(57)【要約】虚像である立体視像に、実像である対象物が接触しているような距離感で視認することができる入出力装置、入出力プログラム、および入出力方法を提供する。本発明における入出力装置においては、立体視像を生成可能な表示装置と、対象物までの距離を測定する深度センサと、を含み、表示装置により生成された立体視像の立体視領域と深度センサの深度検知領域とは、互いに共有する共有領域を有する。その結果、虚像である立体視像に、実像である対象物が接触しているような距離感で視認することができる。
2014128747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体視像を生成可能な表示装置と、
対象物までの距離を測定する深度センサと、を含み、
前記表示装置により生成された立体視像の立体視領域と前記深度センサの深度検知領域とが共有領域を有する、入出力装置。
【請求項２】
前記共有領域は、深度方向の厚みを有する空間からなる、請求項１に記載の入出力装置。
【請求項３】
前記共有領域は、直方体形状の空間からなる、請求項１または２に記載の入出力装置。
【請求項４】
前記共有領域は、前記立体視像を視認可能な位置から前記立体視領域への方向に凸となるようにアーチ状に湾曲した曲面を有する形状の空間からなる、請求項１または２に記載の入出力装置。
【請求項５】
前記共有領域は、任意の立体形状で設定される、請求項１または２に記載の入出力装置。
【請求項６】
前記共有領域は、前記表示装置と、前記深度センサとの間に設けられた、請求項１から５のいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項７】
前記深度センサの深度検知領域の一部に、前記表示装置が設けられた、請求項１から５のいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項８】
前記表示装置から前記立体視領域への方向と、
前記深度センサから前記深度検知領域への方向とが同じである、請求項１から５のいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項９】
前記共有領域は、
前記表示装置によって生成された立体視像を操作するための操作領域を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項１０】
前記操作領域は、１または複数存在する、請求項９に記載の入出力装置。
【請求項１１】
前記表示装置は三次元映像出力テレビジョンである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項１２】
前記表示装置は、ヘッドマウンドディスプレイである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項１３】
立体視像を生成する表示処理と、
対象物までの距離を測定する深度検知処理と、
前記表示処理により立体視像を生成する立体視領域と前記深度検知処理による深度検知領域とを共有させ、共有領域を生じさせる共有領域処理とを含む、入出力プログラム。
【請求項１４】
前記共有領域処理は、前記共有領域の立体形状を設定する形状設定処理を含む、請求項１３に記載の入出力プログラム。
【請求項１５】
前記共有領域において、前記表示処理によって生成された立体視像を操作するための操作処理をさらに含む、請求項１３または１４に記載の入出力プログラム。
【請求項１６】
立体視像を生成する表示工程と、
対象物までの距離を測定する深度検知工程と、
前記表示工程において立体視像を生成する立体視領域と深度検知工程において深度を検知する深度検知領域とを共有させ、共有領域を生じさせる共有領域処理工程とを含む、入出力方法。
【請求項１７】
前記共有領域処理工程は、前記共有領域の立体形状を設定する形状設定工程を含む、請求項１６に記載の入出力方法。
【請求項１８】
前記共有領域において、前記表示工程によって生成された立体視像を操作するための操作工程をさらに含む、請求項１６または１７に記載の入出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入出力装置、入出力プログラム、および入出力方法に関する。より具体的には、本発明は、立体視像表示が関連する入出力装置、入出力プログラム、および入出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本国特公平８−３１１４０号公報（特許文献１）には、高速で臨場感のある画像をスクリーン上に表示するようなコンピュータグラフィックス、すなわち高速画像生成表示方法が開示されている。
特許文献１に記載の高速画像生成表示方法においては、立体構造をもつ対象を２次元画面に投影して表示する高速画像生成表示方法であって、対象の構成面は、対象座標系において、領域の大きさを少なくとも１つの要素として階層的に記述され、任意の視点から見た時の該対象の構成面を２次元画面へ投影するに際して、表示基準座標系原点または視点から対象座標系で表される該対象の任意の点までの距離を少なくとも１つのパラメータとして階層度を設定することを特徴とする。【０００３】
日本国特開２００４−１２６９０２号公報（特許文献２）には、観測者に負担のない立体視映像を効率よく生成する立体視画像生成方法および立体視画像生成装置が開示されている。
特許文献２に記載の立体視画像生成方法は、三次元座標を有するポリゴンで構成されるオブジェクトのうち、平面視表示させるオブジェクトデータを基準カメラを原点とする基準カメラ座標系データに、立体視表示させるオブジェクトのデータを所定の視差角を有する右眼用及び左眼用視差カメラをそれぞれ原点とする右眼用及び左眼用視差カメラ座標系データに変換し、基準カメラ座標系のオブジェクトのデータと、右眼用視差カメラ座標系のオブジェクトのデータを右眼用画像データとして、ビデオメモリに描画し、基準カメラ座標系のオブジェクトのデータと、左眼用視差カメラ座標系のオブジェクトのデータを左眼用画像データとして、ビデオメモリに描画し、ビデオメモリに描画された右眼用画像データと左眼用画像データを合成して、立体視オブジェクトと平面視オブジェクトの混在する画像を立体視表示装置に表示することを特徴とする。【０００４】
日本国特表２０１２−５３３１２０号公報（特許文献３）には、顔認識及びジェスチャ／体位認識技法を使用する方法が開示されている。
特許文献３に記載の方法は、ユーザの気質を示す属性を視覚表示に適用するための方法であって、ユーザの視覚表示をレンダリングするステップと、物理的な空間のデータを受信するステップであって、データが、物理的な空間内のユーザを代表しているものと、ユーザの気質を推論するために、少なくとも１つの検出可能な特徴を解析するステップと、ユーザの気質を示す属性を視覚表示に適用するステップと、を含む。【０００５】
日本国特表２０１２−５２８４０５号公報（特許文献４）においては、空間またはジェスチャ計算システムにマルチモード入力を供給するシステムおよび方法が開示されている。
特許文献４に記載のシステムは、入力デバイスと、プロセッサに結合され、入力デバイスの方位を検出する検出器と、を備えているシステムであって、入力デバイスが、方位に対応する複数のモード方位を有し、複数のモード方位が、ジェスチャ制御システムの複数の入力モードに対応し、検出器が、ジェスチャ制御システムに結合され、方位に応答して、複数の入力モードからの入力モードの選択を自動的に制御する。【０００６】
日本国特表２０１２−５２１０３９号公報（特許文献５）においては、仮想オブジェクトを操作するためのシステム、方法及びコンピューター読み取り可能な媒体が開示されている。特許文献５に記載の方法は、仮想空間において仮想オブジェクトを操作する方法であって、仮想オブジェクトを操作するためにユーザが利用する少なくとも１つのコントローラーを決定するステップと、コントローラーを仮想空間におけるカーソルにマッピングするステップと、ユーザがカーソルによって仮想オブジェクトを操作することを示すコントローラー入力を決定するステップと、操作の結果を表示するステップとを含む方法。【０００７】
