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JP2018056791A - 表示装置、受信装置、プログラム、及び受信装置の制御方法。 - Google Patents

表示装置、受信装置、プログラム、及び受信装置の制御方法。 Download PDF

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JP2018056791A JP2016190611A JP2016190611A JP2018056791A JP 2018056791 A JP2018056791 A JP 2018056791A JP 2016190611 A JP2016190611 A JP 2016190611A JP 2016190611 A JP2016190611 A JP 2016190611A JP 2018056791 A JP2018056791 A JP 2018056791A
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直人 有賀
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Abstract

【課題】受信に要する消費電力を抑えながら、ビーコン信号を受信し損なう可能性を低減する。【解決手段】ビーコン信号を受信するビーコン受信部119と、ビーコン受信部119の受信周期を制御して、ビーコン信号を間欠受信する制御部150と、を備え、制御部150は、ビーコン受信部119が受信するビーコン信号の受信強度に基づきビーコン信号を選択し、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて、ビーコン受信部119の受信周期を変更するHMD100。【選択図】図5

Description

本発明は、表示装置、受信装置、プログラム、及び受信装置の制御方法に関する。
従来、間欠受信によりビーコン信号を受信する受信装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1記載の受信装置は、受信部又は受信部の周囲の状態が変化したことを示す検知信号に基づき、受信部のデューティーサイクルを変更する。デューティーサイクルは、信号の受信間隔に対する信号の受信期間を示す。
特開2015−220470号公報
ところで、間欠受信によりビーコン信号を受信する場合、ビーコン信号を受信し損なう場合がある。特に、複数の送信元から送信されるビーコン信号を受信するような場合、受信装置の受信タイミングがビーコン信号の送信タイミングと合わず、ビーコン信号を受信できない場合がある。ビーコン信号を受信し損なう可能性を低減するためには、受信装置がビーコン信号を受信する期間の長さを長くすればよいが、受信装置の消費電力が増大する。
本発明は、受信に要する消費電力を抑えながら、ビーコン信号を受信し損なう可能性を低減することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、使用者の頭部に装着され、外景を透過して前記使用者に視認させる透過型の表示装置であって、ビーコン信号を受信する受信部と、前記受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する制御部と、を備え、前記制御部は、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する。
本発明によれば、間欠受信する受信部の受信周期を、受信強度に基づき選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて変更する。このため、受信強度に基づいて選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減して、ビーコン信号の補足の確率を高めることができ、受信装置の受信に要する消費電力を低減することができる。
上記課題を解決するため、本発明は、ビーコン信号を受信する受信部と、前記受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する制御部と、を備え、前記制御部は、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する。
本発明によれば、間欠受信する受信部の受信周期を、受信強度に基づき選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて変更する。このため、受信強度に基づいて選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減して、ビーコン信号の補足の確率を高めることができ、受信装置の受信に要する消費電力を低減することができる。
また、本発明は、前記制御部は、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期をシフトさせる。
本発明によれば、ビーコン信号の送信タイミングに応じて、受信部の受信周期をシフトさせるので、受信部の受信周期を、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて変更し、選択したビーコン信号を受信部に受信させることができる。
また、本発明は、前記制御部は、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させる第1期間と、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させない第2期間とを設定し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信周期における前記第1期間と前記第2期間とのデューティー比を変更する。
本発明によれば、ビーコン信号の送信タイミングに応じて、受信周期における第1期間と第2期間とのデューティー比を変更するので、受信期間と非受信期間とのデューティー比を変更して、選択したビーコン信号を受信部に受信させることができる。
また、本発明は、前記制御部は、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させる第1期間と、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させない第2期間とを設定し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記第1期間の長さを変更する。
本発明によれば、ビーコン信号の送信タイミングに応じて、第1期間の長さを変更するので、受信期間の長さを変更して、選択したビーコン信号を受信部に受信させることができる。
また、本発明は、前記制御部は、前記受信部が複数の前記ビーコン信号を受信する場合に、受信した複数の前記ビーコン信号の受信強度に基づき予め設定された数の前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する。
本発明によれば、複数のビーコン信号を受信する場合に、受信強度に基づきビーコン信号を選択し、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて、受信部の受信周期を変更する。このため、受信強度に基づいて選択したビーコン信号を受信部に受信させることができる。
また、本発明は、前記制御部は、複数の前記ビーコン信号のそれぞれから、前記ビーコン信号の送信元に関する情報を取得し、受信した複数の前記ビーコン信号の受信強度と、複数の前記ビーコン信号の送信元に関する情報とに基づき、予め設定された数の前記ビーコン信号を選択する。
本発明によれば、ビーコン信号の受信強度と、ビーコン信号の送信元に関する情報に基づき選択されたビーコン信号を受信部に受信させることができる。例えば、送信元に関する情報として、ビーコン信号の送信元の位置情報を用いることで、受信装置の近くに位置する送信元から送信される受信強度の大きいビーコン信号を受信部に受信させることができる。
また、本発明は、前記制御部は、選択した前記ビーコン信号に、変更後の前記受信周期では受信できない前記ビーコン信号が含まれる場合に、選択した前記ビーコン信号から除外する前記ビーコン信号を前記受信強度に基づき選択し、選択した除外する前記ビーコン信号を除く前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信周期を再設定する。
本発明によれば、設定した受信周期では受信できないビーコン信号がある場合に、受信強度に基づいて受信するビーコン信号を再度選択し、選択したビーコン信号を受信できるように受信周期が再設定される。このため、選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減することができる。
また、本発明は、前記制御部は、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき、前記受信装置の位置を推定する。
本発明によれば、受信部が受信するビーコン信号の受信強度に基づき受信装置の位置を推定するので、受信装置の位置を精度よく推定することができる。
また、本発明は、前記ビーコン信号を送信するビーコン装置の位置を示す位置情報と、前記ビーコン装置の識別情報とを対応付けて記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記受信部が受信した複数の前記ビーコン信号から前記識別情報をそれぞれに取得し、複数の前記ビーコン信号の受信強度と、前記記憶部から取得した複数の前記ビーコン信号の送信元の前記ビーコン装置の位置情報とに基づき前記受信装置の位置を推定する。
本発明によれば、受信した複数のビーコン信号の受信強度と、複数のビーコン信号の送信元のビーコン装置の位置情報とに基づき受信装置の位置が推定される。従って、受信装置の位置の推定精度を高めることができる。
また、本発明は、前記制御部は、受信した複数の前記ビーコン信号の受信強度をしきい値と比較して前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の数が3つである場合には、3点測位により前記受信装置の位置を推定し、選択した前記ビーコン信号の数が4つ以上である場合には、4点測位により前記受信装置の位置を推定し、選択した前記ビーコン信号の数が3つよりも少ない場合には、前記受信周期の再設定を行う。
本発明によれば、選択したビーコン信号の数に応じて、受信装置の位置を推定する測位の方法が変更される。従って、受信したビーコン信号の本数に対応した測位処理を行うことができる。このため、受信したビーコン信号の本数が多い場合には、受信装置の位置の推定精度を向上させることができる。また、受信したビーコン信号の本数が少ない場合には、受信周期を再設定して、受信部にビーコン信号を再度受信させることができる。
また、本発明は、加速度センサーと、ジャイロセンサーと、磁気センサーとの少なくとも1つを備え、前記制御部は、推定した前記受信装置の位置を、前記加速度センサー、前記ジャイロセンサー及び前記磁気センサーの少なくとも1つの検出する検出値に基づき補正する。
本発明によれば、推定した受信装置の位置を、検出値に基づき補正するので、受信装置の位置の推定精度をさらに向上させることができる。
また、本発明は、前記受信部が受信する前記ビーコン信号は、Bluetooth(登録商標) Low Energyの通信規格に基づく信号、又は電波ビーコン信号である。
本発明によれば、ビーコン信号として、Bluetooth Low Energyの通信規格に基づく信号、又は電波ビーコン信号を用いるため、受信装置の構成を簡易な構成とすることができ、受信装置の消費電力を削減することができる。
上記課題を解決するため、本発明は、ビーコン信号を受信する受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する受信装置を制御するコンピューターが実行可能なプログラムであって、前記コンピューターに、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択する手順と、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する手順と、を実行させるためのプログラム。
本発明によれば、間欠受信する受信部の受信周期を、受信強度に基づき選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて変更する。このため、受信強度に基づいて選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減して、ビーコン信号の補足の確率を高めることができ、受信装置の受信に要する消費電力を低減することができる。
上記課題を解決するため、本発明は、ビーコン信号を受信する受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する受信装置の制御方法であって、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択するステップと、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更するステップと、を有する。
