JP5109952B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、周囲の危険を検出し、ユーザに報知することができるヘッドマウントディスプレイに関するものである。

従来、周囲の状況を報知するためのヘッドマウントディスプレイが種々提案されている。例えば、下記特許文献１では、取得された赤外線画像中の温度が高い領域（危険と考えられる場所）を赤系色で表示することにより、ユーザに危険な場所を報知するヘッドマウントディスプレイが記載されている。

特開２００７−２８６２６９号公報

ユーザが危険な場所の方向に移動している場合、ユーザに事前の対策を促すためには、その方向に危険が存在することをユーザに確実に、かつ移動速度に合わせて更に強調して報知する必要がある。この点、上記特許文献１に記載されたヘッドマウントディスプレイでは、ユーザの移動速度に関係なく危険な場所を同じ態様で報知するため、ユーザが事前に対策を立てることができなくなるおそれがある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ユーザの移動速度に応じて、検出した危険の報知態様を変化させるヘッドマウントディスプレイ等を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、外界が視認可能な状態でユーザの網膜に画像を投影する表示手段を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの視野領域の少なくとも一部を特定波長で撮像する特定波長撮像手段と、前記特定波長撮像手段によって取得された特定波長画像中の危険度が高い領域を特定する領域特定手段と、前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの移動速度を取得する移動速度取得手段と、前記特定した領域と前記取得した移動速度とに基いて、前記特定波長画像を変形した変形画像を作成する変形画像作成手段と、を有し、前記表示手段は、前記変形画像を前記ユーザの網膜に投影することを特徴とする。

上記ヘッドマウントディスプレイは、特定波長画像中の危険度が高い領域を特定し、装着しているユーザの移動速度を取得し、前記特定した領域及び前記取得した移動速度に基いて、特定波長画像を変形し、変形した画像（変形画像）をユーザの網膜に投影する。
これにより、ユーザが危険な場所の方向に移動しているときは、上記特定された領域が、より確実に認識されることになるので、ユーザは事前の対策を立てることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１のヘッドマウントディスプレイであって、前記変形画像作成手段は、前記特定波長画像に対し前記特定した領域の色を変化させた色変化画像を作成し、前記取得した移動速度に基いて、変形度合いを決定し、前記色変化画像を前記変形度合いで変形することにより前記変形画像を作成することを特徴とする。

上記ヘッドマウントディスプレイは、特定波長画像中の危険度が高いと判断した領域の色を変化させた色変化画像を作成し、また、ユーザの移動速度に応じた変形度合いで色変化画像を変形した画像（変形画像）をユーザの網膜に投影する。
これにより、ユーザが危険な場所の方向に移動しているときは、特定波長画像の色の変化及び変形度合いにより、上記特定された領域が、より確実に認識されることになるので、ユーザは事前の対策を立てることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２のヘッドマウントディスプレイであって、前記変形画像作成手段は、前記変形度合いを、前記取得した移動速度が増大するにつれて指数関数的に増大するように決定することを特徴とする。

上記ヘッドマウントディスプレイでは、色変化画像に対する変形度合いは、ユーザの移動速度が増大するにつれて指数関数的に増大する。
これにより、ユーザが速く移動するほど前記特定波長画像が大きく変形するので、上記特定された領域が、より確実に認識され、ユーザは事前の対策を立てることができる。

請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３のヘッドマウントディスプレイであって、前記変形画像作成手段は、前記色変化画像を所定の方向に前記変形度合いで変形することにより前記変形画像を作成することを特徴とする。

上記ヘッドマウントディスプレイでは、色変化画像は、所定の方向に前記変形度合いで変形される。
これにより、色変化画像に対し、種々の変形処理（例えば、縦方向及び横方向に同じ割合で拡大する拡大処理、縦方向のみの拡大処理、横方向のみの拡大処理、魚眼レンズを用いて見た画像のような変形処理）を適用することができる。

