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JPH08328512A - Head mounting type display device - Google Patents

Head mounting type display device

Info

Publication number
JPH08328512A
JPH08328512A JP12838395A JP12838395A JPH08328512A JP H08328512 A JPH08328512 A JP H08328512A JP 12838395 A JP12838395 A JP 12838395A JP 12838395 A JP12838395 A JP 12838395A JP H08328512 A JPH08328512 A JP H08328512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
head
user
display device
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12838395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Fujiwara
昭広 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP12838395A priority Critical patent/JPH08328512A/en
Publication of JPH08328512A publication Critical patent/JPH08328512A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enable a user to view the display images of a computer and the external state while wearing an HMD. CONSTITUTION: A detecting means 103 detects the direction and posture of the user's head. A controller 102 controls a shutter 103, a display control circuit 105 and a back light driving circuit 107 according to this detection and changes the respective sizes of the video display part in a display section 109 using a liquid crystal display and the transmissive part of the shutter 103. The shutter 103 is fully shut off of light and the video signals from the computer are displayed on the display section 109 when the user views the front. The display is prohibited and the shutter 103 is fully opened when the user faces downward. An external keyboard 3 is then made visible through a half mirror 110 and the user is able to make key operation. The video display and the keyboard 3 are visible half each if the user faces slightly downward.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は頭部装着型表示装置[以
下、HMD(HEAD MOUNTED DISPLA
Y)と言う]の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted display device [hereinafter referred to as HMD (HEAD MOUNTED DISPLA
Y)]].

【0002】[0002]

【従来の技術】HMDはかなり昔から数多く存在してお
り、例えば米国 Morton L.Hefllgによ
る Stereoscopic−Television
Apparatus for Indivisual
Use(USP2,955,156号公報)にはすで
にこれが示されている。近年ではHMDを用いて表示を
見ながら様々の操作を行う用途が増加している。例えば
コンピュータの表示にHMDを用いる場合がある。HM
Dを用いることにより、大きなCRTディスプレイを必
要とせず、また他人に覗かれる心配も無く、種々の場所
でコンピュータの操作が可能になる。
2. Description of the Related Art There have been many HMDs for a long time, for example, Morton L., USA. Stereoscopic-Television by Hefllg
Apparatus for Individual
This has already been shown in Use (USP 2,955,156). In recent years, applications for performing various operations while viewing a display using an HMD have been increasing. For example, an HMD may be used to display a computer. HM
By using D, it is possible to operate the computer at various places without the need for a large CRT display and without the fear of being seen by others.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のHMDをコンピ
ュータの表示に用いる場合、表示とキーボードとを同時
に見ることができず、このため、実際にはキーボード操
作が必要になった時は、HMDをその都度外さなくては
ならないという問題があった。このような操作環境はコ
ンピュータ操作に熟練した者、例えばブラインドタッチ
ができるくらいに熟練した者にとっても不自由なもので
あり、ましてコンピュータ操作に不慣れな者にとっては
極めて不便な使用環境と言える。
When the conventional HMD is used for the display of the computer, the display and the keyboard cannot be seen at the same time. Therefore, when the keyboard operation is actually required, the HMD is not displayed. There was a problem that I had to remove it each time. Such an operating environment is inconvenient for a person who is skilled in computer operation, for example, a person who is capable of performing blind touch, and can be said to be a very inconvenient use environment for a person who is unfamiliar with computer operation.

