(57)【要約】【課題】  本発明は、回路規模を大きくすることなく姿勢情報の補正を高速に処理することができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、ユーザに装着される装着部と、装着部に備えられ、ユーザの動きのうち相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出部と、検出部によって検出された回転運動に基づいて、装着部がユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出し、補正値に基づいて検出部からの出力を補正する制御部とを備える。【選択図】      図１
2010074228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに装着される装着部と、
前記装着部に備えられ、前記ユーザの動きのうち相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記回転運動に基づいて、前記装着部が前記ユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出し、前記補正値に基づいて前記検出部からの出力を補正する制御部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
ユーザに装着される装着部と、
前記装着部に備えられ、前記ユーザの動きのうち相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記回転運動に基づいて、前記装着部が前記ユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出し、前記補正値が所定値より大きい場合には、前記ユーザに対して前記所定の位置に装着されていないことを伝える制御部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の制御装置において、
前記制御部は、前記ユーザに対して、前記３軸の少なくとも２つの軸における前記回転運動を指示する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制御装置において、
前記制御部は、所定の動きを前記ユーザに対して随時指示し、前記検出部が検出した前記所定の動きに基づいて、前記補正値を更新する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の制御装置と、
画像を表示する表示部と、
前記表示部を保持する支持部と
を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の制御装置の検出部と制御部とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項７】
請求項２に記載の制御装置の検出部と制御部とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項１に記載の制御装置の制御方法であって、
前記制御装置の前記検出部によって、前記ユーザの動きのうち、相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出ステップと、
前記制御装置の前記制御部によって、検出された前記回転運動に基づいて、前記制御装置が前記ユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出する演算ステップと、
前記制御装置の前記制御部によって、前記補正値に基づいて前記検出部からの出力を補正する補正ステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項９】
請求項２に記載の制御装置の制御方法であって、
前記制御装置の前記検出部によって、前記ユーザの動きのうち、相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出ステップと、
前記制御装置の前記制御部によって、検出された前記回転運動に基づいて、前記制御装置が前記ユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出する演算ステップと、
