JPH11202257A - ディスプレイ装置および映像体感装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用者の頭部等の動きに影響されない安定し
た映像を視覚することのできるディスプレイ装置および
映像体感装置を提供する。 【解決手段】 ヘッドマウントディスプレイ１は映像体
感装置１０に連動している。そして、ヘッドマウントデ
ィスプレイ１に備えられた加速度センサ（図示省略）の
変位からモーションベース１２の動き成分を差し引いた
変位を基に、仮想映像１１の形成位置を最適化する。こ
れにより、利用者はモーションベース１２を基準とした
仮想空間を認識しやすくなり、仮想映像１１に対する没
頭感を増大できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルな
どを使用したディスプレイ装置および映像体感装置に関
し、特に、利用者の眼球部に装着して大画面仮想映像を
体感できる眼鏡型ディスプレイ装置および映像体感装置
に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータグラフィックスやビ
デオ装置から入力された映像を眼鏡型ディスプレイ装置
で観察し、利用者があたかも映像中の仮想空間に存在す
るかのような現実感を体験できる装置（ヘッドマウント
ディスプレイ）が発売され、好評を得ている。

【０００３】ヘッドマウントディスプレイには、主とし
てカラー液晶表示パネルが使用される。カラー液晶表示
パネルの前面にはレンズ系が配置され、カラー液晶表示
パネルの背面にはバックライトが配置される（自発光型
の表示デバイスの場合はバックライトは省略される）。
ヘッドマウントディスプレイを利用する場合、利用者は
ヘッドマウントディスプレイを頭部（実際には眼球部）
に装着し、カラー液晶表示パネルに映出される映像をレ
ンズ系により前方に拡大投影して仮想映像を体験するよ
うになされている。

【０００４】ヘッドマウントディスプレイは、利用者の
頭部に装着して前方に仮想映像を投影するものであるた
め、利用者が頭部を動かした場合、投影される仮想映像
も利用者の頭部の動きに合わせて協動されることにな
る。また、ヘッドマウントディスプレイは、利用者の頭
部に完全に固定されている訳ではないため、多少のがた
つきを有するものである。したがって、ヘッドマウント
ディスプレイ自体が頭部に対して可動してしまうことが
ある。

【０００５】このようなヘッドマウントディスプレイの
動きによる映像のぶれは、映像を視覚している利用者に
とって非常に見づらいものであり、好ましくない。ま
た、視聴している映像の位置が外的要因によって可動す
るということは、本来のカメラワーク（チルトやパン
等）によるモーション効果をヘッドマウントディスプレ
イから得ることを困難にする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる観点に
鑑みてなされたもので、その課題は、利用者の頭部等の
動きに影響されない安定した映像を視覚することのでき
るディスプレイ装置を提供することである。また、本発
明の別の課題は、利用者の動き等の外的要因によって本
来のカメラワークによるモーション効果が損なわれるこ
とのない映像体感装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した本発明の課題を
解決するために以下の手段を講じた。すなわち、本発明
の請求項１に係るディスプレイ装置は、実際の映像表示
領域より広い映像表示可能領域を有する映像表示装置を
備えた装置本体と、装置本体に配設され、装置本体の変
位を検出する変位検出手段（加速度センサ等）と、変位
検出手段の検出結果に基づき、映像表示装置に表示する
映像の変位（振動等）を補正する表示制御手段とを備え
ることを特徴とするものである。

【０００８】前記の構成によれば、変位検出手段により
装置本体の振動を検出し、その検出結果に基づいて、表
示制御手段によって映像表示装置に表示する映像の振動
（ぶれ）を補正するようにしたため、映像表示装置に表
示される映像の視覚性を向上することができる。

【０００９】本発明の請求項２に係る映像体感装置は、
請求項１記載のディスプレイ装置を、利用者の姿勢を表
示映像に連動して可変する姿勢可変装置と共に用いる映
像体感装置であって、姿勢可変装置の基台（モーション
ベース等）の動き成分を検出する基台姿勢検出手段と、
基台姿勢検出手段および前記変位検出手段の検出結果を
演算処理し、姿勢可変装置の基台の位置に応じて映像表
示装置の表示位置を制御する表示位置制御手段とを備え
ることを特徴とするものである。

