(57)【要約】  外光等の影響を受けず、ロバストに観視者の片眼に映像呈示を行うことが可能な表示装置およびその制御方法を提供する。  光束生成部１１５によって画像情報を含んだ光束１１２を生成し、反射板１６３によって光束を観視者１００の片眼１０５に向かって反射させる。そして、少なくとも二対の距離センサ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、６１３ｄを用いた頭部検出部６１２によって観視者の頭部を検出する。制御部６２０は、頭部検出部６１２からの出力を受けて観視者１００の頭部１０１の位置を判断し、反射板１６３の向きや位置を制御する。駆動部１６４は制御部６２０からの出力を受けて反射板１６３を駆動する。
2011033549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を含む光束を生成する光束生成部と、
前記光束生成部により生成された前記光束を観視者の片眼に向かって反射させる反射板と、
少なくとも二対の距離センサを用いて前記観視者の頭部を検出する頭部検出部と、
前記頭部検出部からの出力に基づいて、前記反射板の位置を制御する制御部と、
前記制御部からの出力に基づいて、前記反射板を駆動させる駆動部
とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記頭部検出部は、
前記観視者の頭部位置を測定するための第１の距離センサ対と、
前記第１の距離センサ対による測定に用いる係数を決定するための第２の距離センサ対
とを備えることを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１の距離センサ対の出力電圧差を計算し、
前記第１の距離センサ対の中点と前記第２の距離センサ対の中点との距離と、前記第２の距離センサ対の出力電圧差とを用いて、前記係数を計算し、
前記第１の距離センサ対の出力電圧差と前記係数とに基づいて、前記反射板の向き又は位置を制御する
ことを特徴とする、請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記光束生成部は、
光源と、
前記光源からの光束の進行方向を制限する制限部と、
前記光束を拡散させる拡散部と、
前記拡散部により拡散された前記光束に画像情報を含ませる画像装置と、
前記画像装置を通過した前記光束を集光する第１のレンズと、
前記第１のレンズを通過した前記光束の発散角を制御する開口部と、
前記開口部を通過した前記光束を集光させる第２のレンズ
とを備えることを特徴とする、請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
画像を含む光束を生成し、
生成された前記光束を観視者の片眼に向かって反射させ、
少なくとも二対の距離センサを用いて前記観視者の頭部を検出し、
前記検出の結果に基づいて、前記反射の方向を制御する
ことを特徴とする表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の表示装置として、車両速度や進行方向等の運行情報を視認可能とする単眼式のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）がある（例えば、特許文献1参照）。【０００３】
このようなＨＵＤでは、観視者の頭部を撮像した画像から観視者の眼の位置を導出する。導出結果に基づいて、平板ミラーの角度や位置を自動的に制御する。観視者の頭部の動きに追従して観視者の片眼に映像を呈示させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９―１２８５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の表示装置では、外光等の影響により、撮像した画像から観視者の眼の位置を導出することが困難な場合もあり、ロバストに観視者の片眼への映像呈示を行うことができないという課題がある。【０００６】
