JP2014127968A - 表示装置、および、表示装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】頭部装着型表示装置HMは、外景に重ねて視認される画像を表示する表示手段と、表示手段により、外景に重なって外景の一部を強調する強調表示画像を表示させる強調表示制御部163とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、外景と画像光による画像とを視認させ、ユーザーに、外景中の目的物を注視させることが可能な表示装置、および、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、外景に重ねて表示される画像によって外景の一部を強調することにより、ユーザーに、外景として視認可能な範囲の一部を注視させることができる。
本発明によれば、強調する対象物となり得る物が外景に複数存在する場合に、強調する対象物を選択して注視させることができる。
本発明によれば、外景を撮影して強調対象物を選択するので、ユーザーが視認可能な範囲に存在する対象物を確実に注視させることができる。
本発明によれば、複数の対象物を、ユーザーに順次注視させることができる。
本発明によれば、ユーザーの現在の状況に適した対象物を選択して強調表示できる。
本発明によれば、外景の複数の対象物を強調することが可能である。また、各対象物について異なる態様で強調するので、各対象物の強調の度合いに差を付けることができ、例えば重要度の違いをユーザーに認識させることができる。これにより、複数の対象物について効果的に強調し、ユーザーに注視させることができる。
本発明によれば、外景の少なくとも一部を隠すことによって、強調対象物をより効果的に強調し、確実に注視させることができる。
本発明によれば、外景の一部を隠すようにして、その一部を強調する画像を表示する。これにより、外景の一部を強調した画像に置き換えて視認させることができる。例えば、外景として視認される物を隠し、この物を拡大した画像を表示すれば、ユーザーには外景の一部だけが拡大して見える。このように、外景の一部の見え方を効果的に変えることができ、外景の一部をユーザーに注視させることができる。
本発明によれば、外景の一部を装飾する画像を表示して、その一部を強調し、ユーザーに注視させることができる。また、装飾の状態により、強調される外景の一部およびその他の部分の視認性を適宜調整することもできる。これにより、外景の一部の見え方を効果的に変えることができ、外景の一部をユーザーに注視させることができる。
本発明によれば、外景の光が光学部材を透過して画像光とともにユーザーの眼に入射するシースルー型の表示装置により、外景を強調する画像をユーザーに視認させ、外景の一部に注視させることができる。
本発明によれば、外景に重ねて表示される画像によって外景の一部を強調することにより、ユーザーに、外景として視認可能な範囲の一部を注視させることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る頭部装着型表示装置の外観図である。
頭部装着型表示装置HMは、ユーザーの頭部に装着される頭部装着型表示装置であり、ヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mounted Display)と呼ばれる。本実施形態の頭部装着型表示装置HMは、ユーザー(使用者、装着者)が、虚像を視認すると同時に外景も直接視認可能な光学透過型の頭部装着型表示装置である。
右光学像表示部26および左光学像表示部28は、それぞれユーザーの右眼および左眼の眼前に位置し、ユーザーの眉間に対応する位置で相互に接続されて一体となっている。右光学像表示部26の端部ERからは右保持部21が延伸し、左光学像表示部28の端部ELからは左保持部23が延伸している。
右保持部21の基端部には右表示駆動部22が内蔵され、左保持部23の基端部には左表示駆動部24が内蔵される。これら右表示駆動部22および左表示駆動部24により、頭部装着型表示装置HMはユーザーの右眼と左眼の各々に画像を視認させる。
また、頭部装着型表示装置HMの前面において右光学像表示部26と左光学像表示部28の境目部分には、カメラ61(撮影手段)が配置されている。カメラ61の位置は頭部装着型表示装置HMの前面のほぼ中央であり、ユーザーの左右の眼の中間位置となっている。
カメラ61は、静止画像の間欠撮影または動画像を撮影して撮影画像データを出力する。なお、本実施形態においてカメラ61は、1つのデジタルカメラとして例示するが、複数のデジタルカメラからなるステレオビデオカメラを採用してもよい。
画像表示部20の左表示駆動部24は、LED等の光源と拡散板とを有する左バックライト222、左バックライト222の拡散板から発せられる光の光路上に配置される透過型の左LCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)242、および、左LCD242を透過した画像光Lを導くレンズ群等を備えた左投写光学系252を備えている。