本発明によれば、間欠受信する受信部の受信周期を、受信強度に基づき選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて変更する。このため、受信強度に基づいて選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減して、ビーコン信号の補足の確率を高めることができ、受信装置の受信に要する消費電力を低減することができる。
HMDを含むシステムの構成図。 HMDの外観図。 HMDの光学系の構成を示す構成図。 画像表示部の構成を示す斜視図。 HMDのブロック図。 制御装置の機能ブロック図。 HMDの動作を示すフローチャート。 ビーコン装置の配置を示す配置図。 ビーコン信号の送信タイミング及びHMDの受信周期を示す図。 ビーコン信号の送信タイミング及びHMDの受信周期を示す図。 ビーコン信号の送信タイミング及びHMDの受信周期を示す図。 ビーコン信号の送信元の方向と強度とを示す画像をAR表示した例を示す図。 ビーコン信号の受信強度を示すレーダーマップを示す図。
図1は、本発明を適用したHMD(Head Mounted Display:頭部装着型表示装置)100と、複数のビーコン装置200とを含むシステム1の概略構成を示す構成図である。HMD100は、本発明の「受信装置」及び「表示装置」に相当する。
HMD100は、GPS(Global Positioning System)衛星から送信されるGPS信号を受信し、受信したGPS信号に基づく測位処理を実行し、HMD100の現在位置を推定する。GPS信号に基づいて行う測位処理をGPS測位という。また、HMD100は、ビーコン信号を受信可能な場所では、ビーコン信号に基づき測位処理を実行し、HMD100の現在位置を推定する。ビーコン信号に基づいて行う測位処理をビーコン測位という。
複数のビーコン装置200は、GPS信号を受信し難い場所や、GPS測位の精度が低い場所等に設置される。例えば、ビーコン装置200は、建物内、例えば、室内や通路の天井や天井裏などに配置される。建物は、ビルディングに限定されず、家屋、アパート、マンション、店舗、ショッピングセンター、遊戯施設といった、大小様々な規模の各種建築物を含む。また、ビーコン装置200は、駅のホーム、トンネルの壁、道路等の構造物に設置することも可能である。
ビーコン装置200は、ビーコン信号を、ビーコン装置200の周囲に周期的に送信する。ビーコン装置200と、HMD100との間の通信に用いられる通信規格には、例えば、BLE(Bluetooth Low Energy)が適用される。
本実施形態では、BLE規格に準拠したビーコン装置200を例に挙げて説明するが、ビーコン装置200の通信規格はBLEに限定されない。例えば、ZigBee(登録商標)等の無線PAN(Personal Area Network)や電波ビーコンを用いることもできる。
ビーコン装置200が送信するビーコン信号には、自身を識別するビーコンID(IDentification)が含まれる。ビーコンIDは、ビーコン装置200に固有の識別情報である。
ビーコン装置200は、一定の周期(以下、送信周期という)ごとにビーコン信号の送信を行う。ビーコン装置200がビーコン信号の送信を行う期間を送信期間(送信タイミング)といい、ビーコン信号の送信を行わない期間を非送信期間という。ビーコン装置200は、送信期間中、ビーコン装置200の周囲にビーコン信号を送信し、非送信期間になるとビーコン信号の送信を停止する。また、非送信期間が経過すると送信期間となり、ビーコン装置200は、ビーコン信号の送信を再開する。
図1には、ビーコン装置200−1〜200−NのN(Nは任意の自然数)個のビーコン装置200を示す。
HMD100は、少なくとも3つのビーコン装置200からビーコン信号を受信し、受信したビーコン信号の信号強度に基づき、ビーコン信号の送信元のビーコン装置200とHMD100との距離を推定する。そして、HMD100は、推定した少なくとも3つのビーコン装置200とHMD100との距離に基づき、3点測位又は4点測位によりHMD100の現在位置を推定する。このため、HMD100がビーコン信号に基づいて現在位置を推定するためには、HMD100を静止させた状態で、少なくとも3つのビーコン装置200からビーコン信号を受信する必要がある。従って、ビーコン装置200は、複数のビーコン装置200が送信するビーコン信号の到達範囲が一部分で重なるように配置し、ビーコン装置200の送信電力を設定する必要がある。また、複数のビーコン装置200を近接して配置する場合、ビーコン信号の送信タイミングが一致しないように送信期間が調整される。これは、HMD100が複数のビーコン装置200から送信されるビーコン信号を同時に受信した場合に、一部のビーコン信号の受信に失敗したり、ビーコン信号に重畳された情報の取得に失敗したりする確率を高めてしまうのを防ぐためである。
図2は、HMD100の外観構成を示す外観図である。
HMD100は、使用者(ユーザー)の頭部に装着された状態で使用者に虚像を視認させる画像表示部20(表示部)と、画像表示部20を制御する制御装置10と、を備える表示装置である。制御装置10は、図2に示すように、平たい箱形のケース10A(筐体又は本体ともいえる)を備える。
ケース10Aは、ボタン11、LEDインジケーター12、トラックパッド14、上下キー15、切替スイッチ16及び電源スイッチ18の各部を備える。ボタン11、トラックパッド14、上下キー15、切替スイッチ16及び電源スイッチ18は、使用者により操作される被操作部である。また、LEDインジケーター12は、例えばHMD100の動作状態を示す副表示部として機能する。使用者は、被操作部を操作することにより、HMD100を操作できる。制御装置10は、HMD100(表示装置)のコントローラーとして機能する。
画像表示部20は、使用者の頭部に装着される装着体であり、本実施形態では眼鏡形状を有する。画像表示部20は、右保持部21と、左保持部23と、前部フレーム27とを有する本体に、右表示ユニット22、左表示ユニット24、右導光板26及び左導光板28を備える。
右保持部21及び左保持部23は、それぞれ、前部フレーム27の両端部から後方に延び、眼鏡のテンプル(つる)のように、使用者の頭部に画像表示部20を保持する。ここで、前部フレーム27の両端部のうち、画像表示部20の装着状態において使用者の右側に位置する端部を端部ERとし、使用者の左側に位置する端部を端部ELとする。右保持部21は、前部フレーム27の端部ERから、画像表示部20装着状態において使用者の右側頭部に対応する位置まで延伸して設けられる。左保持部23は、端部ELから、画像表示部20の装着状態において使用者の左側頭部に対応する位置まで延伸して設けられる。
右導光板26及び左導光板28は、前部フレーム27に設けられる。右導光板26は、画像表示部20の装着状態において使用者の右眼の眼前に位置し、右眼に画像を視認させる。左導光板28は、画像表示部20の装着状態において使用者の左眼の眼前に位置し、左眼に画像を視認させる。
前部フレーム27は、右導光板26の一端と左導光板28の一端とを互いに連結した形状を有し、この連結位置は、使用者が画像表示部20を装着する装着状態で、使用者の眉間に対応する。前部フレーム27は、右導光板26と左導光板28との連結位置において、画像表示部20の装着状態で使用者の鼻に当接する鼻当て部を設けてもよい。この場合、鼻当て部と右保持部21及び左保持部23とにより画像表示部20を使用者の頭部に保持できる。また、右保持部21及び左保持部23に、画像表示部20の装着状態において使用者の後頭部に接するベルト(図示略)を連結してもよく、この場合、ベルトによって画像表示部20を使用者の頭部に保持できる。
右表示ユニット22は、右導光板26による画像の表示を実現する。右表示ユニット22は、右保持部21に設けられ、装着状態において使用者の右側頭部の近傍に位置する。左表示ユニット24は、左導光板28による画像の表示を実現する。左表示ユニット24は、左保持部23に設けられ、装着状態において使用者の左側頭部の近傍に位置する。
本実施形態の右導光板26及び左導光板28は、光透過性の樹脂等によって形成される光学部であり、例えばプリズムであり、右表示ユニット22及び左表示ユニット24が出力する画像光を、使用者の眼に導く。
右導光板26及び左導光板28の表面に、調光板(図示略)を設けてもよい。調光板は、光の波長域により透過率が異なる薄板上の光学素子であり、いわゆる波長フィルターとして機能する。調光板は、例えば、使用者の眼の側と反対の側である前部フレーム27の表側を覆うように配置される。この調光板の光学特性を適宜選択することにより、可視光、赤外光及び紫外光等の任意の波長域の光の透過率を調整することができ、外部から右導光板26及び左導光板28に入射し、右導光板26及び左導光板28を透過する外光の光量を調整できる。
画像表示部20は、右表示ユニット22及び左表示ユニット24がそれぞれ生成する画像光を、右導光板26及び左導光板28に導く。右導光板26及び左導光板28に導かれた画像光は使用者の右眼と左眼に入射して、使用者に虚像を視認させる。これにより、画像表示部20は画像を表示する。
使用者の前方から、右導光板26及び左導光板28を透過して外光が使用者の眼に入射する場合、使用者の眼には、虚像を構成する画像光及び外光が入射することとなり、虚像の視認性が外光の強さに影響される。このため、例えば前部フレーム27に調光板を装着し、調光板の光学特性を適宜選択又は調整することによって、虚像の視認のしやすさを調整できる。典型的な例では、HMD100を装着した使用者が少なくとも外の景色を視認できる程度の光透過性を有する調光板を用いることができる。また、調光板を用いると、右導光板26及び左導光板28を保護し、右導光板26及び左導光板28の損傷や汚れの付着等を抑制する効果が期待できる。調光板は、前部フレーム27、又は、右導光板26及び左導光板28のそれぞれに対し着脱可能としてもよく、複数種類の調光板を交換して装着可能としてもよく、調光板を省略してもよい。
カメラ61は、画像表示部20の前部フレーム27に配設される。カメラ61の構成及び配置は、使用者が画像表示部20を装着した状態で視認する外景方向を撮像するように決められる。例えば、カメラ61は、前部フレーム27の前面において、右導光板26及び左導光板28を透過する外光を遮らない位置に設けられる。図2の例で、カメラ61は、前部フレーム27の端部ER側に配置されるが、カメラ61は端部EL側に配置されてもよく、右導光板26と左導光板28との連結部に配置されてもよい。
カメラ61は、CCDやCMOS等の撮像素子及び撮像レンズ等を備えるデジタルカメラである。本実施形態のカメラ61は単眼カメラであるが、ステレオカメラで構成してもよい。カメラ61は、HMD100の表側方向、換言すれば、HMD100を装着した状態における使用者の視界方向の少なくとも一部の外景(実空間)を撮像する。別の表現では、カメラ61は、使用者の視界と重なる範囲又は方向を撮像し、使用者が注視する方向を撮像する。カメラ61の画角の方向及び広さは適宜設定可能である。本実施形態では、後述するように、カメラ61の画角が、使用者が右導光板26及び左導光板28を通して視認する外界を含む。より好ましくは、カメラ61の画角は、右導光板26及び左導光板28を透過して視認可能な使用者の視界の全体を撮像できるように設定される。
カメラ61は、制御部150(図6)が備える撮像制御部149の制御に従って撮像を実行する。カメラ61は、撮像画像データを、後述するインターフェイス211を介して制御部150に出力する。
HMD100は、予め設定された測定方向に位置する測定対象物までの距離を検出する距離センサー(図示略)を備えてもよい。距離センサーは、例えば、前部フレーム27において右導光板26と左導光板28との連結部分に配置できる。この場合、画像表示部20の装着状態において、距離センサーの位置は、水平方向では使用者の両眼のほぼ中間であり、鉛直方向では使用者の両眼より上である。距離センサーの測定方向は、例えば、前部フレーム27の表側方向とすることができ、言い換えればカメラ61の撮像方向と重複する方向である。距離センサーは、例えば、LEDやレーザーダイオード等の光源と、光源が発する光が測定対象物に反射する反射光を受光する受光部とを有する構成とすることができる。距離センサーは、制御部150の制御に従い、三角測距処理や時間差に基づく測距処理を実行すればよい。また、距離センサーは、超音波を発する音源と、測定対象物で反射する超音波を受信する検出部とを備える構成としてもよい。この場合、距離センサーは、制御部150の制御に従い、超音波の反射までの時間差に基づき測距処理を実行すればよい。
図3は、画像表示部20が備える光学系の構成を示す要部平面図である。図3には説明のため使用者の左眼LE及び右眼REを図示する。
図3に示すように、右表示ユニット22及び左表示ユニット24は、左右対称に構成される。使用者の右眼REに画像を視認させる構成として、右表示ユニット22は、画像光を発するOLED(Organic Light Emitting Diode)ユニット221と、OLEDユニット221が発する画像光Lを導くレンズ群等を備えた右光学系251とを備える。画像光Lは、右光学系251により右導光板26に導かれる。
