JP3537261B2 - Relative angle detection device and virtual reality providing device - Google Patents
Relative angle detection device and virtual reality providing deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、取り付けられた物
体の所定平面内での回転角度を検出する相対角度検出装
置及びそれを使用して検出した使用者の向いている方向
に応じて提供する画像を変化させる仮想現実感提供装置
に関し、特に偏光を利用した相対角度検出装置及びそれ
を使用した仮想現実感提供装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a relative angle detecting device for detecting a rotation angle of a mounted object within a predetermined plane, and to provide a relative angle detecting device using the device according to the direction in which the user faces. The present invention relates to a virtual reality providing apparatus for changing an image, and more particularly to a relative angle detecting apparatus using polarized light and a virtual reality providing apparatus using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、両眼に視差に相当する分だけずれ
た画像を与えることにより、あたかも3次元空間にいる
が如き感覚を与える仮想現実感(バーチャルリアリテ
ィ)提供装置が実用化されてゲーム等に応用されてお
り、より広い分野への応用が期待されている。視差分ず
れた画像を両眼に提供する方法は各種提案されている
が、現状でもっとも一般的なのが、頭部に装着されるヘ
ッドマウントディスプレイとよばれる、それぞれの眼の
直前に液晶等の表示装置とレンズの組を配置し、それぞ
れの眼に独立に画像を提供するものである。使用者は、
頭部にヘッドマウントディスプレイを装着し、それぞれ
の眼に提供される視差分異なった画像を見ることによ
り、あたかも3次元空間にいるが如き感覚を呈する。2. Description of the Related Art In recent years, virtual reality (virtual reality) providing devices that give a sense of being as if in a three-dimensional space by giving an image shifted to both eyes by an amount corresponding to parallax have been put to practical use. It is expected to be applied to wider fields. Various methods for providing images with parallax shift to both eyes have been proposed, but at present, the most common method is called a head mounted display mounted on the head, such as a liquid crystal just before each eye. A set of a display device and a lens is arranged, and an image is independently provided to each eye. The user
By mounting a head-mounted display on the head and viewing images with different parallaxes provided to each eye, the user feels as if they are in a three-dimensional space.
【0003】ゲーム装置では、遊戯者が提供される3次
元空間に応じてボタンやキー等を操作してプレーを行
う。遊戯者は頭部にヘッドマウントディスプレイを装着
した状態でプレーを行うが、良好な仮想現実感を提供す
るためには、位置や向いている方向を変えた場合、その
変化に応じて提供する画像を変化させる必要がある。位
置と方向の両方を検出して、それぞれの変化に応じて画
像を変化させることが望ましい。In a game device, a player plays by operating buttons, keys, and the like in accordance with a provided three-dimensional space. The player plays with the head mounted display mounted on the head, but in order to provide good virtual reality, if the position or facing direction is changed, the image provided according to the change Needs to be changed. It is desirable to detect both the position and the direction and change the image in accordance with each change.
【0004】従来の仮想現実感提供装置においては、ヘ
ッドマウントディスプレイにジャイロセンサを取り付
け、回転の角速度を検出した上でヘッドマウントディス
プレイの方向を検出していた。しかし、検出精度の高い
ジャイロセンサは大型で高コストであり、頭部に装着す
るヘッドマウントディスプレイに使用することができな
かった。そこで低コストで軽量のジャイロセンサが使用
されていたが、時間経過に伴うドリフト等が大きく、検
出精度の要求を満たすのが難しかった。また、ヘッドマ
ウントディスプレイを装着したら直ぐに使用できる必要
があるが、ジャイロセンサは起動してから安定状態にな
るまでの時間が長く、この点でも問題があった。そのた
め、ヘッドマウントディスプレイの向きを高精度で検出
できる軽量で低コストの相対角度検出装置が要望されて
いた。In the conventional virtual reality providing apparatus, a gyro sensor is attached to the head mounted display, and the direction of the head mounted display is detected after detecting the angular velocity of rotation. However, a gyro sensor with high detection accuracy is large and expensive, and cannot be used for a head mounted display mounted on the head. Therefore, a low-cost, lightweight gyro sensor has been used, but drift over time has been large, and it has been difficult to satisfy the demand for detection accuracy. In addition, it is necessary to be able to use the head mounted display as soon as it is mounted. However, the gyro sensor takes a long time from startup to a stable state. Therefore, there has been a demand for a lightweight, low-cost relative angle detection device capable of detecting the orientation of a head-mounted display with high accuracy.
【0005】本発明は、仮想現実感提供装置におけるヘ
ッドマウントディスプレイの方向変化を検出するための
相対角度検出装置を実現するためになされたが、発明さ
れた相対角度検出装置は、仮想現実感提供装置以外のも
のにも適用可能であり、これに限られるものではない。
回転する物体に取り付けられる部分が軽量で小型の相対
角度検出装置としては、偏光を利用したものが知られて
いる。図6は、偏光を利用した相対角度検出方法を説明
する図である。The present invention has been made to realize a relative angle detecting device for detecting a change in the direction of a head mounted display in a virtual reality providing device. The invented relative angle detecting device provides a virtual reality providing device. The present invention is applicable to a device other than the device, and is not limited to this.
2. Description of the Related Art As a small-sized relative angle detection device in which a portion attached to a rotating object is lightweight and small, a device using polarized light is known. FIG. 6 is a diagram illustrating a relative angle detection method using polarized light.