【００１０】前記の構成によれば、基台姿勢検出手段に
よってモーションベース等の動き成分を検出し、変位検
出手段の検出結果に含まれるモーションベース等の動き
成分を除去して映像表示装置に表示する仮想映像の形成
位置を最適化する。すなわち、仮想映像の形成位置をモ
ーションベース等を基準とする位置に定位するようにし
たため、利用者はモーションベース等を基準とした仮想
空間を認識しやすくなり、仮想映像に対する没頭感を増
大することができる。

【００１１】本発明の請求項３に係る映像体感装置は、
請求項２の表示位置制御手段の動作として、映像表示装
置に表示する映像を、前記変位検出手段の検出結果に基
づいて初期設定された表示位置に定位して表示するよう
に制御する。

【００１２】前記の構成によれば、表示位置制御手段の
動作として、映像表示装置に表示する映像を、前記変位
検出手段の検出結果に基づいて始めに設定した表示位置
に定位して表示するようにしたため、常時映像表示装置
の決まった位置に映像を表示できるようになる。そし
て、利用者が横を向くなどして表示映像が映像表示装置
の表示領域から外れた場合は、利用者が元の方向に向く
ことにより映像表示装置の表示領域から外れた映像を再
び視覚できるようになる。

【００１３】また、本発明の請求項４に係る映像体感装
置は、請求項２の表示位置制御手段の動作として、映像
表示装置が実際の表示領域よりも広い映像表示可能領域
を有することを利用して、変位検出手段の検出結果に基
づく小刻みな振動に対しては映像表示装置に表示する映
像の変位を補正するとともに、変位検出手段の検出結果
に基づく大なる動作に対しては映像表示装置に表示する
映像を圧縮処理し、映像表示装置の表示領域内に映像の
一部情報または全情報を表示するように制御する。

【００１４】前記の構成によれば、表示位置制御手段の
動作として、映像表示装置に表示する映像を、変位検出
手段の検出結果に基づく小刻みな振動に対しては映像表
示装置に表示する映像を補正し、大なる動作に対しては
映像表示装置に表示する映像を圧縮処理して映像表示装
置の表示領域内に映像の一部情報または全情報を表示す
るようにする。このため、本発明の映像体感装置におい
ては、利用者の頭部等の小刻みな振動に対しては映像の
ぶれが解消され、大なる動作に対しては本来のカメラワ
ークによるモーション効果を減少せずに映像の見易さを
向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態につき添付図面を参照して説明する。

【００１６】実施の形態例１ 先ず、図１および図２を参照して本発明のディスプレイ
装置を説明する。図１は本発明のディスプレイ装置を説
明する斜視図であり、図２は本発明のディスプレイ装置
の表示画面の一例を示す正面図である。

【００１７】図１に示されるような本発明のヘッドマウ
ントディスプレイ１は、装着ベルト２によって利用者の
頭部に固定し、前方に投影される仮想映像を視覚する装
置である。

【００１８】本発明のヘッドマウントディスプレイ１の
所定位置には加速度センサ３が備えられている。この加
速度センサ３によってヘッドマウントディスプレイ１の
変位方向を検出するようになされている。なお、加速度
センサ３には、各種ジャイロセンサを始め、圧電素子と
マグネットを組み合わせた傾斜角センサ、角加速度セン
サ、地磁気センサなどを用いることができる。

【００１９】本発明のヘッドマウントディスプレイ１
は、図２に示すように、カラー液晶表示パネルなどから
なり、実際の映像表示領域より広い映像表示可能領域を
有する映像表示装置４を備えている。すなわち、本発明
のヘッドマウントディスプレイ１に具備される映像表示
装置４は、実際の映像５が表示される領域よりも広い映
像表示可能領域を有しており、通常は映像５は映像表示
装置４の中央部に表示されるようになされている。な
お、映像表示装置４は例示したカラー液晶表示パネル以
外の表示デバイスであっても良い。

【００２０】そして、この加速度センサ３によってヘッ
ドマウントディスプレイ１の変位方向を検出し、その変
位量に応じて映像表示装置４に表示する映像５の表示領
域を最適化する。例えば、ヘッドマウントディスプレイ
１が左方向にぶれた場合、その逆方向に実際の映像５の
表示位置をずらすことにより、ヘッドマウントディスプ
レイ１のぶれを補正するようになっている。これによ
り、映像表示装置４に表示する映像５のぶれが低減さ
れ、映像５の視覚性を向上できる。