日本国特開２０１２−１０６００５号公報（特許文献６）においては、画像表示装置の観察者が、実際には存在しない立体像に対してあたかも直接的に操作を行えるかのような感覚を得ることができる画像表示装置、ゲームプログラム、ゲーム制御方法が開示されている。特許文献６に記載の画像表示装置は、表示画面に視差画像を表示する画像表示手段と、視差画像の観察者によって表示画面と観察者との間に認識される立体像の仮想的な空間座標を算出する第１座標算出手段と、観察者の操作対象である操作体の空間座標を算出する第２座標算出手段と、第１座標算出手段によって算出された立体像の少なくとも１点の空間座標と、第２座標算出手段によって算出された操作体の少なくとも１点の空間座標との間の距離が所定の閾値以下になったときに、視差画像、または視差画像以外の表示画面上の画像の少なくとも一方の変化を伴う所定のイベントを発生させるイベント発生手段と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特公平８−３１１４０号公報
【特許文献２】日本国特開２００４−１２６９０２号公報
【特許文献３】日本国特表２０１２−５３３１２０号公報
【特許文献４】日本国特表２０１２−５２８４０５号公報
【特許文献５】日本国特表２０１２−５２１０３９号公報
【特許文献６】日本国特開２０１２−１０６００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、虚像である立体視像に、実像である対象物が接触しているような距離感で視認することができる入出力装置、入出力プログラム、および入出力方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）
一局面に従う入出力装置は、立体視像を生成可能な表示装置と、対象物までの距離を測定する深度センサと、を含み、表示装置により生成された立体視像の立体視領域と深度センサの深度検知領域とが共有する共有領域を有するものである。【００１１】
本発明にかかる入出力装置は、表示装置と深度センサとを含む。表示装置は、立体視像を生成可能である。深度センサは、対象物までの距離を測定する。表示装置による立体視領域と深度センサの深度検知領域とが互いに共有される共有領域を有する。【００１２】
この場合、共有領域が形成されるので、虚像である立体視像に、実像である対象物が接触しているように視認することができる。また、実像である対象物を介して、虚像である立体視像に、視認する目の位置からの距離感覚を付加することができる。
なお、立体視像として視認可能な像の形状には、奥行きを伴う立体に限らず、奥行きを伴わない平面も含まれる。
また、深度とは、深度センサから検知対象となる対象物までの距離をいう。【００１３】
（２）
第２の発明にかかる入出力装置は、一局面に従う入出力装置において、共有領域は、深度方向の厚みを有する空間からなってよい。【００１４】
この場合、立体視像が奥行きを伴わない平面であったとしても、視認する目の位置から対象までの距離と、当該位置から虚像平面までの距離感とが一致する空間内の部分に、奥行き方向のゆとりをもたせることができる。したがって、立体視像が奥行きを伴わない平面であった場合に、実像である対象物の位置が深さ方向にずれ動いたとしても、当該平面に接触し続けているように視認することができる。【００１５】
（３）
第３の発明にかかる入出力装置は、一局面または第２の発明にかかる入出力装置において、共有領域は、直方体形状の空間からなってよい。【００１６】
この場合、共有領域が、直方体形状の空間からなるので、ディスプレイ様空間として利用することができる。例えば、対象物による接触を受ける仮想ディスプレイとして使用することができる。【００１７】
（４）
第４の発明にかかる入出力装置は、一局面または第２の発明にかかる入出力装置において、共有領域は、立体視像を視認可能な目の位置から立体視領域への方向に凸となるようにアーチ状に湾曲した曲面を有する形状の空間からなってよい。
この場合、共有領域を、例えば、回転中心を有する対象物による接触を受けやすい仮想ディスプレイとして使用することができる。
また、広がりのある立体視像を有効に表示できる。さらに、人体の手で操作する場合に肩が回転中心となるので、スムーズに操作できる。【００１８】
（５）
第５の発明にかかる入出力装置は、一局面または第２の発明にかかる入出力装置において、共有領域は、任意の立体形状で設定されてもよい。
この場合、立体視像と対象物との間に様々な三次元的関係性を持たせることができる。【００１９】
（６）
第６の発明にかかる入出力装置は、一局面から第５の発明のいずれかにかかる入出力装置において、共有領域は、表示装置と深度センサとの間に設けられてもよい。
この場合、入出力装置を、例えば表示装置と深度センサとが別アイテムとなったデバイスとして体現することができる。【００２０】
（７）
第７の発明にかかる入出力装置は、一局面から第５の発明のいずれかにかかる入出力装置において、深度センサの深度検知領域の一部に、表示装置が設けられてよい。
この場合、立体視領域と深度検知領域との両方が占める空間体積の省スペース化を図ることがでる。【００２１】
（８）
第８の発明にかかる入出力装置は、一局面から第５の発明のいずれかにかかる入出力装置において、表示装置から立体視領域への方向と、深度センサから深度検知領域への方向とが同じであってもよい。【００２２】
この場合、立体視領域と深度検知領域との両方が占める空間体積の省スペース化を図ることができる。さらに、入出力装置を、例えば表示装置と深度センサとを一体化させたデバイスとして体現することができる。【００２３】
（９）
第９の発明にかかる入出力装置は、一局面から第８の発明のいずれかにかかる入出力装置において、共有領域は、表示装置によって生成された立体視像を操作するための操作領域を含んでもよい。【００２４】
この場合、操作領域において対象物による仮想的な接触によって立体視像の操作を行なうことができる。【００２５】
（１０）
第１０の発明にかかる入出力装置は、第９の発明にかかる入出力装置において、操作領域は、１または複数存在してよい。【００２６】
この場合、操作領域が複数存在する場合、例えば、共有領域を、複数の回転中心を有する対象物による接触を受けやすい仮想ディスプレイとして使用することができる。【００２７】
（１１）
第１１の発明にかかる入出力装置は、一局面から第１０の発明のいずれかにかかる入出力装置において、表示装置は三次元映像出力テレビジョンであってもよい。【００２８】
この場合、三次元映像出力テレビジョンによる立体視像を、対象物で接触しているように視認することができる。【００２９】
（１２）
第１２の発明にかかる入出力装置は、一局面から第１０の発明のいずれかにかかる入出力装置において、表示装置は、ヘッドマウントディスプレイであってよい。
この場合、出入力装置を、例えば眼鏡のように小型かつ装着可能な態様で体現できる。また、携帯可能にすることができる。さらに、小型化により汎用性および利便性を高めることができる。【００３０】
（１３）
他の局面に従う入出力プログラムは、立体視像を生成する表示処理と、対象物までの距離を測定する深度検知処理と、表示処理により立体視像を生成する立体視領域と深度検知処理による深度検知領域とを共有させ、共有領域を生じさせる共有領域処理とを含むものである。【００３１】
本発明にかかる入出力プログラムは、表示処理と、深度検知処理と、共有領域処理とを含む。表示処理は、立体視像を生成する。深度検知処理は、対象物までの距離を測定する。共有領域処理は、表示処理による立体視像を生成する立体視領域と深度検知処理による深度検知領域とを共有させ、共有領域を生じさせる。【００３２】
この場合、共有領域が形成されるので、虚像である立体視像に、実像である対象物が接触しているように視認することができる。また、実像である対象物を介して、虚像である立体視像に、視認する目の位置からの距離感覚を付加することができる。
なお、立体視像として視認可能な像の形状には、奥行きを伴う立体に限らず、奥行きを伴わない平面も含まれる。
また、深度とは、深度センサから検知対象となる対象物までの距離をいう。【００３３】
（１４）
第１４の発明にかかる入出力プログラムは、他の局面に従う入出力装置において、共有領域処理は、共有領域の立体形状を設定する形状設定処理を含んでよい。
この場合、立体視像と対象物との間に様々な三次元的関係性を持たせることができる。【００３４】
（１５）
第１５の発明にかかる入出力プログラムは、他の局面または第１４の発明にかかる入出力プログラムにおいて、入出力プログラムは、操作処理をさらに含んでよい。【００３５】
この場合、操作処理は、共有領域において、表示プログラムによって生成された立体視像を操作する。その結果、操作領域で、対象物による接触によって立体視像の操作を行なうことができる。【００３６】
（１６）
さらに他の局面に従う入出力方法は、立体視像を生成する表示工程と、対象物までの距離を測定する深度検知工程と、表示工程において立体視像を生成する立体視領域と深度検知工程において深度を検知する深度検知領域とを共有させ、共有領域を生じさせる共有領域処理工程とを含むものである。【００３７】