【0006】図6の(1)において、参照番号311は
光源であり、312は偏光フィルタであり、321は偏
光フィルタであり、331は受光素子である。偏光フィ
ルタ321と受光素子331は受光ユニット320に一
体に取り付けられており、受光ユニット320を回転角
度を検出しようとする物体に取り付ける。光源311と
偏光フィルタ312は固定されており、矢印の方向に偏
光した光を放射する。従って、放射される光の偏光方向
は固定であり、その偏光方向は放射方向に垂直な平面内
のいずれかの角度にある。この角度が基準方向になる。
偏光フィルタ321と受光素子331は、この偏光した
光を受けるように配置される。偏光フィルタ321を通
過する光は、偏光フィルタ312と321の偏光方向が
一致した時にもっとも大きくなり、90°異なる時にも
っとも小さくなり受光素子331にはほとんど光が入射
しなくなる。従って、偏光フィルタ321を回転する
と、受光素子331の出力は、図6の(2)のように変
化する。すなわち、受光素子331の出力は、偏光フィ
ルタ321の偏光方向の偏光フィルタ312の偏光方向
に対する角度をθとすると、関数Imax(1+cos
θ)/2に従って変化する。従って、光源311の出力
する光強度が一定であれば、θが0°及び180°等の
時の受光素子331の出力の最大強度Imaxは一定で
あり、検出した信号強度がIであれば、その時の角度θ
は、
θ=arccos(2I/Imax−1) … (1)
で表され、受光素子331の出力信号の強度から角度θ
が算出できる。In FIG. 6A, reference numeral 311 denotes a light source, 312 denotes a polarizing filter, 321 denotes a polarizing filter, and 331 denotes a light receiving element. The polarizing filter 321 and the light receiving element 331 are integrally mounted on the light receiving unit 320, and the light receiving unit 320 is mounted on an object whose rotation angle is to be detected. The light source 311 and the polarizing filter 312 are fixed, and emit light polarized in the direction of the arrow. Thus, the direction of polarization of the emitted light is fixed, and the direction of polarization is at any angle in a plane perpendicular to the direction of radiation. This angle becomes the reference direction.
The polarizing filter 321 and the light receiving element 331 are arranged to receive the polarized light. The light passing through the polarization filter 321 becomes the largest when the polarization directions of the polarization filters 312 and 321 coincide, and becomes the smallest when the polarization direction differs by 90 °, so that almost no light enters the light receiving element 331. Accordingly, when the polarization filter 321 is rotated, the output of the light receiving element 331 changes as shown in (2) of FIG. That is, assuming that the angle of the polarization direction of the polarization filter 321 with respect to the polarization direction of the polarization filter 312 is θ, the output of the light receiving element 331 is a function Imax (1 + cos).
θ) / 2. Therefore, if the light intensity output from the light source 311 is constant, the maximum intensity Imax of the output of the light receiving element 331 when θ is 0 ° or 180 ° is constant, and if the detected signal intensity is I, Angle θ at that time
Is represented by θ = arccos (2I / Imax−1) (1), and the angle θ is obtained from the intensity of the output signal of the light receiving element 331.
Can be calculated.
【0007】しかし、図6に示した従来の相対角度検出
方法では、誤差が大きい、検出範囲が狭いという等の各
種の問題があった。特願平7−321899号には、こ
のような問題を解決できる相対角度検出装置及びそれを
利用した仮想現実感提供装置が開示されている。特願平
7−321899号には複数の態様の相対角度検出装置
が開示されているが、その中に、光源が出力する光の偏
光方向を周期的に変化させ、頭部に装着されるユニット
に設けた偏光板を通過する光強度の変化を検出して相対
角度を検出する装置がある。図7は、このような従来例
の構成を示す図であり、図8はこの従来例における検出
信号を示す図である。However, the conventional relative angle detection method shown in FIG. 6 has various problems such as a large error and a narrow detection range. Japanese Patent Application No. 7-321899 discloses a relative angle detection device capable of solving such a problem and a virtual reality providing device using the same. Japanese Patent Application No. 7-321899 discloses a relative angle detecting device in a plurality of modes, in which a unit mounted on a head is designed to periodically change a polarization direction of light output from a light source. There is a device that detects a change in the intensity of light passing through the polarizing plate provided in the above and detects a relative angle. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of such a conventional example, and FIG. 8 is a diagram showing a detection signal in this conventional example.
【0008】図7に示す相対角度検出装置は、受光ユニ
ット221が取り付けられるユニットの所定平面内での
所定の初期方向に対する回転角度を検出する相対角度検
出装置であって、ユニットと別に設けられた光源部21
0が、所定平面に略垂直な方向に、偏光方向が所定の周
期で変化する偏光した光を放射する。受光ユニット22
1は、光源部210から放射される光を受ける偏光フィ
ルタ222と、この偏光フィルタを通過した光源部21
0から放射された光を受ける受光素子224とを有す
る。受光ユニット221からの信号は、A/D変換器2
42でディジタル信号に変換された後、CPU251、
ROM252、RAM253、I/Oポート254等で
構成されるコンピュータで処理され、受光素子224の
出力する信号が所定値になる時点の光源部210の放射
する光の偏光方向から、所定の初期方向に対するユニッ
トの相対角度が算出される。The relative angle detecting device shown in FIG. 7 is a relative angle detecting device for detecting a rotation angle of a unit to which the light receiving unit 221 is mounted in a predetermined plane with respect to a predetermined initial direction, and is provided separately from the unit. Light source 21
0 emits polarized light whose polarization direction changes at a predetermined cycle in a direction substantially perpendicular to a predetermined plane. Light receiving unit 22
Reference numeral 1 denotes a polarizing filter 222 that receives light emitted from the light source unit 210, and the light source unit 21 that has passed through the polarizing filter.
