と、
前記眼鏡型表示装置の姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段と、
前記視界撮像手段で撮像された視界の画像情報と、前記視線方向検出手段で検出された視線方向の検出結果と、前記姿勢変化検出手段で検出された姿勢変化の検出結果とに基づいて、前記視界内において前記利用者が注視している注視対象を特定する注視対象特定手段と、
前記注視対象特定手段で特定された注視対象に関連した関連情報を取得する関連情報取得手段と、
前記関連情報取得手段で取得された前記関連情報を前記視界内に表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1の眼鏡型表示装置において、
前記視線方向検出手段は、前記利用者の眼を撮像する利用者撮像手段を有し、前記利用者撮像手段で撮像された前記利用者の眼の画像に基づいて前記利用者の視線方向を検出することを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1又は2の眼鏡型表示装置において、
前記視界撮像手段の撮像方向を変化させる撮像方向可変手段と、
前記視線方向検出手段の検出結果及び前記姿勢変化検出手段の検出結果の少なくとも一方に基づいて、前記利用者の視線方向に前記視界撮像手段の撮像方向が向くように前記撮像方向可変手段を制御する撮像制御手段と、
を更に備えたことを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1乃至3のいずれかの眼鏡型表示装置において、
前記視界の方位を検出する方位検出手段と、当該眼鏡型表示装置の現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段とを、更に備え、
前記注視対象特定手段は、前記注視対象の特定に、前記方位の検出結果及び前記現在位置情報の少なくとも一方を更に用いることを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれかの眼鏡型表示装置において、
前記視界撮像手段で撮像された前記視界の画像情報、前記視線方向検出手段の検出結果、及び前記姿勢変化検出手段の検出結果の少なくとも一つに基づいて、前記視界における前記注視対象の位置と前記関連情報の表示位置とが所定の位置関係になるように前記関連情報の表示位置を制御する表示制御手段を、更に備えたことを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれかの眼鏡型表示装置において、
前記視界における前記注視対象の位置と前記関連情報の表示位置とのずれが所定範囲よりも大きくなった場合は、前記関連情報の表示を停止するように制御する表示制御手段を、更に備えたことを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれかの眼鏡型表示装置において、
前記視界における前記注視対象と前記利用者の眼との間の注視対象距離を検出する注視対象距離検出手段を、更に備え、
前記注視対象距離検出手段の検出結果に基づいて前記関連情報の表示位置を制御する表示制御手段を、更に備えたことを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1乃至7のいずれかの眼鏡型表示装置において、
近距離無線通信により、前記注視対象に備えられた記憶媒体に保存されている情報を受信して取得する手段を更に備えたことを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項1乃至8のいずれかの眼鏡型表示装置において、
通信ネットワークを介してサーバと通信するための通信手段を、更に備え、
前記関連情報取得手段は、前記注視対象の画像情報、前記注視対象の特徴抽出情報、及び前記注視対象に備えられた記憶媒体から取得された情報の少なくとも一つの情報を前記サーバに送信し、前記サーバで検索された前記注視対象に関連した関連情報を前記サーバから受信して取得することを特徴とする眼鏡型表示装置。 - 請求項9の眼鏡型表示装置と通信ネットワークを介して通信可能なサーバであって、
前記注視対象の画像情報、前記注視対象の特徴抽出情報、及び前記注視対象に備えられた記憶媒体から取得された情報の少なくとも一つの情報を、前記眼鏡型表示装置から受信する情報受信手段と、
前記眼鏡型表示装置から受信した情報に基づいて、前記注視対象を特定し、その特定した注視対象に関連した関連情報を検索する検索手段と、
前記検索手段で検索された前記注視対象に関連した関連情報を前記眼鏡型表示装置に送信する情報送信手段と、
を備えたことを特徴とするサーバ。
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