前記制御装置の前記制御部によって、前記補正値が所定値より大きい場合には、前記ユーザに対して前記所定の位置に装着されていないことを伝える警告ステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、ヘッドマウントディスプレイ装置、プログラム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジャイロセンサや磁気センサ等を有し、ユーザの頭部に装着させるヘッドマウントディスプレイ装置（ＨＭＤ）やヘッドフォン等が開発され、それに伴ってユーザの頭の動きに合わせて、ＨＭＤのディスプレイに表示される画像や映像等の画面操作の操作性や、音場を動かすことでより臨場感を向上させるための様々な技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ジャイロセンサによる互いに直交する３軸方向毎の回転角と磁気センサによる同じ３軸各々の方位角とのデータを用い、ジャイロセンサによって検出された回転角データに含まれるドリフト成分を、磁気センサによる方位角データで補正して検出誤差を少なくする技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、ユーザの視点の姿勢におけるジャイロセンサの出力値に基づいて仮想画面を生成するとともに、所定の姿勢情報に基づいた仮想画面の両方をユーザに示し、ユーザが両仮想画面ともに一致していると判断した場合には、ジャイロセンサの出力値に基づいて補正情報を算出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２４８４５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０３２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、ジャイロセンサと磁気センサとの両方を用いて、姿勢を補正するために、回路規模が大きくなるとともに、コストがかかるという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２では、仮想画面を生成するための高い処理計算能力を有する演算装置が必要であるとともに、一連の補正作業に手間がかかってしまう。
【０００７】
上記従来技術の有する問題に鑑み、本発明の目的は、回路規模を大きくすることなく姿勢情報の補正を高速に処理することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の制御装置は、ユーザに装着される装着部と、装着部に備えられ、ユーザの動きのうち相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出部と、検出部によって検出された回転運動に基づいて、装着部がユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出し、補正値に基づいて検出部からの出力を補正する制御部とを備える。
【０００９】
また、本発明の制御装置は、ユーザに装着される装着部と、装着部に備えられ、ユーザの動きのうち相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出部と、検出部によって検出された回転運動に基づいて、装着部がユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出し、補正値が所定値より大きい場合には、ユーザに対して所定の位置に装着されていないことを伝える制御部とを備える。
【００１０】
また、本発明において、制御部は、ユーザに対して、３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を指示する。
【００１１】
また、本発明において、制御部は、所定の動きをユーザに対して随時指示し、検出部が検出した所定の動きに基づいて、補正値を更新する。
【００１２】
また、本発明のヘッドマウントディスプレイ装置は、本発明の制御装置と、画像を表示する表示部と、表示部を保持する支持部とを備える。
【００１３】
また、本発明のプログラムは、本発明の制御装置の検出部と制御部とをコンピュータに実行させる。
【００１４】
また、本発明のプログラムは、本発明の制御装置の検出部と制御部とをコンピュータに実行させる。
【００１５】
また、本発明の制御装置の制御方法は、制御装置の検出部によって、ユーザの動きのうち、相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出ステップと、制御装置の制御部によって、検出された回転運動に基づいて、制御装置がユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出する演算ステップと、制御装置の制御部によって、補正値に基づいて検出部からの出力を補正する補正ステップとを備える。
【００１６】
また、本発明の制御装置の制御方法は、制御装置の検出部によって、ユーザの動きのうち、相互に交差する３軸の少なくとも２つの軸における回転運動を検出する検出ステップと、制御装置の制御部によって、検出された回転運動に基づいて、制御装置がユーザに装着されるべき所定の位置からのズレ量を補正するための補正値を算出する演算ステップと、制御装置の制御部によって、補正値が所定値より大きい場合には、ユーザに対して所定の位置に装着されていないことを伝える警告ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、回路規模を大きくすることなく姿勢情報の補正を高速に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
