単眼ヘッドマウントディスプレイ
【課題】表示像の奥行きが分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、情報取得部と、画像データ生成部と、画像表示部と、を備えた単眼ヘッドマウントディスプレイが提供される。情報取得部は、使用者の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、使用者に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する。画像データ生成部は、使用者に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する。画像表示部は、画像データに基づく画像を、実景に重畳して使用者の片目に表示する。画像データ生成部は、情報オブジェクトが立体物に重畳するように画像内に情報オブジェクトを配置してから、情報オブジェクトが指示位置に重畳するように画像内で情報オブジェクトを移動させるように画像データを生成する。
【解決手段】実施形態によれば、情報取得部と、画像データ生成部と、画像表示部と、を備えた単眼ヘッドマウントディスプレイが提供される。情報取得部は、使用者の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、使用者に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する。画像データ生成部は、使用者に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する。画像表示部は、画像データに基づく画像を、実景に重畳して使用者の片目に表示する。画像データ生成部は、情報オブジェクトが立体物に重畳するように画像内に情報オブジェクトを配置してから、情報オブジェクトが指示位置に重畳するように画像内で情報オブジェクトを移動させるように画像データを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、単眼ヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車載用のディスプレイとして、表示情報をフロントガラスに投影して、外界情報と表示情報とを同時に視認させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）がある。両眼視のＨＵＤにおいては、表示像が２重像となるため、見難い。両眼視認における２重像を防止する目的で片目のみに表示像を呈示する技術がある。また、表示像の奥行き位置を光学的表示位置よりも遠くに見せる目的で片目のみに表示像を提示する技術もある。
【０００３】
一方、使用者の頭部に表示部を装着するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mount Display）がある。単眼式のＨＭＤにおいては、表示像の奥行きがどこであるのかが分かりにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７６２６号公報（米国特許出願公開第２００８／００９１３３８号明細書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、表示像の奥行きが分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、情報取得部と、画像データ生成部と、画像表示部と、を備えた単眼ヘッドマウントディスプレイが提供される。前記情報取得部は、使用者の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、前記使用者に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する。前記画像データ生成部は、前記使用者に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する。前記画像表示部は、前記画像データ生成部が生成した前記画像データに基づく画像を、実景に重畳して前記使用者の片目に表示する。前記画像データ生成部は、前記情報取得部が取得した前記立体物位置情報及び前記指示位置情報に基づいて、前記情報オブジェクトが前記立体物に重畳するように前記画像内に前記情報オブジェクトを配置してから、前記情報オブジェクトが前記指示位置に重畳するように前記画像内で前記情報オブジェクトを移動させるように前記画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイを示す模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示すフローチャート図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図７】第２の実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイを示す模式図である。
【図８】第３の実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイを示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第３の実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図１０】実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの一部の構成を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、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。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
図２は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの構成を例示する模式図である。
図２に表したように、本実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイ１０は、画像表示部１１０と、画像データ生成部１３０と、情報取得部１７０と、を備える。この例では、情報取得部１７０は、使用者位置取得部１４０と、立体物位置取得部１５０と、指示位置取得部１６０と、を含む。使用者位置取得部１４０、立体物位置取得部１５０及び指示位置取得部１６０は、情報取得部１７０に含まれる機能ブロックである。これらの位置取得部の少なくとも２つは一体でも良い。
【００１０】
以下では、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０の使用者１００が、移動体５１０（例えば車両７３０）に搭乗している場合として説明する。
【００１１】
画像表示部１１０は、実景８０１に重畳して使用者１００の片眼１０１に画像を表示する。画像表示部１１０は、使用者１００の頭部１０５に装着される。画像表示部１１０は、例えば、ＬＣＤなどのような画像表示装置（図示しない）と、画像表示装置から出射した光を反射して片眼１０１に入射させる反射部（図示しない）を含む。反射部は、反射性と透過性とを有している。使用者１００は、反射部により反射した光に含まれる画像と、実景８０１と、を同時に観視できる。
【００１２】
画像データ生成部１３０は、画像表示部１１０で表示する画像のデータを生成する。すなわち、画像データ生成部１３０は、使用者１００に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する。情報オブジェクトについては後述する。画像データ生成部１３０には、例えば、画像に関する演算を行う演算装置などが用いられる。画像データ生成部１３０には、例えば、半導体装置などが用いられる。画像データ生成部１３０には、必要に応じて、種々のデータを格納する記憶部が付設されても良い。
【００１３】
上記の画像表示部１１０は、実景に重畳して使用者１００の片目に、画像データ生成部１３０が生成した画像データに基づく画像を表示する。
【００１４】
使用者位置取得部１４０は、使用者１００の位置に関する情報（使用者位置情報）を取得する。使用者位置取得部１４０は、例えばＧＰＳシステムなどによって得られた使用者位置情報を取得する。例えば、車両７３０にＧＰＳ装置が搭載され、ＧＰＳ装置によって使用者１００（車両７３０）の位置が検出される。そして、使用者位置取得部１４０は、ＧＰＳ装置から使用者１００の位置に関する使用者位置情報を取得する。また、使用者位置取得部１４０が、例えばＧＳＰ機能を有していても良い。
【００１５】
立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報を取得する。例えば、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲に関する周囲情報を取得する。立体物位置取得部１５０は、例えば、使用者１００の周囲の前方の実景８０１に関する情報を取得する。
【００１６】
例えば、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲の領域を含む地図情報を周囲情報として取得することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、メモリに格納された地図情報をメモリから取得する。例えば、立体物位置取得部１５０は、車両７３０の外部から任意の通信手段を介して地図情報を取得することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、地図情報を格納するメモリを内蔵していても良い。
【００１７】
さらに、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物などに関する情報を周囲情報の一部として取得することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、地図情報と共に格納されている立体的な映像情報を取得する。立体的な映像情報は、例えば、近い立体物は大きく表示され、遠い立体物は小さく表示されるような遠近法による映像情報を含む。このような立体的な映像情報から、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物などに関する情報を取得できる。
【００１８】
また、立体物位置取得部１５０は、撮像機能を有することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲を撮像し、この撮像データから使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物などに関する情報を取得することができる。
【００１９】
指示位置取得部１６０は、使用者１００に対する指示位置に関する指示位置情報を取得する。指示位置は、使用者１００に認知させる位置であり、例えば、進行方向を変更すると予想される地点の位置や、進行する際に参考とする目印などの地点の位置などである。
【００２０】
このように、情報取得部１７０は、使用者１００の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、使用者１００に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する。前者は、例えば、立体物位置取得部１５０により実施される。後者は、指示位置取得部１６０によって実施される。立体物及び指示位置については後述する。
【００２１】
画像データ生成部１３０、及び、情報取得部１７０などは、車両７３０の例えばダッシュボード７２０の内部などに格納される。ただし、画像データ生成部１３０、及び情報取得部１７０が設けられる位置は任意である。
【００２２】
ここで、説明の便宜上、使用者１００の後ろから前に向かう方向（例えば車両７３０の後ろから前に向かう方向）をＺ軸方向とする。使用者１００の左から右に向かう方向をＸ軸方向とする。使用者１００の下から上に向かう方向をＹ軸方向とする。
【００２３】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、使用者１００が知覚する像を模式的に示している。すなわち、これらの図は、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０（画像表示部１１０）が表示する画像３０１と、実景８０１と、を同時に観視したときの像を例示している。
【００２４】
画像表示部１１０が表示する画像は、基準オブジェクト３１０と、情報オブジェクト３２０と、を含む。
図１（ａ）〜図１（ｃ）には、基準オブジェクト３１０が例示されている。図１（ｂ）には、後述する第１状態における情報オブジェクト３２０がさらに例示されている。図１（ｃ）には、後述する第２状態における情報オブジェクト３２０がさらに例示されている。
【００２５】
図１（ａ）に表したように、画像表示部１１０が表示する画像３０１内に、基準オブジェクト３１０が表示される。基準オブジェクト３１０は、実景８０１に重畳されて知覚される。基準オブジェクト３１０は、使用者１００からみたときの奥行きに関する基準となる。この例では、基準オブジェクト３１０の形状は円形であるが、基準オブジェクト３１０の形状及び色などは任意である。
【００２６】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に表したように、画像３０１内に、さらに情報オブジェクト３２０が表示される。情報オブジェクト３２０は、実景８０１に重畳されて知覚される。情報オブジェクト３２０は、使用者１００に提供する提供情報を含む。この例では、情報オブジェクト３２０は、進行すると予想される方向（進行方向）を示す矢印が用いられている。進行すると予想される方向（進行方向）は、例えば、ナビゲーションシステムにより定められた進行経路に基づいて、使用者１００の現在地点における進行すべき方向に対応する。この例では、情報オブジェクト３２０は、矢印の形状を有しているが、情報オブジェクト３２０の形状は、使用者１００に与える情報に適合する適切な形状を有することができる。すなわち、実施形態において、情報オブジェクト３２０の形状は任意である。
【００２７】
情報オブジェクト３２０で提供しようとしている提供状況に対応する実景の位置が、指示位置となる。例えば、情報オブジェクト３２０が進行方向を変化させる矢印である場合、進行方向を変化させる交差点の実景の位置が、指示位置となる。
【００２８】
図１（ａ）に表したように、立体物位置取得部１５０は、取得した周囲情報などに基づいて、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた立体物８０９の位置に関する立体物位置情報を取得する。具体的には、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物８０９のうちから、使用者１００からみたときの奥行きに関する基準となる基準物８１０を選択する。基準物８１０は、例えば建物（ビルディングなど）の壁面などである。
【００２９】
画像データ生成部１３０は、使用者１００からみて、基準物８１０の位置に重畳するように画像３０１内に基準オブジェクト３１０を配置する。すなわち、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみて、基準物８１０の位置に重畳するように基準オブジェクト３１０に関する画像データを生成する。