【0004】そこで本発明はHMDをコンピュータ表示
として用いた場合等における上述のような問題を解決す
ることを目的とするものである。即ち、操作者のキーボ
ードを見たいという意志動作を検出し、これに対応して
キーボードなどの外界を直視することのできるHMDを
提供することを目的とするものである。
Therefore, the present invention has an object to solve the above-mentioned problems in the case where the HMD is used as a computer display. That is, it is an object of the present invention to provide an HMD capable of detecting an operator's willingness to look at a keyboard and correspondingly looking directly at the outside world such as a keyboard.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明においては、表示
画面に映像信号による映像を表示すると共に外光が透過
するように成され、映像表示部分と外光透過部分との割
合いを制御できるように成されかつ使用者の頭部に装着
可能に成された表示手段と、上記使用者の見ようとする
方向あるいは使用者の頭部の姿勢や頭部の位置を検出す
る検出手段と、上記検出手段の検出に応じて上記表示手
段の表示画面における上記映像表示部分と外光透過部分
との割合いを制御する表示制御手段とを設けている。
According to the present invention, an image based on a video signal is displayed on a display screen and external light is transmitted therethrough, and the ratio between the image display portion and the external light transmitting portion can be controlled. And a detection means for detecting the orientation of the user's head, the posture of the head of the user, or the position of the head, Display control means is provided for controlling the ratio between the image display portion and the external light transmission portion on the display screen of the display means in accordance with the detection of the detection means.

【0006】[0006]

【作用】本発明によれば、使用者の頭部の位置に応じて
映像表示部分と外光透過部分との割合いが変化するの
で、例えば使用者が正面を向いたとき全面を映像表示と
し、使用者が下を向いたとき全面を透過させて外部のキ
ーボード等が見えるようにし、また使用者が少し下向き
のときは映像表示部分と透過部分とを半分ずつに見える
ようにすることができる。従って、使用者がいちいちH
MDを外さなくても外部の様子を見るようにすることが
できる。
According to the present invention, since the ratio of the image display portion and the external light transmitting portion changes according to the position of the user's head, for example, when the user faces the front, the entire surface is displayed as an image. , When the user is facing downward, the entire surface can be made transparent so that the external keyboard etc. can be seen, and when the user is facing slightly downward, the image display part and the transparent part can be seen in half. . Therefore, the user is
It is possible to see the outside without removing the MD.

【0007】[0007]

【実施例】図1は本発明の実施例によるHMDを用いた
コンピュータシステムの概略構成を示すブロック図であ
る。図において、点線で囲まれた部分1が本発明による
頭部装着型表示装置(HMD)である。HMD1におい
て、検出手段101は装置の方向や姿勢等の位置を検出
する。その検出信号はコントローラ102に送られ、大
きく分けて次の3つの部分の制御を行う。その一つ目は
シャッタ103であり、外界光104を透過させるか遮
断するかを制御する。二つ目は表示制御回路105であ
り、コンピュータ2からの映像信号106を制御して、
表示部109で表示するか否かを制御する。三つ目はバ
ックライトドライブ回路107であり、複数のバックラ
イト108の点灯/非点灯を制御する。
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a computer system using an HMD according to an embodiment of the present invention. In the figure, a portion 1 surrounded by a dotted line is a head mounted display device (HMD) according to the present invention. In the HMD 1, the detection unit 101 detects the position of the device such as the direction and posture. The detection signal is sent to the controller 102, and roughly controls the following three parts. The first is the shutter 103, which controls whether the external light 104 is transmitted or blocked. The second is the display control circuit 105, which controls the video signal 106 from the computer 2,
The display unit 109 controls whether or not to display. The third is a backlight drive circuit 107, which controls lighting / non-lighting of the plurality of backlights 108.

【0008】表示部109は2次元液晶ディスプレイ素
子などが用いられる。この表示部109には表示制御回
路105で制御された映像信号が加えられ、その全部ま
たは一部の映像信号を表示する。また、バックライト1
08の光は表示部109を通過してハーフミラー110
で反射され、HMDの装着者の目4に到達する。また、
シャッタ103で制限された外界光104もハーフミラ
ー110を通過して装着者の目4に到達する。尚、表示
部109とシャッタ103とハーフミラー110とによ
り表示手段が構成される。また、3はコンピュータ2の
キーボードである。尚、本発明においては上記の3つの
制御が全て必要なわけではない。
As the display unit 109, a two-dimensional liquid crystal display element or the like is used. A video signal controlled by the display control circuit 105 is added to the display unit 109, and all or part of the video signal is displayed. Also, backlight 1
The light of 08 passes through the display unit 109 and the half mirror 110.
Is reflected by and reaches the eyes 4 of the wearer of the HMD. Also,
The external light 104 limited by the shutter 103 also passes through the half mirror 110 and reaches the eyes 4 of the wearer. The display unit 109, the shutter 103, and the half mirror 110 form a display unit. Reference numeral 3 is a keyboard of the computer 2. In the present invention, all the above three controls are not necessary.