OLEDユニット221は、OLEDパネル223と、OLEDパネル223を駆動するOLED駆動回路225とを有する。OLEDパネル223は、有機エレクトロルミネッセンスにより発光してR(赤)、G(緑)、B(青)の色光をそれぞれ発する発光素子を、マトリクス状に配置して構成される自発光型の表示パネルである。OLEDパネル223は、R、G、Bの素子を1個ずつ含む単位を1画素として、複数の画素を備え、マトリクス状に配置される画素により画像を形成する。OLED駆動回路225は、制御部150(図6)の制御に従って、OLEDパネル223が備える発光素子の選択及び発光素子への通電を実行して、OLEDパネル223の発光素子を発光させる。OLED駆動回路225は、OLEDパネル223の裏面すなわち発光面の裏側に、ボンディング等により固定される。OLED駆動回路225は、例えばOLEDパネル223を駆動する半導体デバイスで構成され、OLEDパネル223の裏面に固定される基板(図示略)に実装されてもよい。この基板には温度センサー217が実装される。
なお、OLEDパネル223は、白色に発光する発光素子をマトリクス状に配置し、R、G、Bの各色に対応するカラーフィルターを重ねて配置する構成であってもよい。また、R、G、Bの色光をそれぞれ放射する発光素子に加え、W(白)の光を発する発光素子を備えるWRGB構成のOLEDパネル223を用いてもよい。
右光学系251は、OLEDパネル223から射出された画像光Lを並行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより並行状態の光束にされた画像光Lは、右導光板26に入射する。右導光板26の内部において光を導く光路には、画像光Lを反射する複数の反射面が形成される。画像光Lは、右導光板26の内部で複数回の反射を経て右眼RE側に導かれる。右導光板26には、右眼REの眼前に位置するハーフミラー261(反射面)が形成される。画像光Lは、ハーフミラー261で反射して右眼REに向けて右導光板26から射出され、この画像光Lが右眼REの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。
また、使用者の左眼LEに画像を視認させる構成として、左表示ユニット24は、画像光を発するOLEDユニット241と、OLEDユニット241が発する画像光Lを導くレンズ群等を備えた左光学系252とを備える。画像光Lは、左光学系252により左導光板28に導かれる。
OLEDユニット241は、OLEDパネル243と、OLEDパネル243を駆動するOLED駆動回路245とを有する。OLEDパネル243は、OLEDパネル223と同様に構成される自発光型の表示パネルである。OLED駆動回路245は、制御部150(図6)の制御に従って、OLEDパネル243が備える発光素子の選択及び発光素子への通電を実行して、OLEDパネル243の発光素子を発光させる。OLED駆動回路245は、OLEDパネル243の裏面すなわち発光面の裏側に、ボンディング等により固定される。OLED駆動回路245は、例えばOLEDパネル243を駆動する半導体デバイスで構成され、OLEDパネル243の裏面に固定される基板(図示略)に実装されてもよい。この基板には、温度センサー239が実装される。
左光学系252は、OLEDパネル243から射出された画像光Lを並行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより並行状態の光束にされた画像光Lは、左導光板28に入射する。左導光板28は、画像光Lを反射する複数の反射面が形成された光学素子であり、例えばプリズムである。画像光Lは、左導光板28の内部で複数回の反射を経て左眼LE側に導かれる。左導光板28には、左眼LEの眼前に位置するハーフミラー281(反射面)が形成される。画像光Lは、ハーフミラー281で反射して左眼LEに向けて左導光板28から射出され、この画像光Lが左眼LEの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。
この構成によれば、HMD100は、シースルー型の表示装置として機能する。すなわち、使用者の右眼REには、ハーフミラー261で反射した画像光Lと、右導光板26を透過した外光OLとが入射する。また、左眼LEには、ハーフミラー281で反射した画像光Lと、ハーフミラー281を透過した外光OLとが入射する。このように、HMD100は、内部で処理した画像の画像光Lと外光OLとを重ねて使用者の眼に入射させ、使用者にとっては、右導光板26及び左導光板28を透かして外景が見え、この外景に重ねて、画像光Lによる画像が視認される。
ハーフミラー261、281は、右表示ユニット22及び左表示ユニット24がそれぞれ出力する画像光を反射して画像を取り出す画像取り出し部であり、表示部ということができる。
なお、左光学系252と左導光板28とを総称して「左導光部」とも呼び、右光学系251と右導光板26とを総称して「右導光部」と呼ぶ。右導光部及び左導光部の構成は上記の例に限定されず、画像光を用いて使用者の眼前に虚像を形成する限りにおいて任意の方式を用いることができ、例えば、回折格子を用いても良いし、半透過反射膜を用いても良い。
図2に戻り、制御装置10及び画像表示部20は、接続ケーブル40により接続される。接続ケーブル40は、ケース10Aの下部に設けられるコネクター(図示略)に着脱可能に接続され、左保持部23の先端から、画像表示部20の内部に設けられる各種回路に接続する。接続ケーブル40は、デジタルデータを伝送するメタルケーブル又は光ファイバーケーブルを有し、アナログ信号を伝送するメタルケーブルを有していてもよい。接続ケーブル40の途中には、コネクター46が設けられる。コネクター46は、ステレオミニプラグを接続するジャックであり、コネクター46及び制御装置10は、例えばアナログ音声信号を伝送するラインで接続される。図2に示す構成例では、ステレオヘッドホンを構成する右イヤホン32と左イヤホン34、及びマイク63を有するヘッドセット30が、コネクター46に接続される。
制御装置10と画像表示部20とを無線接続してもよい。例えば、Bluetooth、無線LAN(Wi−Fi(登録商標)を含む)等の規格に準拠した無線通信により、制御装置10と画像表示部20とが制御信号やデータを相互に送受信する構成としてもよい。
マイク63は、例えば図2に示すように、マイク63の集音部が使用者の視線方向を向くように配置され、音声を集音して、音声信号を音声インターフェイス182(図5)に出力する。マイク63は、例えばモノラルマイクであってもステレオマイクであってもよく、指向性を有するマイクであってもよいし、無指向性のマイクであってもよい。
制御装置10は、使用者により操作される被操作部として、ボタン11、LEDインジケーター12、トラックパッド14、上下キー15、切替スイッチ16、及び電源スイッチ18を備える。これらの被操作部はケース10Aの表面に配置される。
ボタン11は、制御装置10を操作するためのキーやスイッチを備え、これらのキーやスイッチは押圧操作により変位する。例えば、ボタン11は、制御装置10が実行するオペレーティングシステム143(図6参照)等に関する操作を行うためのメニューキー、ホームキー、「戻る」キーを含む。
LEDインジケーター12は、HMD100の動作状態に対応して点灯し、又は点滅する。上下キー15は、右イヤホン32及び左イヤホン34から出力する音量の増減の指示入力や、画像表示部20の表示の明るさの増減の指示入力に利用される。切替スイッチ16は、上下キー15の操作に対応する入力を切り替えるスイッチである。電源スイッチ18は、HMD100の電源のオン/オフを切り替えるスイッチであり、例えばスライドスイッチである。
トラックパッド14は、接触操作を検出する操作面を有し、操作面に対する操作に応じて操作信号を出力する。操作面における検出方式は限定されず、静電式、圧力検出式、光学式或いは他の方式を採用できる。トラックパッド14への接触(タッチ操作)は、タッチセンサー(図示略)により検出される。トラックパッド14にはLED表示部17が設置される。LED表示部17は複数のLEDを備え、それぞれのLEDの光はトラックパッド14を透過して、操作用のアイコン等を表示する。このアイコン等はソフトウェアボタンとして機能する。
図4は、画像表示部20の構成を示す斜視図であり、画像表示部20を使用者の頭部側から見た要部構成を示す。この図4は、画像表示部20の使用者の頭部に接する側、言い換えれば使用者の右眼RE及び左眼LEに見える側である。別の言い方をすれば、右導光板26及び左導光板28の裏側が見えている。
図4では、使用者の右眼REに画像光を照射するハーフミラー261、及び左眼LEに画像光を照射するハーフミラー281が、略四角形の領域として見える。また、ハーフミラー261、281を含む右導光板26及び左導光板28の全体が、上述したように外光を透過する。このため、使用者には、右導光板26及び左導光板28の全体を透過して外景が視認され、ハーフミラー261、281の位置に矩形の表示画像が視認される。
カメラ61は、画像表示部20において右側の端部に配置され、使用者の両眼が向く方向、すなわち使用者にとって前方を撮像する。カメラ61の光軸は、右眼RE及び左眼LEの視線方向を含む方向とされる。使用者がHMD100を装着した状態で視認できる外景は、無限遠とは限らない。例えば、使用者が両眼で、使用者の前方に位置する対象物を注視する場合、使用者から対象物までの距離は、30cm〜10m程度であることが多く、1m〜4m程度であることが、より多い。そこで、HMD100について、通常使用時における使用者から対象物までの距離の上限、及び下限の目安を定めてもよい。この目安は調査や実験により求めてもよいし使用者が設定してもよい。カメラ61の光軸、及び画角は、通常使用時における対象物までの距離が、設定された上限の目安に相当する場合、及び下限の目安に相当する場合に、この対象物が画角に含まれるように、設定されることが好ましい。
一般に、人間の視野角は水平方向におよそ200度、垂直方向におよそ125度とされ、そのうち情報受容能力に優れる有効視野は水平方向に30度、垂直方向に20度程度である。さらに、人間が注視する注視点が迅速に安定して見える安定注視野は、水平方向に60〜90度、垂直方向に45度〜70度程度とされている。注視点が使用者の前方に位置する対象物であるとき、使用者の視野において、右眼RE及び左眼LEのそれぞれの視線を中心として水平方向に30度、垂直方向に20度程度が有効視野である。また、水平方向に60〜90度、垂直方向に45度〜70度程度が安定注視野であり、水平方向に約200度、垂直方向に約125度が視野角となる。さらに、使用者が右導光板26及び左導光板28を透過して視認する実際の視野を、実視野(FOV:Field Of View)と呼ぶことができる。図2及び図3に示す本実施形態の構成で、実視野は、右導光板26及び左導光板28を透過して使用者が視認する実際の視野に相当する。実視野は、視野角及び安定注視野より狭いが、有効視野より広い。
カメラ61の画角は、使用者の視野よりも広い範囲を撮像可能であることが好ましく、具体的には、画角が、少なくとも使用者の有効視野よりも広いことが好ましい。また、画角が、使用者の実視野よりも広いことがより好ましい。さらに好ましくは、画角が、使用者の安定注視野よりも広く、最も好ましくは、画角Cが使用者の両眼の視野角よりも広い。
カメラ61が、撮像レンズとして、いわゆる広角レンズを備え、広い画角を撮像できる構成としてもよい。広角レンズには、超広角レンズ、準広角レンズと呼ばれるレンズを含んでもよいし、単焦点レンズであってもズームレンズであってもよく、複数のレンズからなるレンズ群をカメラ61が備える構成であってもよい。
図5は、HMD100を構成する各部の構成を示すブロック図である。
制御装置10は、プログラムを実行してHMD100を制御するメインプロセッサー140を備える。メインプロセッサー140には、メモリー118及び不揮発性記憶部121が接続される。また、メインプロセッサー140には、入力装置としてトラックパッド14及び操作部110が接続される。また、メインプロセッサー140には、センサー類として、6軸センサー111、磁気センサー113が接続される。また、メインプロセッサー140には、GPS受信部115、通信部117、ビーコン受信部119、音声コーデック180、外部コネクター184、外部メモリーインターフェイス186、USBコネクター188、センサーハブ192及びFPGA194が接続される。これらは外部とのインターフェイスとして機能する。ビーコン受信部119は、本発明の「受信部」に相当する。
メインプロセッサー140は、制御装置10が内蔵するコントローラー基板120に実装される。コントローラー基板120には、メインプロセッサー140に加えて、メモリー118、不揮発性記憶部121等が実装されてもよい。本実施形態では、6軸センサー111、磁気センサー113、GPS受信部115、通信部117、メモリー118、不揮発性記憶部121、音声コーデック180等がコントローラー基板120に実装される。また、外部コネクター184、外部メモリーインターフェイス186、USBコネクター188、センサーハブ192、FPGA194、及びインターフェイス196をコントローラー基板120に実装した構成であってもよい。
メモリー118は、メインプロセッサー140がプログラムを実行する場合に、実行されるプログラム、及び処理されるデータを一時的に記憶するワークエリアを構成する。不揮発性記憶部121は、フラッシュメモリーやeMMC(embedded Multi Media Card)で構成される。不揮発性記憶部121は、メインプロセッサー140が実行するプログラムや、メインプロセッサー140がプログラムを実行して処理する各種データを記憶する。
