計測可視化システム、及びヘッドマウントディスプレイ
【課題】通信データ量を抑制しつつ、センサノードの配置位置を容易に推定して収集結果を可視化することが可能な計測可視化システム、及びヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】一定周期監視用のタイマが起動された（Ｓ３１）後、周期未到来の状態では（Ｓ３３：ＮＯ）、センサネットワークを構成するセンサノードより、計測値を含む転送データを受信したかが判断される（Ｓ３９）。転送データを受信している場合には（Ｓ３９：ＹＥＳ）、転送データに含まれるセンサＩＤ、中継回数、及び計測値情報がフラッシュメモリに記憶される（Ｓ４０、Ｓ４３）。一方周期が到来した場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、受信した中継回数に基づいてセンサノードの配置位置が特定され、特定された配置位置と計測値情報とがヘッドマウントディスプレイを装着した観測者に表示され、視認される（Ｓ３６）。
【解決手段】一定周期監視用のタイマが起動された（Ｓ３１）後、周期未到来の状態では（Ｓ３３：ＮＯ）、センサネットワークを構成するセンサノードより、計測値を含む転送データを受信したかが判断される（Ｓ３９）。転送データを受信している場合には（Ｓ３９：ＹＥＳ）、転送データに含まれるセンサＩＤ、中継回数、及び計測値情報がフラッシュメモリに記憶される（Ｓ４０、Ｓ４３）。一方周期が到来した場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、受信した中継回数に基づいてセンサノードの配置位置が特定され、特定された配置位置と計測値情報とがヘッドマウントディスプレイを装着した観測者に表示され、視認される（Ｓ３６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測可視化システム及びヘッドマウントディスプレイに関する。そしてより詳細には、簡易な方法でセンサネットワークを構成するセンサノードの配置状態を特定し、計測値とともに可視化することが可能な計測可視化システム、及びヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、センサノード（センサ、及び無線機能を少なくとも備えた装置）を広範囲に分布させ、計測された計測値（温度、湿度、気圧、画像など）をノード間で無線により通信させる、所謂センサネットワークが注目されている。センサネットワークにより、今まで把握できなかった場所、人や物、環境など様々なものの状態や情報をリアルタイムに取得することが可能となる。これにより、人の流れや環境情報、災害情報、防犯情報、設備・施設情報をリアルタイムに把握することが可能となる。
【０００３】
センサネットワークでは、センサノードにて計測された各種計測値を、その配置位置に対応付けて把握することが必要となる。ここでセンサノードの配置位置が不明である場合、無線電波の電界強度から移動体の位置を認識する方法（特許文献１参照）に基づき、センサノードまでの距離を算出して位置を判断することにより、センサノードの配置位置を推定することが可能となる。
【特許文献１】特開２００８−１２４９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述の方法では、センサノードに電界強度を測定するための手段が別途必要となってしまうという問題点がある。また、個々のセンサノードの通信距離は短く、通常は１つのセンサノードから他のセンサノードに計測値を次々に転送し、これを繰り返して目的の端末に計測値を伝送する。このため、端末に直接無線電波が届き、距離が測定できるセンサノードはセンサネットワークの一部のみであり、大半のセンサノードからは直接無線電波が届かないため、位置を特定することができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、電界強度を測定する手段を要せず、センサノードの配置位置を推定して収集結果を可視化することが可能な計測可視化システム、及びヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の問題点を解決するために、請求項１に係る発明の計測可視化システムは、センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値をヘッドマウントディスプレイにて収集することにより、収集結果を可視化する計測可視化システムであって、前記センサノードは、所定の物理量を計測する計測手段と、前記ヘッドマウントディスプレイに対して送信されるデータであって、前記計測手段にて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを送信するセンサ送信手段と、他の前記センサノードより送信された前記転送データを受信するセンサ受信手段と、前記センサ受信手段にて受信された前記転送データを前記センサ送信手段にて送信することにより、前記ヘッドマウントディスプレイに前記転送データを中継転送する場合に、前記受信された転送データに含まれている前記中継回数情報を更新する中継更新手段とを備え、前記ヘッドマウントディスプレイは、前記センサ送信手段にて送信された前記転送データを受信するディスプレイ受信手段と、前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離に関連する指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段とを備えている。
【０００７】
また、請求項２に係る発明の計測可視化システムは、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記距離指標特定手段は、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標とすることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明の計測可視化システムは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記ヘッドマウントディスプレイは、前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段とを備え前記表示制御手段は、前記配置状態特定手段にて前記配置状態が特定された場合には、特定された前記配置状態を前記表示手段に表示させることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明の計測可視化システムは、請求項３に記載の発明の構成に加えて、前記配置状態特定手段は、所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項５に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値を収集し、収集結果を可視化するヘッドマウントディスプレイであって、前記センサノードより送信されたデータであって、前記センサノードにて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを受信するディスプレイ受信手段と、前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段とを備えている。
【００１１】
また、請求項６に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項５に記載の発明の構成に加えて、前記距離指標特定手段は、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標と判断することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項５又は６に記載の発明の構成に加えて、前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段とを備えている。
【００１３】
また、請求項８に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項７に記載の発明の構成に加えて、前記配置状態特定手段は、所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明の計測可視化システムでは、センサノード間を中継転送された転送データがヘッドマウントディスプレイにて収集される。そして、転送データに含まれている中継転送の回数に基づき、ヘッドマウントディスプレイからセンサノードまでがどの程度離れているのかを示す距離指標が判断される。そして、収集された計測値と特定された距離指標とが表示手段に表示される。これにより、収集された計測値がヘッドマウントディスプレイからの距離指標に対応付けられた状態の映像を、ヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明の計測可視化システムでは、ヘッドマウントディスプレイは、距離計測等の複雑な制御を行うことなく、簡易にセンサノードまでの距離を推定することが可能となる。これにより、請求項１に記載の発明の効果に加えて、収集された計測値とセンサノードまでの距離とをヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明の計測可視化システムでは、ヘッドマウントディスプレイは、周囲に配置された状態のセンサノードの配置状態を認識することが可能となる。これにより、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、収集された計測値とセンサノードの配置状態とを示す映像とを、ヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明の計測可視化システムでは、ヘッドマウントディスプレイの周辺のセンサノードの累計数の状態に応じて、センサノードの配置状態も推定することが可能となる。これにより、請求項３に記載の発明の効果に加えて、センサノードにより計測された計測値とセンサノードの配置状態とを示す映像を、ヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、センサノード間を中継転送された転送データを受信する。そして、転送データに含まれている中継転送の回数に基づいてヘッドマウントディスプレイからセンサノードまでの距離指標を判断する。これにより、収集された計測値と判断された距離指標とを示す映像を、ユーザに視認させることが可能となる。
【００１９】
また、請求項６に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項５に記載の発明の効果に加えて、距離計測等の複雑な制御を行うことなく、簡易にセンサノードまでの距離指標を算出することが可能となる。これにより、収集された計測値とセンサノードまでの距離指標とを示す映像とを、ユーザに視認させることが可能となる。
【００２０】
また、請求項７に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項５又は６に記載の発明の効果に加えて、周囲に配置された状態のセンサノードの配置分布の状態を認識することが可能となる。これにより、収集された計測値とセンサノードの配置状態を示す映像とを、ユーザに視認させることが可能となる。
【００２１】
また、請求項８に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項７に記載の発明の効果に加えて、ヘッドマウントディスプレイの周辺のセンサノードの累計数の状態に応じて、センサノードの配置状態を視認特定することが可能となる。これにより、センサノードにより計測された計測値とセンサノードの配置状態とを示す映像を、ユーザに視認させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の計測可視化システム及びヘッドマウントディスプレイの実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、これらの図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている装置の構成、各種処理のフローチャートなどは、特に特定的な記載がない限り、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【００２３】
図１を参照し、計測可視化システム１の概要について説明する。図１は、計測可視化システム１の概要を示す模式図である。
【００２４】
図１に示すように、計測可視化システム１は、複数のセンサノード６（６０１〜６０５等）とヘッドマウントディスプレイ２とから構成される。センサノード６は、計測機能と無線通信機能を有する。センサノード６は、計測された計測値の情報（以下「計測値情報」という。）を無線通信により収集可能な、所謂センサネットワークを構成している。計測可視化システム１では、計測値情報はヘッドマウントディスプレイ２にて収集される。収集された計測値情報は、センサノード６の配置位置の情報とともに、観測者３に対して表示される。これにより観測者３は、可視化された計測値情報とセンサの配置位置とを認識可能となる。センサノード６にて計測される物理量としては特に限定されず、例えば、温度、湿度、圧力等が挙げられる。
【００２５】
個々のセンサノード６間の通信方式について概説する。センサノード６にて所定の物理量が計測された場合、計測された計測値情報は、無線によりヘッドマウントディスプレイ２に対して送信される。ここで、ヘッドマウントディスプレイ２とセンサノード６との間の距離が離れており、センサノード６が直接ヘッドマウントディスプレイ２と無線通信を行うことが不可能である場合、計測値情報は通信可能な隣接するセンサノード６間を中継転送され、ヘッドマウントディスプレイ２に収集される。具体的には、図１に示すように、センサノード６０１にて物理量が計測された場合、計測値情報を含む通信データ（以下「転送データ」という。）は、隣接する通信可能な他のセンサノード（例えばセンサノード６０２）に対して無線送信される。次いで、この転送データを受信したセンサノード６０２は、さらに隣接する通信可能な他のセンサノード（例えばセンサノード６０３）に対して、受信した転送データを無線送信する。これを繰り返すことにより（センサノード６０４、センサノード６０５）、転送データはヘッドマウントディスプレイ２に対して中継転送される。以上のような通信が行われることにより、ヘッドマウントディスプレイ２は計測値情報を収集可能となっている。
【００２６】
なお、本発明の通信方式は特定の中継転送方式に限定されるものではなく、従来周知の様々な無線中継転送方式が使用可能である。従って上記通信方式（フラッディング方式）のほか、中継先のセンサノード６を特定して転送データを送信することにより中継伝送を行うルーティング方式も使用可能である。
【００２７】
また本発明の計測可視化システム１では、センサノード６間は無線により通信が行われていたが、本発明はこれに限定されず、有線を介して通信が行われる構成としてもかまわない。
【００２８】
ヘッドマウントディスプレイ２における計測値情報表示方法について概説する。転送データを受信した場合、ヘッドマウントディスプレイ２では、計測値情報とともに転送データの中継回数（センサノード６にて中継転送された回数）が取得される。なお中継回数は、転送データに予め含まれており、センサノード６にて中継転送される場合において更新される（詳細は後述する。）。ヘッドマウントディスプレイ２では、取得された中継回数に基づいて、ヘッドマウントディスプレイ２とセンサノード６とがどの程度離れているかを示す距離指標として推定される。すなわち、中継回数が多いほどセンサノード６までは離れていて距離が遠いと推定される。そして、受信された計測値情報とともに、推定された距離指数が、ヘッドマウントディスプレイ２に表示される。これにより、センサノード６にて計測された計測値情報とセンサノード６の配置状態とを示す映像を、ヘッドマウントディスプレイ２を装着したユーザに対して視認させることが可能となる。
【００２９】
図２を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２の概略構成について説明する。図２は、ヘッドマウントディスプレイ２の外観構成を示した図である。
【００３０】
図２に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、画像信号に応じて変調されたレーザ光（以下「画像光４」という。）を走査させて出射させ、観測者３の少なくとも一方の眼の網膜に画像を直接投影する。これにより、観測者３に画像を視認させる。図２に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、画像信号に応じて画像光４を出射する出射装置１００と、その出射装置１００から出射された画像光４を導くと共に、その画像光４を観測者３の眼に向かって反射させるプリズム１５１と、出射装置１００及びプリズム１５１を支持する支持部材２００とを少なくとも備えている。
【００３１】
出射装置１００は、画像光４をプリズム１５１に対し出射させる。プリズム１５１は、出射装置１００に対して固定的な位置にあり、その出射装置１００から出射された画像光４を導き、その画像光４を観測者３の眼に向かって反射させる。プリズム１５１は、図示しないビームスプリッタ部を備えており、外界からの外光５を透過させ、観測者３の眼に導く。プリズム１５１は、観測者３の側方から入射された画像光４を観測者３の眼に入射させると共に、外界からの外光５を観測者３の眼に入射させる。これにより、実際の視界はもちろん、出射装置１００から出射された画像光４に基づく画像が視認可能となる。
【００３２】
なお本実施形態においては、プリズム１５１によって外光５と画像光４とを同時に視認することができるような構成とした。しかしながら本発明はこの構成に限定されず、例えば、プリズム１５１に代えてハーフミラーを用いることもできる。これにより、出射装置１００からの画像光４はハーフミラーに反射させて観測者３の眼に入射させると共に、外光５はハーフミラーを透過させて観測者３の眼に入射させることが可能となる。
【００３３】