【００３０】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に表したように、画像データ生成部１３０は、上記の周囲情報と、使用者位置取得部１４０で取得した使用者１００の位置と、に基づいて、使用者１００からみて、提供情報に関係する実景８０１のターゲット位置８２０に重畳するように情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する。すなわち、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０に重畳するように情報オブジェクト３２０に関する画像データを生成する。
【００３１】
ターゲット位置８２０は、情報オブジェクト３２０に含まれる提供情報が使用者１００によって知覚されるべき実景８０１内の位置である。この例では、このターゲット位置８２０が、指示位置に対応する。例えば、情報オブジェクト３２０が進行方向を変更する地点（交差点など）における進行方向を示す場合は、ターゲット位置８２０は、進行方向を変更する地点である。情報オブジェクト３２０をターゲット位置８２０に重畳することで、使用者１００は、例えば進行方向を変更する地点を認識でき、その地点での進行すべき方向が分かる。
【００３２】
図１（ｂ）は、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０が基準物８１０よりも近い第１状態ＳＴ１における情報オブジェクト３２０を例示している。
図１（ｃ）は、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０が基準物８１０よりも遠い第２状態ＳＴ２における情報オブジェクト３２０を例示している。
【００３３】
これらの図に例示したように、第１状態ＳＴ１における情報オブジェクト３２０の大きさは、第２状態ＳＴ２における情報オブジェクト３２０の大きさとは異なる。一方、第１状態ＳＴ１における基準オブジェクト３１０の大きさは、第２状態ＳＴ２における基準オブジェクト３１０の大きさと同じである。このように、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２とで、情報オブジェクト３２０の大きさと基準オブジェクト３１０の大きさとの間の相対的な関係が変更される。
【００３４】
すなわち、図１（ｂ）に表したように、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみてターゲット位置８２０が基準物８１０よりも近い第１状態ＳＴ１においては、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを大きくする。
【００３５】
図１（ｃ）に表したように、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみてターゲット位置８２０が基準物８１０よりも遠い第２状態ＳＴ２においては、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを小さくする。
【００３６】
図３は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
図３は、使用者１００頭上からみたときの使用者１００と周囲との位置関係を例示している。図３に例示したように、実景８０１として道がある。道には交差点がある。実景８０１として、複数の立体物８０９から選択された基準物８１０（例えば建物の壁面）がある。
【００３７】
図３に表したように、使用者１００（例えば片眼１０１）の位置と基準物８１０との間の距離を基準物距離３１０Ｌとする。使用者１００の位置とターゲット位置８２０との間のターゲット距離３２０Ｌとする。
【００３８】
図３に表したように、第１状態ＳＴ１においては、ターゲット距離３２０Ｌ（ターゲット距離３２０Ｌａ）が基準物距離３１０Ｌよりも短い。第２状態ＳＴ２においては、ターゲット距離３２０Ｌ（ターゲット距離３２０Ｌｂ）が基準物距離３１０Ｌよりも長い。
【００３９】
第１状態ＳＴ１のときは、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０ａの大きさが大きい。基準オブジェクト３１０の大きさは、例えば基準オブジェクト３１０のＸ軸方向に沿った幅３１０Ｗである。情報オブジェクト３２０ａの大きさは、例えば情報オブジェクト３２０ａのＸ軸方向に沿った幅３２０Ｗａである。第１状態ＳＴ１のときは、基準オブジェクト３１０の幅３１０Ｗよりも、情報オブジェクト３２０ａの幅３２０Ｗａが大きい（広い）。基準オブジェクト３１０の大きさは、例えば基準オブジェクト３１０のＹ軸方向に沿った幅でも良い。情報オブジェクト３２０ａの大きさは、例えば情報オブジェクト３２０ａのＹ軸方向に沿った幅でも良い。例えば、基準オブジェクト３１０のＹ軸方向に沿った幅よりも、情報オブジェクト３２０ａのＹ軸方向に沿った幅が大きくされる。
【００４０】
第２状態ＳＴ２のときは、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０ｂの大きさが小さい。情報オブジェクト３２０ｂの大きさは、例えば情報オブジェクト３２０ｂのＸ軸方向に沿った幅３２０Ｗｂである。第２状態ＳＴ２のときは、基準オブジェクト３１０の幅３１０Ｗよりも、情報オブジェクト３２０ｂの幅３２０Ｗｂが小さい（狭い）。例えば、基準オブジェクト３１０のＹ軸方向に沿った幅よりも、情報オブジェクト３２０ｂのＹ軸方向に沿った幅が小さくされる。
【００４１】
このように、画像データ生成部１３０は、使用者１００の位置と基準物８１０の位置との間の基準物距離３１０Ｌと、使用者１００の位置とターゲット位置８２０との間のターゲット距離３２０Ｌと、に基づいて、以下を実施する。
【００４２】
図３（及び図１（ｂ））に表したように、画像データ生成部１３０は、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも短いとき（第１状態ＳＴ１のとき）は、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを大きくする。
【００４３】
図３（及び図１（ｃ））に表したように、画像データ生成部１３０は、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも長いとき（第２状態ＳＴ２のとき）は、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを小さくする。
【００４４】
これにより、表示像の奥行き（知覚される表示像の奥行き位置と実景８０１との奥行きとの関係）が分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイが提供できる。
【００４５】
すなわち、奥行きの基準となる基準物８１０に、基準オブジェクト３１０を重畳して表示し、情報オブジェクト３２０の大きさと基準オブジェクト３１０の大きさとの相対関係を変えることで、情報オブジェクト３２０の知覚される奥行き位置を高い精度で制御できる。
【００４６】
発明者の実験によると、背景（実景８０１）に表示像と重畳するもの（物体）がない場合は、情報オブジェクト３２０の大きさを変えると、情報オブジェクト３２０の奥行き位置が変わったと知覚する被験者と、情報オブジェクト３２０の奥行き位置が変わらず大きさが変わったと知覚する被験者と、がいることが判明した。奥行き位置が変わったと知覚するか、情報オブジェクト３２０の大きさが変わったと知覚するかは、被験者ごとに異なる。すなわち、背景（実景８０１）に表示像と重畳する（交差する）ものがない場合は、知覚する奥行き位置が個人で異なる。
【００４７】
両眼で像を観視する場合は、例えば両眼視差などにより、奥行き情報が得られる。しかしながら、単眼で観視した場合は、両眼視差がないため、奥行き情報が得られない。このため、大きさの異なる情報オブジェクト３２０を観視したときに、情報オブジェクト３２０の奥行きが異なると知覚するか、情報オブジェクト３２０の大きさが異なると知覚するか、どちらになるかは定まらない。
【００４８】
一方、発明者の実験によると、被験者から見て地面の上に設けられている建物などの壁面に重畳して像を表示すると、被験者は、その像の奥行き位置をその壁面の位置であると知覚し易いことが分かった。すなわち、建物などの壁面に重畳して表示した像は、奥行きの基準となる。この像が、基準オブジェクト３１０となる。
【００４９】
このように、背景に表示像と重畳するものがない場合は、知覚する奥行き位置が個人で異なるが、背景に表示像と重畳するものがあると、その地点をその表示像の奥行き位置と認識する。特に、壁などの立体物８０９に表示像が重畳されると、その立体物８０９の位置を表示像の奥行き位置と認識する程度が高い。
【００５０】
さらに、発明者の実験によると、建物などの壁面に重畳させて表示した基準像（基準オブジェクト３１０）と共に、別の像（情報オブジェクト３２０）を表示すると、その像の大きさと基準像の大きさとの相対関係に応じて、その像の知覚される奥行きが変化することが分かった。すなわち、基準像と共に大きさを変えた像を表示すると、大きさが変化したと知覚されず、奥行き位置が変わったと知覚され易いことが判明した。
【００５１】
このように、地面の上に設けられている建物などの壁面に重畳して基準像（基準オブジェクト３１０）を表示すると、基準像の奥行き位置が固定され易い。さらに、壁面に重畳させて表示した基準像（基準オブジェクト３１０）の大きさとの相対関係を変えることで、像（情報オブジェクト３２０）の知覚される奥行き（大きさではなく）が変化する。
【００５２】
この現象は、今まで知られていない。さらに、単眼視におけるこのような特殊な現象を利用して表示を行うことは行われていない。
【００５３】
実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイ１０においては、発明者が行った独自の実験により見出された上記の現象が利用される。これにより、表示像の奥行きが分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイが提供できる。
【００５４】
このように、実施形態においては、新たに見出された上記の現象を応用することで、表示するオブジェクトの奥行き位置が分かり易いＡＲ（Augmented Reality）表示が行われる。
【００５５】
基準オブジェクト３１０の大きさ及び情報オブジェクト３２０の大きさは、例えば遠近法に基づいて設定することができる。
【００５６】
例えば、基準オブジェクト３１０の大きさ（例えばＸ軸方向に沿った幅）に対する情報オブジェクト３２０の大きさ（例えばＸ軸方向に沿った幅）の比は、基準物距離３１０Ｌ（使用者１００の位置と基準物８１０の位置との間の距離）に対するターゲット距離３２０Ｌ（使用者１００の位置とターゲット位置８２０との間の距離）の比と実質的に同じに設定される。
【００５７】
ただし、これらの比は厳密に同じでなくても良い。すなわち、使用者１００にとって、ターゲット位置８２０（例えば進行方向を変化させる交差点の位置）が、基準物８１０よりも近いか遠いかが把握できることが、実用的に十分な場合がある。
【００５８】
このため、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも短いときに、基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを大きくし、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも長いときに、基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを小さくすることで、実用的な奥行きが把握できる。
【００５９】
例えば、基準オブジェクト３１０のＸ軸方向に沿った幅に対する情報オブジェクト３２０のＸ軸方向に沿った幅の比の基準物距離３１０Ｌに対するターゲット距離３２０Ｌの比に対する比は、例えば、０．２以上５以下程度とされる。
【００６０】
図４は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示するフローチャート図である。
図４に表したように、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０においては、使用者１００の位置に関する情報（使用者位置情報）を取得する（ステップＳ１１０）。この動作は、使用者位置取得部１４０によって実施される。
【００６１】
さらに、周囲情報を取得する（ステップＳ１２０）。例えば、使用者１００の周囲の地図情報を情報を取得する（ステップＳ１２１）。例えば、使用者１００の前方の状況に関する情報を取得する（ステップＳ１２２）。例えば、使用者１００の位置に関する情報に基づいて、地図情報に含まれる立体的な映像情報を取得する。また、使用者１００の周囲（例えば前方）を撮像し、この撮像データを取得する。これにより、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物８０９などに関する情報を取得できる。
【００６２】
そして、複数の立体物８０９などに関する情報に基づいて、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物８０９のうちから、使用者１００からみたときの奥行きに関する基準となる基準物８１０を選択する（ステップＳ１３０）。そして、立体物８０９（基準物８１０）の位置に関する立体物位置情報（例えば基準物８１０と使用者１００との位置関係や距離など）が取得される。ステップＳ１２０及びステップＳ１３０の動作は、例えば、情報取得部１７０（具体的には例えば立体物位置取得部１５０）によって実施される。
【００６３】
実施形態においては、奥行きに関する基準となる基準物８１０として、背景の実空間内の奥行きが推定し易いものが利用される。例えば、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０が表示する表示領域に重畳される実空間内の立体物８０９が基準物８１０として用いられる。複数の立体物８０９のうちで、特に建物の壁などを基準物８１０として用いることが望ましい。建物の壁などの奥行き位置は、推定し易い。このため、基準物８１０として建物の壁を用いることで、使用者１００からみたときの奥行きの知覚位置が安定する。
【００６４】
例えば、取得した（または保存している）地図情報と、使用者１００の位置情報と、から、奥行きの基準物８１０の候補として、複数の立体物８０９を選択する。立体物８０９は、例えば、構造物であり、例えば建物である。この複数の立体物８０９のなかから基準物８１０を選定する。例えば、撮像部（外界カメラなど）により使用者１００の前方情報を取得する。または、地図情報に含まれる立体的な映像情報を取得し、使用者１００の前方情報を取得する。これらの方法などによって得られた前方情報に基づいて、選択された候補（立体物８０９）のなかから、立体物８０９の特性（位置、距離、テクスチャ、大きさなど）を総合的に判断して、奥行きの基準物８１０を決定する。
【００６５】
そして、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳するように画像３０１内に基準オブジェクト３１０を配置する（ステップＳ１４０）。この動作は、例えば、画像データ生成部１３０によって実施される。
【００６６】
すなわち、使用者１００の頭部１０５の位置（画像表示部１１０の位置）に基づいて、使用者１００の片眼１０１の位置からみて基準オブジェクト３１０が基準物８１０と重畳するように、基準オブジェクト３１０の画像３０１内の位置を定める。
【００６７】
そして、周囲情報と、使用者位置取得部で取得した使用者１００の位置と、に基づいて、使用者１００からみて、実景８０１のターゲット位置８２０に重畳するように情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する（ステップＳ１５０）。