≪一の実施形態の説明≫
図１は、本発明の一の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置（ＨＭＤ）１００の外観図である。また、図２は、ＨＭＤ１００の構成の概略図を示す。
【００１９】
図１に示すように、ＨＭＤ１００は、ヘッドバンド１０、左右のヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１Ｒ、左のヘッドホン１１Ｌに設置されている連結部（不図示）を介して連結されたサイドアーム１２、サイドアーム１２の先端に設置されたディスプレイユニット１３、ヘッドホン１１Ｒに設けられた十字釦１４から構成される。そして、図１に示すように、ＨＭＤ１００のヘッドバンド１０が、その弾性力によって左右のヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１Ｒを介して、ユーザの左右の耳を押圧することによって、ＨＭＤ１００の全体がユーザの頭部に固定される。なお、本実施形態では、ディスプレイユニット１３は、ユーザの左目の視野の位置に来るように設置される。また、本来はユーザの頭の動きに応じて図２の表示部２１の画面表示に対する画面操作を行うが、十字釦１４を用いて、ヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホンＲの音量調節を行ったり、表示部２１の画面表示に対する画面操作を行うために用いられても良い。
【００２０】
ＨＭＤ１００は、図２に示すように、ディスプレイユニット１３には表示部２１を有し、左右のヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１ＲのそれぞれにはスピーカＬ２２ＬとスピーカＲ２２Ｒとを有する。さらに、ＨＭＤ１００は、十字釦１４である操作部材２３、画像出力インターフェス（画像出力Ｉ／Ｆ）２４、音声出力インターフェス（音声出力Ｉ／Ｆ）２５、ＣＰＵ２６、Ａ／Ｄ変換部２７〜２９、記憶部３０、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３から構成される。本実施形態においては、画像出力Ｉ／Ｆ２４、音声出力Ｉ／Ｆ２５、ＣＰＵ２６、Ａ／Ｄ変換部２７〜２９、記憶部３０、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３は、ヘッドバンド１０、ヘッドホン１１Ｌ又はヘッドホン１１Ｒのいずれかに適宜設置される。また、Ａ／Ｄ変換部２７〜２９、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３は、ユーザの動きのうちＸＹＺの各軸方向の回転運動による角速度ωｘ、ωｙ及びωｚをそれぞれ検出する検出部として動作する。なお、本実施形態では、ユーザの頭の前後方向の動きの回転軸をＸ軸（又はピッチ軸）、ユーザの頭の左右方向の動きの回転軸をＺ軸（ヨー軸）、及びユーザの頭の傾きの動きの回転軸をＹ軸（ロール軸）とする。
【００２１】
表示部２１は、ディスプレイユニット１３に、ユーザの左目に対向する側で左目の視野に入る位置に設置され、ＣＰＵ２６から転送されてくる画像や映像、或いは設定画面等を、画像出力Ｉ／Ｆ２４によって、表示部２１に表示するために変換された信号を用いて表示する。表示部２１には、液晶パネル（ＬＣＤ）等を適宜選択して用いることができる。
【００２２】
スピーカＬ２２Ｌ及びスピーカＲ２２Ｒは、ヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１Ｒそれぞれに設置され、ＣＰＵ２６から転送されてくる映像等に付加された音声や音楽等の音声信号を、音声出力Ｉ／Ｆ２５によってデジタルからアナログの信号に変換された信号で出力する。スピーカＬ２２Ｌ及びスピーカＲ２２Ｒには、一般的なスピーカ等を用いることができる。
【００２３】
操作部材２３は、ヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１ＲのスピーカＬ２２Ｌ及びスピーカＲ２２Ｒの音量調節とともに、表示部２１の画面表示に対する画面操作を行うことにも用いることができる。操作部材２３は、音楽等のメニューの選択や音量の調節等を行う操作信号をＣＰＵ２６に発する。本実施形態では、操作部材２３は、図１に示す十字釦１４を用いて、ヘッドホン１１Ｒの側面に設置される。なお、操作部材２３には、十字釦１４だけでなく、上下左右及び決定釦がそれぞれ独立した釦、上下左右の方向及び決定が指示できるスティック型のスイッチ又は静電容量型センサ等のようなタッチセンサ等を適宜選択して用いることができる。
【００２４】