また本実施形態においては、ヘッドマウントディスプレイとして、網膜走査を用いたシースルーのヘッドマウントディスプレイを例に挙げて説明したが、本発明はこの例に限定されず、例えば、反射型ＬＣＤを利用したヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【００３４】
図３を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２の電気的構成について説明する。図３は、ヘッドマウントディスプレイ２の電気的構成を示す模式図である。
【００３５】
図３に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、観測者３に画像を視認させる表示部４０、各種操作やデータの入力を行うための入力部４１、センサノード６と無線通信を行い転送データを受信するための近距離無線通信部４３、受信した転送データの情報や表示部４０に表示される画像（グラフィック）などのイメージデータ等が記憶されるフラッシュメモリ４９、ヘッドマウントディスプレイ２全体を制御する制御部４６、及び電源部４７を備えている。
【００３６】
表示部４０は、観測者３に視認させるための映像の情報（以下「映像情報」という。）を制御部４６より受信し、観測者３の網膜に直接投影させるために必要な各信号に変換する為の映像信号処理部７０、レーザ光を出力するレーザ群７２（青色出力レーザ（Ｂレーザ）７２１、緑色出力レーザ（Ｇレーザ）７２２、赤色出力レーザ（Ｒレーザ）７２３）、及び、レーザ群７２よりレーザ光を出力させるための制御を行うレーザドライバ群７１を備えている。そして、映像信号処理部７０の制御により、所望のレーザ光を所望のタイミングで出力させることが可能なように、映像信号処理部７０はレーザドライバ群７１と電気的に接続されている。またレーザドライバ群７１は、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、及びＲレーザ７２３と其々電気的に接続されている。また、映像信号処理部７０が制御部４６より映像信号を受信することが可能なように、映像信号処理部７０と制御部４６とはバスを介して電気的に接続されている。
【００３７】
表示部４０は、レーザ群７２より出力されたレーザ光を垂直方向に反射させることによって走査を行うガルバノミラー８１２及びガルバノミラー８１２の駆動制御を行う垂直走査制御回路８１１、レーザ群７２より出力されたレーザ光を水平方向に反射させることによって走査を行うガルバノミラー７９２及びガルバノミラー７９２の駆動制御を行う水平走査制御回路７９１を備えている。そして、映像信号処理部７０の制御により、所望の方向にレーザ光を反射させることが可能なように、映像信号処理部７０と垂直走査制御回路８１１及び水平走査制御回路７９１とは其々電気的に接続されている。また、垂直走査制御回路８１１はガルバノミラー８１２と電気的に接続されている。また、水平走査制御回路７９１はガルバノミラー７９２と電気的に接続されている。
【００３８】
表示部４０は、観測者３が視認する画像の奥行きを調整する為にレーザ光の波面曲率（拡がり具合）を変調する為の波面曲率変調部７８及び波面曲率変調部７８を駆動させるための波面曲率駆動回路８３を備えている。そして、映像信号処理部７０よりレーザ光を所望の変調度合にて変調させることが可能なように、映像信号処理部７０は波面曲率駆動回路８３と電気的に接続されている。また波面曲率駆動回路８３は波面曲率変調部７８と電気的に接続されている。
【００３９】
入力部４１は、各種機能キーなどからなる操作ボタン群５０、操作ボタン群５０のキーが操作されたことを検出し、制御部４６に通知する入力制御回路５１を備えている。そして、操作ボタン群５０のキーに入力された情報を制御部４６にて認識することが可能なように、操作ボタン群５０は入力制御回路５１と電気的に接続されている。また入力制御回路５１は制御部４６と電気的に接続されている。
【００４０】
近距離無線通信部４３は、センサノード６との間で無線電波の送受信を行う近距離無線通信モジュール５７と、この近距離無線通信モジュール５７を制御し、転送データを受信する近距離無線通信制御回路５８とを備えている。そして、制御部４６にて転送データを取得することが可能なように、制御部４６と近距離無線通信制御回路５８とはバスを介して電気的に接続されている。また、近距離無線通信モジュール５７は近距離無線通信制御回路５８と電気的に接続されている。
【００４１】
なお、近距離無線通信モジュール５７の通信方式としては、センサノード６と通信を行うことが可能であれば特に限定されず、従来周知の無線通信方式が使用可能である。例えば、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）規格、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂなど）規格、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢ規格などに準拠した無線通信方式が使用可能である。また、赤外線を利用したＩｒＤＡ（Infrared Data Association）規格に準拠した無線通信方式も使用可能である。
【００４２】
電源部４７は、ヘッドマウントディスプレイ２を駆動させるための電源となる電池５９、及び、電池５９の電力をヘッドマウントディスプレイ２に供給すると共に、充電用アダプタ（図示せず）から供給される電力を電池５９へ供給して電池５９の充電を行う充電制御回路６０を備えている。
【００４３】
フラッシュメモリ４９は、制御部４６より記憶領域に記憶された情報を参照することが可能なように、バスを介して制御部４６と電気的に接続されている。フラッシュメモリ４９に記憶される情報の詳細については後述する。
【００４４】
制御部４６は、ヘッドマウントディスプレイ２全体を制御する機能を有しており、例えば、近距離無線通信部４３を介してセンサノード６より受信された転送データに含まれる情報に基づき、センサの配置状態を特定する為の処理を行う。また例えば、所望の映像を観測者３に視認させるために、表示部４０を制御する。制御部４６は、ＣＰＵ６１、各種プログラムを格納したＲＯＭ６２、各種データが一時的に記憶されるＲＡＭ４８などから構成されている。制御部４６では、ＣＰＵ６１がＲＯＭ６２に格納された各種プログラムを読み出しすることにより、各処理が実行される。ＲＡＭ４８には、ＣＰＵ６１が各処理を実行する場合に必要な各種フラグやカウンタ等が記憶される。
【００４５】
表示部４０にて画像光４が形成される過程の概要について、図４を参照して詳説する。図４は、表示部４０の電気的及び光学的構成を示す模式図である。表示部４０は、図４に示すように、光源ユニット部６５、波面曲率変調部７８、水平走査系７９、第一リレー光学系８０、垂直走査系８１、第二リレー光学系８２を備えている。光源ユニット部６５は、映像信号処理部７０、レーザドライバ群７１、レーザ群７２、コリメート光学系７３、ダイクロイックミラー群７４、結合光学系７５、及び波面曲率駆動回路８３を備えている。波面曲率変調部７８は、波面曲率変調器７８１、固定焦点レンズ７８２、及び可変焦点レンズ７８３を備えている。水平走査系７９は、水平走査制御回路７９１及びガルバノミラー７９２を備えている。垂直走査系８１は、垂直走査制御回路８１１及びガルバノミラー８１２を備えている。
【００４６】
光源ユニット部６５の構成について詳説する。映像信号処理部７０は、既述のように、制御部４６と電気的に接続されている。そして、制御部４６を介して所望の情報を網膜に投影させるためにＣＰＵ６１にて作成された映像情報が入力される。映像信号処理部７０には、輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）、垂直同期信号６７及び水平同期信号６８、奥行き信号８４が其々電気的に接続されている。映像信号処理部７０では、入力された映像情報を網膜に投影させるための要素となる各信号（輝度信号、水平同期信号、垂直同期信号、奥行き信号）が生成される。生成された各信号は、輝度信号６６、水平同期信号６８、垂直同期信号６７、及び奥行き信号８４に対して画素毎に出力される。
【００４７】
輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）は、レーザドライバ群７１（Ｂレーザドライバ７１１、Ｇレーザドライバ７１２、Ｒレーザドライバ７１３）に其々電気的に接続されている。水平同期信号６８は、水平走査系７９の水平走査制御回路７９１に接続されている。垂直同期信号６７は、垂直走査系８１の垂直走査制御回路８１１に接続されている。奥行き信号８４は、波面曲率駆動回路８３に接続されている。
【００４８】
レーザドライバ群７１は、レーザ群７２（Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３）に其々電気的に接続されている。レーザドライバ群７１は、輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）を介して伝達された各信号の各輝度信号に基づいて、強度変調されたレーザ光をレーザ群７２より出射させるために、レーザ群７２を駆動する。
【００４９】
レーザドライバ群７１の制御に基づきレーザ群７２より出射された３色（青色、緑色、赤色）のレーザ光を平行光にコリメートさせることが可能なコリメート光学系７３（７３１〜７３３）、コリメート光学系７３にてコリメートされたレーザ光を合波させることが可能なダイクロイックミラー群７４（７４１〜７４３）、合波されたレーザ光を光ファイバ７６に導くための結合光学系７５が其々設けられる。
【００５０】
尚、レーザ群７２（Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３）として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。
【００５１】
表示部４０のうち光源ユニット部６５を除く部分の構成について詳説する。光源ユニット部６５より光ファイバ７６に対して導かれたレーザ光は、波面曲率変調部７８の固定焦点レンズ７８２に導かれる。固定焦点レンズ７８２より出射されたレーザ光は、可変焦点レンズ７８３に導かれる。
【００５２】
波面曲率変調部７８の動作原理について概説する。可変焦点レンズ７８３の焦点距離と固定焦点レンズ７８２の焦点距離とが同じ距離となっている状態では、可変焦点レンズ７８３を通過したレーザ光は、可変焦点レンズ７８３の主点と固定焦点レンズ７８２の主点との中間で焦点を結ぶので、可変焦点レンズ７８３を通過するレーザ光は平行光にコリメートされる。一方、可変焦点レンズ７８３の焦点距離と固定焦点レンズ７８２の焦点距離とが異なるような状態では、可変焦点レンズ７８３を通過するレーザ光は平行光にコリメートされず、所定角度の広がりを持って拡散する。この拡散の度合いにより、見かけ上の発光点を前後に移動させることが可能となる。このように波面曲率変調部７８では、レーザ光の波面曲率（拡がり具合）を変化させることにより、観測者３が視認する画像の奥行きを調整している。
【００５３】
波面曲率変調器７８１は、可変焦点レンズ７８３の焦点距離を調整する働きを有しており、駆動信号６９を介して波面曲率駆動回路８３と電気的に接続されている。波面曲率変調器７８１は、波面曲率駆動回路８３より出力される駆動信号６９に基づいて駆動される。波面曲率駆動回路８３では、映像信号処理部７０より生成され出力される奥行き信号８４に基づいて波面曲率変調器７８１を駆動させるための信号が生成される。生成された信号が、波面曲率変調器７８１を駆動させるために波面曲率変調器７８１に対して出力される。
【００５４】
可変焦点レンズ７８３を通過したレーザ光を、水平方向に走査させるためのガルバノミラー７９２が設けられる。ガルバノミラー７９２の偏向面７９３に入射されたレーザ光は、水平走査制御回路７９１の制御により、水平同期信号６８より受信される水平同期信号に同期して水平方向に走査される。本実施の形態の水平走査系７９は、表示すべき画像の１走査線毎に、レーザ光を水平方向に水平走査（１次走査の一例）させるための光学系である。
【００５５】
水平走査されたレーザ光を垂直走査系８１に導くための第一リレー光学系８０が設けられる。また、第一リレー光学系８０により導かれたレーザ光を垂直方向に走査させるためのガルバノミラー８１２が設けられる。ガルバノミラー８１２の偏向面８１３に入射されたレーザ光は、垂直走査制御回路８１１の制御により、垂直同期信号６７より受信される垂直同期信号に同期して垂直方向に走査される。本実施の形態の垂直走査系８１は、表示すべき画像の１フレーム毎に、レーザ光を最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に垂直走査（２次走査の一例）する光学系である。
【００５６】
垂直走査されたレーザ光（画像光４）をプリズム１５１に導くための第二リレー光学系８２が設けられる。第二リレー光学系８２にて導かれた画像光４は、プリズム１５１に入射される。プリズム１５１は、第二リレー光学系８２と観測者３の瞳孔９０との間に配置される。プリズム１５１は、画像光４を全反射させるなどして、観測者３の瞳孔９０に導く。
【００５７】
上述の表示部４０では、水平走査系７９は、垂直走査系８１より高速にすなわち高周波数でレーザ光を走査するように設計される。また、第一リレー光学系８０は、水平走査系７９のガルバノミラー７９２と、垂直走査系８１のガルバノミラー８１２とが共役となるように設けられる。第二リレー光学系８２は、ガルバノミラー８１２と、ユーザの瞳孔９０とが共役となるように設けられる。
【００５８】
本発明の実施形態のヘッドマウントディスプレイ２が、外部からの映像信号を受けてから、ユーザの網膜上に映像を投影するまでの過程について、図４を参照して説明する。
【００５９】
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ２では、光源ユニット部６５に設けられた映像信号処理部７０が映像信号を受信する。次いで映像信号処理部７０より、赤、緑、青の各色のレーザ光を出力させるためのＢ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３からなる輝度信号６６、水平同期信号６８、垂直同期信号６７、及び奥行き信号８４が出力される。
【００６０】
Ｂレーザドライバ７１１、Ｇレーザドライバ７１２、Ｒレーザドライバ７１３は、各々入力されたＢ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３に基づき、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３に対してそれぞれの駆動信号を出力する。
【００６１】
上述の駆動信号に基づいて、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３は、それぞれ強度変調されたレーザ光を発生させる。発生されたレーザ光は、コリメート光学系７３に出力される。レーザ光は、コリメート光学系７３によってそれぞれが平行光にコリメートされ、更に、ダイクロイックミラー群７４に入射されて１つのレーザ光となるよう合成される。合成されたレーザ光は、結合光学系７５によって光ファイバ７６に入射されるよう導かれる。
【００６２】
光ファイバ７６を伝達したレーザ光は固定焦点レンズ７８２に導かれる。そして可変焦点レンズ７８３に出射される。可変焦点レンズ７８３は、波面曲率駆動回路８３及び波面曲率変調器７８１の制御により焦点が変化される。可変焦点レンズ７８３を通過したレーザ光は、水平走査系７９に出射される。
【００６３】
水平走査系７９に入射されたレーザ光は、ガルバノミラー７９２の偏向面７９３にて、水平同期信号６８に同期して水平方向に走査される。ガルバノミラー７９２は、水平同期信号６８に同期して、その偏向面７９３が入射光を水平方向に反射するように往復振動をしている。このガルバノミラー７９２によってレーザ光は水平方向に走査される。水平走査されたレーザ光は、第一リレー光学系８０を介し、垂直走査系８１に出射される。
【００６４】
第一リレー光学系８０では、ガルバノミラー７９２の偏向面７９３とガルバノミラー８１２の偏向面８１３とが共役の関係となるように調整され、また、ガルバノミラー７９２の面倒れが補正される。
【００６５】
垂直走査系８１に入射されたレーザ光は、ガルバノミラー８１２の偏向面８１３にて、垂直同期信号６７に同期して垂直方向に走査される。ガルバノミラー８１２は、ガルバノミラー７９２が水平同期信号６８に同期することと同様に垂直同期信号６７に同期して、その偏向面８１３が入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしている。このガルバノミラー８１２によってレーザ光は垂直方向に走査される。
【００６６】
水平走査系７９及び垂直走査系８１によって垂直方向及び水平方向に２次元に走査されたレーザ光（画像光４）は、ガルバノミラー８１２の偏向面８１３と、ユーザの瞳孔９０とが共役の関係となるように設けられた第二リレー光学系８２、プリズム１５１によりユーザの瞳孔９０へ入射され、網膜上に投影される。
【００６７】
以上説明した過程を経ることにより、観測者３は、２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することが可能となる。なお、水平走査系７９のガルバノミラー７９２と、垂直走査系８１のガルバノミラー８１２とは、名称を同じように説明したが、光を走査するように其の反射面が揺動（回転）させられるものであれば、共振タイプ、非共振タイプ等、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。
【００６８】
図５を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２のフラッシュメモリ４９に記憶されている情報について説明する。図５は、ヘッドマウントディスプレイ２のフラッシュメモリ４９の記憶領域を示す模式図である。図５に示すように、フラッシュメモリ４９には、第一記憶領域４９１、第二記憶領域４９２、及びその他の領域が設けられている。第一記憶領域４９１には、センサノード６より受信された計測値情報に中継回数とセンサノード６を特定するための情報（センサＩＤ）が対応付けられたテーブル（受信データテーブル）が記憶される。第二記憶領域４９２には、ヘッドマウントディスプレイ２の表示部４０を介して観測者３に視認させる映像（第一表示態様１１０、第二表示態様１２０、図１２及び図１３参照、詳細後述）の情報が記憶される。
【００６９】
