(57)【要約】【課題】使用者が前方の視界を充分に確保しながら瞬時にナビゲーション情報を視界に伝達する。【解決手段】ハーフミラー５、６と液晶シャッタ７とを搭載した頭部装着型表示装置の機能を生かして、前方の視界の中に、進行方向表示が浮かび上がっているようなシースルー画面にすることにより、自動車やバイクを運転中であっても、前方の視界をほとんど妨げること無く、瞬時に的確なナビゲーション情報を伝達する。また、運転停止中であれば、液晶シャッタ７によって外部からの入射光量を制御して、地図等のより詳細なナビゲーション情報を鮮明な画面（外部光量を落としてシースルー画面よりも分かり易くクッキリと表示した画面）で視界に挿入すること等も好みに合わせて用いることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着され、その眼前に配置される眼鏡部を有するヘッドマウント本体と、
位置通知システムからの受信信号に基づいてナビゲーション情報を生成するナビゲーション情報生成手段とを有し、
前記ヘッドマウント本体に、
前記ナビゲーション情報生成手段によって生成されたナビゲーション画像を表示する表示手段と、
前記表示手段によって表示された画像を虚像として使用者の視界の一部に挿入する光学手段とを設けた、
ことを特徴とする携帯型位置情報伝達装置。
【請求項２】
前記ヘッドマウント本体に、前記眼鏡部への外光の入射量を制御するシャッタ手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の携帯型位置情報伝達装置。
【請求項３】
前記シャッタ手段を開放して前記眼鏡部における使用者の視界を遮ることなく前記表示手段による簡易画像を表示する表示モードと、前記シャッタ手段を閉じて外光の入射量を抑制し、前記表示手段による詳細な画像を鮮明に表示する表示モードとを有することを特徴とする請求項２記載の携帯型位置情報伝達装置。
【請求項４】
前記ナビゲーション情報生成手段によって生成されたナビゲーション音声情報を出力する音声出力手段を有することを特徴とする請求項１記載の携帯型位置情報伝達装置。
【請求項５】
前記表示手段は液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１記載の携帯型位置情報伝達装置。
【請求項６】
前記光学手段は、前記表示手段によって表示された画像を使用者の視界前方に導くハーフミラーと、前記ハーフミラーによって導かれた画像を反射させて使用者の視界内に虚像として結像させる凹面ハーフミラーとを有することを特徴とする請求項１記載の携帯型位置情報伝達装置。
【請求項７】
前記位置通知システムは、ＧＰＳであることを特徴とする請求項１記載の携帯型位置情報伝達装置。
【請求項８】
使用者の頭部に装着され、その眼前に配置される眼鏡部を有するヘッドマウント本体と、位置通知システムからの受信信号に基づいてナビゲーション情報を生成するナビゲーション情報生成手段とを有する携帯型位置情報伝達装置を用いたナビゲーション方法であって、
前記ナビゲーション情報生成手段によって生成されたナビゲーション画像を前記ヘッドマウント本体に設けた表示手段によって表示させ、さらに前記表示手段によって表示された画像を光学手段によって虚像として使用者の視界の一部に挿入することにより、
前記眼鏡部における使用者の視界を遮ることなく前記ナビゲーション情報に基づく簡易画像を使用者の視界に挿入してナビゲーションを行う、
ことを特徴とするナビゲーション方法。
【請求項９】
前記ヘッドマウント本体に、前記眼鏡部への外光の入射量を制御するシャッタ手段を設け、前記シャッタ手段を開放して前記眼鏡部における使用者の視界を遮ることなく前記表示手段による簡易画像を表示する表示モードと、前記シャッタ手段を閉じて外光の入射量を抑制し、前記表示手段による詳細な画像を鮮明に表示する表示モードとを有することを特徴とする請求項８記載のナビゲーション方法。
【請求項１０】
前記ナビゲーション情報生成手段によって生成されたナビゲーション音声情報を出力する音声出力手段を設け、前記簡易画像によるナビゲーションを音声情報によって補強することを特徴とする請求項８記載のナビゲーション方法。
【請求項１１】
前記位置通知システムには、ＧＰＳを用いることを特徴とする請求項８記載のナビゲーション方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の頭部に装着して用いる表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）によって現在位置等のナビゲーションを行うことができる携帯型位置情報伝達装置と、これを用いたナビゲーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、使用者の頭部に装着して用いる表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）として、例えばゴーグル状に形成されたヘッドマウント本体の内部に液晶表示パネルと各種光学系を設け、液晶表示パネルに表示した映像に疑似的な視覚効果を持たせることにより、あたかも実際の映像が眼前に存在するような臨場感を与えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
