頭戴式顯示器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】頭戴式顯示器提供有顯示單元、檢測(cè)單元和第一控制單元。顯示單元設(shè)計(jì)為可安裝到用戶(hù)的頭部且能夠向所述用戶(hù)提供實(shí)際空間的視場(chǎng)。檢測(cè)單元檢測(cè)顯示單元環(huán)繞至少一個(gè)軸的定位。第一控制單元具有區(qū)域限制單元、存儲(chǔ)單元和顯示控制單元。區(qū)域限制單元配置為能夠在圍繞顯示單元的三維坐標(biāo)中沿著上述視場(chǎng)的上述軸的方向限制顯示區(qū)域。存儲(chǔ)單元與所述三維坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)包括關(guān)于呈現(xiàn)在視場(chǎng)中的預(yù)定目標(biāo)對(duì)象的信息的圖像。顯示控制單元配置為基于來(lái)自檢測(cè)器的輸出在對(duì)應(yīng)于上述方位的三維坐標(biāo)顯示在視場(chǎng)中的圖像。
【專(zhuān)利說(shuō)明】頭戴式顯示器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能夠在數(shù)據(jù)視場(chǎng)中顯示包括特殊信息的圖像的頭戴式顯示器。

【背景技術(shù)】
[0002] 已知將相應(yīng)的圖像添加到實(shí)際空間的、被稱(chēng)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性（AR)的技術(shù)。例如，專(zhuān) 利文件1描述了能夠顯示觀(guān)察者屬于的實(shí)際空間中任意對(duì)象的三維形狀信息的虛擬圖像 立體合成裝置。另外，專(zhuān)利文件2描述了能夠顯示關(guān)于呈現(xiàn)在由用戶(hù)觀(guān)看的外部世界中的 目標(biāo)的對(duì)象的頭戴式顯示器。
[0003] 專(zhuān)利文件1 :日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2000-184398
[0004] 專(zhuān)利文件2 :日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2012-053643


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問(wèn)題
[0006] 近年來(lái)，在透明型頭戴式顯示器中，例如，存在需要在保證透明區(qū)域的同時(shí)限制信 息顯示區(qū)域的情況。在該情況下，存在對(duì)象難以進(jìn)入顯示器的視場(chǎng)或者難以保持其中對(duì)象 在視場(chǎng)內(nèi)的狀態(tài)的擔(dān)心。
[0007] 考慮到上述情況，本技術(shù)的目的是提供能夠增強(qiáng)對(duì)象的可搜索性或者可見(jiàn)性的頭 戴式顯示器。
[0008] 技術(shù)方案
[0009] 根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的頭戴式顯示器包括顯示單元、檢測(cè)器和第一控制單元。
[0010] 顯示單元可安裝在用戶(hù)的頭部且配置為能夠向用戶(hù)提供實(shí)際空間的視場(chǎng)。
[0011] 檢測(cè)器檢測(cè)顯示單元環(huán)繞至少一個(gè)軸的方位。
[0012] 第一控制單元包括區(qū)域限制器、存儲(chǔ)單元和顯示控制單元。區(qū)域限制器配置為能 夠沿著圍繞顯示單元的三維坐標(biāo)中所述一個(gè)軸的方向限制視場(chǎng)的顯示區(qū)域。存儲(chǔ)單元存儲(chǔ) 包括關(guān)于呈現(xiàn)在視場(chǎng)中的預(yù)定目標(biāo)的信息的圖像，而所述圖像被使得對(duì)應(yīng)于三維坐標(biāo)。顯 示控制單元配置為基于檢測(cè)器的輸出在視場(chǎng)中顯示對(duì)應(yīng)于方位的以三維坐標(biāo)的圖像。
[0013] 根據(jù)頭戴式顯示器，根據(jù)環(huán)繞所述一個(gè)軸的姿態(tài)的改變顯示的圖像進(jìn)入用戶(hù)的視 場(chǎng)的概率較高，因此可以增強(qiáng)圖像的可搜索性。另外，可以容易地保持圖像在視場(chǎng)中的狀 態(tài)，因此也可以增強(qiáng)圖像的可見(jiàn)性。
[0014] "顯示單元的方位"典型地指的是顯示單元的前面方向。關(guān)于頭戴式顯示器，顯示 單元的前面方向可以定義為用戶(hù)的前面方向。因此，"顯示單元的方位"可以解釋為與用戶(hù) 的面部的方向相同。
[0015] "顯示單元環(huán)繞所述一個(gè)軸的方位"指的是顯示單元以所述一個(gè)軸為中心的方位。 例如，在所述一個(gè)軸是縱軸的情況下，東、西、南和北的水平方向?qū)?yīng)于其。在該情況下，例 如，如果北設(shè)置為基準(zhǔn)方位，則與該方位的角度可以指示顯示單元的方位。另一方面，如果 所述一個(gè)軸是橫軸，則顯示單元環(huán)繞所述一個(gè)軸的方位可以由以水平面作為基準(zhǔn)的仰角或 者俯角指示。該一個(gè)軸不限于這種實(shí)例。該一個(gè)軸可以是與縱軸和橫軸相交的另一個(gè)軸。
[0016] 顯示控制單元可以配置為獲取關(guān)于顯示單元和預(yù)定目標(biāo)之間的相對(duì)位置的信息， 并根據(jù)相對(duì)位置的變化控制在視場(chǎng)中顯示的圖像的顯示模式。通過(guò)此，可以保持或者增強(qiáng) 在視場(chǎng)中顯示的圖像的可見(jiàn)性。
[0017] 關(guān)于相對(duì)位置的信息可以包括關(guān)于顯示單元和預(yù)定目標(biāo)之間的相對(duì)距離的信息。 在該情況下，顯示控制單元可以配置為根據(jù)相對(duì)距離的變化改變?cè)谝晥?chǎng)中顯示的圖像的位 置和尺寸中的至少一個(gè)。
[0018] 替代地，關(guān)于相對(duì)位置的信息可以包括關(guān)于顯示單元以預(yù)定目標(biāo)作為中心的角位 置的信息。在該情況下，顯示控制單元可以配置為根據(jù)角位置的變化三維地改變?cè)谝晥?chǎng)中 顯示的圖像的定位。
[0019] 顯示控制單元可以配置為從存儲(chǔ)單元提取包括滿(mǎn)足由用戶(hù)設(shè)置的至少一個(gè)顯示 條件的信息的圖像，并在視場(chǎng)中選擇性地顯示所提取的圖像。通過(guò)此，可以?xún)H顯示對(duì)于在視 場(chǎng)中的用戶(hù)重要的信息。
[0020] 顯示控制單元可以配置為當(dāng)應(yīng)該在視場(chǎng)中顯示的圖像包括多個(gè)圖像時(shí)，交替地顯 示多個(gè)圖像中的每一個(gè)。通過(guò)此，可以增加在視場(chǎng)中顯示的單獨(dú)圖像的區(qū)分力。
[0021] 存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)關(guān)于預(yù)定目標(biāo)的多個(gè)圖像。在該情況下，顯示控制單元可以配 置為根據(jù)用戶(hù)操作從多個(gè)圖像當(dāng)中選擇應(yīng)該在視場(chǎng)中顯示的圖像。通過(guò)此，可以單獨(dú)地顯 示包括關(guān)于同一目標(biāo)的信息的多個(gè)圖像。
[0022] 檢測(cè)器可以檢測(cè)顯示單元環(huán)繞縱軸的方位，且區(qū)域限制器可以根據(jù)垂直方向上視 場(chǎng)的區(qū)域，以環(huán)繞縱軸的圓柱形坐標(biāo)在高度方向上限制區(qū)域。通過(guò)此，可以增強(qiáng)在用戶(hù)的水 平視場(chǎng)中的圖像的可搜索性和可見(jiàn)性。