And a light receiving element 224 for receiving the light emitted from the light emitting element. The signal from the light receiving unit 221 is transmitted to the A / D converter 2
After being converted into a digital signal at 42, the CPU 251
From the polarization direction of the light emitted from the light source unit 210 when the signal output from the light receiving element 224 is processed by a computer including the ROM 252, the RAM 253, the I / O port 254, and the like, to a predetermined value, The relative angle of the unit is calculated.
【0009】光源部210から放射される偏光した光の
偏光方向は所定の周期で変化するから、ユニットの方向
が一定であっても、図8に示すように、受光素子224
の出力信号はこの所定の周期で変化する。例えば、光源
部210から放射される光の偏光方向と偏光フィルタ2
22の偏光方向が一致した時に、すなわち、方向の差が
0°には周期的に変化する値の最大値になり、方向の差
が90°の時には最小値になり、方向の差が45°の時
には最大値と最小値の中間値になる。従って、受光素子
224の出力信号が最大値、最小値又は最大値と最小値
の中間値等の所定の値になる時点の光源部210から放
射される光の偏光方向を検出すれば、偏光フィルタ22
2の偏光方向が判明する。Since the polarization direction of the polarized light emitted from the light source section 210 changes at a predetermined cycle, even if the direction of the unit is constant, as shown in FIG.
Output signal changes at this predetermined cycle. For example, the polarization direction of light emitted from the light source unit 210 and the polarization filter 2
When the polarization directions of 22 coincide, that is, when the difference in direction is 0 °, the maximum value of the periodically changing value is obtained. When the difference in direction is 90 °, the minimum value is obtained, and the difference in direction is 45 °. In the case of, it is an intermediate value between the maximum value and the minimum value. Therefore, if the polarization direction of the light emitted from the light source unit 210 at the time when the output signal of the light receiving element 224 reaches a predetermined value such as a maximum value, a minimum value, or an intermediate value between the maximum value and the minimum value is detected, 22
Two polarization directions are known.
【0010】放射光の偏光方向の変化に伴う検出信号の
強度変化は、出力信号が最大値及び最小値になる付近で
は緩やかに変化するため、最大値及び最小値を高精度で
検出するのは難しい。検出信号の強度変化は、最大値と
最小値の中間値になる付近で最大であり、この中間値を
検出するのが検出精度の点からは有利である。そこで、
上記の特願平7−321899号で、図9に示すよう
に、出力信号が最大値と最小値の中間値になる時点を検
出する装置を更に開示している。Since the intensity change of the detection signal accompanying the change of the polarization direction of the emitted light changes gradually near the maximum value and the minimum value of the output signal, it is difficult to detect the maximum value and the minimum value with high accuracy. difficult. The intensity change of the detection signal is maximum near the intermediate value between the maximum value and the minimum value, and detecting this intermediate value is advantageous from the viewpoint of detection accuracy. Therefore,
Japanese Patent Application No. 7-321899 further discloses an apparatus for detecting a time point at which an output signal reaches an intermediate value between a maximum value and a minimum value, as shown in FIG.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】特願平7−32189
9号に開示された装置では、上記のように、受光素子2
24の出力をディジタル信号に変換して、コンピュータ
で演算処理することにより、検出信号が最大値Imax
と最小値Iminの中間値(Imax+Imin)/2
になる時点を検出している。このための演算処理は、A
/D変換器242の出力をサンプリング周期に従って読
み取り、比較処理を行って最大値と最小値を算出して中
間値を算出した上で、検出信号が中間値になる時点を監
視する処理であり、かなりの演算量を必要とする。その
ため、十分なサンプリング周期で検出するためには高速
の処理速度の速いコンピュータを使用する必要があり、
コストが高くなるという問題がある。また、関係するデ
ータ量が多いため、演算に使用するメモリ容量も大きく
なるという問題がある。SUMMARY OF THE INVENTION Japanese Patent Application No. Hei 7-32189.
In the device disclosed in No. 9, as described above, the light receiving element 2
24 is converted into a digital signal, and is processed by a computer, so that the detection signal has a maximum value Imax.
(Imax + Imin) / 2 between the minimum value and the minimum value Imin
Has been detected. The arithmetic processing for this is A
The output of the / D converter 242 is read in accordance with the sampling period, the comparison process is performed to calculate the maximum value and the minimum value, the intermediate value is calculated, and the time when the detection signal becomes the intermediate value is monitored. Requires a significant amount of computation. Therefore, in order to detect at a sufficient sampling period, it is necessary to use a high-speed and fast computer,
There is a problem that the cost increases. In addition, there is a problem that the amount of related data is large, so that the memory capacity used for the calculation is also large.