メインプロセッサー140は、トラックパッド14から入力される操作信号に基づいて、トラックパッド14の操作面に対する接触操作を検出し、操作位置を取得する。
操作部110は、ボタン11及びLED表示部17を含む。操作部110は、ボタン11が有するボタンやスイッチ等の操作子が操作された場合に、操作された操作子に対応する操作信号をメインプロセッサー140に出力する。
LED表示部17は、メインプロセッサー140の制御に従って、LEDインジケーター12の点灯、及び消灯を制御する。また、LED表示部17は、トラックパッド14(図2)の直下に配置されるLED(図示略)、及びこのLEDを点灯させる駆動回路を含む構成であってもよい。この場合、LED表示部17は、メインプロセッサー140の制御に従って、LEDを点灯、点滅、消灯させる。
6軸センサー111は、3軸加速度センサー及び3軸ジャイロ(角速度)センサーを備えるモーションセンサー(慣性センサー)である。6軸センサー111は、上記のセンサーがモジュール化されたIMU(Inertial Measurement Unit)を採用してもよい。
磁気センサー113は、例えば、3軸の地磁気センサーである。
6軸センサー111及び磁気センサー113は、検出値を、予め指定されたサンプリング周期に従ってメインプロセッサー140に出力する。また、6軸センサー111及び磁気センサー113は、メインプロセッサー140の要求に応じて、メインプロセッサー140により指定されたタイミングで、検出値をメインプロセッサー140に出力する。
GPS受信部115は、図示しないGPSアンテナを備え、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信する。GPS受信部115は、受信したGPS信号をメインプロセッサー140に出力する。また、GPS受信部115は、受信したGPS信号の信号強度を計測し、メインプロセッサー140に出力する。信号強度には、例えば、受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)、電界強度、磁界強度、信号雑音比(SNR: Signal to Noise ratio)等の情報を用いることができる。
通信部117は、外部の機器との間で無線通信を実行する。通信部117は、アンテナ、RF回路、ベースバンド回路、通信制御回路等を備えて構成され、又はこれらが統合されたデバイスで構成される。通信部117は、例えば、Bluetooth、無線LAN(Wi−Fiを含む)等の規格に準拠した無線通信を行う。
ビーコン受信部119は、メインプロセッサー140の制御に従って間欠受信を行い、受信したビーコン信号をメインプロセッサー140に出力する。間欠受信とは、ビーコン信号の受信を断続的に行って、受信以外の時間の電力消費を極力削減するものである。
ビーコン受信部119は、一定の周期(以下、受信周期という)ごとにビーコン信号の受信動作を行う。ビーコン受信部119がビーコン信号の受信動作を行う期間を受信期間といい、ビーコン信号の受信動作を行わない期間を非受信期間という。ビーコン受信部119は、受信期間中、ビーコン信号の受信動作を行い、非受信期間になると受信動作を停止する。また、非受信期間が経過すると受信期間となり、ビーコン受信部119は、ビーコン信号の受信動作を再開する。受信期間は、本発明の「第1期間」に相当し、非受信期間は、本発明の「第2期間」に相当する。
ビーコン受信部119は、受信期間において電源部130から電源が供給され、ビーコン信号を受信可能な状態となる。ビーコン受信部119は、ビーコン装置200からビーコン信号が送信された場合、受信動作を行ってビーコン信号を受信する。また、非受信期間においては、電源部130からビーコン受信部119への電源の供給がオフされ、ビーコン受信部119はビーコン信号の受信動作を行わない。また、非受信期間において、ビーコン受信部119への電源供給をオフするのではなく、ビーコン受信部119に供給する電力を、受信期間に供給する電力よりも低減するようにしてもよい。ビーコン受信部119は、非受信期間において、電源の供給を受けるが、ビーコン信号の受信動作を行わない。
また、ビーコン受信部119は、受信したビーコン信号の信号強度を計測し、計測した信号強度を示す情報をメインプロセッサー140に出力する。信号強度は、本発明の「受信強度」に相当する。ビーコン信号の信号強度も、例えば、受信信号強度、電界強度、磁界強度、信号雑音比等の情報を用いることができる。
音声インターフェイス182は、音声信号を入出力するインターフェイスである。本実施形態では、音声インターフェイス182は、接続ケーブル40に設けられたコネクター46(図2)を含む。コネクター46はヘッドセット30に接続される。音声インターフェイス182が出力する音声信号は右イヤホン32、及び左イヤホン34に入力され、これにより右イヤホン32及び左イヤホン34が音声を出力する。また、ヘッドセット30が備えるマイク63は、音声を集音して、音声信号を音声インターフェイス182に出力する。マイク63から音声インターフェイス182に入力される音声信号は、外部コネクター184に入力される。
音声コーデック180は、音声インターフェイス182に接続され、音声インターフェイス182を介して入出力される音声信号のエンコード及びデコードを行う。音声コーデック180はアナログ音声信号からデジタル音声データへの変換を行うA/Dコンバーター、及びその逆の変換を行うD/Aコンバーターを備えてもよい。例えば、本実施形態のHMD100は、音声を右イヤホン32及び左イヤホン34により出力し、マイク63で集音する。音声コーデック180は、メインプロセッサー140が出力するデジタル音声データをアナログ音声信号に変換して、音声インターフェイス182を介して出力する。また、音声コーデック180は、音声インターフェイス182に入力されるアナログ音声信号をデジタル音声データに変換してメインプロセッサー140に出力する。
外部コネクター184は、メインプロセッサー140と通信する外部の装置を接続するコネクターである。外部コネクター184は、例えば、外部の装置をメインプロセッサー140に接続して、メインプロセッサー140が実行するプログラムのデバッグや、HMD100の動作のログの収集を行う場合に、この外部の装置を接続するインターフェイスである。
外部メモリーインターフェイス186は、可搬型のメモリーデバイスを接続可能なインターフェイスであり、例えば、カード型記録媒体を装着してデータの読取が可能なメモリーカードスロットとインターフェイス回路とを含む。この場合のカード型記録媒体のサイズ、形状、規格は制限されず、適宜に変更可能である。
USB(Universal Serial Bus)コネクター188は、USB規格に準拠したコネクターとインターフェイス回路とを備える。USBコネクター188は、USBメモリーデバイス、スマートフォン、コンピューター等を接続できる。USBコネクター188のサイズや形状、適合するUSB規格のバージョンは適宜に選択、変更可能である。
センサーハブ192及びFPGA194は、インターフェイス(I/F)196を介して、画像表示部20を接続される。センサーハブ192は、画像表示部20が備える各種センサーの検出値を取得してメインプロセッサー140に出力する。また、FPGA194は、メインプロセッサー140と画像表示部20の各部との間で送受信するデータの処理、及びインターフェイス196を介した伝送を実行する。
HMD100は、バイブレーター19を備える。バイブレーター19は、モーター、偏心した回転子(いずれも図示略)を備え、その他の必要な構成を備えてもよい。バイブレーター19は、メインプロセッサー140の制御に従って上記モーターを回転させることにより、振動を発生する。HMD100は、例えば、操作部110に対する操作を検出した場合、HMD100の電源がオン/オフされる場合、或いはその他の場合に、所定の振動パターンでバイブレーター19により振動を発生する。
画像表示部20の右表示ユニット22及び左表示ユニット24は、それぞれ、制御装置10に接続される。図2に示すように、HMD100では左保持部23に接続ケーブル40が接続され、この接続ケーブル40に繋がる配線が画像表示部20内部に敷設され、右表示ユニット22と左表示ユニット24のそれぞれが制御装置10に接続される。
右表示ユニット22は、表示ユニット基板210を有する。表示ユニット基板210には、インターフェイス196に接続されるインターフェイス(I/F)211、インターフェイス211を介して制御装置10から入力されるデータを受信する受信部(Rx)213、及びEEPROM215が実装される。
インターフェイス211は、受信部213、EEPROM215、温度センサー217、カメラ61、照度センサー65、及びLEDインジケーター67を、制御装置10に接続する。
EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)215は、各種のデータをメインプロセッサー140が読み取り可能に記憶する。EEPROM215は、例えば、画像表示部20が備えるOLEDユニット221、241の発光特性や表示特性に関するデータ、右表示ユニット22又は左表示ユニット24が備えるセンサーの特性に関するデータなどを記憶する。具体的には、OLEDユニット221、241のガンマ補正に係るパラメーター、温度センサー217、239の検出値を補償するデータ等を記憶する。これらのデータは、HMD100の工場出荷時の検査によって生成され、EEPROM215に書き込まれ、出荷後はメインプロセッサー140がEEPROM215のデータを利用して処理を行える。
カメラ61は、インターフェイス211を介して入力される信号に従って撮像を実行し、撮像画像データ、又は撮像結果を示す信号を制御装置10に出力する。
照度センサー65は、図2に示すように、前部フレーム27の端部ERに設けられ、画像表示部20を装着する使用者の前方からの外光を受光するよう配置される。照度センサー65は、受光量(受光強度)に対応する検出値を出力する。
LEDインジケーター67は、図2に示すように、前部フレーム27の端部ERにおいてカメラ61の近傍に配置される。LEDインジケーター67は、カメラ61による撮像を実行中に点灯して、撮像中であることを報知する。
温度センサー217は、温度を検出し、検出温度に対応する電圧値又は抵抗値を、検出値として出力する。温度センサー217は、OLEDパネル223(図3)の裏面側に実装される。温度センサー217は、例えばOLED駆動回路225と同一の基板に実装されてもよい。この構成により、温度センサー217は、主としてOLEDパネル223の温度を検出する。
受信部213は、インターフェイス211を介してメインプロセッサー140が送信するデータを受信する。受信部213は、OLEDユニット221で表示する画像の画像データを受信した場合に、受信した画像データを、OLED駆動回路225(図3)に出力する。
左表示ユニット24は、表示ユニット基板210を有する。表示ユニット基板210には、インターフェイス196に接続されるインターフェイス(I/F)231、インターフェイス231を介して制御装置10から入力されるデータを受信する受信部(Rx)233が実装される。また、表示ユニット基板210には、6軸センサー235及び磁気センサー237が実装される。
インターフェイス231は、受信部233、6軸センサー235、磁気センサー237、及び温度センサー239を、制御装置10に接続する。
6軸センサー235は、3軸加速度センサー及び3軸ジャイロ(角速度)センサーを備えるモーションセンサー(慣性センサー)である。6軸センサー235は、上記のセンサーがモジュール化されたIMUを採用してもよい。
磁気センサー237は、例えば、3軸の地磁気センサーである。
温度センサー239は、温度を検出し、検出温度に対応する電圧値又は抵抗値を、検出値として出力する。温度センサー239は、OLEDパネル243(図3)の裏面側に実装される。温度センサー239は、例えばOLED駆動回路245と同一の基板に実装されてもよい。この構成により、温度センサー239は、主としてOLEDパネル243の温度を検出する。
また、温度センサー239が、OLEDパネル243又はOLED駆動回路245に内蔵されてもよい。また、上記基板は半導体基板であってもよい。具体的には、OLEDパネル243が、Si−OLEDとして、OLED駆動回路245等とともに統合半導体チップ上の集積回路として実装される場合、この半導体チップに温度センサー239を実装してもよい。
右表示ユニット22が備えるカメラ61、照度センサー65、温度センサー217、及び左表示ユニット24が備える6軸センサー235、磁気センサー237、温度センサー239は、センサーハブ192に接続される。センサーハブ192は、メインプロセッサー140の制御に従って各センサーのサンプリング周期の設定及び初期化を行う。センサーハブ192は、各センサーのサンプリング周期に合わせて、各センサーへの通電、制御データの送信、検出値の取得等を実行する。また、センサーハブ192は、予め設定されたタイミングで、右表示ユニット22及び左表示ユニット24が備える各センサーの検出値を、メインプロセッサー140に出力する。センサーハブ192は、各センサーの検出値を、メインプロセッサー140に対する出力のタイミングに合わせて一時的に保持する機能を備えてもよい。また、センサーハブ192は、各センサーの出力値の信号形式、又はデータ形式の相違に対応し、統一されたデータ形式のデータに変換して、メインプロセッサー140に出力する機能を備えてもよい。
