JP6571767B2 - 映像表示装置および制御方法 - Google Patents
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Description
1.装置の概要
図1Aは使用者に装着可能で、使用者の眼前に映像が表示される映像表示装置を示すブロック図である。
映像表示部1001の構成例を図2に図示する。映像表示部1001は、映像信号処理部2001、光源素子電源制御部2002、光源素子2003、光源ドライバ2004、変調器2005、変調器ドライバ2006、投影部2007、設定制御部2008を備えている。
光源駆動のタイミングは光源ドライバ2004に送信される。光源ドライバ2004は 光源駆動のタイミングに応じて、光源素子2003を制御する。
光源素子電源制御部2002と光源ドライバ2004は同一の素子内に実装されていてもよい。
変調器駆動パターンは変調器ドライバ2006に送信される。変調器ドライバ2006は前記変調器駆動パターンに応じて変調器2005を駆動する。
変調器2005は例えば透過型液晶素子やLCOS(Liquid Crystal On Silicon)、DMD(Digital Mirror Device)などである。
変調器2005と変調器ドライバ2006は一つの素子部品として構成されてもよい。
以下変調器2005をLCOS方式と想定して説明する。
投影部2007は例えばミラーなどの反射物やスクリーンなどの散乱物、またはプリズム、ハーフミラー、レンズなどが挙げられる。また、これら複数の組み合わせでもよい。
設定制御部2008は制御信号を受信し、映像信号処理部2001の設定を変更することができる。
例えば図4Dのように2倍速よりも速い3倍速や4倍速などの更新速度であっても、中間フレームの生成は可能であり、2倍速に限るものではない。
映像情報は例えば1フレームにつき縦にH個(Hは1以上の整数)横にV個(Vは1以上の整数)のH×V個の画素のデータを含む情報である。
画像のコントラスト変更とは、色の明暗の差異を変化させる処理で、映像情報源1007から入力された画素値に1より高い比例係数を掛けた値を映像表示部1001に出力する画素値とする処理である。
映像処理部1008は、制御部1003からの信号に応じて画像のコントラストを上げるまたは下げる、および/または画像の明るさを上げるまたは下げるなどの処理をおこなう。
映像処理部1008は、制御部1003からの信号に応じて、これらの処理を行わずに映像情報を映像表示部1001に送るように切り替えることも可能である。
第1センサ1004は装置利用者20の頭部の回転を検出するためのセンサであり、例えばジャイロセンサである。第1センサ1004は、所定時間の頭部の動きを示す3次元動きベクトルを出力する。第2センサ1005は視線の動きや注視点の位置を検出するための視線センサであり、装置利用者20の所定時間の視線の動きを示す2次元動きベクトルまたは3次元ベクトルを出力する。
制御部1003は、前記運動判定処理部1006の判定結果から、処理内容を図5にしたがって決定して、映像表示部1001の表示速度を表示制御部1002に、および映像のパラメータに関する処理を映像処理部1008に指示する。
これらのパターンでは、装置利用者20は静止しておらず、映像表示装置10の装置利用者20が不快を感じる可能性が増すため、不快感への配慮の必要性は高くなる。不快感を低減するための制御部1003は処理Cを指示する。
これらのパターンでは、装置利用者20は静止しておらず、装置利用者20の不快感への配慮の必要性は高くなるが、装置利用者20は仮想映像6001を視認しておらず、視認性の重要度も低いため、制御部1003は処理Dを指示する。
本体電源スイッチがONにされた時、あるいは、装置利用者20からの指示があった時に、ステップS010から処理が開始される。
ステップS040において、運動判定処理部1006が第2センサ1005からセンサ出力を取得する。
ステップS060では、運動判定処理部1006が、第2センサの出力から、視線の移動の速度の大きさが、規定値S1(S1は正の値)以上であるかを判定し、判定結果をYとする。該検出結果が規定値S1以上であればYは真(‘1’)とし、S1未満であればYは偽(‘0’)とする。
ステップS080では、運動判定処理部1006が、前記判定結果Xと前記判定結果Yの論理積に基づいて条件分岐をおこなう。X・Y=0であるならば、ステップS110に進み、X・Y=1であるならばステップS090に進む。
ステップS110では、Zが真であるならばステップS120に進み、制御部1003が処理Aを指示し、Zが偽であるならばステップS130に進み、制御部1003が処理Bを指示する。
ステップS111では、判定結果Zに基づいて条件分岐を行う。Zが真であるならばステップS140に進み、制御部1003が処理Cを指示し、Zが偽であるならばステップS150に進み、制御部1003が処理Dを指示する。