第一記憶領域４９１に記憶される受信データテーブルの詳細について、図６を参照して説明する。図６は、受信データテーブルを示す模式図である。受信データテーブルには、センサノード６より受信された転送データに含まれる情報が記憶される。図６に示す受信データテーブルは、センサＩＤ、中継回数、及び計測値情報の情報項目が設けられている。
【００７０】
センサＩＤには、転送データの発信元のセンサノードのＩＤが記憶される。中継回数には、ＩＤにて特定されるセンサノード６より発信された転送データに含まれている中継回数が記憶される。計測値情報には、ＩＤにて特定されるセンサノード６のセンサにて計測された物理量が記憶される。図６に示す例では、ＩＤ：１のセンサノードより送信された転送データは、５回中継転送されることによりヘッドマウントディスプレイ２に到達されており、その計測値は「０．０５」である。また、ＩＤ：２のセンサノードより送信された転送データは、１回中継転送されることによりヘッドマウントディスプレイ２に到達されており、その計測値は「１．２」である。
【００７１】
図７を参照し、センサノード６の電気的構成について説明する。図７は、センサノード６の電気的構成を示す模式図である。図７に示すように、センサノード６は、通信制御や計測制御等を司るＣＰＵ１０１、ＣＰＵ１０１にて実行される各制御プログラムやパラメータが記憶されるＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１の処理時に使用されるフラグやタイマ等が記憶されるＲＡＭ１０３を備えている。そして、ＣＰＵ１０１よりＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３の記憶領域にアクセスすることが可能なように、ＣＰＵ１０１とＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３はそれぞれバスを介して電気的に接続されている。
【００７２】
センサノード６は、所定の物理量を計測値として計測可能なセンサ１０４を備えている。そして、センサ１０４により計測された計測値をＣＰＵ１０１にて認識することが可能なように、ＣＰＵ１０１とセンサ１０４とはそれぞれバスを介して電気的に接続されている。
【００７３】
センサノード６は、無線通信を行うことが可能な無線通信モジュール１０５を備えている。無線通信モジュール１０５は、ＣＰＵ１０１より受信したデータを所定の変調方式により変調し、図示外のアンテナを介して電波送信することが可能となっている。また、図示外のアンテナを介して受信された電波信号を復調し、復調されたデータをＣＰＵ１０１に対して転送することが可能となっている。そしてＣＰＵ１０１と無線通信モジュール１０５とはバスを介して電気的に接続されている。
【００７４】
図８を参照し、センサノード６のＣＰＵ１０１にて実行される転送データ送受信処理について説明する。図８は、センサノード６のＣＰＵ１０１にて実行される転送データ送受信処理のフローチャートである。転送データ送受信処理は、センサノード６の電源が投入された場合において、ＣＰＵ１０１により起動され実行される。
【００７５】
図８に示すように、センサノード６の電源が投入された場合、はじめに、ＲＡＭ１０３に記憶されているタイマを一定周期で更新する処理が開始される（Ｓ１１）。これにより、経過時間の監視が開始される。
【００７６】
次いで、経過時間の監視を開始した時点から所定時間が経過したかが判断される（Ｓ１３）。タイマの値が所定値となり、所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、センサ１０４より計測値が取得される（Ｓ１５）。そして、取得された計測値の情報（計測値情報）と、自身のＩＤと、中継回数（「０」が記憶される）とを含む転送データが作成される。作成された転送データは、無線通信モジュール１０５を介して無線送信される（Ｓ１７）。次いで、監視中のタイマがリセットされる（Ｓ１９）。そしてＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００７７】
タイマの値が所定値となっておらず、所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１３：ＮＯ）、無線通信モジュール１０５を介して他のセンサノード６より転送データを受信したかが判断される（Ｓ２０）。転送データを受信していない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、特段処理を行うことなくＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００７８】
他のセンサノード６より転送データを受信した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、はじめに、受信した転送データに含まれている中継回数に「１」が加算されて更新される（Ｓ２１）。次いで、更新された中継回数が所定値以上となっているかが判断される（Ｓ２３）。中継回数が所定値以上となっている場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、中継送信を行う必要がないと判断されるので、特段処理を行うことなくＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００７９】
中継回数が所定値未満である場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、中継回数が更新された状態の転送データは無線通信モジュール１０５を介して無線送信される（Ｓ２５）。そしてＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００８０】
以上説明した処理を実行することにより、センサノード６は周期的にセンサ１０４により計測される計測値を取得する。そして計測値情報が含まれた状態の転送データを無線送信する。また、他のセンサノード６より転送データを受信した場合には、データに含まれる中継回数を更新し、再度無線送信することにより中継転送する。ここで、更新された中継回数が所定値以上となっている場合には中継転送を中止する。これにより、センサネットワーク内に転送データが長時間滞留してしまうことを防止している。
【００８１】
ヘッドマウントディスプレイ２のＣＰＵ６１にて実行される各種処理について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、メイン処理のフローチャートである。図１０は、表示データ作成処理のサブルーティンフローチャートである。メイン処理は、ヘッドマウントディスプレイ２の電源が投入された場合においてＣＰＵ６１により起動され実行される。
【００８２】
図９を参照し、メイン処理について説明する。ヘッドマウントディスプレイ２の電源が投入されると、はじめにＲＡＭ４８に記憶されているタイマを一定周期で更新する処理が開始される（Ｓ３１）。これにより、経過時間の監視が開始される。
【００８３】
次いで、経過時間の監視を開始した時点から所定時間が経過したかが判断される（Ｓ３３）。タイマの値が所定値となっておらず、所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ３３：ＮＯ）、センサノード６より送信された転送データを受信したかが判断される（Ｓ３９）。受信していない場合（Ｓ３９：ＮＯ）、特段の処理を行うことなくＳ３３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００８４】
センサノード６より転送データを受信している場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、転送データに含まれているセンサＩＤ、中継回数、及び計測値情報が抽出される。抽出されたこれらの情報は、第一記憶領域４９１に記憶されている受信データテーブルに記憶される。なお、第一記憶領域４９１に記憶されている受信データテーブルが参照され、転送データに含まれるセンサＩＤ（以下「受信センサＩＤ」という。）と同一のセンサＩＤが受信データテーブルに記憶されている場合には、受信データテーブルに記憶されている計測値情報のうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている計測値情報に、受信した転送データに含まれる計測値情報が上書きされ新たに記憶される（Ｓ４０）。
【００８５】
次いで、受信した転送データに含まれる中継回数と、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている中継回数とが比較される（Ｓ４１）。転送データに含まれる中継回数が、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている中継回数と比較して小さい場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている中継回数に、転送データに含まれている中継回数が上書きされ記憶される（Ｓ４３）。そしてＳ３３の処理に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。一方、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている転送データの方が大きい場合は（Ｓ４１：ＮＯ）、特段処理を行うことなくＳ３３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００８６】
一方、タイマの値が所定値となり、所定時間が経過したものと判断された場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、受信データテーブルに記憶されている情報をヘッドマウントディスプレイ２に表示させる場合の表示映像を作成する処理（表示データ作成処理、図１０参照）が実行される（Ｓ３５）。
【００８７】
図１０を参照し、表示データ作成処理について説明する。図１０に示すように、表示データ作成処理では、はじめに、受信データテーブルが参照される。そして記憶されているセンサＩＤの数の累計が、中継回数毎に算出される（算出された数を、以下「累計数」という。）。これにより、センサノード６の数の累計が、中継回数毎に算出される（Ｓ５１）。次いで、受信データテーブルに記憶されている中継回数のうち最も小さい中継回数に対応する累計数（以下「第一累計数」という。）が特定される。特定された第一累計数は変数Ｍ１に格納される（Ｓ５３）。次いで、最も大きい中継回数の１／２より大きい中継回数、例えば、最も大きい中継回数の３／４に相当する値に近い中継回数に対応する累計数（以下「第二累計数」という。）が特定される。特定された第二累計数は変数Ｍ２に記憶される（Ｓ５５）次いで、変数Ｍ１と変数Ｍ２とが比較される（Ｓ５７）。
【００８８】
図１１を参照し、中継回数毎の累計数とセンサノード６の数との関係について説明する。図１１は、中継回数と中継回数毎のセンサノード数との関係を示す模式図である。図１１に示すように、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されている場合、センサノード数は（Ａ）に示す分布の傾向を示す。（Ａ）では、中継回数の増加に伴い、センサノード数が急激に減少する傾向を示している。一方、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている場合、（Ｂ）に示す分布の傾向を示す。（Ｂ）では、中継回数の増加に伴い、センサノード数が緩やかに減少する傾向を示している。本発明では、この分布の傾向を簡易に判断することによって、センサノード６の分布の傾向を判断している。
【００８９】
変数Ｍ１のｋ倍である（ｋ×Ｍ１）が変数Ｍ２以上となった場合（Ｓ５７：ＹＥＳ）、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２の周囲を取り囲むように配置されていると判断される。ここでｋは、Ｍ２が最も大きい中継回数の１／２の値なら例えばｋ＝０．７、最も大きい中継回数の３／４の値ならｋ＝０．５のように選択される。累計数はある程度の変動があるので、ｋによって変動の影響に対し余裕をもたせている。これにより、変動に依らない判定を行うことを可能としている。この場合、フラッシュメモリ４９の第二記憶領域４９２に記憶されている表示態様のうち、第一表示態様１１０（図１２参照）が選択される（Ｓ５９）。そしてＳ６１に移行される。一方、（ｋ×Ｍ１）がＭ２より小さい場合（Ｓ５７：ＮＯ）、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されていると判断される。この場合、フラッシュメモリ４９の第二記憶領域４９２に記憶されている表示態様のうち、第二表示態様１２０（図１３参照）が選択される（Ｓ６５）。そしてＳ６１の処理に移行される。
【００９０】
（ｋ×Ｍ１）が変数Ｍ２以上となった場合、ヘッドマウントディスプレイ２から距離が離れるに従い、センサノード６の分布数が少なくなっていると判断される。分散配置されたセンサノード６の略中央にヘッドマウントディスプレイ２が配置されている場合には、ヘッドマウントディスプレイ２からの距離が所定以上となった場合に、センサノード６の分布数は急激に減少する。従ってこのような分布傾向（（ｋ×Ｍ１）≧Ｍ２）を示す場合には、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されていると判断される。
【００９１】
一方、変数Ｍ２と比較して（ｋ×Ｍ１）の方が小さい場合、ヘッドマウントディスプレイ２からの距離の遠近によらず、センサノード６の分布数はほぼ一定であると判断される。例えば、ヘッドマウントディスプレイ２が大きな壁に面接するように配置され、センサノード６の分布が特定の方向（壁のない方向）に密集して配置されている場合に、センサノード６の分布は距離に依存せずほぼ一定となる。従ってこのような分布傾向（（ｋ×Ｍ１）＜Ｍ２）を示す場合には、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されていると判断される。
【００９２】
図１２及び図１３を参照し、第一表示態様１１０及び第二表示態様１２０について説明する。図１２は、第一表示態様１１０を示す模式図である。図１３は、第二表示態様１２０を示す模式図である。第一表示態様１１０は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２の周囲を取り囲むように配置されている様子を示している。第二表示態様１２０は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている様子を示している。
【００９３】
図１２を参照し、第一表示態様１１０について説明する。図１２に示すように、第一表示態様１１０は、半径の異なる５つの円が同心円状に重なって配置された形状を有している。半径の小さい順に、第一円１１１、第二円１１２、第三円１１３、第四円１１４、及び第五円１１５が配置される。第一円１１１は、中継回数が０回の計測値情報に対応する。以下、第二円１１２は中継回数１回、第三円１１３は中継回数２回、第四円１１４は中継回数３回、第五円１１５は中継回数４回の計測値情報に其々対応する。其々の円の色は、計測値情報に基づいて定められる（詳細は後述する。）。第一表示態様１１０では、円の中心にヘッドマウントディスプレイ２が配置され、その周囲を覆うようにセンサノード６が配置されている状態が模式的に示されている。すなわち、センサネットワークで物理量が検出される領域の中央部分にヘッドマウントディスプレイ２があることを示す。
【００９４】
また第一表示態様１１０には、円の中心から外方に延びる直線状の矢印１１６が描かれている。矢印１１６は、第一円１１１〜第五円１１５の其々の距離の指標を示すためのものである。図１２に示す例では、1目盛が１ｍを示している。
【００９５】
図１３を参照し、第二表示態様１２０について説明する。図１３に示すように、第二表示態様１２０は、半径の異なる５つの半円が、同心円状であり且つ直径を同一線上に重ねた状態となる構成を有している。半径の小さい順に、第一円１２１、第二円１２２、第三円１２３、第四円１２４、及び第五円１２５が配置される。第一円１２１は、中継回数が０回の計測値情報に対応する。以下、第二円１２２は中継回数１回、第三円１２３は中継回数２回、第四円１２４は中継回数３回、第五円１２５は中継回数４回の計測値情報に其々対応する。其々の円の色は、計測値情報に基づいて定められる（詳細は後述する。）。第二表示態様１２０では、円の中心にヘッドマウントディスプレイ２が配置され、特定方向にセンサノード６が密集して配置されている様子が模式的に示されている。すなわち、センサネットワークで物理量が検出される領域の端の部分にヘッドマウントディスプレイ２があることを示す。
【００９６】
また第二表示態様１２０には、第一表示態様１１０と同様、円の中心から外方に延びる直線状の矢印１２６が描かれている。矢印１２６は、第一円１２１〜第五円１２５の其々の距離の指標を示すためのものである。図１３に示す例では、1目盛が１ｍを示している。
【００９７】
図１０に示すように、表示態様が選択された後、Ｓ６１では、フラッシュメモリ４９の第一記憶領域４９１に記憶されている受信データテーブルが参照され、中継回数毎に計測値情報の平均値が算出される（Ｓ６１）。算出された平均値は、中継回数毎に上述の表示態様（第一表示態様１１０、第二表示態様１２０）を構成する各円に割り当てられる。また、算出された平均値には、予め定められた平均値に対応する色（例えば、平均値０：青色、平均値１〜５：緑色、平均値６〜１０：黄色、平均値１１〜１５：赤色）が割り当てられる。その結果、選択された表示態様（第一表示態様１１０又は第二表示態様１２０）を構成する各円の色が決定される（Ｓ６３）。また、異常を検知したい場合は、平均値ではなく中継回数毎に計測値情報の最大値や最小値を選択して、それに対応する色を割り当てても良い。
【００９８】
次いで、其々の中継回数に１加算された値に隣接するセンサノード間の距離の平均値Ａ（例えば３ｍ）が乗算される。算出された結果の値は、ヘッドマウントディスプレイ２からセンサノード６までの間の距離（以下「センサノード距離」という。）とされる（Ｓ６４）。例えば、中継回数０回の場合は「（０＋１）×Ａ（ｍ）＝Ａ（ｍ）」、中継回数１回の場合は「（１＋１）×Ａ（ｍ）＝２Ａ（ｍ）」、中継回数２回の場合は「（２＋１）×Ａ（ｍ）＝３Ａ（ｍ）」・・・のようにセンサノード距離が算出される。そして算出されたセンサノード距離に基づき、上述のＳ５９、Ｓ６５、Ｓ６１にて特定された表示態様中の矢印（１１６、１２６）の目盛間隔が特定される。そして表示データ作成処理は終了され、メイン処理に戻る。