【００２１】実施の形態例２ 次に、図３ないし図５を参照して本発明の映像体感装置
を説明する。図３は本発明の映像体感装置を説明する斜
視図であり、図４は本発明のディスプレイ装置における
仮想映像の表示位置を説明する側面図であり、図５は本
発明の映像体感装置における仮想映像の表示位置を説明
する側面図である。なお、実施の形態例１で記載した事
項と共通する部分には以降とも同一の参照符号を付すも
のとする。

【００２２】実施の形態例１におけるディスプレイ装置
では、ヘッドマウントディスプレイ１に配置された加速
度センサ３によってヘッドマウントディスプレイ１の向
きを検出し、その変位量に応じて実際の映像５の表示領
域を最適化して表示するものである。

【００２３】言い換えれば、実施の形態例１のヘッドマ
ウントディスプレイ１を図４に示すような映像体感装置
１０に応用した場合、ヘッドマウントディスプレイ１の
仮想映像１１はモーションベース１２の動きに反映され
ることなく、所定の位置に定位するように動作する。こ
れでは固定された空間に存在している利用者自身が認識
されやすくなって仮想映像１１に対する没頭感が減少す
る。そこで、本発明の映像体感装置では、ヘッドマウン
トディスプレイ１を映像体感装置１０に連動するように
した例であり、これを図３を参照して説明する。

【００２４】本例のヘッドマウントディスプレイ１は、
図３に示されるような映像体感装置１０に連動してい
る。映像体感装置１０のモーションベース１２は、ヘッ
ドマウントディスプレイ１の映像表示装置に表示される
映像に連動して、利用者の姿勢を前後左右方向（上下方
向でも良い）に可動するようになされている。すなわ
ち、ヘッドマウントディスプレイ１を本発明の映像体感
装置１０に応用した場合、モーションベース１２によっ
て利用者の身体そのものが可動されることになる。この
時の利用者の頭部の動きにはモーションベース１２の動
き成分が含まれている。

【００２５】そこで、本発明の映像体感装置１０では、
前述の加速度センサ３の信号からモーションベース１２
の動き成分を差し引くようにする。

【００２６】そして、この加速度センサ３の変位からモ
ーションベース１２の動き成分を差し引いた変位を基に
仮想映像１１の形成位置を最適化する。すなわち、図５
に示すように、仮想映像１１の形成位置をモーションベ
ース１２を基準とする位置に定位するように制御する。
これにより、利用者はモーションベース１２を基準とし
た仮想空間を認識しやすくなり、仮想映像１１に対する
没頭感を増大することができる。なお、ヘッドマウント
ディスプレイ１に選択スイッチ（図示省略）を設けるこ
とにより映像体感装置１０との連動動作を解除すること
もできる。

【００２７】引き続いて、図６を参照して本発明の映像
体感装置の回路構成を説明する。図６は本発明の映像体
感装置の一例を示すブロック回路図である。なお、本発
明の映像体感装置の回路は、実質的には本発明の映像体
感装置に適用されるヘッドマウントディスプレイに形成
されるものである。

【００２８】本発明の映像体感装置に適用されるヘッド
マウントディスプレイは、加速度センサ３、フィルタ２
０、加算減算器２１、モーションベース１２（図３参
照）の加速度信号を検出するモーションベース加速度信
号検出器２２、積分器２３、圧縮器２４、および映像表
示装置４で概略構成されている。

【００２９】かかる構成の本発明の映像体感装置の回路
動作を図６および図７を参照して説明する。図７は本発
明の映像体感装置の回路動作をＡ、Ｂ、Ｃの実施例毎に
示す説明図である。

【００３０】加速度センサ３の出力はフィルタ２０およ
び加算減算器２１を経由して積分器２３に入力される。
加速度センサ３はヘッドマウントディスプレイの動きを
検出するとともに、センサアンプ（図示省略）によって
微弱な検出信号を増幅して以降の回路で信号処理が可能
な信号レベルとして出力する。

【００３１】フィルタ２０は、主に“ハイパスフィル
タ”であって利用者がゆっくり頭部を動かすような成分
を減衰し、ヘッドマウントディスプレイが小刻みに振動
するような成分は通過させる。このフィルタ２０の働き
により、積分器２３で積分された後の補正角度が大きく
なることを抑制する。