一方、例えば車載用に提供されているナビゲーションシステムとしては、一般に、運転席の適宜位置に設置されるナビゲーション装置で、地図情報や現在位置等の情報を液晶表示パネル等に表示し、これを使用者が適宜に視認して用いるタイプが主流である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６９４２９号公報（図１）
【特許文献２】
特開平１１−３２６８１４号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来のナビゲーションシステムでは、自動車やバイク等の運転中に使用する場合、使用者の傍らに設置されるナビゲーション装置の液晶表示パネルを見る必要があり、前方の視界から視線を外して、自分の位置と進行方向を確認しなければならず、ちょっとした隙に情報を見逃したり、路地が複雑だと瞬時に識別できなかったりして、最短ルートで思い通りに目的地に到達できないような場合もあった。
【０００５】
また、運転中に視線を前方から外すことになるので、安全性を考慮した使い方や機器のセッティング等に対して留意しなければならない点も多く、実用上の煩雑さを有するものとなっていた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、使用者が前方の視界を充分に確保しながら瞬時にナビゲーション情報を視界に伝達することのできる携帯型位置情報伝達装置及びナビゲーション方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、使用者の頭部に装着され、その眼前に配置される眼鏡部を有するヘッドマウント本体と、位置通知システムからの受信信号に基づいてナビゲーション情報を生成するナビゲーション情報生成手段とを有し、前記ヘッドマウント本体に、前記ナビゲーション情報生成手段によって生成されたナビゲーション画像を表示する表示手段と、前記表示手段によって表示された画像を虚像として使用者の視界の一部に挿入する光学手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、使用者の頭部に装着され、その眼前に配置される眼鏡部を有するヘッドマウント本体と、位置通知システムからの受信信号に基づいてナビゲーション情報を生成するナビゲーション情報生成手段とを有する携帯型位置情報伝達装置を用いたナビゲーション方法であって、前記ナビゲーション情報生成手段によって生成されたナビゲーション画像を前記ヘッドマウント本体に設けた表示手段によって表示させ、さらに前記表示手段によって表示された画像を光学手段によって虚像として使用者の視界の一部に挿入することにより、前記眼鏡部における使用者の視界を遮ることなく前記ナビゲーション情報に基づく簡易画像を使用者の視界に挿入してナビゲーションを行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の携帯型位置情報伝達装置及びナビゲーション方法では、使用者の頭部に装着される表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）を応用して、ナビゲーション情報から生成した画像を使用者の視界の一部に挿入することから、使用者の視界を遮ることなくナビゲーション情報に基づく簡易画像を使用者の視界に挿入して有効なナビゲーションを行うことができ、自動車やバイク等による目的地までの移動を、より確実に案内できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による携帯型位置情報伝達装置及びナビゲーション方法の実施の形態例について説明する。
本実施の形態は、頭部に装着して使用される頭部装着型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）にナビゲーション機能を付加したものであり、表示装置のシースルー画面によって、使用者の前方の視界を遮ることなく、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　）からのナビゲーション情報を表示画面上の一部に瞬時に伝達することにより、使用者が視界内でナビゲーション情報を視認できるようにし、かつ、前方の視界は遮らず、安全性を確保した状態で走行路の確認等を行えるようにしたものである。