本発明にかかる入出力方法は、表示工程と、深度検知工程と、共有領域処理工程とを含む。表示工程においては、立体視像を生成する。深度検知工程においては、対象物までの距離を測定する。共有領域処理工程においては、表示工程において立体視像を生成する立体視領域と深度検知工程において深度を検知する深度検知領域とを共有させ、共有領域を生じさせる。【００３８】
この場合、共有領域が形成されるので、虚像である立体視像に、実像である対象物が接触しているように視認することができる。また、実像である対象物を介して、虚像である立体視像に、視認する目の位置からの距離感覚を付加することができる。
なお、立体視像として視認可能な像の形状には、奥行きを伴う立体に限らず、奥行きを伴わない平面も含まれる。
また、深度とは、深度センサから検知対象となる対象物までの距離をいう。【００３９】
（１７）
第１７の発明にかかる入出力方法は、さらに他の局面に従う入出力方法において、共有領域処理工程は、共有領域の立体形状を設定する形状設定工程を含んでよい。【００４０】
この場合、立体視像と対象物との間に様々な三次元的関係性を持たせることができる。【００４１】
（１８）
第１８の発明にかかる入出力方法は、さらに他の局面または第１７の発明にかかる入出力方法において、共有領域において、表示工程によって生成された立体視像を操作するための操作工程をさらに含んでよい。【００４２】
この場合、操作領域で、対象物による接触によって立体視像の操作を行なうことができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、虚像である立体視像に、実像である対象物が接触しているような距離感で視認することができる入出力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施の形態にかかる眼鏡表示装置１００の基本構成の一例を示す模式的外観正面図である。
【図２】眼鏡表示装置１００の一例を示す模式的外観斜視図である
【図３】操作システム４００の制御ユニット４５０の構成の一例を示す模式図である。
【図４】操作システム４００における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートに応じた概念を示す模式図である。
【図６】赤外線検知ユニット４１０の検知領域と、一対の半透過ディスプレイ２２０の仮想表示領域とを説明するための模式的斜視図である。
【図７】図６の上面図である。
【図８】図６の側面図である。
【図９】検知領域と仮想表示領域との他の例を示す模式図である。
【図１０】検知領域と仮想表示領域との他の例を示す模式図である。
【図１１】検知領域と仮想表示領域との他の例を示す模式図である。
【図１２】検知領域における操作領域とジェスチャ領域との一例を示す模式図である。
【図１３】検知領域における操作領域とジェスチャ領域との一例を示す模式図である。
【図１４】キャリブレーション処理の説明を行なうためのフローチャートである。
【図１５】指認識の一例を示す模式図である。
【図１６】指認識の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】掌認識の一例を示す模式図である。
【図１８】親指認識の一例を示す模式図である。
【図１９】眼鏡表示装置１００の半透過ディスプレイ２２０の表示の一例を示す模式図である。
【図２０】半透過ディスプレイ２２０の視野の一例（ａ）、および半透明ディスプレイ２２０の表示の一例（ｂ）を示す模式図である。
【図２１】イベント発生の一例を示す模式図である。
【図２２】イベント発生の他の例を示す模式図である。
【図２３】イベント発生の他の例を示す模式図である。
【図２４】眼鏡表示装置の操作の一例を示す模式図である。
【図２５】眼鏡表示装置の操作の他の一例を示す模式図である。
【図２６】ジェスチャ認識の一例を示す模式図である。
【図２７】ジェスチャ認識の他の例を示す模式図である。
【図２８】ジェスチャ認識の他の例を示す模式図である。
【図２９】ジェスチャ認識の他の例を示す模式図である。
【図３０】ジェスチャ認識の他の例を示す模式図である。
【図３１】ジェスチャ認識の他の例を示す模式図である。
【図３２】ジェスチャ認識の他の例を示す模式図である。
【図３３】ジェスチャ認識の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  眼鏡表示装置
２２０  半透過ディスプレイ
２２１  広告
２２０３Ｄ  仮想イメージ表示領域（共有領域）
３００  通信システム
３０３  カメラユニット
４１０  赤外線検知ユニット
４１０ｃ  操作領域
４２０  ジャイロセンサユニット
４３０  加速度検知ユニット
４１０３Ｄ  三次元空間検知領域
４５０  制御ユニット
４５４  解剖学的認識ユニット
４５６  ジェスチャ識別ユニット
４６０  イベントサービスユニット
４６１  キャリブレーションサービスユニット
７０１，〜，７０７  表示
９００  入出力装置
Ｈ１  手
Ｈ２，Ｈ３  陰影
ＲＰ  右肩関節
ＬＰ  左肩関節
ＯＦ  外形
ｐｎ，ｐ０，ｐ１  頂点
ＰＰ１  基準線分
ｐｐ２  辺
ｐｐｋ  辺
Ｐ０  先端点
Ｐ１  根元点
Ｃ  最大内接円
Ｖ３  顔認識アプリ画面
Ｖ５  ＳＮＳアプリ画面
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
また、本発明は、以下に説明する眼鏡表示装置に限定されるものではなく、他の入出力装置、表示装置、テレビジョン、モニタ、プロジェクタ等にも適用することができる。
【００４７】
（眼鏡表示装置の構成概略）
図１は、一実施の形態にかかる眼鏡表示装置１００の基本構成の一例を示す模式的外観正面図であり、図２は、眼鏡表示装置１００の一例を示す模式的外観斜視図である。
【００４８】
図１または図２に示すように、眼鏡表示装置１００は、眼鏡型の表示装置である。当該眼鏡表示装置１００は、後述するように、ユーザの顔に装着して使用される。
【００４９】
図１および図２に示すように、眼鏡表示装置１００は、主に、眼鏡ユニット２００、通信システム３００および操作システム４００からなる。
【００５０】
（眼鏡ユニット２００）
図１および図２に示すように、眼鏡ユニット２００は、眼鏡フレーム２１０および一対の半透過ディスプレイ２２０からなる。眼鏡フレーム２１０は、主にリムユニット２１１、テンプルユニット２１２を含む。
眼鏡フレーム２１０のリムユニット２１１により一対の半透過ディスプレイ２２０が支持される。
【００５１】
本実施の形態においては、眼鏡表示装置１００には、リムユニット２１１に一対の半透過ディスプレイ２２０を設けることとしているが、これに限定されず、眼鏡表示装置１００のリムユニット２１１に通常のサングラスレンズ、紫外線カットレンズ、または眼鏡レンズなどのレンズ類を設け、別に１個の半透過ディスプレイ２２０または一対の半透過ディスプレイ２２０を設けてもよい。
また、当該レンズ類の一部に、半透過ディスプレイ２２０を埋め込んで設けてもよい。
【００５２】
さらに、本実施の形態は、眼鏡タイプに限定するものではなく、人体に装着し、装着者の視野に配設できるタイプであれば、帽子タイプその他任意のヘッドマウントディスプレイ装置に使用することができる。
【００５３】
（通信システム３００）
次に、通信システム３００について説明を行なう。
通信システム３００は、バッテリーユニット３０１、アンテナモジュール３０２、カメラユニット３０３、スピーカユニット３０４、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）ユニット３０７、マイクユニット３０８、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｃａｒｄ）ユニット３０９およびメインユニット３１０を含む。
なお、カメラユニットにはＣＣＤセンサが備えられてよい。スピーカユニット３０４は、ノーマルイヤホンであってもよいし、骨伝導イヤホンであってもよい。ＳＩＭユニット３０９には、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：近距離無線通信）ユニットおよび他の接触式ＩＣカードユニット、ならびに非接触式ＩＣカードユニットを含む。
【００５４】
以上のように、本実施の形態にかかる通信システム３００は、少なくとも携帯電話、スマートフォンおよびタブレット端末のいずれかの機能を含むものである。具体的には、電話機能、インターネット機能、ブラウザ機能、メール機能、および撮像機能等を含むものである。
