(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーの頭部に装着して用いられ、
ユーザーの頭部の姿勢を検出するセンサー部と、
前記センサー部の取り付け位置の誤差に起因する前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記ずれに基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信部と、
を具備し、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
姿勢測定装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記ユーザーの頭部の動きに追従する画像をレンダリングする前記外部装置に前記補正した姿勢情報を送信する、
請求項１に記載の姿勢測定装置。
【請求項３】
前記取り付け位置誤差測定部は、表示装置がユーザーに正面を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに同期して前記重力ベクトルＧGを測定し、前記表示装置がユーザーに真上又は斜め上を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに同期して前記重力ベクトルＧF又はＧSFを測定する、
請求項１に記載の姿勢測定装置。
【請求項４】
ユーザーの頭部の姿勢を検出するセンサー部の取り付け位置の誤差に起因する前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定する取り付け位置誤差測定ステップと、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収ステップと、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信ステップと、
を有し、
前記取り付け位置誤差測定ステップでは、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収ステップでは、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
姿勢測定方法。
【請求項５】
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差に起因する前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記ずれに基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部と、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信部と、
を具備し、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
画像処理装置。
【請求項６】
前記描画処理部は、前記姿勢情報に基づいて、前記ユーザーの頭部の動きに追従する画像をレンダリングする、
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記取り付け位置誤差測定部は、前記表示装置に対してユーザーに正面を向くように促すメッセージの表示又は音声出力を指示したことに同期して前記重力ベクトルＧGを測定し、前記表示装置にユーザーに真上又は斜め上を向くように促すメッセージの表示又は音声出力を指示したことに同期して前記重力ベクトルＧF又はＧSFを測定する、
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信ステップと、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差に起因する前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定する取り付け位置誤差測定ステップと、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収ステップと、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理ステップと、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信ステップと、
を有し、
前記取り付け位置誤差測定ステップでは、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収ステップでは、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
画像処理方法。
【請求項９】
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部と、
前記描画処理部が処理した画像を表示する表示部と、
を具備し、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記頭部動作追跡装置が測定した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
前記ユーザーの頭部又は顔部に固定して用いられる表示装置。
【請求項１０】
姿勢を検出するセンサー部の取り付け位置の誤差に起因する前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定する取り付け位置誤差測定部、
前記ずれに基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述され、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
コンピューター・プログラム。
【請求項１１】
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差に起因する前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定する取り付け位置誤差測定部、
前記ずれに基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述され、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記頭部動作追跡装置が測定した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
コンピューター・プログラム。
【請求項１２】
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部、
前記描画処理部が処理した画像を表示する表示部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述され、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記頭部動作追跡装置が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
コンピューター・プログラム
【請求項１３】
ユーザーの頭部の姿勢を測定する頭部動作追跡装置と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定機能と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置で測定した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収機能と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像をレンダリングする描画装置と、
前記描画装置でレンダリングした画像を表示する表示装置と、
を具備し、
前記取り付け位置誤差測定機能により、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記頭部動作追跡装置の基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収機能により、前記頭部動作追跡装置が測定した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、ユーザーの頭部の動きを測定する姿勢測定装置及び姿勢測定方法、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を処理する画像処理装置及び画像処理方法、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を表示する表示装置及び表示方法、コンピューター・プログラム、並びに画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像を観察するユーザーの頭部又は顔部に固定される画像表示装置、すなわち、ヘッド・マウント・ディスプレイが知られている。ヘッド・マウント・ディスプレイは、例えば左右の眼毎の画像表示部を持ち、また、ヘッドフォンと併用し、視覚及び聴覚を制御できるように構成されている。頭部に装着した際に外界を完全に遮るように構成すれば、視聴時の仮想現実感が増す。また、ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼に違う映像を映し出すことも可能であり、左右の眼に対して視差のある画像を表示すれば３Ｄ画像を提示することができる。【０００３】
この種のヘッド・マウント・ディスプレイは、虚像を眼の網膜上に結像させて、ユーザーに観察させる。ここで、虚像は、物体が焦点距離よりレンズに近い位置にある場合に、その物体側に形成される。例えば、瞳孔の前方に２５ミリメートルだけ離間して広視野角の虚像光学系を配置し、この広視野角光学系のさらに前方に約０．７インチの有効画素範囲の大きさを持つ表示パネルを配置して、表示画像の拡大虚像をユーザーの瞳に結像するヘッド・マウント・ディスプレイについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。【０００４】