請求項５に係る発明は、請求項２ないし請求項４のいずれかのヘッドマウントディスプレイであって、移動速度と変形度合いとの対応関係を定義したテーブル、をさらに有し、 前記変形画像作成手段は、前記テーブルを用いて前記変形度合いを決定する。

上記ヘッドマウントディスプレイは、移動速度と変形度合いの対応関係のテーブルを有し、色変化画像は、前記テーブルの内容に基いた変形度合いで変形される。
これにより、色変化画像に対する変形度合いを、テーブルを参照することによって決定することができる。

本発明によれば、ユーザの移動速度に応じて、検出した危険の報知態様を変化させるヘッドマウントディスプレイ等を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態に係るヘッドマウンドディスプレイについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１及び図２は、本実施形態のヘッドマウントディスプレイがユーザに装着された状態を示している。なお、図１及び図２に示されるヘッドマウントディスプレイの外観は単なる一例であり、本発明は、当該外観を有するヘッドマウントディスプレイに限定されるものではない。

なお、以下の説明では、本発明を網膜走査ディスプレイに適用した実施形態について説明するが、本発明は、外界が視認可能な液晶や有機ＥＬ等を用いて画像表示を行う種々のヘッドマウントディスプレイに適用することができる。また、本発明は、光学シースルー型のヘッドマウントディスプレイのみならず、ビデオシースルー型のヘッドマウントディスプレイにも適用することができる。

また、以下の説明では、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの視野領域の少なくとも一部を撮像する撮像手段として「赤外線で撮像する赤外線カメラ」を用いた実施形態について説明するが、本発明は、当該撮像手段として「赤外線以外の特定波長で撮像する特定波長撮像手段」を用いて実現することもできる。

ヘッドマウントディスプレイ１は、表示される画像に応じて変調された画像光（ビーム光）を走査しながら出射させ、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影する。以下、網膜に投影される画像を、「表示画像」という。
また、ヘッドマウントディスプレイ１は、ユーザの視野領域の一部のみに表示画像を投影するため、ユーザは、その部分以外の視野領域で外界を視認することができる。すなわち、ヘッドマウントディスプレイ１は、外界が視認可能な状態でユーザに装着される。

ヘッドマウントディスプレイ１は、表示画像に応じた画像光Ｚ２を出射する出射装置１１と、画像光Ｚ２をユーザの眼に向かって反射させるプリズム１４と、赤外線カメラ１３と、これらの部材を支持する支持部材１２とを備えている（図１及び図２参照）。なお、図２では、赤外線カメラ１３を省略している。

プリズム１４は、不図示のビームスプリッタ部を備えており、外界からの外光Ｚ１を透過させ、透過された外光Ｚ１は、ユーザにより視認される。これにより、ユーザは、表示画像を外光に重畳して視認することができる。

赤外線カメラ１３は、ユーザの視野領域の少なくとも一部を赤外線で撮像する。赤外線カメラ１３は、撮像方向の対象物から放射されている赤外線の放射エネルギー量を画素ごとに取得する。対象物の温度が高いほど、その対象物から放射される赤外線の放射エネルギー量は大きくなる。したがって、赤外線画像の各画素の画素値は、撮像した対象物の温度を示すことになる。また、赤外線カメラ１３は公知のカメラを用いることができ、例えば、解像度：３２０×２４０画素、フレームレート：１０ｆｐｓのものを用いることができる。

また、図１に示すように、ユーザは加速度センサ２を装着し、加速度センサ２が取得した加速度情報は、ヘッドマウントディスプレイ１に送信される。なお、加速度センサ２の装着位置は適宜変更可能であり、また、加速度センサ２とヘッドマウントディスプレイ１との通信は、無線／有線のいずれであってもよい。
また、本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ１と加速度センサ２とを別個の構成としているが、加速度センサ２を、ヘッドマウントディスプレイ１の構成要素として実現してもよい。