【００６８】
すなわち、使用者１００の頭部１０５の位置（画像表示部１１０の位置）に基づいて、使用者１００の片眼１０１の位置からみて情報オブジェクト３２０がターゲット位置８２０と重畳するように、情報オブジェクト３２０の画像３０１内の位置を定める。
【００６９】
そして、基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０を含む画像データが生成される。この動作は、例えば、画像データ生成部１３０で実施される。
【００７０】
画像データに基づいて画像を表示する（ステップＳ１６０）。この動作は、例えば、画像表示部１１０によって実施される。
これにより、表示像の奥行きが分かり易い表示が実施できる。
【００７１】
なお、図１（ａ）に表したように、基準オブジェクト３１０を配置（ステップＳ１４０）し、画像データに基づいて画像を表示（ステップＳ１６０）しても良い。すなわち、所定の時間、情報オブジェクト３２０を表示せずに基準オブジェクト３１０を表示しても良い。そして、所定の時間が経過した後に、図１（ｂ）または図１（ｃ）に例示したように、基準オブジェクト３１０と共に情報オブジェクト３２０を表示しても良い。
【００７２】
奥行きの基準となる基準物８１０のテクスチャが複雑だと、基準オブジェクト３１０を基準物８１０に重畳したときに基準オブジェクト３１０が見難くなる。このため、基準物８１０としては、テクスチャが単純なものを選択するのが望ましい。
【００７３】
例えば、情報取得部１７０（例えば立体物位置取得部１５０）が取得する周囲情報は、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報を含むことができる。情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報に基づいて、複数の立体物８０９のそれぞれのテクスチャを求める。そして、情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のなかから、相対的に均一なテクスチャを有する立体物８０９を基準物８１０として選択する。テクスチャの均一さとして、例えば、立体物８０９の画像の輝度変化を用いることができる。
【００７４】
例えば、情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報に基づいて、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報に含まれる輝度変化を算出する。そして、情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のなかから算出された輝度変化が小さい立体物８０９を基準物８１０として選択する。すなわち、相対的に均一なテクスチャとして、例えば、相対的に輝度変化が小さいテクスチャを用いることができる。
【００７５】
これにより、テクスチャが単純な立体物８０９が基準物８１０として選択される。これにより、基準物８１０に重畳して表示される基準オブジェクト３１０が見易くなる。
【００７６】
基準物８１０の選択において、使用者１００と基準物８１０との距離が過度に離れていると、基準物８１０の奥行き位置が分かりにくい。その結果、基準オブジェクト３１０の奥行き位置が分かり難くなる。このため、実施形態においては、立体物８０９のうちで、使用者１００と基準物８１０との距離が予め定められた値以下のものが、基準物８１０として選択されることが望ましい。
【００７７】
例えば、使用者１００の位置と基準物８１０の位置との距離は、例えば２００メートル（ｍ）以下とされる。使用者１００の位置と基準物８１０の位置との距離は、例えば１００ｍ以下であることがさらに望ましい。
【００７８】
すなわち、情報取得部１７０の基準物８１０の選択は、基準物８１０の位置と使用者１００の位置との間の距離が予め定められた長さ以下であるように基準物８１０を選択することを含むことができる。
【００７９】
なお、使用者１００と基準物８１０との距離（予め定められた距離）は、使用者１００の移動速度（例えば車両７３０の速度）に応じて変更することができる。例えば、車両７３０の速度が高いときの使用者１００と基準物８１０との距離は、車両７３０の速度が低いときの使用者１００と基準物８１０との距離よりも長く設定される。
【００８０】
情報取得部１７０は、基準物８１０の位置と使用者１００の位置との間の距離を、情報取得部１７０が取得した周囲情報と、使用者１００との位置と、に基づいて導出することができる。
【００８１】
また、情報取得部１７０は、基準物８１０の位置と使用者１００の位置との間の距離を、情報取得部１７０で取得した周囲情報（例えば撮像データや距離測定データなど）に基づいて導出することができる。
【００８２】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
これらの図は、使用者１００からみてターゲット位置８２０が基準物８１０よりも近い第１状態ＳＴ１の場合の単眼ヘッドマウントディスプレイ１０の動作の例を表している。図５（ａ）は、ある時刻（時刻ｔ１）の表示状態を表している。図５（ｂ）は、図５（ａ）よりも後の時刻ｔ２の表示状態を表している。図５（ｃ）は、図５（ｂ）よりも後の時刻ｔ３の表示状態を表している。図５（ｄ）は、図５（ｃ）よりも後の時刻ｔ４の表示状態を表している。
【００８３】
図５（ｄ）に表したように、時刻ｔ４においては、情報オブジェクト３２０が、使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳するように画像３０１内に配置される。
【００８４】
そして、図５（ａ）〜図５（ｃ）に表したように、時刻ｔ４の前の時刻ｔ１〜ｔ３においては、中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３が表示される。中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３は、基準オブジェクト３１０の表示位置と、情報オブジェクト３２０の表示位置と、の間に表示される。
【００８５】
例えば、情報オブジェクト３２０が、基準物８１０に重畳される位置（基準オブジェクト３１０の位置）からターゲット位置８２０に重畳される位置まで移動しているように見える。
【００８６】
また、中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３の表示の状態を変えると、情報オブジェクト３２０が移動しているのではなく、基準物８１０に重畳される位置からターゲット位置８２０に重畳される位置までの間に別のオブジェクトが表示されているようにも見える。
【００８７】
中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３の大きさは、基準物８１０に重畳される位置からターゲット位置８２０に重畳される位置に向かうに従って大きくなるように設定されることが望ましい。
【００８８】
このように、画像データ生成部１３０は、情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する際に、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳する画像３０１内の位置から、使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳される画像３０１内の位置に向かう方向に沿って情報オブジェクト３２０を移動させる。そして、この移動の後に、情報オブジェクト３２０を使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳される画像３０１内の位置に配置する。
【００８９】
このように、画像データ生成部１３０は、情報取得部１７０が取得した立体物位置情報及び指示位置情報に基づいて、情報オブジェクト３２０が立体物に重畳するように画像内に情報オブジェクト３２０を配置してから、情報オブジェクト３２０が指示位置（例えばターゲット位置８２０）に重畳するように画像内で情報オブジェクト３２０を移動させるように画像データを生成する。
【００９０】
また、画像データ生成部１３０は、情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する際に、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置と、使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳される画像３０１内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３に関するデータをさらに生成することができる。
【００９１】
これにより、情報オブジェクト３２０と基準オブジェクト３１０との位置関係がより分かり易くなる。
上記のような動作は、第２状態ＳＴ２においても実施できる。
【００９２】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
これらの図は、基準オブジェクト３１０を表示する際の動作の例を示している。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、時刻ｔ５〜時刻ｔ８の表示状態をそれぞれ表している。時刻ｔ５〜時刻ｔ８は、この順で後の時刻である。
【００９３】
図６（ｄ）に表したように、時刻ｔ８においては、基準オブジェクト３１０が、使用者１００からみて基準物８１０に重畳するように画像３０１内に配置される。
【００９４】
そして、図６（ａ）〜図６（ｃ）に表したように、時刻ｔ８の前の時刻ｔ５〜ｔ７においては、中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７が表示される。中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７は、基準オブジェクト３１０の表示位置と、画像３０１内の特定のスタート位置３１０ｓと、の間に表示される。
【００９５】
画像３０１内の特定のスタート位置３１０ｓは、使用者１００からみて、使用者１００の位置に相当する。スタート位置３１０ｓは、画像３０１内の下側部分あって、画像３０１内の左右方向の中央部分に配置される。
【００９６】
例えば、基準オブジェクト３１０が、スタート位置３１０ｓから基準物８１０に重畳される位置（基準オブジェクト３１０が重畳されるべき位置）まで移動しているように見える。
【００９７】
また、中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７の表示の状態を変えると、基準オブジェクト３１０が移動しているのではなく、スタート位置３１０ｓから基準物８１０に重畳される位置までの間に別のオブジェクトが表示されているようにも見える。
【００９８】
中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７の大きさは、スタート位置３１０ｓから基準物８１０に重畳される位置に向かうに従って小さくなるように設定されることが望ましい。
【００９９】
このように、画像データ生成部１３０は、基準オブジェクト３１０を画像３０１内に配置する際に、画像３０１内のスタート位置３１０ｓから、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置に向けた方向に沿って基準オブジェクト３１０を移動させる。そして、この移動の後に、基準オブジェクト３１０を使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置に配置する。
【０１００】
また、画像データ生成部１３０は、基準オブジェクト３１０を画像３０１内に配置する際に、画像３０１内のスタート位置３１０ｓと、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７に関するデータをさらに生成する。
【０１０１】
このように、使用者１００の前の位置に重畳される画像３０１内の位置（スタート位置３１０ｓ）から、基準物８１０に重畳ざれる画像３０１内の位置（基準オブジェクト３１０の表示位置）まで、基準オブジェクト３１０が移動する。または、それら地点の間に基準オブジェクト３１０に相当する中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７を表示する。
【０１０２】
このように、動的遠近法を用いて基準オブジェクト３１０を表示することで、基準オブジェクト３１０の奥行き距離をより正確に認識させることができる。
【０１０３】
これにより、奥行きの基準位置（基準物８１０の奥行きの位置）が分かりにくい場合などにおいても、基準オブジェクト３１０の奥行き距離をより正確に認識させることができる。
上記のような動作は、第２状態ＳＴ２においても実施できる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの構成を例示する模式図である。
図７に表したように、本実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイ１０ａにおいては、情報取得部１７０は、地図情報取得部１５１と、前方情報取得部１５２と、を含む。
【０１０５】
地図情報取得部１５１は、使用者１００の周囲の地図情報を取得する。地図情報取得部１５１は、地図情報を格納する記憶部を含んでも良く、地図情報取得部１５１は、この記憶部から地図情報を読み出すことにより地図情報を取得する。または、地図情報取得部１５１は、地図情報取得部１５１の外部から任意の通信方法により地図情報を取得する。
【０１０６】
そして、情報オブジェクト３２０の配置は、取得された地図情報に基づいて、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０（情報オブジェクト３２０が提供する提供情報に関係する実景８０１の位置）に重畳するように情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置することを含む。
【０１０７】
前方情報取得部１５２は、例えば、使用者１００の周囲の実景８０１を撮像し、撮像データを基に、使用者１００の周囲の情報を取得する。これにより、立体物８０９に関する情報が取得される。
【０１０８】
情報取得部１７０は、使用者１００の周囲の実景８０１に関する撮像データを周囲情報として取得する。これには、前方情報取得部１５２が用いられる。そして、基準物８１０の選択は、この撮像データに基づいて選択することを含む。
【０１０９】
なお、例えば、地図情報が、使用者１００の周囲の立体的な映像情報を含む場合は、前方情報取得部１５２は省略される。
【０１１０】
地図情報取得部１５１により取得された地図情報は、例えば、使用者位置取得部１４０、立体物位置取得部１５０及び指示位置取得部１６０の少なくともいずれかに供給される。前方情報取得部１５２で取得された情報は、例えば、使用者位置取得部１４０、立体物位置取得部１５０及び指示位置取得部１６０の少なくともいずれかに供給される。
【０１１１】
この場合には、情報取得部１７０（立体物位置取得部１５０）は、使用者１００の周囲を含む領域に関する地図情報に付随する複数の立体物８０９に関するデータを取得する。そして、基準物８１０の選択は、地図情報に付随する複数の立体物８０９に関するデータに基づいて選択することを含む。
【０１１２】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの構成を例示する模式図である。
図８に表したように、本実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイ１１は、検出部１８０をさらに備える。検出部１８０は、使用者１００の頭部１０５の位置（例えば頭部１０５の位置の動き）を検出する。