また、ユーザーは、この種のヘッド・マウント・ディスプレイを用いて、広角画像の一部を切り出した画像を観察することができる。例えば、頭部にジャイロ・センサーなどからなる頭部動作追跡装置を取り付け、ユーザーの頭部の動きに追従させた全空間の３６０度の映像を実感できるようにしたヘッド・マウント・ディスプレイについて提案がなされている（例えば、特許文献２、特許文献３を参照のこと）。ジャイロ・センサーが検出した頭部の動きを打ち消すように、広角画像中で表示領域を移動させることで、頭部の動きに追従した画像を再現することができ、ユーザーは全空間を見渡すような体験をする。【０００５】
ヘッド・マウント・ディスプレイは、ユーザーの頭部の動作の動きに、より正確に追従した画像を提示することが好ましい。ユーザーの頭部の動きを正確にトラッキングできないと、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を提示することができない、あるいはユーザーに不快感を与える画像を提示してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書で開示する技術の目的は、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を提示するための、優れた姿勢測定装置及び姿勢測定方法、画像処理装置及び画像処理方法、表示装置及び表示方法、コンピューター・プログラム、並びに画像表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
姿勢を検出するセンサー部と、
前記センサー部の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信部と、
を具備する姿勢測定装置である。【０００８】
本願の請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の姿勢測定装置は、ユーザーの頭部に装着して用いられる。そして、前記センサー部は、前記頭部の姿勢を検出し、前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定し、前記取り付け位置誤差吸収部は、前記ずれに基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正するように構成されている。【０００９】
本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項１に記載の姿勢測定装置は、ユーザーの頭部に装着して用いられる。そして、前記送信部は、前記ユーザーの頭部の動きに追従する画像をレンダリングする前記外部装置に前記補正した姿勢情報を送信するように構成されている。【００１０】
本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項２に記載の姿勢測定装置の前記センサー部は重力ベクトルを検出することができる。そして、前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが２つの姿勢をとったときにそれぞれ検出された重力ベクトルに基づいて、前記取り付け位置の誤差を測定するように構成されている。【００１１】
本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項４に記載の姿勢測定装置の前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸w軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出するように構成されている。また、前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正するように構成されている。【００１２】
本願の請求項６に記載の技術によれば、請求項５に記載の姿勢測定装置の前記取り付け位置誤差測定部は、表示装置がユーザーに正面を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに応答して前記重力ベクトルＧGを測定し、前記表示装置がユーザーに真上又は斜め上を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに応答して前記重力ベクトルＧF又はＧSFを測定するように構成されている。【００１３】
また、本願の請求項７に記載の技術は、
姿勢を検出するセンサー部の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定ステップと、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収ステップと、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信ステップと、
を有する姿勢測定方法である。【００１４】
また、本願の請求項８に記載の技術は、
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部と、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信部と、
を具備する画像処理装置である。【００１５】
本願の請求項９に記載の技術によれば、請求項８に記載の画像処理装置の前記描画処理部は、前記姿勢情報に基づいて、前記ユーザーの頭部の動きに追従する画像をレンダリングするように構成されている。【００１６】
本願の請求項１０に記載の技術によれば、請求項８に記載の画像処理装置の前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーの基準軸に対する前記頭部動作追跡装置の基準軸のずれを測定し、前記取り付け位置誤差吸収部は、前記ずれに基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正するように構成されている。【００１７】
本願の請求項１１に記載の技術によれば、請求項１０に記載の画像処理装置の前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが２つの姿勢をとったときにそれぞれ前記頭部動作追跡装置から受信した重力ベクトルに基づいて、前記取り付け位置の誤差を測定するように構成されている。【００１８】
本願の請求項１２に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像処理装置の前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出ように構成されている。また、前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正するように構成されている。【００１９】
本願の請求項１３に記載の技術によれば、請求項１２に記載の画像処理装置の前記取り付け位置誤差測定部は、前記表示装置に対してユーザーに正面を向くように促すメッセージの表示又は音声出力を指示したことに応答して前記重力ベクトルＧGを測定し、前記表示装置にユーザーに真上又は斜め上を向くように促すメッセージの表示又は音声出力を指示したことに応答して前記重力ベクトルＧF又はＧSFを測定するように構成されている。【００２０】
また、本願の請求項１４に記載の技術は、
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信ステップと、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定ステップと、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収ステップと、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理ステップと、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信ステップと、
を有する画像処理方法である。【００２１】
また、本願の請求項１５に記載の技術は、
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部と、
前記描画処理部が処理した画像を表示する表示部と、
を具備する、前記ユーザーの頭部又は顔部に固定して用いられる表示装置である。【００２２】
本願の請求項１６に記載の技術によれば、請求項１５に記載の表示装置の前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出するように構成されている。また、前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正するように構成されている。【００２３】
また、本願の請求項１７に記載の技術は、
姿勢を検出するセンサー部の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムである。【００２４】
また、本願の請求項１８に記載の技術は、
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムである。【００２５】
また、本願の請求項に記載１９の技術は、
ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部、
前記描画処理部が処理した画像を表示する表示部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムである。【００２６】
本願の請求項１７乃至１９に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項１７乃至１９に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用がそれぞれ発揮され、本願の請求項１に係る姿勢測定装置、請求項８に係る画像処理装置、請求項１５に係る表示装置と同様の作用効果を得ることができる。【００２７】