【0012】また、直近の最大値Imaxと最小値Im
inに基づいて中間値(Imax+Imin)/2を算
出するため、対応する最大値Imaxと最小値Imin
のいずれかを検出してから、信号の3/4周期経過した
後で中間値を越えて変化したことを検出することにな
り、検出の時間遅れになる。本発明は、このような問題
点を解決するためのものであり、光源が出力する光の偏
光方向を周期的に変化させ、頭部に装着されるユニット
に設けた偏光板を通過する光強度の変化を検出して相対
角度を検出する装置において、簡単な低コストの構成
で、最大値と最小値の中間値であることを瞬時に検出で
きるようにすることを目的とする。Further, the latest maximum value Imax and the minimum value Im
In order to calculate the intermediate value (Imax + Imin) / 2 based on in, the corresponding maximum value Imax and minimum value Imin
Is detected, it is detected that the signal has changed beyond the intermediate value after elapse of 3 cycle of the signal, which results in a time delay of the detection. The present invention is intended to solve such a problem, and periodically changes the polarization direction of light output from a light source, and changes the light intensity passing through a polarizing plate provided in a unit mounted on the head. It is an object of the present invention to provide a device for detecting a change in the relative angle and detecting a relative angle by using a simple and low-cost configuration so that an intermediate value between the maximum value and the minimum value can be instantaneously detected.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の相対角度検出装置では、受光素子の出力を
一旦交流増幅した上でアナログ信号処理回路で最大値と
最小値の中間値であるゼロクロス点を検出できるように
する。すなわち、本発明の相対角度検出装置は、取り付
けられたユニットの所定平面内での所定の初期方向に対
する回転角度を検出する相対角度検出装置であって、所
定平面に略垂直な方向に、偏光方向が所定の周期で変化
する偏光した光を放射する光源部をユニットと別に設
け、光源部から放射される光を受ける偏光フィルタと、
偏光フィルタを通過した光源部から放射された光を受け
る受光素子とを備える受光ユニットをユニットと一体に
設け、受光ユニットの出力信号から直流成分を除去し、
ゼロレベルを中心として変化する信号に変換する交流変
換器と、交流変換器の出力信号がゼロレベルを越えて変
化する時点を検出するゼロクロス検出回路と、ゼロクロ
ス検出回路が交流変換器の出力信号がゼロレベルを越え
て変化する時点を検出した時点の光源部の放射する光の
偏光方向から、所定の初期方向に対するユニットの相対
角度を算出する演算手段とを備えることを特徴とする特
願平7−321899号に記載されているように、出力
信号が最大値と最小値の中間値になる時点を検出するの
が、検出精度の点で有利である。本発明の相対角度検出
装置では、交流増幅器とゼロクロス検出回路を使用し
て、アナログ処理により出力信号が最大値と最小値の中
間値になる時点を検出しているため、検出は瞬時に行わ
れる。しかも、交流増幅器とゼロクロス検出回路は簡単
な低コストの回路で実現できる。In order to achieve the above object, in the relative angle detecting device according to the present invention, the output of the light receiving element is once subjected to an AC amplification, and then the analog signal processing circuit sets the intermediate value between the maximum value and the minimum value. Enable to detect a certain zero cross point. That is, the relative angle detection device of the present invention is a relative angle detection device that detects a rotation angle of a mounted unit with respect to a predetermined initial direction in a predetermined plane, and the polarization direction is substantially perpendicular to the predetermined plane. A light source unit that emits polarized light that changes at a predetermined cycle is provided separately from the unit, and a polarizing filter that receives light emitted from the light source unit,
A light receiving unit including a light receiving element that receives light emitted from the light source unit that has passed through the polarizing filter is provided integrally with the unit, and a DC component is removed from an output signal of the light receiving unit,
An AC converter that converts to a signal that changes around the zero level, a zero-cross detection circuit that detects when the output signal of the AC converter changes beyond the zero level, and a zero-cross detection circuit that outputs the AC converter Japanese Patent Application No. Hei 7 (1994) -107, further comprising arithmetic means for calculating a relative angle of a unit with respect to a predetermined initial direction from a polarization direction of light emitted from a light source unit at a time point when a time point at which a change exceeds zero level is detected. As described in US Pat. No. 3,321,899, it is advantageous in terms of detection accuracy to detect a point in time when the output signal becomes an intermediate value between the maximum value and the minimum value. In the relative angle detection device of the present invention, the detection is performed instantaneously because the time point at which the output signal becomes an intermediate value between the maximum value and the minimum value is detected by analog processing using the AC amplifier and the zero-cross detection circuit. . Moreover, the AC amplifier and the zero-cross detection circuit can be realized by a simple low-cost circuit.
【0014】光源部の放射する光の偏光方向と受光ユニ
ットの偏光フィルタの偏光方向が一致する時を0°とす
れば、交流変換器の出力信号がゼロレベルを越えて変化
する時点の角度は、偏光フィルタの偏光方向は放射され
る光の偏光方向の±45°である。受光ユニットの方向
変化が、光源部の放射する光の偏光方向の変化に比べて
十分に緩やかで、直前に検出した角度からあまり大きく
変化することがない場合には、光源部の放射する光の偏
光方向の回転に同期して出力信号がゼロレベルを越えて
変化する時点を検出し、直前に検出した角度と比較する
ことにより、±45°以上の変化についても検出するこ
とができる。If the time when the polarization direction of the light emitted from the light source unit coincides with the polarization direction of the polarization filter of the light receiving unit is defined as 0 °, the angle at which the output signal of the AC converter changes beyond zero level changes. The polarization direction of the polarization filter is ± 45 ° of the polarization direction of the emitted light. If the change in the direction of the light receiving unit is sufficiently gentle compared to the change in the polarization direction of the light emitted by the light source unit and does not change much from the angle detected immediately before, the light emitted by the light source unit By detecting a point in time at which the output signal changes beyond the zero level in synchronization with the rotation of the polarization direction, and comparing with the angle detected immediately before, a change of ± 45 ° or more can be detected.