【0009】次に検出手段101について種々のタイプ
のものを説明する。 [ジャイロを用いて頭の角度を検出する検出手段]角度
検出手段の1つとしての方位検出手段を図2を用いて説
明する。これは、振動ジャイロ等の角度センサを用いた
方法である。図2において、200はジャイロセンサ2
01に加わる角度変化を模式的に描いたもので、その変
位の角速度に比例した電圧が検出信号としてジャイロセ
ンサ201から出力される。このジャイロセンサ201
の出力電圧には現状ではある程度のオフセット電圧成分
が重畳されているため、この不要成分を除去する目的で
高域通過フィルタ(HPF)203に検出信号を通す必
要がある。さらに現状ではジャイロセンサ201の出力
振幅が微小であるため、十分な振幅電圧を得るために適
当な倍率の増幅回路203により検出信号を増幅する。
次に角速度の検出信号を角度情報に変換するために、検
出信号は積分回路204に加えられる。積分回路204
の出力は初期化信号206が入力された時にゼロとな
り、その後角度変位に応じた検出信号205を出力す
る。
Next, various types of detecting means 101 will be described. [Detection Means for Detecting Head Angle Using Gyro] The azimuth detection means as one of the angle detection means will be described with reference to FIG. This is a method using an angle sensor such as a vibration gyro. In FIG. 2, 200 is a gyro sensor 2
The angle change applied to 01 is schematically drawn, and a voltage proportional to the angular velocity of the displacement is output from the gyro sensor 201 as a detection signal. This gyro sensor 201
Since an offset voltage component is superposed to some extent on the output voltage of the above, it is necessary to pass the detection signal to the high pass filter (HPF) 203 for the purpose of removing this unnecessary component. Furthermore, since the output amplitude of the gyro sensor 201 is very small at present, the detection signal is amplified by the amplification circuit 203 having an appropriate magnification in order to obtain a sufficient amplitude voltage.
Next, the detection signal is applied to the integrating circuit 204 in order to convert the detection signal of the angular velocity into angle information. Integrating circuit 204
Output becomes zero when the initialization signal 206 is input, and then the detection signal 205 corresponding to the angular displacement is output.

【0010】図3は実際の回路構成例であり、アナログ
回路で角度検出手段を構成した場合である。208はア
ンプA201、抵抗R201、R202で構成される反
転増幅回路である。209はアンプA202、抵抗R2
03、コンデンサC201で構成される積分回路であ
る。アンプA202の出力がアンプA201の正入力に
加えられ、アンプA201の出力が抵抗R203に加え
られる構成により図2のHPF202とアンプ203の
機能を有する。204はアンプA203、抵抗R20
5、コンデンサC202、アナログスイッチSW201
で構成される積分回路である。抵抗R205に加えられ
る電圧を積分した検出信号(出力電圧)205を発生す
る。抵抗R205は所定の時定数で出力電圧をゼロに戻
す働きがあり、大きな変化が無いときにゆっくりと基準
状態に戻るようにしたい時に大きな値の抵抗を用いる。
FIG. 3 shows an example of an actual circuit configuration, in which the angle detecting means is constructed by an analog circuit. Reference numeral 208 denotes an inverting amplifier circuit composed of an amplifier A201 and resistors R201 and R202. 209 is an amplifier A202 and a resistor R2
03 and a capacitor C201. The output of the amplifier A202 is added to the positive input of the amplifier A201, and the output of the amplifier A201 is added to the resistor R203, so that the HPF202 and the amplifier 203 shown in FIG. 204 is an amplifier A203 and a resistor R20
5, capacitor C202, analog switch SW201
Is an integrator circuit. A detection signal (output voltage) 205 is generated by integrating the voltage applied to the resistor R205. The resistor R205 has a function of returning the output voltage to zero with a predetermined time constant, and a resistor having a large value is used when it is desired to slowly return to the reference state when there is no large change.