また、本願の請求項２０に記載の技術は、
ユーザーの頭部の姿勢を測定する頭部動作追跡装置と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定機能と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置で測定した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収機能と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像をレンダリングする描画装置と、
前記描画装置でレンダリングした画像を表示する表示装置と、
を具備する画像表示システムである。【００２８】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【発明の効果】
【００２９】
本明細書で開示する技術によれば、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を提示するための、優れた姿勢測定装置及び姿勢測定方法、画像処理装置及び画像処理方法、表示装置及び表示方法、コンピューター・プログラム、並びに画像表示システムを提供することができる。【００３０】
本明細書で開示する技術によれば、ユーザーの頭部の動作を追跡する頭部動作追跡装置の取り付け誤差を測定する取り付け位置誤差測定機能と、頭部動作追跡装置が測定したユーザーの頭部の姿勢情報を取り付け位置誤差に基づいて補正する取り付け位置誤差吸収機能を備えることにより、ユーザーにとって簡便な方法で、頭部動作追跡装置が測定する姿勢情報を補正することができる。また、本明細書で開示する技術によれば、頭部動作追跡装置の取り付け位置に拘わらず正しい姿勢情報を得ることができるので、ユーザーの頭部の動きに正確に追従した画像をレンダリングすることが可能である。【００３１】
なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本発明の効果はこれに限定されるものではない。また、本発明が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。【００３２】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本明細書で開示する技術を適用した画像表示システム１００の構成例を模式的に示した図である。
【図２】図２は、画像表示システム１００の変形例を模式的に示した図である。
【図３】図３は、表示装置４００の外観構成を示した図（斜視図）である。
【図４】図４は、表示装置４００の外観構成を示した図（左側面図）である。
【図５】図５は、頭部動作追跡装置２００の基準軸（ｘ，ｙ，ｘ）を示した図である。
【図６】図６は、ユーザーの基準軸（ｘw，ｙw，ｚw）示した図である。
【図７】図７は、頭部動作追跡装置２００の基準軸（ｘ，ｙ，ｚ）とユーザーの基準軸（ｘw，ｙw，ｚw）が一致しない様子を示した図である
【図８】図８は、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差測定機能を説明するための図（ユーザーに真上を向かせる場合）である。
【図９】図９は、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差測定機能を説明するための図（ユーザーに真上を向かせる場合）である。
【図１０】図１０は、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差測定機能を説明するための図（ユーザーに斜め上を向かせる場合）である。
【図１１】図１１は、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差測定機能を説明するための図（ユーザーに斜め上を向かせる場合）である。
【図１２】図１２は、取り付け位置誤差測定機能及び取り付け位置誤差吸収機能を備えた頭部動作追跡装置２００の機能的構成を模式的に示した図である。
【図１３】図１３は、図１２に示した頭部動作追跡装置２００の構成により、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数を算出するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、取り付け位置誤差測定機能及び取り付け位置誤差吸収機能を備えた描画装置３００の機能的構成を模式的に示した図である。
【図１５】図１５は、図１４に示した描画装置３００の構成により、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数を算出するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１６】図１６は、図２に示した画像表示システム１００の表示装置４００内に取り付け位置誤差測定機能及び取り付け位置誤差吸収機能を装備した機能的構成を模式的に示した図である。
【図１７】図１７は、図１６に示した表示装置４００の構成により、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数を算出するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１８】図１８は、図１又は図２に示した画像表示システム１００において、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を表示装置４００で表示する仕組みを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
図１には、本明細書で開示する技術を適用した画像表示システム１００の構成例を模式的に示している。図示の画像表示システム１００は、頭部動作追跡装置２００と、描画装置３００と、表示装置４００で構成される。
【００３６】
頭部動作追跡装置２００は、表示装置４００が表示する画像を観察するユーザーの頭部に装着して用いられ、所定の送信周期でユーザーの頭部の姿勢情報を描画装置２００に出力する。図示の例では、頭部動作追跡装置２００は、センサー部２０１と、姿勢角演算部２０２と、得られた姿勢情報を描画装置３００に送信する送信部２０３を備えている。
【００３７】
センサー部２０１は、例えば、ジャイロ・センサーと加速度センサーと地磁気センサーなど複数のセンサー素子を組み合わせて構成されている。ここでは、３軸ジャイロ・センサー、３軸加速度センサー、３軸地磁気センサーの合計９軸を検出可能なセンサーとする。本実施形態では、センサー部２０１は、加速度センサーなど重力ベクトルを検出可能なセンサー素子を含むものとする。
【００３８】
姿勢角演算部２０２は、センサー部２０１による９軸の検出結果に基づいて、ユーザーの頭部の姿勢情報を演算する。送信部２０３は、求められた姿勢情報を描画装置３００に送信する。本実施形態では、姿勢情報は回転マトリックスとして表現されるものとする。但し、頭部動作追跡装置２００が回転マトリックスで表現される姿勢情報を出力するのではなく、センサー部２０１の重力ベクトルなどの検出結果をそのまま送信部２０３から出力したりするようにしてもよい。
【００３９】
図示の画像表示システム１００では、頭部動作追跡装置２００と描画装置３００間はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信などの無線通信により相互接続されているものとする。勿論、無線通信ではなく、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）のような高速な有線インフェース経由で頭部動作追跡装置２００と描画装置３００間を接続するようにしてもよい。
【００４０】
描画装置３００は、表示装置４００で表示する画像のレンダリング処理を行なう。描画装置３００は、例えばスマートフォンなどのＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標）搭載端末、あるいはパーソナル・コンピューター、ゲーム機として構成されるが、これらの装置に限定される訳ではない。
【００４１】
図示の例では、描画装置３００は、頭部動作追跡装置２００から姿勢情報を受信する受信部３０１と、姿勢情報に基づいて画像のレンダリング処理を行なう描画処理部３０２と、レンダリングした画像を表示装置４００に送信する送信部３０２と、画像データの供給源となる画像ソース３０４を備えている。
【００４２】
受信部３０１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信などを介して、頭部動作追跡装置２００から姿勢情報を受信する。上述したように、姿勢情報は回転マトリックスで表現されている。
【００４３】
画像ソース３０４は、例えば、画像コンテンツを記録するＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）などの記憶装置、ブルーレイ（登録商標）などの記録メディアを再生するメディア再生装置、ディジタル放送信号を選局受信する放送チューナー、インターネットのサーバーなどから画像コンテンツを受信する通信インターフェースなどからなる。
【００４４】
描画処理部３０２は、画像ソース３０４の画像データから、表示装置４００側で表示する画像をレンダリングする。描画処理部３０２は、例えば画像ソース３０４から供給される全天球型の原画像や４Ｋなどの広画角の原画像から、受信部３０１で受信した姿勢情報に対応した表示画角を切り出した画像をレンダリングする。
【００４５】
描画装置３００と表示装置４００間は、例えばＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）やＭＨＬ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｈｉｇｈ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｌｉｎｋ）などの有線ケーブルにより接続されている。あるいは、ｗｉｒｅｌｅｓｓＨＤやＭｉｒａｃａｓｔのような無線通信で接続してもよい。送信部３０３は、いずれかの通信路を用いて、描画処理部３０２でレンダリングされた画像データを表示装置４００に送信する。