左投写光学系252は、左LCD242から射出された画像光Lを並行状態の光束にするコリメートレンズによって構成される。左投写光学系252を経た画像光Lは左導光板262に入射する。左導光板262は画像光Lを反射する複数の反射面が形成されたプリズムであり、画像光Lは左導光板262の内部において複数回の反射を経て左眼LE側に導かれる。そして、左眼LEの眼前に位置する面262Aで反射した画像光Lは左眼LEに向けて右光学像表示部26から射出され、この画像光Lが左眼LEの網膜に像を結び、ユーザーに画像を視認させる。
なお、左投写光学系252と左導光板262とを総称して「導光部」とも呼ぶ。この導光部は、画像光を用いてユーザーの眼前に虚像を形成する限りにおいて任意の方式を用いることができ、例えば、回折格子を用いても良いし、半透過反射膜を用いても良い。
画像表示部20と制御装置10とは、接続部40を介して各種信号の伝送を行う。右コード42、左コード44、および本体コード48には、例えば、金属ケーブルや、光ファイバーを採用することができる。
点灯部12は、LED等からなるインジケーターを備え、頭部装着型表示装置HMの動作状態(例えば、電源のON/OFF等)を、その発光状態によって通知する。タッチパッド14は、ユーザーの指による接触操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。十字キー16は、上下左右方向に対応するキーであり、押下操作に応じた信号を出力する。電源スイッチ18は、頭部装着型表示装置HMの電源状態を切り替えるスイッチである。
制御装置10は、入力情報取得部110と、記憶部120と、電源130と、制御部140と、通信インターフェイス185と、送信部(Tx)51、52と、を備える。前述の各部はバス(図示省略)により相互に接続されている。
表示制御部190は、右表示駆動部22および左表示駆動部24を制御する制御信号を生成する。具体的には、表示制御部190は、制御信号により、右LCD制御部211による右LCD241の駆動ON/OFFや、右バックライト制御部201による右バックライト221の駆動ON/OFF、左LCD制御部212による左LCD242の駆動ON/OFFや、左バックライト制御部202による左バックライト222の駆動ON/OFF、などを個別に制御することにより、右表示駆動部22および左表示駆動部24のそれぞれによる画像光の生成および射出を制御する。例えば、表示制御部190は、右表示駆動部22および左表示駆動部24の両方に画像光を生成させたり、一方のみに画像光を生成させたり、両方共に画像光を生成させなかったりする。
表示制御部190は、右LCD制御部211と左LCD制御部212とに対する制御信号を、送信部51および52を介してそれぞれ送信する。また、表示制御部190は、右バックライト制御部201と左バックライト制御部202とに対する制御信号を、それぞれ送信する。
通信インターフェイス185は、外部の通信回線5に接続され、この通信回線5を介して外部のサーバー6との間で通信を実行する。通信インターフェイス185は、制御部140の制御に従ってサーバー6との間で各種データを送受信する。通信インターフェイス185と通信回線5との間、および通信回線5を構成する具体的な通信回線は、有線であっても無線であってもよい。
また、通信インターフェイス185は、パーソナルコンピューター、携帯電話端末、ゲーム機、DVDプレイヤー等の映像再生機器などの外部の機器に接続され、これらの各機器から入力される各種コンテンツのアナログ映像信号または画像データを、表示制御部190に出力する。通信インターフェイス185は上記機器と有線接続されるコネクターやインターフェイス回路、或いは、無線LANやBluetooth(登録商標)等の近距離無線通信インターフェイスを備えていてもよい。
右表示駆動部22は、受信部(Rx)53と、右バックライト(BL)制御部201および右バックライト(BL)221と、表示素子として機能する右LCD制御部211および右LCD241と、右投写光学系251とを備える。
受信部53は、送信部51から入力される信号を受信する。右バックライト制御部201は、受信部53に入力された制御信号に基づいて、右バックライト221を駆動する。右LCD制御部211は、受信部53に入力されたクロック信号と、垂直同期信号と、水平同期信号と、右眼用の画像データとに基づいて、右LCD241を駆動する。右LCD241は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルであり、右LCD制御部211により駆動されて各種画像を描画する。
なお、右バックライト制御部201、右LCD制御部211、右バックライト221、および右LCD241を総称して右側の「画像光生成部」と呼び、左バックライト制御部202、左LCD制御部212、左バックライト222、および左LCD242を総称して、左側の「画像光生成部」と呼ぶ。また、右保持部21および左保持部23を総称して単に「保持部」と、右表示駆動部22および左表示駆動部24を総称して単に「表示駆動部」と、右光学像表示部26および左光学像表示部28を総称して単に「光学像表示部」とも呼ぶ。
そして、これら表示駆動部と、画像光生成部とによって本発明の表示手段が構成される。表示手段には、光学像表示部を含んでもよいし、導光部を含んでもよい。
以下の説明では、頭部装着型表示装置HMによりユーザーが視認する虚像を「画像」と呼ぶ。この画像は、右LCD241、左LCD242に形成される画像がユーザーの網膜に結像して認識されるものである。また、頭部装着型表示装置HMがユーザーに虚像を視認させることを「表示」と呼ぶ。
