JP4673810B2 - 携帯型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯型映像端末装置に関し、特にその映像表示技術に関する。

近年、映像表示デバイスの小型化や低消費電力化が進展し、携帯可能な携帯型映像表示装置が広く普及してきている。さらに、強いマルチパスゴースト耐性と強力な誤り訂正を備え、移動携帯受信に強い特性をもつISDB―T（Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial ）地上デジタルワンセグ放送のサービスも開始された。

このワンセグ放送受信端末は、走行中の電車や車の中、歩行中でもクリアな放送映像を観賞することができるため、従来は難しかった移動しながらのテレビ視聴ができるようになった。

しかしながら、電車等に代表される走行中の乗り物での携帯映像表示装置による映像観賞は、視聴者自身が手で携帯映像表示装置を保持するため、不安定で振動する表示画面で放送映像を観賞することになる。このような形での映像観賞は、乗り物酔いに似た、「映像酔い」と呼称される症状を引き起こす恐れがある。

不安定で振動する表示画面による画像の揺れを改善する対策としては、画像表示部の空間的な位置が移動した場合に、観賞者から見た画像の空間的な表示位置が変化しないように、画像表示上の画像の表示位置を振動加速度とは逆向きに移動する図１２に示すような構成の画像表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の記載によると、図１２に示すように、縦加速度計123、横加速度計124で検出した加速度と逆向きに、画像データ記憶部127に記憶された画像を移動させることにより、画像表示装置121が振動しても画像は空間的に安定して、見易さが向上する。さらに、加速度計123、124の出力に表示位置補正計算部125が備えるハイパスフィルタを通し、人間の眼で追従することが困難な高速な高周波数振動のみの表示位置補正128を行う構成も開示されている。
特開平07-36421号公報、「画像表示装置」

上記特許文献１に記載の画像表示装置においては、画像表示装置121の振動を検出し、これに対応した画像の補正を行うことにより、画像表示装置121の振動に起因する画像の揺れを、相殺することが可能となっている。

しかしながら、振動に起因する画像の揺れを相殺する為には、加速度計123,124に高速検出が可能であり、かつ、高感度な位置センサが必要となり、さらに、表示位置補正計算部125には高速演算処理性能が、表示位置補正駆動部128には高速描画処理性能が必要になる。このため、「映像酔い」防止の為に、上記特許文献１に記載の発明を携帯映像表示装置に適用すると、以下のような問題が生じる。
１）高速、高感度の位置センサ、高速演算処理装置、高速描画処理装置の搭載による携帯映像表示装置の体積と重量の増大、コスト増。
２）高速演算処理装置、高速描画処理装置による消費電力の増大とコスト増。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡易な構成で「映像酔い」を効果的に軽減する画像表示装置を提供することを目的としている。

本発明による画像表示装置は、その振動から、映像酔いを引き起こし易い画像の揺れの原因となる振動を抽出し、これを元に画像の揺れを相殺する手段を備える。これにより、携帯映像表示装置の体積と重量の増大及び消費電力の増大を引き起こす高速演算処理装置及び高速描画処理装置等を用いる必要がなくなる。

上記の問題点を解決するため、本発明の携帯映像表示装置は、装置自体の動きを検出し、検出した装置の動きから人間の視覚が知覚可能な点滅周波数であるCFF (Critical Flicker Frequency)の30Hz以下の振動成分を抽出し、その振動を補正する方向に映像表示位置を補正することを特徴としている。

更に、本発明による携帯型映像表示装置は、検出した動きから例えば30Hz以下の低い周波数の回転運動を抽出して補正する方向に映像表示位置を変更することを特徴としている。

更に、本発明による携帯型映像表示装置は、表示する動画映像の画面全体の運動ベクトルを検出し、装置自体の運動と比較して映像表示位置の変更を行うことを特徴としている。

本発明の携帯映像表示装置は、装置自体の動きからゆっくりとした振動成分を抽出して、その運動を補正する方向に映像表示位置を変更する。特にゆっくりとした回転運動は映像酔いを引き起こしやすい運動であり、効率的な映像酔いの軽減が可能である。更に、低周波数の振動成分を補正するため、高速や演算処理や描画処理の必要がない携帯映像表示装置を実現可能である。