【００４６】
表示装置４００は、描画装置３００から画像を受信する受信部４０１と、受信した画像を表示する表示部４０２を備えている。表示装置４００は、例えば、画像を観察するユーザーの頭部又は顔部に固定されるヘッド・マウント・ディスプレイとして構成される。
【００４７】
受信部４０１は、例えばＨＤＭＩ（登録商標）やＭＨＬなどの通信路を介して、描画装置３００から画像データを受信する。表示部４０２は、受信した画像データを画面に表示する。
【００４８】
表示装置４００がヘッド・マウント・ディスプレイとして構成される場合、例えば、表示部４０２は、ユーザーの左右の眼にそれぞれ固定された左右の画面を備え、左眼用画像及び右眼用画像を表示する。表示部４０２の画面は、例えば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や液晶ディスプレイなどのマイクロ・ディスプレイなどの表示パネル、あるいは、網膜直描ディスプレイなどのレーザー走査方式ディスプレイで構成される。また、表示部４０２の表示画像を拡大投影して、ユーザーの瞳に所定の画角からなる拡大虚像を結像する虚像光学部を備えている。
【００４９】
描画装置３００側では、例えば全天球型の原画像や４Ｋなどの広画角の原画像から、ユーザーの頭部の姿勢情報に対応した表示画角を切り出した画像をレンダリングする。表示装置４００側では、ユーザーの頭部の姿勢角を打ち消すように原画像中の表示領域が移動することになる。したがって、頭部の動きに追従した画像を再現することができ、ユーザーは大画面を見渡す体験をすることができる。また、表示装置４００は、画像の動きに合わせて音声の出力も変化させるようにしてもよい。
【００５０】
図２には、画像表示システム１００の変形例を模式的に示している。図１に示した例では、画像表示システム１００は、頭部動作追跡装置２００、描画装置３００、表示装置４００という３台の独立した装置で構成されるが、図２に示す例では、描画装置３００の機能が表示装置４００内に搭載されている。図１に示したように、頭部動作追跡装置２００を表示装置４００に外付けされるオプション製品として構成すれば、表示装置４００の小型・軽量化、低廉化になる。
【００５１】
図１８には、図１又は図２に示した画像表示システム１００において、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を表示装置４００で表示する仕組みを図解している。
【００５２】
ユーザーの視線の奥行き方向がｚw軸、水平方向がｙw軸、垂直方向がｘw軸であり、ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwの原点位置はユーザーの視点位置とする。したがって、ロールθzはユーザーの頭部のｚw軸回りの運動、チルトθyはユーザーの頭部のｙw軸回りの運動、パンθzはユーザーの頭部のｘw軸回りの運動に相当する。
【００５３】
頭部動作追跡装置２００は、ユーザーの頭部のロール、チルト、パンの各方向の動き（θz，θy，θz）や頭部の平行移動からなる姿勢情報を検出して、回転マトリックスＭRとして描画装置３００に出力する。但し、頭部動作追跡装置２００は回転マトリックスＭRの誤差を補正してから出力する場合もあるが、この点の詳細については後述に譲る。
【００５４】
描画装置３００は、例えば全天球型の原画像や４Ｋなどの広画角の原画像１８０１から、ユーザーの頭部の姿勢情報に対応した表示画角１８０２を切り出した画像をレンダリングする。描画装置３００は、ユーザーの頭部運動のロール成分に応じて表示画角１８０２−１を回転させたり、ユーザーの頭部運動のチルト成分に応じて表示画角１８０２−２を移動させたり、ユーザーの頭部運動のパン成分に応じて表示画角１８０２−３を移動させたりして、頭部動作追跡装置２００が検出した頭部の動きを打ち消すように表示画角を移動させる。表示装置４００側では、ユーザーの頭部の動きに追従するように原画像１８０１中で表示領域が移動する画像を提示することができる。
【００５５】
図３並びに図４には、表示装置４００の外観構成を示している。図示の例では、表示装置４００は、画像を観察するユーザーの頭部又は顔部に固定して用いられるヘッド・マウント・ディスプレイとして構成される。但し、図３はヘッド・マウント・ディスプレイの斜視図であり、図４はヘッド・マウント・ディスプレイの左側面図である。
【００５６】
図示の表示装置４００は、帽子形状、若しくは、頭部の全周を包む帯状の構造とし、装置の荷重を頭部全体に分散させて、ユーザーの負担を軽減して装着することができるヘッド・マウント・ディスプレイである。
【００５７】
表示装置４００は、表示系統を含む大部分の部品を含んだ本体部４１と、本体部４１の上面から突設した額当て部４２と、上バンド４４及び下バンド４５に分岐されるヘッド・バンドと、左右のヘッドフォンからなる。本体部４１内には、表示部や回路基板が収容される。また、本体部４１の下方には、鼻背に倣うように鼻当て部４３が形設されている。
【００５８】
ユーザーが表示装置４００を頭部に装着したとき、額当て部４２がユーザーの額に当接するとともに、ヘッド・バンドの上バンド４４及び下バンド４５がそれぞれ頭部の後方に当接する。すなわち、額当て部４２、上バンド４４、下バンド４５の３点支持によって、表示装置４００がユーザーの頭部に装着される。したがって、主に鼻当て部で重量を支える通常の眼鏡の構造とは相違し、この表示装置４００は、その荷重を頭部全体に分散させて、ユーザーの負担を軽減して装着することができる。図示の表示装置４００も鼻当て部４３を備えているが、補助的な支持しか寄与しない。また、額当て部４２をヘッド・バンドで締め付けることで、表示装置４００が装着されたユーザーの頭部から回転しないように、回転方向の動きを支持することができる。
【００５９】
頭部動作追跡装置２００は、ヘッド・マウント・ディスプレイとして構成される表示装置４００の本体部４１内に搭載することもできる。但し、本実施形態では、表示装置４００の小型・軽量化、低廉化などを意図して、頭部動作追跡装置２００は、表示装置４００に外付けされるオプション製品として提供されるものとする。頭部動作追跡装置２００は、例えばアクセサリーとして、表示装置４００の上バンド４４、下バンド４５、額当て部４２などのいずれかの場所に取り付けて用いられる。
【００６０】
図１８に示したようにユーザーの頭部の動きに追従して表示画角が移動する画像を表示装置４００で提示するには、頭部動作追跡装置２００がユーザーの頭部の姿勢を正確にトラッキングする必要がある。正確にトラッキングできないと、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を提示することができない、あるいはユーザーに不快感を与える画像を提示してしまう。
【００６１】
頭部動作追跡装置２００は、ジャイロ・センサーと加速度センサーと地磁気センサーなど複数のセンサー素子を組み合わせて構成され、９軸を検出可能なセンサーを備えている。頭部動作追跡装置２００がユーザーの頭部の姿勢を正確に検出するには、頭部動作追跡装置２００の基準軸（ｘ，ｙ，ｚ）と（図５中の参照番号５０１）、ユーザーの基準軸（ｘw，ｙw，ｚw）（図６中の参照番号６０１）とが、一致している必要がある。
【００６２】
頭部動作追跡装置２００の基準軸（ｘ，ｙ，ｚ）５０１とユーザーの基準軸（ｘw，ｙw，ｚw）６０１が一致しないと（図７を参照のこと）、ユーザーの頭部の姿勢を正しく検出することができない。例えば、図７の参照番号７０１で示すようにユーザーがｙw軸（ヨー）回りに頭部を振っても、頭部動作追跡装置２００はｙ軸回転として検出できない。この結果、表示装置４００側ではユーザーの頭部の動きに追従した画像を提示することができない、あるいはユーザーに不快感を与える画像を提示してしまう。したがって、基準軸（ｘ，ｙ，ｚ）がユーザーの基準軸（ｘw，ｙw，ｚw）と一致するように、頭部動作追跡装置２００をユーザーの頭部に固定する作業、すなわち、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置の校正を行なう必要がある。
【００６３】
頭部動作追跡装置２００がヘッド・マウント・ディスプレイとして構成される表示装置４００の本体部４１内に搭載される場合、ユーザーが毎回ヘッド・マウント・ディスプレイを同じ装着の仕方をすると仮定すれば、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置の校正を１回行なえばよい。
【００６４】
ところが、頭部動作追跡装置２００が、例えばアクセサリーとして表示装置４００の上バンド４４などの場所に取り付けられる場合、取り付ける度に取り付け位置が変わってしまう。頭部動作追跡装置２００の取り付け位置の校正を毎回行なうのは現実的ではない。
【００６５】
また、頭部動作追跡装置２００がヘッド・マウント・ディスプレイとして構成される表示装置４００の本体部４１内に搭載される場合であっても、ユーザーの頭部形状や嗜好などによって装着方法に個人差が生じ、個別の基準軸のずれが発生し得る。また、同一ユーザーであっても、表示装置４００を常に同じように頭部に装着するとは限らず、装着する度に基準軸のずれが変化する。
【００６６】
そこで、本実施形態に係る画像表示システム１００は、頭部動作追跡装置２００の基準軸（ｘ，ｙ，ｚ）とユーザーの基準軸（ｘw，ｙw，ｚw）のずれ、すなわち頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を測定する取り付け位置誤差測定機能と、頭部動作追跡装置２００で検出したユーザーの頭部の姿勢情報を取り付け位置誤差に基づいて補正する取り付け位置誤差吸収機能を備えている。したがって、頭部動作追跡装置２００を取り付ける度に取り付け位置誤差が発生し、また、ユーザー毎に取り付け位置誤差が異なる場合であっても、正しい姿勢情報に補正することができ、描画装置３００ではユーザーの頭部の動きに正確に追従した画像をレンダリングすることができる。