【００９９】
災害場所に臨時にセンサノード６を設置したり、センサノード６の位置が入手できない場所で活動する場合は、センサノード６の位置は不明であり、上述にて算出される距離は、正確な距離というよりは距離の指標を示すものである。センサノード６が直線上に等間隔で並んでいれば、中継回数にセンサノード間距離を乗算すれば正確な距離を求めることができる。実際には、センサノード６は等間隔に設置されているとは限らず、また、直線上に並んでいることは少ない。通信事情によっては、最短経路で中継されるとは限らず、迂回して中継されることも発生する。しかしながら、一般的に中継回数が多いほどセンサノード６が遠くにあるといえるので、センサノード６の位置が不明の場合、中継回数を元にセンサノード６までどの程度離れているかを示す距離指標を示すことはユーザにとって、センサノード６までの距離感を把握するのに非常に有用である。
【０１００】
Ａとしては、センサノード６間の距離は同一であるとは限らないためその平均値を用いることができる。あるいは無線信号の通信可能距離をＡとして設定しても良い。また、中継回数が多いほど迂回されて中継される確率も高くなるので、中継回数が多いほどＡの値を漸次小さくしていっても良い距離指標を得ることができる。
【０１０１】
上述のように算出することによって、注目する値を示したセンサノード６が近いのか、離れているのかという距離指標を示すことができる。さらに、センサノード６間平均距離を仮定すれば、どの程度の距離が離れているかも推定することができる。Ａは予めメモリに記憶しておいても良いし、状況に応じて利用者が操作部から入力しても良い。
【０１０２】
なお、距離そのものにこだわらず、感覚的に遠近感がわかれば良い場合は、ヘッドマウントディスプレイ２にて表示させる場合の表示可能最大長を（最大中継回数＋１）で割った値をＡとして距離指標とすれば良い。
【０１０３】
図９に示すように、表示データ作成処理（Ｓ３５）が終了した後のメイン処理では、表示データ作成処理にて確定した表示態様（色が着色され、矢印の目盛間隔が特定された状態の表示態様（第一表示態様１１０又は第二表示態様１２０）を観測者３に視認させるための制御が実行される（Ｓ３６）。次いで、Ｓ３１にて開始された経過時間の監視がリセットされ、新たに経過時間監視が開始される（Ｓ３７）。そしてＳ３３の処理に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【０１０４】
図１４を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２を介して観測者３に視認される映像について説明する。図１４は、ヘッドマウントディスプレイ２を介して観測者３に視認される映像の一例を示した模式図である。
【０１０５】
図１４に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２には第一表示態様１１０が視野の左側に表示される。また、本実施の形態ではシースルータイプのヘッドマウントディスプレイ２を想定しているため、直接観測者３に視認される周囲の像が併せて映し出される。
【０１０６】
図１４に示す例では、第一表示態様１１０が表示されている。像を視認した観測者３は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２の周囲を覆うように配置されていることを認識することが可能となる。また、第一表示態様１１０中第一円１１１の色を視認することにより、観測者３の最も近傍に配置されているセンサノード６にて計測された計測値を認識することが可能となる。同様に、第二円１１２、第三円１１３、第四円１１４、第五円１１５の色を視認することにより、センサノード６の計測値を観測者３からの距離毎に認識することが可能となる。併せて、矢印１１６の表示により、観測者３と各センサノード６との間の距離を具体的に推定して認識することが可能となる。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態では、ヘッドマウントディスプレイ２を装着した観測者３に対して、センサノード６にて計測された計測値を配置位置の情報とともに表示させ視認させることが可能となる。ヘッドマウントディスプレイ２は、センサノード６より送信される転送データの中継回数に所定の値（通信可能距離Ａ）を乗算した結果に基づき、ヘッドマウントディスプレイ２よりどの位離れた位置にセンサノード６が配置されているかを特定する。これにより、距離計測等の複雑な制御を行うことなく、簡易にセンサノード６までの距離を推定することが可能となる。
【０１０８】
また、転送データの中継回数毎の累計数を算出し、その分布の傾向に基づいて、センサノード６の配置状態を特定する。具体的には、算出した累計数の傾向に応じ、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２の周囲を覆うように配置されているか、又は特定の方向に密集して配置されているかを特定する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ２を装着した観測者３に対して、センサノード６がどのように分布しているかを表示させ認識させることが可能となる。
【０１０９】
図８のＳ１５の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「計測手段」に相当し、Ｓ１７、Ｓ２５の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「センサ送信手段」に相当し、Ｓ２０の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「センサ受信手段」に相当し、Ｓ２１の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「中継更新手段」に相当する。
【０１１０】
図９のＳ３９の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「ディスプレイ受信手段」に相当し、Ｓ４３の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「記憶制御手段」に相当し、フラッシュメモリ４９の第一記憶領域４９１が本発明の「記憶手段」に相当する。図１０のＳ６４の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「距離特定手段」に相当する。図９のＳ３６の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「表示制御手段」に相当し、図４の表示部４０が本発明の「表示手段」に相当する。
【０１１１】
図１０のＳ５１及びＳ５３の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「累計手段」に相当し、Ｓ５７の結果に基づいてＳ５９又はＳ６５の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「配置状態特定手段」に相当する。図１０のＳ５７の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「累計数比較手段」に相当し、Ｓ５７の結果に基づいて、Ｓ５９またはＳ６５のうちいずれかを判断する処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「相対配置判断手段」に相当する。
【０１１２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。上述の実施の形態では、図１２及び図１３に示すような表示態様を特定し、観測者３に対して表示させていたが、本発明はこの方法に限定されない。
【０１１３】
図１５を参照し、変形例における表示態様１３７について説明する。図１５は、表示態様１３７を示す模式図である。図１５に示すように、表示態様１３７では、半径の異なる５つの円（半径の小さい順に、第一円１３１、第二円１３２、第三円１３３、第四円１３４、第五円１３５）が同心円状に重なった状態であり、且つ、直径と平行方向に延びる線分１３６により円の一部分を欠いた状態となっている。また、Ｍ１とＭ２との関係に応じ、円の中心と線分１３６との距離を変化させる。これにより、センサノード６の分布の状態をより詳細に表現して観測者３に認識させることが可能となる。
【０１１４】
図１２及び図１３における第一円〜第五円は、ヘッドマウントディスプレイ２からセンサノード６間での距離に其々対応付けられているので、これらを平面的に表示させるのではなく、波面曲率変調部７８を制御することにより立体的に表示させてもよい。図１６及び図１７を参照し、立体的に表示させる場合の表示態様について説明する。図１６は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されている状態を立体的に表示させる場合の表示態様１４０を示す模式図である。図１７は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている場合の表示態様１６０を示す模式図である。
【０１１５】
図１６を参照し、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されている状態を立体的に表示させる場合の表示態様１４０について説明する。図１６に示すように、表示態様１４０では、二等辺三角形が垂直方向に１０等分された形状を有している。分割領域（左側から順に、領域１４１〜１５０）は、領域１４５及び１４６が中継回数０回、領域１４４及び１４７が中継回数１回、領域１４３及び１４８が中継回数２回、領域１４２及び１４９が中継回数３回、領域１４１及び１５０が中継回数４回の計測情報にそれぞれ対応する。其々の色は、計測値情報に基づいて定められる。センサノード群の中央を領域１４５及び１４６とし、両端へ行くほど低くなるような三角形で表している。なお、其々の領域の面積は、同一中継回数のセンサノード６の累計数を模式的に示すようにしてもよい。
【０１１６】
また、波面曲率変調器７８１を制御して可変焦点レンズ７８３を駆動させることにより、領域１４５及び領域１４６を最も観測者３の近傍に配置させ、領域１４４→領域１４２、及び領域１４７→領域１４９にかけて除々に遠方に配置させ、領域１４１及び領域１５０を最も遠方に配置させて視認させる。なおこの場合、表示フレーム毎に近傍領域から遠方領域に順番に切替るように制御してもよい。これにより観測者３は、実際の距離感が再現された状態の表示態様１４０を視認することが可能となる。
【０１１７】
図１７を参照し、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている場合の表示態様１６０について説明する。図１７に示すように、表示態様１６０では、直角三角形が垂直方向に５等分された形状を有している（直角部分が左側に配置される。）。分割領域（右側から順に、領域１６１〜１６５）は、領域１６１が中継回数０回、領域１６２が中継回数１回、領域１６３が中継回数２回、領域１６４が中継回数３回、領域１６５が中継回数４回の計測情報にそれぞれ対応する。其々の色は、計測値情報に基づいて定められる。なお、其々の領域の面積は、同一中継回数のセンサノード６の累計数を模式的に示すようにしてもよい。
【０１１８】
また、表示態様１４０と同様、波面曲率変調器７８１を制御して可変焦点レンズ７８３を駆動させることにより、領域１６１を最も観測者３の近傍に配置させ、領域１６２〜領域１６４にかけて除々に遠方に配置させ、領域１６５を最も遠方に配置させて視認させる。これにより観測者３は、実際の距離感が再現された状態の表示態様１６０を視認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】計測可視化システム１の概要を示す模式図である。
【図２】ヘッドマウントディスプレイ２の外観構成を示した図である。
【図３】ヘッドマウントディスプレイ２の電気的構成を示す模式図である。
【図４】表示部４０の電気的及び光学的構成を示す模式図である。
【図５】ヘッドマウントディスプレイ２のフラッシュメモリ４９の記憶領域を示す模式図である。
【図６】受信データテーブルを示す模式図である。
【図７】センサノード６の電気的構成を示す模式図である。
【図８】転送データ送受信処理のフローチャートである。
【図９】メイン処理のフローチャートである。
【図１０】表示データ作成処理のサブルーティンフローチャートである。
【図１１】中継回数毎の累計数とセンサノード６の数との関係を示す模式図である。
【図１２】第一表示態様１１０を示す模式図である。
【図１３】第二表示態様１２０を示す模式図である。
【図１４】ヘッドマウントディスプレイ２を介して観測者３に視認される映像をの一例を示した模式図である。
【図１５】表示態様１３７を示す模式図である。
【図１６】表示態様１４０を示す模式図である。
【図１７】表示態様１６０を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 計測可視化システム
２ ヘッドマウントディスプレイ
３ 観測者
６、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５ センサノード
４０ 表示部
４３ 近距離無線通信部
４６ 制御部
４９ フラッシュメモリ
４９１ 第一記憶領域
４９２ 第二記憶領域
６１ ＣＰＵ
１０１ ＣＰＵ
１０４ センサ
１０５ 無線通信モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測可視化システム及びヘッドマウントディスプレイに関する。そしてより詳細には、簡易な方法でセンサネットワークを構成するセンサノードの配置状態を特定し、計測値とともに可視化することが可能な計測可視化システム、及びヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、センサノード（センサ、及び無線機能を少なくとも備えた装置）を広範囲に分布させ、計測された計測値（温度、湿度、気圧、画像など）をノード間で無線により通信させる、所謂センサネットワークが注目されている。センサネットワークにより、今まで把握できなかった場所、人や物、環境など様々なものの状態や情報をリアルタイムに取得することが可能となる。これにより、人の流れや環境情報、災害情報、防犯情報、設備・施設情報をリアルタイムに把握することが可能となる。
【０００３】
センサネットワークでは、センサノードにて計測された各種計測値を、その配置位置に対応付けて把握することが必要となる。ここでセンサノードの配置位置が不明である場合、無線電波の電界強度から移動体の位置を認識する方法（特許文献１参照）に基づき、センサノードまでの距離を算出して位置を判断することにより、センサノードの配置位置を推定することが可能となる。
【特許文献１】特開２００８−１２４９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述の方法では、センサノードに電界強度を測定するための手段が別途必要となってしまうという問題点がある。また、個々のセンサノードの通信距離は短く、通常は１つのセンサノードから他のセンサノードに計測値を次々に転送し、これを繰り返して目的の端末に計測値を伝送する。このため、端末に直接無線電波が届き、距離が測定できるセンサノードはセンサネットワークの一部のみであり、大半のセンサノードからは直接無線電波が届かないため、位置を特定することができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、電界強度を測定する手段を要せず、センサノードの配置位置を推定して収集結果を可視化することが可能な計測可視化システム、及びヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の問題点を解決するために、請求項１に係る発明の計測可視化システムは、センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値をヘッドマウントディスプレイにて収集することにより、収集結果を可視化する計測可視化システムであって、前記センサノードは、所定の物理量を計測する計測手段と、前記ヘッドマウントディスプレイに対して送信されるデータであって、前記計測手段にて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを送信するセンサ送信手段と、他の前記センサノードより送信された前記転送データを受信するセンサ受信手段と、前記センサ受信手段にて受信された前記転送データを前記センサ送信手段にて送信することにより、前記ヘッドマウントディスプレイに前記転送データを中継転送する場合に、前記受信された転送データに含まれている前記中継回数情報を更新する中継更新手段とを備え、前記ヘッドマウントディスプレイは、前記センサ送信手段にて送信された前記転送データを受信するディスプレイ受信手段と、前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離に関連する指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段とを備えている。
【０００７】