（第１の実施の形態）
本発明の携帯映像表示装置を実施するための最良の形態について図１〜７までを参照しながら説明する。図１は、本実施の形態による携帯型映像表示装置の一構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態による携帯型映像表示装置は、例えば地上デジタルのワンセグ放送電波を受信するアンテナ11と、受信部12と、装置自体の動きを検出する動き検出部13と、検出した動きから補正を行う振動成分を抽出する補正振動抽出部14と、抽出された振動成分を補正する方向に放送映像の表示位置を変更する表示位置変更処理部15と、映像を表示する表示部16と、から構成されている。そして、上記構成は、例えば図２の装置概観図に示すような上筐体21と下筐体22とに収納されている。上筐体21には表示画面16とアンテナ11が設けられている。下筐体22には操作ボタン23などが設けられ、視聴者は下筐体を把持し、必要なときに操作ボタン23を押しながら、表示画面16に表示される放送映像を視聴することができる。例えば図２に示す携帯電話機において、デジタル放送を視聴する場合には、上筐体21が横長になるようにし、一般的な通話やメールの場合には縦長になるようにすることができる場合には、横長の場合、すなわち、ワンセグなどのデジタル放送を視聴している場合にのみ振動成分を補正するようにしても良い。この場合、補正を行うケースとして、デジタル放送を視聴していることを検知した場合、携帯電話の平面的な移動を検知した場合（ユーザの移動をＧＰＳなどにより検知した場合）、補正処理を起動させるためのユーザの操作が行われた場合に限って、補正が行われる用にしても良い。

図３を参照しながら、地上デジタルのワンセグ放送の受信処理例を説明する。アンテナ11で受けたデジタル放送電波を、受信部12内のチューナ31によってユーザが希望する放送チャンネルに選局する。より具体的には、アンテナ11からのRF信号を増幅し、ユーザが希望する放送チャンネルの周波数を、所定の周波数に変換したIF信号を出力する。チューナ31から出力されたIF信号はOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部32においてOFDM復調処理が行われ、TSデータ（Transport Stream）を出力する。

より具体的には、入力されたIF信号はA/D変換された後に直交検波されベースバンドシンボルに変換される。その後、シンボル同期、フレーム同期部、FFT処理によってデータが復調される。さらに、デインターリーブ処理、ビタビ復号処理、RS復号部処理などの誤り訂正処理が実行されTSデータが出力される。OFDM復調部32から出力されたTSデータはTS処理部33において、デマックス処理、デコード処理が行われ、映像データと音声データとが出力される。映像データは表示位置変更部15に出力され、音声データはスピーカ34から出力される。

動き検出部13は携帯端末自体の動きを検出し、その検出結果を補正振動抽出部14に出力する。動き検出部13には回転運動を検出する角速度センサが備えられている。本実施の形態による携帯端末に実装可能な小型化された角速度センサの具体例としては、圧電振動ジャイロセンサ、コリオリ効果を利用した慣性センサなどが使用可能である。

動き検出部13は、図２の斜線部に示すように表示画面部16の中心に配置する。動き検出部13を下筐体22に配置した場合には、動き検出部が検出する端末の動きと表示画面16の動きが一致しないため、補正処理を行う必要がある。さらに、上筐体21が下筐体22とヒンジ接続され回転する機構を備えている場合には、その補正処理はさらに複雑になる。本実施の形態のように動き検出部13を表示画面16の中心に配置することにより、動き検出部13が検出する端末の回転運動と表示画面の回転運動とが一致し、上筐体21が下筐体22とヒンジ接続され回転する機構を備えた場合でも、補正処理を行う必要がなくなるという利点がある。

本実施の形態では、動き検出部13として角速度センサを用いたが、表示画面に対する垂直、水平運動を検出する加速度センサ、例えば、Si材料を利用しMEMS技術により製造されるピエゾ抵抗センサや静電容量型、磁気変化を検出する磁気センサなどを使用することも可能である。また、表示画面付近に視聴者を撮影するCCDカメラを設けておき、CCDカメラにより撮影された映像を解析することで視聴者の眼の移動を検出し、表示画面と視聴者の眼との位置関係の変化、動きを検出することも可能である。