したがって、ユーザは、眼鏡表示装置１００を用いて、通信装置、スピーカおよびマイクにより、携帯電話と同様の通話機能を使用することができる。また、眼鏡型であるので、両手を利用せず、通話を行なうことができる。
【００５５】
（操作システム４００）
続いて、操作システム４００は、赤外線検知ユニット４１０、ジャイロセンサユニット４２０、加速度検知ユニット４３０および制御ユニット４５０からなる。赤外線検知ユニット４１０は、主に赤外線照射素子４１１および赤外線検知カメラ４１２からなる。
【００５６】
続いて、操作システム４００の構成、処理の流れおよび概念について説明を行なう。図３は、操作システム４００の制御ユニット４５０の構成の一例を示す模式図である。
【００５７】
図３に示すように、制御ユニット４５０は、イメージセンサ演算ユニット４５１、デプスマップ演算ユニット４５２、イメージ処理ユニット４５３、解剖学的認識ユニット４５４、ジェスチャデータ記録ユニット４５５、ジェスチャ識別ユニット４５６、キャリブレーションデータ記録ユニット４５７、合成演算ユニット４５８、アプリケーションソフトユニット４５９、イベントサービスユニット４６０、キャリブレーションサービスユニット４６１、表示サービスユニット４６２、グラフィック演算ユニット４６３、ディスプレイ演算ユニット４６４、および６軸駆動ドライバユニット４６５を含む。
【００５８】
なお、制御ユニット４５０は、上記の全てを含む必要はなく、適宜必要な１または複数のユニットを含んでもよい。たとえば、ジェスチャデータ記録ユニット４５５およびキャリブレーションデータ記録ユニット４５７は、クラウド上に配置してもよく、合成演算ユニット４５８を特に設けなくてもよい。
【００５９】
次に、図４は、操作システム４００における処理の流れを示すフローチャートであり、図５は図４のフローチャートに応じた概念を示す模式図である。
【００６０】
まず、図４に示すように、赤外線検知ユニット４１０から対象のデータを取得し、デプスマップ演算ユニット４５２により深さ演算を行なう（ステップＳ１。次に、イメージ処理ユニット４５３により外形イメージデータを処理する（ステップＳ２）。
【００６１】
次いで、解剖学的認識ユニット４５４により、標準的な人体の構造に基づき、ステップＳ２において処理された外形イメージデータから、解剖学的特徴を識別する。これにより、外形が認識される（ステップＳ３）。
【００６２】
さらに、ジェスチャ識別ユニット４５６により、ステップＳ３で得た解剖学的特徴に基づいてジェスチャを識別する（ステップＳ４）。
ジェスチャ識別ユニット４５６は、ジェスチャデータ記録ユニット４５５に記録されたジェスチャデータを参照し、解剖学的特徴が識別された外形からジェスチャの識別を行なう。なお、ジェスチャ識別ユニット４５６は、ジェスチャデータ記録ユニット４５５からのジェスチャデータを参照することとしているが、参照することに限定されず、他の任意のデータを参照してもよく、全く参照することなく処理してもよい。
以上により、図５（ａ）に示すように、手のジェスチャを認識する。
【００６３】
続いて、アプリケーションソフトユニット４５９およびイベントサービスユニット４６０は、ジェスチャ識別ユニット４５６により判定されたジェスチャに応じて所定のイベントを実施する（ステップＳ５）。
これによって、図５（ｂ）に示すように、たとえば写真アプリによる画像が表示される。この際、当該画面には、カメラユニット３０３からの撮像データが表示されてよい。
【００６４】
最後に、表示サービスユニット４６２、キャリブレーションサービスユニット４６１、グラフィック演算ユニット４６３、ディスプレイ演算ユニット４６４および合成演算ユニット４５８により、半透過ディスプレイ２２０に、イメージの表示、またはイメージの仮想表示が行なわれる（ステップＳ６）これによって、図５（ｃ）に示すようにジェスチャを示す手のスケルトンの表示が行われ、図５（ｄ）に示すように、当該スケルトンの形状および大きさに写真の形状および大きさが合致するように合成されたイメージが表示される。
【００６５】
なお、６軸駆動ドライバユニット４６５は、常にジャイロセンサユニット４２０、加速度検知ユニット４３０からの信号を検知し、ディスプレイ演算ユニット４６４に姿勢状況を伝達する。
【００６６】
眼鏡表示装置１００を装着したユーザが眼鏡表示装置１００を傾斜させた場合には、６軸駆動ドライバユニット４６５は、常にジャイロセンサユニット４２０、加速度検知ユニット４３０からの信号を受信し、イメージの表示の制御を行なう。当該制御においては、イメージの表示を水平に維持させてもよいし、イメージの表示を傾斜にあわせて調整してもよい。
【００６７】
（検知領域と仮想表示領域との一例）
次に、操作システム４００の赤外線検知ユニット４１０の検知領域と、一対の半透過ディスプレイ２２０の仮想表示領域との関係について説明を行なう。
図６は、赤外線検知ユニット４１０の検知領域と、一対の半透過ディスプレイ２２０の仮想表示領域とを説明するための模式的斜視図であり、図７は図６の上面図であり、図８は、図６の側面図である。
【００６８】
以下において、説明の便宜上、図６に示すように、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる三次元直交座標系が定義される。以下の図におけるｘ軸の矢印は、水平方向を指す。ｙ軸の矢印は、鉛直方向またはユーザの体の長軸方向を指す。ｚ軸の矢印は、深度方向を指す。ｚ軸正方向は、より大きい深度の方向を指す。それぞれの矢印の向きは、他の図においても同じである。
【００６９】
図６から図８に示すように、操作システム４００の赤外線検知ユニット４１０により検知可能な三次元空間検知領域（３Ｄスペース）４１０３Ｄを有する。
三次元空間検知領域４１０３Ｄは、赤外線検知ユニット４１０からの円錐状または角錐状の三次元空間からなる。
【００７０】
すなわち、赤外線検知ユニット４１０は、赤外線照射素子４１１から、照射された赤外線を、赤外線検知カメラ４１２により検知できるので、三次元空間検知領域４１０３Ｄ内のジェスチャを認識することができる。
また、本実施の形態においては、赤外線検知ユニット４１０を１個設けることとしているが、これに限定されず、赤外線検知ユニット４１０を複数個設けてもよいし、赤外線照射素子４１１を１個、赤外線検知カメラ４１２を複数個設けてもよい。
【００７１】
続いて、図６から図８に示すように一対の半透過ディスプレイ２２０は、ユーザに、実際に設けられた眼鏡表示装置１００の部分ではなく、眼鏡表示装置１００から離れた場所となる仮想イメージ表示領域２２０３Ｄに、奥行きを持って仮想表示されたものとして視認させる。当該奥行きは、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが有する仮想立体形状の深度方向（ｚ軸方向）の厚みに対応する。したがって、当該仮想立体形状の深度方向（ｚ軸方向）の厚みに応じて奥行きが設けられる。
すなわち、実際には眼鏡表示装置１００の半透過ディスプレイ２２０に表示されるものの、ユーザは、右目のイメージは右目側の半透過ディスプレイ２２０を透過し三次元空間領域２２０３ＤＲで認識し、左目のイメージは左目側の半透過ディスプレイ２２０を透過し三次元空間領域２２０３ＤＬで認識する。その結果、認識された両イメージがユーザの脳内で合成されることにより、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄで仮想イメージとして認識することができる。
【００７２】
また、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄは、フレーム・シーケンシャル方式、偏光方式、直線偏光方式、円偏光方式、トップ・アンド・ボトム方式、サイド・バイ・サイド方式、アナグリフ方式、レンチキュラ方式、パララックス・バリア方式、液晶パララックス・バリア方式、２視差方式および３視差以上を利用する多視差方式のいずれかを利用して表示されたものである。
【００７３】
また、本実施の形態においては、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄは、三次元空間検知領域４１０３Ｄと共有する空間領域を有する。特に、図６および図７に示すように、三次元空間検知領域４１０３Ｄの内部に、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが存在するため、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが共有領域となる。
【００７４】
なお、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄの形状およびサイズについては、一対の半透過ディスプレイ２２０への表示方法により任意に調整することができる。