【0015】放射光の偏光方向を変化させるには、例え
ば、偏光フィルタを回転させる回転手段を設ける。外乱
光が受光ユニットに入射するのを低減するため、遮光手
段を設けることが有効である。本発明の第2の態様は、
使用者の頭部に装着され、使用者の両眼にそれぞれ画像
を提供する画像表示手段を有するヘッドマウントディス
プレイを使用して、使用者の両眼に提供する画像を視差
分異ならせることにより使用者に3次元画像を提供する
仮想現実感提供装置であり、ヘッドマウントディスプレ
イの方向を検出するために上記の相対角度検出装置を使
用し、検出したヘッドマウントディスプレイの方向に応
じて提供する画像を変化させることを特徴とする。In order to change the polarization direction of the emitted light, for example, a rotating means for rotating the polarizing filter is provided. In order to reduce the incidence of disturbance light on the light receiving unit, it is effective to provide a light shielding unit. A second aspect of the present invention provides:
By using a head mounted display having image display means attached to the user's head and providing images to both eyes of the user, and using images provided to both eyes of the user with different parallax. A virtual reality providing apparatus for providing a three-dimensional image to a user, using the relative angle detecting device to detect the direction of the head mounted display, and providing an image to be provided according to the detected direction of the head mounted display. It is characterized by changing.
【0016】検出できる角度範囲を更に広げるため、上
記の初期角度設定手段を設ける場合には、初期角度設定
手段としてボタンスイッチを設け、使用者は、所定方向
に向いてこのボタンスイッチを操作することにより、所
定の初期方向であることを指示するようにする。光源部
からの偏光された光以外の光が受光ユニットに入射する
のを低減するために遮光手段を設けることが望ましく、
遮光手段としては、例えば、遮光カーテンを使用する。When the above-mentioned initial angle setting means is provided in order to further widen the detectable angle range, a button switch is provided as the initial angle setting means, and the user operates the button switch in a predetermined direction. Indicates that the direction is the predetermined initial direction. It is desirable to provide a light blocking means to reduce light other than the polarized light from the light source unit to enter the light receiving unit,
As the light shielding means, for example, a light shielding curtain is used.
【0017】本発明の相対角度検出装置は、方向を検出
する物体に取り付けられる受光ユニットの部分は小型で
軽量であり、ヘッドマウントディスプレイに容易に取り
付け可能で操作性を損なうことはない。また、初期角度
設定手段と、角度レジスタを設けて、直前に検出した相
対角度に基づいて検出角度を確定する動作を繰り返すも
のにすれば、より広い検出範囲を必要とする用途にも適
用可能である。In the relative angle detecting device of the present invention, the portion of the light receiving unit attached to the object whose direction is to be detected is small and lightweight, and can be easily attached to the head mount display without impairing the operability. Further, if the initial angle setting means and the angle register are provided and the operation of determining the detected angle based on the relative angle detected immediately before is repeated, it is applicable to applications requiring a wider detection range. is there.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例の仮想現
実感提供装置の全体構成を示す図である。この仮想現実
感提供装置は、リハビリテーションを必要とする患者に
屋外を移動する等の仮想現実感を与え、それに応じて患
者に器具を操作させて、リハビリテーションの効果を増
進させようとするものである。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a virtual reality providing apparatus according to an embodiment of the present invention. This virtual reality providing apparatus provides a patient in need of rehabilitation with virtual reality, such as moving outdoors, and instructs the patient to operate the appliance accordingly, thereby increasing the effect of rehabilitation. .
【0019】図1において、参照番号100はリハビリ
テーションを受ける患者を、101はリハビリテーショ
ン用の器具を、102は患者100の頭部に取り付けら
れるヘッドマウントディスプレイを、103はヘッドマ
ウントディスプレイ102に取り付けられた相対角度検
出装置の受光ユニットを、111と112は柱を、11
3は相対角度検出装置の光源部を、114は光源部11
3の光源を駆動する光源ドライバを、115は遮光カー
テンを、70は装置全体を制御する制御部を、62は初
期角度を設定するためのボタンスイッチを示す。In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a patient undergoing rehabilitation, 101 denotes a rehabilitation device, 102 denotes a head mounted display mounted on the head of the patient 100, and 103 denotes a head mounted display. The light receiving unit of the relative angle detecting device, 111 and 112 are pillars, 11
3 is a light source unit of the relative angle detecting device, and 114 is a light source unit 11
Reference numeral 115 denotes a light source driver for driving the three light sources, reference numeral 115 denotes a light shielding curtain, reference numeral 70 denotes a control unit for controlling the entire apparatus, and reference numeral 62 denotes a button switch for setting an initial angle.