【0011】以上に示した構成は1系統であるが、実際
には縦(ピッチ)方向と横(ヨー)方向との2つの次元
についての変化を検出したい場合がほとんどであるた
め、上記の図2、図3の構成が2系統必要となる。その
場合、ジャイロセンサ201の検出軸は、縦方向の検出
には左右に走るように、横方向の検出には上下に走るよ
うにジャイロセンサ201を配置することによって各々
の検出が可能となる。また傾き(ロール)方向まで検出
したい場合は、さらに1系統が必要となり、ジャイロセ
ンサ201の配置は検出軸が前後方向に走るようにす
る。尚、ジャイロセンサ等の角度変化検出手段を用いる
場合は、回転検出であるため、平行移動に対しては検出
できない点は注意しなければならない。
The configuration shown above is one system, but in reality, it is almost the case that it is desired to detect a change in two dimensions of the vertical (pitch) direction and the horizontal (yaw) direction. 2 and 2 configurations are required for two systems. In that case, the respective detection axes of the gyro sensor 201 can be detected by arranging the gyro sensor 201 so as to run left and right for vertical detection and vertically for horizontal detection. Further, when it is desired to detect the tilt (roll) direction, one system is further required, and the gyro sensor 201 is arranged so that the detection axis runs in the front-back direction. It should be noted that when an angle change detecting means such as a gyro sensor is used, the rotation cannot be detected because the rotation is detected.

【0012】[角度センサを用いて頭のうつむき角度を
検出する検出手段]図4は、うつむき角度検出手段を示
すもので、図の左側に原理的な構成を示している。セン
サ305の固定部301は密封されており、その内部に
は点302を回転中心として自由回転する回転部303
が入っている。そしてやや粘性の高い液体が固定部30
1との隙間を満たしている。回転部303の周辺の一部
にはマグネット304が固定されており、これがオモリ
となって、センサ305の姿勢(図の面に沿った回転方
向の)によらず、このオモリの位置が常に下に来るよう
に回転動作する。その様子を図4の右側に示している。
センサ305が平衡になっているとホール素子Aに一番
大きな出力が現われ,左に傾くとホール素子B又はCの
何れかに一番大きな出力が現われ、右に傾くと反対側の
ホール素子の何れかに一番大きな出力が現われる。検出
回路306は各ホール素子の出力信号を検出し、その出
力信号の大小を評価することによってセンサ305の傾
きを求める。
[Detection Means for Detecting Head Detachment Angle Using Angle Sensor] FIG. 4 shows a downswing angle detection means. The left side of the figure shows a principle configuration. The fixed portion 301 of the sensor 305 is hermetically sealed, and inside the fixed portion 301 is a rotating portion 303 that freely rotates around a point 302 as a rotation center.
Is included. Then, the liquid having a slightly high viscosity is fixed to the fixing portion 30.
It fills the gap with 1. A magnet 304 is fixed to a part of the periphery of the rotating unit 303, which serves as a weight, and the position of this weight is always lowered regardless of the posture of the sensor 305 (in the rotation direction along the plane of the drawing). Rotate to come to. This is shown on the right side of FIG.
When the sensor 305 is in a balanced state, the largest output appears in the Hall element A, when tilted to the left, the largest output appears in either Hall element B or C, and when tilted to the right, the Hall element on the opposite side appears. The largest output appears in either. The detection circuit 306 detects the output signal of each Hall element, and evaluates the magnitude of the output signal to obtain the inclination of the sensor 305.