また、図８に示すように、一対の半透過ディスプレイ２２０よりも赤外線検知ユニット４１０が上方（ｙ軸正方向）に配設されている場合について説明しているが、鉛直方向（ｙ軸方向）に対して、赤外線検知ユニット４１０の配設位置が半透過ディスプレイ２２０よりも下方（ｙ軸負方向）または半透過ディスプレイ２２０と同位置であっても、同様に、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄは、三次元空間検知領域４１０３Ｄと共有する空間領域を有する。
【００７５】
（検知領域と仮想表示領域との他の例）
続いて、図９から図１１は、図６から図８において示した検知領域と仮想表示領域との他の例を示す模式図である。
【００７６】
例えば、図９から図１１に示すように、眼鏡表示装置１００の半透過ディスプレイ２２０の代わりに、他の入出力装置、表示装置、テレビジョン、モニタ等を用いてもよい。以下、他の入出力装置、表示装置、テレビジョン、モニタ、プロジェクタを総称して入出力装置９００と略記する。
【００７７】
図９に示すように、入出力装置９００からｚ軸負方向に仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが出力され、入出力装置９００にｚ軸方向で対向する位置に配設された赤外線検知ユニット４１０からｚ軸正方向に三次元空間検知領域４１０３Ｄが形成されてもよい。
この場合、入出力装置９００による仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが、三次元空間検知領域４１０３Ｄと共有の空間領域として生じる。
【００７８】
また、図１０に示すように、入出力装置９００から仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが出力され、入出力装置９００と同方向（ｘｙ平面を基準としていずれもｚ軸正側の方向）に赤外線検知ユニット４１０の三次元空間検知領域４１０３Ｄが形成されてもよい。
この場合でも、入出力装置９００による仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが、三次元空間検知領域４１０３Ｄと共有の空間領域として生じる。
【００７９】
次に、図１１に示すように、入出力装置９００から鉛直上方向（ｙ軸正方向）に仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが出力されてもよい。図１１においても、図９、図１０と同様に、入出力装置９００による仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが、三次元空間検知領域４１０３Ｄと共有の空間領域として生じる。
【００８０】
また、図示していないが、入出力装置９００を三次元空間検知領域４１０３Ｄより上方側（ｙ軸正方向の側）に配置し、鉛直下方向（ｙ軸負方向）に仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが出力されてもよく、水平方向（ｘ軸方向）から出力されてもよく、プロジェクタまたは映画館のように、後上方（ｚ軸正方向かつｙ軸正方向）から出力されてもよい。
【００８１】
（操作領域とジェスチャ領域）
続いて、検知領域における操作領域とジェスチャ領域とについて説明する。図１２および図１３は、検知領域における操作領域と、ジェスチャ領域との一例を示す模式図である。
【００８２】
まず、図１２に示すように、一般的に、ユーザは、右肩関節ＲＰおよび左肩関節ＬＰの両肩関節を回転中心として両手を水平移動させるため、両手の移動できる領域は、点線で囲まれた移動領域Ｌおよび移動領域Ｒとなる。
【００８３】
また、図１３に示すように、一般的に、ユーザは、右肩関節ＲＰおよび左肩関節ＬＰの両肩関節を回転中心として両手を鉛直移動させるため、両手の移動できる領域は、点線で囲まれた移動領域Ｌおよび移動領域Ｒとなる。
【００８４】
すなわち、図１２および図１３に示すように、ユーザは、両手を右肩関節ＲＰおよび左肩関節ＬＰをそれぞれ回転中心とした欠球状（深度方向に凸のアーチ状曲面を有する）の立体空間内で移動させることができる。
【００８５】
次に、赤外線検知ユニット４１０による三次元空間検知領域４１０３Ｄと、仮想イメージ表示領域が存在しうる領域（図１２では仮想イメージ表示領域２２０３Ｄを例示）と、腕の移動領域Ｌおよび移動領域Ｒを合わせた領域との全てが重なる空間領域を、操作領域４１０ｃとして設定する。
また、三次元空間検知領域４１０３Ｄ内における操作領域４１０ｃ以外の部分で、かつ腕の移動領域Ｌおよび移動領域Ｒを合わせた領域と重なる部分をジェスチャ領域４１０ｇとして設定する。
【００８６】
ここで、操作領域４１０ｃが、深度方向に最も遠い面が深度方向（ｚ軸正方向）に凸のアーチ状に湾曲した曲面である立体形状を有することに対し、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄは、深度方向に最も遠い面が平面である立体形状を有する。このように両領域の間で当該面の形状が異なることに起因し、ユーザは、当該操作において体感的に違和感を覚える。当該違和感を取り除くためにキャリブレーション処理で調整を行なう。また、キャリブレーション処理の詳細については、後述する。
【００８７】
（キャリブレーションの説明）
次いで、キャリブレーション処理について説明を行なう。図１４は、キャリブレーション処理の説明を行なうためのフローチャートである。
【００８８】
図１２および図１３に示したように、ユーザが仮想イメージ表示領域２２０３Ｄに沿って手を動かそうとすると、補助のない平面に沿って動作させる必要がある。したがって、後述する認識処理により仮想イメージ表示領域２２０３Ｄにおいて、操作をし易くするためにキャリブレーション処理を行なう。
また、キャリブレーション処理には、ユーザの個々で異なる指の長さ、手の長さ、腕の長さの調整も行なう。
【００８９】
以下、図１４を用いて説明を行なう。まず、ユーザが、眼鏡表示装置１００を装着し、両腕を最大限に伸張する。その結果、赤外線検知ユニット４１０が、操作領域４１０ｃの最大領域を認識する（ステップＳ１１）。
すなわち、ユーザによりユーザの個々で異なる指の長さ、手の長さ、腕の長さが異なるので、操作領域４１０ｃの調整を行なうものである。
【００９０】
次に、眼鏡表示装置１００においては、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄの表示位置を決定する（ステップＳ１２）。すなわち、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄを操作領域４１０ｃの外側に配置するとユーザによる操作が不可能となるため、操作領域４１０ｃの内部に配置する。
【００９１】
続いて、眼鏡表示装置１００の赤外線検知ユニット４１０の三次元空間検知領域４１０３Ｄ内で、かつ仮想イメージ表示領域２２０３Ｄの表示位置と重ならない位置に、ジェスチャ領域４１０ｇの最大領域を設定する（ステップＳ１３）。
なお、ジェスチャ領域４１０ｇは、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄと重ならないように配置しかつ深さ方向（ｚ軸正方向）に厚みを持たせることが好ましい。
【００９２】
本実施の形態においては、以上の手法により、操作領域４１０ｃ、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄ、ジェスチャ領域４１０ｇが設定される。
【００９３】
続いて、操作領域４１０ｃ内における仮想イメージ表示領域２２０３Ｄのキャリブレーションについて説明する。
【００９４】
操作領域４１０ｃ内の仮想イメージ表示領域２２０３Ｄの外部周囲にユーザの指、手、または腕が存在すると判定された場合に、あたかも仮想イメージ表示領域２２０３Ｄの内部に存在するように、丸め込みを行なう（ステップＳ１４）。
【００９５】
図１２および図１３に示すように、半透過ディスプレイ２２０により仮想表示されたイメージの中央部近辺では、両腕を最大限に伸ばした状態にすると、両手先が仮想イメージ表示領域２２０３Ｄ内に留まることなく深さ方向（ｚ軸正方向）の外部へ外れてしまう。また、仮想表示されたイメージの端部においては、両腕を最大限に伸ばさない限り、両手先が仮想イメージ表示領域２２０３Ｄ内に存在すると判定されない。
そのため、赤外線検知ユニット４１０からの信号を無処理のまま使用すると、ユーザは、手先が仮想イメージ表示領域２２０３Ｄから外れたとしても、そのような状態であることを体感しにくい。