ＣＰＵ２６は、ユーザによって電源釦（不図示）は押圧されると、ＨＭＤ１００の電源が入り、記憶部３０に記憶されている制御プログラムを読み込み、ＨＭＤ１００を初期化する。ＣＰＵ２６は、ユーザの指示や動作を介して、操作部材２３やジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３の出力に基づいてＨＭＤ１００を制御する。例えば、ＣＰＵ２６は、表示部２１の画面表示に対する画面操作によって画像や映像の再生等の操作や、ヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１ＲのスピーカＬ２２Ｌ及びスピーカＲ２２Ｒに映像に付加された音声や音楽の音声信号の出力等を行う。ＣＰＵ２６には、一般的なコンピュータのＣＰＵを使用することができる。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換部２７〜２９は、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３の各々が検出する、ユーザの各ＸＹＺ軸方向の回転運動による角速度ωｘ、ωｙ及びωｚの信号を、アナログからデジタルに変換する。
【００２６】
記憶部３０は、ＣＰＵ２６がＨＭＤ１００を制御するための制御プログラム、画像や映画、又は音楽等のデータとともに、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３の検出する角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を補正する補正値を保持する。記憶部３０に保持されるプログラムやデータは、ＣＰＵ２６から適宜参照することができる。記憶部３０には、一般的なハードディスク装置、光磁気ディスク装置又は脱着可能なメモリカード等の記憶装置を選択して用いることができる。
【００２７】
ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３は、ユーザの各ＸＹＺ軸方向の回転運動による角速度ωｘ、ωｙ及びωｚをそれぞれ検出するジャイロセンサである。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部２７〜２９とともに、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３は、ヘッドホン１１Ｌ又はヘッドホン１１Ｒに設置される。
【００２８】
上述した構成を有する、本実施形態のＨＭＤ１００がユーザの頭部に装着されると、基本的にユーザが頭を動かせば、表示部２１の表示画面に対する画面操作を行うことができる。しかしながら、ＨＭＤ１００のユーザの頭部への装着の仕方又はユーザの癖による首の動かし方等によって誤差が生じ、必ずしもユーザが意図する操作を行えない場合がある。
【００２９】
そこで、本実施形態では、ユーザ自身の頭部の動きに従って表示部２１の画面表示に対する画面操作を正確に行えるようにするために、ＨＭＤ１００のユーザの頭部への装着の仕方又はユーザの癖による首の動かし方等によって生じる誤差を補正する処理について、図３のフローチャートに従って説明する。なお、以下の説明において、ユーザの座標系をＸＹＺとし、ジャイロセンサの座標系をＸ’Ｙ’Ｚ’とする。
【００３０】
ユーザが、ＨＭＤ１００の電源釦（不図示）を押圧すると、ＨＭＤ１００の電源が入り、ＣＰＵ２６は、記憶部３０に記憶されている制御プログラムを読み込み、ＨＭＤ１００を初期化する。ＣＰＵ２６は、ユーザの頭部の動きに従って表示部２１の画面表示に対する画面操作を正確に行うために、ステップＳ１０１からステップＳ１０４の補正処理を行う。なお、本実施形態では、記憶部３０には画像や動画、又は音楽等のデータが予め記憶されているものとする。
【００３１】
ステップＳ１０１：ＣＰＵ２６は、ユーザに対してＸ軸周りに首を前後に１回動かす回転運動の指示を、表示部２１に表示する。ＣＰＵ２６は、各ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３に、その指示に従ってユーザが行うＸ軸周りの首の回転運動による角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を、所定のサンプリング周波数で検出させ、Ａ／Ｄ変換部２７〜２９を介して記憶部３０に記憶する。同様に、ＣＰＵ２６は、Ｙ軸周りに首を傾ける回転動作及びＺ軸周りに首を左右に振る回転動作を各１回ずつ行わせる指示を表示部２１に表示し、ユーザに行わせる。ＣＰＵ２６は、各ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３によって検出された、角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’のデータを記憶部３０にそれぞれ記憶する。
【００３２】