【0013】[磁気センサを用いて基準位置に対する頭
の距離や姿勢を検出する検出手段]図5は磁気センサを
用いて位置を検出する原理を示している。送信部401
はX軸、Y軸、Z軸の3つの軸に対応するコイルによっ
て構成されており、コントロール回路402によって制
御されるドライバ403により時分割に所定の周波数の
電流が通電される。これによって送信部401の周辺に
は、通電する軸に対応したパターンの磁界404が形成
される。受信部405は送信部401と同様に構成され
ており、3つのコイルで検出される磁界信号は送信部4
01との相対位置関係に対応して一義的に定まる強弱関
係で検出部406により観測される。即ち、この強弱関
係から所定の計算方法によって相対位置関係(距離と角
度)が求められる。
[Detection Means for Detecting Head Distance and Posture with respect to Reference Position Using Magnetic Sensor] FIG. 5 shows the principle of detecting a position using a magnetic sensor. Transmission unit 401
Is composed of coils corresponding to three axes of X-axis, Y-axis, and Z-axis, and a driver 403 controlled by a control circuit 402 supplies a current of a predetermined frequency in a time division manner. As a result, a magnetic field 404 having a pattern corresponding to the axis to be energized is formed around the transmitter 401. The receiver 405 is configured similarly to the transmitter 401, and the magnetic field signals detected by the three coils are transmitted by the transmitter 4.
The detection unit 406 observes the intensity relationship that is uniquely determined corresponding to the relative positional relationship with 01. That is, the relative positional relationship (distance and angle) is obtained from this strength relationship by a predetermined calculation method.

【0014】[視線検出による検出手段]図6は視線検
出手段を有するHMDの構成を示している。表示部であ
る液晶表示パネル501は照明手段(バックライト)5
02からの光を透過させ、この光はさらにプリズム50
3を通過して目4に到達するように構成されている。ま
た、横並びの2個の赤外発光ダイオード504は目4の
瞳を赤外光で照明している。目4からの赤外反射光は、
プリズム503の内部を反射して、ミラー505によっ
て視線CCDセンサ506に到達する。この視線CCD
センサ506には目4に照明された2つの赤外光源像が
投影され、これらの像の位置関係によって視線が注がれ
ている位置を求めることができる。尚、507は液晶シ
ャッタである。この視線検出の原理はここでは詳細には
述べないが、例えば特開昭61−172552号公報等
に詳しく示されている。
[Detection means by line-of-sight detection] FIG. 6 shows the configuration of an HMD having line-of-sight detection means. The liquid crystal display panel 501, which is a display unit, is a lighting unit (backlight) 5
The light from 02 is transmitted, and this light is further transmitted to the prism 50.
It is configured to pass through 3 and reach the eye 4. The two infrared light emitting diodes 504 arranged side by side illuminate the pupil of the eye 4 with infrared light. The infrared reflected light from the eye 4
The inside of the prism 503 is reflected and the mirror 505 reaches the line-of-sight CCD sensor 506. This line of sight CCD
The two infrared light source images illuminated by the eye 4 are projected on the sensor 506, and the position where the line of sight is focused can be obtained from the positional relationship between these images. 507 is a liquid crystal shutter. The principle of this line-of-sight detection will not be described in detail here, but it is shown in detail, for example, in JP-A-61-272552.