[0023] 顯示控制單元可以當(dāng)方位改變第一預(yù)定角度或者更大時(shí)，根據(jù)方位的變化移動(dòng)在 視場(chǎng)中的圖像，并當(dāng)方位的變化小于第一預(yù)定角度時(shí)決定在視場(chǎng)中的圖像的顯示位置。通 過(guò)此，可以調(diào)節(jié)由環(huán)繞縱軸的用戶(hù)的姿態(tài)的有意變化導(dǎo)致的圖像的移動(dòng)，并增強(qiáng)圖像的可 見(jiàn)性。
[0024] 檢測(cè)器可以配置為進(jìn)一步檢測(cè)顯示單元環(huán)繞橫軸的姿態(tài)的變化。在該情況下，顯 示控制單元當(dāng)姿態(tài)的變化等于或者大于第二預(yù)定角度時(shí)，根據(jù)姿態(tài)的變化移動(dòng)在視場(chǎng)中的 圖像，并當(dāng)姿態(tài)的變化小于第二預(yù)定角度時(shí)，固定在視場(chǎng)中的圖像的顯示位置。通過(guò)此，可 以調(diào)節(jié)由環(huán)繞橫軸的用戶(hù)的姿態(tài)的無(wú)意變化導(dǎo)致的圖像的移動(dòng)，并進(jìn)一步增強(qiáng)圖像的可見(jiàn) 性。
[0025] 顯示控制單元可以當(dāng)檢測(cè)器的輸出的變化在預(yù)定時(shí)間上等于或者小于預(yù)定值時(shí)， 移動(dòng)圖像到在視場(chǎng)中的預(yù)定位置。也就是，如果檢測(cè)器的輸出在預(yù)定時(shí)間上不改變，則用戶(hù) 參考在視場(chǎng)中顯示的圖像的概率高，由此通過(guò)移動(dòng)圖像到在視場(chǎng)中的預(yù)定位置來(lái)增加圖像 的可見(jiàn)性。預(yù)定位置例如可以是視場(chǎng)的中心。另外，移動(dòng)之后的圖像可以以放大的狀態(tài)顯 /_J、1 〇
[0026] 顯示控制單元可以當(dāng)檢測(cè)到根據(jù)用戶(hù)操作產(chǎn)生的預(yù)定信號(hào)的輸入時(shí)，移動(dòng)圖像到 在視場(chǎng)中的預(yù)定位置。也通過(guò)該配置，可以如上所述增加圖像的可見(jiàn)性，并根據(jù)用戶(hù)的意圖 控制圖像的顯示。
[0027] 顯示控制單元可以當(dāng)在其中在視場(chǎng)中的預(yù)定位置顯示圖像的狀態(tài)中，檢測(cè)器的輸 出的變化等于或者高于預(yù)定頻率時(shí)，取消等于或者高于預(yù)定頻率的檢測(cè)器的輸出的頻率分 量。例如，預(yù)定頻率設(shè)置為與用戶(hù)的面部的搖動(dòng)對(duì)應(yīng)的頻率。通過(guò)此，可以保證圖像的可見(jiàn) 性而不接收用戶(hù)的面部的輕微搖動(dòng)的影響。
[0028] 第一控制單元可以配置為當(dāng)檢測(cè)到根據(jù)用戶(hù)操作產(chǎn)生的預(yù)定信號(hào)的輸入時(shí)，根據(jù) 該一個(gè)軸的方向上視場(chǎng)的區(qū)域限制三維坐標(biāo)中高度方向上的區(qū)域，并將在視場(chǎng)中顯示的所 有圖像調(diào)整到在視場(chǎng)中的同一高度。通過(guò)此，可以進(jìn)一步增強(qiáng)在視場(chǎng)中顯示的圖像的可見(jiàn) 性。
[0029] 圖像可以包括關(guān)于呈現(xiàn)在視場(chǎng)中的預(yù)定目標(biāo)的信息。通過(guò)此，可以提供關(guān)于目標(biāo) 的信息給用戶(hù)。另外，圖像可以是靜止圖像或者可以是比如動(dòng)畫(huà)圖像之類(lèi)的運(yùn)動(dòng)圖像。
[0030] 不特別限制檢測(cè)器，只要其可以檢測(cè)顯示單元的方位或者姿態(tài)的變化即可。例如， 可以采用地磁傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、其組合等。
[0031] 頭戴式顯示器還可以包括第二控制單元，該第二控制單元包括獲取存儲(chǔ)單元中存 儲(chǔ)的多個(gè)圖像的圖像獲取單元。
[0032] 第一控制單元可以配置為請(qǐng)求第二控制單元發(fā)送從多個(gè)圖像當(dāng)中選出的一個(gè)或 多個(gè)圖像?？梢砸栽摲绞揭孕枰拇涡蛑饕傻谝豢刂茊卧@取需要的圖像，由此可以 構(gòu)造克服第一和第二控制單元之間的通信速度、從發(fā)出傳輸請(qǐng)求到圖像的實(shí)際傳輸?shù)臅r(shí)間 (延遲）等問(wèn)題的系統(tǒng)。
[0033] 在該情況下，第一控制單元可以配置為請(qǐng)求第二控制單元優(yōu)先地發(fā)送使得與最接 近三維坐標(biāo)中視場(chǎng)的顯示區(qū)域的坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的圖像。
[0034] 注意到，在圖像是動(dòng)畫(huà)圖像的情況下，僅需要考慮當(dāng)前時(shí)間和動(dòng)畫(huà)幀時(shí)間來(lái)執(zhí)行 優(yōu)先級(jí)設(shè)置。例如，第一控制單元可以配置為請(qǐng)求第二控制單元集合地發(fā)送構(gòu)成動(dòng)畫(huà)圖像 的所有圖像的至少一些圖像。
[0035] 第一控制單元可以配置為相對(duì)于存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的所有圖像，規(guī)則地評(píng)估坐標(biāo)位 置和視場(chǎng)的顯示區(qū)域之間的距離，并從存儲(chǔ)單元除去在距視場(chǎng)的顯示區(qū)域最遠(yuǎn)的坐標(biāo)位置 的圖像。通過(guò)此，可以減小存儲(chǔ)單元的容量。
[0036] 第二控制單元還可以包括位置信息獲取單元，其能夠獲取顯示單元的位置信息。 圖像獲取單元獲取與可以被發(fā)送到第一控制單元的位置信息對(duì)應(yīng)的圖像。通過(guò)此，第二控 制單元可以根據(jù)用戶(hù)的當(dāng)前位置獲取最優(yōu)圖像。
[0037] 根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例的頭戴式顯示器包括顯示單元、檢測(cè)器和控制單元。
[0038] 顯示單元可安裝在用戶(hù)的頭部且配置為能夠向用戶(hù)提供實(shí)際空間的視場(chǎng)。
[0039] 檢測(cè)器檢測(cè)顯示單元環(huán)繞至少一個(gè)軸的方位。
[0040] 控制單元包括存儲(chǔ)單元和顯示控制單元。存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)包括關(guān)于呈現(xiàn)在視場(chǎng)中的 預(yù)定目標(biāo)的信息的圖像，而所述圖像被使得與圍繞顯示單元的三維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)。顯示控制單 元配置為基于檢測(cè)器的輸出在視場(chǎng)中顯示對(duì)應(yīng)于方位的三維坐標(biāo)中的圖像。
[0041] 顯示控制單元可以配置為沿著所述一個(gè)軸的方向?qū)⒋鎯?chǔ)單元中存儲(chǔ)的預(yù)定圖像 轉(zhuǎn)換為落入視場(chǎng)的顯示區(qū)中的坐標(biāo)值，并在視場(chǎng)中顯示其。通過(guò)此，可以增加使得對(duì)應(yīng)于每 個(gè)方位的圖像的可搜索性。
[0042] 技術(shù)效果
[0043] 如上所述，根據(jù)本技術(shù)，可以增強(qiáng)對(duì)象圖像的可搜索性或者可見(jiàn)性。
[0044] 注意到，不必要地限制在這里描述的效果，且可以是本公開(kāi)中描述的任意效果。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1是用于描述根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的頭戴式顯示器的功能的示意圖；