（ヘッドマウントディスプレイ１の電気的構成）
次に、ヘッドマウントディスプレイ１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１の電気的構成を示すブロック図である。

制御部１００は、ＣＰＵ１０１と、フラッシュメモリ１０２と、ＲＡＭ１０３とから構成され、各構成要素はバス１７０で接続されている。
ＣＰＵ１０１は、ヘッドマウントディスプレイ１全体を制御し、本実施形態を実現するために必要な各種プログラムの実行及び画像処理を行う。

フラッシュメモリ１０２には、上記各種プログラム等が記憶されている。また、上記各種プログラムの一部または全部を、読み出し専用のＲＯＭ（不図示）に記憶するように構成してもよい。

ＲＡＭ１０３には、ＣＰＵ１０１による各種プログラムの実行の際に、種々の一時的なデータの読み込み／書き込みが行われる。また、ＲＡＭ１０３には、赤外線カメラ１３が撮像した赤外線画像が記憶される第１画像エリアが確保されている。ここで、第１画像エリアは、少なくとも１フレーム分の赤外線画像が記憶できるだけの大きさを必要とする。

また、第１画像エリアを２フレーム分確保し、一方の第１画像エリアに赤外線カメラ１３からの画像信号を書き込んでいるときに、もう一方の画像エリアの画像信号を処理するダブルバッファリングが用いられてもよい。

また、ＲＡＭ１０３には、後述の変形画像が記憶される第２画像エリアが確保されている。また、ＲＡＭ１０３には、加速度センサ２から取得した加速度情報を記憶するための加速度情報エリアが確保されている。

ビデオＲＡＭ１１０は、画像信号を一時的に記憶する。ビデオＲＡＭ１１０に記憶された画像信号は、出射装置１１に出力され、表示画像としてユーザの網膜に投影される。ＣＰＵ１０１は、変形画像に対応する画像信号をＲＡＭ１０３から読み出し、その画像信号をビデオＲＡＭ１１０に書き込むことによって、表示画像を制御することができる。出射装置１１の詳細については後述する。

操作ボタン群１２１は、ユーザがヘッドマウントディスプレイ１を操作するためのボタン群であり、操作ボタン群１２１が操作されると、操作されたボタンに対応する制御信号が、入力制御回路１２２を介して制御部１００に入力される。

赤外線カメラ１３で撮像された赤外線画像は、赤外線カメラコントローラ１３２を介して、ＲＡＭ１０３の第１画像エリアに書き込まれる。なお、第１画像エリアに書き込まれる赤外線画像の各画素値は、所定の範囲（例えば、２５６階調）の輝度値を有するモノクロ画像として表現可能に変換されているものとする。
また、赤外線カメラ１３で撮像された赤外線画像は、後述する外部接続モジュール１５１及び外部接続制御回路１５２を介して、外部に出力することができる。

加速度センサ接続モジュール１４１は、加速度センサ２からの加速度情報を取得し、入力制御回路１４２を介してＲＡＭ１０３の加速度情報エリアに記憶する。ＣＰＵ１０１は、後述の表示制御処理の実行中に、ＲＡＭ１０３の加速度情報エリアに記憶された加速度情報に基いて速度を取得する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１は、当該ヘッドマウントディスプレイ１を装着したユーザの移動速度を取得することができる。なお、加速度センサ２内で速度を計算し、速度情報をＲＡＭ１０３に書き込むように構成されてもよい。

外部接続モジュール１５１は、外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ）と接続する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１は、外部機器との間で情報の送受信が可能となる。例えば、赤外線カメラ１３で撮像された赤外線画像は、外部接続モジュール１５１及び外部接続制御回路１５２を介して、外部に出力することができる。また、ヘッドマウントディスプレイ１は、外部からの所定の情報を、外部接続モジュール１５１及び外部接続制御回路１５２を介して取得することができる。
なお、外部接続モジュール１６１と外部機器との接続は、有線／無線のいずれでもよい。