【０１１３】
画像データ生成部１３０は、検出部１８０で検出された頭部１０５の動き（位置の変化）に応じて、画像３０１内の基準オブジェクト３１０の位置及び情報オブジェクト３２０の位置を補正する。
【０１１４】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第３の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
図９（ａ）は、使用者１００が、画像３０１を実景８０１に重畳して観視したときの像の例を表している。図９（ｂ）は、使用者１００のピッチ角が図９（ａ）の状態とは異なるときの像の例を表している。図９（ａ）のピッチ角の状態を第３状態ＳＴ３とする。図９（ｂ）のピッチ角の状態を第４状態ＳＴ４とする。図９（ｃ）は、第３状態ＳＴ３における画像３０１と、第４状態ＳＴ４における画像３０１と、を例示している。
【０１１５】
図９（ａ）に表したように、第３状態ＳＴ３においては、使用者１００が実景８０１を観視したときに、例えば、画像３０１の中央部分（画像３０１の外形である枠の中央部分）にターゲット位置８２０を知覚する。
【０１１６】
図９（ｂ）に表したように、第３状態ＳＴ３とはピッチ角が異なる第４状態ＳＴ４においては、使用者１００が実景８０１を観視したときに、例えば、画像３０１の下側部分にターゲット位置８２０を知覚する。
【０１１７】
このように、例えばピッチ角が変化すると、画像３０１と重畳される実景８０１の相対的な位置が変動する。
【０１１８】
このとき、図９（ｃ）に表したように、ピッチ角の変化に応じて、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の位置及び情報オブジェクト３２０の位置が移動される。
【０１１９】
これにより、図９（ａ）及び図９（ｂ）に表したように、ピッチ角が変化したときも、基準オブジェクト３１０は基準物８１０の位置に重畳され、情報オブジェクト３２０はターゲット位置８２０に重畳される。
【０１２０】
上記は、ピッチ角の変化に応じた動作であるが、実施形態はこれに限らない。例えば、ピッチ角、ヨー角及びロール角の少なくともいずれかの変化に応じて応して表示位置を制御しても良い。
【０１２１】
すなわち、画像データ生成部１３０は、検出部１８０で検出された頭部１０５の位置の変化に応じて、基準オブジェクト３１０の画像３０１内における位置と情報オブジェクト３２０の画像３０１内における位置とを、基準オブジェクト３１０が基準物８１０の位置に重畳するように、及び、情報オブジェクト３２０がターゲット位置８２０に重畳するように補正する。
【０１２２】
例えば、第１状態ＳＴ１においては、基準オブジェクト３１０の画像３０１内における位置の変化量よりも、情報オブジェクト３２０の画像３０１内における位置の変化量が大きくされる。そして、第２状態ＳＴ２においては、基準オブジェクト３１０の画像３０１内における位置の変化量よりも、情報オブジェクト３２０の画像３０１内における位置の変化量が小さくされる。
【０１２３】
上記の動作により、頭部１０５の位置が変化した場合も、表示像の奥行きが分かり易くなる。
【０１２４】
特に、ピッチ角が変化した場合は、表示像（例えば基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０など）と実景８０１との関係が、上下方向でずれる。上下方向にずれた場合は、表示像（例えば基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０など）の奥行き方向が変化したのか、地面からの高さが変化したのかが分かりにくい。これに対し、上記のように、ピッチ角に応じて表示像の位置を補正することで、表示像の奥行きが分かり易くなる。
【０１２５】
例えば、図４に関して説明した動作の基準オブジェクト３１０の配置（ステップＳ１４０）において、上記の補正が行われる。そして、情報オブジェクト３２０の配置（ステップＳ１５０）において、上記の補正が行われる。
【０１２６】
例えば、頭部１０５の位置の移動量に関して基準値が予め定められる。例えば、検出部１８０で実際に検出した頭部１０５の位置の移動量がその基準値を超える場合に、上記の補正が行われる。これにより、データ処理の効率が向上する。
【０１２７】
実施形態においては、映像中に奥行きの基準となる基準オブジェクト３１０が表示され、その奥行き位置を認識させることにより、情報オブジェクト３２０が背景上の奥行き手がかりのないところに表示されても、その奥行き位置を認識することが可能になる。
【０１２８】
このときの奥行き手がかりは、遠近法に基づく表示物の大きさである。特に、基準オブジェクト３１０の位置から情報オブジェクト３２０を動的遠近法を用いて移動させ、その軌跡を認識させることにより、情報オブジェクト３２０の奥行き位置が分かり易くなる。
【０１２９】
そして、使用者１００の頭部１０５の動きに応じて表示位置を変化させることで、基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０を所望の背景の位置に重畳させることができる。これにより、使用者１００の頭部１０５が例えば上下に移動しても、知覚される奥行き位置が変化しない。
【０１３０】
実施形態は、例えば車両７３０などの経路案内（ナビゲーション）への応用が適していある。なお、ナビゲーションに応用する場合は、情報オブジェクト３２０の表示において、ナビゲーションの情報に基づく形状の情報オブジェクト３２０が生成される。なお、ナビゲーションの経路生成を行う部分は、単眼ヘッドマウントディスプレイに内蔵されても良く、また、単眼ヘッドマウントディスプレイとは別に設けられても良い。
【０１３１】
図１０は、実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの一部の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図は、上記の第１〜第３の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイに用いられる画像表示部１１０の例を示している。この例では、画像表示部１１０として、レーザ走査型の網膜直描ディスプレイが用いられている。
【０１３２】
図１０に表したように、画像表示部１１０は、画像エンジン１１２と、光学素子１１３と、を含む。この例では、画像エンジン１１２は、光源１１１（青色光源１１１Ｂ、緑色光源１１１Ｇ及び赤色光源１１１Ｒ）と、光スイッチ１１２ａとを含む。この例では、光学素子１１３は、接眼光学系１１３ａと、コンバイナ１１３ｂと、を含む。
【０１３３】
青色光源１１１Ｂ、緑色光源１１１Ｇ及び赤色光源１１１Ｒには、それぞれ青色レーザ、緑色レーザ及び赤色レーザのそれぞれが用いられる。光スイッチ１１２ａには、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナが用いられる。
【０１３４】
光源１１１から、映像信号に応じて輝度調整された光が出力される。光源１１１から出力された光は、ＭＥＭＥＳデバイスの反射面に入射する。ＭＥＭＳスキャナは、入射した光の方向を変える。ＭＥＭＳスキャナで反射した光は、水平及び垂直方向に沿ってスキャンされる。これにより画像が形成される。
【０１３５】
光の光路上において、ＭＥＭＳスキャナと使用者１００との間に光学素子１１３が設けられる。光学素子１１３は、スキャンされた光を使用者１００の片眼１０１に入射させる。この例では、ＭＥＭＳスキャナと使用者１００との間に接眼光学系１１３ａが設けられ、接眼光学系１１３ａと使用者１００との間にコンバイナ１１３ｂが設けられる。接眼光学系１１３ａには、例えばリレー光学系などが用いられる。コンバイナ１１３ｂは、使用者１００の片眼１０１の前に配置される。
【０１３６】
画像エンジン１１２から出射した、画像を含む光は、接眼光学系１１３ａを介してコンバイナ１１３ｂに入射し、コンバイナ１１３ｂで反射した光が片眼１０１に入射する。この光により、片眼１０１の網膜面に映像を表示させる。
【０１３７】
コンバイナ１１３ｂは、光源から出射する光の波長の光を反射させる反射膜を含むことが望ましい。使用者１００は、コンバイナ１１３ｂを通して、実空間の像と、画像表示部１１０により表示される映像と、両方を見ることができる。これにより、映像が実空間に重なって見える。
【０１３８】
なお、接眼光学系１１３ａは、コンバイナ１１３ｂの機能を有していても良く、コンバイナ１１３ｂが接眼光学系１１３ａの機能を有していても良い。例えば、光学素子１１３として、光学パワーを有するコンバイナを用いても良い。
【０１３９】
画像エンジン１１２及び光学素子１１３は、例えば、一体化される。画像表示部１１０は、使用者１００の頭部１０５に固定される固定部などを含むことができる。これにより、画像表示部１１０は、使用者１００の頭部１０５に固定される。
【０１４０】
実施形態によれば、表示像の奥行きが分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイが提供される。
【０１４１】
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、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、単眼ヘッドマウントディスプレイに含まれる画像表示部、画像データ生成部、情報取得部、使用者位置取得部、立体物位置取得部、指示位置取得部及び検出部などの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、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１４２】
その他、本発明の実施の形態として上述した単眼ヘッドマウントディスプレイを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての単眼ヘッドマウントディスプレイも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１４３】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及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。
【０１４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０、１０ａ、１１…単眼ヘッドマウントディスプレイ、 １００…使用者、 １０１…片眼、 １０５…頭部、 １１０…画像表示部、 １１１…光源、 １１１Ｂ…青色光源、 １１１Ｇ…緑色光源、 １１１Ｒ…赤色光源、 １１２…画像エンジン、 １１２ａ…光スイッチ、 １１３…光学素子、 １１３ａ…接眼光学系、 １１３ｂ…コンバイナ、 １３０…画像データ生成部、 １４０…使用者位置取得部、 １５０…立体物位置取得部、 １５１…地図情報取得部、 １５２…前方情報取得部、 １６０…指示位置取得部、 １７０…情報取得部、 １８０…検出部、 ３０１…画像、 ３１０…基準オブジェクト、 ３１０Ｌ…基準物距離、 ３１０Ｗ…幅、 ３１０ｓ…スタート位置、 ３１０ｔ５〜３１０ｔ７…中間基準オブジェクト、 ３２０、３２０ａ、３２０ｂ…情報オブジェクト、 ３２０Ｌ、３２０Ｌａ、３２０Ｌｂ…ターゲット距離、 ３２０Ｗａ、３２０Ｗｂ…幅、 ３２０ｔ１〜３２０ｔ３…中間情報オブジェクト、 ５１０…移動体、 ７２０…ダッシュボード、 ７３０…車両、 ８０１…実景、 ８０９…立体物、 ８１０…基準物、 ８２０…ターゲット位置、 ＳＴ１〜ＳＴ４…第１〜第４状態、 ｔ１〜ｔ８…時刻
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、単眼ヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車載用のディスプレイとして、表示情報をフロントガラスに投影して、外界情報と表示情報とを同時に視認させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）がある。両眼視のＨＵＤにおいては、表示像が２重像となるため、見難い。両眼視認における２重像を防止する目的で片目のみに表示像を呈示する技術がある。また、表示像の奥行き位置を光学的表示位置よりも遠くに見せる目的で片目のみに表示像を提示する技術もある。
【０００３】
一方、使用者の頭部に表示部を装着するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mount Display）がある。単眼式のＨＭＤにおいては、表示像の奥行きがどこであるのかが分かりにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７６２６号公報（米国特許出願公開第２００８／００９１３３８号明細書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、表示像の奥行きが分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、情報取得部と、画像データ生成部と、画像表示部と、を備えた単眼ヘッドマウントディスプレイが提供される。前記情報取得部は、使用者の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、前記使用者に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する。前記画像データ生成部は、前記使用者に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する。前記画像表示部は、前記画像データ生成部が生成した前記画像データに基づく画像を、実景に重畳して前記使用者の片目に表示する。前記画像データ生成部は、前記情報取得部が取得した前記立体物位置情報及び前記指示位置情報に基づいて、前記情報オブジェクトが前記立体物に重畳するように前記画像内に前記情報オブジェクトを配置してから、前記情報オブジェクトが前記指示位置に重畳するように前記画像内で前記情報オブジェクトを移動させるように前記画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイを示す模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示すフローチャート図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図７】第２の実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイを示す模式図である。
【図８】第３の実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイを示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第３の実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を示す模式図である。
【図１０】実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの一部の構成を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、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。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