[0046] 圖2是示出頭戴式顯示器的總的圖；
[0047] 圖3是示出包括頭戴式顯示器的系統(tǒng)的配置的框圖；
[0048] 圖4是頭戴式顯示器中的控制單元的功能框圖；
[0049] 圖5A是示出作為頭戴式顯示器中的世界坐標(biāo)系的示例的柱坐標(biāo)的示意圖；
[0050] 圖5B是示出作為頭戴式顯示器中的世界坐標(biāo)系的示例的柱坐標(biāo)的示意圖；
[0051] 圖6A是圖5A所示的柱坐標(biāo)的展開(kāi)圖；
[0052] 圖6B是圖5B所示的柱坐標(biāo)的展開(kāi)圖；
[0053] 圖7是柱坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置的說(shuō)明圖；
[0054] 圖8是概念地示出視場(chǎng)和對(duì)象之間的關(guān)系的柱坐標(biāo)的展開(kāi)圖；
[0055] 圖9A是用于描述將柱坐標(biāo)（世界坐標(biāo)）轉(zhuǎn)換為視場(chǎng)（局部坐標(biāo)）的方法的圖；
[0056] 圖9B是用于描述將柱坐標(biāo)（世界坐標(biāo)）轉(zhuǎn)換為視場(chǎng)（局部坐標(biāo)）的方法的圖；
[0057] 圖10A是用于描述頭戴式顯示器中的圖像穩(wěn)定功能的概念圖；
[0058] 圖10B是用于描述頭戴式顯示器中的圖像穩(wěn)定功能的概念圖；
[0059] 圖11A是示出使得與限制其區(qū)域的柱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的對(duì)象和視場(chǎng)之間的相對(duì)位置關(guān) 系的不意圖；
[0060] 圖11B是示出使得與限制其區(qū)域的柱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的對(duì)象和視場(chǎng)之間的相對(duì)位置關(guān) 系的不意圖；
[0061] 圖12A是用于描述在限制其區(qū)域的柱坐標(biāo)中布置對(duì)象的過(guò)程的概念圖；
[0062] 圖12B是用于描述在限制其區(qū)域的柱坐標(biāo)中布置對(duì)象的過(guò)程的概念圖；
[0063] 圖13是用于描述在限制其區(qū)域的柱坐標(biāo)中布置對(duì)象的過(guò)程的序列圖；
[0064] 圖14是用于描述系統(tǒng)的操作的概括的流程圖；
[0065] 圖15是示出由控制單元接收對(duì)象數(shù)據(jù)項(xiàng)的過(guò)程的實(shí)例的流程圖；
[0066] 圖16是示出由控制單元在視場(chǎng)中繪制對(duì)象的過(guò)程的實(shí)例的流程圖；
[0067] 圖17是用于描述頭戴式顯示器中的應(yīng)用實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0068] 圖18是用于描述頭戴式顯示器中的應(yīng)用實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0069] 圖19是用于描述頭戴式顯示器中的應(yīng)用實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0070] 圖20是用于描述頭戴式顯示器中的應(yīng)用實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0071] 圖21是用于描述頭戴式顯示器中的應(yīng)用實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0072] 圖22是用于描述頭戴式顯示器中的應(yīng)用實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0073] 圖23是示出頭戴式顯示器中的顯示控制實(shí)例的流程圖；
[0074] 圖24是用于描述顯示控制實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0075] 圖25A是用于描述另一顯示控制實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0076] 圖25B是用于描述另一顯示控制實(shí)例的視場(chǎng)的示意圖；
[0077] 圖26是用于描述根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例的頭戴式顯示器的動(dòng)作的示意圖；
[0078] 圖27A是用于描述頭戴式顯示器的動(dòng)作的示意圖；
[0079] 圖27B是用于描述頭戴式顯示器的動(dòng)作的示意圖；
[0080] 圖27C是用于描述頭戴式顯示器的動(dòng)作的示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0081] 在下文中，將參考附圖描述根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，將描述其中本技 術(shù)應(yīng)用于作為圖像顯示設(shè)備的頭戴式顯示器的實(shí)例。
[0082] 〈第一實(shí)施例〉
[0083] 圖1是用于描述根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的頭戴式顯示器（以下，稱(chēng)為HMD)的功能的 示意圖。首先，參考圖1，將描述根據(jù)該實(shí)施例的HMD的基本功能的概述。
[0084] 在圖1中，X軸方向和Y軸方向示出彼此正交的水平方向，且Z軸方向示出縱軸方 向。這種XYZ正交坐標(biāo)系表示用戶(hù)屬于的實(shí)際空間的坐標(biāo)系（實(shí)際三維坐標(biāo)系）。X軸箭 頭指示北方向且Y軸箭頭指示東方向。另外，Z軸箭頭指示重力方向。
[0085] [HMD的功能的概述]
[0086] 根據(jù)該實(shí)施例的HMD 100安裝在用戶(hù)U的頭部上，且配置為能夠在用戶(hù)U的實(shí)際 空間的視場(chǎng)V(顯示視場(chǎng)）中顯示虛擬圖像。在視場(chǎng)V中顯示的圖像包括關(guān)于呈現(xiàn)在視場(chǎng) V中的預(yù)定目標(biāo)Al、A2、A3和A4的信息。這些預(yù)定目標(biāo)例如是圍繞用戶(hù)U的風(fēng)景、商店或 者商品。
[0087] HMD 100存儲(chǔ)使得與圍繞佩戴HMD的用戶(hù)U的虛擬世界坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的圖像（以下， 稱(chēng)為對(duì)象）B1、B2、B3和M。世界坐標(biāo)系是等效于用戶(hù)屬于的實(shí)際空間的坐標(biāo)系。在世界 坐標(biāo)系中，以用戶(hù)U的位置和預(yù)定軸方向作為基準(zhǔn)來(lái)定位目標(biāo)A1到A4。雖然以縱軸為軸的 中心的柱坐標(biāo)C0在本實(shí)施例中采用為世界坐標(biāo)，但可以采用比如以用戶(hù)U為中心的天體坐 標(biāo)之類(lèi)的其他三維坐標(biāo)。
[0088] 可以任意地設(shè)置柱坐標(biāo)C0的半徑R和高度H。雖然在這里半徑R設(shè)置為比從用戶(hù) U到目標(biāo)A1到A4的距離短，但是半徑R可以比該距離長(zhǎng)。另外，該高度Η設(shè)置為等于或者 大于通過(guò)HMD 100提供的用戶(hù)U的視場(chǎng)V的高度（垂直長(zhǎng)度）Ην。