本発明は、外光等の影響を受けず、ロバストに観視者の片眼に映像呈示を行うことが可能な表示装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の表示装置は、画像情報を含む光束を生成する光束生成部と、前記光束生成部により生成された前記光束を観視者の片眼に向かって反射させる反射板と、少なくとも二対の距離センサを用いて前記観視者の頭部を検出する頭部検出部と、前記頭部検出部からの出力に基づいて、前記反射板の向き又は位置を制御する制御部と、前記制御部からの出力に基づいて、前記反射板を駆動させる駆動部とを備えることを特徴とする。また、本発明の表示装置の制御方法は、画像を含む光束を生成し、生成された前記光束を前記観視者の片眼に向かって反射させ、少なくとも二対の距離センサを用いて前記観視者の頭部を検出し、前記検出の結果に基づいて、前記反射の方向を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外光等の影響を受けず、ロバストに観視者の片眼に映像呈示を行うことが可能な表示装置およびその制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図２】図１に係る表示装置の一部の構成を示す図である。
【図３】図１に係る表示装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態に係る表示装置の一部の構成を示す図である。
【図５】図４に係る表示装置の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。例えば、車両を運転する観視者１００が車両の速度やナビゲーション情報等の運行情報を視認できるようにしたものである。
【００１３】
表示装置１０は、光束生成部１１５と、反射板１６３と、頭部検出部６１２と、制御部６２０と、駆動部１６４とを備える。
【００１４】
光束生成部１１５は、運行情報の画像情報を含む光束１１２を生成する。反射板１６３は、光束生成部１１５により生成された光束１１２を透明板３１０（フロントガラス、ウインドシールド等）に向かって反射する。透明板３１０は、光束１１２を観視者１００の片眼１０５に向かって反射する。
【００１５】
光束生成部１１５は、光源３７４、制限部３７５、拡散部３７６、画像装置３７７、第１のレンズ３７１、開口部３７３、および第２のレンズ３７２を含む。第１のレンズ３７１の焦点距離をｆ１、第２のレンズ３７２の焦点距離をｆ２とすると、開口部３７３は、第１のレンズ３７１からｆ１の距離で、かつ第２のレンズ３７２からｆ２の距離の位置に設置されている。
【００１６】
制限部３７５によって、光源３７４から出射した光束１１２は、反射板１６３に向かうように進行方向が制限された状態で、拡散部３７６を備えた画像装置３７７へと入射する。拡散部３７６により、光束１１２は一様に画像装置３７７へと入射することができる。
【００１７】
画像装置３７７を通って画像情報を含んだ光束１１２は、第１のレンズ３７１と開口部３７３および第２のレンズ３７２を通過する。光束１１２は発散角(光束１１２が拡がっていく角度）が制御された状態で反射板１６３へと入射する。
【００１８】
画像装置３７７が開口部３７３よりも光源３７４側にあることにより、開口部３７３が画像装置３７７よりも光源３７４側にある場合に比べて、画像装置３７７を通る光束１１２の透過率を高くすることができる。
【００１９】
光源３７４には発光ダイオードや高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー等が用いられる。制限部３７５にはテーパライトガイド、拡散部３７６には拡散フィルターや拡散板、画像装置３７７には液晶ディスプレイやデジタルミラーデバイス等が用いられる。
【００２０】
表示装置１０は、観視者１００の片眼１０５を含むような投影範囲１１３で、光束１１２を投影する。制御部６２０は、光束１１２が投影範囲１１３内に投影されるように反射板１６３の向き又は位置を制御し、光束１１２の投影位置を調整する。観視者１００は片眼１０５で光束１１２を視認することができる。表示装置１０は、ＨＵＤとして使用することができる。
【００２１】
頭部検出部６１２は、二対の距離センサ６１３を用いて観視者１００の頭部１０１の各距離センサと観視者１００の頭部１０１との相対距離を検出する。
【００２２】
制御部６２０は、後述するように、頭部検出部６１２に設けられた距離センサ対６１３からの出力信号に基づいて、反射板１６３を制御し、光束１１２の投影位置を調整する。
【００２３】
図２を用いて、頭部検出部６１２を詳細に説明する。
【００２４】
図２に表したように、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置１０における頭部検出部６１２は、距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂを持つ第１の距離センサ対６１４と、距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄを持つ第２の距離センサ対６１５とを備えている。