【００６７】
まず、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差測定機能について説明する。
【００６８】
頭部動作追跡装置２００を装着したユーザーが正面を向いて静止したとする。この状態で頭部動作追跡装置２００が重力ベクトルを測定すると、図８中の参照番号８０１で示すように、ユーザーの鉛直方向に対応する上ベクトルＧGが検出される。
【００６９】
また、頭部動作追跡装置２００を装着したユーザーが上を向いて静止したとする。この状態で頭部動作追跡装置２００が重力ベクトルを測定すると、図８中の参照番号８０２で示すように、ユーザーの正面方向に対応する前ベクトルＧFが検出される。図８中の参照番号８０３で示す平面ＳGは、上ベクトルＧGに垂直な平面である。前ベクトルＧFは、平面ＳG上にある。なお、ユーザーが下を向いて静止した状態でも、前ベクトルＧFが検出される。
【００７０】
上ベクトルＧGは、図９中の参照番号９０１で示すように、ユーザーの基準軸では上方向すなわちｙw軸に対応する。また、前ベクトルＧFは、図９中の参照番号９０２で示すように、ユーザーの基準軸では前方向すなわちｚw軸に対応する。このようにして、ユーザーの基準軸のうち２軸ｙw、ｚwが確定する。すなわち、頭部動作追跡装置２００の基準軸ｘｙｚから見たユーザーの基準軸のうち２軸ｙw（ｙw（ｘ），ｙw（ｙ），ｙw（ｚ））、ｚw（ｚw（ｘ），ｚw（ｙ），ｚw（ｚ））を確定することができる。
【００７１】
また、図９中の参照番号９０３で示すｘw軸も、ｙwとｚwの外積演算により求めることができる。したがって、頭部動作追跡装置２００の基準軸ｘｙｚから見たユーザーの基準軸ｘw（ｘw（ｘ），ｘw（ｙ），ｘw（ｚ））も確定することができる。
【００７２】
図８及び図９を参照しながら説明した取り付け位置誤差測定方法では、ユーザーは正面方向と真上又は真下の２方向を向いて静止しなければならない。しかしながら、ユーザーは正面を向くことは容易であっても、真上又は真下を向く姿勢で静止するのは難しい。
【００７３】
そこで、ユーザーに真上又は真下に向かせることに代えて、ユーザーに斜め上又は斜め下に向かせて取り付け位置の誤差を測定する方法についても提案する。斜め上又は斜め下を向く姿勢は楽であり、そのような姿勢で静止することは比較的容易である。
【００７４】
頭部動作追跡装置２００を装着したユーザーが正面を向いて静止する。この状態で頭部動作追跡装置２００が重力ベクトルを測定すると、図１０中の参照番号１００１で示すように、ユーザーの鉛直方向に対応する上ベクトルＧGが検出される。
【００７５】
また、頭部動作追跡装置２００を装着したユーザーが斜め上を向いて静止したとする。この状態で頭部動作追跡装置２００が重力ベクトルを測定すると、図１０中の参照番号１００２で示すように、前斜め上ベクトルＧSFが検出される。図１０中の参照番号１００３で示す平面ＳG上に、前斜め上ベクトルＧSGを射影すると、参照番号１００４で示すように、前ベクトルＧFに相当するベクトルＧF´が得られる。
【００７６】
上ベクトルＧGは、図１１中の参照番号１１０１で示すように、ユーザーの基準軸では上方向すなわちｙw軸に対応する。また、ベクトルＧF´は、図１１中の参照番号１１０２で示すように、ユーザーの基準軸では前方向すなわちｚw軸に対応する。このようにして、ユーザーの基準軸のうち２軸ｙw、ｚwが確定する。すなわち、頭部動作追跡装置２００の基準軸ｘｙｚから見たユーザーの基準軸のうち２軸ｙw（ｙw（ｘ），ｙw（ｙ），ｙw（ｚ））、ｚw（ｚw（ｘ），ｚw（ｙ），ｚw（ｚ））を確定することができる。
【００７７】
また、図１１中の参照番号１１０３で示すｘw軸も、ｙwとｚwの外積演算により求めることができる。したがって、頭部動作追跡装置２００の基準軸ｘｙｚから見たユーザーの基準軸ｘw（ｘw（ｘ），ｘw（ｙ），ｘw（ｚ））も確定することができる。
【００７８】
続いて、取り付け位置誤差吸収機能について説明する。
【００７９】
頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚとユーザーｘwｙwｚwの座標系との関係は、下式（１）のように表わされる。
【００８０】
【数１】
0006447514.tif 000002
【００８１】
ここで、下式（２）のようにマトリックスＭ-1を定義すると、下式（３）に示すように、変換マトリックスＭを用いて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚを、ユーザーの座標系ｘwｙwｚwに変換することができる。
【００８２】
【数２】
0006447514.tif 000003
【００８３】
【数３】
0006447514.tif 000004
【００８４】
したがって、頭部動作追跡装置２００から出力される姿勢情報が回転マトリックスＭRで表現されるとすると、ＭRに変換マトリックスＭを乗算することで、頭部動作追跡装置２００の基準軸ｘｙｚ上の姿勢情報をユーザーの基準軸ｘwｙwｚw上の姿勢情報に補正することができる。
【００８５】
上述した取り付け位置誤差測定機能や取り付け位置誤差吸収機能は、例えば頭部動作追跡装置２００に装備して、描画装置３００には補正された後の姿勢情報を送信するようにしてもよい。あるいは、取り付け位置誤差測定機能や取り付け位置誤差吸収機能を描画装置３００に装備し、頭部動作追跡装置２００から取り付け位置誤差を含んだ姿勢情報を描画装置３００で補正してから描画処理を行なうようにしてもよい。
【００８６】
図１２には、取り付け位置誤差測定機能及び取り付け位置誤差吸収機能を備えた頭部動作追跡装置２００の機能的構成を模式的に示している。
【００８７】
センサー部２０１は、例えば、ジャイロ・センサーと加速度センサーと地磁気センサーなど複数のセンサー素子を組み合わせて構成され、９軸を検出可能なセンサーである。姿勢角演算部２０２は、センサー部２０１による９軸の検出結果に基づいて、ユーザーの頭部の姿勢角を演算して、姿勢情報を表す回転マトリックスＭRを出力する。
【００８８】
取り付け位置誤差測定機能部１２０１は、センサー部２０１で測定される重力ベクトルをモニターしている。
【００８９】
取り付け位置誤差測定機能部１２０１は、ユーザーが正面を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち上ベクトルＧGに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｙw軸を確定する。
【００９０】
また、取り付け位置誤差測定機能部１２０１は、ユーザーが上を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち前ベクトルＧFに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚwを確定する。あるいは、取り付け位置誤差測定機能部１２０１は、ユーザーが斜め上を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち前斜め上ベクトルＧSFを上ベクトルＧGと垂直な平面ＳGに射影したベクトルＧF´に基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚwを確定する。
【００９１】
そして、取り付け位置誤差測定機能部１２０１は、ｙwとｚwの外積演算により、ｘw軸を確定すると、上式（１）〜（３）に基づいて、変換マトリックスＭを算出する。変換マトリックスＭは、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数である。
【００９２】
取り付け位置誤差吸収部１２０２は、姿勢角演算部２０２で算出した回転マトリックスＭRに変換マトリックスＭを乗算して、取り付け位置誤差を補正する。そして、補正した後の回転マトリックスＭR×Ｍを送信部２０３から描画装置３００へ送信する。
【００９３】
上述した方法により頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差の補正を行なうには、ユーザーに正面や上又は斜め上を向いてもらう必要がある。例えば、「正面を向いてください」、「上（又は斜め上）を向いてください」といったメッセージを表示装置４００の表示部４０２に表示し、あるいは音声メッセージを発して、測定に必要な動作をユーザーに促すようにしてもよい。この場合、表示装置４００は、各メッセージを表示したタイミングを、例えば描画装置３００経由で頭部動作追跡装置２００に通知して、重力ベクトルの測定タイミングとの同期をとる。そして、頭部動作追跡装置２００では、各メッセージの表示が通知されたことに応答して、取り付け位置誤差測定部１２０１が、上ベクトルＧGや前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFを取得するようにすればよい。
【００９４】
図１３には、図１２に示した頭部動作追跡装置２００の構成により、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数を算出するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【００９５】
表示装置４００が、「正面を向いてください」といったメッセージを表示又は音声出力するなど、ユーザーに正面を向いてもらうための指示を行なうとともに、指示を行なったことを頭部動作追跡装置２００に通知する（ステップＳ１３０１）。
【００９６】
頭部動作追跡装置２００側では、表示装置４００からのメッセージの表示が通知されたことに応答して、取り付け位置誤差測定部１２０１が上ベクトルＧGを測定する（ステップＳ１３０２）。例えば、取り付け位置誤差測定部１２０１は、センサー部２０１から出力される重力ベクトルが安定化すると、ユーザーが正面を向いて静止した状態と判断して、上ベクトルＧGを測定する。あるいは、ユーザーが正面を向いて静止していることを示すユーザー操作が描画装置３００又は表示装置４００に対して行なわれると、これが頭部動作追跡装置２００に通知され、取り付け位置誤差測定部１２０１が上ベクトルＧGを測定する。
