[发明专利]头戴式显示装置、头戴式显示装置的控制方法、以及显示系统

说明书

本发明涉及一种头戴式显示装置、头戴式显示装置的控制方法以及显示系统，通过考虑与虚像的显示环境有关的各种条件来使虚拟对象融合于外景，从而缓解使用者的视觉上的不协调感的增强现实感。使用者能够视觉识别虚像和外景的头戴式显示装置具备：图像显示部，其使使用者视觉识别虚像；增强现实处理部，其使上述图像显示部形成虚像，所述虚像表示用于给使用者带来增强现实感的对象亦即虚拟对象、且是缓解了使用者的视觉上的不协调感的虚拟对象。

技术领域

本发明涉及头戴式显示装置。

背景技术

已知一种通过佩戴于观察者的头部来使用，来在观察者的视野区域形成虚像的头戴式显示装置（参照专利文献6）。该头戴式显示装置也被称为头戴式显示器（HMD：HeadMounted Display），有在佩戴头戴式显示装置的状态下使用者的视野被遮挡的非透射式头戴式显示装置、和在佩戴头戴式显示装置的状态下使用者的视野未被遮挡的透射式头戴式显示装置。

另一方面，已知一种在现实环境中使用计算机来附加并提示信息的被称为增强现实感（AR，Augmented Reality）的技术。作为实现增强现实感的方法，已知基于图像识别的方法、和基于穿透方式的方法。在采用基于图像识别的方法的情况下，通过对例如利用WEB相机等拍摄的外景的图像进行图像识别，从而生成虚拟对象。在采用基于穿透方式的方法的情况下，使用例如利用GPS等获取的当前位置信息、和例如利用电子罗盘等获取的方位信息来生成虚拟对象。在非透射式的头戴式显示装置中，使外景的图像和如上述那样生成的虚拟对象重叠而成的图像被显示于液晶显示器。由此，使用者能够体验增强现实感。在透射式的头戴式显示装置中，只有如上述那样生成的虚拟对象被显示于液晶显示器。使用者通过视觉识别借助液晶显示器被显示为虚像的虚拟对象、和透过眼前的透镜看到的实际的外景双方，能够体验增强现实感。因此，在光学透射式的头戴式显示装置中，为了提供缓解了使用者的视觉上的不协调感后的增强现实感，需要对使用者实际看到的外景融合作为虚像显示的虚拟对象。

专利文献1中记载有为了使虚拟对象融合于外景，而使从使用者至外景所包含的实际对象的距离、和至虚拟对象的距离成为大致相同的距离的技术。在专利文献1中，求出使用者与实际对象之间的距离D，并根据距离D来决定实际对象的辐辏角θ，并对实际对象的辐辏角θ±40的虚拟对象的辐辏角进行运算，来生成实现运算出的辐辏角的右眼用的图像数据、和左眼用的图像数据。专利文献2中记载有为了使虚拟对象融合于外景，而使虚拟对象的辐辏角可调节的技术。专利文献3中记载有在非透射式头戴式显示装置中为了提供缓解了使用者的视觉上的不协调后的增强现实感，根据预先测量出的拍摄参数来调整用于拍摄外景图像的相机的技术。

专利文献4以及专利文献5中记载有为了减少使虚拟对象融合于外景时的不协调感，而从由相机拍摄的使用者的视线方向的图像截取肤色等特定颜色区域，并遮蔽虚拟对象的技术。

专利文献1：日本专利第3717653号公报

专利文献2：日本特开平5－328408号公报

专利文献3：日本特开2008－227865号公报

专利文献4：日本特开2005－346468号公报

专利文献5：日本特开2003－296759号公报

专利文献6：日本特开2012－163637号公报

在头戴式显示装置中，为了以目标的辐辏角使虚拟对象的虚像进行立体显示，需要考虑例如液晶显示器的大小、显示在使用者的左右眼前的虚像间的距离、使用者的眼间距离之类的与虚像的显示环境有关的各种条件。然而，在专利文献1以及专利文献2所记载的技术中，存在没有对这一点进行充分的考虑这样的问题。另外，在专利文献3所记载的技术中，未将光学透射式的头戴式显示装置作为对象。因此，期望一种通过考虑与虚像的显示环境有关的各种条件来使虚拟对象融合于外景，从而能够提供缓解了使用者的视觉上的不协调感的增强现实感的光学透射式的头戴式显示装置。