【００２５】
各距離センサは、それぞれ発光素子と受光素子とを有する。発光素子は光を出射し、観視者１００の頭部１０５にて反射して戻ってきた光を受光素子で受光する。
【００２６】
距離センサには、ＰＳＤセンサの他、レーザ変位計、超音波距離センサ等の、非接触で対象物との距離を測定することができるものが含まれる。
【００２７】
距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂとを結ぶ線分の中点を第１の中点５１４とし、距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄとを結ぶ線分の中点を第２の中点５１５とする。
【００２８】
距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂとを結ぶ線分は、距離センサ６１３ａの受光素子と距離センサ６１３ｂの受光素子とを結ぶ線分と定義する。
【００２９】
距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄとを結ぶ線分は、距離センサ６１３ｃの受光素子と距離センサ６１３ｄの受光素子とを結ぶ線分と定義する。
【００３０】
距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂを結ぶ線分の垂直二等分線を第１の直線５１４ａとし、距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄを結ぶ線分の垂直二等分線を第２の直線５１５ａとする。
【００３１】
距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂは、距離センサ６１３ａから出射した光と距離センサ６１３ｂから出射した光とが第１の直線５１４ａ上で交わるように配置される。
【００３２】
距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂは、第１の直線５１４ａ上に観視者１００の頭部１０５の幾何学的重心がある場合の重心位置に向かって光を出射するように配置されるのが望ましい。
【００３３】
距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄは、距離センサ６１３ｃから出射した光と距離センサ６１３ｄから出射した光とが第１の直線５１５ａ上で交わるように配置される。
【００３４】
距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄは、第２の直線５１５ａ上に観視者１００の頭部１０５の幾何学的重心がある場合の重心位置に向かって光を出射するように配置されるのが望ましい。
【００３５】
例えば、車載用の表示装置であれば、距離センサ対６１４、６１５は天井に配置される。
【００３６】
第１の距離センサ対６１４と第２の距離センサ対６１５は、第１の中点５１４と第２の中点５１５との距離がΔｘ１離れた位置に配置される。
【００３７】
第１の距離センサ対６１４と第２の距離センサ対６１５は、同一直線状に配置されることが望ましい。しかし、後述する第１の係数Ｇ１を求めることができれば、第１の距離センサ対６１４と第２の距離センサ対６１５は、いかなる配置でも構わない。例えば、第２の距離センサ対６１５が第１の距離センサ対６１４よりも、観視者１００から遠い位置に配置されても構わない。
【００３８】
頭部検出部６１２は、距離センサ６１３ａの出力電圧値Ｖａと、距離センサ６１３ｂの出力電圧値Ｖｂと、距離センサ６１３ｃの出力電圧値Ｖｃと、距離センサ６１３ｄの出力電圧値Ｖｄを制御部６２０に出力する。出力電圧値Ｖａ〜ｄとは、距離センサ６１３ａ〜ｄから観視者１００の頭部１０１までの相対距離に応じた値である。出力電圧値Ｖａ〜ｄは、図２におけるｄａ〜ｄに対応している。ｄａ〜ｄは、それぞれ、各距離センサの受光素子から観視者１００の頭部１０１の頭皮までの相対距離である。
【００３９】
制御部６２０は、距離センサ６１３ａの出力電圧値Ｖａと距離センサ６１３ｂの出力電圧値Ｖｂから、式１を用いてｐｏｓＡＢを計算する。ｐｏｓＡＢは、距離センサ６１３ａから観視者１００の頭部１０１までの相対距離と距離センサ６１３ｂから観視者１００の頭部１０１までの相対距離との差に応じた値である。
【００４０】
制御部６２０は、距離センサ６１３ｃの出力電圧値Ｖｃと距離センサ６１３ｄの出力電圧値Ｖｄから、式２を用いてｐｏｓＣＤを計算する。ｐｏｓＣＤは、距離センサ６１３ｃから観視者１００の頭部１０１までの相対距離と距離センサ６１３ｄから観視者１００の頭部１０１までの相対距離との差に応じた値である。