【００９７】
次いで、表示装置４００が、「上（又は斜め上）を向いてください」といったメッセージを表示又は音声出力するなど、ユーザーに上（又は斜め上）を向いてもらうための指示を行なうとともに、指示を行なったことを頭部動作追跡装置２００に通知する（ステップＳ１３０３）。
【００９８】
頭部動作追跡装置２００側では、表示装置４００からのメッセージの表示が通知されたことに応答して、取り付け位置誤差測定部１２０１が前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFを測定する（ステップＳ１３０４）。例えば、取り付け位置誤差測定部１２０１は、センサー部２０１から出力される重力ベクトルが安定化すると、ユーザーが上（又は斜め上）を向いて静止した状態と判断して、前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFを測定する。あるいは、ユーザーが上（又は斜め上）を向いて静止していることを示すユーザー操作が描画装置３００又は表示装置４００に対して行なわれると、これが頭部動作追跡装置２００に通知され、取り付け位置誤差測定部１２０１が前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFを測定する。
【００９９】
そして、取り付け位置誤差測定機能部１２０１は、上ベクトルＧGから確定するｙw軸と前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFから確定するｚw軸の外積演算により、ｘw軸を確定すると、上式（１）〜（３）に基づいて、取り付け位置誤差を補正する補正係数として変換マトリックスＭを算出する（ステップＳ１３０５）。
【０１００】
ステップＳ１３０６では、演算結果がエラーとならないことをチェックする。例えば、ステップＳＳ１３０３、Ｓ１３０４で前斜め上ベクトルＧSFを測定する場合には、２つのベクトルＧGとＧSFのなす角が十分大きく（例えば、３０度以上）、正しい演算が行なわれたかどうかをチェックする。
【０１０１】
ステップＳ１３０６のチェックが成功した場合には、ステップＳ１３０５で演算した結果を出力して、本処理ルーチンを終了する。
【０１０２】
一方、ステップＳ１３０６のチェックに失敗した場合には、例えば表示装置４００で補正係数の計算に失敗した旨のメッセージをユーザーに提示した後（ステップＳ１３０７）、ステップＳ１３０１に戻り、補正係数を取得するための処理を繰り返し実行する。
【０１０３】
なお、ステップＳ１３０１〜Ｓ１３０５からなる変換マトリックスＭの計算処理を所定回数繰り返して、計算精度を高めるようにしてもよい。この場合、ステップＳ１３０６では、処理回数が所定回数に達したかどうかをチェックし、所定回数未満ならチェックに失敗したとして、ステップＳ１３０１に戻るようにすればよい。また、処理を複数回繰り返す場合、ユーザーに正面と真上又は斜め上の２方向だけ向かせるのではなく、他の方向にも向かせて、計算精度を高めるようにしてもよい。
【０１０４】
また、図１４には、取り付け位置誤差測定機能及び取り付け位置誤差吸収機能を備えた描画装置３００の機能的構成を模式的に示している。
【０１０５】
受信部３０１は、頭部動作追跡装置２００から送信される、ユーザーの頭部の姿勢情報を表す回転マトリックスＭRと、センサー部２０１で測定される重力ベクトルの情報を受信する。
【０１０６】
取り付け位置誤差測定機能部１４０１は、受信部３０１で受信する重力ベクトルをモニターしている。
【０１０７】
取り付け位置誤差測定機能部１４０１は、ユーザーが正面を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち上ベクトルＧGに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｙw軸を確定する。
【０１０８】
また、取り付け位置誤差測定機能部１４０１は、ユーザーが上を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち前ベクトルＧFに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚwを確定する。あるいは、取り付け位置誤差測定機能部１４０１は、ユーザーが斜め上を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち前斜め上ベクトルＧSFを上ベクトルＧGと垂直な平面ＳGに射影したベクトルＧF´に基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚwを確定する。
【０１０９】
そして、取り付け位置誤差測定機能部１４０１は、ｙwとｚwの外積演算により、ｘw軸を確定すると、上式（１）〜（３）に基づいて、変換マトリックスＭを算出する。変換マトリックスＭは、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数である。
【０１１０】
取り付け位置誤差吸収部１４０２は、受信部３０１で頭部動作追跡装置から受信した回転マトリックスＭRに変換マトリックスＭを乗算して、取り付け位置誤差を補正する。そして、補正した後の回転マトリックスＭR×Ｍを描画処理部３０２に出力する。
【０１１１】
描画処理部３０２は、例えば画像ソース３０４から供給される全天球型の原画像や４Ｋなどの広画角の原画像から、取り付け位置誤差吸収部１４０２で補正された姿勢情報に対応した表示画角を切り出した画像をレンダリングする。
【０１１２】
上述した方法により頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差の補正を行なうには、ユーザーに正面や上又は斜め上を向いてもらう必要がある。例えば、描画装置３００は、「正面を向いてください」、「上（又は斜め上）を向いてください」といったメッセージを表示するよう表示装置４００に指示し、あるいは音声メッセージを発するよう指示して、測定に必要な動作をユーザーに促すようにしてもよい。この場合、描画装置３００内の取り付け位置誤差測定部１４０１は、表示装置４００でメッセージを表示するタイミングに同期して、頭部動作追跡装置３００から受信する重力ベクトルから、上ベクトルＧGや前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFを取得するようにすればよい。
【０１１３】
図１５には、図１４に示した描画装置３００の構成により、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数を算出するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１１４】
描画装置３００は、表示装置４００に対して、「正面を向いてください」といったユーザーに正面を向くように促すメッセージを表示又は音声出力することを指示する（ステップＳ１５０１）。
【０１１５】
そして、描画装置３００内の取り付け位置誤差測定部１４０１は、表示装置４００がメッセージを表示するタイミングに同期して、頭部動作追跡装置２００から受信した重力ベクトルすなわち上ベクトルＧGに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｙw軸を確定する（ステップＳ１５０２）。
【０１１６】
次いでは、描画装置３００は、表示装置４００に対して、「上（又は斜め上）を向いてください」といったユーザーに上（又は斜め上）を向くように促すメッセージを表示又は音声出力することを指示する（ステップＳ１５０３）。
【０１１７】
そして、描画装置３００内の取り付け位置誤差測定部１４０１は、表示装置４００がメッセージを表示するタイミングに同期して、頭部動作追跡装置２００から受信した重力ベクトルすなわち前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚw軸を確定する（ステップＳ１５０４）。
【０１１８】
次いで、取り付け位置誤差測定機能部１４０１は、ステップＳ１５０２で確定したｙw軸とステップＳ１５０４で確定したｚw軸の外積演算により、ｘw軸を確定すると、上式（１）〜（３）に基づいて、取り付け位置誤差を補正する補正係数として変換マトリックスＭを算出する（ステップＳ１５０５）。
【０１１９】
ステップＳ１５０６では、演算結果がエラーとならないことをチェックする。例えば、ステップＳＳ１５０３、Ｓ１５０４で前斜め上ベクトルＧSFを取得する場合には、２つのベクトルＧGとＧSFのなす角が十分大きく（例えば、３０度以上）、正しい演算が行なわれたかどうかをチェックする。
【０１２０】
ステップＳ１５０６のチェックが成功した場合には、ステップＳ１３０５で演算した結果を出力して、本処理ルーチンを終了する。
【０１２１】
一方、ステップＳ１５０６のチェックに失敗した場合には、例えば表示装置４００で補正係数の計算に失敗した旨のメッセージをユーザーに提示した後（ステップＳ１５０７）、ステップＳ１５０１に戻り、補正係数を取得するための処理を繰り返し実行する。
【０１２２】
なお、ステップＳ１５０１〜Ｓ１５０５からなる変換マトリックスＭの計算処理を所定回数繰り返して、計算精度を高めるようにしてもよい。この場合、ステップＳ１５０６では、処理回数が所定回数に達したかどうかをチェックし、所定回数未満ならチェックに失敗したとして、ステップＳ１５０１に戻るようにすればよい。また、処理を複数回繰り返す場合、ユーザーに正面と真上又は斜め上の２方向だけ向かせるのではなく、他の方向にも向かせて、計算精度を高めるようにしてもよい。
【０１２３】
また、図１６には、図２に示した画像表示システム１００の表示装置４００内に取り付け位置誤差測定機能及び取り付け位置誤差吸収機能を装備した機能的構成を模式的に示している。
【０１２４】
受信部３０１は、頭部動作追跡装置２００から送信される、ユーザーの頭部の姿勢情報を表す回転マトリックスＭRと、センサー部２０１で測定される重力ベクトルの情報を受信する。