ステップS180では第1センサ1004および第2センサ1005の電源遮断処理や休止設定を実施する。
終了ステップS190で処理が終了する。
第2センサ1005である視線センサの1例を紹介する。
図11Aに示すようにセンサA素子1101とセンサB素子1102と検出制御器1103を備える構成である。センサA素子1101が動きを検出すると検出制御器1103がセンサ2素子1102を起動し、より精密なデータを出力するようにセンサB素子に命令する。
動き検出処理部1120は、動き検出あるいは動き不検出の信号を電流制御部1119に送る事によって、第一の投光部1112および第二の投光部1113への供給電力を変更する。休止状態における電流量よりも撮像状態における電流量が大きくなるように制御する。
本実施例では投光部は二つの場合を例示したが、個数はこれに限るものではない。さらに多くの投光部を有してもよい。また、各投光部の発光タイミングを異なるように制御して、各投光部の発光に合わせて受光器またはカメラ素子はデータを取得する構成でもよい。
図6に示した初期設定ステップS020では、第2センサ1005の初期化処理を行ってもよい。第2センサ1005が装置利用者20の視線を検出するセンサである場合、装置利用者20の注視点と第2センサと位置の間に、装置の使用毎にずれが生じる可能性がある。
仮想表示映像1202は四角形である必要はなく、三角形や円形などその他の図形でもよい。
運動判定部1006では、第1センサ1004の動きベクトル出力と、第2センサ1005の動きベクトル出力から、頭部の動きと視線の動きのそれぞれの動きの方向が一致するかを検出する。
装置利用者20が仮想映像7001を認識する距離は映像表示部1001内の投影部2007などの光学的な構成によって決まり、装置利用者20は眼球の焦点調節機能により仮想映像7001を所定の距離離れた位置に認識する。
(1)第1センサ1004と第2センサ1005は、加速度センサ、地磁気センサ、GPS、使用者を撮影するカメラ、使用者から見た外界映像を撮影するカメラ、使用者の脈拍を測定するセンサ、使用者の血流を測定するセンサ、時計などでもよい。また、第1センサ1004および第2センサ1005はそれぞれにフィルタや増幅器やレベルシフタなどを含んでいてもよい。または、コンパレータを含んで、閾値に対して検出結果が高いか低いかの二値での結果をベクトル値とともに送信する構成でもよい。また、検出結果である動きの持続時間が所定の時間を超えた場合、動きが所定の速度を超えた場合、動きが所定の変動量を超えた場合のいずれかの一つ以上の条件を満たすときに、動きが検出されたとする信号を出力する構成でもよい。
映像判定処理部1009は、映像情報が装置利用者20に対して、表示の不快感を発生する可能性があるかを判定する。例えば図9Aに示すように画面内を物体が連続的に移動するような映像の場合、装置使用者20は移動する映像に対して眼球を動かして追従すると予測される。また、例えば図9Bに示すように画面内に文字列などの縦、横、斜めの方向に連続的に認識することで意味を生じるような内容が映像に含まれる場合、装置使用者20は眼球を動かして視点を映像に沿って動かすことが予想される。
図9A、図9Bのようにあらかじめ視点を動かすことが予測されるような映像の場合は、処理Cを適用するように、映像判定処理部1009が制御部1003に制御信号を出力する。
また、映像情報源1007は、圧縮された情報を受信して伸張することで映像情報にするデコーダを含んでいてもよいし、暗号化された映像情報を受信して復号する機能を含んでいてもよい。
制御部1003は、電源部1012の残り電力量が所定値を上回る場合のみ、映像表示部1001の表示方法を表示周期が短くなるように変更できる構成としてもよい。
制御部1003は、電源部1012の残り電力量が所定値を下回る場合、映像表示部1001の表示方法を表示周期が長くなるように変更する構成としてもよい。
第1センサ1304、第2センサ1305は映像表示装置130の筐体とは分離して設けられている。いずれのセンサも実施例1と同様、装置使用者20の動作を検出する。
運動判定処理部1006は通信部1013を介して、第1センサ1304ないし第2センサ1305の出力を受信する。
図14に示す変形例では、第1センサ1404、第2センサ1405、運動判定処理部1406は、映像表示装置140の筐体とは分離して設けられている。運動判定処理部1406と制御部1003との間の情報のやり取りは通信部1013を介して行われ、前記の有線通信で行っても前記の無線通信で行ってもよい。また、第1センサ1404、第2センサ1405、運動判定処理部1406が、同一の筐体内に含まれる構成でもよい。また、運動判定処理部1406は図示しない通信部を含んで構成されてもよい。
また、装置使用者20が定位置に直立または着座して映像表示装置130、映像表示装置140、映像表示装置150を使用する場合、装置利用者20の下に重心位置の変位を測定する圧力分布測定器などの検出センサを設けることで、第1センサ1304または第2センサ1305としてもよい。