なお、上述したヘッドマウントディスプレイ１の電気的構成は、単なる一例にすぎない。また、画像処理を行うための専用のプロセッサ及び／またはメモリを備えてもよい。

（出射装置１１の電気的構成）
次に、出射装置１１の電気的及び光学的構成について説明する。図４は、出射装置１１の電気的及び光学的構成のブロック図である。

図４に示すように、出射装置１１は、ビデオＲＡＭ１１０からの画像信号に応じた画像光を生成する画像光生成部２０と、生成された画像光を平行光化するコリメート光学系６１と、平行光化された画像光を水平方向に往復走査する水平走査部７０と、水平方向に走査された画像光を垂直方向（水平方向と略直交する方向）に往復走査する垂直走査部８０と、水平方向及び垂直方向に走査（２次元的に走査）された画像光をユーザの眼Ｅの瞳孔Ｅａへ出射するリレー光学系９０とを備えている。

また、画像光生成部２０とコリメート光学系６１とは、光ファイバ５１を介して接続され、水平走査部７０と垂直走査部８０との間には、リレー光学系７５が設けられ、リレー光学系９０と瞳孔Ｅａとの間には、プリズム１６が設けられている。

次に、画像光生成部２０の詳細について説明する。
画像光生成部２０は、ビデオＲＡＭ１１０からの画像信号に基いて制御信号２２ａ〜２２ｃを出力する信号処理回路２１と、各制御信号に基いてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各画像光を出力する光源部３０と、各画像光を１つの画像光に結合する光結合部４０を備えている。

信号処理回路２１は、ビデオＲＡＭ１１０からの画像信号に基いて、ドットクロック毎に各制御信号２２ａ〜２２ｃを、光源部３０に出力する。

光源部３０は、Ｒレーザドライバ３１と、Ｇレーザドライバ３２と、Ｂレーザドライバ３３と、Ｒレーザ３４と、Ｇレーザ３５と、Ｂレーザ３６とから構成されている。

Ｒレーザドライバ３１は、制御信号２２ａに基いてＲレーザ３４を制御し、赤色の画像光を出力する。Ｇレーザドライバ３２は、制御信号２２ｂに基いてＧレーザ３５を制御し、緑色の画像光を出力する。Ｂレーザドライバ３３は、制御信号２２ｃに基いてＢレーザ３６を制御し、青色の画像光を出力する。

なお、各レーザ３４〜３６は、例えば、半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザにより構成することができる。なお、半導体レーザを用いる場合は駆動電流を直接変調して、画像光の強度変調を行い、また、固体レーザを用いる場合は、各レーザそれぞれに外部変調器を備えて画像光の強度変調を行う。

光結合部４０は、コリメート光学系４１〜４３と、ダイクロイックミラー４４〜４６と、結合光学系４７とを備えている。

各レーザ３４〜３６から出力された各画像光は、コリメート光学系４１〜４３によって平行光化され、ダイクロイックミラー４４〜４６に出力される。出力された各画像光は、ダイクロイックミラー４４〜４６により波長に応じて選択的に反射・透過され、１つの画像光として結合光学系４７に到達する。

結合光学系４７に到達した画像光は、光ファイバ５１を介してコリメート光学系６１に伝送される。コリメート光学系６１は、伝送された画像光を平行光化し、平行光化した画像光を水平走査部７０に出力する。

水平走査部７０は、画像光を水平方向に走査する共振型偏向素子７１と、共振型偏向素子７１を揺動させる水平走査駆動回路７２と、共振型偏向素子７１の揺動範囲及び揺動周波数等の揺動状態を検出する水平走査角検出回路７３とを備えている。