【数１】
2011033549.tif 000003
【００４１】
図２（ａ）(ｂ）は、距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂとを用いてｐｏｓＡＢを計算し、距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄとを用いてｐｏｓＣＤを計算している状態を表す図である。
【００４２】
図２（ａ）は、ある時刻における観視者１００の頭部１０１の位置を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）と異なる時刻における観視者１００の頭部１０１の位置を示している。図２（ｂ）において、観視者１００の頭部１０１はｐｏｓＣＤ＝０となる位置にある。
【００４３】
制御部６２０は、ｐｏｓＣＤの値が０に等しい値となったときのｐｏｓＡＢの値（ｐｏｓＡＢ１）を式１により算出し、式３により第１の係数Ｇ１を決定する。
【数２】
2011033549.tif 000004
【００４４】
第１の係数Ｇ１は、後述する観視者１００の頭部１０１の相対位置Ｅｓｔ１を求める際に用いられる係数である。
【００４５】
０に等しい値とは、距離センサからの出力信号におけるノイズや観視者１００の頭部１０１の形状等による誤差範囲を含むものとする。すなわち、厳密な０ではなく、特定の誤差範囲に収まる数値を０に等しい値と定義する。
【００４６】
制御部６２０は、式４によりＥｓｔ１を計算する。Ｅｓｔ１は観視者１００の頭部１０１の幾何学的重心と第１の直線５１４ａとの相対距離に相当する推定値である。
【数３】
2011033549.tif 000005
【００４７】
観視者１００はｐｏｓＡＢ＝０となる位置に頭部１０１がある状態で、表示装置１０の初期設定を行う（図２（ａ）の状態）。この時、光束１１２の投影範囲１１３が観視者１００の片眼１０５を含むように、観視者１００は反射板１６３の位置を調節する。この状態における、観視者１００の片眼１０５の位置を基準位置とする。
【００４８】
反射板１６３の位置とは、並進運動による位置と、回転運動による角度位置とを含む。
【００４９】
表示装置１０の使用中、制御部６２０はＥｓｔ１を計算する。制御部６２０は、光束１１２の投影範囲１１３が、基準位置からＥｓｔ１の距離だけ、第１の中点５１４と第２の中点５１５を結ぶ線分に沿った方向上を移動するように、駆動部１６４に指令を与える（信号を出力する）。駆動部１６４は、その指令を受け、反射板１６３を駆動させる。
【００５０】
例えば、計算結果がＥｓｔ１＝＋５となった場合、制御部６２０は、光束１１２の投影範囲１１３を、第２の中点５１５から第１の中点５１４に向かう方向へ、基準位置から５ｃｍ移動するように、駆動部１６４に指令を与え、反射板の位置を調節する。駆動部１６４は、その指令を受け、反射板１６３を駆動させる。
【００５１】
これにより、本実施の形態に係る表示装置１０は、高度な画像処理能力を要さずとも観視者の片眼の位置の追従を行うことが可能な表示装置を提供することができる。また、外光等の影響を受けず、ロバストに観視者の片眼に映像呈示を行うことが可能な表示装置を提供することができる。
【００５２】
図３は本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の制御方法を例示するフローチャートである。図３に示す制御方法は、表示装置１０の製造段階で、あらかじめ制御部６２０に初期値のＧ１を持たせてある状態から開始する。または、観視者１００が表示装置１０の使用開始時に、まず、ｐｏｓＣＤ＝０となる位置に頭部１０１を移動させ、制御部６２０に初期値のＧ１を計算させた状態から開始する。
【００５３】
図３に表したように、第１の実施の形態に係る表示装置１０の制御方法は、距離センサ６１３ａの出力電圧値と距離センサ６１３ｂの出力電圧値を用いて、式１によりｐｏｓＡＢを計算する（ステップＳ２０１）。距離センサ６１３ｃの出力電圧値と距離センサ６１３ｄの出力電圧値を用いて、式２によりｐｏｓＣＤを計算する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０１とステップＳ２０２はサンプリング時間ごとに繰り返し行われる。ステップＳ２０１とステップＳ２０２は順不同である。
【００５４】