【００９６】
したがって、本実施の形態におけるステップＳ１４の処理においては、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄから外部へ突き出た手先が、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄ内にあるものとして補正すべく、赤外線検知ユニット４１０からの信号を処理する。
その結果、ユーザは、両腕を最大限に伸ばした状態、または少し曲げた状態で、奥行きのある平面状の仮想イメージ表示領域２２０３Ｄ内の中央部から端部まで操作することができる。
【００９７】
なお、本実施の形態においては、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄを、深度方向に最も遠い面が平面である三次元空間領域からなることとしているが、これに限定されず、深度方向に最も遠い面領域Ｌ，Ｒの深度方向に最も遠い面に沿った形状の曲面である三次元空間領域からなることとしてもよい。その結果、ユーザは、両腕を最大限に伸ばした状態、または少し曲げた状態で、奥行きのある平面状の仮想イメージ表示領域２２０３Ｄ内の中央部から端部まで操作することができる。
【００９８】
さらに、半透過ディスプレイ２２０は、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄに矩形状の像を表示させる。例えば、図５（ｂ）に示したように、矩形状の像を表示させる（ステップＳ１５）。
続いて、半透過ディスプレイ２２０に、像の周囲を指で囲んでくださいと、表示を行なう（ステップＳ１６）。ここで、像の近傍に指の形の像を薄く表示してもよいし、半透過ディスプレイ２２０に表示を行なう代わりにスピーカから音声により指示をユーザに伝えてもよい。
【００９９】
ユーザは、指示に従い図５（ｄ）に示すように、指を像の見える部分にあわせる。そして、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄの表示領域と、赤外線検知ユニット４１０との相関関係が自動調整される（ステップＳ１７）。
なお、上記においては、指で矩形を形作り、そのように定められた矩形と、像の外縁の矩形にあわせる。このことによって、指により定められた矩形の視認サイズおよび位置と像の外縁の矩形の視認サイズ及び位置とを合わせることとした。しかしながら、指によって形状を定める手法はこれに限定されず、表示された像の外縁を指でなぞる手法、表示された像の外縁上の複数の点を指で指し示す手法等、他の任意の手法であってもよい。また、これらの手法を複数のサイズの像について行ってもよい。
【０１００】
なお、上記のキャリブレーション処理の説明においては、眼鏡表示装置１００の場合についてのみ説明を行ったが、入出力装置９００の場合には、ステップＳ１１の処理において、像を表示させ、ステップＳ１７の処理の当該像と赤外線検知ユニット４１０との相関関係を調整してもよい。
【０１０１】
（指、掌、腕認識）
次いで、指認識について説明を行い、その後掌認識、腕認識の順で説明を行なう。図１５は、指認識の一例を示す模式図である。図１５において、（Ａ）は指の先端付近の拡大図であり、（Ｂ）は指の根元付近の拡大図である。図１６は、指認識の処理の一例を示すフローチャートである。
【０１０２】
図１６に示すように、本実施の形態においては、デバイスの初期化を行なう（ステップＳ２１）。次に、赤外線照射素子４１１から照射され、手に反射した赤外線が、赤外線検知カメラ４１２により検出される（ステップＳ２２）。
次に、赤外線検知ユニット４１０により画像データをピクセル単位で距離に置き換える（ステップＳ２３）。この場合、赤外線の明るさは、距離の三乗に反比例する。これを利用し、デプスマップを作成する（ステップＳ２４）。
【０１０３】
次いで、作成したデプスマップに適切な閾値を設ける。そして、画像データを二値化する（ステップＳ２５）すなわち、デプスマップのノイズを除去する。
続いて、二値化した画像データから約１００個の頂点を持つポリゴンを作成する（ステップＳ２６）。そして、頂点が滑らかになるようにローパスフィルタ（ＬＰＦ）により、より多くの頂点ｐｎを有する新たな多角形を作成することによって、図１５に示す手の外形ＯＦを抽出する（ステップＳ２７）。
なお、本実施の形態においては、ステップＳ２６において二値化したデータからポリゴンを作成するために抽出する頂点の数を約１００個としているが、これに限定されず、１０００個、その他の任意の個数であってもよい。
【０１０４】
ステップＳ２７で作成した新たな多角形の頂点ｐｎの集合から、Ｃｏｎｖｅｘ  Ｈｕｌｌを用いて、凸包を抽出する（ステップＳ２８）。
その後、ステップＳ２７で作成された新たな多角形と、ステップＳ２８で作成された凸包との共有の頂点ｐ０を抽出する（ステップＳ２９）。このように抽出された共有の頂点ｐ０自体を指の先端点として用いることができる。
さらに、頂点ｐ０の位置に基づいて算出される他の点を指の先端点として用いてもよい。例えば、図１５（Ａ）に示すように頂点ｐ０における外形ＯＦの内接円の中心を先端点Ｐ０として算出することもできる。
【０１０５】
そして、図１５に示すように、頂点ｐ０に隣接する左右一対の頂点ｐ１を通る基準線分ＰＰ１のベクトルを算出する。その後、頂点ｐ１と、隣接する頂点ｐ２とを結ぶ辺ｐｐ２を選択し、そのベクトルを算出する。同様に、外形ＯＦを構成する頂点ｐｎを用い、辺のベクトルを求める処理を外形ＯＦの外周に沿って繰り返す。各辺の向きとステップＳ３０の処理による基準線分ＰＰ１の向きとを調べ、基準線分ＰＰ１と平行に近くなる辺ｐｐｋが指の股の位置に存在すると判定する。そして、辺ｐｐｋの位置に基づき、指の根元点Ｐ１を算出する（ステップＳ３０）。指の先端点Ｐ０と指の根元点Ｐ１とを直線で結ぶことで、指のスケルトンが得られる（ステップＳ３１）。指のスケルトンを得ることで、指の延在方向を認識することができる。
全ての指について同様の処理を行なうことで、全ての指のスケルトンを得る。これにより、手のポーズを認識することができる。すなわち、親指、人差し指、中指、薬指、小指のいずれの指が広げられ、いずれの指が握られているかを認識することができる。
【０１０６】
続いて、直前に実施した数フレームの画像データと比較して、手のポーズの違いを検知する（ステップＳ３２）。すなわち、直前の数フレームの画像データと比較することにより、手の動きを認識することができる。
【０１０７】
次いで、認識した手の形状を、ジェスチャデータとしてイベントサービスユニット４６０へイベント配送する（ステップＳ３３）。
【０１０８】
次いで、アプリケーションソフトユニット４５９によりイベントに応じた振る舞いを実施する（ステップＳ３４）。
【０１０９】
続いて、表示サービスユニット４６２により、三次元空間に描画を要求する（ステップＳ３５）。
グラフィック演算ユニット４６３は、キャリブレーションサービスユニット４６１を用いてキャリブレーションデータ記録ユニット４５７を参照し、表示の補正を行なう（ステップＳ３６）。
最後に、ディスプレイ演算ユニット４６４により半透過ディスプレイ２２０に表示を行なう（ステップＳ３７）。
【０１１０】
なお、本実施の形態においては、ステップＳ３０の処理およびステップＳ３１の処理により指の根元点を検出したが、根元点の検出方法はこれに限定されない。例えば、まず、頂点ｐ０の一方の側と他方の側において隣接する一対の頂点ｐ１を結ぶ基準線分ＰＰ１の長さを算出する。次に、当該一方の側と他方の側における一対の頂点ｐ２間を結ぶ線分の長さを算出する。同様に、当該一方の側と他方の側における一対の頂点間を結ぶ線分の長さを、頂点ｐ０により近い位置にある頂点からより遠い位置にある頂点への順で算出していく。このような線分は、外形ＯＦ内で交わることなく、互いにおおよそ平行となる。当該線分の両端の頂点が指の部分にある場合は、線分の長さは指の幅に相当するため、その変化量は小さい。一方、線分の両端の頂点の少なくともいずれかが指の股の部分に達した場合は、当該長さの変化量が大きくなる。したがって、当該長さの変化量が所定量を超えずかつ頂点ｐ０から最も遠い線分を検知し、検知された線分上の１点を抽出することによって、根元点を決定することができる。
【０１１１】
（掌認識）
次いで、図１７は、掌認識の一例を示す模式図である。
【０１１２】
図１７に示すように、指認識を実施した後、画像データの外形ＯＦに内接する最大内接円Ｃを抽出する。当該最大内接円Ｃの位置が、掌の位置として認識できる。
【０１１３】
次いで、図１８は、親指認識の一例を示す模式図である。
【０１１４】