ここで、図４は、上記のユーザによる首の回転運動のうち、Ｘ軸周りの回転運動における各ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３によって検出した角速度データの時間変化の一例を示す。もし、ＨＭＤ１００が、ユーザの座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とジャイロセンサの座標系（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）とが互いに完全に一致するように、ユーザの頭部に装着され首をＸ軸周りに前後に動かすことができたならば、ジャイロＸ３１による角速度ωｘ’のみの成分しか検出されないはずである（この状態を、本実施形態では、ＨＭＤ１００が正しく装着されたと判断する）。しかしながら、実際には、ＨＭＤ１００が正しくユーザに装着されていないか、又はユーザの癖による首の動かし方等のために、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３によって角速度ωｙ’及びωｚ’も検出されている。このことは、ＨＭＤ１００の装着位置が正しくない又はユーザ自身の癖による動かし方等によって、図５に示すように、ユーザの座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とジャイロセンサの座標系（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）とが互いにズレて傾いてしまっていることを意味する。このズレ（誤差）が、ユーザが首を動かして、ディスプレイユニット１３の表示部２１の画面表示に対する画面操作を行っても、ユーザが意図する操作を行えなくする。
【００３３】
そこで、ＨＭＤ１００が正しく装着されていなくても、又はユーザの癖による首の動かし方を行っても、ユーザが頭を動かせば、表示部２１の画面表示に対する画面操作において、ユーザが意図する操作を確実に行えるようにするためには、ジャイロセンサのジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３の各々によって検出された角速度ベクトルω’＝（ωｘ’、ωｙ’、ωｚ’）を、ユーザの座標系の角速度ベクトルω＝（ωｘ、ωｙ、ωｚ）に変換する補正を行う必要がある。
【００３４】
図５に示すように、ユーザの座標系とジャイロセンサの座標系とが、各ＸＹＺ軸において（θ、φ、ψ）の角度がズレているとした場合、次式（１）に示すような各ＸＹＺ軸における回転行列を用いて、角速度ベクトルωと角速度ベクトルω’とは次式（２）のように関係付けることができる。
【００３５】
【数１】
2010074228.tif 000003
【００３６】
【数２】
2010074228.tif 000004
【００３７】
そこで、以下のステップにおいて、ステップＳ１０１での各ＸＹＺ軸における首の回転運動によって、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３が検出した角速度データを、式（１）と式（２）に適用して、補正値である角度（θ、φ、ψ）を求める。
【００３８】
ステップＳ１０２：ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０１での各ＸＹＺ軸における首の回転運動によって、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３が検出した各々の角速度データのうち、各軸における首の回転運動での角速度が最大になった時の角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を抽出する。具体的には、ＣＰＵ２６は、図４のＸ軸周りの首の回転運動の場合、検出された角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’のうち、ωｘ’の絶対値が最大となる時の角速度ωｘ１、ωｙ１及びωｚ１を抽出して、Ｘ軸周りの首の回転運動時のジャイロセンサの座標系における角速度ベクトルω’とする。同様にして、Ｙ軸及びＺ軸周りの首の回転運動によるそれぞれの角速度データから、角速度ベクトルω’を抽出する。
【００３９】
ステップＳ１０３：ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０２で抽出した各Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸における角速度ベクトルω’をそれぞれ正規化する。その理由は、例えば、Ｘ軸周りの首の回転運動の場合、ユーザの座標系ＸＹＺの角速度ベクトルωはＸ成分以外はないので、例えば、（１、０、０）にならなければならない。他のＹ軸及びＺ軸周りの首の回転運動における角速度ベクトルωについても同様である。そこで、それに合わせるために抽出した３つの角速度ベクトルω’をそれぞれ正規化する。
【００４０】