【００３２】モーションベース加速度信号検出器２２か
ら入力したモーションベースの加速度信号は、加算減算
器２１により加速度センサ３の出力とは逆位相に処理し
て積分器２３に入力する。積分器２３では、入力された
加速度情報を補正角度情報に変換し、補正角度情報によ
り指示された映像表示装置４上の表示位置に映像を表示
する。

【００３３】積分器２３は積分器２３の出力から加算減
算器２１に至る負の帰還ループを形成している。この負
の帰還ループにより、例えば映像が映像表示装置４の中
心からずれた位置に表示され、利用者の頭部（ヘッドマ
ウントディスプレイ）を可動しない状況であっても、時
間とともに次第に映像が中心位置に近づくように制御す
ることにより映像の見やすさを確保する。

【００３４】圧縮器２４は積分器２３から出力される補
正角度情報が大きくなって表示映像が映像表示装置４の
表示領域外へ出るのを抑制するように動作する。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の映像表示装置における映像圧
縮動作の実施３例につき、利用者が頭部を左に動かした
場合を想定して詳しく説明する。

【００３６】実施例１ 図７Ａの映像表示装置４に表示する映像５を所定位置に
定位させる方法（圧縮処理を行なわない場合）におい
て、加速度センサ３によって変化した頭部の角度を検出
し、映像５を最初の位置から動かないように表示する。

【００３７】この場合、ヘッドマウントディスプレイの
映像表示装置４上の表示領域からはみ出した映像は表示
されなくなる。表示領域からはみ出した映像を見るため
には頭部を所定の方向（この場合は右方向）に向ければ
よい。頭部を右方向に向けると、図７Ａの下図から上図
に示すように映像表示装置４の表示領域からはみ出した
映像は徐徐に基に戻り、再び元の位置に表示されるよう
になる。

【００３８】実施例２ 図７Ｂの映像表示装置４に表示する映像５のぶれを抑え
ながら、映像５の全情報を常時表示する方法において、
本発明のヘッドマウントディスプレイ１に具備される映
像表示装置４は、実際の映像５が表示される領域よりも
広い映像表示可能領域を有していることを利用して、映
像表示領域の範囲内で映像のぶれを抑える。

【００３９】この時、ヘッドマウントディスプレイの小
刻みな振動成分を抑えるとともに、ヘッドマウントディ
スプレイの大きな動きに対しては全情報を表示すること
を優先する。したがって、補正角度が大きくなると映像
表示装置４に表示される映像５は、本来の表示位置６か
ら大きくずれた位置に表示される虞れがある。

【００４０】実施例３ 図７Ｃの表示方法は上記Ａ、Ｂの中間的な表示方法であ
る。図７Ｃの表示方法において、本発明のヘッドマウン
トディスプレイ１に具備される映像表示装置４は、実際
の映像５が表示される領域よりも広い映像表示可能領域
を有していることを利用して映像表示領域の範囲内で映
像のぶれを抑える。

【００４１】この時、ヘッドマウントディスプレイの振
動成分を抑える効果をＢの方法よりも大きくし、映像５
は本来の表示位置６から大きくずれないように圧縮量を
制御する。これにより、Ｂの方法よりも映像のぶれを抑
える効果は大きく、かつＡの方法のように映像５が映像
表示装置４の表示領域から完全に外れることはない。

【００４２】以上、本発明の映像体感装置における映像
圧縮方法の詳細について説明したが、本発明の映像体感
装置では、これらの映像圧縮方法の中から使用状況に合
わせて適切に選択される。これにより、ヘッドマウント
ディスプレイ１を本発明の映像体感装置１０に応用した
場合においても、ヘッドマウントディスプレイの振動等
による映像のぶれは補正され、本来のカメラワークによ
るモーション効果を減少することなく映像表示装置４に
表示される映像の見易さを向上できる。なお、本発明の
映像体感装置の回路構成は上述したものに限ることな
く、同様の働きをする他の構成を用いても良いことは当
然である。