補正振動抽出部14における処理内容について、図４を参照しながら説明する。動き検出部13により検出された振動検出結果は、A/D変換部41においてデジタルデータに変換され、ローパスフィルタ42により、低い周波数帯域の振動成分のみが抽出される。ローパスフィルタ42としては、図5（A）に示すように、加算器51と、遅延器52と、乗算器53と、から構成されるIIRフィルタ（Infinite -duration Impulse Response Filter）や、図5（B）に示すように、加算器51と多段の遅延器52と乗算器53とから構成されるFIRフィルタ(Finite Impulse Response Filter)などのデジタルフィルタを用いることができる。IIRフィルタはA/D変換部41からの入力信号を遅延器52において所定の時間遅延させた後に加算器51によってフィードバックし、乗算器53によって係数Kの乗算を行い出力するローパスフィルタである。FIRフィルタはA/D変換部41からの入力信号を各遅延器52-1,52-2で順次遅延させ、各遅延器52-1,52-2の出力を乗算器53-1,53-2,53-3でそれぞれ係数K1、K2、K3 の乗算を行い、それぞれの乗算結果を加算器51で加算して出力するローパスフィルタである。また特に図示はしないが、動き検出部13の出力をＬ，Ｃ，Ｒ等のアナログ素子から構成されるアナログのローパスフィルタで低い周波数の振動成分を抽出した後にデジタル信号に変換しても良い。

本実施の形態では、ローパスフィルタの特性として、例えば6Hz〜10Hz以下の低い周波数成分を抽出するようにする。ローパスフィルタ32のフィルタ特性は、デジタルフィルタの場合は係数K、K1、K2、K3で設定し、アナログフィルタの場合はLCRの時定数で設定するが、フィルタ設計シミュレーションを利用することで様々な設計が可能である。上記の動き検出部13と補正振動抽出部14により携帯端末自体のゆっくりとした回転振動の情報が表示位置変更処理部15に送られる。

表示位置変更処理15では、入力された振動運動をキャンセルする方向に映像の表示位置を変更する。具体的には図６に示す表示画面16に十字の映像61が表示されていると仮定した状態から、図７に示す端末がΔｄ（62）だけ回転した場合に、その回転をキャンセルする方向、即ちΔ―ｄ（63）だけ表示位置を逆回転させるようにする。ここで表示位置を回転させることで、図８に示すように、一部81が表示画面16領域からはみ出して表示できなくなる状態（図８（Ａ））が生じるが、この問題は、例えば、表示する映像サイズを表示画面16のサイズより一回り小さい状態として、映像がはみ出す限界角度ΔＬ63を補正量の限界値に設定することで解消することができる（図８（Ｂ））。

以上の構成により、映像酔いを引き起こしやすいゆっくりとした回転運動を補正することができ、効率的に映像酔いを軽減できる携帯映像表示装置が実現可能となる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態による携帯型映像表示装置について、図９を参照しながら説明を行う。図９は、本発明の第２の実施の形態による構成例を示す機能ブロック図である。第１の実施の形態と異なる点は、太線で示す機能ブロック、すなわち、表示する動画映像の動き成分を検出する画面全体運動検出部91と、補正振動抽出部14と画面全体運動検出部91からの動き情報を比較し補正量を算出する動き比較部92と、が追加された点である。それ以外の同じ機能に関しては同じ符号を用いてその説明を省略する。

画面全体運動検出部91は表示する画面全体の動きベクトルを算出する。図１０は、画面全体の運動ベクトルを算出する方法を示す図である。表示画面16の例えば４箇所に検出領域101を配置し、各検出領域101における部分動きベクトル102を算出する。

部分動きベクトル102の検出処理は、前画面（前フレーム）の代表画素が、現画面（現フレーム）のどこに動いたかを各検出領域内で画像信号の相関をとることにより算出する。その後、各検出領域101の部分動きベクトル102を相加平均することにより画面全体の動きベクトル103を検出することができる。この画面全体の動きベクトル103を実施例１において説明したローパスフィルタ42を用い、6〜10Hz以下のゆっくりとした振動成分を抽出し、動き比較部92に対して出力する。

動き比較部92の処理内容について、図１１を参照しながら説明する。動き比較部92は、入力された端末自体の動き情報と表示する動画の動き情報の2つのベクトルを比較して、表示画面の補正量を表示位置変更処理15に出力する。具体的には、図１１に示すように、表示画面16にΔiで回転している映像が表示されている状態（図１１（Ａ））で、端末が映像の回転Δiと同じ方向にΔdだけ回転した場合（図１１（Ｂ））、動き比較部92はΔi + Δd（112）だけ表示位置を回転させる。反対に、端末が映像の回転Δiと逆方向にΔd回転した場合（図１１（Ｃ））、動き比較部62は、Δi−Δdだけ表示位置を回転させる。