【００１１】
また、液晶表示パネルの液晶シャッタを併用して、外部からの入射光量を変化させることにより、必要に応じて表示装置で表示されるナビゲーション情報の画像調整を行なえるようにした。
例えば後述する実施例では、運転中に用いる表示モードとして、現在位置から目的地に最短で到達するための進行方向（直進、右折、左折、後退）を瞬時に矢印等で前方の視界を遮ることなく表示させる機能を有し、また、停車中に用いる表示モードとして、地図情報等の詳細なナビゲーション情報を表示する機能を有するものである。
さらに、地図等の画像情報に加えて音声情報も付与して使用者に伝達できるようにしたものである。
【００１２】
以下、本実施の形態による具体的な実施例を説明する。
図１は本実施例における携帯型位置情報伝達装置の光学系の構成を示す説明図であり、図２は本実施例における携帯型位置情報伝達装置の外観を示す概略斜視図である。
まず、図２に示すように、本例の携帯型位置情報伝達装置は、ゴーグル状に形成されたヘッドマウント本体２と、このヘッドバンド部２の両側にヒンジ部１９を介して結合された一対のヘッドバンド部２０、２１と、各ヘッドバンド部２０、２１に取り付けられた一対のヘッドホン部２４、２５と、一方のヘッドホン部２５に装着されたＧＰＳ受信部２６とを有するものである。
【００１３】
ヘッドマウント本体２は、使用者の眼前に配置される風防付の眼鏡部２Ａを有し、この眼鏡部２Ａに、図１に示すように、バックライト３、液晶表示（ＬＣＤ）パネル４、ディフューザ４Ａ、ハーフミラー５、凹面ハーフミラー６、液晶シャッタ７等が配置されている。
このような構成において、液晶表示パネル４には、後述するナビゲーションシステムから、使用者の現在位置より瞬時に判別された目的地までの進行方向等のナビゲーション情報が伝送され、画像表示される。
【００１４】
また、ハーフミラー５は、液晶表示パネル４の下方に設けられており、液晶表示パネル４から出射される光を使用者の視線前方に反射するように配置されており、凹面ハーフミラー６は、ハーフミラー５から反射された光の光路上に、ハーフミラー５に正対して設けられている。
したがって、液晶表示パネル４に、ナビゲーション情報が画像表示されると、その画像はハーフミラー５により、使用者の前方に向かって反射され、このハーフミラー５で反射された画像は、凹面ハーフミラー６で反射されて、再びハーフミラー５に戻される。このように凹面ハーフミラー６で反射されることで、液晶表示パネル４に表示されたナビゲーション情報画像の拡大虚像が生成され、この拡大虚像は、ハーフミラー５を透過して使用者の網膜に結像することになる。
【００１５】
液晶シャッタ７は、使用者から見て凹面ハーフミラー６の前方に配置され、この液晶シャッタ７の透明度を調節することにより、外部から入射する光量を自由に変えることができる。
したがって、使用者が自動車やバイク等を運転中であれば、液晶シャッタ７を全開にして、前方の視界を遮ることなく、現在位置を反映したナビゲーション情報を瞬時に浮かび上がらせて表示することができる。
また、この場合の表示は、例えば図３に示すように、現在位置から目的地に最短で到達するための進行方向（直進、右折、左折、後退）を矢印等で示す簡易画素とし、前方の視界を遮ることのない表示とする。また、この時、ヘッドホン部２４、２５を用いてナビゲーションの内容を示す音声情報も併用して使用者に伝達するようにすれば、簡潔な画像情報を補って、より確実なナビゲーションシステムとして機能させることもできる。このような音声情報を併用することにより、運転手の視覚への負担を最小限に抑えることができる。
一方、使用者が運転停止中であれば、例えば図４に示すように、液晶シャッタ７によって、外部からの入射光量を調節して、液晶表示パネル４からの画像表示を、よりクッキリと鮮明にし、前方の視界を多少犠牲にする形で、運転中よりも詳細なナビゲーション情報（地図等）を得ることもできる。
【００１６】
また、ヘッドバンド部２０、２１は、以上のようなヘッドマウント本体２を使用者の頭部に着脱自在に装着するものであり、ヘッドホン部２４、２５は、ヘッドマウント本体２を使用者の頭部に装着した状態で、使用者の両耳に配置され、上述したナビゲーションシステムの音声情報を含む各種音声を出力するものである。
また、ＧＰＳ受信部２６は、ＧＰＳからの信号を受信してナビゲーションシステムに伝送するものである。そして、このＧＰＳ受信部２６には、ナビゲーションシステムの各種電源となるバッテリ３１が内蔵され、その外側には、受信用アンテナ３３、パワー／音量調整スイッチ３５、液晶表示パネル４の輝度を調整する調整ボタン３６、液晶表示パネル４の表示モードを選択するモード選択ボタン３７、表示の起動（虚像の挿入・遮断）を切り換えるスタンバイスイッチ３９等の各種操作手段が設けられ、さらに映像入力用ジャック４１、音声入力用ジャック４２、リモコン出力用ジャック４３等の外部機器との接続手段が設けられている。