[0089] 對(duì)象Β1到Μ是示出關(guān)于呈現(xiàn)在世界坐標(biāo)系中的目標(biāo)Α1到Α4的信息的圖像。對(duì) 象Β1到Μ可以是包括字母、圖案等的圖像或者可以是動(dòng)畫(huà)圖像。替代地，該對(duì)象可以是二 維圖像或者可以是三維圖像。另外，對(duì)象形狀可以是矩形形狀、圓形形狀或者另一幾何形 狀，且可以取決于對(duì)象的種類(lèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。
[0090] 例如使得對(duì)象Β1到Μ在柱坐標(biāo)C0中的坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)于注視目標(biāo)Α1到Α4的用 戶(hù)的視線(xiàn)L和柱坐標(biāo)C0的相交位置。雖然在圖示的實(shí)例中使得對(duì)象Β1到Μ的中心位置 與相交位置一致，但是其不限于此并且可以使得對(duì)象的外圍部分（例如，四個(gè)角的部分）與 相交位置一致。替代地，可以使得對(duì)象Β1到Μ的坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)于與相交位置分開(kāi)的任何 位置。
[0091] 柱坐標(biāo)C0具有在以北方向是0°表示環(huán)繞縱軸的角度的圓周方向上的坐標(biāo)軸 (Θ )和在以用戶(hù)U的水平視線(xiàn)Lh作為基準(zhǔn)表示在上下方向上的角度的高度方向上的坐標(biāo) 軸（h)。坐標(biāo)軸（Θ)具有從西到東的正方向。坐標(biāo)軸（h)使用俯角作為正方向并使用仰角 作為反方向。
[0092] 如后所述，HMD 100包括用于檢測(cè)用戶(hù)U的眼睛的方向的檢測(cè)器，且基于檢測(cè)器的 輸出確定用戶(hù)U的視場(chǎng)V對(duì)應(yīng)于柱坐標(biāo)CO中的哪個(gè)區(qū)域。如果任意對(duì)象（例如，對(duì)象Bl) 呈現(xiàn)在形成視場(chǎng)V的xy坐標(biāo)系的相應(yīng)區(qū)域中，則HMD 100在相應(yīng)區(qū)域中顯示（繪制）對(duì)象 Bl〇
[0093] 如上所述，根據(jù)該實(shí)施例的HMD 100在與實(shí)際空間中的目標(biāo)A1重疊的同時(shí)在視場(chǎng) V中顯示對(duì)象B1，由此向用戶(hù)U提供關(guān)于目標(biāo)A1的信息。另外，HMD 100可以根據(jù)用戶(hù)U的 眼睛的方位或者方向，將關(guān)于預(yù)定目標(biāo)A1到A4的對(duì)象（B1到M)提供給用戶(hù)U。
[0094] 接下來(lái)，將具體描述HMD 100。圖2是示出HMD 100的總的圖，而圖3是示出其配 置的框圖。
[0095] [HMD 的配置]
[0096] HMD 100包括顯示單元10、檢測(cè)顯示單元10的姿態(tài)的檢測(cè)器20和控制顯示單元 10的驅(qū)動(dòng)的控制單元30。在本實(shí)施例中，HMD 100由能夠向用戶(hù)提供實(shí)際空間的視場(chǎng)V的 透明型 HMD(see-through_type HMD)構(gòu)成。
[0097] (顯示單元）
[0098] 顯示單元10配置為可安裝在用戶(hù)U的頭部上。顯示單元10包括第一和第二顯示 表面11R和11L、第一和第二圖像發(fā)生器12R和12L和支架13。
[0099] 第一和第二顯示表面11R和11L由具有可以向用戶(hù)U的右眼和左眼提供實(shí)際空間 (外部視場(chǎng)）的透明度的光學(xué)元件構(gòu)成。第一和第二圖像發(fā)生器12R和12L配置為能夠生 成要經(jīng)由第一和第二顯示表面11R和11L呈現(xiàn)給用戶(hù)U的圖像。支架13支撐顯示表面11R 和11L以及圖像發(fā)生器12R和12L。第一和第二顯示表面11L和11R具有適當(dāng)?shù)男螤?，以?得它們可安裝在用戶(hù)的頭部上以分別與用戶(hù)U的右眼和左眼相對(duì)。
[0100] 由此配置的顯示單元10配置為能夠通過(guò)顯示表面11R和11L向用戶(hù)U提供具有 與實(shí)際空間重疊的預(yù)定圖像（或者虛擬圖像）的視場(chǎng)V。在該情況下，設(shè)置右眼的柱坐標(biāo) C0和左眼的柱坐標(biāo)C0,且將在每一個(gè)柱坐標(biāo)中繪制的對(duì)象投射到顯示表面11R和11L。
[0101] (檢測(cè)器）
[0102] 檢測(cè)器20配置為能夠檢測(cè)顯示單元10環(huán)繞至少一個(gè)軸的方位或者姿態(tài)的變化。 在本實(shí)施例中，檢測(cè)器20配置為檢測(cè)顯示單元10環(huán)繞X-、Y-和Z軸的方位或者姿態(tài)的變 化。
[0103] 顯示單元10的方位典型地指的是顯示單元的前面方向。在本實(shí)施例中，顯示單元 10的方位定義為用戶(hù)U的面部方向。
[0104] 檢測(cè)器20可以由比如角速度傳感器和加速度傳感器或者其組合之類(lèi)的運(yùn)動(dòng)傳感 器構(gòu)成。在該情況下，檢測(cè)器20可以由在其中以三個(gè)軸方向布置角速度傳感器和加速度傳 感器或者不同傳感器可以用于每個(gè)軸的傳感器構(gòu)成。例如，角速度傳感器的輸出的綜合值 (integrated value)可以用于顯示單元10的姿態(tài)的改變、改變的方向、其改變量等。
[0105] 另外，可以采用地磁傳感器以檢測(cè)顯示單元10環(huán)繞縱軸（Z軸）的方位。替代地， 可以組合地磁傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器。通過(guò)此，變得可以以高精度檢測(cè)方位或者姿態(tài)的變化。
[0106] 檢測(cè)器20位于顯示單元10中的適當(dāng)位置。不特別限制檢測(cè)器20的位置。例如， 檢測(cè)器20位于圖像發(fā)生器12R和12L的任何一個(gè)上或者位于支架13的一部分上。
[0107] (控制單元）
[0108] 控制單元30 (第一控制單元）基于檢測(cè)器20的輸出生成用于控制顯示單元10 (圖 像發(fā)生器12R和12L)的驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)。在本實(shí)施例中，控制單元30經(jīng)由連接線(xiàn)纜30a 電連接到顯示單元10。當(dāng)然，控制單元30不限于此?？刂茊卧?0可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信連接 到顯示單元10。
[0109] 如圖3所示，控制單元30包括CPU 301、存儲(chǔ)器302 (存儲(chǔ)單元）、發(fā)射器/接收器 303、內(nèi)部電源304和輸入操作單元305。
[0110] CPU 301控制整個(gè)HMD 100的操作。存儲(chǔ)器302包括只讀存儲(chǔ)器（ROM)、隨機(jī)存取 存儲(chǔ)器（RAM)等，并存儲(chǔ)用于由CPU 301控制HMD 100的程序和各種參數(shù)、應(yīng)該顯示在顯示 單元10上的圖像（對(duì)象）和其它需要的數(shù)據(jù)。發(fā)射器/接收器303構(gòu)成用于與將在之后 描述的便攜式信息終端200通信的接口。內(nèi)部電源304供應(yīng)驅(qū)動(dòng)HMD 100所需的電力。
[0111] 輸入操作單元305用于根據(jù)用戶(hù)操作控制在顯示單元10上顯示的圖像。輸入操 作單元305可以由機(jī)械開(kāi)關(guān)構(gòu)成或者可以由觸摸傳感器構(gòu)成。輸入操作單元305可以提供 于顯示單元10中。
[0112] HMD 100還可以包括比如揚(yáng)聲器、相機(jī)之類(lèi)的音頻輸出單元。在該情況下，音頻輸 出單元和相機(jī)典型地提供于顯示單元10中。另外，可以向控制單元30提供顯示顯示單元 10的輸入操作屏幕等的顯示裝置。在該情況下，輸入操作單元305可以由提供于顯示裝置 中的觸摸板構(gòu)成。