また、センサーハブ192は、メインプロセッサー140の制御に従ってLEDインジケーター67への通電を開始及び停止させ、カメラ61が撮像を開始及び終了するタイミングに合わせて、LEDインジケーター67を点灯又は点滅させる。
制御装置10は、電源部130を備え、電源部130から供給される電力により動作する。電源部130は、充電可能なバッテリー132、及びバッテリー132の残容量の検出およびバッテリー132への充電の制御を行う電源制御回路134を備える。電源制御回路134はメインプロセッサー140に接続され、バッテリー132の残容量の検出値、又は電圧の検出値をメインプロセッサー140に出力する。また、電源部130が供給する電力に基づき、制御装置10から画像表示部20に電力を供給してもよい。また、電源部130から制御装置10の各部及び画像表示部20への電力の供給状態を、メインプロセッサー140が制御可能な構成としてもよい。
図6は、制御装置10の制御系を構成する記憶部122、及び制御部150の機能ブロック図である。図6に示す記憶部122は、不揮発性記憶部121(図5)により構成される論理的な記憶部であり、EEPROM215を含んでもよい。また、制御部150、及び制御部150が有する各種の機能部は、メインプロセッサー140がプログラムを実行することによって、ソフトウェアとハードウェアとの協働により形成される。制御部150、及び制御部150を構成する各機能部は、例えば、メインプロセッサー140、メモリー118及び不揮発性記憶部121により構成される。
制御部150は、記憶部122が記憶するデータを利用して各種処理を実行し、HMD100を制御する。
記憶部122は、制御部150が処理する各種のデータを記憶する。記憶部122は、設定データ123、コンテンツデータ124及びマップデータ125を記憶する。
設定データ123は、HMD100の動作を設定する各種の設定値を含む。また、制御部150がHMD100を制御する際にパラメーター、行列式、演算式、LUT(LookUp Table)等を用いる場合、これらを設定データ123に含めてもよい。
コンテンツデータ124は、制御部150の制御によって画像表示部20が表示する画像や映像を含むコンテンツのデータであり、画像データ又は映像データを含む。また、コンテンツデータ124は、音声データを含んでもよい。また、コンテンツデータ124は複数の画像の画像データを含んでもよく、この場合、これら複数の画像は同時に画像表示部20に表示される画像に限定されない。
また、コンテンツデータ124は、コンテンツを画像表示部20により表示する際に、制御装置10によって使用者の操作を受け付けて、受け付けた操作に応じた処理を制御部150が実行する、双方向型のコンテンツであってもよい。この場合、コンテンツデータ124は、操作を受け付ける場合に表示するメニュー画面の画像データ、メニュー画面に含まれる項目に対応する処理等を定めるデータ等を含んでもよい。
マップデータ125は、ビーコンIDに、位置情報、建物ID及びフロアーIDを対応付けたデータである。
HMD100は、ビーコン装置200からビーコン信号を受信すると、受信したビーコン信号からビーコンIDを取り出す。HMD100は、取り出したビーコンIDに基づいてマップデータ125を参照し、ビーコンIDに対応付けられたビーコン装置200が設置された位置情報、建物ID及びフロアーIDを取得する。
建物IDは、ビーコン装置200が設置された建物を特定する識別情報である。建物IDに代えて、建物の住所等の情報を用いてもよい。フロアーIDは、ビーコン装置200が設置された建物内のフロアーを特定する識別情報である。建物IDが示す建物が複数階を有する建物である場合、フロアーごとにフロアーIDが割り振られる。位置情報は、ビーコンIDが示すビーコン装置200の設置場所を示す情報であり、例えば、緯度、経度の情報である。
マップデータ125は、HMD100が作成してもよいし、不図示のサーバー装置からダウンロードする構成であってもよい。HMD100によりマップデータ125を作成する構成の場合、例えば、ビーコン装置200の送信するビーコン信号に、ビーコンIDと、ビーコン装置200の位置を示す位置情報とを含ませる。HMD100は、受信したビーコン信号に基づきマップデータ125を生成する。
制御部150は、オペレーティングシステム(OS)143、画像処理部145、表示制御部147、撮像制御部149、検出制御部151及び出力制御部153、位置検出制御部155の機能を有する。
オペレーティングシステム143の機能は、記憶部122が記憶する制御プログラムの機能であり、その他の各部は、オペレーティングシステム143上で実行されるアプリケーションプログラムの機能である。
画像処理部145は、画像表示部20により表示する画像又は映像の画像データに基づいて、右表示ユニット22及び左表示ユニット24に送信する信号を生成する。画像処理部145が生成する信号は、垂直同期信号、水平同期信号、クロック信号、アナログ画像信号等であってもよい。
また、画像処理部145は、必要に応じて、画像データの解像度を右表示ユニット22及び左表示ユニット24に適した解像度に変換する解像度変換処理を行ってもよい。また、画像処理部145は、画像データの輝度や彩度を調整する画像調整処理、3D画像データから2D画像データを作成し、又は2D画像データから3D画像データを生成する2D/3D変換処理等を実行してもよい。画像処理部145は、これらの画像処理を実行した場合、処理後の画像データに基づき画像を表示するための信号を生成して、接続ケーブル40を介して画像表示部20に送信する。
画像処理部145は、メインプロセッサー140がプログラムを実行して実現される構成のほか、メインプロセッサー140と別のハードウェア(例えば、DSP(Digital Signal Processor))で構成してもよい。
表示制御部147は、右表示ユニット22及び左表示ユニット24を制御する制御信号を生成し、この制御信号により、右表示ユニット22及び左表示ユニット24のそれぞれによる画像光の生成及び射出を制御する。具体的には、表示制御部147は、OLED駆動回路225、245を制御して、OLEDパネル223、243による画像の表示を実行させる。表示制御部147は、画像処理部145が出力する信号に基づきOLED駆動回路225、245がOLEDパネル223、243に描画するタイミングの制御、OLEDパネル223、243の輝度の制御等を行う。
撮像制御部149は、カメラ61を制御して撮像を実行させ、撮像画像データを生成し、記憶部122に一時的に記憶する。また、カメラ61が撮像画像データを生成する回路を含むカメラユニットとして構成される場合、撮像制御部149は撮像画像データをカメラ61から取得して、記憶部122に一時的に記憶する。
検出制御部151は、トラックパッド14及び操作部110における操作を検出し、操作に対応するデータを出力する。検出制御部151は、例えば、操作部110のボタン等が操作された場合、操作内容を示す操作データを生成して、表示制御部147に出力する。表示制御部147は、検出制御部151から入力される操作データに従って表示状態を変更する。
また、検出制御部151は、トラックパッド14における操作を検出した場合に、トラックパッド14における操作位置の座標を取得する。検出制御部151は、操作位置の軌跡を生成する。操作位置の軌跡は、トラックパッド14のタッチ操作が解除されない間、すなわち操作体がトラックパッド14に接触した状態が継続する間の操作位置の軌跡である。
出力制御部153は、検出制御部151により検出された操作位置に基づき、表示制御データ126の設定に従って、バイブレーター19による振動の出力、及びヘッドセット30による音の出力のいずれか1以上を実行する。
位置検出制御部155は、GPS受信部115が受信するGPS信号と、ビーコン受信部119が受信するビーコン信号との少なくとも一方に基づいて、HMD100の現在位置を推定する位置検出を行う。
位置検出制御部155は、HMD100が屋外にあると判定される場合には、GPS受信部115が受信するGPS信号に基づくGPS測位により現在位置を推定する。また、位置検出制御部155は、HMD100が屋内にあると判定される場合には、ビーコン受信部119が受信するビーコン信号に基づくビーコン測位によりHMD100の現在位置を推定する。また、位置検出制御部155は、HMD100が屋内にあると判定される場合に、GPS測位により推定した現在位置を、ビーコン測位により推定した現在位置により補正してもよい。また、HMD100が屋外にあると判定される場合であって、GPS測位に基づいて推定する現在位置の推定精度が低いと判定される場合には、6軸センサー111や磁気センサー113の検出値に基づき、GPS測位に基づいて算出した現在位置を補正してもよい。GPS測位により推定する現在位置の推定精度が低い場合とは、例えば、GPS受信部115が受信するGPS信号の数が1つや2といった少ない場合や、GPS信号の平均信号強度が低い場合である。
位置検出制御部155は、HMD100が屋内にあるか否かの判定を、受信したGPS信号の送信元のGPS衛星の数と、受信したGPS信号の平均信号強度とに基づいて判定する。HMD100が屋内にある場合、建物等によってGPS信号が遮られるため、GPS衛星から送信されるGPS信号の平均信号強度が弱くなり、また、受信できるGPS信号の数も減少する。このため、本実施形態では、GPS衛星の数と、GPS信号の平均信号強度とに基づいてHMD100が室内にあるか否かを判定する。
平均信号強度とは、GPS受信部115が受信した各GPS信号の信号強度の平均値である。
また、位置検出制御部155は、ビーコン信号に基づいてHMD100の現在位置を推定する場合に、ビーコン受信部119の受信周期を調整する。位置検出制御部155は、複数のビーコン装置200から送信されるビーコン信号を受信して、HMD100の現在位置を推定する。このため、位置検出制御部155は、ビーコン測位が可能な本数のビーコン信号をビーコン受信部119が受信できるように、ビーコン受信部119の受信周期を調整する。例えば、ビーコン測位の測位処理として3点測位を実行する場合、位置検出制御部155は、少なくとも3本のビーコン信号をビーコン受信部119が受信できるように、ビーコン受信部119の受信周期を調整する。また、ビーコン測位の測位処理として4点測位を実行する場合、位置検出制御部155は、少なくとも4本のビーコン信号をビーコン受信部119が受信できるように、ビーコン受信部119の受信周期を調整する。
位置検出制御部155は、ビーコン受信部119に受信させたいビーコン信号の送信タイミングに応じて、ビーコン受信部119の受信周期をシフトさせる。
例えば、位置検出制御部155は、ビーコン受信部119の受信期間が、ビーコン信号の送信期間に重ならない場合に、受信期間の開始タイミングを早くしたり、遅くしたりして、ビーコン受信部119の受信周期をシフトさせる。これにより、受信周期をシフトさせ、ビーコン受信部119にビーコン信号を受信させる。
また、位置検出制御部155は、ビーコン受信部119の受信期間が、ビーコン装置200の送信期間に重ならない場合に、受信期間と非受信期間とのデューティー比を変更することで、受信周期を調整してもよい。
例えば、位置検出制御部155は、ビーコン受信部119の受信期間が、ビーコン信号の送信期間に重ならない場合、受信周期自体は変更せずに、1受信周期における受信期間の長さを変更する。すなわち、位置検出制御部155は、受信期間の長さを長くし、非受信期間の長さを短くする。これにより、ビーコン受信部119がビーコン信号を受信できるようにする。
また、位置検出制御部155は、ビーコン受信部119の受信期間が、ビーコン装置200の送信期間に重ならない場合に、ビーコン受信部119の受信周期自体を変更してもよい。例えば、位置検出制御部155は、1受信周期における非受信期間の長さは変更せずに、受信期間の長さを長く変更して、受信周期を変更してもよい。また、位置検出制御部155は、1受信周期における受信期間の長さ、及び非受信期間の長さを変更して、受信周期を変更してもよい。
HMD100は、コンテンツの供給元となる種々の外部機器を接続するインターフェイス(図示略)を備えてもよい。例えば、USBインターフェイス、マイクロUSBインターフェイス、メモリーカード用インターフェイス等の有線接続に対応したインターフェイスであってもよく、無線通信インターフェイスで構成してもよい。この場合の外部機器は、HMD100に画像を供給する画像供給装置であり、パーソナルコンピューター(PC)、携帯電話端末、携帯型ゲーム機等が用いられる。この場合、HMD100は、これらの外部機器から入力されるコンテンツデータに基づく画像や音声を出力できる。
図7は、HMD100の動作を示すフローチャートである。