【００１７】
以上のように、本実施例では、ハーフミラーと液晶シャッタとを搭載した頭部装着型表示装置の機能を生かして、前方の視界の中に、進行方向表示が浮かび上がっているようなシースルー画面にすれば、自動車やバイクを運転中であっても、前方の視界をほとんど妨げること無く、瞬時に的確なナビゲーション情報を伝達できる。
また、運転停止中であれば、液晶シャッタによって外部からの入射光量を制御して、地図等のより詳細なナビゲーション情報を鮮明な画面（外部光量を落としてシースルー画面よりも分かり易くクッキリと表示した画面）で視界に挿入すること等も好みに合わせて用いることができる。
【００１８】
次に、図１に示した光学系の原理を図７を用いて説明する。
一般に、ヘッドマウントディスプレイは、原理的には液晶表示パネルを拡大して見るルーペと同様であるが、図７（Ａ）に示すように、ルーペとして使う凸レンズを平凸レンズ２００とし、平面部をミラー面２０１とすると、等価的に液晶表示パネル２１０はレンズ２００の手前の同じ位置に配置されることになる。
しかし、これでは液晶表示パネルが視界を遮って画像が見えなくなるので、図７（Ｂ）に示すように、眼２２０と平凸レンズ２００との間にハーフミラー２３０を入れて、液晶表示パネル２１０を上部に配置した。
ここで、図７（Ｃ）に示すように、平凸レンズ２００を同じ拡大率を有する凹面ミラー２４０に置き換えると、平面側反射の平凸レンズ２００と同じように、液晶表示パネル２１０の画像を拡大することができる。
液晶表示パネル２１０の画像は、ハーフミラー２３０で反射され、凹面ミラー２４０で拡大して反射され、再びハーフミラー２３０を通り眼２２０に到達する。
【００１９】
ここで更に、凹面ミラー２４０を凹面ハーフミラー２５０に置き換えることにより、液晶表示パネル２１０の画像と同時に通常の眼で見えている外界の景色も見ることができる。このように、外界と眼の間に２枚のハーフミラー２３０、２５０だけしか存在しなくなった時、図７（Ｄ）に示すように、シースルー状態が実現する。
さらに、図７（Ｄ）に示すように、この凹面ハーフミラー２５０の外側に液晶シャッタ２６０を配置して、これを電気的に閉じることにより、外界からの光を遮って停止時に液晶表示パネルに表示される詳細なナビゲーション情報がクッキリと視認できるようになる。
また、液晶シャッタ２６０を構成する液晶パネルに印加する電圧を変えることにより、外界からの光透過量も好みに応じて変化させることができる。
ここで、入射光量を制御するための液晶シャッタに印加する電圧の変化は、通常の液晶表示パネルで行われているように、実効電圧値さえ変わるものであればよく、例えばパルス電圧変調（ＰＨＭ）駆動であっても、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動であっても構わない。
【００２０】
次に、以上のような本実施例による携帯型位置情報伝達装置の制御回路とその動作について説明する。
図５は、本実施例による携帯型位置情報伝達装置のナビゲーションシステムを構成する制御回路を示すブロック図である。なお、図１及び図２に示す構成と共通の要素については同一の符号を用いて説明する。
図示のように、この制御回路は、バッテリ３１の電力を各部に供給するためのＬＣＤパネル用電源回路１２８、バックライト用電源回路１２９、及びアンプ用電源回路１３０と、液晶表示パネル（ＬＣＤ）４を制御するＸドライバ回路１４５及びＹドライバ回路１４６と、ＧＰＳ受信機１０１（ＧＰＳ受信部２６）からの受信信号を処理するコントローラ回路（ナビゲーションユニット）１４４と、映像入力用ジャック４１からの映像信号入力に対して色信号処理を行うＲＧＢプロセス回路１４０と、ヘッドホン部２４、２５を駆動するヘッドホンアンプ１３２とを有する。なお、図５に示すヘッドホン可変抵抗器（ヘッドホン調整ボタン）３４は、ヘッドホン２４、２５に設けられた音量の調整ボタンである。
【００２１】
また、図６は、図５に示すコントローラ回路１４４の構成を示すブロック図である。