図２は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの構成を例示する模式図である。
図２に表したように、本実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイ１０は、画像表示部１１０と、画像データ生成部１３０と、情報取得部１７０と、を備える。この例では、情報取得部１７０は、使用者位置取得部１４０と、立体物位置取得部１５０と、指示位置取得部１６０と、を含む。使用者位置取得部１４０、立体物位置取得部１５０及び指示位置取得部１６０は、情報取得部１７０に含まれる機能ブロックである。これらの位置取得部の少なくとも２つは一体でも良い。
【００１０】
以下では、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０の使用者１００が、移動体５１０（例えば車両７３０）に搭乗している場合として説明する。
【００１１】
画像表示部１１０は、実景８０１に重畳して使用者１００の片眼１０１に画像を表示する。画像表示部１１０は、使用者１００の頭部１０５に装着される。画像表示部１１０は、例えば、ＬＣＤなどのような画像表示装置（図示しない）と、画像表示装置から出射した光を反射して片眼１０１に入射させる反射部（図示しない）を含む。反射部は、反射性と透過性とを有している。使用者１００は、反射部により反射した光に含まれる画像と、実景８０１と、を同時に観視できる。
【００１２】
画像データ生成部１３０は、画像表示部１１０で表示する画像のデータを生成する。すなわち、画像データ生成部１３０は、使用者１００に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する。情報オブジェクトについては後述する。画像データ生成部１３０には、例えば、画像に関する演算を行う演算装置などが用いられる。画像データ生成部１３０には、例えば、半導体装置などが用いられる。画像データ生成部１３０には、必要に応じて、種々のデータを格納する記憶部が付設されても良い。
【００１３】
上記の画像表示部１１０は、実景に重畳して使用者１００の片目に、画像データ生成部１３０が生成した画像データに基づく画像を表示する。
【００１４】
使用者位置取得部１４０は、使用者１００の位置に関する情報（使用者位置情報）を取得する。使用者位置取得部１４０は、例えばＧＰＳシステムなどによって得られた使用者位置情報を取得する。例えば、車両７３０にＧＰＳ装置が搭載され、ＧＰＳ装置によって使用者１００（車両７３０）の位置が検出される。そして、使用者位置取得部１４０は、ＧＰＳ装置から使用者１００の位置に関する使用者位置情報を取得する。また、使用者位置取得部１４０が、例えばＧＳＰ機能を有していても良い。
【００１５】
立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報を取得する。例えば、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲に関する周囲情報を取得する。立体物位置取得部１５０は、例えば、使用者１００の周囲の前方の実景８０１に関する情報を取得する。
【００１６】
例えば、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲の領域を含む地図情報を周囲情報として取得することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、メモリに格納された地図情報をメモリから取得する。例えば、立体物位置取得部１５０は、車両７３０の外部から任意の通信手段を介して地図情報を取得することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、地図情報を格納するメモリを内蔵していても良い。
【００１７】
さらに、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物などに関する情報を周囲情報の一部として取得することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、地図情報と共に格納されている立体的な映像情報を取得する。立体的な映像情報は、例えば、近い立体物は大きく表示され、遠い立体物は小さく表示されるような遠近法による映像情報を含む。このような立体的な映像情報から、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物などに関する情報を取得できる。
【００１８】
また、立体物位置取得部１５０は、撮像機能を有することができる。例えば、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲を撮像し、この撮像データから使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物などに関する情報を取得することができる。
【００１９】
指示位置取得部１６０は、使用者１００に対する指示位置に関する指示位置情報を取得する。指示位置は、使用者１００に認知させる位置であり、例えば、進行方向を変更すると予想される地点の位置や、進行する際に参考とする目印などの地点の位置などである。
【００２０】
このように、情報取得部１７０は、使用者１００の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、使用者１００に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する。前者は、例えば、立体物位置取得部１５０により実施される。後者は、指示位置取得部１６０によって実施される。立体物及び指示位置については後述する。
【００２１】
画像データ生成部１３０、及び、情報取得部１７０などは、車両７３０の例えばダッシュボード７２０の内部などに格納される。ただし、画像データ生成部１３０、及び情報取得部１７０が設けられる位置は任意である。
【００２２】
ここで、説明の便宜上、使用者１００の後ろから前に向かう方向（例えば車両７３０の後ろから前に向かう方向）をＺ軸方向とする。使用者１００の左から右に向かう方向をＸ軸方向とする。使用者１００の下から上に向かう方向をＹ軸方向とする。
【００２３】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、使用者１００が知覚する像を模式的に示している。すなわち、これらの図は、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０（画像表示部１１０）が表示する画像３０１と、実景８０１と、を同時に観視したときの像を例示している。
【００２４】
画像表示部１１０が表示する画像は、基準オブジェクト３１０と、情報オブジェクト３２０と、を含む。
図１（ａ）〜図１（ｃ）には、基準オブジェクト３１０が例示されている。図１（ｂ）には、後述する第１状態における情報オブジェクト３２０がさらに例示されている。図１（ｃ）には、後述する第２状態における情報オブジェクト３２０がさらに例示されている。
【００２５】
図１（ａ）に表したように、画像表示部１１０が表示する画像３０１内に、基準オブジェクト３１０が表示される。基準オブジェクト３１０は、実景８０１に重畳されて知覚される。基準オブジェクト３１０は、使用者１００からみたときの奥行きに関する基準となる。この例では、基準オブジェクト３１０の形状は円形であるが、基準オブジェクト３１０の形状及び色などは任意である。
【００２６】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に表したように、画像３０１内に、さらに情報オブジェクト３２０が表示される。情報オブジェクト３２０は、実景８０１に重畳されて知覚される。情報オブジェクト３２０は、使用者１００に提供する提供情報を含む。この例では、情報オブジェクト３２０は、進行すると予想される方向（進行方向）を示す矢印が用いられている。進行すると予想される方向（進行方向）は、例えば、ナビゲーションシステムにより定められた進行経路に基づいて、使用者１００の現在地点における進行すべき方向に対応する。この例では、情報オブジェクト３２０は、矢印の形状を有しているが、情報オブジェクト３２０の形状は、使用者１００に与える情報に適合する適切な形状を有することができる。すなわち、実施形態において、情報オブジェクト３２０の形状は任意である。
【００２７】
情報オブジェクト３２０で提供しようとしている提供状況に対応する実景の位置が、指示位置となる。例えば、情報オブジェクト３２０が進行方向を変化させる矢印である場合、進行方向を変化させる交差点の実景の位置が、指示位置となる。
【００２８】
図１（ａ）に表したように、立体物位置取得部１５０は、取得した周囲情報などに基づいて、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた立体物８０９の位置に関する立体物位置情報を取得する。具体的には、立体物位置取得部１５０は、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物８０９のうちから、使用者１００からみたときの奥行きに関する基準となる基準物８１０を選択する。基準物８１０は、例えば建物（ビルディングなど）の壁面などである。
【００２９】
画像データ生成部１３０は、使用者１００からみて、基準物８１０の位置に重畳するように画像３０１内に基準オブジェクト３１０を配置する。すなわち、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみて、基準物８１０の位置に重畳するように基準オブジェクト３１０に関する画像データを生成する。
【００３０】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に表したように、画像データ生成部１３０は、上記の周囲情報と、使用者位置取得部１４０で取得した使用者１００の位置と、に基づいて、使用者１００からみて、提供情報に関係する実景８０１のターゲット位置８２０に重畳するように情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する。すなわち、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０に重畳するように情報オブジェクト３２０に関する画像データを生成する。
【００３１】
ターゲット位置８２０は、情報オブジェクト３２０に含まれる提供情報が使用者１００によって知覚されるべき実景８０１内の位置である。この例では、このターゲット位置８２０が、指示位置に対応する。例えば、情報オブジェクト３２０が進行方向を変更する地点（交差点など）における進行方向を示す場合は、ターゲット位置８２０は、進行方向を変更する地点である。情報オブジェクト３２０をターゲット位置８２０に重畳することで、使用者１００は、例えば進行方向を変更する地点を認識でき、その地点での進行すべき方向が分かる。
【００３２】
図１（ｂ）は、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０が基準物８１０よりも近い第１状態ＳＴ１における情報オブジェクト３２０を例示している。
図１（ｃ）は、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０が基準物８１０よりも遠い第２状態ＳＴ２における情報オブジェクト３２０を例示している。
【００３３】
これらの図に例示したように、第１状態ＳＴ１における情報オブジェクト３２０の大きさは、第２状態ＳＴ２における情報オブジェクト３２０の大きさとは異なる。一方、第１状態ＳＴ１における基準オブジェクト３１０の大きさは、第２状態ＳＴ２における基準オブジェクト３１０の大きさと同じである。このように、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２とで、情報オブジェクト３２０の大きさと基準オブジェクト３１０の大きさとの間の相対的な関係が変更される。
【００３４】
すなわち、図１（ｂ）に表したように、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみてターゲット位置８２０が基準物８１０よりも近い第１状態ＳＴ１においては、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを大きくする。
【００３５】
図１（ｃ）に表したように、画像データ生成部１３０は、使用者１００からみてターゲット位置８２０が基準物８１０よりも遠い第２状態ＳＴ２においては、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを小さくする。
【００３６】
図３は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
図３は、使用者１００頭上からみたときの使用者１００と周囲との位置関係を例示している。図３に例示したように、実景８０１として道がある。道には交差点がある。実景８０１として、複数の立体物８０９から選択された基準物８１０（例えば建物の壁面）がある。
【００３７】
図３に表したように、使用者１００（例えば片眼１０１）の位置と基準物８１０との間の距離を基準物距離３１０Ｌとする。使用者１００の位置とターゲット位置８２０との間のターゲット距離３２０Ｌとする。
【００３８】
図３に表したように、第１状態ＳＴ１においては、ターゲット距離３２０Ｌ（ターゲット距離３２０Ｌａ）が基準物距離３１０Ｌよりも短い。第２状態ＳＴ２においては、ターゲット距離３２０Ｌ（ターゲット距離３２０Ｌｂ）が基準物距離３１０Ｌよりも長い。
【００３９】
第１状態ＳＴ１のときは、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０ａの大きさが大きい。基準オブジェクト３１０の大きさは、例えば基準オブジェクト３１０のＸ軸方向に沿った幅３１０Ｗである。情報オブジェクト３２０ａの大きさは、例えば情報オブジェクト３２０ａのＸ軸方向に沿った幅３２０Ｗａである。第１状態ＳＴ１のときは、基準オブジェクト３１０の幅３１０Ｗよりも、情報オブジェクト３２０ａの幅３２０Ｗａが大きい（広い）。基準オブジェクト３１０の大きさは、例えば基準オブジェクト３１０のＹ軸方向に沿った幅でも良い。情報オブジェクト３２０ａの大きさは、例えば情報オブジェクト３２０ａのＹ軸方向に沿った幅でも良い。例えば、基準オブジェクト３１０のＹ軸方向に沿った幅よりも、情報オブジェクト３２０ａのＹ軸方向に沿った幅が大きくされる。
【００４０】
第２状態ＳＴ２のときは、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０ｂの大きさが小さい。情報オブジェクト３２０ｂの大きさは、例えば情報オブジェクト３２０ｂのＸ軸方向に沿った幅３２０Ｗｂである。第２状態ＳＴ２のときは、基準オブジェクト３１０の幅３１０Ｗよりも、情報オブジェクト３２０ｂの幅３２０Ｗｂが小さい（狭い）。例えば、基準オブジェクト３１０のＹ軸方向に沿った幅よりも、情報オブジェクト３２０ｂのＹ軸方向に沿った幅が小さくされる。
【００４１】
このように、画像データ生成部１３０は、使用者１００の位置と基準物８１０の位置との間の基準物距離３１０Ｌと、使用者１００の位置とターゲット位置８２０との間のターゲット距離３２０Ｌと、に基づいて、以下を実施する。
【００４２】
図３（及び図１（ｂ））に表したように、画像データ生成部１３０は、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも短いとき（第１状態ＳＴ１のとき）は、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを大きくする。
【００４３】