以上の構成により、第１の実施の形態と比較して、表示する動画の動きと端末の動きの２つから映像表示位置を変更し、映像酔いをより一層軽減することが可能となる。

以上に説明したように、本実施の形態による携帯型映像表示装置は、装置自体の動きからゆっくりとした振動成分を抽出して、その運動を補正する方向に映像表示位置を変更する。特にゆっくりとした回転運動は映像酔いを引き起こしやすい運動であり、効率的な映像酔いの軽減が可能である。

さらに、低周波数の振動成分を補正するため、高速や演算処理や描画処理の必要がなく、携帯型映像表示装置のコスト低減が可能である。また、補正に基づく携帯型映像表示装置の消費電力の増大を抑制することができる。

本発明は、携帯型映像表示装置に利用可能である。

本発明の第１の実施の形態による携帯型映像表示装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置の概観図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置の受信部の構成例を示すブロック図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置の補正振動抽出部の構成例を示すブロック図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置に用いられるローパスフィルタを示すブロック図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置に用いられる表示位置変更部における処理内容を表示部の動きにより示す図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置に用いられる表示位置変更部における処理内容を表示部の動きにより示す図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置に用いられる表示位置変更部の処理内容を表示部の動きにより示した図である。 本発明の第２の実施の形態による携帯型映像表示装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置の画面全体運動検出部の動作を表示画面上で示す図である。 本実施の形態による携帯型映像表示装置における動き比較部の動作を表示部の動きにより示す図である。 従来例の携帯型映像表示装置の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

11…アンテナ、12…受信部、13…動き検出部、14…補正振動抽出部、15…表示位置変更処理部、16…表示部、21…上筐体、22…下筐体、31…チューナ、32…OFDM復調部、33…TS処理部、41…A/D変換部、42…ローパスフィルタ、51…加算器、52…遅延器、53…乗算器、54…フィルタ係数、61…表示映像、62…端末回転、63…表示位置回転、81…画面からはみ出した領域、9…1画面全体運動検出部、92…動き比較部、101…検出領域、102…部分動きベクトル、103…画面全体の動きベクトル、111…映像回転、112…端末回転、113…表示位置回転、121…画像表示装置、122…表示部、123…縦加速度計、124…横加速度計、125…表示位置補正計算部、126…表示内容制御部、127…画像データ記憶部、128…表示位置補正駆動部。

Claims (6)

1. 画像表示部の中央に設けられた１つの角速度センサからの信号に基づき、前記画像表示部の回転運動を検出する画像表示部回転運動検出部と、
   該画像表示部回転運動検出部が検出した画像表示部の回転運動に基づいて、画像表示部の回転運動に起因する表示画像の回転を相殺する方向に、画像表示部上の画像表示位置を変化させる画像表示位置変更部であって、30Hz以下の回転運動に対してのみ画像表示位置の補正を行う画像表示位置変更部と
   を有することを特徴とする携帯型画像表示装置。
2. 表示位置を回転させることにより一部が表示画面領域からはみ出して表示できなくなる分を考慮し、表示する映像サイズを表示画面のサイズより一回り小さい状態として、映像がはみ出す限界角度を補正量の限界値に設定することを特徴とする請求項１に記載の携帯型画像表示装置。
3. 表示動画映像の画面全体の動きベクトルを抽出する表示画像動きベクトル検出部と、
   前記表示動画映像の画面全体の動きベクトルのうち、６〜１０Ｈｚの振動成分を有する回転運動のベクトルと、30Hz以下の画像表示部の回転運動のベクトルとを比較し、２つの回転運動の合成ベクトルを相殺するように補正量を算出する動き比較部と、
   前記動き比較部からの補正量に基づいて、画像の表示位置を変更する表示位置変更部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯型映像表示装置。
4. 表示画面の複数箇所に検出領域を配置し、各検出領域における部分動きベクトルを算出し、各検出領域の部分動きベクトルを相加平均することにより画面全体の動きベクトルを検出することを特徴とする請求項３に記載の携帯型映像表示装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の携帯映像表示装置を備えた地上デジタル放送受信機。
6. 請求項５に記載の地上デジタル放送受信機を備えた携帯端末装置。

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