制御部140が備える撮影画像処理部161は、カメラ61の撮影画像データを取得して解析し、撮影画像データに写っている物(以下、対象物という)を認識する。
対象選択部162は、撮影画像処理部161が認識した対象物の中から強調表示する対象物を選択して、強調表示する対象物(以下、強調対象物という)として設定する。撮影画像処理部161が認識した対象物の中から強調対象物を選択する処理は、予め設定された条件に基づき行われる。この条件は、記憶部120に記憶されている強調表示設定データ123に含まれる。例えば、撮影画像処理部161がカメラ61の撮影画像データから各対象物の画像を抽出し、対象選択部162が各対象物の画像の特徴量を算出し、算出した特徴量に基づいて各対象物が強調対象物に該当するか否かを判別する。ここで選択される強調対象物は一つであっても複数であってもよい。さらに、複数の対象物を、一つずつ順に、強調対象物として選択することも可能である。
強調表示制御部163は、対象選択部162により選択された強調対象物に対応した強調画像を生成し、この強調画像の画像データを表示制御部190に出力して、右表示駆動部22および左表示駆動部24により表示させる。記憶部120には、強調画像を生成するための強調画像データ124が記憶されている。強調画像データ124は、例えば強調画像に配置される画像、強調画像の背景に使用されるパターン、強調画像の背景色や形状を定めるデータ等を含む。強調表示制御部163は、強調画像データ124を利用して、カメラ61の撮影画像データに適合する強調画像を生成する。
図4は、頭部装着型表示装置HMの動作を示すフローチャートであり、強調表示に関する動作を示す。
図5および図6は、頭部装着型表示装置HMによる強調表示の動作の説明図である。図5(A)は対象物を認識する処理を示し、(B)は強調画像の一例を示し、(C)は強調画像の別の例を示す。図6(A)は対象物を認識する処理を示し、(B)は強調画像の例を示し、(C)は(B)に続けて表示される強調画像の例を示す。
図5および図6中の符号VAは、頭部装着型表示装置HMを装着したユーザーの視野(視界)を示し、DAは画像表示部20による表示可能領域を示す。表示可能領域DAは、画像光Lにより画像が視認される範囲を指し、右LCD241および左LCD242の表示可能範囲、右バックライト221および左バックライト222のサイズ、右投写光学系251、左投写光学系252、右導光板261、および左導光板262の光学特性等により決定される。本実施形態では視野VAのほぼ中央に矩形の表示可能領域DAが存在する。頭部装着型表示装置HMは、表示可能領域DAの中において画像を表示できる。
対象選択部162は、撮影画像処理部161が認識した対象物311A、311Bのうち、強調表示する条件に該当する対象物を検索し、対象物311Aが強調対象の条件に該当すると判別して、強調対象として対象物311Aを選択する。
図5(B)は、強調表示制御部163により、対象物311Aを強調表示する強調画像が生成されて表示された例であり、対象物311Aに重なる位置に、強調画像321が表示されている。強調画像321の表示位置およびサイズは、撮影画像処理部161が対象物311Aを検出した位置と表示可能領域DAとの相対位置等に基づいて強調表示制御部163が決定する。強調画像321は、予め強調画像データ124として記憶された信号の画像データであってもよい。また、撮影画像処理部161または強調表示制御部163が、カメラ61の撮影画像データから対象物311Aの画像を切り出して拡大し、強調画像321として用いてもよい。
この図5(C)の例の強調画像322は、対象物311Aの視認性に影響を与えずに、その周囲の視認性を低下させることで、対象物311Aを際立たせるものである。この場合、対象物311Aそのものの見え方に影響を与えることなく強調できる。
このようにして複数の対象物の全てについて強調表示を行った場合(ステップS21;Yes)、制御部140はステップS17に移行する。
まず、図6(B)に示すように、対象選択部162が対象物312Bを選択し、対象物312Bを強調する強調画像324が表示される。強調画像324は、強調画像322(図5(C))と同様に、対象物312Bの視認性を確保しつつ他の部分の視認性を低下させる画像である。
そして、この強調画像324が所定時間、表示されてから、図6(C)に示すように対象物312Fを強調表示する強調画像325に、表示が切り替えられる。強調画像325は、対象物312Fの視認性を確保しつつ他の部分の視認性を低下させる画像である。
また、ユーザーにより視認可能な外景において強調対象物を選択する対象選択部162を備え、強調表示制御部163は、対象選択部162により選択された強調対象物を強調する強調表示画像を表示させるので、強調する対象物となり得る物が外景に複数存在する場合に、強調する対象物を選択して注視させることができる。
また、本発明は、上記頭部装着型表示装置HMであって、対象選択部162は、複数の対象物を予め設定された条件に従って順次強調対象物として選択し、ユーザーに順次注視させることができる。
また、強調表示制御部163は、表示手段により外景の少なくとも一部を隠す強調画像を表示させるので、強調対象物をより効果的に強調し、確実に注視させることができる。