【0015】次に、HMDを装着したユーザが表示部を
通じて見る対象を切り替えることについて説明する。図
7の回路図は表示/非表示切り替え回路であり、各部の
波形A、B、Cについて図8と共に説明する。波形Aは
入力された映像信号であり、クランプ電圧でクランプさ
れた通常のコンポジット映像信号である。波形Bは表示
/非表示選択信号であり、映像の垂直同期信号に同期し
て、前半が1で表示を、後半が0で非表示を選択する信
号である。この選択信号によって図7の回路のスイッチ
SWが切り替えられ、表示の時にはそのまま映像信号が
伝達され、非表示の時にはクランプ電圧でクリップされ
て無表示信号が伝達され、波形Cの映像信号が生成され
る。その時の表示部の表示状態は図9に示すような映像
になる。また表示画面が上下に分割されて別々に発光制
御可能なものを用い、表示、非表示に合わせてバックラ
イトの発光、非発光を制御すれば、表示のコントラスト
が向上し、消費電力の節約にもなる。
Next, a description will be given of how the user wearing the HMD switches the object viewed through the display unit. The circuit diagram of FIG. 7 is a display / non-display switching circuit, and the waveforms A, B, and C of each part will be described with reference to FIG. A waveform A is an input video signal, which is a normal composite video signal clamped by a clamp voltage. A waveform B is a display / non-display selection signal, which is a signal for selecting display when the first half is 1 and non-display when the second half is 0 in synchronization with the vertical synchronizing signal of the image. The switch SW of the circuit of FIG. 7 is switched by this selection signal, the video signal is transmitted as it is during display, and the non-display signal is transmitted by being clipped by the clamp voltage during non-display, and the video signal of waveform C is generated. It The display state of the display unit at that time becomes an image as shown in FIG. Also, if the display screen is divided into upper and lower parts and the light emission can be controlled separately, and if the backlight emission or non-emission is controlled according to display or non-display, the contrast of the display is improved and power consumption is saved. Also becomes.

【0016】[液晶シャッタの説明]図10の左側は図
6の構成と同一のHMDであり、その中の液晶シャッタ
507の構成を右側に示している。図において、801
と802は偏光板であり、縦方向の偏光特性を持ってい
る。803と804は液晶板であり、電荷を加えること
により90度の偏光を0度にする。805は液晶ドライ
バであり、駆動信号806を常時出力している。また、
807と808はスイッチであり、必要に応じて駆動電
圧を液晶板803、804に伝達することによって、通
常の光を遮蔽している状態から透過する状態に変更する
ことができる。
[Description of Liquid Crystal Shutter] The left side of FIG. 10 is the same HMD as the structure of FIG. 6, and the configuration of the liquid crystal shutter 507 therein is shown on the right side. In the figure, 801
Reference numerals 802 denote polarizing plates, which have vertical polarization characteristics. Reference numerals 803 and 804 denote liquid crystal plates, which add a charge to make 90-degree polarized light 0 degree. A liquid crystal driver 805 constantly outputs a drive signal 806. Also,
Reference numerals 807 and 808 denote switches, and by transmitting a drive voltage to the liquid crystal plates 803 and 804 as necessary, it is possible to change from a state in which normal light is blocked to a state in which light is transmitted.

【0017】以上に説明した各構成要素を組み合わせて
次のような本発明によるHMDを構成することができ
る。図11はバックライトと液晶表示パネルと液晶シャ
ッタとの3つの構成による表示動作を説明する図であ
る。バックライトはバックライトドライブ回路によって
全面点灯、上半分の点灯、全面消灯の3つの切り替えが
行える。また表示パネルは表示制御回路によって全面表
示、上半分の表示、全面非表示の3つの切り替えが行え
る。シャッタは全面遮蔽、下半分透過、全面透過の3つ
の切り替えが行える。
The following HMDs according to the present invention can be constructed by combining the above-described components. FIG. 11 is a diagram illustrating a display operation with three configurations of a backlight, a liquid crystal display panel, and a liquid crystal shutter. The backlight can be switched between full lighting, upper half lighting, and full lighting by the backlight drive circuit. In addition, the display panel can be switched between three modes of full display, upper half display, and full display by the display control circuit. The shutter can be switched between full blocking, lower half transparent, and full transparent.