このコントローラ回路１４４は、ＧＰＳ受信機１０１からの受信信号に基づいてナビゲーション用の映像情報及び音声情報を使用者に伝えるための制御を行うものであり、ＧＰＳ受信機１０１からの受信信号を入力するインターフェース部１０２と、移動量の計算や画像処理のための演算を行うＣＰＵ１０３と、ＣＰＵ１０３の各種ワークエリア等として用いるＲＡＭ１０４と、ＣＰＵ１０３の各種処理プログラムを格納したＲＯＭ１０５と、ナビゲーションシステムによる出発点、目的地、中間地等のランドマークデータを予め格納したメモリスティックやＩＣカード等の記憶装置１０６と、各種操作を行うための入力装置１０８と、ＣＰＵ１０３からの指令に基づいて画像表示装置（液晶表示パネル４）１１１への画像出力を制御する画像コントローラ１０７と、ＣＰＵ１０３からの指令に基づいて音声出力装置（ヘッドホン部２４、２５）１１２への音声出力を制御する音声コントローラ１０９とを有する。さらに、コントローラ回路１４４は、ＣＰＵ１０３からの指令に基づいて液晶シャッタ７に印加する電圧を制御して液晶シャッタ７の透明度の調整を行なう液晶シャッタコントローラ（不図示）を有する。
【００２２】
このようなコントローラ回路１４４では、上述した運転中に用いる表示モードが選択された状態では、ＣＰＵ１０３からの指令に基づいて、簡単な進行方向情報（直進、右折、左折、後退）を画像コントローラ１０７から画像表示装置１１１に出力するとともに、その簡易表示を補足するような音声情報を音声コントローラ１０９から音声出力装置１１２に出力し、使用者に瞬時に伝える。
また、停車中に用いる表示モードが選択された状態では、ＣＰＵ１０３からの指令に基づいて、地図情報等の詳細なナビゲーション情報を画像コントローラ１０７から画像表示装置１１１に出力する。
なお、コントローラ回路１４４から画像表示装置１１１や音声出力装置１１２に信号を伝達する手段としては、有線伝送を用いてもよいし、無線伝送を用いてもよい。
また、運転中と停車中のモード選択は、例えば使用者が入力装置１０８より手動操作で行うものとするが、例えば安全対策のために、速度センサ等によって運転中か否かを判定し、運転中には強制的に簡易表示を行い、視界を遮る詳細な表示は行わないような構成とすることも可能である。
また、コントローラ回路１４４による液晶シャッタ７の透明度の調整は、使用者が入力装置１０８によって手動操作で行なう運転中と停車中のモード選択に対応して行なってもよいし、速度センサ等によって運転中か否かを判定し、その判定結果に対応して行なうようにしてもよい。
【００２３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば上記実施例では、画像表示手段として液晶表示パネルを用いたが、例えばエレクトリックルミネセンス（ＥＬ）を用いることも可能である。
また、上記実施例では、ゴーグル状のヘッドマウントディスプレイを用いたが、例えばバイクの運転の際に着用するヘルメット内に本発明の携帯型位置情報伝達装置を設けることも可能である。
また、上記実施例のようにナビゲーション画像を映し出すためのハーフミラーを視界前方に配置するのでなく、視界よりずれた位置に配置し、常に視界を遮らない状態で画像の伝達を行うような構成としてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の携帯型位置情報伝達装置及びナビゲーション方法によれば、使用者の頭部に装着される表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）を応用して、ナビゲーション情報から生成した画像を使用者の視界の一部に挿入することから、使用者の視界を遮ることなくナビゲーション情報に基づく簡易画像を使用者の視界に挿入して有効なナビゲーションを行うことができ、自動車やバイク等による目的地までの移動を、より確実に案内できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における携帯型位置情報伝達装置の光学系の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施例における携帯型位置情報伝達装置の外観を示す概略斜視図である。
【図３】図１及び図２に示す携帯型位置情報伝達装置の１つの使用形態を示す概略斜視図である。
【図４】図１及び図２に示す携帯型位置情報伝達装置の図３とは異なる使用形態を示す概略斜視図である。
【図５】本実施例による携帯型位置情報伝達装置のナビゲーションシステムを構成する制御回路を示すブロック図である。
【図６】図５に示す制御回路のコントローラ回路の構成を示すブロック図である。
【図７】図１及び図２に示す携帯型位置情報伝達装置の光学系の原理を示す説明図である。
【符号の説明】
２……ヘッドマウント本体、２Ａ……眼鏡部、３……バックライト、４……液晶表示パネル、４Ａ……ディフューザ、５……ハーフミラー、６……凹面ハーフミラー、７……液晶シャッタ、１９……ヒンジ部、２０、２１……ヘッドバンド部、２４、２５……ヘッドホン部、２６……ＧＰＳ受信部。
【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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