また、請求項２に係る発明の計測可視化システムは、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記距離指標特定手段は、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標とすることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明の計測可視化システムは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記ヘッドマウントディスプレイは、前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段とを備え前記表示制御手段は、前記配置状態特定手段にて前記配置状態が特定された場合には、特定された前記配置状態を前記表示手段に表示させることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明の計測可視化システムは、請求項３に記載の発明の構成に加えて、前記配置状態特定手段は、所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項５に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値を収集し、収集結果を可視化するヘッドマウントディスプレイであって、前記センサノードより送信されたデータであって、前記センサノードにて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを受信するディスプレイ受信手段と、前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段とを備えている。
【００１１】
また、請求項６に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項５に記載の発明の構成に加えて、前記距離指標特定手段は、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標と判断することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項５又は６に記載の発明の構成に加えて、前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段とを備えている。
【００１３】
また、請求項８に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項７に記載の発明の構成に加えて、前記配置状態特定手段は、所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明の計測可視化システムでは、センサノード間を中継転送された転送データがヘッドマウントディスプレイにて収集される。そして、転送データに含まれている中継転送の回数に基づき、ヘッドマウントディスプレイからセンサノードまでがどの程度離れているのかを示す距離指標が判断される。そして、収集された計測値と特定された距離指標とが表示手段に表示される。これにより、収集された計測値がヘッドマウントディスプレイからの距離指標に対応付けられた状態の映像を、ヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明の計測可視化システムでは、ヘッドマウントディスプレイは、距離計測等の複雑な制御を行うことなく、簡易にセンサノードまでの距離を推定することが可能となる。これにより、請求項１に記載の発明の効果に加えて、収集された計測値とセンサノードまでの距離とをヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明の計測可視化システムでは、ヘッドマウントディスプレイは、周囲に配置された状態のセンサノードの配置状態を認識することが可能となる。これにより、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、収集された計測値とセンサノードの配置状態とを示す映像とを、ヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明の計測可視化システムでは、ヘッドマウントディスプレイの周辺のセンサノードの累計数の状態に応じて、センサノードの配置状態も推定することが可能となる。これにより、請求項３に記載の発明の効果に加えて、センサノードにより計測された計測値とセンサノードの配置状態とを示す映像を、ヘッドマウントディスプレイのユーザに視認させることが可能となる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、センサノード間を中継転送された転送データを受信する。そして、転送データに含まれている中継転送の回数に基づいてヘッドマウントディスプレイからセンサノードまでの距離指標を判断する。これにより、収集された計測値と判断された距離指標とを示す映像を、ユーザに視認させることが可能となる。
【００１９】
また、請求項６に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項５に記載の発明の効果に加えて、距離計測等の複雑な制御を行うことなく、簡易にセンサノードまでの距離指標を算出することが可能となる。これにより、収集された計測値とセンサノードまでの距離指標とを示す映像とを、ユーザに視認させることが可能となる。
【００２０】
また、請求項７に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項５又は６に記載の発明の効果に加えて、周囲に配置された状態のセンサノードの配置分布の状態を認識することが可能となる。これにより、収集された計測値とセンサノードの配置状態を示す映像とを、ユーザに視認させることが可能となる。
【００２１】
また、請求項８に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項７に記載の発明の効果に加えて、ヘッドマウントディスプレイの周辺のセンサノードの累計数の状態に応じて、センサノードの配置状態を視認特定することが可能となる。これにより、センサノードにより計測された計測値とセンサノードの配置状態とを示す映像を、ユーザに視認させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の計測可視化システム及びヘッドマウントディスプレイの実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、これらの図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている装置の構成、各種処理のフローチャートなどは、特に特定的な記載がない限り、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【００２３】
図１を参照し、計測可視化システム１の概要について説明する。図１は、計測可視化システム１の概要を示す模式図である。
【００２４】
図１に示すように、計測可視化システム１は、複数のセンサノード６（６０１〜６０５等）とヘッドマウントディスプレイ２とから構成される。センサノード６は、計測機能と無線通信機能を有する。センサノード６は、計測された計測値の情報（以下「計測値情報」という。）を無線通信により収集可能な、所謂センサネットワークを構成している。計測可視化システム１では、計測値情報はヘッドマウントディスプレイ２にて収集される。収集された計測値情報は、センサノード６の配置位置の情報とともに、観測者３に対して表示される。これにより観測者３は、可視化された計測値情報とセンサの配置位置とを認識可能となる。センサノード６にて計測される物理量としては特に限定されず、例えば、温度、湿度、圧力等が挙げられる。
【００２５】
個々のセンサノード６間の通信方式について概説する。センサノード６にて所定の物理量が計測された場合、計測された計測値情報は、無線によりヘッドマウントディスプレイ２に対して送信される。ここで、ヘッドマウントディスプレイ２とセンサノード６との間の距離が離れており、センサノード６が直接ヘッドマウントディスプレイ２と無線通信を行うことが不可能である場合、計測値情報は通信可能な隣接するセンサノード６間を中継転送され、ヘッドマウントディスプレイ２に収集される。具体的には、図１に示すように、センサノード６０１にて物理量が計測された場合、計測値情報を含む通信データ（以下「転送データ」という。）は、隣接する通信可能な他のセンサノード（例えばセンサノード６０２）に対して無線送信される。次いで、この転送データを受信したセンサノード６０２は、さらに隣接する通信可能な他のセンサノード（例えばセンサノード６０３）に対して、受信した転送データを無線送信する。これを繰り返すことにより（センサノード６０４、センサノード６０５）、転送データはヘッドマウントディスプレイ２に対して中継転送される。以上のような通信が行われることにより、ヘッドマウントディスプレイ２は計測値情報を収集可能となっている。
【００２６】
なお、本発明の通信方式は特定の中継転送方式に限定されるものではなく、従来周知の様々な無線中継転送方式が使用可能である。従って上記通信方式（フラッディング方式）のほか、中継先のセンサノード６を特定して転送データを送信することにより中継伝送を行うルーティング方式も使用可能である。
【００２７】
また本発明の計測可視化システム１では、センサノード６間は無線により通信が行われていたが、本発明はこれに限定されず、有線を介して通信が行われる構成としてもかまわない。
【００２８】
ヘッドマウントディスプレイ２における計測値情報表示方法について概説する。転送データを受信した場合、ヘッドマウントディスプレイ２では、計測値情報とともに転送データの中継回数（センサノード６にて中継転送された回数）が取得される。なお中継回数は、転送データに予め含まれており、センサノード６にて中継転送される場合において更新される（詳細は後述する。）。ヘッドマウントディスプレイ２では、取得された中継回数に基づいて、ヘッドマウントディスプレイ２とセンサノード６とがどの程度離れているかを示す距離指標として推定される。すなわち、中継回数が多いほどセンサノード６までは離れていて距離が遠いと推定される。そして、受信された計測値情報とともに、推定された距離指数が、ヘッドマウントディスプレイ２に表示される。これにより、センサノード６にて計測された計測値情報とセンサノード６の配置状態とを示す映像を、ヘッドマウントディスプレイ２を装着したユーザに対して視認させることが可能となる。
【００２９】
図２を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２の概略構成について説明する。図２は、ヘッドマウントディスプレイ２の外観構成を示した図である。
【００３０】
図２に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、画像信号に応じて変調されたレーザ光（以下「画像光４」という。）を走査させて出射させ、観測者３の少なくとも一方の眼の網膜に画像を直接投影する。これにより、観測者３に画像を視認させる。図２に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、画像信号に応じて画像光４を出射する出射装置１００と、その出射装置１００から出射された画像光４を導くと共に、その画像光４を観測者３の眼に向かって反射させるプリズム１５１と、出射装置１００及びプリズム１５１を支持する支持部材２００とを少なくとも備えている。
【００３１】
出射装置１００は、画像光４をプリズム１５１に対し出射させる。プリズム１５１は、出射装置１００に対して固定的な位置にあり、その出射装置１００から出射された画像光４を導き、その画像光４を観測者３の眼に向かって反射させる。プリズム１５１は、図示しないビームスプリッタ部を備えており、外界からの外光５を透過させ、観測者３の眼に導く。プリズム１５１は、観測者３の側方から入射された画像光４を観測者３の眼に入射させると共に、外界からの外光５を観測者３の眼に入射させる。これにより、実際の視界はもちろん、出射装置１００から出射された画像光４に基づく画像が視認可能となる。
【００３２】
なお本実施形態においては、プリズム１５１によって外光５と画像光４とを同時に視認することができるような構成とした。しかしながら本発明はこの構成に限定されず、例えば、プリズム１５１に代えてハーフミラーを用いることもできる。これにより、出射装置１００からの画像光４はハーフミラーに反射させて観測者３の眼に入射させると共に、外光５はハーフミラーを透過させて観測者３の眼に入射させることが可能となる。
【００３３】
また本実施形態においては、ヘッドマウントディスプレイとして、網膜走査を用いたシースルーのヘッドマウントディスプレイを例に挙げて説明したが、本発明はこの例に限定されず、例えば、反射型ＬＣＤを利用したヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【００３４】
図３を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２の電気的構成について説明する。図３は、ヘッドマウントディスプレイ２の電気的構成を示す模式図である。
【００３５】
図３に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、観測者３に画像を視認させる表示部４０、各種操作やデータの入力を行うための入力部４１、センサノード６と無線通信を行い転送データを受信するための近距離無線通信部４３、受信した転送データの情報や表示部４０に表示される画像（グラフィック）などのイメージデータ等が記憶されるフラッシュメモリ４９、ヘッドマウントディスプレイ２全体を制御する制御部４６、及び電源部４７を備えている。
【００３６】
表示部４０は、観測者３に視認させるための映像の情報（以下「映像情報」という。）を制御部４６より受信し、観測者３の網膜に直接投影させるために必要な各信号に変換する為の映像信号処理部７０、レーザ光を出力するレーザ群７２（青色出力レーザ（Ｂレーザ）７２１、緑色出力レーザ（Ｇレーザ）７２２、赤色出力レーザ（Ｒレーザ）７２３）、及び、レーザ群７２よりレーザ光を出力させるための制御を行うレーザドライバ群７１を備えている。そして、映像信号処理部７０の制御により、所望のレーザ光を所望のタイミングで出力させることが可能なように、映像信号処理部７０はレーザドライバ群７１と電気的に接続されている。またレーザドライバ群７１は、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、及びＲレーザ７２３と其々電気的に接続されている。また、映像信号処理部７０が制御部４６より映像信号を受信することが可能なように、映像信号処理部７０と制御部４６とはバスを介して電気的に接続されている。
【００３７】
表示部４０は、レーザ群７２より出力されたレーザ光を垂直方向に反射させることによって走査を行うガルバノミラー８１２及びガルバノミラー８１２の駆動制御を行う垂直走査制御回路８１１、レーザ群７２より出力されたレーザ光を水平方向に反射させることによって走査を行うガルバノミラー７９２及びガルバノミラー７９２の駆動制御を行う水平走査制御回路７９１を備えている。そして、映像信号処理部７０の制御により、所望の方向にレーザ光を反射させることが可能なように、映像信号処理部７０と垂直走査制御回路８１１及び水平走査制御回路７９１とは其々電気的に接続されている。また、垂直走査制御回路８１１はガルバノミラー８１２と電気的に接続されている。また、水平走査制御回路７９１はガルバノミラー７９２と電気的に接続されている。
【００３８】
表示部４０は、観測者３が視認する画像の奥行きを調整する為にレーザ光の波面曲率（拡がり具合）を変調する為の波面曲率変調部７８及び波面曲率変調部７８を駆動させるための波面曲率駆動回路８３を備えている。そして、映像信号処理部７０よりレーザ光を所望の変調度合にて変調させることが可能なように、映像信号処理部７０は波面曲率駆動回路８３と電気的に接続されている。また波面曲率駆動回路８３は波面曲率変調部７８と電気的に接続されている。
【００３９】
入力部４１は、各種機能キーなどからなる操作ボタン群５０、操作ボタン群５０のキーが操作されたことを検出し、制御部４６に通知する入力制御回路５１を備えている。そして、操作ボタン群５０のキーに入力された情報を制御部４６にて認識することが可能なように、操作ボタン群５０は入力制御回路５１と電気的に接続されている。また入力制御回路５１は制御部４６と電気的に接続されている。
【００４０】
近距離無線通信部４３は、センサノード６との間で無線電波の送受信を行う近距離無線通信モジュール５７と、この近距離無線通信モジュール５７を制御し、転送データを受信する近距離無線通信制御回路５８とを備えている。そして、制御部４６にて転送データを取得することが可能なように、制御部４６と近距離無線通信制御回路５８とはバスを介して電気的に接続されている。また、近距離無線通信モジュール５７は近距離無線通信制御回路５８と電気的に接続されている。
【００４１】
なお、近距離無線通信モジュール５７の通信方式としては、センサノード６と通信を行うことが可能であれば特に限定されず、従来周知の無線通信方式が使用可能である。例えば、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）規格、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂなど）規格、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢ規格などに準拠した無線通信方式が使用可能である。また、赤外線を利用したＩｒＤＡ（Infrared Data Association）規格に準拠した無線通信方式も使用可能である。
【００４２】
電源部４７は、ヘッドマウントディスプレイ２を駆動させるための電源となる電池５９、及び、電池５９の電力をヘッドマウントディスプレイ２に供給すると共に、充電用アダプタ（図示せず）から供給される電力を電池５９へ供給して電池５９の充電を行う充電制御回路６０を備えている。
【００４３】
フラッシュメモリ４９は、制御部４６より記憶領域に記憶された情報を参照することが可能なように、バスを介して制御部４６と電気的に接続されている。フラッシュメモリ４９に記憶される情報の詳細については後述する。
【００４４】
制御部４６は、ヘッドマウントディスプレイ２全体を制御する機能を有しており、例えば、近距離無線通信部４３を介してセンサノード６より受信された転送データに含まれる情報に基づき、センサの配置状態を特定する為の処理を行う。また例えば、所望の映像を観測者３に視認させるために、表示部４０を制御する。制御部４６は、ＣＰＵ６１、各種プログラムを格納したＲＯＭ６２、各種データが一時的に記憶されるＲＡＭ４８などから構成されている。制御部４６では、ＣＰＵ６１がＲＯＭ６２に格納された各種プログラムを読み出しすることにより、各処理が実行される。ＲＡＭ４８には、ＣＰＵ６１が各処理を実行する場合に必要な各種フラグやカウンタ等が記憶される。
【００４５】