[0113] (便攜式信息終端）
[0114] 便攜式信息終端200 (第二控制單元）配置為可通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信與控制單元30相互 通信。便攜式信息終端200用于獲取應(yīng)該在顯示單元10上顯示的圖像，并發(fā)送獲取的圖像 到控制單元30。便攜式信息終端200通過(guò)與HMD 100有機(jī)地組合來(lái)構(gòu)造 HMD系統(tǒng)。
[0115] 雖然便攜式信息終端200由佩戴顯示單元10的用戶(hù)U攜帶且由比如個(gè)人計(jì)算機(jī) (PC)、智能電話(huà)、蜂窩電話(huà)、平板PC和個(gè)人數(shù)字助理（PDA)之類(lèi)的信息處理設(shè)備構(gòu)成，便攜 式信息終端200可以是專(zhuān)用于HMD 100的終端設(shè)備。
[0116] 如圖3所示，便攜式信息終端200包括CPU 201、存儲(chǔ)器202、發(fā)射器/接收器203、 內(nèi)部電源204、顯示單元205、相機(jī)206和位置信息獲取單元207。
[0117] CPU 201控制整個(gè)便攜式信息終端200的操作。存儲(chǔ)器202包括ROM、RAM等，并 存儲(chǔ)用于由CPU 201控制便攜式信息終端200的程序和各種參數(shù)、要被發(fā)送到控制單元30 的圖像（對(duì)象）和其他需要的數(shù)據(jù)。內(nèi)部電源204供應(yīng)驅(qū)動(dòng)便攜式信息終端200所需的電 力。
[0118] 發(fā)射器/接收器203使用用于便攜式通信的比如無(wú)線(xiàn)保真（WiFi)和3G或者4G 網(wǎng)絡(luò)之類(lèi)的無(wú)線(xiàn)LAN(IEEE802. 11等），與服務(wù)器N、控制單元30和另一相鄰的便攜式信息 終端等通信。便攜式信息終端200經(jīng)由發(fā)射器/接收器203從服務(wù)器N下載應(yīng)該發(fā)送到控 制單元30的圖像（對(duì)象）和用于顯示它們的應(yīng)用，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器202中。
[0119] 服務(wù)器N典型地由包括CPU、存儲(chǔ)器等的計(jì)算機(jī)構(gòu)成，且響應(yīng)于用戶(hù)U的請(qǐng)求或者 自動(dòng)地發(fā)送預(yù)定信息到便攜式信息終端200,而不考慮用戶(hù)U的意圖。
[0120] 顯示單元205例如由IXD或者0LED構(gòu)成，并顯示各種菜單、應(yīng)用的⑶I等。典型 地，顯示單元205與觸摸板集成，且可以接收用戶(hù)的觸摸操作。便攜式信息終端200可以配 置為能夠通過(guò)顯示單元205的觸摸操作輸入預(yù)定操作信號(hào)到控制單元30。
[0121] 位置信息獲取單元207典型地包括全球定位系統(tǒng)（GPS)接收器。便攜式信息終端 200配置為能夠使用位置信息獲取單元207測(cè)量用戶(hù)U(顯示單元10)的當(dāng)前位置（經(jīng)度、 緯度、高度）和從服務(wù)器N獲取需要的圖像（對(duì)象）。也就是，服務(wù)器N獲取關(guān)于用戶(hù)的當(dāng) 前位置的信息并將與位置信息對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)、應(yīng)用軟件等發(fā)送到便攜式信息終端200。
[0122] (控制單元的細(xì)節(jié)）
[0123] 接下來(lái)，將具體描述控制單元30。
[0124] 圖4是CPU 301的功能框圖。CPU 301包括坐標(biāo)設(shè)置單元311、圖像管理單元312、 坐標(biāo)確定單元313和顯示控制單元314。CPU 301根據(jù)存儲(chǔ)器302中存儲(chǔ)的程序，執(zhí)行坐標(biāo) 設(shè)置單元311、圖像管理單元312、坐標(biāo)確定單元313和顯示控制單元314中的處理。
[0125] 坐標(biāo)設(shè)置單元311配置為執(zhí)行圍繞用戶(hù)U (顯示單元10)設(shè)置三維坐標(biāo)的處理。在 該實(shí)例中，以縱軸Az作為中心的柱坐標(biāo)C0(參見(jiàn)圖1)用作三維坐標(biāo)。坐標(biāo)設(shè)置單元311 設(shè)置柱坐標(biāo)C0的半徑R和高度H。坐標(biāo)設(shè)置單元311典型地取決于應(yīng)該呈現(xiàn)給用戶(hù)U的對(duì) 象的數(shù)目和種類(lèi)來(lái)設(shè)置柱坐標(biāo)C0的半徑R和高度H。
[0126] 雖然柱坐標(biāo)C0的半徑R可以是固定值，半徑R可以是可以取決于應(yīng)該顯示的圖像 的尺寸（像素尺寸）等任意地設(shè)置的可變值。柱坐標(biāo)C0的高度Η例如設(shè)置為大于應(yīng)該由 顯示單元10提供給用戶(hù)U的垂直方向（垂直方向）上視場(chǎng)V的高度Ην(參見(jiàn)圖1)的一到 三倍。高度Η的上限不限于大于Ην的三倍且可以大于Ην的三倍或更多倍。
[0127] 圖5Α不出具有等于視場(chǎng)V的商度Ην的商度Η1的柱坐標(biāo)C0。圖5Β不出具有大于 視場(chǎng)V的高度Ην三倍的高度Η2的柱坐標(biāo)C0。
[0128] 圖6Α和圖6Β是示出展開(kāi)狀態(tài)下的柱坐標(biāo)C0的示意圖。如上所述，柱坐標(biāo)C0包 括在以北方向是0°示出環(huán)繞縱軸的角度的圓周方向上的坐標(biāo)軸（Θ)和在以用戶(hù)U的水平 視線(xiàn)Lh作為基準(zhǔn)示出在上下方向上的角度的高度方向上的坐標(biāo)軸（h)。坐標(biāo)軸（Θ)具有 從西到東的正方向，且坐標(biāo)軸（h)使用俯角作為正方向且使用仰角作為反方向。高度h指 示當(dāng)視場(chǎng)V的高度Ην的幅值設(shè)置為100%時(shí)的幅值。柱坐標(biāo)C0的原點(diǎn)0P1設(shè)置為在北方 向上的方位（0° )與用戶(hù)U的水平視線(xiàn)Lh(h = 0% )的交點(diǎn)。
[0129] 坐標(biāo)設(shè)置單元311用作能夠在圍繞顯示單元10的三維坐標(biāo)中沿著一個(gè)軸的方向 限制視場(chǎng)V的顯示區(qū)域的區(qū)域限制器。在本實(shí)施例中，坐標(biāo)設(shè)置單元311在圍繞顯示單元 10的柱坐標(biāo)C0中在高度方向上限制視場(chǎng)V的視場(chǎng)區(qū)域（Ην)。具體地，坐標(biāo)設(shè)置單元311 當(dāng)高度（Η)的額定值大于視場(chǎng)V的高度Ην時(shí)，在高度方向上限制視場(chǎng)V的區(qū)域中柱坐標(biāo)的 高度（Η)。另外，坐標(biāo)設(shè)置單元311例如根據(jù)用戶(hù)U的操作限制柱坐標(biāo)的高度從Η2 (圖5Β) 至IJ Η1 (圖 5Α)。
[0130] 圖像管理單元312用于管理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中的圖像。例如，圖像管理單元312 配置為執(zhí)行在存儲(chǔ)器302中存儲(chǔ)經(jīng)由顯示單元10顯示的一個(gè)或多個(gè)圖像，且選擇性地除去 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中的圖像的處理。從便攜式信息終端200發(fā)送存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中的圖 像。圖像管理單元312也請(qǐng)求便攜式信息終端200經(jīng)由發(fā)射器/接收器303發(fā)送圖像。