【0018】それぞれの動作はうつむき角度検出手段の
検出結果が、図12に示すように、「正面視」、「やや
うつむき」、「かなりうつむき」の3つの姿勢状態に対
応しており、各々の状態が組み合わされて図11の一番
下に示されているような見える映像の状態になる。即
ち、「正面視」に対しては表示画面、例えばコンピュー
タの画面が全面見える。「ややうつむき」の状態に対し
ては、表示は上半分だけで下半分は素通しになり、例え
ばコンピュータのキーボードが覗ける。「かなりうつむ
き」の状態に対しては表示は完全にされなくなり、外界
の例えばキーボードが完全に素通しで見えるようにな
る。即ち、使用者の頭部の位置に応じて表示画面の映像
表示部分と外光の透過部分との割合いが変化することに
なる。
As shown in FIG. 12, the detection results of the downswing angle detecting means correspond to the three posture states of "front view", "slightly downswing", and "pretty downswing". The states are combined into the visible image state as shown at the bottom of FIG. That is, the display screen, for example, the screen of a computer, can be seen in its entirety when viewed from the front. In the "slightly depressed" state, the display is only in the upper half and is transparent in the lower half, and the computer keyboard can be seen, for example. The display is not completely displayed for the "pretty down" state, and the outside world, for example, the keyboard becomes completely transparent. That is, the ratio of the image display portion of the display screen to the external light transmission portion changes according to the position of the user's head.

【0019】図13は検出手段として視線検出手段を用
い、表示部にシャッタのみを用いた実施例である。視線
が正面の状態(図の左側)では、シャッタは前面遮断状
態であり、見える映像は表示部の映像のみで、その映像
の周辺は何も見えない。視線が下方の状態(図の右側)
では、シャッタは下側が透過状態になり、見える映像は
表示部の映像に加えて、その下方には外界の様子を見る
ことができる。図13において、丸に十文字のマークは
視線を検出している位置を示している。
FIG. 13 shows an embodiment in which the line-of-sight detecting means is used as the detecting means and only the shutter is used in the display section. When the line of sight is in the front (on the left side of the figure), the shutter is in the front blocking state, and the only visible image is the image on the display unit, and nothing can be seen around the image. Gaze down (right side of the figure)
Then, in the shutter, the lower side is in a transmissive state, and the visible image can be seen in addition to the image on the display unit, and the external state can be seen below it. In FIG. 13, a circle cross mark indicates a position where the line of sight is detected.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、HMDを
各種機材の表示装置として用いるような場合に、表示画
面以外のものを見たいと思った時に、見る方向によって
表示装置が透過状態になるので、従来のHMDのように
いちいちHMDを取り外さなければならないという不都
合が解消され、違和感なくHMDをコンピュータ等の各
種器材の表示装置として用いることができるようにな
る。
As described above, according to the present invention, when the HMD is used as a display device for various equipment, when the user wants to see something other than the display screen, the display device is in a transparent state depending on the viewing direction. Therefore, unlike the conventional HMD, the inconvenience of having to remove the HMD one by one is solved, and the HMD can be used as a display device for various equipment such as a computer without a feeling of strangeness.

【0021】また、コンピュータ以外のある種の機材操
作では、操作説明書を参照しながらでないと操作が難し
く、尚且つ両手をフルに駆使しなければならないような
場合がある。例えば自動車等の組み立てや修理調整など
の操作である。このような場合、本発明による装置を用
い、「正面視」の時に透過で機材操作を見ることができ
るように成し、上下左右を見た時に対応する操作説明書
が表示されるようにしておくことにより上記の要求を達
成することができる。
In addition, when operating a certain type of equipment other than a computer, it may be difficult to operate without referring to the operation manual, and both hands may need to be fully used. For example, operations such as assembling and repairing automobiles and the like are performed. In such a case, by using the device according to the present invention, it is possible to see the equipment operation transparently in "front view" so that the corresponding operation manual is displayed when looking up, down, left and right. By setting the above, the above requirement can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】方位検出手段を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing azimuth detecting means.

【図3】方位検出手段の回路構成例を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration example of an azimuth detecting means.

【図4】うつむき角度検出手段を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a declination angle detecting means.

【図5】磁気センサを示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a magnetic sensor.

【図6】視線検出手段を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a line-of-sight detection means.

【図7】表示/非表示切り替え回路を示す回路図であ
る。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a display / non-display switching circuit.

【図8】図7の各部の波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram of each part of FIG.

【図9】表示状態の一例を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing an example of a display state.