制御部150は、例えば、ユーザーによる操作入力に応じてアプリケーションを立ち上げた後に、図7に示す位置検出の処理を開始する。制御部150は、まず、操作部110により操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS1)。制御部150は、操作を受け付けていない場合(ステップS1/NO)、操作を受け付けるまで待機する。また、制御部150は、操作部110により位置検出の開始操作を受け付けた場合(ステップS1/YES)、GPS衛星から送信されるGPS信号をGPS受信部115で受信する受信処理を開始する(ステップS2)。この処理フローでは、操作部110により位置検出の開始操作を受け付けた場合を、図7に示すフローチャートの開始トリガーとして説明するが、開始トリガーは他の方法であってもよい。例えば、図7に示すフローチャートの開始トリガーは、アプリケーションプログラムが起動された場合であってもよいし、HMD100の電源がオンされた場合であってもよい。制御部150は、GPS受信部115がGPS信号の受信に成功したか否かを判定する(ステップS3)。
GPS信号の受信に成功していない場合(ステップS3/NO)、制御部150は、予め設定された設定時間が経過したか否かを判定する(ステップS7)。制御部150は、受信処理を開始した直後は、受信処理を開始してからの経過時間が、設定時間を経過したか否かを判定する。また、後述するステップS5においてGPS測位を行ったことがある場合、制御部150は、GPS測位に用いた前回のGPS信号の受信からの経過時間が設定時間を経過したか否かを判定する。設定時間を経過していない場合(ステップS7/NO)、制御部150は、位置検出を終了させる終了操作を操作部110で受け付けたか否かを判定する(ステップS6)。位置検出の終了操作を受け付けていない場合(ステップS6/NO)、制御部150は、ステップS2の処理に戻り、引き続きGPS受信部115によりGPS信号を受信する。また、位置検出の終了操作を受け付けた場合(ステップS6/YES)、制御部150は、この処理フローを終了させる。
また、GPS信号の受信に成功した場合(ステップS3/YES)、制御部150は、受信したGPS信号によりGPS測位が可能か否かを判定する(ステップS4)。本実施形態では、制御部150は、測位が可能な数のGPS衛星からGPS信号を受信したか否かを判定する。例えば、受信したGPS信号に基づいて一般的に知られた方法により測位を行う場合、制御部150は、4つのGPS衛星からGPS信号を受信したか否かを判定し、GPS測位が可能か否かを判定する。GPS測位が可能ではないと判定した場合(ステップS4/NO)、制御部150は、ステップS7の判定に移行し、設定時間を経過したか否かを判定する(ステップS7)。設定時間を経過していない場合(ステップS7/NO)、制御部150は、終了操作を受け付けたか否かを判定し(ステップS6)、操作を受け付けていない場合(ステップS6/NO)、ステップS2の処理に戻る。
また、制御部150は、測位が可能であると判定した場合(ステップS4/YES)、受信したGPS信号によりGPS測位を実行してHMD100の現在位置を推定する(ステップS5)。その後、制御部150は、終了操作を受け付けたか否かを判定し(ステップS6)、操作を受け付けていない場合(ステップS6/NO)、ステップS2の処理に戻る。
また、測位が可能ではないと判定し(ステップS4/NO)、設定時間を経過したと判定した場合(ステップS7/YES)、制御部150は、HMD100が屋内にあるか否かを判定する(ステップS8)。
制御部150は、受信したGPS信号の送信元のGPS衛星の数が予め設定されたしきい値以下であり、かつ、受信したGPS信号の平均信号強度がしきい値以下の場合、HMD100は屋内であると判定する(ステップS8/YES)。屋内であると判定する場合(ステップS8/YES)、制御部150は、現在位置の測定に使用する信号をGPS信号からビーコン信号に変更する設定変更を行う(ステップS10)。
また、制御部150は、受信したGPS信号の送信元のGPS衛星の数がしきい値よりも多い場合、又は受信したGPS信号の平均信号強度がしきい値よりも大きい場合、HMD100は屋内にはないと判定する(ステップS8/NO)。この場合、制御部150は、例えば、6軸センサー111や磁気センサー113により検出される検出値に基づき現在位置を推定(ステップS9)、又は補正する。その後、制御部150は、ステップS2に戻りGPS信号の受信を継続する。
また、ステップS10において設定変更を行った場合、制御部150は、ビーコン信号を受信したか否かを判定する(ステップS11)。ビーコン信号を受信すると(ステップS11/YES)、制御部150は、受信したビーコン信号の数が予め設定されたしきい値以上あるか否かを判定する(ステップS12)。例えば、制御部150は、ビーコン測位の測位処理として3点測位を実行する場合、3つ以上のビーコン装置200からビーコン信号を受信したか否かを判定する。また、制御部150は、ビーコン測位の測位処理として4点測位を実行する場合、4つ以上のビーコン装置200からビーコン信号を受信したか否かを判定する。なお、ステップS12の判定に用いるしきい値は、制御部150が実行する測位の方法に応じて変更可能である。ビーコン測位に用いるビーコン信号の数が増えるほど、現在位置の測定精度は高くため、例えば、ユーザーにより設定された位置検出の測定精度に応じて、しきい値を変更してもよい。
また、ビーコン信号を受信していない場合(ステップS11/NO)、又は受信したビーコン信号の数がしきい値よりも少ない場合(ステップS12/NO)、制御部150は、受信期間又は受信周期の少なくとも一方を変更する(ステップS13)。
図8は、建物の一フロアー300に配置されたビーコン装置200の配置を示す配置図である。より詳細には、フロアー300内に配置されたビーコン装置200の配置の一例と、HMD100を装着したユーザーPのフロアー300内での移動の軌跡とを示す。ユーザーPのフロアー300内での移動の軌跡を破線の矢印により示す。また、破線に沿って配置した位置a,b,c,dは、HMD100により測位が行われた位置を示す。
また、図9〜図11は、ビーコン信号の送信タイミング及びHMD100の受信周期を示す図である。特に図9は、ビーコン装置200−1〜200−9の送信タイミングと、ビーコン受信部119の受信周期とを示す図である。図10及び図11は、ビーコン装置200−2、200−3及び200−6のビーコン信号の送信タイミングと、ビーコン受信部119の受信周期とを示す図である。特に、図10は、受信周期を変更前のビーコン受信部119の受信周期を示し、図11は、受信周期を変更後のビーコン受信部119の受信周期を示す。
同一フロアー300内に配置されるビーコン装置200−1〜200−9は、図9に示すようにビーコン信号の送信タイミングが、近接して配置された他のビーコン装置200の送信タイミングと重ならないように送信タイミングが調整される。また、ビーコン装置200−1〜200−9は、フロアー300内の任意の地点において、この地点の近くに配置された3つ又は4つのビーコン装置200から送信されるビーコン信号が到達するようにビーコン信号の送信電力が調整される。
例えば、図8に示す位置cにHMD100が位置する場合、ビーコン装置200−4、200−5、200−7及び200−8の送信するビーコン信号をHMD100が受信可能なようにビーコン信号の送信電力が調整される。また、位置cにHMD100が位置する場合、ビーコン装置200−1、200−2、200−3、200−6及び200−9の送信するビーコン信号は、HMD100により受信されないようにビーコン信号の送信電力が調整される。
また、近接して配置される複数のビーコン装置200は、ビーコン受信部119の1受信期間内で、これらのビーコン装置200から送信されるビーコン信号をビーコン受信部119が受信できるように送信期間を設定してもよい。図9に示す例では、例えば、HMD100が位置cに位置する場合、ビーコン受信部119の1受信期間でビーコン信号を受信できるように、ビーコン装置200−4、200−5、200−7及び200−8の送信期間が設定される。
フロアー300内を移動するユーザーが位置aに位置しているときを例にして、HMD100のビーコン信号の受信動作について説明する。
まず、制御部150は、前回の測位の際にビーコン受信部119に設定した受信周期によりビーコン受信部119に受信動作を行わせる。図10には、前回の測位の際に設定されたビーコン受信部119の受信周期を示す。
図10に示す受信周期の場合、ビーコン受信部119の受信期間は、ビーコン装置200−2の送信期間に重なる。すなわち、ビーコン受信部119が受信動作を行う期間内に、ビーコン装置200−2がビーコン信号を送信する。このため、ビーコン受信部119は、ビーコン装置200−2が送信するビーコン信号を受信することができる。
また、ビーコン受信部119の受信周期は、ビーコン装置200−3の送信期間の一部に重なり、ビーコン装置200−6の送信期間には重ならない。従って、ビーコン受信部119は、ビーコン装置200−3の送信するビーコン信号の受信に失敗するか、又はビーコン信号を受信しても、ビーコン信号から取得する情報が不完全である場合がある。また、ビーコン受信部119は、ビーコン装置200−6の送信するビーコン信号を受信することができない。
このため、制御部150は、ビーコン装置200−2、200−3及び200−6が送信するビーコン信号を受信できるように、ビーコン受信部119の受信期間や受信周期を変更する。例えば、制御部150は、受信期間の開始タイミングや、受信期間の長さ、受信周期等を変更して、ビーコン装置200−2、200−3及び200−6の送信するビーコン信号を受信できるようにする。
図11は、ビーコン受信部119が受信処理を行う受信期間の開始タイミングを変更した場合を示す。
例えば、図11に示すようにビーコン受信部119の受信期間が、ビーコン装置200−3の送信期間と一部分で重なる場合、ビーコン受信部119は、ビーコン装置200−3が送信するビーコン信号の一部を受信することができる場合がある。例えば、ビーコン受信部119が受信処理を介して直ぐに、ビーコン装置200−3の送信するビーコン信号の一部を受信した場合、制御部150は、ビーコン受信部119の受信周期をシフトさせ、次の受信期間の開始タイミングを早める。同様に、受信期間の終了間際に、ビーコン装置200の送信するビーコン信号の一部を受信した場合、制御部150は、ビーコン受信部119の受信周期をシフトさせ、次の受信期間の開始タイミングを遅くする。これにより、制御部150は、ビーコン受信部119の受信期間と、ビーコン装置200−2、200−3及び200−6の送信期間とが重なるようにビーコン受信部119を制御する。
制御部150の動作について、図7に示すフローチャートを参照しながら引き続き説明する。
ステップS13において、受信期間又は受信周期の少なくとも一方を変更すると、制御部150は、変更した受信期間又は受信周期をビーコン受信部119に設定し、再度、ビーコン受信部119にビーコン信号を受信させる(ステップS11)。制御部150は、しきい値が示す個数以上のビーコン信号を受信するまで、ステップS11〜S13の処理を繰り返す。
制御部150は、受信したビーコン信号の数がしきい値の示す数以上であり(ステップS12/YES)、ビーコン測位に必要なビーコン信号の数よりも多い場合、信号強度に基づき、ビーコン測位に用いるビーコン信号を選択する。例えば、ビーコン受信部119が受信したビーコン信号の数が5つある場合、制御部150は、まず、信号強度が所定値以上のビーコン信号を選択する。次に、制御部150は、信号強度が所定値以上のビーコン信号が4つ以上あるか否かを判定する。信号強度が所定値以上のビーコン信号が4つ以上ある場合、制御部150は、信号強度が上位の4つのビーコン信号を、4点測位によるビーコン測位に用いるビーコン信号として選択する。また、制御部150は、信号強度が所定値以上のビーコン信号が4つない場合、信号強度が所定値以上のビーコン信号が3つあるか否かを判定する。信号強度が所定値以上のビーコン信号が3つある場合、制御部150は、信号強度が3つのビーコン信号を、3点測位によるビーコン測位に用いるビーコン信号として選択する。また、制御部150は、信号強度が所定値以上のビーコン信号の数がビーコン測位に必要な数よりも少ない場合、ステップS11〜S13の処理を再度、実行させてもよい。
次に、制御部150は、受信したビーコン信号の信号強度と、記憶部122から読み出したマップデータ125とに基づき、現在位置を推定する(ステップS14)。
まず、制御部150は、受信した複数のビーコン信号のそれぞれからビーコンIDを取得する。そして、制御部150は、取得したそれぞれのビーコンIDが示すビーコン装置200の位置情報を、マップデータ125を参照して取得する。また、制御部150は、受信した複数のビーコン信号の信号強度を示す情報を取得する。制御部150は、取得した各ビーコン信号の信号強度を示す情報と、取得した各ビーコン装置200の位置情報とに基づき、現在位置を推定する。より詳細には、制御部150は、取得した各ビーコン信号の信号強度により、受信したビーコン信号の送信元のビーコン装置200からの距離を推定する。制御部150は、推定した距離と、各ビーコン装置200の位置情報とに基づき、HMD100の現在位置を推定する。
ビーコン受信部119を表示部20に設けてもよい。この場合、制御部150は、ビーコン受信部119が受信したビーコン信号の信号強度と、表示部20の6軸センサー235や磁気センサー237の検出値によって現在位置を推定又は補正することで、より正確に現在位置を検出することができる。