【０１２５】
取り付け位置誤差測定機能部１６０１は、受信部３０１で受信する重力ベクトルをモニターしている。
【０１２６】
取り付け位置誤差測定機能部１６０１は、ユーザーが正面を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち上ベクトルＧGに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｙw軸を確定する。
【０１２７】
また、取り付け位置誤差測定機能部１６０１は、ユーザーが上を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち前ベクトルＧFに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚwを確定する。あるいは、取り付け位置誤差測定機能部１６０１は、ユーザーが斜め上を向いて静止しているタイミングで取得した重力ベクトルすなわち前斜め上ベクトルＧSFを上ベクトルＧGと垂直な平面ＳGに射影したベクトルＧF´に基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚwを確定する。
【０１２８】
そして、取り付け位置誤差測定機能部１６０１は、ｙwとｚwの外積演算により、ｘw軸を確定すると、上式（１）〜（３）に基づいて、変換マトリックスＭを算出する。変換マトリックスＭは、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数である。
【０１２９】
取り付け位置誤差吸収部１６０２は、受信部３０１で頭部動作追跡装置から受信した回転マトリックスＭRに変換マトリックスＭを乗算して、取り付け位置誤差を補正する。そして、補正した後の回転マトリックスＭR×Ｍを描画処理部３０２に出力する。
【０１３０】
描画処理部３０２は、例えば画像ソース３０４から供給される全天球型の原画像や４Ｋなどの広画角の原画像から、取り付け位置誤差吸収部１６０２で補正された姿勢情報に対応した表示画角を切り出した画像をレンダリングする。そして、表示部４０２は、レンダリングされた表示画角の画像を表示する。
【０１３１】
上述した方法により頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差の補正を行なうには、ユーザーに正面や上又は斜め上を向いてもらう必要がある。例えば、表示装置４００は、「正面を向いてください」、「上（又は斜め上）を向いてください」といったメッセージを表示し、あるいは音声メッセージを発して、測定に必要な動作をユーザーに促すようにしてもよい。この場合、表示装置４００内の取り付け位置誤差測定部１６０１は、表示装置４００でメッセージを表示するタイミングに同期して、頭部動作追跡装置３００から受信する重力ベクトルから、上ベクトルＧGや前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFを取得するようにすればよい。
【０１３２】
図１７には、図１６に示した表示装置４００の構成により、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を補正する補正係数を算出するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１３３】
表示装置４００は、「正面を向いてください」といったユーザーに正面を向くように促すメッセージを表示又は音声出力する（ステップＳ１７０１）。
【０１３４】
そして、表示装置４００内の取り付け位置誤差測定部１６０１は、メッセージの表示に同期して、頭部動作追跡装置２００から受信した重力ベクトルすなわち上ベクトルＧGに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｙw軸を確定する（ステップＳ１７０２）。
【０１３５】
次いでは、表示装置４００は、「上（又は斜め上）を向いてください」といったユーザーに上（又は斜め上）を向くように促すメッセージを表示又は音声出力する（ステップＳ１７０３）。
【０１３６】
そして、表示装置４００内の取り付け位置誤差測定部１６０１は、メッセージの表示に同期して、頭部動作追跡装置２００から受信した重力ベクトルすなわち前ベクトルＧF又は前斜め上ベクトルＧSFに基づいて、頭部動作追跡装置２００の座標系ｘｙｚ上のユーザーの基準軸ｚw軸を確定する（ステップＳ１７０４）。
【０１３７】
次いで、取り付け位置誤差測定機能部１６０１は、ステップＳ１７０２で確定したｙw軸とステップＳ１７０４で確定したｚw軸の外積演算により、ｘw軸を確定すると、上式（１）〜（３）に基づいて、取り付け位置誤差を補正する補正係数として変換マトリックスＭを算出する（ステップＳ１７０５）。
【０１３８】
ステップＳ１７０６では、演算結果がエラーとならないことをチェックする。例えば、ステップＳＳ１７０３、Ｓ１７０４で前斜め上ベクトルＧSFを取得する場合には、２つのベクトルＧGとＧSFのなす角が十分大きく（例えば、３０度以上）、正しい演算が行なわれたかどうかをチェックする。
【０１３９】
ステップＳ１７０６のチェックが成功した場合には、ステップＳ１３０５で演算した結果を出力して、本処理ルーチンを終了する。
【０１４０】
一方、ステップＳ１７０６のチェックに失敗した場合には、例えば表示装置４００で補正係数の計算に失敗した旨のメッセージをユーザーに提示した後（ステップＳ１７０７）、ステップＳ１７０１に戻り、補正係数を取得するための処理を繰り返し実行する。
【０１４１】
なお、ステップＳ１７０１〜Ｓ１７０５からなる変換マトリックスＭの計算処理を所定回数繰り返して、計算精度を高めるようにしてもよい。この場合、ステップＳ１７０６では、処理回数が所定回数に達したかどうかをチェックし、所定回数未満ならチェックに失敗したとして、ステップＳ１７０１に戻るようにすればよい。また、処理を複数回繰り返す場合、ユーザーに正面と真上又は斜め上の２方向だけ向かせるのではなく、他の方向にも向かせて、計算精度を高めるようにしてもよい。
【０１４２】
以上説明してきたように、本実施形態に係る画像表示システム１００によれば、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差の補正を、ユーザーにとって簡便な方法で行なうことができる。
【０１４３】
画像表示システム１００において頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を測定する際に、ユーザーは、正面と真上又は斜め上の２方向を向くという２つの姿勢をとるだけでよい。ユーザーは正面を向く姿勢をとることは容易である。また、ユーザーは、真上を向く姿勢は難しいが、斜め上を向く姿勢であれば容易である。また、ユーザーが斜め上を向く姿勢は厳密でなくてもよい。
【０１４４】
また、本実施形態に係る画像表示システム１００は、頭部動作追跡装置２００の取り付け位置誤差を測定し、頭部動作追跡装置２００が測定した姿勢情報に対して取り付け位置誤差補正を行なうので、頭部動作追跡装置２００を表示装置４００本体に対して精密に固定する必要はなく、アクセサリー部品のように毎回取り付けるようにしても正確な姿勢情報を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４５】
【特許文献１】特開２０１２−１４１４６１号公報
【特許文献２】特開平９−１０６３２２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５６５３４号公報
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。【０１４７】
本明細書で開示する技術は、頭部動作追跡装置２００が、ヘッド・マウント・ディスプレイとして構成される表示装置４００に外付けされるオプション製品として提供される場合に特に有効であるが、勿論、表示装置４００の本体部４１内に頭部動作追跡装置２００が搭載される場合であっても、同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。また、表示装置４００がヘッド・マウント・ディスプレイ以外の製品であっても、ユーザーの頭部の動きに追従した画像を再現する際に、同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。【０１４８】
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。【０１４９】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）姿勢を検出するセンサー部と、
前記センサー部の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信部と、
を具備する姿勢測定装置。
（２）ユーザーの頭部に装着して用いられ、
前記センサー部は、前記頭部の姿勢を検出し、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーの基準軸に対する前記センサー部の基準軸のずれを測定し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記ずれに基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する、
上記（１）に記載の姿勢測定装置。
（３）ユーザーの頭部に装着して用いられ、
前記送信部は、前記ユーザーの頭部の動きに追従する画像をレンダリングする前記外部装置に前記補正した姿勢情報を送信する、
上記（１）又は（２）のいずれかに記載の姿勢測定装置。
（４）前記センサー部は重力ベクトルを検出することができ、
前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが２つの姿勢をとったときにそれぞれ検出された重力ベクトルに基づいて、前記取り付け位置の誤差を測定する、
上記（２）に記載の姿勢測定装置。