次に、ｐｏｓＣＤの値が０に等しい値か否かを判定する（ステップＳ２０３）。ｐｏｓＣＤの値が０に等しい値であると判定された場合は、式３により第１の係数Ｇ１を計算する（ステップＳ２０４）。そして、式４によりＥｓｔ１を計算する（ステップＳ２０５）。ｐｏｓＣＤの値が０に等しい値でないと判定された場合は、ステップＳ２０４を経ずに、初期値のＧ１や以前計算したＧ１を用いてステップＳ２０５を行う。
【００５５】
続けて、ステップＳ２０５の結果に基づいて、光束１１２の反射方向を制御する。
【００５６】
この方法により、出力電圧値から観視者１００の頭部１０１までの距離への換算処理工程を省略することが可能となり、処理コストを低減することができる。また、（式４）により観視者１００の頭部１０１の位置を決定するため、温度や個体差等による補正を行わずに測定することができ、ロバスト性が向上する。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の一部の構成を例示する模式図である。
【００５８】
表示装置２０は、図２に例示した表示装置１０における頭部検出部６１２を頭部検出部７１２で置換した表示装置である。
【００５９】
頭部検出部７１２は、頭部検出部６１２に対し、距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆを持つ第３の距離センサ対６１６をさらに備えている。
【００６０】
第１の実施の形態と同様に、距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆは、それぞれ発光素子と受光素子とを有する。
【００６１】
距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆとを結ぶ線分の中点を第３の中点５１６とする。第３の中点５１６は、第１の中点５１４を挟んで、第２の中点５１５と反対側の位置にある。
【００６２】
距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆとを結ぶ線分は、距離センサ６１３ｅの受光素子と距離センサ６１３ｆの受光素子とを結ぶ線分と定義する。
【００６３】
距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆとを結ぶ線分の垂直二等分線を第３の直線５１６ａとする。
【００６４】
距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆは、距離センサ６１３ｅから出射した光と距離センサ６１３ｆから出射した光とが第３の直線５１６ａ上で交わるように配置される。
【００６５】
距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆは、第３の直線５１６ａ上に観視者１００の頭部１０５の幾何学的重心がある場合の重心位置に向かって光を出射するように配置されるのが望ましい。
【００６６】
第１の距離センサ対６１４と第３の距離センサ対６１６は、第１の中点５１４と第３の中点５１６との距離がΔｘ２離れた位置に配置される。
【００６７】
第１の距離センサ対６１４と第３の距離センサ対６１６は、同一直線状に配置される必要はない。第１の実施の形態と同様、後述する第２の係数Ｇ２を求めることができれば、いかなる配置でも構わない。
【００６８】
頭部検出部７１２は、距離センサ６１３ａの出力電圧値Ｖａと、距離センサ６１３ｂの出力電圧値Ｖｂと、距離センサ６１３ｃの出力電圧値Ｖｃと、距離センサ６１３ｄの出力電圧値Ｖｄと、距離センサ６１３ｅの出力電圧値Ｖｅと、距離センサ６１３ｆの出力電圧値Ｖｆとを制御部６２０に出力する。出力電圧値Ｖａ〜ｆとは、距離センサ６１３ａ〜ｆから観視者１００の頭部１０１までの相対距離に応じた値である。
【００６９】
制御部６２０は、ｐｏｓＡＢとｐｏｓＣＤに加え、距離センサ６１３ｅの出力電圧値Ｖｅと距離センサ６１３ｆの出力電圧値Ｖｆから、式５を用いてｐｏｓＥＦを計算する。
【数４】
2011033549.tif 000006
【００７０】
ｐｏｓＥＦは、距離センサ６１３ｅから観視者１００の頭部１０１までの相対距離と距離センサ６１３ｆから観視者１００の頭部１０１までの相対距離との差に応じた値である。
【００７１】
出力電圧値Ｖｅ、Ｖｆは、図２におけるｄｅ、ｄｄに対応している。ｄｅ、ｄｄは、それぞれ各距離センサの受光素子から観視者１００の頭部１０１の頭皮までの相対距離である。
【００７２】