次に、制御部150は、推定した現在位置に基づき、各種の処理を実行する。例えば、経路案内の目的地が設定されている場合、制御部150は、推定した現在位置に基づき進行方向を示す画像を画像表示部20に表示させる。また、制御部150は、推定した現在位置等に基づき、ユーザーが実際に目にする物体等を特定し、特定した物体に対応した画像を画像表示部20に表示させる。例えば、制御部150は、特定した現在位置等の情報に基づき、ユーザーの視線の方向に存在する店舗を特定し、特定した店舗の情報を示す画像を画像表示部20に表示させる。
次に、制御部150は、位置検出を終了させる終了操作を操作部110で受け付けたか否かを判定する(ステップS15)。位置検出の終了操作を受け付けていない場合(ステップS15/NO)、制御部150は、ステップS16の判定に移行する。また、位置検出の終了操作を受け付けた場合(ステップS15/YES)、制御部150は、この処理フローを終了させる。
位置検出の終了操作を受け付けていない場合(ステップS15/NO)、制御部150は、GPS受信部115がGPS信号の受信に成功したか否かを判定する(ステップS16)。GPS信号の受信に成功していない場合(ステップS16/NO)、制御部150は、ステップS11に戻り、再度、ビーコン受信部119に、ビーコン信号の受信を実行させる。また、制御部150は、GPS信号の受信に成功した場合(ステップS16/YES)、制御部150は、受信したGPS信号によりGPS測位が可能か否かを判定する(ステップS17)。この判定は、ステップS4で行った判定と同一の判定である。制御部150は、GPS測位が可能ではないと判定した場合(ステップS17/NO)、ステップS11に戻り、再度、ビーコン受信部119に、ビーコン信号の受信を実行させる。また、制御部150は、GPS測位が可能であると判定すると(ステップS17/YES)、設定変更を行う(ステップS18)。すなわち、制御部150は、現在位置の測定に使用する信号をビーコン信号からGPS信号に変更する設定変更を行う(ステップS18)。その後、制御部150は、ステップS2の処理に移行する。
図7に示す処理フローでは、制御部150は、複数のビーコン信号を受信した場合に、受信したビーコン信号の信号強度に基づいて、ビーコン測位に用いるビーコン信号を選択した。制御部150がビーコン信号の選択に用いる情報として、ビーコン装置200の位置情報を用いてもよい。
例えば。制御部150は、受信したビーコン信号からビーコンIDを取得し、取得したビーコンIDに基づきマップデータ125を参照し、送信元のビーコン装置200の位置情報(送信元に関する情報)を取得する。制御部150は、信号強度の最も大きいビーコン信号の送信元のビーコン装置200を特定する。このビーコン装置200を第1ビーコン装置200という。また、制御部150は、特定した第1ビーコン装置200からの距離が所定値以内で、信号強度が所定値以上のビーコン装置200を特定する。特定したビーコン装置200を第2ビーコン装置200という。制御部150は、第1ビーコン装置200から送信されるビーコン信号と、第2ビーコン装置200から送信されるビーコン信号とをビーコン測位に用いるビーコン信号として選択する。
また、ステップS13において変更した受信期間や受信周期では、受信できないビーコン信号が含まれる場合、制御部150は、ステップS11において受信したビーコン信号の中から除外するビーコン信号を選択してもよい。例えば、制御部150は、ビーコン信号の信号強度に基づいて、ビーコン受信部119に受信させるビーコン信号から除外するビーコン信号を選択する。制御部150は、例えば、信号強度が最も小さいビーコン信号を除外するビーコン信号として選択する。制御部150は、除外するビーコン信号を選択すると、選択した除外するビーコン信号を除いたビーコン信号の送信タイミングに基づいて、受信期間や受信周期を再設定する。このため、選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減することができる。
また、上述した処理フローでは、ステップS9において、6軸センサー111や磁気センサー113により検出される検出値に基づき、GPS測位により求めた現在位置を補正した。この他に、ステップS14において、ビーコン測位により求めた現在位置を、6軸センサー111や磁気センサー113により検出される検出値に基づき補正してもよい。
以上、詳細に説明したように本発明の受信装置、表示装置、プログラム、受信装置の制御方法を適用した実施形態は、ビーコン信号を間欠受信するビーコン受信部119と、ビーコン受信部119の受信周期を制御する制御部150とを備える。制御部150は、ビーコン受信部119が受信するビーコン信号の信号強度に基づきビーコン信号を選択し、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて、ビーコン受信部119の受信周期を変更する。
従って、信号強度に基づいて選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減して、ビーコン信号の補足の確率を高めることができる。また、HMD100の受信に要する消費電力を低減することができる。
また、制御部150は、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて、ビーコン受信部119の受信周期をシフトさせる。
従って、ビーコン受信部119の受信周期を、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて変更し、選択したビーコン信号をビーコン受信部119に受信させることができる。
また、制御部150は、ビーコン信号の受信動作をビーコン受信部119に実行させる受信期間と、ビーコン信号の受信動作をビーコン受信部119に実行させない非受信期間とを設定する。制御部150は、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて、受信周期における受信期間と非受信期間とのデューティー比を変更する。また、制御部150は、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて、受信期間の長さを変更する。
従って、受信期間と非受信期間とのデューティー比、又は受信期間の長さを変更し、選択したビーコン信号をビーコン受信部119に受信させることができる。
また、制御部150は、複数のビーコン信号を受信する場合に、受信した複数のビーコン信号の信号強度に基づき予め設定された数のビーコン信号を選択し、選択したビーコン信号の送信タイミングに応じて、ビーコン受信部119の受信周期を変更する。
従って、信号強度に基づいて選択したビーコン信号をビーコン受信部119に受信させることができる。
また、制御部150は、複数のビーコン信号のそれぞれから、ビーコン信号の送信元に関する情報を取得し、受信した複数のビーコン信号の信号強度と、複数のビーコン信号の送信元に関する情報とに基づき、予め設定された数のビーコン信号を選択する。
従って、ビーコン信号の信号強度と、ビーコン信号の送信元に関する情報に基づき選択されたビーコン信号をビーコン受信部119に受信させることができる。例えば、送信元に関する情報として、ビーコン装置200の位置情報を用いることで、HMD100の近くに位置するビーコン装置200から送信される信号強度の大きいビーコン信号をビーコン受信部119に受信させることができる。
また、制御部150は、選択したビーコン信号に、変更後の受信周期では受信できないビーコン信号が含まれる場合に、選択したビーコン信号から除外するビーコン信号を信号強度に基づき選択する。制御部150は、選択した除外するビーコン信号を除くビーコン信号の送信タイミングに応じて、受信周期を再設定する。
従って、設定した受信周期では受信できないビーコン信号がある場合に、信号強度に基づいて受信するビーコン信号を再度選択し、選択したビーコン信号を受信できるように受信周期が再設定される。このため、選択したビーコン信号を受信し損なう可能性を低減することができる。
また、制御部150は、ビーコン受信部119が受信するビーコン信号の信号強度に基づき、HMD100の位置を推定する。
従って、HMD100の現在位置を精度よく推定することができる。
また、HMD100は、ビーコン信号を送信するビーコン装置200の位置を示す位置情報と、ビーコン装置200のビーコンIDとを対応付けて記憶する記憶部122を備える。制御部150は、ビーコン受信部119が受信した複数のビーコン信号からビーコン信号の送信元を示すビーコンIDを取得する。そして、制御部150は、複数のビーコン信号の受信強度と、ビーコンIDに基づいて記憶部122から取得したビーコン装置200の位置情報とに基づきHMD100の位置を推定する。
従って、HMD100の位置の推定精度を高めることができる。
また、制御部150は、受信した複数のビーコン信号の信号強度をしきい値と比較してビーコン信号を選択し、選択したビーコン信号の数が3つである場合には、3点測位により受信装置の位置を推定する。また、制御部150は、選択したビーコン信号の数が4つ以上である場合には、4点測位によりHMD100の位置を推定する。また、制御部150は、選択したビーコン信号の数が3つよりも少ない場合には、受信周期の再設定を行う。
従って、受信したビーコン信号の本数に対応した測位処理を行うことができる。このため、受信したビーコン信号の本数が多い場合には、HMD100の現在位置の推定精度を向上させることができる。また、受信したビーコン信号の本数が少ない場合には、受信周期を再設定して、ビーコン受信部119にビーコン信号を再度受信させることができる。
また、HMD100は、6軸センサー111と磁気センサー113とを備え、制御部150は、推定したHMD100の現在位置を、6軸センサー111及び磁気センサー113の少なくとも一方の検出する検出値に基づき補正する。
従って、HMD100の現在位置の推定精度を向上させることができる。
また、ビーコン受信部119が受信するビーコン信号は、Bluetooth(登録商標) Low Energyの通信規格に基づく信号、又は電波ビーコン信号である。
従って、HMD100を簡易な構成とし、HMD100の消費電力を削減することができる。
また、HMD100は、ビーコン信号の受信強度からビーコン装置200の存在する方向を推定すると、推定した位置を表示マーカーとして外景に重ねて表示してもよい。HMD100は、現在位置を推定すると、例えば、HMD100を中心(基準)にビーコン装置200の存在する方向と強度とを視覚的に表示する。図12には、ビーコン装置200の存在する方向と強度とを示す画像500をAR(Augmented Rality)により表示した例を示す。図12において、表示領域Vにおける画像500の表示位置によりビーコン装置200の存在する方向が示される。また、画像500の大きさにより、ビーコン信号の受信強度が示される。HMD100の装着者は、画像500の表示により、ビーコン装置200の位置を認識することができる。
なお、図12において、VRは、使用者の視野を示す。また、図12において、Vは視野VRにおいてハーフミラー261、262により画像が視認される範囲、すなわち表示領域を示す。
図13には、ビーコン信号の受信強度を示すレーダーマップを示す。
HMD100は、ビーコン受信部119が受信したビーコン受信の受信強度を示すレーダーマップを作成し、作成したレーダーマップを外景に重ねて表示する。レーダーマップを表示することで、HMD100の装着者は、ビーコン装置200がどこに存在するのかを判断することができる。また、図13には、1つのビーコン信号の受信強度だけが示されているが、複数のビーコン信号の受信強度を示したレーダーマップを表示させてもよい。
また、HMD100は、ビーコン受信部119が受信するビーコン信号の受信強度が予め設定されたしきい値よりも低い場合に、「もう少しビーコン装置200に近づいて下さい」とのメッセージを画像表示部20により表示させてもよい。また、HMD100は、「ビーコン装置200の方向へビーコン受信部119を向けて下さい。」とのメッセージを画像表示部20により表示させてもよい。これにより、HMD100の装着者に注意喚起することができる。また、HMD100の装着者を、ビーコン装置200に近づけさせたり、ビーコン受信部119をビーコン装置200の方向に向けさせたりすることで、通信にかかる電力を削減し、HMD100の消費電力を削減することができる。
また、上述した実施形態では、HMD100の現在位置を、ビーコン信号の電波を受信する方向や、HMD100の装着者が移動した場合の電波強度の変化、HMD100に搭載された6軸センサー235や磁気センサー237の検出値等に基づいて推定した。これ以外に、HMD100は、HMD100の装着者にビーコン装置200の位置を認識させるため、カメラ61の撮像画像を用いてもよい。例えば、HMD100に、予めビーコン装置200の画像を記憶させ、カメラ61の撮像画像からビーコン装置200を特定させる。HMD100は、特定したビーコン装置200の画像と、このビーコン装置200から受信したビーコン信号の受信強度とを対応付けて画像表示部20により表示してもよい。
なお、この発明は上記各実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