（５）前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
上記（４）に記載の姿勢測定装置。
（６）前記取り付け位置誤差測定部は、表示装置がユーザーに正面を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに応答して前記重力ベクトルＧGを測定し、前記表示装置がユーザーに真上又は斜め上を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに応答して前記重力ベクトルＧF又はＧSFを測定する、
上記（５）に記載の姿勢測定装置。
（７）姿勢を検出するセンサー部の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定ステップと、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収ステップと、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信ステップと、
を有する姿勢測定方法。
（８）ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部と、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信部と、
を具備する画像処理装置。
（９）前記描画処理部は、前記姿勢情報に基づいて、前記ユーザーの頭部の動きに追従する画像をレンダリングする、
上記（８）に記載の画像処理装置。
（１０）前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーの基準軸に対する前記頭部動作追跡装置の基準軸のずれを測定し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記ずれに基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する、
上記（８）又は（９）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１１）前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが２つの姿勢をとったときにそれぞれ前記頭部動作追跡装置から受信した重力ベクトルに基づいて、前記取り付け位置の誤差を測定する、
上記（８）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１２）前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
上記（１１）に記載の画像処理装置。
（１３）前記取り付け位置誤差測定部は、前記表示装置に対してユーザーに正面を向くように促すメッセージの表示又は音声出力を指示したことに応答して前記重力ベクトルＧGを測定し、前記表示装置にユーザーに真上又は斜め上を向くように促すメッセージの表示又は音声出力を指示したことに応答して前記重力ベクトルＧF又はＧSFを測定する、
上記（１２）に記載の画像処理装置。
（１４）ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信ステップと、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定ステップと、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収ステップと、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理ステップと、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信ステップと、
を有する画像処理方法。
（１５）ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部と、
前記描画処理部が処理した画像を表示する表示部と、
を具備する表示装置。
（１６）前記表示部の表示画面を前記ユーザーの頭部又は顔部に固定して用いられる、上記（１５）に記載の表示装置。
（１７）前記描画処理部は、前記姿勢情報に基づいて、前記ユーザーの頭部の動きに追従する画像をレンダリングする、
上記（１５）又は（１６）のいずれかに記載の表示装置。
（１８）前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーの基準軸に対する前記頭部動作追跡装置の基準軸のずれを測定し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記ずれに基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する、
上記（１５）乃至（１７）のいずれかに記載の表示装置。
（１９）前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが２つの姿勢をとったときにそれぞれ前記頭部動作追跡装置から受信した重力ベクトルに基づいて、前記取り付け位置の誤差を測定する、
上記（１８）に記載の表示装置。
（２０）前記取り付け位置誤差測定部は、前記ユーザーが正面を向いたときの重力ベクトルＧGに基づいて前記センサー部の基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｙw軸を確定し、前記ユーザーが真上を向いたときの重力ベクトルＧF又は前記ユーザーが斜め上を向いたときの重力ベクトルＧSFに基づいて前記センサーの基準軸ｘｙｚに対する前記ユーザーの基準軸ｚw軸を確定するとともに、前記ｙw軸と前記ｚw軸の外積演算により前記ユーザーの基準軸のｘw軸を確定し、前記センサーの基準軸ｘｙｚと前記ユーザーの基準軸ｘwｙwｚwとの関係に基づいて変換マトリックスＭを算出し、
前記取り付け位置誤差吸収部は、前記センサー部が検出した姿勢情報を表す回転マトリックスＭRに前記変換マトリックスＭを乗算して前記取り付け位置の誤差を補正する、
上記（１９）に記載の表示装置。
（２１）前記取り付け位置誤差測定部は、ユーザーに正面を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに応答して前記重力ベクトルＧGを測定し、ユーザーに真上又は斜め上を向くように促すメッセージを表示又は音声出力したことに応答して前記重力ベクトルＧF又はＧSFを測定する、
上記（２０）に記載の表示装置。
（２２）姿勢を検出するセンサー部の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記センサー部が検出した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報を外部装置に送信する送信部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラム。
（２３）ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部、
前記描画処理部が処理した画像を表示装置に送信する送信部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラム。
（２４）ユーザーの頭部に取り付けられた頭部動作追跡装置から前記頭部の姿勢情報を含む情報を受信する受信部、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定部、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置から受信した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収部、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像を処理する描画処理部、
前記描画処理部が処理した画像を表示する表示部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラム
（２５）ユーザーの頭部の姿勢を測定する頭部動作追跡装置と、
前記頭部動作追跡装置の取り付け位置の誤差を測定する取り付け位置誤差測定機能と、
前記取り付け位置の誤差に基づいて、前記頭部動作追跡装置で測定した姿勢情報を補正する取り付け位置誤差吸収機能と、
前記補正した姿勢情報に基づいて画像をレンダリングする描画装置と、
前記描画装置でレンダリングした画像を表示する表示装置と、
を具備する画像表示システム。
【符号の説明】
【０１５０】
４１…本体部、４２…額当て部、４３…鼻当て部
４４…上バンド、４５…下バンド
１００…画像表示システム
２００…頭部動作追跡装置、２０１…センサー部、２０２…姿勢角演算部
２０３…送信部
３００…描画装置、３０１…受信部、３０２…描画処理部、３０３…送信部
３０４…画像ソース
４００…表示装置、４０１…受信部、４０２…表示部
【図１】
0006447514.tif 000005
【図２】
0006447514.tif 000006
【図３】
0006447514.tif 000007
【図４】
0006447514.tif 000008
【図５】
0006447514.tif 000009
【図６】
0006447514.tif 000010
【図７】
0006447514.tif 000011
【図８】
0006447514.tif 000012
【図９】
0006447514.tif 000013
【図１０】
0006447514.tif 000014
【図１１】
0006447514.tif 000015
【図１２】
0006447514.tif 000016
【図１３】
0006447514.tif 000017
【図１４】
0006447514.tif 000018
【図１５】
0006447514.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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