【0020】ヘッドマウントディスプレイ102は、両
眼にそれぞれ独立した画像を提供する液晶表示装置等の
表示手段と投影レンズを有する。制御部70は、視差分
異なる画像が両眼にそれぞれ提供されるように、この表
示手段に画像信号を供給する。患者100は、両眼で視
差分異なる画像を見ることにより、屋外にいるような感
覚になる。患者100は提供される画像を見ながら、制
御部70から音声信号等で提供される指示に従ってリハ
ビリテーション用器具101を操作する。制御部70
は、操作状態を検出して、提供する画像を変化させ、患
者の操作に応じて屋外を移動する等の感覚を与える。The head-mounted display 102 has display means such as a liquid crystal display for providing independent images to both eyes and a projection lens. The control unit 70 supplies an image signal to the display means so that images having different parallaxes are provided to both eyes. The patient 100 feels as if he / she is outdoors by seeing images with different parallaxes with both eyes. The patient 100 operates the rehabilitation device 101 according to an instruction provided by a sound signal or the like from the control unit 70 while viewing the provided image. Control unit 70
Detects the operation state, changes the image to be provided, and gives a feeling of moving outdoors, for example, according to the operation of the patient.
【0021】患者100はリハビリテーション用器具1
01の操作時に顔の向きを変化させる。良好な仮想現実
感を提供するためには、顔の向きの変化に応じて提供す
る画像を変化させる必要がある。望ましくは、3軸方向
のすべての顔の向きの変化を検出してそれに応じて画像
を変化させることが望ましいが、このような装置におい
ては特に問題になるのが水平面内での向きの変化であ
り、ここでは説明を簡単にするために水平面内での向き
の変化だけを検出して画像を変化させるものとする。The patient 100 is a rehabilitation device 1
At the time of the operation of 01, the direction of the face is changed. In order to provide good virtual reality, it is necessary to change an image to be provided according to a change in the direction of the face. Desirably, it is desirable to detect changes in the orientation of all faces in the three axial directions and change the image accordingly, but in such an apparatus, a particular problem is a change in orientation in a horizontal plane. Here, for simplicity of description, it is assumed that only an orientation change in a horizontal plane is detected to change an image.
【0022】光源部113は、柱111、112によ
り、患者100がリハビリテーション用器具101を操
作する位置の上部に配置される。受光ユニット103
は、ヘッドマウントディスプレイ102の上部に、光源
部10からの光を受けるように配置されている。光源ド
ライバ114は、制御部70からの制御信号に従って、
光源部113の光源の点灯を制御する。制御部70は、
受光ユニット103で検出した水平面内での回転角度に
従って、提供する画像を変化させる。The light source unit 113 is disposed above the position where the patient 100 operates the rehabilitation device 101 by the columns 111 and 112. Light receiving unit 103
Are arranged above the head mounted display 102 so as to receive light from the light source unit 10. The light source driver 114 according to a control signal from the control unit 70
The lighting of the light source of the light source unit 113 is controlled. The control unit 70
The provided image is changed according to the rotation angle in the horizontal plane detected by the light receiving unit 103.
【0023】相対角度検出装置を除く、仮想現実感提供
装置やリハビリテーション器具の部分は従来技術であ
り、本発明には直接関係しないので、ここではこれ以上
の説明は省略する。図2は、本実施例の検出部の構成を
示す図である。光源部210では、光源213が出力光
量の大きな電球を1個使用し、反射鏡214により広い
範囲で一様な光を下方に向かって放射するようにしてあ
り、検出範囲を覆うような大きな偏光フィルタ215を
使用する。偏光フィルタ215はモータ219と回転機
構217と218により所定の周期で回転する。また、
色フィルタ216が設けられており、光源部210から
放射される光は狭い透過波長範囲の光である。なお、光
源213として電球の代りに目に見えない光を放射する
赤外LEDを使用することにより、ヘッドマウントディ
スプレイ102と患者100の顔とのすきまから入る光
が減り、光に敏感な患者のリハビリテーションの効果を
高めることが望ましい。The portions of the virtual reality providing device and the rehabilitation device except for the relative angle detecting device are prior art and are not directly related to the present invention, so that further description is omitted here. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the detection unit according to the present embodiment. In the light source section 210, the light source 213 uses one light bulb having a large output light amount, and emits uniform light downward over a wide range by the reflecting mirror 214. A filter 215 is used. The polarizing filter 215 is rotated at a predetermined cycle by a motor 219 and rotating mechanisms 217 and 218. Also,
A color filter 216 is provided, and light emitted from the light source unit 210 is light in a narrow transmission wavelength range. In addition, by using an infrared LED that emits invisible light instead of a light bulb as the light source 213, light entering from a gap between the head-mounted display 102 and the face of the patient 100 is reduced, and a light-sensitive patient is It is desirable to enhance the effects of rehabilitation.