本実施例では、記憶部1610、頻度判定処理部1611は映像表示装置160と分離してサーバー1601に設けられる。記憶部1610、頻度判定処理部1611の動作は実施例1の記憶部1010、頻度判定処理部1011とそれぞれ同様である。
頻度判定処理部1611と映像情報源1007との間の情報のやり取りも同様に通信部1013と通信部1612を介して行われ、前述の様に有線通信で行っても無線通信で行ってもよい。
サーバー1601は記憶部1610と頻度判定処理部1611を有しており、第一の映像表示装置1711、第二の映像表示装置1712、第三の映像表示装置1713、第四の映像表示装置1714の制御部1003から、ネットワーク1730を介して、映像表示部1001の表示方法を変更した際、または映像処理部1008の処理方式を変更した際の履歴や時刻などを受信する。
1001・・・映像表示部
1002・・・表示制御部
1003・・・制御部
1004・・・第1センサ
1005・・・第2センサ
1006・・・運動判定処理部
1007・・・映像情報源
1008・・・映像処理部
1009・・・映像判定処理部
1010・・・記憶部
1011・・・頻度判定処理部
1012・・・電源部
1013・・・通信部
1020・・・コントローラ
20・・・装置利用者
2001・・・映像信号処理部
2002・・・光源素子電源制御部
2003・・・光源素子
2004・・・光源ドライバ
2005・・・変調器
2006・・・変調器ドライバ
2007・・・投影部
2008・・・設定制御部
3001・・・赤色LED
3002・・・緑色LED
3003・・・青色LED
3004、3005、3006・・・電流制限抵抗
7001・・・仮想映像
1101・・・センサA
1102・・・センサB
1103・・・検出制御部
1111・・・目
1112、1113・・・投光部
1114、1115・・・受光器
1116・・・比較器
1117、1118・・・カメラ
1119・・・電流制御部
1120・・・動き検出処理部
1121・・・休止制御部
1201・・・仮想映像
1202・・・仮想表示映像
130・・・映像表示装置
1304・・・第1センサ
1305・・・第2センサ
140・・・映像表示装置
1404・・・第1センサ
1405・・・第2センサ
1406・・・運動判定処理部
150・・・映像表示装置
160・・・映像表示装置
1601・・・サーバー
1610・・・記憶部
1611・・・頻度判定処理部
1612・・・通信部
1711・・・第一の映像表示装置
1712・・・第二の映像表示装置
1713・・・第三の映像表示装置
1714・・・第四の映像表示装置
1721・・・第一の使用者
1722・・・第二の使用者
1723・・・第三の使用者
1724・・・第四の使用者
1730・・・ネットワーク
Claims (14)
- 利用者の頭部に装着可能な映像表示装置であって、
二つ以上の表示方法を切り替えることができる映像表示部と、
前記映像表示部に表示方法を指定する制御部と、
利用者の頭部の動きを検出する第一の検出部と、
利用者の視線の動きを検出する第二の検出部と、
前記第一の検出部の出力と前記第二の検出部の出力により装置利用者の運動状況を判定する運動判定部と、
を含み、
前記制御部は前記運動判定部の判定結果に応じて、前記映像表示部に前記表示方法の切り替えを指示するもので、前記運動判定部により、前記運動状況として、利用者の頭部及び視線の少なくともいずれかの動きがあったと判定された場合は、頭部及び視線のいずれの動きもなかったと判定された場合よりも、前記映像表示部に表示される映像のフレームレートを高くするように指示すること、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置であって、
前記映像表示部は液晶素子またはミラーアレイ素子を用いたディスプレイであって、
前記二つ以上の表示方法の切り替えは、液晶素子またはミラーアレイ素子の画素情報の更新周期、光源の点灯周期のうち一つ以上の切り替えを含むこと、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置であって、更に
映像のパラメータであるコントラスト、シャープネス、彩度、色相、画像の明るさの少なくとも1つを変更可能な映像処理手段を有し、
前記二つ以上の表示方法の切り替えは、前記制御部による前記映像処理手段への、コントラスト、シャープネス、彩度、色相、画像の明るさの少なくとも1つの切り替え指示を含むこと、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項2に記載の映像表示装置であって、更に
映像のパラメータであるコントラスト、シャープネス、彩度、色相、画像の明るさの少なくとも1つを変更可能な映像処理手段を有し、