図１８に示すように、親指は、人差し指、中指、薬指、および小指の他の４指とは異なる特徴を有する。例えば、掌の位置を示す最大内接円Ｃの中心と各指の根元点Ｐ１とを結ぶ直線が相互になす角度θ１，θ２，θ３，θ４のうち、親指が関与するθ１が最も大きい傾向にある。また、各指の先端点Ｐ０と各指の根元点Ｐ１とを結んだ直線が相互になす角度θ１１，θ１２，θ１３，θ１４のうち、親指が関与するθ１１が最も大きい傾向にある。このような傾向に基づき親指の判定を行なう。その結果、右手か左手か、または掌の表か裏かを判定することができる。
【０１１５】
（腕認識）
次いで、腕認識について説明を行なう。本実施の形態において、腕認識は、指、掌および親指のいずれかを認識した後に実施する。なお、腕認識は、指、掌および親指のいずれかを認識する前、またはそれらの少なくともいずれかと同時に実施してもよい。
【０１１６】
本実施の形態においては、画像データの手の形のポリゴンよりも大きな領域でポリゴンを抽出する。例えば、長さ５ｃｍ以上１００ｃｍ以下の範囲、より好ましくは、１０ｃｍ以上４０ｃｍ以下の範囲で、ステップＳ２１からＳ２７の処理を実施し、外形を抽出する。
その後、抽出した外形に外接する四角枠を選定する。本実施の形態においては、当該四角枠は、平行四辺形または長方形からなる。
この場合、平行四辺形または長方形は、対向する長辺を有するので、長辺の延在方向から腕の延在方向を認識することができ、長辺の向きから腕の向きを判定することが出来る。なお、ステップＳ３２の処理と同様に、直前の数フレームの画像データと比較して、腕の動きを検知させてもよい。
【０１１７】
なお、上記の説明においては、２次元像から指、掌、親指、腕を検出することとしているが、上記に限定されず、赤外線検知ユニット４１０をさらに増設してもよく、赤外線検知カメラ４１２のみをさらに増設し、２次元像から、３次元像を認識させてもよい。その結果、さらに認識確度を高めることができる。
【０１１８】
（半透過ディスプレイの表示例）
次に、図１９は、眼鏡表示装置１００の半透過ディスプレイ２２０の表示の一例を示す模式図である。
【０１１９】
図１９に示すように、眼鏡表示装置１００の半透過ディスプレイ２２０には、一部には広告２２１が表示され、さらに一部には地図２２２が表示され、その他には、眼鏡表示装置１００の半透過ディスプレイ２２０を透過して風景２２３が視認され、その他に天気予報２２４および時刻２２５が表示される。
【０１２０】
（視野の説明）
次に、眼鏡表示装置１００の半透過ディスプレイ２２０に表示される表示の一例について説明を行なう。図２０（ａ）は、半透過ディスプレイ２２０の視野の一例、図２０（ｂ）は、半透明ディスプレイ２２０の表示の一例を説明する図である。
【０１２１】
図２０に示すように、本実施の形態においては、眼鏡表示装置１００が視認させることができる表示は、複数の表示７０１，〜，７０７から構成される。複数の表示は、それら全てが一体化した連続像の一部をなすセグメントである。連続像のうち視認部分を遷移させることにより、複数の表示を途切れさせることなくスムーズに遷移させる切換え表示を行なう。
図２０に示すように、縦方向に表示７０３、７０２、７０１、７０４、７０５の表示が設けられており、表示７０１を中央として、左右に表示７０６，７０７が設けられる。なお、当然のことながら、当該表示７０１，〜，７０７は、ユーザによって自由に削除または変更することができ、さらに他の表示を追加することもできる。
なお、本実施の形態においては、表示７０１，〜，７０７はシームレスに連続した画像であるが、切換えされるべき表示は、それぞれが独立した非連続の像であってもよい。
【０１２２】
具体的には、眼鏡表示装置１００の姿勢が水平方向である場合、すなわち、ユーザが眼鏡表示装置１００を装着し、水平前方を向いた場合、表示７０１が表示される。
【０１２３】
続いて、ユーザが眼鏡表示装置１００を装着し、水平面（すなわち水平方向に平行の面）を基準として３０度程度斜め上方を向いた場合、表示７０２が表示される。すなわち、眼鏡表示装置１００におけるジャイロセンサユニット４２０および加速度検知ユニット４３０の少なくとも一方からの信号に基づいて、ユーザの向く方向を認識する。なお、表示７０２は、例えば顔認識アプリの画面が表示されてよい。
【０１２４】
さらに、水平面を基準として４５度程度斜め上方を向いた場合、表示７０３が表示される。表示７０３には天気予報が示されてよい。また、表示７０３にはその他の天空情報が表示されてもよく、時間帯によっては、例えば星座の像を表示させてもよい。
【０１２５】
同様に、ユーザが眼鏡表示装置１００を装着し、水平面を基準として３０度程度斜め下方を向いた場合、表示７０４（例えば、メール画面）が表示され、水平面を基準として４５度程度斜め下方を向いた場合、表示７０５（例えば、地図）が表示され、鉛直面を基準として３０度程度右方を向いた場合、表示７０６（例えば、インターネットブラウザ）が表示され、鉛直面を基準として３０度程度左方を向いた場合、表示７０７（例えば、通話画面）が表示される。
【０１２６】
また、表示７０１乃至表示７０７の切換えは、上記の説明においては、ジャイロセンサユニット４２０および加速度検知ユニット４３０の少なくとも一方からの信号に基づいて行なうこととしているが、これに限定されず、上述した指、掌、腕認識により切換えを行なってもよい。
【０１２７】
さらに、ユーザが歩行する場合、表示７０１から表示７０２へ、表示７０１から表示７０４へ、表示７０１から表示７０７へ、および表示７０１から表示７０６への少なくともいずれかの切換えを行なう条件として、ジャイロセンサユニット４２０および加速度検知ユニット４３０の少なくとも一方からの信号のレベルを高めに設定してもよい。それにより、歩行時に短時間で表示７０１から他の表示に切り替わることを防止できる。また、緊急に振り向く場合には、特に切換えない設定を設けてもよい。
一方、天空情報の表示７０３および地図情報の表示７０５はパノラマ表示であってよく、この場合、左右方向の動きに伴ってそれら表示７０３，７０５をスクロールさせてよい。
【０１２８】
（イベント発生）
続いて、指、掌、手、腕が操作領域４１０ｃに存在する場合と、ジェスチャ領域４１０ｇに存在する場合との違いをユーザが認識し易いように、所定のイベントを発生させる。以下、所定のイベントについて説明を行なう。図２１は、所定のイベント発生の一例を示す模式図であり、図２２は、図２１のイベント発生の他の例を示す模式図であり、図２３は、他のイベント発生の一例を示す模式図である。
【０１２９】
まず、図２１に示すように、仮想イメージには、赤外線検知ユニット４１０により検知された手Ｈ１の形状が表示される。さらに、ユーザの手が操作領域４１０ｃから離れている場合には、イベントの一例として、手Ｈ１の形状の陰影Ｈ２を表示する。
これにより、ユーザは、ジェスチャ領域４１０ｇに手が存在することを容易に認識できる。
【０１３０】
続いて、図２２に示すように、仮想イメージには、赤外線検知ユニット４１０により検知された手Ｈ１の形状が表示され、陰影Ｈ２よりも濃い陰影Ｈ３が、手Ｈ１の形状の周囲に小さな面積で表示される。したがって、ユーザは、図２１の場合よりも手が操作領域４１０ｃに近づいたことを容易に認識することができる。さらに、手が操作領域４１０ｃ内にある場合には、陰影Ｈ２、Ｈ３は、表示されない。
【０１３１】
その結果、ユーザは、試行錯誤または手探りで操作領域４１０ｃを探す必要がなくなる。すなわち、操作領域４１０ｃまでの距離を陰影の濃度、手の形状と陰影とのずれ方により容易に認識することができる。
【０１３２】
また、図２３に示すように、手が操作領域４１０ｃ内にある場合に、指先に円表示Ｈ４を行なってもよい。
【０１３３】
なお、上記の実施の形態においては、陰影Ｈ２、Ｈ３、円表示Ｈ４が表示されるイベント発生態様について説明したが、これに限定されず、操作領域４１０ｃ内にある場合に、表示に波紋を発生させてもよく、眼鏡表示装置１００に振動発生装置を設けて振動を発生させてもよく、音を発生させてもよく、表示の点滅態様および点灯照度の少なくともいずれかによって表示を変化させてもよい。例えば、操作領域４１０ｃまでの距離を点滅間隔により表してもよく、操作領域４１０ｃまでの距離を点灯照度により表してもよい。例えば、操作領域４１０ｃから離れるほど点滅間隔を長く、近づくほど点滅間隔を短くする、または、操作領域４１０ｃから離れるほど点灯照度を低く、近づくほど点灯照度を高くする、または、操作領域４１０ｃから離れるほどより濃い色による点灯（赤、黒、紫など）を行い、近づくほどより淡い色による点灯（青、黄、ピンクなど）を行なうなど、その他、人間の感覚（視覚、聴覚および触覚に代表される）に訴える任意のイベントを発生させてもよい。