[0131] 存儲(chǔ)器302配置為能夠存儲(chǔ)應(yīng)該在視場(chǎng)V中顯示的一個(gè)或多個(gè)圖像（對(duì)象），其中 使得一個(gè)或多個(gè)圖像（對(duì)象）與柱坐標(biāo)C0對(duì)應(yīng)。也就是，存儲(chǔ)器302與柱坐標(biāo)C0的坐標(biāo) 位置一起存儲(chǔ)在圖1所示的柱坐標(biāo)C0下的各個(gè)對(duì)象Β1到M。
[0132] 如圖7所示，柱坐標(biāo)系（Θ，h)和正交坐標(biāo)系（X，Υ, Ζ)具有X = rcos Θ，Y = rsin Θ 和Z = h的關(guān)系。如圖1所示，應(yīng)該與視場(chǎng)V的方位或者姿態(tài)對(duì)應(yīng)地顯示的對(duì)象B1到Μ 占據(jù)柱坐標(biāo)CO中的特定坐標(biāo)區(qū)域并與區(qū)域中的特殊坐標(biāo)位置Ρ( θ，h) -起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器 302 中。
[0133] 使得柱坐標(biāo)C0中的對(duì)象B1到Μ的坐標(biāo)（Θ，h)對(duì)應(yīng)于在鏈接每個(gè)由正交系 (X，Y，Z)定義的目標(biāo)位置A1到A4和用戶(hù)的位置的直線(xiàn)與柱坐標(biāo)C0的圓柱表面的相交處的 柱坐標(biāo)系的坐標(biāo)。也就是，對(duì)象B1到Μ的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于從實(shí)際三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為柱坐標(biāo)C0的 目標(biāo)Α1到Α4的坐標(biāo)。這種對(duì)象的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換例如在圖像管理單元312中執(zhí)行，且對(duì)象與其 坐標(biāo)位置一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中。在世界坐標(biāo)系中采用柱坐標(biāo)C0,由此可以以平坦方式 繪制對(duì)象Β1到Β4。
[0134] 對(duì)象Β1到Μ的坐標(biāo)位置可以設(shè)置在任何位置，只要它們?cè)趯?duì)象Β1到Μ中的每一 個(gè)的顯示區(qū)域內(nèi)。每個(gè)對(duì)象可以設(shè)置特定點(diǎn)（例如，中心位置）或者兩個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)（例 如，兩個(gè)對(duì)角的點(diǎn)或者四個(gè)角的點(diǎn)）。
[0135] 另外，如圖1所示，當(dāng)使得對(duì)象Β1到Μ的坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)于注視著目標(biāo)Α1到Α4的 用戶(hù)的視線(xiàn)L和柱坐標(biāo)C0的相交位置時(shí)，用戶(hù)U觀(guān)看在與目標(biāo)Α1到Α4重疊的位置的對(duì)象 Β1到M。代替此，可以使得對(duì)象Β1到Μ的坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)于與相交位置分開(kāi)的任何位置。 通過(guò)此，可以在相對(duì)于目標(biāo)Α1到Α4的要求位置顯示或者繪制對(duì)象Β1到M。
[0136] 坐標(biāo)確定單元313配置為執(zhí)行基于檢測(cè)器20的輸出確定用戶(hù)U的視場(chǎng)V對(duì)應(yīng)于 柱坐標(biāo)C0中的哪個(gè)區(qū)域的處理。也就是，視場(chǎng)V由于用戶(hù)U(顯示單元10)的姿態(tài)的變化 而在柱坐標(biāo)C0中移動(dòng)，且基于檢測(cè)器20的輸出計(jì)算移動(dòng)方向和移動(dòng)量。坐標(biāo)確定單元313 基于檢測(cè)器20的輸出計(jì)算顯示單元10的移動(dòng)方向和移動(dòng)量，并確定視場(chǎng)V屬于柱坐標(biāo)C0 中的哪個(gè)區(qū)域。
[0137] 圖8是概念地示出柱坐標(biāo)C0中視場(chǎng)V和對(duì)象Β1到Μ之間的關(guān)系的展開(kāi)圖。視 場(chǎng)V幾乎是矩形且包括以左上角為原點(diǎn)0Ρ2的xy坐標(biāo)（局部坐標(biāo)）。X軸是在水平方向上 從原點(diǎn)0P2延伸的軸且Y軸是在垂直方向上從原點(diǎn)0P2延伸的軸。然后，坐標(biāo)確定單元313 配置為執(zhí)行確定是否任意對(duì)象B1到Μ呈現(xiàn)在視場(chǎng)V的相應(yīng)區(qū)域中的處理。
[0138] 顯示控制單元314配置為執(zhí)行基于檢測(cè)器20的輸出（即，坐標(biāo)確定單元313的確 定結(jié)果）在視場(chǎng)V中顯示（繪制）對(duì)應(yīng)于顯示單元10的方位的在柱坐標(biāo)C0中的對(duì)象的處 理。例如，如圖8所示，當(dāng)視場(chǎng)V的當(dāng)前方位與柱坐標(biāo)C0中的對(duì)象Β1和Β2的每一顯示區(qū) 域重疊時(shí)，對(duì)應(yīng)于其重疊區(qū)域Β10和Β20的圖像顯示在視場(chǎng)V中（局部呈現(xiàn)）。
[0139] 圖9Α和圖9Β是用于描述將柱坐標(biāo)C0 (世界坐標(biāo)）轉(zhuǎn)換為視場(chǎng)V (局部坐標(biāo)）的 方法的圖。
[0140] 如圖9Α所示，假定柱坐標(biāo)C0中視場(chǎng)V的參考點(diǎn)的坐標(biāo)由（θ ν，hv)表示，且位于 視場(chǎng)V的區(qū)域中的對(duì)象B的參考點(diǎn)的坐標(biāo)由（Θ 〇, h0)表示。視場(chǎng)V和對(duì)象B的參考點(diǎn)可 以設(shè)置為任意點(diǎn)。在該實(shí)例中，參考點(diǎn)設(shè)置為每個(gè)具有矩形形狀的視場(chǎng)V和對(duì)象B的左上 角。α ν[° ]是世界坐標(biāo)中視場(chǎng)V的寬度角，且取決于顯示單元10的設(shè)計(jì)或者規(guī)范確定該 值。
[0141] 顯示控制單元314將柱坐標(biāo)系（Θ，h)轉(zhuǎn)換為局部坐標(biāo)系（X，y)，由此確定對(duì)象Β 在視場(chǎng)V中的顯示位置。如圖9B所示，假定局部坐標(biāo)系中視場(chǎng)V的高度和寬度分別由Hv 和Wv表示，且局部坐標(biāo)系（x，y)中對(duì)象B的參考點(diǎn)的坐標(biāo)由（X〇，yO)表示，則轉(zhuǎn)換表達(dá)式 如下。
[0142] xO = ( θ 〇- Θ v) *Wv/ α v…⑴
[0143] yO = (h0_hv)*Hv/100 …（2)
[0144] 顯示控制單元314典型地遵循顯示單元10的方位或者姿態(tài)的變化改變?cè)谝晥?chǎng)V 中對(duì)象B的顯示位置。繼續(xù)該控制，只要對(duì)象B的至少一部分呈現(xiàn)在視場(chǎng)V中。
[0145] 但是，近年來(lái)，顯示區(qū)域趨向于由于HMD的尺寸縮小而更窄。另外，在透明型頭戴 式顯示器中，例如，存在需要在保證透明區(qū)域的同時(shí)限制信息顯示區(qū)域的情況。在這種情況 下，當(dāng)對(duì)象B的顯示位置如上所述地遵循顯示單元10的方位或者姿態(tài)的變化而在視場(chǎng)V中 變化時(shí)，存在變得難以將對(duì)象B保持在視場(chǎng)V中的擔(dān)心。為了解決這種問(wèn)題，根據(jù)該實(shí)施例 的HMD 100具有以下將要描述的對(duì)象顯示固定功能。
[0146] 〈對(duì)象顯示固定功能〉
[0147] (1)非嚴(yán)格屬性的引入