【0024】受光ユニット221では、偏光フィルタ2
22と、受光素子224と、色フィルタ225が設けら
れている。色フィルタ225は光源部210の色フィル
タ216に対応する透過波長範囲を有しており、光源部
210からの光以外はほとんど除去されるので、外乱光
の影響を除くことができる。受光素子224の出力信号
は、増幅器241を介して、交流増幅器260に入力さ
れる。交流増幅器260は、容量素子Cと、抵抗R1、
R2、オペアンプ261で構成され、受光素子224の
出力信号をゼロレベルを中心としてほぼ対称に変化する
信号に変換する。ゼロクロス検出回路270では、交流
増幅器260の出力信号がゼロレベルを通過して変化す
る時が検出される。ゼロクロス検出回路270は、例え
ば、コンパレータとモノステーブルマルチバイブレータ
を組み合わせることにより実現できる。In the light receiving unit 221, the polarization filter 2
22, a light receiving element 224, and a color filter 225 are provided. The color filter 225 has a transmission wavelength range corresponding to the color filter 216 of the light source unit 210, and almost all light other than the light from the light source unit 210 is removed, so that the influence of disturbance light can be eliminated. The output signal of the light receiving element 224 is input to the AC amplifier 260 via the amplifier 241. The AC amplifier 260 includes a capacitive element C, a resistor R1,
R2 and an operational amplifier 261, and converts an output signal of the light receiving element 224 into a signal that changes substantially symmetrically around the zero level. The zero-cross detection circuit 270 detects when the output signal of the AC amplifier 260 changes after passing through the zero level. The zero-cross detection circuit 270 can be realized by, for example, combining a comparator and a monostable multivibrator.
【0025】ゼロクロス検出回路270は、コンピュー
タ250に割り込み信号として入力される。コンピュー
タ250は、ゼロクロス検出回路270から割り込み信
号を受けると、回転機構218の部分に設けられた回転
角度センサが出力する回転角度を読み取る。コンピュー
タ250は、読み取った回転角度に基づいて、受光ユニ
ット221、すなわちヘッドマウントディスプレイの回
転方向を検出する。実際には、コンピュータ250とし
ては図1の制御部70を構成するコンピュータが使用さ
れ、その機能の一部を方向検出の処理に使用する。The zero-cross detection circuit 270 is input to the computer 250 as an interrupt signal. When the computer 250 receives the interrupt signal from the zero cross detection circuit 270, the computer 250 reads the rotation angle output from the rotation angle sensor provided in the rotation mechanism 218. The computer 250 detects the rotation direction of the light receiving unit 221, that is, the head mounted display, based on the read rotation angle. Actually, a computer constituting the control unit 70 in FIG. 1 is used as the computer 250, and a part of the functions is used for the direction detection processing.
【0026】図3は、実施例における偏光フィルタの設
定方向と出力信号の関係を示す図である。図3の(1)
に示すように、光源部の偏光フィルタ215の回転角度
は−180°から+180°まで変化し、+180°で
は再び−180°に戻るものとする。初期設定方向を0
°とし、使用者がヘッドマウントディスプレイ102を
装着して初期設定方向に向いた場合、頭部に配置される
ユニット103に設けられた受光ユニット221の偏光
フィルタ222の偏光方向が、図示のように、初期設定
方向に対して+45°をなすようにする。光源部の偏光
フィルタ215が、図示のように回転するものとする
と、出力信号は、図3の(2)に実線で示すように、正
弦波状に変化し、−135°と+45°で最大値にな
り、−45°と+135°で最小値になり、−180
°、−90°、0°、90°、180°(−180°)
でゼロレベルを横切る。ヘッドマウントディスプレイ1
02を装着した患者が初期設定方向を向いた場合の誤差
を、±10°程度、実際には±5°程度に抑えることは
十分に可能であるので、初期設定時にゼロレベルを横切
る回転位置を検出すれば、ヘッドマウントディスプレイ
102の受光ユニット221の向いている方向を検出す
ることができる。検出信号がゼロレベルを横切った時に
は、ゼロクロス検出回路270から、図示のようなゼロ
クロス信号が出力される。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the setting direction of the polarizing filter and the output signal in the embodiment. (1) of FIG.
As shown in (2), the rotation angle of the polarizing filter 215 of the light source unit changes from -180 ° to + 180 °, and returns to -180 ° at + 180 °. Default direction is 0
°, when the user wears the head mounted display 102 and faces in the initial setting direction, the polarization direction of the polarizing filter 222 of the light receiving unit 221 provided in the unit 103 arranged on the head is as shown in the figure. + 45 ° with respect to the initial setting direction. Assuming that the polarization filter 215 of the light source unit rotates as shown in the figure, the output signal changes in a sine wave form as shown by the solid line in (2) of FIG. 3 and has maximum values at -135 ° and + 45 °. , The minimum value at −45 ° and + 135 °, and −180
°, -90 °, 0 °, 90 °, 180 ° (-180 °)
Cross the zero level with. Head mounted display 1
It is sufficiently possible to suppress the error when the patient wearing No. 02 faces the initial setting direction to about ± 10 °, actually to about ± 5 °. If it is detected, the direction in which the light receiving unit 221 of the head mounted display 102 faces can be detected. When the detection signal crosses the zero level, the zero-cross detection circuit 270 outputs a zero-cross signal as shown.
【0027】図3の(1)に示すように患者がΦだけ方
向を変えた場合、出力信号は図3の(2)の破線のよう
に変化する。この時の検出信号がゼロレベルを通過する
時の光源部の偏光フィルタの回転角度をθ1、θ2、θ
3、θ4とすると、θ1、θ2−90°、θ3+180
°、θ4+90°を算出すればΦになる。但し、図示し
たのは、Φがプラス方向の回転の場合で、Φがプラス方
向の回転の場合にはθ3はプラスになるため、θ3+1
80°はθ3−180°とする必要がある。When the patient changes direction by Φ as shown in FIG. 3A, the output signal changes as shown by the broken line in FIG. When the detection signal at this time passes through the zero level, the rotation angles of the polarizing filter of the light source unit are set to θ1, θ2, θ.