ステップＳ１０４：ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０３で正規化した各Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸における角速度ベクトルω’と、ユーザの座標系のＸＹＺにおける角速度ベクトルωとを式（２）にそれぞれ代入して、例えば、最小自乗法を用いて角度（θ、φ、ψ）を求める。ＣＰＵ２６は、求めた角度（θ、φ、ψ）を補正値として記憶部３０に記録し、処理を終了する。
【００４１】
これにより、求めた角度（θ、φ、ψ）を、式（１）及び（２）とともに用いることで、ユーザの頭の動きに伴う、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３が検出する角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を、ユーザの座標系の角速度ベクトルωに変換補正することによって、たとえＨＭＤ１００が正しく装着されていなくても、又はユーザの癖による首の動かし方を行っても、ユーザが頭を動かせば、ディスプレイユニット１３の表示部２１の画面表示に対する画面操作を正確に行うことができる。これにより、ユーザは、ＨＭＤ１００の装着状態や自身の癖を気にすることなく、表示部２１に表示される画像、映像或いは音楽等を視聴したり、ＨＭＤ１００の各種設定を行うことが可能となる。
【００４２】
このように本実施形態は、予めＣＰＵ２６が、ユーザに対して、ＸＹＺの各軸方向軸の首の回転運動を行わせることによって、補正値を求める処理を行うことにより、たとえ、ＨＭＤ１００のユーザの頭部への装着の仕方が不正確であったり、ユーザの癖による首の動かし方等を行っても、ユーザが頭を動かせば、表示部２１の画面表示に対する画面操作を正確に行うことができる。
【００４３】
また、本実施形態の補正処理は、３軸方向の角速度を計測できるジャイロセンサのみを用い、式（１）及び式（２）という簡単な演算だけで行えるので、高速処理が可能となるとともに、回路規模を大きくすることなくコストの削減を図ることができる。
≪他の実施形態≫
本発明の他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置は、基本的に図１の一の実施形態に係るＨＭＤ１００と同じであり、各構成要素の動作に関する説明は省略する。本実施形態のＨＭＤ１００が一の実施形態と異なる点は、求めた角度（θ、φ、ψ）を用いて、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３による検出される角速度を補正する代わりに、角度（θ、φ、ψ）のいずれかの値が閾値以上の場合には、ＣＰＵ２６が、スピーカＬ２２Ｌ及びスピーカＲ２２Ｒにビープ音等の警告音を発して、ユーザにＨＭＤ１００の装着をやり直させる点にある。
【００４４】
図６は、本実施形態に係るＨＭＤ１００における処理のフローチャートである。
【００４５】
一の実施形態と同様に、ユーザが、ＨＭＤ１００の電源釦（不図示）を押圧すると、ＨＭＤ１００の電源が入り、ＣＰＵ２６は、記憶部３０に記憶されている制御プログラムを読み込み、ＨＭＤ１００を初期化する。ＣＰＵ２６は、ユーザの頭部の動きに従って表示部２１の画面表示に対する画面操作を正確に行うために、ステップＳ２０１からステップＳ２０６の補正処理を行う。なお、本実施形態では、記憶部３０には画像や動画、又は音楽等のデータが予め記憶されているものとする。また、求めた角度（θ、φ、ψ）が閾値以上であるか否かを判定するための閾値（例えば、５度や１０度等）と、求めた角度（θ、φ、ψ）が閾値以上であった場合のビープ音等の警告音のデータとが記憶部３０に予め記憶されているものとする。
【００４６】
ステップＳ２０１：ＣＰＵ２６は、ユーザに対してＸ軸周りに首を前後に１回動かす回転運動の指示を、表示部２１に表示する。ＣＰＵ２６は、各ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３に、その指示に従ってユーザが行うＸ軸周りの首の回転運動による角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を所定のサンプリング周波数で検出させ、Ａ／Ｄ変換部２７〜２９を介して記憶部３０に記憶する。同様に、ＣＰＵ２６は、Ｙ軸周りに首を傾ける回転動作及びＺ軸周りに首を左右に振る回転動作を各１回ずつ行わせる指示を表示部２１に表示し、ユーザに行わせる。ＣＰＵ２６は、各ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３によって検出された、角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’のデータを記憶部３０にそれぞれ記憶する。
【００４７】