水平走査部７０と垂直走査部８０との間に設けられているリレー光学系７５は、水平走査部７０で水平方向に走査された画像光を、垂直走査部８０の偏向素子８１に入射させる。

垂直走査部８０は、画像光を垂直方向に走査する偏向素子８１と、偏向素子８１を駆動させる垂直走査制御回路８２と、偏向素子８１の揺動範囲及び揺動周波数等の揺動状態を検出する垂直走査角検出回路８３とを備えている。

ここで、水平走査駆動回路７２は、信号処理回路２１から出力される水平駆動信号２３に基いて駆動し、垂直走査制御回路８２は、信号処理回路２１から出力される垂直駆動信号２４に基いて駆動する。また、信号処理回路２１は、ＣＰＵ１０１からの制御信号に基いて、水平駆動信号２３及び垂直駆動信号２４を出力する。

水平走査角検出回路７３は、検出した共振型偏向素子７１の揺動状態を示す信号７４をＣＰＵ１０１に出力し、垂直走査角検出回路８３は、検出した偏向素子８１の揺動状態を示す信号８４をＣＰＵ１０１に出力する。

ＣＰＵ１０１は、受信した信号７４及び信号８４に基いて、信号処理回路２１に出力する制御信号を決定する。これにより、共振型偏向素子７１及び偏向素子８１の状態は、ＣＰＵ１０１によりフィードバック制御されることになる。
なお、信号７４及び信号８４を信号処理回路２１に出力するように構成し、信号処理回路２１が、信号７４及び信号８４に基いて水平駆動信号２３及び垂直駆動信号２４を決定するように構成してもよい。すなわち、共振型偏向素子７１及び偏向素子８１の状態を、信号処理回路２１によってフィードバック制御してもよい。

水平走査部７０及び垂直走査部８０により２次元的に走査された画像光は、リレー光学系９０に出力され、リレー光学系９０は、画像光をユーザの瞳孔Ｅａに入射させる。

なお、本実施形態においては、光結合部４０から伝送された画像光を、水平走査部７０で水平方向に走査した後、垂直走査部８０によって垂直方向に走査しているが、水平走査部７０と垂直走査部８０との位置を入れ替え、垂直走査部８０によって垂直方向に走査した後、水平走査部７０で水平方向に走査するように構成してもよい。

（表示制御処理）
次に、表示制御処理について説明する。表示制御処理は、所定の周期ごとにＣＰＵ１０１によって繰り返し実行される。例えば、赤外線カメラ１３のフレームレートで繰り返し実行することができる。表示制御処理が実行されることにより、ヘッドマウントディスプレイ１を装着しているユーザの視野領域の一部に所定の画像（後述の変形画像）が投影される。

図５は、表示制御処理のフローチャートであり、図６は、画像変形処理（表示制御処理のサブ処理）のフローチャートである。フラッシュメモリ１０２に記憶された表示制御処理のプログラム及び画像変形処理のプログラムは、ＲＡＭ１０３に読み込まれた後にＣＰＵ１０１によって実行される。

また、表示制御処理の実行中、赤外線カメラ１３が取得した赤外線画像は、ＲＡＭ１０３の赤外線画像エリアに順次書き込まれる。本実施形態では、赤外線カメラ１３の撮像範囲は、少なくともユーザの視野領域の一部であればよいが、以下の説明では、赤外線カメラ１３の撮像範囲とユーザの視野領域とが同じとなるように調整されているものとする。すなわち、赤外線カメラ１３の視点が、ヘッドマウントディスプレイ１を装着しているユーザの視点と同じとなるように調整されているものとする。

図７は、ユーザに見えている外界、すなわち、ユーザ視点での外界の様子を示している。図７では、ユーザの視野領域の右側に壁２１０、左側に壁２２０、正面に扉２３０が見えている。また、以下の説明では、壁２１０及び扉２３０の一部に、温度が高い部分（危険度が高いと判断される部分）が存在するものとする。