表示部４０にて画像光４が形成される過程の概要について、図４を参照して詳説する。図４は、表示部４０の電気的及び光学的構成を示す模式図である。表示部４０は、図４に示すように、光源ユニット部６５、波面曲率変調部７８、水平走査系７９、第一リレー光学系８０、垂直走査系８１、第二リレー光学系８２を備えている。光源ユニット部６５は、映像信号処理部７０、レーザドライバ群７１、レーザ群７２、コリメート光学系７３、ダイクロイックミラー群７４、結合光学系７５、及び波面曲率駆動回路８３を備えている。波面曲率変調部７８は、波面曲率変調器７８１、固定焦点レンズ７８２、及び可変焦点レンズ７８３を備えている。水平走査系７９は、水平走査制御回路７９１及びガルバノミラー７９２を備えている。垂直走査系８１は、垂直走査制御回路８１１及びガルバノミラー８１２を備えている。
【００４６】
光源ユニット部６５の構成について詳説する。映像信号処理部７０は、既述のように、制御部４６と電気的に接続されている。そして、制御部４６を介して所望の情報を網膜に投影させるためにＣＰＵ６１にて作成された映像情報が入力される。映像信号処理部７０には、輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）、垂直同期信号６７及び水平同期信号６８、奥行き信号８４が其々電気的に接続されている。映像信号処理部７０では、入力された映像情報を網膜に投影させるための要素となる各信号（輝度信号、水平同期信号、垂直同期信号、奥行き信号）が生成される。生成された各信号は、輝度信号６６、水平同期信号６８、垂直同期信号６７、及び奥行き信号８４に対して画素毎に出力される。
【００４７】
輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）は、レーザドライバ群７１（Ｂレーザドライバ７１１、Ｇレーザドライバ７１２、Ｒレーザドライバ７１３）に其々電気的に接続されている。水平同期信号６８は、水平走査系７９の水平走査制御回路７９１に接続されている。垂直同期信号６７は、垂直走査系８１の垂直走査制御回路８１１に接続されている。奥行き信号８４は、波面曲率駆動回路８３に接続されている。
【００４８】
レーザドライバ群７１は、レーザ群７２（Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３）に其々電気的に接続されている。レーザドライバ群７１は、輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）を介して伝達された各信号の各輝度信号に基づいて、強度変調されたレーザ光をレーザ群７２より出射させるために、レーザ群７２を駆動する。
【００４９】
レーザドライバ群７１の制御に基づきレーザ群７２より出射された３色（青色、緑色、赤色）のレーザ光を平行光にコリメートさせることが可能なコリメート光学系７３（７３１〜７３３）、コリメート光学系７３にてコリメートされたレーザ光を合波させることが可能なダイクロイックミラー群７４（７４１〜７４３）、合波されたレーザ光を光ファイバ７６に導くための結合光学系７５が其々設けられる。
【００５０】
尚、レーザ群７２（Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３）として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。
【００５１】
表示部４０のうち光源ユニット部６５を除く部分の構成について詳説する。光源ユニット部６５より光ファイバ７６に対して導かれたレーザ光は、波面曲率変調部７８の固定焦点レンズ７８２に導かれる。固定焦点レンズ７８２より出射されたレーザ光は、可変焦点レンズ７８３に導かれる。
【００５２】
波面曲率変調部７８の動作原理について概説する。可変焦点レンズ７８３の焦点距離と固定焦点レンズ７８２の焦点距離とが同じ距離となっている状態では、可変焦点レンズ７８３を通過したレーザ光は、可変焦点レンズ７８３の主点と固定焦点レンズ７８２の主点との中間で焦点を結ぶので、可変焦点レンズ７８３を通過するレーザ光は平行光にコリメートされる。一方、可変焦点レンズ７８３の焦点距離と固定焦点レンズ７８２の焦点距離とが異なるような状態では、可変焦点レンズ７８３を通過するレーザ光は平行光にコリメートされず、所定角度の広がりを持って拡散する。この拡散の度合いにより、見かけ上の発光点を前後に移動させることが可能となる。このように波面曲率変調部７８では、レーザ光の波面曲率（拡がり具合）を変化させることにより、観測者３が視認する画像の奥行きを調整している。
【００５３】
波面曲率変調器７８１は、可変焦点レンズ７８３の焦点距離を調整する働きを有しており、駆動信号６９を介して波面曲率駆動回路８３と電気的に接続されている。波面曲率変調器７８１は、波面曲率駆動回路８３より出力される駆動信号６９に基づいて駆動される。波面曲率駆動回路８３では、映像信号処理部７０より生成され出力される奥行き信号８４に基づいて波面曲率変調器７８１を駆動させるための信号が生成される。生成された信号が、波面曲率変調器７８１を駆動させるために波面曲率変調器７８１に対して出力される。
【００５４】
可変焦点レンズ７８３を通過したレーザ光を、水平方向に走査させるためのガルバノミラー７９２が設けられる。ガルバノミラー７９２の偏向面７９３に入射されたレーザ光は、水平走査制御回路７９１の制御により、水平同期信号６８より受信される水平同期信号に同期して水平方向に走査される。本実施の形態の水平走査系７９は、表示すべき画像の１走査線毎に、レーザ光を水平方向に水平走査（１次走査の一例）させるための光学系である。
【００５５】
水平走査されたレーザ光を垂直走査系８１に導くための第一リレー光学系８０が設けられる。また、第一リレー光学系８０により導かれたレーザ光を垂直方向に走査させるためのガルバノミラー８１２が設けられる。ガルバノミラー８１２の偏向面８１３に入射されたレーザ光は、垂直走査制御回路８１１の制御により、垂直同期信号６７より受信される垂直同期信号に同期して垂直方向に走査される。本実施の形態の垂直走査系８１は、表示すべき画像の１フレーム毎に、レーザ光を最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に垂直走査（２次走査の一例）する光学系である。
【００５６】
垂直走査されたレーザ光（画像光４）をプリズム１５１に導くための第二リレー光学系８２が設けられる。第二リレー光学系８２にて導かれた画像光４は、プリズム１５１に入射される。プリズム１５１は、第二リレー光学系８２と観測者３の瞳孔９０との間に配置される。プリズム１５１は、画像光４を全反射させるなどして、観測者３の瞳孔９０に導く。
【００５７】
上述の表示部４０では、水平走査系７９は、垂直走査系８１より高速にすなわち高周波数でレーザ光を走査するように設計される。また、第一リレー光学系８０は、水平走査系７９のガルバノミラー７９２と、垂直走査系８１のガルバノミラー８１２とが共役となるように設けられる。第二リレー光学系８２は、ガルバノミラー８１２と、ユーザの瞳孔９０とが共役となるように設けられる。
【００５８】
本発明の実施形態のヘッドマウントディスプレイ２が、外部からの映像信号を受けてから、ユーザの網膜上に映像を投影するまでの過程について、図４を参照して説明する。
【００５９】
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ２では、光源ユニット部６５に設けられた映像信号処理部７０が映像信号を受信する。次いで映像信号処理部７０より、赤、緑、青の各色のレーザ光を出力させるためのＢ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３からなる輝度信号６６、水平同期信号６８、垂直同期信号６７、及び奥行き信号８４が出力される。
【００６０】
Ｂレーザドライバ７１１、Ｇレーザドライバ７１２、Ｒレーザドライバ７１３は、各々入力されたＢ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３に基づき、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３に対してそれぞれの駆動信号を出力する。
【００６１】
上述の駆動信号に基づいて、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３は、それぞれ強度変調されたレーザ光を発生させる。発生されたレーザ光は、コリメート光学系７３に出力される。レーザ光は、コリメート光学系７３によってそれぞれが平行光にコリメートされ、更に、ダイクロイックミラー群７４に入射されて１つのレーザ光となるよう合成される。合成されたレーザ光は、結合光学系７５によって光ファイバ７６に入射されるよう導かれる。
【００６２】
光ファイバ７６を伝達したレーザ光は固定焦点レンズ７８２に導かれる。そして可変焦点レンズ７８３に出射される。可変焦点レンズ７８３は、波面曲率駆動回路８３及び波面曲率変調器７８１の制御により焦点が変化される。可変焦点レンズ７８３を通過したレーザ光は、水平走査系７９に出射される。
【００６３】
水平走査系７９に入射されたレーザ光は、ガルバノミラー７９２の偏向面７９３にて、水平同期信号６８に同期して水平方向に走査される。ガルバノミラー７９２は、水平同期信号６８に同期して、その偏向面７９３が入射光を水平方向に反射するように往復振動をしている。このガルバノミラー７９２によってレーザ光は水平方向に走査される。水平走査されたレーザ光は、第一リレー光学系８０を介し、垂直走査系８１に出射される。
【００６４】
第一リレー光学系８０では、ガルバノミラー７９２の偏向面７９３とガルバノミラー８１２の偏向面８１３とが共役の関係となるように調整され、また、ガルバノミラー７９２の面倒れが補正される。
【００６５】
垂直走査系８１に入射されたレーザ光は、ガルバノミラー８１２の偏向面８１３にて、垂直同期信号６７に同期して垂直方向に走査される。ガルバノミラー８１２は、ガルバノミラー７９２が水平同期信号６８に同期することと同様に垂直同期信号６７に同期して、その偏向面８１３が入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしている。このガルバノミラー８１２によってレーザ光は垂直方向に走査される。
【００６６】
水平走査系７９及び垂直走査系８１によって垂直方向及び水平方向に２次元に走査されたレーザ光（画像光４）は、ガルバノミラー８１２の偏向面８１３と、ユーザの瞳孔９０とが共役の関係となるように設けられた第二リレー光学系８２、プリズム１５１によりユーザの瞳孔９０へ入射され、網膜上に投影される。
【００６７】
以上説明した過程を経ることにより、観測者３は、２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することが可能となる。なお、水平走査系７９のガルバノミラー７９２と、垂直走査系８１のガルバノミラー８１２とは、名称を同じように説明したが、光を走査するように其の反射面が揺動（回転）させられるものであれば、共振タイプ、非共振タイプ等、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。
【００６８】
図５を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２のフラッシュメモリ４９に記憶されている情報について説明する。図５は、ヘッドマウントディスプレイ２のフラッシュメモリ４９の記憶領域を示す模式図である。図５に示すように、フラッシュメモリ４９には、第一記憶領域４９１、第二記憶領域４９２、及びその他の領域が設けられている。第一記憶領域４９１には、センサノード６より受信された計測値情報に中継回数とセンサノード６を特定するための情報（センサＩＤ）が対応付けられたテーブル（受信データテーブル）が記憶される。第二記憶領域４９２には、ヘッドマウントディスプレイ２の表示部４０を介して観測者３に視認させる映像（第一表示態様１１０、第二表示態様１２０、図１２及び図１３参照、詳細後述）の情報が記憶される。
【００６９】
第一記憶領域４９１に記憶される受信データテーブルの詳細について、図６を参照して説明する。図６は、受信データテーブルを示す模式図である。受信データテーブルには、センサノード６より受信された転送データに含まれる情報が記憶される。図６に示す受信データテーブルは、センサＩＤ、中継回数、及び計測値情報の情報項目が設けられている。
【００７０】
センサＩＤには、転送データの発信元のセンサノードのＩＤが記憶される。中継回数には、ＩＤにて特定されるセンサノード６より発信された転送データに含まれている中継回数が記憶される。計測値情報には、ＩＤにて特定されるセンサノード６のセンサにて計測された物理量が記憶される。図６に示す例では、ＩＤ：１のセンサノードより送信された転送データは、５回中継転送されることによりヘッドマウントディスプレイ２に到達されており、その計測値は「０．０５」である。また、ＩＤ：２のセンサノードより送信された転送データは、１回中継転送されることによりヘッドマウントディスプレイ２に到達されており、その計測値は「１．２」である。
【００７１】
図７を参照し、センサノード６の電気的構成について説明する。図７は、センサノード６の電気的構成を示す模式図である。図７に示すように、センサノード６は、通信制御や計測制御等を司るＣＰＵ１０１、ＣＰＵ１０１にて実行される各制御プログラムやパラメータが記憶されるＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１の処理時に使用されるフラグやタイマ等が記憶されるＲＡＭ１０３を備えている。そして、ＣＰＵ１０１よりＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３の記憶領域にアクセスすることが可能なように、ＣＰＵ１０１とＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３はそれぞれバスを介して電気的に接続されている。
【００７２】
センサノード６は、所定の物理量を計測値として計測可能なセンサ１０４を備えている。そして、センサ１０４により計測された計測値をＣＰＵ１０１にて認識することが可能なように、ＣＰＵ１０１とセンサ１０４とはそれぞれバスを介して電気的に接続されている。
【００７３】
センサノード６は、無線通信を行うことが可能な無線通信モジュール１０５を備えている。無線通信モジュール１０５は、ＣＰＵ１０１より受信したデータを所定の変調方式により変調し、図示外のアンテナを介して電波送信することが可能となっている。また、図示外のアンテナを介して受信された電波信号を復調し、復調されたデータをＣＰＵ１０１に対して転送することが可能となっている。そしてＣＰＵ１０１と無線通信モジュール１０５とはバスを介して電気的に接続されている。
【００７４】
図８を参照し、センサノード６のＣＰＵ１０１にて実行される転送データ送受信処理について説明する。図８は、センサノード６のＣＰＵ１０１にて実行される転送データ送受信処理のフローチャートである。転送データ送受信処理は、センサノード６の電源が投入された場合において、ＣＰＵ１０１により起動され実行される。
【００７５】
図８に示すように、センサノード６の電源が投入された場合、はじめに、ＲＡＭ１０３に記憶されているタイマを一定周期で更新する処理が開始される（Ｓ１１）。これにより、経過時間の監視が開始される。
【００７６】
次いで、経過時間の監視を開始した時点から所定時間が経過したかが判断される（Ｓ１３）。タイマの値が所定値となり、所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、センサ１０４より計測値が取得される（Ｓ１５）。そして、取得された計測値の情報（計測値情報）と、自身のＩＤと、中継回数（「０」が記憶される）とを含む転送データが作成される。作成された転送データは、無線通信モジュール１０５を介して無線送信される（Ｓ１７）。次いで、監視中のタイマがリセットされる（Ｓ１９）。そしてＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００７７】
タイマの値が所定値となっておらず、所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１３：ＮＯ）、無線通信モジュール１０５を介して他のセンサノード６より転送データを受信したかが判断される（Ｓ２０）。転送データを受信していない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、特段処理を行うことなくＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００７８】
他のセンサノード６より転送データを受信した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、はじめに、受信した転送データに含まれている中継回数に「１」が加算されて更新される（Ｓ２１）。次いで、更新された中継回数が所定値以上となっているかが判断される（Ｓ２３）。中継回数が所定値以上となっている場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、中継送信を行う必要がないと判断されるので、特段処理を行うことなくＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００７９】
中継回数が所定値未満である場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、中継回数が更新された状態の転送データは無線通信モジュール１０５を介して無線送信される（Ｓ２５）。そしてＳ１３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００８０】
以上説明した処理を実行することにより、センサノード６は周期的にセンサ１０４により計測される計測値を取得する。そして計測値情報が含まれた状態の転送データを無線送信する。また、他のセンサノード６より転送データを受信した場合には、データに含まれる中継回数を更新し、再度無線送信することにより中継転送する。ここで、更新された中継回数が所定値以上となっている場合には中継転送を中止する。これにより、センサネットワーク内に転送データが長時間滞留してしまうことを防止している。
【００８１】