ステップＳ２０２：ＣＰＵ２６は、一の実施形態のステップＳ１０２と同様の手順で、ステップＳ２０１での各ＸＹＺ軸における首の回転運動によって、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３が検出した各々の角速度データのうち、各軸における首の回転運動での角速度が最大になった時の角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を抽出する。
【００４８】
ステップＳ２０３：ＣＰＵ２６は、ステップＳ２０２で抽出した各Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸における角速度ベクトルω’をそれぞれ正規化する。
【００４９】
ステップＳ２０４：ＣＰＵ２６は、ステップＳ２０３で正規化した各Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸における角速度ベクトルω’と、ユーザの座標系の各ＸＹＺにおける角速度ベクトルωとを式（２）にそれぞれ代入して、例えば、最小自乗法を用いて角度（θ、φ、ψ）を求める。
【００５０】
ステップＳ２０５：ＣＰＵ２６は、求めた角度（θ、φ、ψ）のうちのいずれかが、記憶部３０に記憶している閾値以上であるか否かを判定する。ＣＰＵ２６は、求めた角度（θ、φ、ψ）のいずれかの値が閾値以上の場合には、ＨＭＤ１００が正しく装着されていないと判断してステップＳ２０６（ＹＥＳ側）へ移行する。一方、ＣＰＵ２６は、求めた角度（θ、φ、ψ）の値が閾値より小さいの場合には、ＨＭＤ１００が正しく装着されていると判断して作業を終了する（ＮＯ側）。
【００５１】
ステップＳ２０６：ＣＰＵ２６は、ヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１ＲのスピーカＬ２２Ｌ及びスピーカＲ２２Ｒにビープ音等の警告音を発して、ユーザにＨＭＤ１００が正しく装着されていないことを知らせる。同時に、ＣＰＵ２６は、表示部２１に閾値以上になった軸方向と角度の値とを表示して、ユーザに正しい位置にＨＭＤ１００を装着し直すように促す。ＣＰＵ２６は、一連の作業を終了する。
【００５２】
これにより、求めた角度（θ、φ、ψ）を閾値と比較することで、ユーザに正しい位置にＨＭＤ１００を装着させることができ、ユーザが頭を動かせば、ディスプレイユニット１３の表示部２１の画面表示に対する画面操作を正確に行うことができる。これにより、ユーザは、ＨＭＤ１００の装着状態や自身の癖を気にすることなく、表示部２１に表示される画像、映像或いは音楽等を視聴したり、ＨＭＤ１００の各種設定を行うことが可能となる。
【００５３】
このように本実施形態は、予めＣＰＵ２６が、ユーザに対して、ＸＹＺの各軸方向軸の首の回転運動を行わせることにより、角度（θ、φ、ψ）を求める作業を行うことにより、たとえ、ＨＭＤ１００のユーザの頭部への装着の仕方が不正確であっても、ユーザに装着し直させることにより、ユーザの癖による首の動かし方等を行っても、ユーザが頭を動かせば、表示部２１の画面表示に対する画面操作を正確に行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の補正処理は、３軸方向の角速度を計測できるジャイロセンサのみを用い、式（１）及び式（２）という簡単な演算だけで行えるので、高速処理が可能となるとともに、回路規模を大きくすることなくコストの削減を図ることができる。
≪実施形態の補足事項≫
一の実施形態及び他の実施形態では、ＨＭＤ１００はユーザに装着された時点で、ジャイロセンサの座標系とユーザの座標系とのズレを補正するための角度（θ、φ、ψ）を求めるために、ユーザに対して各ＸＹＺ軸周りに首を回転させる運動を１回ずつさせたが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数回行わせても良い。これにより、各Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸におけるより多くの角速度ベクトルω’を求めることができ、最小自乗法によって求まる角度（θ、φ、ψ）がより正確になる。
【００５５】
また、例えば、角度（θ、φ、ψ）を求めた後においても、ディスプレイユニット１３の表示部２１に表示される「はい」、「いいえ」等の画面応答時における、ユーザの首の動きを、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３の各々で角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を検出し、装着時に求めた３つの角速度ベクトルω’と合わせることにより、角度（θ、φ、ψ）の値の精度高め更新しても良い。
【００５６】
また、条件によっては、装着時におけるユーザによる各ＸＹＺ軸周りにおける回転運動に基づいた補正処理を省略して、ＨＭＤ１００の使用中における表示部２１に表示される「はい」（Ｘ軸周りの回転運動）、「いいえ」（Ｚ軸周りの回転運動）等の画面応答時における、ユーザの首の動きによるジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３の各々で検出した角速度だけを用いて、角度（θ、φ、ψ）を求めたり更新しても良い。