[0148] 顯示控制單元314配置為能夠執(zhí)行根據(jù)當(dāng)顯示單元10的方位或者姿態(tài)改變預(yù)定 角度或者更大角度時(shí)的方位或者姿態(tài)的變化而在視場(chǎng)V中移動(dòng)對(duì)象，并且當(dāng)方位或者姿態(tài) 的變化小于預(yù)定角度時(shí)固定在視場(chǎng)V中的對(duì)象的顯示位置的處理。
[0149] 在本實(shí)施例中，非嚴(yán)格屬性可以被引入對(duì)象中。也就是，如果對(duì)象B不固定在世界 坐標(biāo)系（柱坐標(biāo)C0)的一個(gè)位置上，且用戶(hù)U的眼睛的方向落入某個(gè)角度范圍內(nèi)，則可以在 顯示單元10的局部坐標(biāo)系（ x，y)中固定和顯示對(duì)象。通過(guò)執(zhí)行這種處理，可以容易地保持 對(duì)象在視場(chǎng)V中的狀態(tài)。由此，調(diào)節(jié)由于環(huán)繞縱軸或者橫軸的用戶(hù)U的姿態(tài)的無(wú)意變化導(dǎo) 致的對(duì)象的移動(dòng)，可以增加對(duì)象的可見(jiàn)性。
[0150] 該預(yù)定角度可以是環(huán)繞縱軸（Z軸）的角度，可以是環(huán)繞橫軸（X軸和/或Y軸） 的角度或者可以是兩者?？梢赃m當(dāng)?shù)卦O(shè)置預(yù)定角度的值且例如是±15°。該預(yù)定角度可以 在環(huán)繞縱軸的角度（第一預(yù)定角度）和環(huán)繞橫軸的角度（第二預(yù)定角度）之間相同或者可 以在其間不同。
[0151] (2)第一抓取功能
[0152] 顯示控制單元314配置為能夠執(zhí)行當(dāng)檢測(cè)器20的輸出的變化在預(yù)定時(shí)間上等于 或者小于預(yù)定值時(shí)移動(dòng)對(duì)象B到在視場(chǎng)V中的預(yù)定位置的處理。
[0153] 在本實(shí)施例中，如果檢測(cè)器20的輸出在預(yù)定時(shí)間上不改變，則用戶(hù)參考在視場(chǎng)V 中顯示的對(duì)象的概率高，由此可以通過(guò)移動(dòng)對(duì)象到在視場(chǎng)中的預(yù)定位置來(lái)增加圖像的可見(jiàn) 性。
[0154] 預(yù)定時(shí)間不特別限制，且例如設(shè)置為大約五秒。另外，預(yù)定位置不特別限制預(yù)定， 且例如是視場(chǎng)V的中心或者角，或者是上、下、左和右位置的任何一個(gè)的偏離位置。另外，可 以以擴(kuò)大狀態(tài)（例如，放大狀態(tài)）顯示移動(dòng)之后的對(duì)象。
[0155] 例如，如果對(duì)于預(yù)定時(shí)間沒(méi)有以對(duì)象在視場(chǎng)V的中心識(shí)別出檢測(cè)器20的輸出的變 化，則該功能可以在視場(chǎng)V的局部坐標(biāo)系（x，y)的預(yù)定位置固定地顯示對(duì)象B。在該情況 下，當(dāng)檢測(cè)器20的輸出超過(guò)預(yù)定值時(shí)，解除固定地顯示對(duì)象的功能。在此時(shí)檢測(cè)器20的輸 出值可以是與等于或者大于顯示單元10環(huán)繞預(yù)定軸的預(yù)定角度的姿態(tài)的變化對(duì)應(yīng)的輸出 的變化量，或者可以是輸出的另一變化量。
[0156] (3)第二抓取功能
[0157] 當(dāng)檢測(cè)到根據(jù)用戶(hù)U的操作產(chǎn)生的預(yù)定信號(hào)的輸入時(shí)，顯示控制單元314配置為 能夠執(zhí)行移動(dòng)對(duì)象到在視場(chǎng)V中的預(yù)定位置的處理。也通過(guò)這種配置，可以如上所述地增 加圖像的可見(jiàn)性，并根據(jù)用戶(hù)的意圖控制圖像的顯示。
[0158] 在該處理中，例如，通過(guò)調(diào)整對(duì)象到視場(chǎng)V的中心并在輸入操作單元305或者便攜 式信息終端200上執(zhí)行預(yù)定輸入操作，對(duì)象固定到視場(chǎng)V的局部坐標(biāo)系（x，y)。然后，通過(guò) 再次操作輸入操作單元305等，對(duì)象被恢復(fù)到世界坐標(biāo)系且解除固定地顯示對(duì)象的功能。
[0159] (4)圖像穩(wěn)定功能
[0160] 當(dāng)在對(duì)象顯示在視場(chǎng)V中的預(yù)定位置的情況下檢測(cè)器20的輸出的變化等于或者 高于預(yù)定頻率時(shí)，顯示控制單元314配置為能夠執(zhí)行取消等于或者高于預(yù)定頻率的檢測(cè)器 20的輸出的頻率分量的處理。
[0161] 當(dāng)在視場(chǎng)V中的對(duì)象遵循顯示單元10的方位或者姿態(tài)的變化而移動(dòng)時(shí)，存在其也 遵循用戶(hù)U的面部的輕微搖動(dòng)而對(duì)象的可見(jiàn)性惡化的擔(dān)心。為了避免該問(wèn)題，可以對(duì)于等 于或者高于預(yù)定值的高頻分量防止對(duì)象遵循顯示單元10的姿態(tài)的變化，且可以對(duì)于低于 預(yù)定值的低頻分量在視場(chǎng)V(局部坐標(biāo)系）中固定對(duì)象顯示位置。例如，預(yù)定頻率設(shè)置為與 用戶(hù)的面部的搖動(dòng)對(duì)應(yīng)的頻率。通過(guò)此，可以保證圖像的可見(jiàn)性而不接收用戶(hù)的面部的輕 微搖動(dòng)的影響。
[0162] 圖10A和圖10B是用于描述圖像穩(wěn)定功能的概念圖。在圖中，VI表示在某個(gè)時(shí)點(diǎn) 的局部坐標(biāo)系且V2表示對(duì)應(yīng)于VI的圖像穩(wěn)定坐標(biāo)系。0P和0P'示出VI和V2的原點(diǎn)。
[0163] 當(dāng)使能圖像穩(wěn)定功能時(shí)，對(duì)象放置在圖像穩(wěn)定坐標(biāo)系中。圖像穩(wěn)定坐標(biāo)系通過(guò)ro 控制經(jīng)歷相對(duì)于視場(chǎng)V的局部坐標(biāo)系（x，y)的后續(xù)控制（follow-up control)。Η)控制是 一種反饋控制，且總的來(lái)說(shuō)涉及通過(guò)組合比例控制和微分控制而收斂到設(shè)定值的控制。在 圖10Α和圖10Β中，關(guān)于每個(gè)在視場(chǎng)V視場(chǎng)V'之間連接的彈簧（ρ)和阻尼（d)，彈簧（ρ)對(duì) 應(yīng)于ro控制的p分量且阻尼（d)對(duì)應(yīng)于ro控制的d分量。
[0164] 作為計(jì)算后續(xù)控制的方法的示例，假定在某個(gè)點(diǎn)t的局部坐標(biāo)系VI中的點(diǎn)表示為 (x(t)，y(t))且對(duì)應(yīng)于其的圖像穩(wěn)定坐標(biāo)系V2中的點(diǎn)表示為（X'（t)，y'（t))。另外，在采 樣周期（At)之前的局部坐標(biāo)系VI中的點(diǎn)表示為（x(t-At)，y(t-At))且對(duì)應(yīng)于其的圖 像穩(wěn)定坐標(biāo)系V2中的點(diǎn)表示為（X'（t_At)，y'（t-At))。假定對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的差值表示為 (Ax(t)，Ay(t))，其表示為如下。

【權(quán)利要求】