前記二つ以上の表示方法の切り替えは、前記制御部による前記映像処理手段への、コントラスト、シャープネス、彩度、色相、画像の明るさの少なくとも1つの切り替え指示を含むこと、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項2に記載の映像表示装置であって、
前記運動判定部が、前記第一の検出部の出力と前記第二の検出部の出力から、利用者の頭部の動きの有無、利用者の視線の動きの有無、利用者の視点が映像表示部により表示されている映像上にあるか否か、頭部の動きと視線の動きが一致するか否かを利用者の運動状況として判定すること、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項5に記載の映像表示装置であって、
前記制御部は、利用者の頭部に対する視線の相対的な動きが大きいほど、前記映像表示部の液晶素子またはミラーアレイ素子の画素情報の更新周期と光源の点灯周期の少なくとも一方を大きくし、利用者の視点が映像表示部により表示されている映像上に無い場合に、映像のコントラスト、明るさの少なくとも1つを下げる処理を行うこと、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1記載の映像表示装置であって、更に
前記制御部が映像パラメータの切り替えを指示したことを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された切り替えの内容と規定の時間内の切り替え回数を判定する頻度判定部とを有し、
前記頻度判定部が、切り替え回数の多かった映像パラメータの変更を映像情報源に伝達すること、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項5に記載の映像表示装置であって、
前記運動判定部は、第一の検出部の出力ベクトルと第二の検出部の出力ベクトルを映像表示平面に正射影して、それぞれ二次元ベクトルに変換し、2つの変換された二次元ベクトルの角度が規定値を下回った時に頭部の動きと視線の動きの方向が一致すると判定すること、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置であって、
前記第一の検出部はジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ、GPS、カメラのいずれか1つを含む構成であること、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置であって、
前記制御部は電源の残り電力量の情報を得て、前記映像表示部の表示方法の変更を制限すること、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置であって、
前記第二の検出部は、
目の異なる位置に対して、光を照射する少なくとも2つの投光器と、
前記照射された光の目から反射光を受信する異なる位置にある2つの受光器と、
前記2つの受光器の出力から眼球の動きを検出する動き検出器と、
前記動き検出器が眼球の動きを検出している間に動作する少なくとも1つの目を撮影するカメラと、を含むこと、
を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置であって、
前記運動判定部は、前記運動状況として、前記第一の検出部または第二の検出部で検出した動きの持続時間が所定の時間を超えた場合、動きが所定の速度を超えた場合、動きが所定の変動量を超えた場合のいずれかの一つ以上の条件を満たすときに、動きがあったと判定すること、
を特徴とする映像表示装置。 - 利用者の頭部に装着可能であり、二つ以上の表示方法を切り替えることができる映像表示部により映像を表示する方法であって、
第一の検出部により利用者の頭部の動きを検出し、
第二の検出部により利用者の視線の動きを検出し、
運動判定部により前記第一の検出部の出力と前記第二の検出部の出力により装置利用者の運動状況を判定し、
前記運動判定部の判定結果に応じて、前記映像表示部に表示方法の切り替えを指示するもので、前記運動判定部により、利用者の頭部及び視線の少なくともいずれかの動きが検出された場合は、頭部及び視線のいずれの動きも検出されない場合よりも、前記映像表示部に表示される映像のフレームレートを高くするように指示する、ことを特徴とすること、
を特徴とする映像表示方法。 - 請求項13に記載の映像表示方法であって、
前記第二の検出部は第一のセンサ素子と第二のセンサ素子とで構成し、
前記第一のセンサ素子により利用者の視線の動きを検出し、
前記第一のセンサ素子が視線の動きを検出したことに応じて、前記第一のセンサ素子より詳細に視線の動きを検出可能な前記第二のセンサ素子を、視線検出可能な動作状態と休止状態の二つの状態の間で切り替えること、
を特徴とする映像表示方法。
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