ヘッドマウントディスプレイ２のＣＰＵ６１にて実行される各種処理について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、メイン処理のフローチャートである。図１０は、表示データ作成処理のサブルーティンフローチャートである。メイン処理は、ヘッドマウントディスプレイ２の電源が投入された場合においてＣＰＵ６１により起動され実行される。
【００８２】
図９を参照し、メイン処理について説明する。ヘッドマウントディスプレイ２の電源が投入されると、はじめにＲＡＭ４８に記憶されているタイマを一定周期で更新する処理が開始される（Ｓ３１）。これにより、経過時間の監視が開始される。
【００８３】
次いで、経過時間の監視を開始した時点から所定時間が経過したかが判断される（Ｓ３３）。タイマの値が所定値となっておらず、所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ３３：ＮＯ）、センサノード６より送信された転送データを受信したかが判断される（Ｓ３９）。受信していない場合（Ｓ３９：ＮＯ）、特段の処理を行うことなくＳ３３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００８４】
センサノード６より転送データを受信している場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、転送データに含まれているセンサＩＤ、中継回数、及び計測値情報が抽出される。抽出されたこれらの情報は、第一記憶領域４９１に記憶されている受信データテーブルに記憶される。なお、第一記憶領域４９１に記憶されている受信データテーブルが参照され、転送データに含まれるセンサＩＤ（以下「受信センサＩＤ」という。）と同一のセンサＩＤが受信データテーブルに記憶されている場合には、受信データテーブルに記憶されている計測値情報のうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている計測値情報に、受信した転送データに含まれる計測値情報が上書きされ新たに記憶される（Ｓ４０）。
【００８５】
次いで、受信した転送データに含まれる中継回数と、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている中継回数とが比較される（Ｓ４１）。転送データに含まれる中継回数が、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている中継回数と比較して小さい場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている中継回数に、転送データに含まれている中継回数が上書きされ記憶される（Ｓ４３）。そしてＳ３３の処理に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。一方、受信データテーブルのうち受信センサＩＤと同一のセンサＩＤに対応付けられている転送データの方が大きい場合は（Ｓ４１：ＮＯ）、特段処理を行うことなくＳ３３に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【００８６】
一方、タイマの値が所定値となり、所定時間が経過したものと判断された場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、受信データテーブルに記憶されている情報をヘッドマウントディスプレイ２に表示させる場合の表示映像を作成する処理（表示データ作成処理、図１０参照）が実行される（Ｓ３５）。
【００８７】
図１０を参照し、表示データ作成処理について説明する。図１０に示すように、表示データ作成処理では、はじめに、受信データテーブルが参照される。そして記憶されているセンサＩＤの数の累計が、中継回数毎に算出される（算出された数を、以下「累計数」という。）。これにより、センサノード６の数の累計が、中継回数毎に算出される（Ｓ５１）。次いで、受信データテーブルに記憶されている中継回数のうち最も小さい中継回数に対応する累計数（以下「第一累計数」という。）が特定される。特定された第一累計数は変数Ｍ１に格納される（Ｓ５３）。次いで、最も大きい中継回数の１／２より大きい中継回数、例えば、最も大きい中継回数の３／４に相当する値に近い中継回数に対応する累計数（以下「第二累計数」という。）が特定される。特定された第二累計数は変数Ｍ２に記憶される（Ｓ５５）次いで、変数Ｍ１と変数Ｍ２とが比較される（Ｓ５７）。
【００８８】
図１１を参照し、中継回数毎の累計数とセンサノード６の数との関係について説明する。図１１は、中継回数と中継回数毎のセンサノード数との関係を示す模式図である。図１１に示すように、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されている場合、センサノード数は（Ａ）に示す分布の傾向を示す。（Ａ）では、中継回数の増加に伴い、センサノード数が急激に減少する傾向を示している。一方、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている場合、（Ｂ）に示す分布の傾向を示す。（Ｂ）では、中継回数の増加に伴い、センサノード数が緩やかに減少する傾向を示している。本発明では、この分布の傾向を簡易に判断することによって、センサノード６の分布の傾向を判断している。
【００８９】
変数Ｍ１のｋ倍である（ｋ×Ｍ１）が変数Ｍ２以上となった場合（Ｓ５７：ＹＥＳ）、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２の周囲を取り囲むように配置されていると判断される。ここでｋは、Ｍ２が最も大きい中継回数の１／２の値なら例えばｋ＝０．７、最も大きい中継回数の３／４の値ならｋ＝０．５のように選択される。累計数はある程度の変動があるので、ｋによって変動の影響に対し余裕をもたせている。これにより、変動に依らない判定を行うことを可能としている。この場合、フラッシュメモリ４９の第二記憶領域４９２に記憶されている表示態様のうち、第一表示態様１１０（図１２参照）が選択される（Ｓ５９）。そしてＳ６１に移行される。一方、（ｋ×Ｍ１）がＭ２より小さい場合（Ｓ５７：ＮＯ）、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されていると判断される。この場合、フラッシュメモリ４９の第二記憶領域４９２に記憶されている表示態様のうち、第二表示態様１２０（図１３参照）が選択される（Ｓ６５）。そしてＳ６１の処理に移行される。
【００９０】
（ｋ×Ｍ１）が変数Ｍ２以上となった場合、ヘッドマウントディスプレイ２から距離が離れるに従い、センサノード６の分布数が少なくなっていると判断される。分散配置されたセンサノード６の略中央にヘッドマウントディスプレイ２が配置されている場合には、ヘッドマウントディスプレイ２からの距離が所定以上となった場合に、センサノード６の分布数は急激に減少する。従ってこのような分布傾向（（ｋ×Ｍ１）≧Ｍ２）を示す場合には、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されていると判断される。
【００９１】
一方、変数Ｍ２と比較して（ｋ×Ｍ１）の方が小さい場合、ヘッドマウントディスプレイ２からの距離の遠近によらず、センサノード６の分布数はほぼ一定であると判断される。例えば、ヘッドマウントディスプレイ２が大きな壁に面接するように配置され、センサノード６の分布が特定の方向（壁のない方向）に密集して配置されている場合に、センサノード６の分布は距離に依存せずほぼ一定となる。従ってこのような分布傾向（（ｋ×Ｍ１）＜Ｍ２）を示す場合には、センサノード６はヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されていると判断される。
【００９２】
図１２及び図１３を参照し、第一表示態様１１０及び第二表示態様１２０について説明する。図１２は、第一表示態様１１０を示す模式図である。図１３は、第二表示態様１２０を示す模式図である。第一表示態様１１０は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２の周囲を取り囲むように配置されている様子を示している。第二表示態様１２０は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている様子を示している。
【００９３】
図１２を参照し、第一表示態様１１０について説明する。図１２に示すように、第一表示態様１１０は、半径の異なる５つの円が同心円状に重なって配置された形状を有している。半径の小さい順に、第一円１１１、第二円１１２、第三円１１３、第四円１１４、及び第五円１１５が配置される。第一円１１１は、中継回数が０回の計測値情報に対応する。以下、第二円１１２は中継回数１回、第三円１１３は中継回数２回、第四円１１４は中継回数３回、第五円１１５は中継回数４回の計測値情報に其々対応する。其々の円の色は、計測値情報に基づいて定められる（詳細は後述する。）。第一表示態様１１０では、円の中心にヘッドマウントディスプレイ２が配置され、その周囲を覆うようにセンサノード６が配置されている状態が模式的に示されている。すなわち、センサネットワークで物理量が検出される領域の中央部分にヘッドマウントディスプレイ２があることを示す。
【００９４】
また第一表示態様１１０には、円の中心から外方に延びる直線状の矢印１１６が描かれている。矢印１１６は、第一円１１１〜第五円１１５の其々の距離の指標を示すためのものである。図１２に示す例では、1目盛が１ｍを示している。
【００９５】
図１３を参照し、第二表示態様１２０について説明する。図１３に示すように、第二表示態様１２０は、半径の異なる５つの半円が、同心円状であり且つ直径を同一線上に重ねた状態となる構成を有している。半径の小さい順に、第一円１２１、第二円１２２、第三円１２３、第四円１２４、及び第五円１２５が配置される。第一円１２１は、中継回数が０回の計測値情報に対応する。以下、第二円１２２は中継回数１回、第三円１２３は中継回数２回、第四円１２４は中継回数３回、第五円１２５は中継回数４回の計測値情報に其々対応する。其々の円の色は、計測値情報に基づいて定められる（詳細は後述する。）。第二表示態様１２０では、円の中心にヘッドマウントディスプレイ２が配置され、特定方向にセンサノード６が密集して配置されている様子が模式的に示されている。すなわち、センサネットワークで物理量が検出される領域の端の部分にヘッドマウントディスプレイ２があることを示す。
【００９６】
また第二表示態様１２０には、第一表示態様１１０と同様、円の中心から外方に延びる直線状の矢印１２６が描かれている。矢印１２６は、第一円１２１〜第五円１２５の其々の距離の指標を示すためのものである。図１３に示す例では、1目盛が１ｍを示している。
【００９７】
図１０に示すように、表示態様が選択された後、Ｓ６１では、フラッシュメモリ４９の第一記憶領域４９１に記憶されている受信データテーブルが参照され、中継回数毎に計測値情報の平均値が算出される（Ｓ６１）。算出された平均値は、中継回数毎に上述の表示態様（第一表示態様１１０、第二表示態様１２０）を構成する各円に割り当てられる。また、算出された平均値には、予め定められた平均値に対応する色（例えば、平均値０：青色、平均値１〜５：緑色、平均値６〜１０：黄色、平均値１１〜１５：赤色）が割り当てられる。その結果、選択された表示態様（第一表示態様１１０又は第二表示態様１２０）を構成する各円の色が決定される（Ｓ６３）。また、異常を検知したい場合は、平均値ではなく中継回数毎に計測値情報の最大値や最小値を選択して、それに対応する色を割り当てても良い。
【００９８】
次いで、其々の中継回数に１加算された値に隣接するセンサノード間の距離の平均値Ａ（例えば３ｍ）が乗算される。算出された結果の値は、ヘッドマウントディスプレイ２からセンサノード６までの間の距離（以下「センサノード距離」という。）とされる（Ｓ６４）。例えば、中継回数０回の場合は「（０＋１）×Ａ（ｍ）＝Ａ（ｍ）」、中継回数１回の場合は「（１＋１）×Ａ（ｍ）＝２Ａ（ｍ）」、中継回数２回の場合は「（２＋１）×Ａ（ｍ）＝３Ａ（ｍ）」・・・のようにセンサノード距離が算出される。そして算出されたセンサノード距離に基づき、上述のＳ５９、Ｓ６５、Ｓ６１にて特定された表示態様中の矢印（１１６、１２６）の目盛間隔が特定される。そして表示データ作成処理は終了され、メイン処理に戻る。
【００９９】
災害場所に臨時にセンサノード６を設置したり、センサノード６の位置が入手できない場所で活動する場合は、センサノード６の位置は不明であり、上述にて算出される距離は、正確な距離というよりは距離の指標を示すものである。センサノード６が直線上に等間隔で並んでいれば、中継回数にセンサノード間距離を乗算すれば正確な距離を求めることができる。実際には、センサノード６は等間隔に設置されているとは限らず、また、直線上に並んでいることは少ない。通信事情によっては、最短経路で中継されるとは限らず、迂回して中継されることも発生する。しかしながら、一般的に中継回数が多いほどセンサノード６が遠くにあるといえるので、センサノード６の位置が不明の場合、中継回数を元にセンサノード６までどの程度離れているかを示す距離指標を示すことはユーザにとって、センサノード６までの距離感を把握するのに非常に有用である。
【０１００】
Ａとしては、センサノード６間の距離は同一であるとは限らないためその平均値を用いることができる。あるいは無線信号の通信可能距離をＡとして設定しても良い。また、中継回数が多いほど迂回されて中継される確率も高くなるので、中継回数が多いほどＡの値を漸次小さくしていっても良い距離指標を得ることができる。
【０１０１】
上述のように算出することによって、注目する値を示したセンサノード６が近いのか、離れているのかという距離指標を示すことができる。さらに、センサノード６間平均距離を仮定すれば、どの程度の距離が離れているかも推定することができる。Ａは予めメモリに記憶しておいても良いし、状況に応じて利用者が操作部から入力しても良い。
【０１０２】
なお、距離そのものにこだわらず、感覚的に遠近感がわかれば良い場合は、ヘッドマウントディスプレイ２にて表示させる場合の表示可能最大長を（最大中継回数＋１）で割った値をＡとして距離指標とすれば良い。
【０１０３】
図９に示すように、表示データ作成処理（Ｓ３５）が終了した後のメイン処理では、表示データ作成処理にて確定した表示態様（色が着色され、矢印の目盛間隔が特定された状態の表示態様（第一表示態様１１０又は第二表示態様１２０）を観測者３に視認させるための制御が実行される（Ｓ３６）。次いで、Ｓ３１にて開始された経過時間の監視がリセットされ、新たに経過時間監視が開始される（Ｓ３７）。そしてＳ３３の処理に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
【０１０４】
図１４を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２を介して観測者３に視認される映像について説明する。図１４は、ヘッドマウントディスプレイ２を介して観測者３に視認される映像の一例を示した模式図である。
【０１０５】
図１４に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２には第一表示態様１１０が視野の左側に表示される。また、本実施の形態ではシースルータイプのヘッドマウントディスプレイ２を想定しているため、直接観測者３に視認される周囲の像が併せて映し出される。
【０１０６】
図１４に示す例では、第一表示態様１１０が表示されている。像を視認した観測者３は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２の周囲を覆うように配置されていることを認識することが可能となる。また、第一表示態様１１０中第一円１１１の色を視認することにより、観測者３の最も近傍に配置されているセンサノード６にて計測された計測値を認識することが可能となる。同様に、第二円１１２、第三円１１３、第四円１１４、第五円１１５の色を視認することにより、センサノード６の計測値を観測者３からの距離毎に認識することが可能となる。併せて、矢印１１６の表示により、観測者３と各センサノード６との間の距離を具体的に推定して認識することが可能となる。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態では、ヘッドマウントディスプレイ２を装着した観測者３に対して、センサノード６にて計測された計測値を配置位置の情報とともに表示させ視認させることが可能となる。ヘッドマウントディスプレイ２は、センサノード６より送信される転送データの中継回数に所定の値（通信可能距離Ａ）を乗算した結果に基づき、ヘッドマウントディスプレイ２よりどの位離れた位置にセンサノード６が配置されているかを特定する。これにより、距離計測等の複雑な制御を行うことなく、簡易にセンサノード６までの距離を推定することが可能となる。
【０１０８】
また、転送データの中継回数毎の累計数を算出し、その分布の傾向に基づいて、センサノード６の配置状態を特定する。具体的には、算出した累計数の傾向に応じ、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２の周囲を覆うように配置されているか、又は特定の方向に密集して配置されているかを特定する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ２を装着した観測者３に対して、センサノード６がどのように分布しているかを表示させ認識させることが可能となる。
【０１０９】
図８のＳ１５の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「計測手段」に相当し、Ｓ１７、Ｓ２５の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「センサ送信手段」に相当し、Ｓ２０の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「センサ受信手段」に相当し、Ｓ２１の処理を行うＣＰＵ１０１が本発明の「中継更新手段」に相当する。
【０１１０】