【０１３４】
（眼鏡表示装置の操作）
以上の指、掌、腕認識およびイベント発生を伴う眼鏡表示装置１００の使用態様について説明する。
【０１３５】
まず、ユーザが操作領域４１０ｃ内に手を入れることにより、手の認識が行なわれ、仮想イメージ表示を操作することができる。例えば、仮想イメージ表示を拡大させたり、縮小させたり、表示をスクロールさせたり、ポイントを選択したりすることができる。
【０１３６】
例えば、図２４に示すように、広告２２１の表示をタッチすることで、追加表示を行なってもよい。
例えば、広告２２１には、店舗の、商品、サービス等の情報が表示されている。ユーザがその広告２２１をタッチした場合、当該店舗に関するさらに詳しい情報を追加表示させてもよい。たとえば、飲食店の場合には、当該飲食店の代表メニュ、ユーザからの評価、価格帯等を表示させてもよい。
なお、広告２２１は、店舗をカメラユニット３０３で撮影された像そのものであってもよいし、カメラユニット３０３による当該店舗の撮像データに基づいて店舗認識を自動で開始し、その結果、店舗認識アプリ画面に表示された認識結果情報であってもよい。
【０１３７】
（パロディモードによる表示）
また、図２５に示すように、半透過ディスプレイ２２０に一の企業（○○社）のロゴマークが表示されている際に、画面中のロゴマークにタッチ等行なうことで、競合又は非競合の他の企業（△△社）に関連する情報を表示させることができる。この場合、例えばパロディモードとして、当該他の企業のロゴを表示させてもよい。
【０１３８】
（ジェスチャ認識による表示）
また、ユーザがジェスチャ領域４１０ｇ内で所定の手のポーズを作ることにより、予め設定された動作が実施される。図２６から図３３は、ジェスチャ認識の例を示す模式図である。
【０１３９】
例えば、図２６に示すように、ユーザが握った手Ｈ１の親指と人差し指を９０度に開いて伸ばしたＬ字サインを作った場合、親指と人差し指との間に、メニュ画面Ｖ１が表示されてもよい。
【０１４０】
また、図２７に示すように、握った手Ｈ１の人差し指と中指とを延ばし広げた、いわゆるピースサインの場合には、人差し指と中指との間に、所定の画像Ｖ２を表示させてもよい。
【０１４１】
また、図２８に示すように、挨拶行為により、手Ｈ１を軽く開いて矢印方向に移動させた場合には、顔認識のアプリを自動的に起動させる。カメラユニット３０３で取得した相手の人物の顔データに基づいて顔認識を自動で開始し、顔認識アプリ画面Ｖ３に、氏名、企業名、役職、最後に会った日時および場所等の情報を表示させる。さらに顔認識アプリの認識による同一人物に会うたびにフラグを立て、フラグの数を顔認識アプリ画面Ｖ３に表示させてもよい。この場合、フラグの数によって、顔認識アプリ画面Ｖ３の背景および色等を異ならせてもよい。
【０１４２】
さらに、図２９に示すように、握った手Ｈ１の親指と小指を広げた、いわゆるアロハサインを作り、矢印方向にゆすった場合には、電話のアプリが自動的に起動し、連絡帳のデータＶ４が表示される。ユーザは、電話のアプリを操作して、所定の相手に電話をかけることができる。
【０１４３】
また、図３０に示すように、手Ｈ１の指でアルファベットのＳの文字を描くことにより、ＳＮＳ（ＳＯＣＩＡＬ  ＮＥＴＷＯＲＫＩＮＧ  ＳＥＲＶＩＣＥ）アプリを自動的に起動させ、ＳＮＳアプリ画面Ｖ５を表示させることができる。
【０１４４】
さらに、図３１に示すように、漢字アプリを起動させ、手Ｈ１の人差し指を認識させることにより人差し指の位置に筆の画像をさらに追加表示させ、漢字の練習アプリ画面Ｖ６に漢字を書いて練習できる。
【０１４５】
また、図３２に示すように、手Ｈ１を手刀の形状にした場合、刀アプリを起動させ、手刀上の手の位置に刀の画像をさらに追加表示させ、仮想イメージ表示画面Ｖ７を切ることができる。
【０１４６】
また、図３３に示すように、両手Ｈ１の指で、四角を形成した場合、カメラアプリが自動起動され、カメラアプリ画面Ｖ８中で、形成した四角から抽出される撮像用フレーム内の風景等を撮像してもよい。
【０１４７】
以上のように、本発明にかかる眼鏡表示装置１００によると、三次元空間検知領域４１０３Ｄと仮想イメージ表示領域２２０３Ｄとの共有領域（仮想イメージ表示領域２２０３Ｄと一致）が形成されるので、虚像である立体視像に、実像である手Ｈ１が接触しているように視認することができる。また、実像である手Ｈ１を介して、虚像である立体視像に、視認する目の位置からの距離感覚を付加することができる。
【０１４８】
また、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄに表示される立体視像が奥行きを伴わない平面であったとしても、視認する目の位置から手Ｈ１までの距離と、当該位置から虚像平面までの距離感とが一致する空間内の部分に、奥行き方向のゆとりをもたせることができる。したがって、立体視像が奥行きを伴わない平面であった場合に、実像である手Ｈ１の位置が深さ方向にずれ動いたとしても、手Ｈ１が当該平面に接触し続けているように視認することができる。
【０１４９】
また、図６、図１１及び図１２に例示した共有領域としての仮想イメージ表示領域２２０３Ｄは直方体形状の空間からなるので、ディスプレイ様空間として利用することができる。例えば、手Ｈ１による接触を受ける仮想ディスプレイとして使用することができる。
【０１５０】
さらに、図９及び図１０に例示した共有領域としての仮想イメージ表示領域２２０３Ｄは、立体視像を視認可能な目の位置から仮想イメージ表示領域２２０３Ｄへの方向に凸となるようにアーチ状に湾曲した曲面を有する形状の空間からなっているため、共有領域を、例えば、右肩関節ＲＰ、左肩関節ＬＰを有する手Ｈ１によってスムーズに操作可能な仮想ディスプレイとして使用することができる。さらに、広がりのある立体視像を有効に表示できる。
【０１５１】
また、眼鏡表示装置１００においては、共有領域としての仮想イメージ表示領域２２０３Ｄを任意の立体形状で設定できるため、立体視像と手Ｈ１との間に様々な三次元的関係性を持たせることができる。
【０１５２】
また、本発明にかかる入出力装置の他の態様においては、共有領域としての仮想イメージ表示領域２２０３Ｄを、表示装置９００と赤外線感知ユニット４１０との間に設けることができるため、入出力装置を、表示装置９００と赤外線感知ユニット４１０とが別アイテムとなったデバイスとして体現することができる。
【０１５３】
また、眼鏡表示装置１００は、半透過ディスプレイ２２０から仮想イメージ表示領域２２０３Ｄへの方向と、赤外線検知ユニット４１０から三次元空間検知領域４１０３Ｄへの方向とが同じであるため、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄと三次元空間検知領域４１０３Ｄとの両方が占める空間体積の省スペース化を図ることができる。さらに、半透過ディスプレイ２２０と赤外線検知ユニット４１０とを１個の装置の構成要素として含ませることができる。
【０１５４】
また、眼鏡表示装置１００において、共有領域としての仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが、立体視像を操作するための操作領域４１０ｃを含んでいるため、操作領域４１０ｃにおいて、手Ｈ１による仮想的な接触によって立体視像の操作を行なうことができる。
【０１５５】
眼鏡表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイ装置であるため、小型かつ装着可能な態様で体現できる。また、携帯可能にすることができる。さらに、小型化により汎用性および利便性を高めることができる。
【０１５６】
本発明においては、眼鏡表示装置１００が「入出力装置」に相当し、半透過ディスプレイ２２０が「表示装置」および「ヘッドマウンドディスプレイ」に相当し、手Ｈ１が「対象物」に相当し、赤外線検知ユニット４１０が「深度センサ」に相当し、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが「立体視領域」に相当し、三次元空間検知領域４１０３Ｄが「深度検知領域」に相当し、仮想イメージ表示領域２２０３Ｄが「深度方向の厚みを有する空間」、「直方体形状の空間」および「アーチ状に湾曲した曲面を有する形状の空間」に相当し、共有領域（仮想イメージ表示領域２２０３Ｄと一致）が「共有領域」に相当し、操作領域４１０ｃが「操作領域」に相当する。
【０１５７】
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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