説明を図５に戻す。
まず、Ｓ１１において、ＲＡＭ１０３の第１画像エリアに記憶されている赤外線画像の所定のピクセルを、処理対象のピクセルとして選択する。
Ｓ１２において、Ｓ１１で選択したピクセルの画素値が所定値（例えば、７０℃）以上の温度を示しているか否かを判断する。

選択したピクセルの画素値が所定値以上の温度を示していないと判断した場合は（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ１４に移行する。一方、選択したピクセルが所定値以上の温度を示していると判断した場合は（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３に移行する。

Ｓ１３において、選択したピクセルの色を変更する。例えば、選択したピクセルの色を赤色に変更する。これにより、第１画像エリアに記憶されている赤外線画像中、危険度が高いと特定された領域（特定領域）の色が変化する。以下、特定領域の色が変化した画像を、「色変化画像」という。

Ｓ１４において、ＲＡＭ１０３の第１画像エリアに記憶されている赤外線画像の全てのピクセルに対して処理を行ったか（すなわち、Ｓ１１で選択されたか）否かを判断する。
全てのピクセルに対して処理は行っていない（すなわち、処理を行っていないピクセルが残っている）と判断した場合は（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１１に戻る。一方、全てのピクセルに対して処理を行ったと判断した場合は（Ｓ１４：ＹＥＳ）、色変化画像の作成が終了したので、Ｓ１５に移行する。なお、色変化画像は、ＲＡＭ１０３の第１画像エリアに記憶されている。

図８は、色変化画像の一例を示している。図８に示すように、色変化画像３０１において、壁２１０に対応する領域３１０の一部に、危険度が高いと判断された特定領域３１１が形成され、扉２３０に対応する領域３３０の一部に、危険度が高いと判断された特定領域３３１が形成されている。なお、壁２２０に対応する領域３２０には特定領域（危険度が高いと判断した領域）は形成されていない。

説明を図５に戻す。
Ｓ１５において、画像変形処理（図６）を実行する。

以下、画像変形処理について説明する。
Ｓ２１において、加速度情報を取得する。このとき、ＲＡＭ１０３の加速度情報エリアが参照される。
Ｓ２２において、取得した加速度情報に基いて速度を算出する。すなわち、ヘッドマウントディスプレイ１を装着しているユーザの移動速度を取得する。なお、加速度から速度を算出するための方法は公知であるので、説明を省略する。

Ｓ２３において、色変化画像を変形する。
以下、色変化画像の変形方法について詳細に説明する。本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ１を装着しているユーザの移動速度に応じて、色変化画像を変形する。具体的には、ユーザの移動速度に基いて変形度合いを決定し、決定した変形度合いで色変化画像を変形する。以下、変形された色変化画像を「変形画像」という。また、変形画像は、ＲＡＭ１０３の第２画像エリアに記憶される。

図９は、ユーザの移動速度ごとの変形画像（縦方向及び横方向に同じ倍率で拡大した画像）を示している。図９に示すように、ユーザが停止しているとき（速度：０）の変形画像３０２よりも、ユーザが移動しているときの変形画像３０３、３０４の方が、特定領域３１１及び特定領域３３１が大きく表示される。

また、変形画像３０３及び変形画像３０４に示されるように、移動速度が大きくなるほど、変形度合い（すなわち、色変形画像に対する拡大率）が大きくなり、特定領域３１１及び特定領域３３１が大きく表示される。これにより、移動速度が大きくなるほど、特定領域がより認識され易くなるため、ユーザは事前の対策を立てることができる。
なお、ユーザが停止しているときには、画像変形処理のＳ２３で色変化画像３０１に対し変形処理が施されないため、変形画像３０２と色変化画像３０１とは同じ画像になる。

図１０は、ユーザの移動速度ごとの変形画像（魚眼レンズを用いて見たような変形処理を施した画像）を示している。図１０に示すように、ユーザが停止しているとき（速度：０）の変形画像３０５よりも、ユーザが移動しているときの変形画像３０６、３０７の方が、変形度合い（すなわち、色変形画像に対する中心拡大率）が大きい。