図９のＳ３９の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「ディスプレイ受信手段」に相当し、Ｓ４３の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「記憶制御手段」に相当し、フラッシュメモリ４９の第一記憶領域４９１が本発明の「記憶手段」に相当する。図１０のＳ６４の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「距離特定手段」に相当する。図９のＳ３６の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「表示制御手段」に相当し、図４の表示部４０が本発明の「表示手段」に相当する。
【０１１１】
図１０のＳ５１及びＳ５３の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「累計手段」に相当し、Ｓ５７の結果に基づいてＳ５９又はＳ６５の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「配置状態特定手段」に相当する。図１０のＳ５７の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「累計数比較手段」に相当し、Ｓ５７の結果に基づいて、Ｓ５９またはＳ６５のうちいずれかを判断する処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「相対配置判断手段」に相当する。
【０１１２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。上述の実施の形態では、図１２及び図１３に示すような表示態様を特定し、観測者３に対して表示させていたが、本発明はこの方法に限定されない。
【０１１３】
図１５を参照し、変形例における表示態様１３７について説明する。図１５は、表示態様１３７を示す模式図である。図１５に示すように、表示態様１３７では、半径の異なる５つの円（半径の小さい順に、第一円１３１、第二円１３２、第三円１３３、第四円１３４、第五円１３５）が同心円状に重なった状態であり、且つ、直径と平行方向に延びる線分１３６により円の一部分を欠いた状態となっている。また、Ｍ１とＭ２との関係に応じ、円の中心と線分１３６との距離を変化させる。これにより、センサノード６の分布の状態をより詳細に表現して観測者３に認識させることが可能となる。
【０１１４】
図１２及び図１３における第一円〜第五円は、ヘッドマウントディスプレイ２からセンサノード６間での距離に其々対応付けられているので、これらを平面的に表示させるのではなく、波面曲率変調部７８を制御することにより立体的に表示させてもよい。図１６及び図１７を参照し、立体的に表示させる場合の表示態様について説明する。図１６は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されている状態を立体的に表示させる場合の表示態様１４０を示す模式図である。図１７は、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている場合の表示態様１６０を示す模式図である。
【０１１５】
図１６を参照し、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２を取り囲むように配置されている状態を立体的に表示させる場合の表示態様１４０について説明する。図１６に示すように、表示態様１４０では、二等辺三角形が垂直方向に１０等分された形状を有している。分割領域（左側から順に、領域１４１〜１５０）は、領域１４５及び１４６が中継回数０回、領域１４４及び１４７が中継回数１回、領域１４３及び１４８が中継回数２回、領域１４２及び１４９が中継回数３回、領域１４１及び１５０が中継回数４回の計測情報にそれぞれ対応する。其々の色は、計測値情報に基づいて定められる。センサノード群の中央を領域１４５及び１４６とし、両端へ行くほど低くなるような三角形で表している。なお、其々の領域の面積は、同一中継回数のセンサノード６の累計数を模式的に示すようにしてもよい。
【０１１６】
また、波面曲率変調器７８１を制御して可変焦点レンズ７８３を駆動させることにより、領域１４５及び領域１４６を最も観測者３の近傍に配置させ、領域１４４→領域１４２、及び領域１４７→領域１４９にかけて除々に遠方に配置させ、領域１４１及び領域１５０を最も遠方に配置させて視認させる。なおこの場合、表示フレーム毎に近傍領域から遠方領域に順番に切替るように制御してもよい。これにより観測者３は、実際の距離感が再現された状態の表示態様１４０を視認することが可能となる。
【０１１７】
図１７を参照し、センサノード６がヘッドマウントディスプレイ２に対して特定の方向に密集して配置されている場合の表示態様１６０について説明する。図１７に示すように、表示態様１６０では、直角三角形が垂直方向に５等分された形状を有している（直角部分が左側に配置される。）。分割領域（右側から順に、領域１６１〜１６５）は、領域１６１が中継回数０回、領域１６２が中継回数１回、領域１６３が中継回数２回、領域１６４が中継回数３回、領域１６５が中継回数４回の計測情報にそれぞれ対応する。其々の色は、計測値情報に基づいて定められる。なお、其々の領域の面積は、同一中継回数のセンサノード６の累計数を模式的に示すようにしてもよい。
【０１１８】
また、表示態様１４０と同様、波面曲率変調器７８１を制御して可変焦点レンズ７８３を駆動させることにより、領域１６１を最も観測者３の近傍に配置させ、領域１６２〜領域１６４にかけて除々に遠方に配置させ、領域１６５を最も遠方に配置させて視認させる。これにより観測者３は、実際の距離感が再現された状態の表示態様１６０を視認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】計測可視化システム１の概要を示す模式図である。
【図２】ヘッドマウントディスプレイ２の外観構成を示した図である。
【図３】ヘッドマウントディスプレイ２の電気的構成を示す模式図である。
【図４】表示部４０の電気的及び光学的構成を示す模式図である。
【図５】ヘッドマウントディスプレイ２のフラッシュメモリ４９の記憶領域を示す模式図である。
【図６】受信データテーブルを示す模式図である。
【図７】センサノード６の電気的構成を示す模式図である。
【図８】転送データ送受信処理のフローチャートである。
【図９】メイン処理のフローチャートである。
【図１０】表示データ作成処理のサブルーティンフローチャートである。
【図１１】中継回数毎の累計数とセンサノード６の数との関係を示す模式図である。
【図１２】第一表示態様１１０を示す模式図である。
【図１３】第二表示態様１２０を示す模式図である。
【図１４】ヘッドマウントディスプレイ２を介して観測者３に視認される映像をの一例を示した模式図である。
【図１５】表示態様１３７を示す模式図である。
【図１６】表示態様１４０を示す模式図である。
【図１７】表示態様１６０を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 計測可視化システム
２ ヘッドマウントディスプレイ
３ 観測者
６、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５ センサノード
４０ 表示部
４３ 近距離無線通信部
４６ 制御部
４９ フラッシュメモリ
４９１ 第一記憶領域
４９２ 第二記憶領域
６１ ＣＰＵ
１０１ ＣＰＵ
１０４ センサ
１０５ 無線通信モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値をヘッドマウントディスプレイにて収集することにより、収集結果を可視化する計測可視化システムであって、
前記センサノードは、
所定の物理量を計測する計測手段と、
前記ヘッドマウントディスプレイに対して送信されるデータであって、前記計測手段にて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを送信するセンサ送信手段と、
他の前記センサノードより送信された前記転送データを受信するセンサ受信手段と、
前記センサ受信手段にて受信された前記転送データを前記センサ送信手段にて送信することにより、前記ヘッドマウントディスプレイに前記転送データを中継転送する場合に、前記受信された転送データに含まれている前記中継回数情報を更新する中継更新手段と
を備え、
前記ヘッドマウントディスプレイは、
前記センサ送信手段にて送信された前記転送データを受信するディスプレイ受信手段と、
前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、
前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離に関連する指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、
前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段と
を備えた計測可視化システム。
【請求項２】
前記距離指標特定手段は、
前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標とすることを特徴とする請求項１に記載の計測可視化システム。
【請求項３】
前記ヘッドマウントディスプレイは、
前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、
前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段と
を備え
前記表示制御手段は、
前記配置状態特定手段にて前記配置状態が特定された場合には、特定された前記配置状態を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１又は２に記載の計測可視化システム。
【請求項４】
前記配置状態特定手段は、
所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、
前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段と
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の計測可視化システム。
【請求項５】
センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値を収集し、収集結果を可視化するヘッドマウントディスプレイであって、
前記センサノードより送信されたデータであって、前記センサノードにて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを受信するディスプレイ受信手段と、
前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、
前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、
前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段と
を備えたヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記距離指標特定手段は、
前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標と判断することを特徴とする請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、
前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段と
を備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記配置状態特定手段は、
所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、
前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段と
を備えたことを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１】
センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値をヘッドマウントディスプレイにて収集することにより、収集結果を可視化する計測可視化システムであって、
前記センサノードは、
所定の物理量を計測する計測手段と、
前記ヘッドマウントディスプレイに対して送信されるデータであって、前記計測手段にて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを送信するセンサ送信手段と、
他の前記センサノードより送信された前記転送データを受信するセンサ受信手段と、
前記センサ受信手段にて受信された前記転送データを前記センサ送信手段にて送信することにより、前記ヘッドマウントディスプレイに前記転送データを中継転送する場合に、前記受信された転送データに含まれている前記中継回数情報を更新する中継更新手段と
を備え、
前記ヘッドマウントディスプレイは、
前記センサ送信手段にて送信された前記転送データを受信するディスプレイ受信手段と、
前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、
前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離に関連する指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、
前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段と
を備えた計測可視化システム。
【請求項２】
前記距離指標特定手段は、
前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標とすることを特徴とする請求項１に記載の計測可視化システム。
【請求項３】
前記ヘッドマウントディスプレイは、
前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、
前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段と
を備え
前記表示制御手段は、
前記配置状態特定手段にて前記配置状態が特定された場合には、特定された前記配置状態を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１又は２に記載の計測可視化システム。
【請求項４】
前記配置状態特定手段は、
所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、
前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段と
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の計測可視化システム。
【請求項５】
センサネットワークを構成するセンサノードにて計測された計測値を収集し、収集結果を可視化するヘッドマウントディスプレイであって、
前記センサノードより送信されたデータであって、前記センサノードにて計測された計測値の情報である計測値情報と、前記センサノード間を前記データが中継転送された場合の中継回数の情報である中継回数情報とを少なくとも含むデータである転送データを受信するディスプレイ受信手段と、
前記ディスプレイ受信手段にて受信された前記転送データに含まれる前記計測値情報と前記中継回数情報とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶制御手段と、
前記記憶手段に記憶された前記中継回数情報に基づき、前記センサノードと前記ヘッドマウントディスプレイとの間の距離指標であるセンサ距離指標を特定する距離指標特定手段と、
前記計測値情報にて特定される前記計測値と、前記計測値情報に対応付けられた前記中継回数情報に基づき前記距離指標特定手段にて特定された前記センサ距離指標とを、表示手段に表示させる表示制御手段と
を備えたヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記距離指標特定手段は、
前記中継回数情報にて特定される前記中継回数に所定値を乗算した値を、前記センサ距離指標と判断することを特徴とする請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記記憶手段に記憶された前記計測値情報の数を、前記中継回数情報にて特定される前記中継回数毎に累計する累計手段と、
前記累計手段にて累計された前記計測値情報の数である累計数の前記中継回数毎の分布の傾向に基づいて、前記センサノードの配置状態を特定する配置状態特定手段と
を備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記配置状態特定手段は、
所定の前記中継回数である第一中継回数に対応する前記累計数である第一累計数と、前記第一中継回数よりも大きい前記中継回数であって所定の前記中継回数である第二中継回数に対応する前記累計数である第二累計数とを比較する累計数比較手段と、
前記累計数比較手段にて前記累計数が比較された結果、前記第一累計数が前記第二累計数以上である場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイを取り囲むような配置になっていると判断し、前記第一累計数の方が前記第二累計数と比較して小さい場合に、前記センサノードが前記ヘッドマウントディスプレイの特定の方向への配置になっていると判断する相対配置判断手段と
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の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１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１４５３０１（Ｐ２０１０−１４５３０１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２４８５０（Ｐ２００８−３２４８５０）
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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