【００４３】本発明は前記実施の形態例に限定されず、
種々の実施形態を採ることができる。例えば、本発明は
ヘッドマウントディスプレイや映像体感装置に限定され
ることなく、カメラ一体型ＶＴＲのビューファインダや
モニタ装置等のディスプレイ装置全般に応用可能であ
る。また、本発明のディスプレイ装置を２体併設して眼
鏡型ディスプレイ装置としてもよく、同装置に立体映像
を映出して立体表示装置としても応用可能である。さら
に、本発明は以上示した一実施形態にとらわれず様々な
形態に発展出来ることは言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係るディスプレイ装置は、実際に映像を表示する表示
領域よりも広い映像表示可能領域を有する映像表示装置
と、装置本体に配設され、装置本体の変位方向を検出す
る変位検出手段（加速度センサ等）と、加速度センサ等
の検出結果に基づき、映像表示装置に表示する映像の振
動（ぶれ）を補正する表示制御手段とを備えた。そし
て、表示制御手段によって映像表示装置に表示する映像
のぶれを補正するようにしたため、映像表示装置に表示
される映像のぶれが補正されて映像の視覚性を向上する
ことが可能となる。

【００４５】本発明の請求項２に記載の映像体感装置
は、請求項１記載のディスプレイ装置を、表示映像に連
動して可変する姿勢可変装置と共に用いる映像体感装置
であって、基台姿勢検出手段によってモーションベース
等の動き成分を検出し、変位検出手段の検出結果に含ま
れるモーションベース等の動き成分を演算除去して映像
表示装置に表示する仮想映像の形成位置を最適化する。
すなわち、仮想映像の形成位置をモーションベース等を
基準とする位置に定位するようにする。これにより、利
用者はモーションベース等を基準とした仮想空間を認識
しやすくなり、仮想映像に対する没頭感を増大できる。
其れとともに、本来のカメラワークによるモーション効
果を減少することなく映像表示装置に表示される映像の
見易さを向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスプレイ装置を説明する斜視図で
ある。

【図２】本発明のディスプレイ装置の表示画面の一例を
示す正面図である。

【図３】本発明の映像体感装置を説明する斜視図であ
る。

【図４】本発明のディスプレイ装置における仮想映像の
表示位置を説明する側面図である。

【図５】本発明の映像体感装置における仮想映像の表示
位置を説明する側面図である。

【図６】本発明の映像体感装置の一例を示すブロック回
路図である。

【図７】本発明の映像体感装置の回路動作をＡ、Ｂ、Ｃ
の実施例毎に示す説明図である。

【符号の説明】

１…ヘッドマウントディスプレイ、２…装着ベルト、３
…加速度センサ、４…映像表示装置、５…映像、６…本
来の表示位置、１０…映像体感装置、１１…仮想映像、
１２…モーションベース、２０…フィルタ、２１…加算
減算器、２２…モーションベース加速度信号検出器、２
３…積分器、２４…圧縮器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実際の映像表示領域より広い映像表示可
   能領域を有する映像表示装置を備えた装置本体と、 前記装置本体に配設され、前記装置本体の変位を検出す
   る変位検出手段と、 前記変位検出手段の検出結果に基づき、前記映像表示装
   置に表示する映像の変位を補正する表示制御手段とを具
   備することを特徴とするディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のディスプレイ装置を、姿
   勢可変装置と共に用いる映像体感装置であって、 前記姿勢可変装置の基台の動き成分を検出する基台姿勢
   検出手段と、 前記基台姿勢検出手段および前記変位検出手段の検出結
   果を基に演算処理し、前記姿勢可変装置の基台の位置に
   応じて前記映像表示装置の表示位置を制御する表示位置
   制御手段とを具備することを特徴とする映像体感装置。
3. 【請求項３】 前記表示位置制御手段は、 前記映像表示装置に表示する映像を、前記変位検出手段
   の検出結果に基づいて初期設定された表示位置に定位し
   て表示することを特徴とする請求項２に記載の映像体感
   装置。
4. 【請求項４】 前記表示位置制御手段は、 前記変位検出手段の検出結果に基づく小刻みな振動に対
   しては前記映像表示装置に表示する映像の変位を補正す
   るとともに、 前記変位検出手段の検出結果に基づく大なる動作に対し
   ては前記映像表示装置に表示する映像を圧縮処理し、前
   記映像表示装置の表示領域内に全映像および一部映像の
   何れかを表示するように制御することを特徴とする請求
   項２に記載の映像体感装置。