また、変形画像３０６及び変形画像３０７に示されるように、移動速度が大きくなるほど、変形度合いが大きくなる。これにより、移動速度が大きくなるほど、特定領域がより認識され易くなるため、ユーザは事前の対策を立てることができる。特に、進行方向における特定領域がより認識され易く表示されるため、ユーザに対して迅速に強い印象を与えることができる。
なお、ユーザが停止しているときには、Ｓ２３で色変化画像３０１に対し変形処理が施されないため、変形画像３０５と色変化画像３０１とは同じ画像になる。

また、変形の度合いは、フラッシュメモリ１０２に記憶された制御テーブルを参照して決定することができる。
図１１は、制御テーブルの内容の一例を示している。図１１に示すように、速度レベルごとに、変形度合いが定義されている。図１１に示すように、速度レベルが大きくなる（移動速度が増大する）につれて、変形度合いが増大するように定義されている。

本実施形態では、Ｓ２２で取得したユーザの移動速度から速度レベルを算出し、制御テーブルを参照することにより、色変化画像に対する変形度合いを決定することができる。

また、変形度合いは、ユーザの移動速度が増大するにつれて指数関数的に増大するように定義することができる。図１１の制御テーブルにおける各変形度合い（Ｍ）は、速度レベルを（ｐ）とすれば、以下の式で算出される。
Ｍ＝ａ^ｐ（ただし、ａは定数、ａ＞１） ・・・ （式１）
なお、図１１では、ａ＝１．６である。

すなわち、図１１においては、変形度合いは、定数ａを底、速度レベルｐを指数とする指数関数として定義される。

また、変形度合いを、例えば以下の式で算出することもできる。
Ｍ＝（ｐ＋１）^ａ（ただし、ａは定数、例えば、ａ＝１．０１） ・・・ （式２）
すなわち、変形度合いを、速度レベルｐに定数「１」を加算した値を底、定数ａを指数とする関数で定義してもよい。

なお、（式１）及び（式２）で示した変形度合いと移動速度との対応関係は単なる一例であり、他の関数で対応関係を表現してもよい。

説明を図６に戻す。
Ｓ２４において、Ｓ２３で生成した変形画像を、ビデオＲＡＭ１１０に出力する。これにより、変形画像がユーザの網膜に投影される。

図１２及び図１３は、表示制御処理中におけるユーザに見えている外界、すなわち、表示制御処理中におけるユーザ視点での外界の様子を示している。図１２及び図１３に示すように、ユーザの視界の一部の領域に、各変形画像３０１〜３０６が表示されている。なお、各変形画像３０１〜３０６の表示位置は、適宜変更可能である。
また、図１２及び図１３に示すように、変形画像が表示されていない視野領域では、図７と同じ外界の様子を視認可能である。

以上説明したとおり、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１は、赤外線カメラ１３が撮像した赤外線画像中の危険度が高い領域を特定し、また、加速度センサ２からの加速度情報に基いてユーザの移動速度を取得し、前記領域と前記移動速度に基いて、前記赤外線画像を変形した変形画像を作成し、ユーザの網膜に変形画像を投影する。
これにより、ユーザが危険な場所の方向に移動しているときは、上記特定された領域が、より確実に認識されることになるので、ユーザは事前の対策を立てることができる。

なお、上述したフローチャートは単なる一例であり、該フローチャートの処理と同等の結果を得ることできるものであれば、他の処理によって本発明を実現してもよい。
また、上述したヘッドマウントディスプレイに係る方法、該方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、該プログラムを記録した記録媒体等としても本発明は実現可能である。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した実施形態に対して種々の改良、変形したヘッドマウントディスプレイとして実現可能であることはいうまでもない。