【図10】視線検出手段を用いたHMDを示す構成図で
ある。
FIG. 10 is a configuration diagram showing an HMD using a line-of-sight detection means.

【図11】HMDの各部の表示切り替え動作を説明する
構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a display switching operation of each unit of the HMD.

【図12】HMDを装着した頭部を動かす様子を示す構
成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a state in which the head wearing the HMD is moved.

【図13】視線検出と液晶シャッタとを組み合わせた場
合の表示切り替えを示す構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram showing display switching when line-of-sight detection and a liquid crystal shutter are combined.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 HMD 101 検出手段 102 コントローラ 103 シャッタ 105 表示制御回路 107 バックライトドライブ回路 108 バックライト 109 表示部 110 ハーフミラー 1 HMD 101 Detecting Means 102 Controller 103 Shutter 105 Display Control Circuit 107 Backlight Drive Circuit 108 Backlight 109 Display Unit 110 Half Mirror

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表示画面に映像信号による映像を表示す
ると共に外光が透過するように成され、映像表示部分と
外光透過部分との割合いを制御できるように成されかつ
使用者の頭部に装着可能に成された表示手段と、 上記使用者の見ようとする方向あるいは使用者の頭部の
姿勢や頭部の位置を検出する検出手段と、 上記検出手段の検出に応じて上記表示手段の表示画面に
おける上記映像表示部分と外光透過部分との割合いを制
御する表示制御手段とを備えた頭部装着型表示装置。
1. A display screen is used to display an image by a video signal and to allow external light to pass therethrough, and the ratio between the image display portion and the external light transmitting portion can be controlled and the user's head. Display means that is attachable to the user's body, detection means for detecting the direction in which the user intends to look or the posture or head position of the user's head, and the display according to the detection by the detection means. A head mounted display device comprising a display control means for controlling the ratio of the image display portion and the external light transmission portion on the display screen of the means.
【請求項2】 上記検出手段は、上記表示画面上におけ
る上記使用者の視線注視点を検出する視線検出手段で構
成されている請求項1記載の頭部装着型表示装置。
2. The head-mounted display device according to claim 1, wherein the detecting means is a visual line detecting means for detecting a visual line gazing point of the user on the display screen.
【請求項3】 上記検出手段は、上記使用者の頭部の方
向、姿勢の変化による角度を検出する角度検出手段で構
成される請求項1記載の頭部装着型表示装置。
3. The head-mounted display device according to claim 1, wherein the detection unit is an angle detection unit that detects an angle due to a change in the direction and posture of the head of the user.
【請求項4】 上記角度検出手段にジャイロを用いた請
求項3記載の頭部装着型表示装置。
4. The head mounted display device according to claim 3, wherein a gyro is used as the angle detecting means.
【請求項5】 上記検出手段は、磁気信号の送信と受信
によって基準位置との相対関係を検出する磁気センサで
構成される請求項1記載の頭部装着型表示装置。
5. The head-mounted display device according to claim 1, wherein the detection means includes a magnetic sensor that detects a relative relationship with a reference position by transmitting and receiving a magnetic signal.
【請求項6】 上記表示手段は、映像信号の入力を制限
して表示画面の一部又は全部の表示を禁止する表示禁止
手段を有する請求項1記載の頭部装着型表示装置。
6. The head-mounted display device according to claim 1, wherein the display means has a display prohibiting means for restricting input of a video signal to prohibit display of a part or all of the display screen.
【請求項7】 上記表示手段は、上記外光の一部又は全
部を遮断する光遮断手段を有する請求項1記載の頭部装
着型表示装置。
7. The head-mounted display device according to claim 1, wherein the display unit has a light blocking unit that blocks a part or all of the external light.
【請求項8】 上記表示手段は、表示画面を照射する光
源の一部または全部を発光禁止にする発光禁止手段を有
する請求項1記載の頭部装着型表示装置。
8. The head mounted display device according to claim 1, wherein the display means has a light emission prohibiting means for prohibiting light emission of a part or all of a light source that illuminates a display screen.
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