さらに、上記実施形態では、画像表示部20と制御装置10とが分離され、接続部40を介して接続された構成を例に挙げて説明したが、制御装置10と画像表示部20とが一体に構成され、ユーザーの頭部に装着される構成とすることも可能である。さらに、制御装置10と画像表示部20とが、より長いケーブルまたは無線通信回線により接続され、制御装置10として、ノート型コンピューター、タブレット型コンピューターまたはデスクトップ型コンピューターのディスプレイ、ゲーム機や携帯型電話機やスマートフォンや携帯型メディアプレーヤーを含む携帯型電子機器、その他の専用機器が有するディスプレイ等を用いてもよい。
上記実施形態の頭部装着型表示装置HMは、左右のバックライト221、222と、左右のバックライト制御部201、202と、左右のLCD241、242と、左右のLCD制御部211、212とを備える画像光生成部を用い、画像光生成部が生成した光を右導光板261及び左導光板262によりユーザーの眼に導く構成とした。
これに対し、MEMSミラーを用いた走査光学系を採用してもよい。すなわち、画像表示素子として、信号光形成部と、信号光形成部が射出する光を走査するMEMSミラーを有する走査光学系と、走査光学系により走査される光によって虚像が形成される光学部材とを備えてもよい。この構成では、信号光形成部が射出した光がMEMSミラーにより反射され、光学部材に入射し、光学部材の中を導かれて、虚像形成面に達する。MEMSミラーが光を走査することにより、虚像形成面に虚像が形成され、この虚像をユーザーが眼で捉えることで、画像が認識される。この場合の光学部品は、例えば上記実施形態の右導光板261及び左導光板262のように、複数回の反射を経て光を導くものであってもよく、虚像形成面は、面262Aのようにハーフミラー面となっていてもよい。
Claims (11)
- 頭部装着型の表示装置であって、
外景に重ねて視認される画像を表示する表示手段と、
前記表示手段により、前記外景に重なって前記外景の一部を強調する強調表示画像を表示させる制御手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。 - 請求項1記載の表示装置であって、
前記表示装置を装着したユーザーにより視認可能な前記外景において強調対象物を選択する対象選択手段を備え、
前記制御手段は、前記対象選択手段により選択された前記強調対象物を強調する前記強調表示画像を表示させることを特徴とする表示装置。 - 請求項2記載の表示装置であって、
前記外景を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された撮影画像から対象物を検出する画像処理手段と、を備え、
前記対象選択手段は、予め設定された条件に従って、前記画像処理手段により検出された対象物から前記強調対象物を選択することを特徴とする表示装置。 - 請求項3記載の表示装置であって、
前記対象選択手段は、前記画像処理手段により検出された複数の対象物を予め設定された条件に従って順次強調対象物として選択することを特徴とする表示装置。 - 請求項3記載の表示装置であって、
前記対象選択手段は、前記表示装置の現在位置に基づいて、前記画像処理手段により検出された対象物から前記強調対象物を選択することを特徴とする表示装置。 - 請求項3記載の表示装置であって、
前記対象選択手段は、前記画像処理手段により検出された複数の対象物を選択可能であり、
前記制御手段は、前記対象選択手段により選択された複数の対象物をそれぞれ異なる態様で強調する前記強調表示画像を前記表示手段により表示させることを特徴とする表示装置。 - 請求項1ないし6のいずれか一項記載の表示装置であって、
前記制御手段は、前記表示手段により前記外景の少なくとも一部を隠す画像を表示させることを特徴とする表示装置。 - 請求項7記載の表示装置であって、
前記制御手段の制御により前記表示手段によって前記外景の少なくとも一部を隠すように表示される画像は、当該画像により隠される前記外景の一部を強調した画像であることを特徴とする表示装置。 - 請求項1ないし8のいずれか一項記載の表示装置であって、
前記制御手段の制御により前記表示手段によって前記外景の一部に重なって表示される画像は、当該画像に重なる前記外景の一部を装飾する画像であることを特徴とする表示装置。 - 請求項1ないし9のいずれか一項記載の表示装置であって、
前記表示装置は、ユーザーに画像を視認させる頭部装着型表示装置であり、
前記表示手段は、
表示用画像データを用いて画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部と、
射出された前記画像光を前記ユーザーの眼に導く光学部材と、
を含み、
前記外景の光は前記光学部材を透過して前記画像光とともに前記ユーザーの眼に入射することを特徴とする表示装置。 - 外景に重ねて視認される画像を表示する表示手段を有する頭部装着型の表示装置の制御方法であって、
前記表示手段により、前記外景に重なって前記外景の一部を強調する強調表示画像を表示させること、
を特徴とする表示装置の制御方法。
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