例えば、色変化画像に対し、縦方向のみ、または、横方向のみに拡大処理を施すように構成してもよい。
また、ユーザが変形度合いに関するパラメータを入力できるように構成してもよい。さらに、ユーザが変形画像の表示位置を設定できるように構成してもよい。
また、変形度合いの決定において、上述した制御テーブルではなく、上述した（式１）または（式２）自体を定義しておき、算出した速度レベルを定義された式に代入することにより、変形度合いを決定するように構成してもよい。

また、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの視野領域の少なくとも一部を撮像する撮像手段として、蛍光波長で撮像する撮像手段を用いてもよい。蛍光波長を用いた場合、紫外線照射による蛍光によって細菌・化学物質等を特定することができるので、有害な細菌・化学物質等が存在する危険な場所をユーザに報知することができる。この場合、蛍光波長のみを透過するフィルタを備えたカメラによって当該撮像手段を実現することができる。

なお、上述した実施形態において、出射装置１１は表示手段の一例、赤外線は特定波長の一例、赤外線カメラ１３は特定波長撮像手段の一例、赤外線画像は特定波長画像の一例である。また、ＣＰＵ１０１は、表示制御処理のプログラムを実行することにより、領域特定手段、移動速度取得手段、変形画像作成手段の一例として機能する。また、制御テーブルは、移動速度と変形度合いとの対応関係を定義したテーブルの一例である。

本発明の一実施形態におけるヘッドマウントディスプレイがユーザに装着された状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態におけるヘッドマウントディスプレイがユーザに装着された状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態におけるヘッドマウントディスプレイの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における出射装置の電気的及び光学的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における表示制御処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態における画像変形処理のフローチャートである。 ユーザに見えている外界の様子を示す説明図である。 本発明の一実施形態における色変化画像の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態におけるユーザの移動速度と変形画像との対応関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態におけるユーザの移動速度と変形画像との対応関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態における制御テーブルの内容を示す説明図である。 本発明の一実施形態における表示制御処理中にユーザに見えている外界の様子を示す説明図である。 本発明の一実施形態における表示制御処理中にユーザに見えている外界の様子を示す説明図である。

符号の説明

１ ヘッドマウントディスプレイ
２ 加速度センサ
１１ 出射装置
１３ 赤外線カメラ
１０１ ＣＰＵ
１０２ フラッシュメモリ
１０３ ＲＡＭ
１１０ ビデオＲＡＭ
３０１ 色変化画像
３０２〜３０７ 変形画像

Claims (5)

1. 外界が視認可能な状態でユーザの網膜に画像を投影する表示手段を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、
   前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの視野領域の少なくとも一部を特定波長で撮像する特定波長撮像手段と、
   前記特定波長撮像手段によって取得された特定波長画像中の危険度が高い領域を特定する領域特定手段と、
   前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの移動速度を取得する移動速度取得手段と、
   前記特定した領域と前記取得した移動速度とに基いて、前記特定波長画像を変形した変形画像を作成する変形画像作成手段と、
   を有し、
   前記表示手段は、前記変形画像を前記ユーザの網膜に投影する、
   ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記変形画像作成手段は、
   前記特定波長画像に対し前記特定した領域の色を変化させた色変化画像を作成し、
   前記取得した移動速度に基いて、変形度合いを決定し、
   前記色変化画像を前記変形度合いで変形することにより前記変形画像を作成する、
   ことを特徴とする請求項１のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記変形画像作成手段は、前記変形度合いを、前記取得した移動速度が増大するにつれて指数関数的に増大するように決定する、
   ことを特徴とする請求項２のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記変形画像作成手段は、前記色変化画像を所定の方向に前記変形度合いで変形することにより前記変形画像を作成する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３のヘッドマウントディスプレイ。
5. 移動速度と変形度合いとの対応関係を定義したテーブル、をさらに有し、
   前記変形画像作成手段は、前記テーブルを用いて前記変形度合いを決定する、
   ことを特徴とする請求項２ないし請求項４いずれかのヘッドマウントディスプレイ。

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