図３（及び図１（ｃ））に表したように、画像データ生成部１３０は、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも長いとき（第２状態ＳＴ２のとき）は、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを小さくする。
【００４４】
これにより、表示像の奥行き（知覚される表示像の奥行き位置と実景８０１との奥行きとの関係）が分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイが提供できる。
【００４５】
すなわち、奥行きの基準となる基準物８１０に、基準オブジェクト３１０を重畳して表示し、情報オブジェクト３２０の大きさと基準オブジェクト３１０の大きさとの相対関係を変えることで、情報オブジェクト３２０の知覚される奥行き位置を高い精度で制御できる。
【００４６】
発明者の実験によると、背景（実景８０１）に表示像と重畳するもの（物体）がない場合は、情報オブジェクト３２０の大きさを変えると、情報オブジェクト３２０の奥行き位置が変わったと知覚する被験者と、情報オブジェクト３２０の奥行き位置が変わらず大きさが変わったと知覚する被験者と、がいることが判明した。奥行き位置が変わったと知覚するか、情報オブジェクト３２０の大きさが変わったと知覚するかは、被験者ごとに異なる。すなわち、背景（実景８０１）に表示像と重畳する（交差する）ものがない場合は、知覚する奥行き位置が個人で異なる。
【００４７】
両眼で像を観視する場合は、例えば両眼視差などにより、奥行き情報が得られる。しかしながら、単眼で観視した場合は、両眼視差がないため、奥行き情報が得られない。このため、大きさの異なる情報オブジェクト３２０を観視したときに、情報オブジェクト３２０の奥行きが異なると知覚するか、情報オブジェクト３２０の大きさが異なると知覚するか、どちらになるかは定まらない。
【００４８】
一方、発明者の実験によると、被験者から見て地面の上に設けられている建物などの壁面に重畳して像を表示すると、被験者は、その像の奥行き位置をその壁面の位置であると知覚し易いことが分かった。すなわち、建物などの壁面に重畳して表示した像は、奥行きの基準となる。この像が、基準オブジェクト３１０となる。
【００４９】
このように、背景に表示像と重畳するものがない場合は、知覚する奥行き位置が個人で異なるが、背景に表示像と重畳するものがあると、その地点をその表示像の奥行き位置と認識する。特に、壁などの立体物８０９に表示像が重畳されると、その立体物８０９の位置を表示像の奥行き位置と認識する程度が高い。
【００５０】
さらに、発明者の実験によると、建物などの壁面に重畳させて表示した基準像（基準オブジェクト３１０）と共に、別の像（情報オブジェクト３２０）を表示すると、その像の大きさと基準像の大きさとの相対関係に応じて、その像の知覚される奥行きが変化することが分かった。すなわち、基準像と共に大きさを変えた像を表示すると、大きさが変化したと知覚されず、奥行き位置が変わったと知覚され易いことが判明した。
【００５１】
このように、地面の上に設けられている建物などの壁面に重畳して基準像（基準オブジェクト３１０）を表示すると、基準像の奥行き位置が固定され易い。さらに、壁面に重畳させて表示した基準像（基準オブジェクト３１０）の大きさとの相対関係を変えることで、像（情報オブジェクト３２０）の知覚される奥行き（大きさではなく）が変化する。
【００５２】
この現象は、今まで知られていない。さらに、単眼視におけるこのような特殊な現象を利用して表示を行うことは行われていない。
【００５３】
実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイ１０においては、発明者が行った独自の実験により見出された上記の現象が利用される。これにより、表示像の奥行きが分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイが提供できる。
【００５４】
このように、実施形態においては、新たに見出された上記の現象を応用することで、表示するオブジェクトの奥行き位置が分かり易いＡＲ（Augmented Reality）表示が行われる。
【００５５】
基準オブジェクト３１０の大きさ及び情報オブジェクト３２０の大きさは、例えば遠近法に基づいて設定することができる。
【００５６】
例えば、基準オブジェクト３１０の大きさ（例えばＸ軸方向に沿った幅）に対する情報オブジェクト３２０の大きさ（例えばＸ軸方向に沿った幅）の比は、基準物距離３１０Ｌ（使用者１００の位置と基準物８１０の位置との間の距離）に対するターゲット距離３２０Ｌ（使用者１００の位置とターゲット位置８２０との間の距離）の比と実質的に同じに設定される。
【００５７】
ただし、これらの比は厳密に同じでなくても良い。すなわち、使用者１００にとって、ターゲット位置８２０（例えば進行方向を変化させる交差点の位置）が、基準物８１０よりも近いか遠いかが把握できることが、実用的に十分な場合がある。
【００５８】
このため、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも短いときに、基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを大きくし、ターゲット距離３２０Ｌが基準物距離３１０Ｌよりも長いときに、基準オブジェクト３１０の大きさよりも情報オブジェクト３２０の大きさを小さくすることで、実用的な奥行きが把握できる。
【００５９】
例えば、基準オブジェクト３１０のＸ軸方向に沿った幅に対する情報オブジェクト３２０のＸ軸方向に沿った幅の比の基準物距離３１０Ｌに対するターゲット距離３２０Ｌの比に対する比は、例えば、０．２以上５以下程度とされる。
【００６０】
図４は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示するフローチャート図である。
図４に表したように、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０においては、使用者１００の位置に関する情報（使用者位置情報）を取得する（ステップＳ１１０）。この動作は、使用者位置取得部１４０によって実施される。
【００６１】
さらに、周囲情報を取得する（ステップＳ１２０）。例えば、使用者１００の周囲の地図情報を情報を取得する（ステップＳ１２１）。例えば、使用者１００の前方の状況に関する情報を取得する（ステップＳ１２２）。例えば、使用者１００の位置に関する情報に基づいて、地図情報に含まれる立体的な映像情報を取得する。また、使用者１００の周囲（例えば前方）を撮像し、この撮像データを取得する。これにより、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物８０９などに関する情報を取得できる。
【００６２】
そして、複数の立体物８０９などに関する情報に基づいて、使用者１００の周囲の地面の上に設けられた複数の立体物８０９のうちから、使用者１００からみたときの奥行きに関する基準となる基準物８１０を選択する（ステップＳ１３０）。そして、立体物８０９（基準物８１０）の位置に関する立体物位置情報（例えば基準物８１０と使用者１００との位置関係や距離など）が取得される。ステップＳ１２０及びステップＳ１３０の動作は、例えば、情報取得部１７０（具体的には例えば立体物位置取得部１５０）によって実施される。
【００６３】
実施形態においては、奥行きに関する基準となる基準物８１０として、背景の実空間内の奥行きが推定し易いものが利用される。例えば、単眼ヘッドマウントディスプレイ１０が表示する表示領域に重畳される実空間内の立体物８０９が基準物８１０として用いられる。複数の立体物８０９のうちで、特に建物の壁などを基準物８１０として用いることが望ましい。建物の壁などの奥行き位置は、推定し易い。このため、基準物８１０として建物の壁を用いることで、使用者１００からみたときの奥行きの知覚位置が安定する。
【００６４】
例えば、取得した（または保存している）地図情報と、使用者１００の位置情報と、から、奥行きの基準物８１０の候補として、複数の立体物８０９を選択する。立体物８０９は、例えば、構造物であり、例えば建物である。この複数の立体物８０９のなかから基準物８１０を選定する。例えば、撮像部（外界カメラなど）により使用者１００の前方情報を取得する。または、地図情報に含まれる立体的な映像情報を取得し、使用者１００の前方情報を取得する。これらの方法などによって得られた前方情報に基づいて、選択された候補（立体物８０９）のなかから、立体物８０９の特性（位置、距離、テクスチャ、大きさなど）を総合的に判断して、奥行きの基準物８１０を決定する。
【００６５】
そして、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳するように画像３０１内に基準オブジェクト３１０を配置する（ステップＳ１４０）。この動作は、例えば、画像データ生成部１３０によって実施される。
【００６６】
すなわち、使用者１００の頭部１０５の位置（画像表示部１１０の位置）に基づいて、使用者１００の片眼１０１の位置からみて基準オブジェクト３１０が基準物８１０と重畳するように、基準オブジェクト３１０の画像３０１内の位置を定める。
【００６７】
そして、周囲情報と、使用者位置取得部で取得した使用者１００の位置と、に基づいて、使用者１００からみて、実景８０１のターゲット位置８２０に重畳するように情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する（ステップＳ１５０）。
【００６８】
すなわち、使用者１００の頭部１０５の位置（画像表示部１１０の位置）に基づいて、使用者１００の片眼１０１の位置からみて情報オブジェクト３２０がターゲット位置８２０と重畳するように、情報オブジェクト３２０の画像３０１内の位置を定める。
【００６９】
そして、基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０を含む画像データが生成される。この動作は、例えば、画像データ生成部１３０で実施される。
【００７０】
画像データに基づいて画像を表示する（ステップＳ１６０）。この動作は、例えば、画像表示部１１０によって実施される。
これにより、表示像の奥行きが分かり易い表示が実施できる。
【００７１】
なお、図１（ａ）に表したように、基準オブジェクト３１０を配置（ステップＳ１４０）し、画像データに基づいて画像を表示（ステップＳ１６０）しても良い。すなわち、所定の時間、情報オブジェクト３２０を表示せずに基準オブジェクト３１０を表示しても良い。そして、所定の時間が経過した後に、図１（ｂ）または図１（ｃ）に例示したように、基準オブジェクト３１０と共に情報オブジェクト３２０を表示しても良い。
【００７２】
奥行きの基準となる基準物８１０のテクスチャが複雑だと、基準オブジェクト３１０を基準物８１０に重畳したときに基準オブジェクト３１０が見難くなる。このため、基準物８１０としては、テクスチャが単純なものを選択するのが望ましい。
【００７３】
例えば、情報取得部１７０（例えば立体物位置取得部１５０）が取得する周囲情報は、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報を含むことができる。情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報に基づいて、複数の立体物８０９のそれぞれのテクスチャを求める。そして、情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のなかから、相対的に均一なテクスチャを有する立体物８０９を基準物８１０として選択する。テクスチャの均一さとして、例えば、立体物８０９の画像の輝度変化を用いることができる。
【００７４】
例えば、情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報に基づいて、複数の立体物８０９のそれぞれの画像情報に含まれる輝度変化を算出する。そして、情報取得部１７０は、複数の立体物８０９のなかから算出された輝度変化が小さい立体物８０９を基準物８１０として選択する。すなわち、相対的に均一なテクスチャとして、例えば、相対的に輝度変化が小さいテクスチャを用いることができる。
【００７５】
これにより、テクスチャが単純な立体物８０９が基準物８１０として選択される。これにより、基準物８１０に重畳して表示される基準オブジェクト３１０が見易くなる。
【００７６】
基準物８１０の選択において、使用者１００と基準物８１０との距離が過度に離れていると、基準物８１０の奥行き位置が分かりにくい。その結果、基準オブジェクト３１０の奥行き位置が分かり難くなる。このため、実施形態においては、立体物８０９のうちで、使用者１００と基準物８１０との距離が予め定められた値以下のものが、基準物８１０として選択されることが望ましい。
【００７７】
例えば、使用者１００の位置と基準物８１０の位置との距離は、例えば２００メートル（ｍ）以下とされる。使用者１００の位置と基準物８１０の位置との距離は、例えば１００ｍ以下であることがさらに望ましい。
【００７８】
すなわち、情報取得部１７０の基準物８１０の選択は、基準物８１０の位置と使用者１００の位置との間の距離が予め定められた長さ以下であるように基準物８１０を選択することを含むことができる。
【００７９】
なお、使用者１００と基準物８１０との距離（予め定められた距離）は、使用者１００の移動速度（例えば車両７３０の速度）に応じて変更することができる。例えば、車両７３０の速度が高いときの使用者１００と基準物８１０との距離は、車両７３０の速度が低いときの使用者１００と基準物８１０との距離よりも長く設定される。
【００８０】
情報取得部１７０は、基準物８１０の位置と使用者１００の位置との間の距離を、情報取得部１７０が取得した周囲情報と、使用者１００との位置と、に基づいて導出することができる。
【００８１】
また、情報取得部１７０は、基準物８１０の位置と使用者１００の位置との間の距離を、情報取得部１７０で取得した周囲情報（例えば撮像データや距離測定データなど）に基づいて導出することができる。
【００８２】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
これらの図は、使用者１００からみてターゲット位置８２０が基準物８１０よりも近い第１状態ＳＴ１の場合の単眼ヘッドマウントディスプレイ１０の動作の例を表している。図５（ａ）は、ある時刻（時刻ｔ１）の表示状態を表している。図５（ｂ）は、図５（ａ）よりも後の時刻ｔ２の表示状態を表している。図５（ｃ）は、図５（ｂ）よりも後の時刻ｔ３の表示状態を表している。図５（ｄ）は、図５（ｃ）よりも後の時刻ｔ４の表示状態を表している。
【００８３】
図５（ｄ）に表したように、時刻ｔ４においては、情報オブジェクト３２０が、使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳するように画像３０１内に配置される。
【００８４】
そして、図５（ａ）〜図５（ｃ）に表したように、時刻ｔ４の前の時刻ｔ１〜ｔ３においては、中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３が表示される。中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３は、基準オブジェクト３１０の表示位置と、情報オブジェクト３２０の表示位置と、の間に表示される。
【００８５】
例えば、情報オブジェクト３２０が、基準物８１０に重畳される位置（基準オブジェクト３１０の位置）からターゲット位置８２０に重畳される位置まで移動しているように見える。
【００８６】