例えば、HMD100が受信するビーコン信号のうち、カメラ61の撮像画像に写ったビーコン装置200をビーコン測位に用いるビーコン信号に選択してもよい。例えば、ビーコン装置200にビーコンIDを表す画像を付着させ、カメラ61の撮像画像によりビーコン装置200のビーコンIDが認識できるようにする。制御部150は、カメラ61の撮像画像からビーコン装置200のビーコンIDを認識し、認識したビーコンIDと同一のビーコンIDのビーコン信号を受信できるように受信周期を調整する。
また、上記各実施形態では、制御装置10が画像表示部20と有線接続される構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、制御装置10に対して画像表示部20が無線接続される構成であってもよい。この場合の無線通信方式は通信部117が対応する通信方式として例示した方式を採用してもよいし、その他の通信方式であってもよい。
また、制御装置10が備える一部の機能を画像表示部20に設けてもよく、制御装置10を複数の装置により実現してもよい。すなわち、制御装置10は、箱形のケース10Aを備える構成に限定されない。例えば、制御装置10に代えて、使用者の身体、着衣又は、使用者が身につける装身具に取り付け可能なウェアラブルデバイスを用いてもよい。この場合のウェアラブルデバイスは、例えば、時計型の装置、指輪型の装置、レーザーポインター、マウス、エアーマウス、ゲームコントローラー、ペン型のデバイス等であってもよい。
さらに、上記各実施形態では、画像表示部20と制御装置10とが分離され、接続ケーブル40を介して接続された構成を例に挙げて説明した。本発明はこれに限定されず、制御装置10と画像表示部20とが一体に構成され、使用者の頭部に装着される構成とすることも可能である。
また、制御装置10として、ノート型コンピューター、タブレット型コンピューター又はデスクトップ型コンピューターを用いてもよい。また、制御装置10として、ゲーム機や携帯型電話機やスマートフォンや携帯型メディアプレーヤーを含む携帯型電子機器、その他の専用機器等を用いてもよい。
また、上記各実施形態において、使用者が表示部を透過して外景を視認する構成は、右導光板26及び左導光板28が外光を透過する構成に限定されない。例えば外景を視認できない状態で画像を表示する表示装置にも適用可能である。具体的には、カメラ61の撮像画像、この撮像画像に基づき生成される画像やCG、予め記憶された映像データや外部から入力される映像データに基づく映像等を表示する表示装置に、本発明を適用できる。この種の表示装置としては、外景を視認できない、いわゆるクローズ型の表示装置を含むことができる。また、上記実施形態で説明したように実空間に重ねて画像を表示するAR表示や、撮像した実空間の画像と仮想画像とを組み合わせるMR(Mixed Reality)表示といった処理を行わない表示装置に本発明を適用できる。また、仮想画像を表示するVR(Virtual Reality)表示といった処理を行わない表示装置にも本発明を適用できる。例えば、外部から入力される映像データ又はアナログ映像信号を表示する表示装置も、本発明の適用対象として勿論含まれる。
また、例えば、画像表示部20に代えて、例えば帽子のように装着する画像表示部等の他の方式の画像表示部を採用してもよく、使用者の左眼LEに対応して画像を表示する表示部と、使用者の右眼REに対応して画像を表示する表示部とを備えていればよい。また、本発明の表示装置は、例えば、自動車や飛行機等の車両に搭載されるヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。また、例えば、ヘルメット等の身体防護具に内蔵されたヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。この場合、使用者の身体に対する位置を位置決めする部分、及び当該部分に対し位置決めされる部分を装着部とすることができる。
また、画像光を使用者の眼に導く光学系として、右導光板26及び左導光板28の一部に、ハーフミラー261、281により虚像が形成される構成を例示した。本発明はこれに限定されず、右導光板26及び左導光板28の全面又は大部分を占める面積を有する表示領域に、画像を表示する構成としてもよい。この場合、画像の表示位置を変化させる動作において、画像を縮小する処理を含めてもよい。
さらに、本発明の光学素子は、ハーフミラー261、281を有する右導光板26、左導光板28に限定されず、画像光を使用者の眼に入射させる光学部品であればよく、具体的には、回折格子、プリズム、ホログラフィー表示部を用いてもよい。
また、図5、図6等に示した各機能ブロックのうち少なくとも一部は、ハードウェアで実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現される構成としてもよく、図に示した通りに独立したハードウェア資源を配置する構成に限定されない。また、制御部150が実行するプログラムは、不揮発性記憶部121又は制御装置10内の他の記憶装置(図示略)に記憶されてもよい。また、外部の装置に記憶されたプログラムを通信部117や外部コネクター184を介して取得して実行する構成としてもよい。また、制御装置10に形成された構成のうち、操作部110が使用者インターフェイス(UI)として形成されてもよい。
また、図7に示すフローチャートの処理単位は、HMD100の制御部150の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、処理単位の分割の仕方や名称によって本発明が制限されることはない。また、制御部150の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできるし、1つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。
1…システム、10…制御装置、10A…ケース、11…ボタン、12、67…LEDインジケーター、14…トラックパッド、15…上下キー、16…切替スイッチ、17…LED表示部、18…電源スイッチ、19…バイブレーター、20…画像表示部、21…右保持部、22…右表示ユニット、23…左保持部、24…左表示ユニット、26…右導光板、27…前部フレーム、28…左導光板、30…ヘッドセット、32…右イヤホン、34…左イヤホン、40…接続ケーブル、46…コネクター、61…カメラ、63…マイク、65…照度センサー、100…HMD(受信装置、表示装置)、110…操作部、111…6軸センサー、113…磁気センサー、115…GPS受信部、117…通信部、118…メモリー、119…ビーコン受信部(受信部)、120…コントローラー基板、121…不揮発性記憶部、122…記憶部、123…設定データ、124…コンテンツデータ、125…マップデータ、130…電源部、132…バッテリー、134…電源制御回路、140…メインプロセッサー、143…オペレーティングシステム、145…画像処理部、149…撮像制御部、150…制御部、151…検出制御部、153…出力制御部、155…位置検出制御部、180…音声コーデック、182…音声インターフェイス、184…外部コネクター、186…外部メモリーインターフェイス、188…USBコネクター、192…センサーハブ、194…FPGA、196…インターフェイス、200…ビーコン装置、211…インターフェイス、213…受信部、215…EEPROM、217…温度センサー、221…OLEDユニット、223…OLEDパネル、225…OLED駆動回路、231…インターフェイス、233…受信部、235…6軸センサー、237…磁気センサー、239…温度センサー、241…OLEDユニット、243…OLEDパネル、245…OLED駆動回路、251…右光学系、252…左光学系、261、281…ハーフミラー、300…フロアー。

Claims (15)

  1. 使用者の頭部に装着され、外景を透過して前記使用者に視認させる透過型の表示装置であって、
    ビーコン信号を受信する受信部と、
    前記受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する表示装置。
  2. ビーコン信号を受信する受信部と、
    前記受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する受信装置。
  3. 前記制御部は、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期をシフトさせる請求項2記載の受信装置。
  4. 前記制御部は、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させる第1期間と、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させない第2期間とを設定し、
    選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信周期における前記第1期間と前記第2期間とのデューティー比を変更する請求項2記載の受信装置。
  5. 前記制御部は、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させる第1期間と、前記ビーコン信号の受信動作を前記受信部に実行させない第2期間とを設定し、
    選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記第1期間の長さを変更する請求項2記載の受信装置。
  6. 前記制御部は、前記受信部が複数の前記ビーコン信号を受信する場合に、受信した複数の前記ビーコン信号の受信強度に基づき予め設定された数の前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する請求項2から5のいずれか1項に記載の受信装置。
  7. 前記制御部は、複数の前記ビーコン信号のそれぞれから、前記ビーコン信号の送信元に関する情報を取得し、受信した複数の前記ビーコン信号の受信強度と、複数の前記ビーコン信号の送信元に関する情報とに基づき、予め設定された数の前記ビーコン信号を選択する請求項6記載の受信装置。
  8. 前記制御部は、選択した前記ビーコン信号に、変更後の前記受信周期では受信できない前記ビーコン信号が含まれる場合に、選択した前記ビーコン信号から除外する前記ビーコン信号を前記受信強度に基づき選択し、選択した除外する前記ビーコン信号を除く前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信周期を再設定する請求項6又は7に記載の受信装置。
  9. 前記制御部は、前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき、前記受信装置の位置を推定する請求項2から8のいずれか1項に記載の受信装置。
  10. 前記ビーコン信号を送信するビーコン装置の位置を示す位置情報と、前記ビーコン装置の識別情報とを対応付けて記憶する記憶部を備え、
    前記制御部は、前記受信部が受信した複数の前記ビーコン信号から前記識別情報をそれぞれに取得し、複数の前記ビーコン信号の受信強度と、前記記憶部から取得した複数の前記ビーコン信号の送信元の前記ビーコン装置の位置情報とに基づき前記受信装置の位置を推定する請求項2から9のいずれか1項に記載の受信装置。
  11. 前記制御部は、受信した複数の前記ビーコン信号の受信強度をしきい値と比較して前記ビーコン信号を選択し、選択した前記ビーコン信号の数が3つである場合には、3点測位により前記受信装置の位置を推定し、選択した前記ビーコン信号の数が4つ以上である場合には、4点測位により前記受信装置の位置を推定し、選択した前記ビーコン信号の数が3つよりも少ない場合には、前記受信周期の再設定を行う請求項9又は10記載の受信装置。
  12. 加速度センサーと、ジャイロセンサーと、磁気センサーとの少なくとも1つを備え、
    前記制御部は、推定した前記受信装置の位置を、前記加速度センサー、ジャイロセンサー及び磁気センサーの少なくとも1つの検出するセンサー値に基づき補正する請求項9から11のいずれか1項に記載の受信装置。
  13. 前記受信部が受信する前記ビーコン信号は、Bluetooth(登録商標) Low Energyの通信規格に基づく信号、又は電波ビーコン信号である請求項2から12のいずれか1項に記載の受信装置。
  14. ビーコン信号を受信する受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する受信装置を制御するコンピューターが実行可能なプログラムであって、
    前記コンピューターに、
    前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択する手順と、
    選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更する手順と、
    を実行させるためのプログラム。
  15. ビーコン信号を受信する受信部の受信周期を制御して、前記ビーコン信号を間欠受信する受信装置の制御方法であって、
    前記受信部が受信する前記ビーコン信号の受信強度に基づき前記ビーコン信号を選択するステップと、
    選択した前記ビーコン信号の送信タイミングに応じて、前記受信部の前記受信周期を変更するステップと、
    を有する受信装置の制御方法。
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