1. 一種頭戴式顯示器，包括： 顯示單元，配置為可安裝在用戶(hù)的頭部上且能夠向用戶(hù)提供實(shí)際空間的視場(chǎng)； 檢測(cè)器，檢測(cè)顯示單元環(huán)繞至少一個(gè)軸的方位；和 第一控制單元，包括： 區(qū)域限制器，能夠在圍繞顯示單元的三維坐標(biāo)中沿著所述一個(gè)軸的方向限制視場(chǎng)的顯 示區(qū)域， 存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)包括關(guān)于呈現(xiàn)在視場(chǎng)中的預(yù)定目標(biāo)的信息的圖像，而所述圖像被使得 對(duì)應(yīng)于三維坐標(biāo)，和 顯示控制單元，配置為基于所述檢測(cè)器的輸出在視場(chǎng)中顯示對(duì)應(yīng)于方位的三維坐標(biāo)下 的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述顯示控制單元獲取關(guān)于所述顯示單元和所述預(yù)定目標(biāo)之間的相對(duì)位置的信息，并 根據(jù)相對(duì)位置的變化控制在視場(chǎng)中顯示的圖像的顯示模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭戴式顯示器，其中 關(guān)于相對(duì)位置的信息包括關(guān)于所述顯示單元和所述預(yù)定目標(biāo)之間的相對(duì)距離的信息， 和 所述顯示控制單元根據(jù)相對(duì)距離的變化改變?cè)谝晥?chǎng)中顯示的圖像的位置和尺寸中的 至少一個(gè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭戴式顯示器，其中 關(guān)于相對(duì)位置的信息包括以預(yù)定目標(biāo)為中心的關(guān)于所述顯示單元的角位置的信息，和 所述顯示控制單元根據(jù)角位置的變化三維地改變?cè)谝晥?chǎng)中顯示的圖像的定位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭戴式顯示器，其中 所述顯示控制單元從所述存儲(chǔ)單元提取包括滿(mǎn)足由用戶(hù)設(shè)置的至少一個(gè)顯示條件的 信息的圖像，并在視場(chǎng)中選擇性地顯示所提取的圖像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的頭戴式顯示器，其中 所述顯示控制單元當(dāng)應(yīng)該在視場(chǎng)中顯示的圖像包括多個(gè)圖像時(shí)，交替地顯示所述多個(gè) 圖像中的每一個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的頭戴式顯示器，其中 所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)關(guān)于預(yù)定目標(biāo)的多個(gè)圖像，和 所述顯示控制單元根據(jù)用戶(hù)操作從所述多個(gè)圖像當(dāng)中選擇應(yīng)該在視場(chǎng)中顯示的圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述檢測(cè)器檢測(cè)顯示單元環(huán)繞縱軸的方位，和 所述區(qū)域限制器根據(jù)垂直方向上視場(chǎng)的區(qū)域限制在柱坐標(biāo)中環(huán)繞縱軸的高度方向上 的區(qū)域。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述顯示控制單元 當(dāng)方位改變第一預(yù)定角度或者更大時(shí)，根據(jù)方位的變化移動(dòng)在視場(chǎng)中的圖像，和 當(dāng)方位的變化小于第一預(yù)定角度時(shí)固定在視場(chǎng)中的圖像的顯示位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述顯示控制單元當(dāng)所述檢測(cè)器的輸出的變化在預(yù)定時(shí)間上等于或者小于預(yù)定值時(shí)， 移動(dòng)圖像到在視場(chǎng)中的預(yù)定位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述顯示控制單元當(dāng)檢測(cè)到根據(jù)用戶(hù)操作產(chǎn)生的預(yù)定信號(hào)的輸入時(shí)，移動(dòng)圖像到在視 場(chǎng)中的預(yù)定位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述顯示控制單元當(dāng)在視場(chǎng)中的預(yù)定位置處顯示圖像的狀態(tài)下，所述檢測(cè)器的輸出的 變化等于或者高于預(yù)定頻率時(shí)，取消等于或者高于預(yù)定頻率的檢測(cè)器的輸出的頻率分量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述第一控制單元當(dāng)檢測(cè)到根據(jù)用戶(hù)操作產(chǎn)生的預(yù)定信號(hào)的輸入時(shí)，根據(jù)所述一個(gè)軸 的方向上視場(chǎng)的區(qū)域限制在三維坐標(biāo)中的高度方向上的區(qū)域，并將在視場(chǎng)中顯示的所有圖 像調(diào)整到在視場(chǎng)中的同一高度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示器，其中 所述圖像包括動(dòng)畫(huà)圖像。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的頭戴式顯示器，進(jìn)一步包括： 第二控制單元包括獲取存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的多個(gè)圖像的圖像獲取單元。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的頭戴式顯示器，其中 所述第一控制單元請(qǐng)求所述第二控制單元發(fā)送從所述多個(gè)圖像當(dāng)中選出的一個(gè)或多 個(gè)圖像。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的頭戴式顯示器，其中 所述第一控制單元請(qǐng)求所述第二控制單元優(yōu)先地發(fā)送三維坐標(biāo)中使得對(duì)應(yīng)于更接近 視場(chǎng)的顯示區(qū)域的坐標(biāo)位置的圖像。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的頭戴式顯示器，其中 所述第二控制單元還包括能夠獲取所述顯示單元的位置信息的位置信息獲取單元，和 所述圖像獲取單元獲取與能夠被發(fā)送到所述第一控制單元的位置信息對(duì)應(yīng)的圖像。
19. 一種頭戴式顯示器，包括： 顯示單元，配置為可安裝在用戶(hù)的頭部上且能夠向用戶(hù)提供實(shí)際空間的視場(chǎng)； 檢測(cè)器，檢測(cè)顯示單元環(huán)繞至少一個(gè)軸的方位；和 控制單元，包括 存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)包括關(guān)于呈現(xiàn)在視場(chǎng)中的預(yù)定目標(biāo)的信息的圖像，而所述圖像被使得 對(duì)應(yīng)于圍繞所述顯示單元的三維坐標(biāo)，和 顯示控制單元，配置為基于所述檢測(cè)器的輸出在視場(chǎng)中顯示對(duì)應(yīng)于方位的三維坐標(biāo)下 的圖像。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的頭戴式顯示器，其中 顯示控制單元沿著所述一個(gè)軸的方向?qū)⑺龃鎯?chǔ)單元中存儲(chǔ)的預(yù)定圖像轉(zhuǎn)換為落入 視場(chǎng)的顯示區(qū)中的坐標(biāo)值，并在視場(chǎng)中顯示其。
【文檔編號(hào)】G09G5/00GK104221077SQ201480001045
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月22日
【發(fā)明者】石川博隆, 巖津健 申請(qǐng)人:索尼公司