図４（ａ）（ｂ）は、距離センサ６１３ａと距離センサ６１３ｂとを用いてｐｏｓＡＢを計算し、距離センサ６１３ｃと距離センサ６１３ｄとを用いてｐｏｓＣＤを計算し、距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆとを用いてｐｏｓＥＦを計算している状態を表す図である。図４（ａ）は、ある時刻における観視者１００の頭部１０１の位置を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）と異なる時刻における観視者１００の頭部１０１の位置を示している。図４(ｂ)において、観視者１００の頭部１０１はｐｏｓＥＦ＝０となる位置にある。
【００７３】
制御部６２０は、第１の係数Ｇ１に加え、ｐｏｓＥＦの値が０に等しい値となったときのｐｏｓＡＢの値（ｐｏｓＡＢ２）を式１により算出し、式６により第２の係数Ｇ２を決定する。
【数５】
2011033549.tif 000007
【００７４】
第２の係数Ｇ２は、後述する観視者１００の頭部１０１の相対位置Ｅｓｔ２を求める際に用いられる係数である。
【００７５】
観視者１００はｐｏｓＡＢ＝０となる位置に頭部１０１がある状態で、表示装置１０の初期設定を行う（図４（ａ）の状態）。この時、光束１１２の投影範囲１１３が観視者１００の片眼１０５を含むように、観視者１００は反射板１６３の向き又は位置を調節する（第１の実施の形態と同様）。この状態における、観視者１００の片眼１０５の位置を基準位置とする。
【００７６】
制御部６２０は、観視者１００の頭部１０１が図４における第１の中点５１４よりも右側（第１の中点５１４から第２の中点５１５に向かう側）にある場合において、式４により、Ｅｓｔ１を計算し、反射板１６３を制御する（第１の実施の形態と同様）。
【００７７】
制御部６２０は、光束１１２の投影範囲１１３が、基準位置からＥｓｔ１の距離だけ、第１の中点５１４と第２の中点５１５を結ぶ線分に沿った方向上を移動するように、駆動部１６４に指令を与える。駆動部１６４は、その指令を受け、反射板１６３を駆動させる。
【００７８】
制御部６２０は、観視者１００の頭部１０１が図４における第１の中点５１４よりも左側（第１の中点５１４から第３の中点５１６に向かう側）にある場合において、式７により、Ｅｓｔ２を計算する。Ｅｓｔ２は観視者１００の頭部１０１の幾何学的重心と第１の直線５１４ａとの相対距離に相当する推定値である。
【００７９】
制御部６２０は、光束１１２の投影範囲１１３が、基準位置からＥｓｔ２の距離だけ、第１の中点５１４と第３の中点５１６を結ぶ線分に沿った方向上を移動するように、駆動部１６４に指令を与える。駆動部１６４は、その指令を受け、反射板１６３を駆動させる。
【数６】
2011033549.tif 000008
【００８０】
例えば、計算結果がＥｓｔ２＝−１０となった場合、制御部６２０は、光束１１２の投影範囲１１３を、第３の中点５１６から第１の中点５１４に向かう方向へ、基準位置から１０ｃｍ移動するように、駆動部１６４に指令を与え、反射板の向きを調節する。駆動部１６４は、その指令を受け、反射板１６３を駆動させる。
【００８１】
これにより、本実施の形態に係る表示装置２０は、高度な画像処理能力を要さずとも観視者の片眼の位置の追従を行うことが可能な表示装置を提供することができる。また、外光等の影響を受けず、ロバストに観視者の片眼に映像呈示を行うことが可能な表示装置を提供することができる。
【００８２】
そして、頭部検出部７１２は、頭部検出部６１２に対し、距離センサ６１３ｅと距離センサ６１３ｆを持つ第３の距離センサ対６１６をさらに備えたことにより、頭部検出部６１２と比較して、さらに精度良く観視者１００の頭部１０１の位置測定が可能となる。
【００８３】
図５は本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の制御方法を例示するフローチャート図である。図５に示す制御方法は、表示装置１０の製造段階で、あらかじめ制御部６２０に初期値のＧ１および初期値のＧ２を持たせてある状態から開始する。または、観視者１００が表示装置１０の使用開始時に、まず、ｐｏｓＣＤ＝０、ｐｏｓＥＦ＝０となる位置に頭部１０１を移動させ、制御部６２０に初期値のＧ１および初期値のＧ２を計算させた状態から開始する。
【００８４】
図５に表したように、第２の実施の形態に係る表示装置の制御方法は、距離センサ６１３ａの出力電圧値と距離センサ６１３ｂの出力電圧値を用いて、式１によりｐｏｓＡＢを計算する（ステップＳ３０１）。距離センサ６１３ｃの出力電圧値と距離センサ６１３ｄの出力電圧値を用いて、式２によりｐｏｓＣＤを計算する（ステップＳ３０２）。距離センサ６１３ｅの出力電圧値と距離センサ６１３ｆの出力電圧値を用いて、式３によりｐｏｓＥＦを計算する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０１とステップ３０２とステップＳ３０３はサンプリング時間ごとに繰り返し行われる。ステップＳ３０１とステップ３０２とステップＳ３０３は順不同である。