【００５７】
なお、一の実施形態及び他の実施形態では、角度（θ、φ、ψ）を求めるために、ステップＳ１０２又はステップＳ２０２において、ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３が検出した角速度のデータから、各ＸＹＺ軸における首の回転運動での角速度が最大になった時の角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を抽出したが、本発明ではこれに限定されない。実際には、各ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３で検出される角速度の値における相互の値の比は、時間ｔによらずほぼ一定である。このことから、任意の時間ｔにおける各Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸の角速度ωｘ’、ωｙ’及びωｚ’を用いて、ジャイロセンサの座標系における角速度ベクトルω’としても良い。
【００５８】
なお、一の実施形態及び他の実施形態では、ユーザに各ＸＹＺ軸周りに回転運動をさせたが、本発明はこれに限定されず、ＸＹＺ軸のうち少なくとも２軸の角速度データがあれば、角度（θ、φ、ψ）を求めることができる。
【００５９】
また、ＨＭＤ１００において、例えば、ジャイロセンサの３つのジャイロのうち、１軸がない場合であっても、本発明は適用可能である。
【００６０】
なお、一の実施形態及び他の実施形態では、各ＸＹＺ軸における回転行列として式（２）のものを用いたが、角度（θ、φ、ψ）の値が小さい場合には、例えば、ｃｏｓθは１に、ｓｉｎθはθに近似して計算を行っても良い。なお、この場合の角度の単位はラジアンである。角度φ及びψについても、角度θの場合と同様の近似が可能である。
【００６１】
なお、一の実施形態及び他の実施形態では、ディスプレイユニット１３はユーザの左目の視野に入るように設置したが、本発明はこれに限定されない。ディスプレイユニット１３をユーザの右目の視野に入るように設置されるＨＭＤでも良いし、眼鏡タイプのように両目の視野に入るＨＭＤでも良い。
【００６２】
なお、一の実施形態では、求めた角度（θ、φ、ψ）を単に記憶部３０に記憶させたが、本発明はこれに限定されず、ユーザ毎に補正値である角度（θ、φ、ψ）を記憶部３０に記憶しても良い。これにより、ユーザがＨＭＤ１００を装着した時に、表示部２１の画面表示に対する画面操作において、使用するユーザの角度（θ、φ、ψ）を読み込むことによって、装着時の補正処理を省略することができる。
【００６３】
なお、本発明は、ＨＭＤ１００だけでなく、サラウンドヘッドホン等に対しても適用可能であり、ユーザの動きに応じて、左右のヘッドホン１１Ｌ及びヘッドホン１１Ｒからの音を、臨場感が出るように制御することに対しても適用できる。
【００６４】
なお、本発明に係る制御方法における各ステップを実現するためのプログラムを備え、制御装置としてコンピュータを機能させることに対しても適用可能である。
【００６５】
なお、本発明に係る制御方法における各ステップを実現するためのコンピュータプログラムを記憶する記録媒体に対しても適用可能である。
【００６６】
なお、本発明は、その精神又はその主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されてはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一の実施形態に係るＨＭＤ１００の外観図
【図２】一の実施形態のＨＭＤ１００の構成の概略図
【図３】一の実施形態に係るＨＭＤ１００における処理のフローチャート
【図４】ユーザによるＸ軸周りの首の前後運動における各ジャイロＸ３１、ジャイロＹ３２及びジャイロＺ３３によって取得されたの角速度データの時間変化を示す一例
【図５】ユーザの座標系ＸＹＺとジャイロセンサの座標系Ｘ’Ｙ’Ｚ’との関係を示す図
【図６】他の実施形態に係るＨＭＤ１００における処理のフローチャート
【符号の説明】
【００６８】
１０  ヘッドバンド、１１Ｌ、１１Ｒ  ヘッドホン、１２  サイドアーム、１３  ディスプレイユニット、１４  十字釦、２１  表示部、２２Ｌ  スピーカＬ、２２Ｒ  スピーカＲ、２３  操作部材、２４  画像出力Ｉ／Ｆ、２５  音声出力Ｉ／Ｆ、２６  ＣＰＵ、２７〜２９  Ａ／Ｄ変換部、３０  記憶部、３１  ジャイロＸ、３２  ジャイロＹ、３３  ジャイロＺ、１００  ＨＭＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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