また、中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３の表示の状態を変えると、情報オブジェクト３２０が移動しているのではなく、基準物８１０に重畳される位置からターゲット位置８２０に重畳される位置までの間に別のオブジェクトが表示されているようにも見える。
【００８７】
中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３の大きさは、基準物８１０に重畳される位置からターゲット位置８２０に重畳される位置に向かうに従って大きくなるように設定されることが望ましい。
【００８８】
このように、画像データ生成部１３０は、情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する際に、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳する画像３０１内の位置から、使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳される画像３０１内の位置に向かう方向に沿って情報オブジェクト３２０を移動させる。そして、この移動の後に、情報オブジェクト３２０を使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳される画像３０１内の位置に配置する。
【００８９】
このように、画像データ生成部１３０は、情報取得部１７０が取得した立体物位置情報及び指示位置情報に基づいて、情報オブジェクト３２０が立体物に重畳するように画像内に情報オブジェクト３２０を配置してから、情報オブジェクト３２０が指示位置（例えばターゲット位置８２０）に重畳するように画像内で情報オブジェクト３２０を移動させるように画像データを生成する。
【００９０】
また、画像データ生成部１３０は、情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置する際に、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置と、使用者１００からみてターゲット位置８２０に重畳される画像３０１内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間情報オブジェクト３２０ｔ１〜３２０ｔ３に関するデータをさらに生成することができる。
【００９１】
これにより、情報オブジェクト３２０と基準オブジェクト３１０との位置関係がより分かり易くなる。
上記のような動作は、第２状態ＳＴ２においても実施できる。
【００９２】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
これらの図は、基準オブジェクト３１０を表示する際の動作の例を示している。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、時刻ｔ５〜時刻ｔ８の表示状態をそれぞれ表している。時刻ｔ５〜時刻ｔ８は、この順で後の時刻である。
【００９３】
図６（ｄ）に表したように、時刻ｔ８においては、基準オブジェクト３１０が、使用者１００からみて基準物８１０に重畳するように画像３０１内に配置される。
【００９４】
そして、図６（ａ）〜図６（ｃ）に表したように、時刻ｔ８の前の時刻ｔ５〜ｔ７においては、中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７が表示される。中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７は、基準オブジェクト３１０の表示位置と、画像３０１内の特定のスタート位置３１０ｓと、の間に表示される。
【００９５】
画像３０１内の特定のスタート位置３１０ｓは、使用者１００からみて、使用者１００の位置に相当する。スタート位置３１０ｓは、画像３０１内の下側部分あって、画像３０１内の左右方向の中央部分に配置される。
【００９６】
例えば、基準オブジェクト３１０が、スタート位置３１０ｓから基準物８１０に重畳される位置（基準オブジェクト３１０が重畳されるべき位置）まで移動しているように見える。
【００９７】
また、中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７の表示の状態を変えると、基準オブジェクト３１０が移動しているのではなく、スタート位置３１０ｓから基準物８１０に重畳される位置までの間に別のオブジェクトが表示されているようにも見える。
【００９８】
中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７の大きさは、スタート位置３１０ｓから基準物８１０に重畳される位置に向かうに従って小さくなるように設定されることが望ましい。
【００９９】
このように、画像データ生成部１３０は、基準オブジェクト３１０を画像３０１内に配置する際に、画像３０１内のスタート位置３１０ｓから、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置に向けた方向に沿って基準オブジェクト３１０を移動させる。そして、この移動の後に、基準オブジェクト３１０を使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置に配置する。
【０１００】
また、画像データ生成部１３０は、基準オブジェクト３１０を画像３０１内に配置する際に、画像３０１内のスタート位置３１０ｓと、使用者１００からみて基準物８１０の位置に重畳される画像３０１内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７に関するデータをさらに生成する。
【０１０１】
このように、使用者１００の前の位置に重畳される画像３０１内の位置（スタート位置３１０ｓ）から、基準物８１０に重畳ざれる画像３０１内の位置（基準オブジェクト３１０の表示位置）まで、基準オブジェクト３１０が移動する。または、それら地点の間に基準オブジェクト３１０に相当する中間基準オブジェクト３１０ｔ５〜３１０ｔ７を表示する。
【０１０２】
このように、動的遠近法を用いて基準オブジェクト３１０を表示することで、基準オブジェクト３１０の奥行き距離をより正確に認識させることができる。
【０１０３】
これにより、奥行きの基準位置（基準物８１０の奥行きの位置）が分かりにくい場合などにおいても、基準オブジェクト３１０の奥行き距離をより正確に認識させることができる。
上記のような動作は、第２状態ＳＴ２においても実施できる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの構成を例示する模式図である。
図７に表したように、本実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイ１０ａにおいては、情報取得部１７０は、地図情報取得部１５１と、前方情報取得部１５２と、を含む。
【０１０５】
地図情報取得部１５１は、使用者１００の周囲の地図情報を取得する。地図情報取得部１５１は、地図情報を格納する記憶部を含んでも良く、地図情報取得部１５１は、この記憶部から地図情報を読み出すことにより地図情報を取得する。または、地図情報取得部１５１は、地図情報取得部１５１の外部から任意の通信方法により地図情報を取得する。
【０１０６】
そして、情報オブジェクト３２０の配置は、取得された地図情報に基づいて、使用者１００からみて、ターゲット位置８２０（情報オブジェクト３２０が提供する提供情報に関係する実景８０１の位置）に重畳するように情報オブジェクト３２０を画像３０１内に配置することを含む。
【０１０７】
前方情報取得部１５２は、例えば、使用者１００の周囲の実景８０１を撮像し、撮像データを基に、使用者１００の周囲の情報を取得する。これにより、立体物８０９に関する情報が取得される。
【０１０８】
情報取得部１７０は、使用者１００の周囲の実景８０１に関する撮像データを周囲情報として取得する。これには、前方情報取得部１５２が用いられる。そして、基準物８１０の選択は、この撮像データに基づいて選択することを含む。
【０１０９】
なお、例えば、地図情報が、使用者１００の周囲の立体的な映像情報を含む場合は、前方情報取得部１５２は省略される。
【０１１０】
地図情報取得部１５１により取得された地図情報は、例えば、使用者位置取得部１４０、立体物位置取得部１５０及び指示位置取得部１６０の少なくともいずれかに供給される。前方情報取得部１５２で取得された情報は、例えば、使用者位置取得部１４０、立体物位置取得部１５０及び指示位置取得部１６０の少なくともいずれかに供給される。
【０１１１】
この場合には、情報取得部１７０（立体物位置取得部１５０）は、使用者１００の周囲を含む領域に関する地図情報に付随する複数の立体物８０９に関するデータを取得する。そして、基準物８１０の選択は、地図情報に付随する複数の立体物８０９に関するデータに基づいて選択することを含む。
【０１１２】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの構成を例示する模式図である。
図８に表したように、本実施形態に係る別の単眼ヘッドマウントディスプレイ１１は、検出部１８０をさらに備える。検出部１８０は、使用者１００の頭部１０５の位置（例えば頭部１０５の位置の動き）を検出する。
【０１１３】
画像データ生成部１３０は、検出部１８０で検出された頭部１０５の動き（位置の変化）に応じて、画像３０１内の基準オブジェクト３１０の位置及び情報オブジェクト３２０の位置を補正する。
【０１１４】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第３の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの動作を例示する模式図である。
図９（ａ）は、使用者１００が、画像３０１を実景８０１に重畳して観視したときの像の例を表している。図９（ｂ）は、使用者１００のピッチ角が図９（ａ）の状態とは異なるときの像の例を表している。図９（ａ）のピッチ角の状態を第３状態ＳＴ３とする。図９（ｂ）のピッチ角の状態を第４状態ＳＴ４とする。図９（ｃ）は、第３状態ＳＴ３における画像３０１と、第４状態ＳＴ４における画像３０１と、を例示している。
【０１１５】
図９（ａ）に表したように、第３状態ＳＴ３においては、使用者１００が実景８０１を観視したときに、例えば、画像３０１の中央部分（画像３０１の外形である枠の中央部分）にターゲット位置８２０を知覚する。
【０１１６】
図９（ｂ）に表したように、第３状態ＳＴ３とはピッチ角が異なる第４状態ＳＴ４においては、使用者１００が実景８０１を観視したときに、例えば、画像３０１の下側部分にターゲット位置８２０を知覚する。
【０１１７】
このように、例えばピッチ角が変化すると、画像３０１と重畳される実景８０１の相対的な位置が変動する。
【０１１８】
このとき、図９（ｃ）に表したように、ピッチ角の変化に応じて、画像３０１内における基準オブジェクト３１０の位置及び情報オブジェクト３２０の位置が移動される。
【０１１９】
これにより、図９（ａ）及び図９（ｂ）に表したように、ピッチ角が変化したときも、基準オブジェクト３１０は基準物８１０の位置に重畳され、情報オブジェクト３２０はターゲット位置８２０に重畳される。
【０１２０】
上記は、ピッチ角の変化に応じた動作であるが、実施形態はこれに限らない。例えば、ピッチ角、ヨー角及びロール角の少なくともいずれかの変化に応じて応して表示位置を制御しても良い。
【０１２１】
すなわち、画像データ生成部１３０は、検出部１８０で検出された頭部１０５の位置の変化に応じて、基準オブジェクト３１０の画像３０１内における位置と情報オブジェクト３２０の画像３０１内における位置とを、基準オブジェクト３１０が基準物８１０の位置に重畳するように、及び、情報オブジェクト３２０がターゲット位置８２０に重畳するように補正する。
【０１２２】
例えば、第１状態ＳＴ１においては、基準オブジェクト３１０の画像３０１内における位置の変化量よりも、情報オブジェクト３２０の画像３０１内における位置の変化量が大きくされる。そして、第２状態ＳＴ２においては、基準オブジェクト３１０の画像３０１内における位置の変化量よりも、情報オブジェクト３２０の画像３０１内における位置の変化量が小さくされる。
【０１２３】
上記の動作により、頭部１０５の位置が変化した場合も、表示像の奥行きが分かり易くなる。
【０１２４】
特に、ピッチ角が変化した場合は、表示像（例えば基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０など）と実景８０１との関係が、上下方向でずれる。上下方向にずれた場合は、表示像（例えば基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０など）の奥行き方向が変化したのか、地面からの高さが変化したのかが分かりにくい。これに対し、上記のように、ピッチ角に応じて表示像の位置を補正することで、表示像の奥行きが分かり易くなる。
【０１２５】
例えば、図４に関して説明した動作の基準オブジェクト３１０の配置（ステップＳ１４０）において、上記の補正が行われる。そして、情報オブジェクト３２０の配置（ステップＳ１５０）において、上記の補正が行われる。
【０１２６】
例えば、頭部１０５の位置の移動量に関して基準値が予め定められる。例えば、検出部１８０で実際に検出した頭部１０５の位置の移動量がその基準値を超える場合に、上記の補正が行われる。これにより、データ処理の効率が向上する。
【０１２７】
実施形態においては、映像中に奥行きの基準となる基準オブジェクト３１０が表示され、その奥行き位置を認識させることにより、情報オブジェクト３２０が背景上の奥行き手がかりのないところに表示されても、その奥行き位置を認識することが可能になる。
【０１２８】
このときの奥行き手がかりは、遠近法に基づく表示物の大きさである。特に、基準オブジェクト３１０の位置から情報オブジェクト３２０を動的遠近法を用いて移動させ、その軌跡を認識させることにより、情報オブジェクト３２０の奥行き位置が分かり易くなる。
【０１２９】
そして、使用者１００の頭部１０５の動きに応じて表示位置を変化させることで、基準オブジェクト３１０及び情報オブジェクト３２０を所望の背景の位置に重畳させることができる。これにより、使用者１００の頭部１０５が例えば上下に移動しても、知覚される奥行き位置が変化しない。
【０１３０】
実施形態は、例えば車両７３０などの経路案内（ナビゲーション）への応用が適していある。なお、ナビゲーションに応用する場合は、情報オブジェクト３２０の表示において、ナビゲーションの情報に基づく形状の情報オブジェクト３２０が生成される。なお、ナビゲーションの経路生成を行う部分は、単眼ヘッドマウントディスプレイに内蔵されても良く、また、単眼ヘッドマウントディスプレイとは別に設けられても良い。
【０１３１】
図１０は、実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイの一部の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図は、上記の第１〜第３の実施形態に係る単眼ヘッドマウントディスプレイに用いられる画像表示部１１０の例を示している。この例では、画像表示部１１０として、レーザ走査型の網膜直描ディスプレイが用いられている。
【０１３２】
図１０に表したように、画像表示部１１０は、画像エンジン１１２と、光学素子１１３と、を含む。この例では、画像エンジン１１２は、光源１１１（青色光源１１１Ｂ、緑色光源１１１Ｇ及び赤色光源１１１Ｒ）と、光スイッチ１１２ａとを含む。この例では、光学素子１１３は、接眼光学系１１３ａと、コンバイナ１１３ｂと、を含む。
【０１３３】
青色光源１１１Ｂ、緑色光源１１１Ｇ及び赤色光源１１１Ｒには、それぞれ青色レーザ、緑色レーザ及び赤色レーザのそれぞれが用いられる。光スイッチ１１２ａには、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナが用いられる。