【００８５】
次に、ｐｏｓＣＤの値が０に等しい値か否かを判定する（ステップＳ３０４）。ｐｏｓＣＤの値が０に等しい値であると判定された場合は、式３により第１の係数Ｇ１を計算する（ステップＳ３０５）。ｐｏｓＣＤの値が０に等しい値でないと判定された場合は、ステップＳ３０５は行わず、Ｇ１の値を維持する。例えば、初期設定値や以前計算したＧ１を用いるか、Ｇ２の値を代わりに用いる。
【００８６】
ｐｏｓＥＦの値が０に等しい値か否かを判定する（ステップＳ３０６）。ｐｏｓＥＦの値が０に等しい値であると判定された場合は、式６により第２の係数Ｇ２を計算する（ステップＳ３０７）。ｐｏｓＥＦの値が０に等しい値でないと判定された場合は、ステップＳ３０７は行わず、Ｇ２の値を維持する。例えば、初期設定値や以前計算したＧ２を用いるか、Ｇ１の値を代わりに用いる。
【００８７】
そして、ｐｏｓＡＢが０以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。ｐｏｓＡＢが０以上であると判定された場合は、式７によりＥｓｔ２を計算する（ステップＳ３０９（Ｂ））。ｐｏｓＡＢが０以上でないと判定された場合は、式４によりＥｓｔ１を計算する（ステップＳ３０９（Ａ））。
【００８８】
続けて、ステップＳ３０９（Ａ）又はステップＳ３０９（Ｂ）の結果に基づいて、光束１１２の反射方向を制御する。
【００８９】
この方法により、出力電圧値から観視者１００の頭部１０１の距離への換算処理工程を省略することが可能となり、処理コストを低減することができる。また、（式４）と（式７）により観視者１００の頭部１０１の位置を決定するため、温度や個体差等による補正を行わずに測定することができ、ロバスト性が向上する。
【００９０】
さらに、（式４）と（式７）を用いることにより、図３に示した制御方法に比べ、さらに精度良く、観視者１００の頭部１０１の位置測定が可能となる。
【００９１】
なお、本実施の形態では、観視者１００の頭部１０１の位置の測定に第１の距離センサ対６１４を用いたが、必要に応じて第２の距離センサ対６１５や第３の距離センサ対６１６を用いて、観視者１００の頭部１０１の位置の測定を行うことも可能である。
【００９２】
例えば、図４において、観視者１００の頭部１０１が第１の中点５１４よりも右側にΔｘ１以上の距離にある場合においては、式８によって、Ｅｓｔ３を観視者１００の頭部１０１の位置と決定する。Ｅｓｔ３は観視者１００の頭部１０１の幾何学的重心と第２の直線５１５ａとの相対距離に相当する推定値である。
【数７】
2011033549.tif 000009
【００９３】
また、図４において、観視者１００の頭部１０１が第１の中点５１４よりも左側にΔｘ２以上の距離にある場合においては、式９によって、Ｅｓｔ４を観視者１００の頭部１０１の位置と決定する。Ｅｓｔ４は観視者１００の頭部１０１の幾何学的重心と第３の直線５１４ａとの相対距離に相当する推定値である。
【数８】
2011033549.tif 000010
【００９４】
これにより、観視者１００の頭部１０１が大きく動いたときにもその位置の測定を精度良く行うことが可能となる。
【００９５】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、本発明の実施の形態として上述した頭部検出部６１２は、２対および３対の距離センサを用いて観視者１００の頭部１０１の位置を測定しているが、距離センサ対の数を４対、５対と増やすことも可能である。これにより、測定可能範囲を拡大させることができる。
【００９６】
また、観視者１００の頭部１０１の位置の測定は、距離センサ対の出力電圧値の差を正規化するために、式４や式７を用いて計算した。しかし、この計算方法以外にも、例えば式１０に示すように、距離センサ対の出力電圧値の差を用いることにより、本発明と同様の効果を得ることができれば、本発明の範囲に含まれる。
【数９】
2011033549.tif 000011
【００９７】
その他、表示装置およびその制御方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に含まれる。
【００９８】
その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置およびその制御方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置およびその制御方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００９９】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１００】
１０、２０  表示装置
１００  観視者
１０１  頭部
１０５  片眼
１１２  光束
１１３  投影範囲
１１５  光束生成部
１６３  反射板
１６４  駆動部
３１０  透明板
３７１  第１のレンズ
３７２  第２のレンズ
３７３  開口部
３７４  光源
３７５  制限部
３７６  拡散部
３７７  画像装置
５１４  第１の中点
５１４ａ  第１の直線
５１５  第２の中点
５１５ａ  第２の直線
５１６  第３の中点
５１６ａ  第３の直線
６１２、７１２  頭部検出部
６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、６１３ｄ、６１３ｅ、６１３ｆ  距離センサ
６１４  第１の距離センサ
６１５  第２の距離センサ
６１６  第３の距離センサ
６２０  制御部
【図１】
2011033549.tif 000012
【図２】
2011033549.tif 000013
【図３】
2011033549.tif 000014
【図４】
2011033549.tif 000015
【図５】
2011033549.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月22日(2010.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を含む光束を生成する光束生成部と、
前記光束生成部により生成された前記光束を観視者の片眼に向かって反射させる反射板と、
少なくとも二対の距離センサを用いて前記観視者の頭部を検出する頭部検出部と、
前記頭部検出部からの出力に基づいて、前記反射板の位置を制御する制御部と、
前記制御部からの出力に基づいて、前記反射板を駆動させる駆動部
とを備え、
前記頭部検出部は、
前記観視者の頭部位置を測定するための第１の距離センサ対と、
前記第１の距離センサ対による測定に用いる係数を決定するための第２の距離センサ対
とを備える
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１の距離センサ対の出力電圧差を計算し、
前記第１の距離センサ対の中点と前記第２の距離センサ対の中点との距離と、前記第２の距離センサ対の出力電圧差とを用いて、前記係数を計算し、
前記第１の距離センサ対の出力電圧差と前記係数とに基づいて、前記反射板の向き又は位置を制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記光束生成部は、
光源と、
前記光源からの光束の進行方向を制限する制限部と、
前記光束を拡散させる拡散部と、
前記拡散部により拡散された前記光束に画像情報を含ませる画像装置と、
前記画像装置を通過した前記光束を集光する第１のレンズと、
前記第１のレンズを通過した前記光束の発散角を制御する開口部と、
前記開口部を通過した前記光束を集光させる第２のレンズ
とを備えることを特徴とする、請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
画像情報を含む光束を生成し、
生成された前記光束を観視者の片眼に向かって反射させ、
少なくとも二対の距離センサを用いて前記観視者の頭部を検出し、
前記検出の結果に基づいて、前記反射の方向を制御し、
前記観視者の頭部を検出する際には、
前記観視者の頭部位置を測定するための第１の距離センサ対と、
前記第１の距離センサ対による測定に用いる係数を決定するための第２の距離センサ対
とを用いる
ことを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項６】
前記反射の方向を制御する際には、
前記第１の距離センサ対の出力電圧差を計算し、
前記第１の距離センサ対の中点と前記第２の距離センサ対の中点との距離と、前記第２の距離センサ対の出力電圧差とを用いて、前記係数を計算し、
前記第１の距離センサ対の出力電圧差と前記係数とに基づいて、前記反射の方向を制御する
ことを特徴とする、請求項５記載の表示装置の制御方法。
【国際調査報告】
2011033549.tif 000017
2011033549.tif 000018
2011033549.tif 000019
2011033549.tif 000020