【０１３４】
光源１１１から、映像信号に応じて輝度調整された光が出力される。光源１１１から出力された光は、ＭＥＭＥＳデバイスの反射面に入射する。ＭＥＭＳスキャナは、入射した光の方向を変える。ＭＥＭＳスキャナで反射した光は、水平及び垂直方向に沿ってスキャンされる。これにより画像が形成される。
【０１３５】
光の光路上において、ＭＥＭＳスキャナと使用者１００との間に光学素子１１３が設けられる。光学素子１１３は、スキャンされた光を使用者１００の片眼１０１に入射させる。この例では、ＭＥＭＳスキャナと使用者１００との間に接眼光学系１１３ａが設けられ、接眼光学系１１３ａと使用者１００との間にコンバイナ１１３ｂが設けられる。接眼光学系１１３ａには、例えばリレー光学系などが用いられる。コンバイナ１１３ｂは、使用者１００の片眼１０１の前に配置される。
【０１３６】
画像エンジン１１２から出射した、画像を含む光は、接眼光学系１１３ａを介してコンバイナ１１３ｂに入射し、コンバイナ１１３ｂで反射した光が片眼１０１に入射する。この光により、片眼１０１の網膜面に映像を表示させる。
【０１３７】
コンバイナ１１３ｂは、光源から出射する光の波長の光を反射させる反射膜を含むことが望ましい。使用者１００は、コンバイナ１１３ｂを通して、実空間の像と、画像表示部１１０により表示される映像と、両方を見ることができる。これにより、映像が実空間に重なって見える。
【０１３８】
なお、接眼光学系１１３ａは、コンバイナ１１３ｂの機能を有していても良く、コンバイナ１１３ｂが接眼光学系１１３ａの機能を有していても良い。例えば、光学素子１１３として、光学パワーを有するコンバイナを用いても良い。
【０１３９】
画像エンジン１１２及び光学素子１１３は、例えば、一体化される。画像表示部１１０は、使用者１００の頭部１０５に固定される固定部などを含むことができる。これにより、画像表示部１１０は、使用者１００の頭部１０５に固定される。
【０１４０】
実施形態によれば、表示像の奥行きが分かり易い単眼ヘッドマウントディスプレイが提供される。
【０１４１】
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、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、単眼ヘッドマウントディスプレイに含まれる画像表示部、画像データ生成部、情報取得部、使用者位置取得部、立体物位置取得部、指示位置取得部及び検出部などの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、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１４２】
その他、本発明の実施の形態として上述した単眼ヘッドマウントディスプレイを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての単眼ヘッドマウントディスプレイも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１４３】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及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。
【０１４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０、１０ａ、１１…単眼ヘッドマウントディスプレイ、 １００…使用者、 １０１…片眼、 １０５…頭部、 １１０…画像表示部、 １１１…光源、 １１１Ｂ…青色光源、 １１１Ｇ…緑色光源、 １１１Ｒ…赤色光源、 １１２…画像エンジン、 １１２ａ…光スイッチ、 １１３…光学素子、 １１３ａ…接眼光学系、 １１３ｂ…コンバイナ、 １３０…画像データ生成部、 １４０…使用者位置取得部、 １５０…立体物位置取得部、 １５１…地図情報取得部、 １５２…前方情報取得部、 １６０…指示位置取得部、 １７０…情報取得部、 １８０…検出部、 ３０１…画像、 ３１０…基準オブジェクト、 ３１０Ｌ…基準物距離、 ３１０Ｗ…幅、 ３１０ｓ…スタート位置、 ３１０ｔ５〜３１０ｔ７…中間基準オブジェクト、 ３２０、３２０ａ、３２０ｂ…情報オブジェクト、 ３２０Ｌ、３２０Ｌａ、３２０Ｌｂ…ターゲット距離、 ３２０Ｗａ、３２０Ｗｂ…幅、 ３２０ｔ１〜３２０ｔ３…中間情報オブジェクト、 ５１０…移動体、 ７２０…ダッシュボード、 ７３０…車両、 ８０１…実景、 ８０９…立体物、 ８１０…基準物、 ８２０…ターゲット位置、 ＳＴ１〜ＳＴ４…第１〜第４状態、 ｔ１〜ｔ８…時刻
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、前記使用者に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する情報取得部と、
前記使用者に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する画像データ生成部と、
前記画像データ生成部が生成した前記画像データに基づく画像を、実景に重畳して前記使用者の片目に表示する画像表示部と、
を備え、
前記画像データ生成部は、
前記情報取得部が取得した前記立体物位置情報及び前記指示位置情報に基づいて、前記情報オブジェクトが前記立体物に重畳するように前記画像内に前記情報オブジェクトを配置してから、前記情報オブジェクトが前記指示位置に重畳するように前記画像内で前記情報オブジェクトを移動させるように前記画像データを生成することを特徴とする単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記情報入手部は、前記立体物位置情報に基づいて、前記使用者の前記周囲の地面の上に設けられた複数の立体物のうちから、前記使用者からみたときの奥行きに関する基準となる基準物を選択し、
前記画像データ生成部は、前記使用者からみたときの奥行きに関する基準となる基準オブジェクトをさらに含むように前記画像データを生成し、
前記画像データ生成部は、前記基準オブジェクトが前記基準物に重畳するように、前記画像内に前記基準オブジェクトを配置するように前記画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記情報取得部は、前記使用者の現在位置に関する使用者位置情報をさらに取得し、
前記画像データ生成部は、
前記情報取得部が取得した前記現在位置から前記指示位置までのターゲット距離が前記現在位置から前記基準物の位置までの基準距離よりも遠い場合には、前記画像内での前記情報オブジェクトの大きさを前記基準オブジェクトの大きさよりも小さくし、
前記ターゲット距離が前記基準距離よりも近い場合には、前記画像内での前記情報オブジェクトの大きさを前記基準オブジェクトの大きさよりも大きくする、
ことを特徴とする請求項２の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記使用者の頭部の位置を検出する検出部をさらに備え、
前記画像データ生成部は、前記検出部で前記検出された前記頭部の前記位置の変化に応じて、前記基準オブジェクトの前記画像内における位置と前記情報オブジェクトの前記画像内における位置とを、前記基準オブジェクトが前記基準物の前記位置に重畳するように、及び、前記情報オブジェクトが前記ターゲット位置に重畳するように補正することを特徴とする請求項２または３のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記基準物の前記選択は、前記基準物の前記位置と前記使用者の前記位置との間の距離が予め定められた長さ以下であるように前記基準物を選択することを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記情報取得部が取得する前記立体物位置情報の前記取得は、前記複数の立体物のそれぞれの画像情報を取得することを含み、
前記基準物の前記選択は、
前記複数の立体物の前記それぞれの画像情報に基づいて、前記複数の立体物のそれぞれのテクスチャを求め、前記複数の立体物のなかから相対的に均一なテクスチャを有する立体物を前記基準物として選択することを含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記画像データ生成部は、
前記情報オブジェクトを前記画像内に配置する際に、前記使用者からみて前記基準物の前記位置に重畳される前記画像内の位置と、前記使用者からみて前記ターゲット位置に重畳される前記画像内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間情報オブジェクトに関するデータをさらに生成することを特徴とする請求項２〜６に記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記画像データ生成部は、
前記基準オブジェクトを前記画像内に配置する際に、前記画像内のスタート位置から、前記使用者からみて前記基準物の前記位置に重畳される前記画像内の位置に向かう方向に沿って前記基準オブジェクトを移動させることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項９】
前記画像データ生成部は、
前記基準オブジェクトを前記画像内に配置する際に、前記画像内のスタート位置と、前記使用者からみて前記基準物の前記位置に重畳される前記画像内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間基準オブジェクトに関するデータをさらに生成することを特徴とする請求項２〜８に記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１０】
前記スタート位置は、前記画像内の下側部分あって、前記画像内の左右方向の中央部分に配置されることを特徴とする請求項８または９に記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１】
使用者の周囲にある地面の上に設けられた立体物の位置に関する立体物位置情報と、前記使用者に対する指示位置に関する指示位置情報と、を取得する情報取得部と、
前記使用者に提供情報を提供するための情報オブジェクトを含む画像データを生成する画像データ生成部と、
前記画像データ生成部が生成した前記画像データに基づく画像を、実景に重畳して前記使用者の片目に表示する画像表示部と、
を備え、
前記画像データ生成部は、
前記情報取得部が取得した前記立体物位置情報及び前記指示位置情報に基づいて、前記情報オブジェクトが前記立体物に重畳するように前記画像内に前記情報オブジェクトを配置してから、前記情報オブジェクトが前記指示位置に重畳するように前記画像内で前記情報オブジェクトを移動させるように前記画像データを生成することを特徴とする単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記情報入手部は、前記立体物位置情報に基づいて、前記使用者の前記周囲の地面の上に設けられた複数の立体物のうちから、前記使用者からみたときの奥行きに関する基準となる基準物を選択し、
前記画像データ生成部は、前記使用者からみたときの奥行きに関する基準となる基準オブジェクトをさらに含むように前記画像データを生成し、
前記画像データ生成部は、前記基準オブジェクトが前記基準物に重畳するように、前記画像内に前記基準オブジェクトを配置するように前記画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記情報取得部は、前記使用者の現在位置に関する使用者位置情報をさらに取得し、
前記画像データ生成部は、
前記情報取得部が取得した前記現在位置から前記指示位置までのターゲット距離が前記現在位置から前記基準物の位置までの基準距離よりも遠い場合には、前記画像内での前記情報オブジェクトの大きさを前記基準オブジェクトの大きさよりも小さくし、
前記ターゲット距離が前記基準距離よりも近い場合には、前記画像内での前記情報オブジェクトの大きさを前記基準オブジェクトの大きさよりも大きくする、
ことを特徴とする請求項２の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記使用者の頭部の位置を検出する検出部をさらに備え、
前記画像データ生成部は、前記検出部で前記検出された前記頭部の前記位置の変化に応じて、前記基準オブジェクトの前記画像内における位置と前記情報オブジェクトの前記画像内における位置とを、前記基準オブジェクトが前記基準物の前記位置に重畳するように、及び、前記情報オブジェクトが前記ターゲット位置に重畳するように補正することを特徴とする請求項２または３のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記基準物の前記選択は、前記基準物の前記位置と前記使用者の前記位置との間の距離が予め定められた長さ以下であるように前記基準物を選択することを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記情報取得部が取得する前記立体物位置情報の前記取得は、前記複数の立体物のそれぞれの画像情報を取得することを含み、
前記基準物の前記選択は、
前記複数の立体物の前記それぞれの画像情報に基づいて、前記複数の立体物のそれぞれのテクスチャを求め、前記複数の立体物のなかから相対的に均一なテクスチャを有する立体物を前記基準物として選択することを含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記画像データ生成部は、
前記情報オブジェクトを前記画像内に配置する際に、前記使用者からみて前記基準物の前記位置に重畳される前記画像内の位置と、前記使用者からみて前記ターゲット位置に重畳される前記画像内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間情報オブジェクトに関するデータをさらに生成することを特徴とする請求項２〜６に記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記画像データ生成部は、
前記基準オブジェクトを前記画像内に配置する際に、前記画像内のスタート位置から、前記使用者からみて前記基準物の前記位置に重畳される前記画像内の位置に向かう方向に沿って前記基準オブジェクトを移動させることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項９】
前記画像データ生成部は、
前記基準オブジェクトを前記画像内に配置する際に、前記画像内のスタート位置と、前記使用者からみて前記基準物の前記位置に重畳される前記画像内の位置と、を結ぶ線分に沿って配置された中間基準オブジェクトに関するデータをさらに生成することを特徴とする請求項２〜８に記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１０】
前記スタート位置は、前記画像内の下側部分あって、前記画像内の左右方向の中央部分に配置されることを特徴とする請求項８または９に記載の単眼ヘッドマウントディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９８１４９（Ｐ２０１２−１９８１４９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３３１７（Ｐ２０１１−６３３１７）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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