3, θ4, θ1, θ2-90 °, θ3 + 180
If れ ば and θ4 + 90 ° are calculated, it becomes Φ. However, what is shown is a case where Φ is a rotation in the plus direction, and when Φ is a rotation in the plus direction, θ3 becomes plus.
80 ° needs to be θ3-180 °.
【0028】図4は、実施例におけるコンピュータ25
0の処理動作を示すフローチャートである。この実施例
では、最初の初期設定動作を行った後は、コンピュータ
250はヘッドマウントディスプレイ102での画像の
表示等の処理を行い、受光ユニット221の方向検出
は、ゼロクロス信号の割り込み処理により行う。ステッ
プ901では、制御部70が患者100に対して、指示
された方向に向いて初期角度設定用ボタンスイッチ62
を押すように指示する。ステップ902では、ボタンス
イッチ62が押されたことを確認し、押された場合には
ステップ903に進む。FIG. 4 shows a computer 25 in the embodiment.
11 is a flowchart showing a processing operation of a zero. In this embodiment, after performing the initial initialization operation, the computer 250 performs processing such as displaying an image on the head mounted display 102, and the direction detection of the light receiving unit 221 is performed by interrupt processing of a zero cross signal. In step 901, the controller 70 moves the button switch 62 for initial angle setting to the patient 100 in the specified direction.
Instruct the user to press. In step 902, it is confirmed that the button switch 62 has been pressed. If the button switch 62 has been pressed, the process proceeds to step 903.
【0029】ステップ903では、初期設定中であるこ
とを表示し、方向を変えないように指示する。ステップ
904では光源を点灯し、ステップ905ではフィルタ
215の回転が開始される。ステップ906では、回転
角度が−45°から+45°の範囲で、検出信号がゼロ
レベルを横切るタイミング、すなわち、ゼロクロス信号
が出力される時を検出し、その時の角度をθRとする。
これが、患者100が最初に向いている角度である。ス
テップ907では、θRをレジスタAに記憶する。ステ
ップ908では、レジスタNにnとして1を設定する。In step 903, it is displayed that the initial setting is being performed, and an instruction is given not to change the direction. In step 904, the light source is turned on, and in step 905, the rotation of the filter 215 is started. In step 906, the timing at which the detection signal crosses the zero level, that is, when the zero-cross signal is output, is detected within the range of the rotation angle from -45 ° to + 45 °, and the angle at that time is defined as θR.
This is the angle at which the patient 100 is initially facing. In step 907, θR is stored in the register A. In step 908, 1 is set in the register N as n.
【0030】ステップ909では初期設定が終了したこ
とを表示しリハビリテーションの開始を表示する。その
後は他の処理を行い、角度検出は割り込み処理を受けて
行う。図5は、ゼロクロス信号の割り込みに応じて行う
ゼロクロス割り込み処理を示すフローチャートである。In step 909, it is displayed that the initial setting has been completed, and the start of rehabilitation is displayed. After that, other processes are performed, and the angle detection is performed in response to an interrupt process. FIG. 5 is a flowchart illustrating a zero-crossing interrupt process performed in response to a zero-crossing signal interrupt.
【0031】割り込みを受けると、ステップ951で、
その時点のフィルタ215の回転角度θを読み取り、ス
テップ952でレジスタAからθRを読み出し、ステッ
プ953でレジスタNからnを読み出す。ステップ95
4では、θX=θ−90×nを算出する。ステップ95
4では、θX−θRが±180°の範囲内であるかを判
定する。−180°より小さければ、ステップ956に
進んで、θXに360°を加えて新たなθXとし、+1
80°より大きければ、ステップ957に進んで、θX
から360°を減じて新たなθXとする。When an interrupt is received, at step 951,
The rotation angle θ of the filter 215 at that time is read, θR is read from the register A in step 952, and n is read from the register N in step 953. Step 95
In step 4, θX = θ−90 × n is calculated. Step 95
In 4, it is determined whether θX−θR is within the range of ± 180 °. If it is smaller than -180 °, the routine proceeds to step 956, where 360 ° is added to θX to obtain a new θX, and +1
If it is larger than 80 °, the routine proceeds to step 957, where θX
Is subtracted from 360 ° to obtain a new θX.
【0032】ステップ958では、θXを出力すると共
に、レジスタAに記憶する。ステップ958では、nを
1増加させ、ステップ960でnが3より大きいかを判
定する。3より大きければ、ステップ961でnを−1
にする。ステップ962では、nをレジスタNに記憶す
る。これでゼロクロス割り込み処理が終了する。以上説
明したように、本発明によれば、検出信号が最大値と最
小値の中間値、すなわち、ゼロレベルを通過する時点は
アナログ回路により自動的に検出されるので、割り込み
処理により方向に検出を行うことができる。そのため、
コンピュータが常時出力信号を検出する必要がなく、割
り込みが発生する間コンピュータは他の処理を行うこと
ができる。In step 958, θX is output and stored in the register A. In step 958, n is incremented by 1, and in step 960, it is determined whether n is greater than 3. If it is greater than 3, n is set to -1 in step 961.
To At step 962, n is stored in the register N. This completes the zero-cross interrupt processing. As described above, according to the present invention, the point at which the detection signal passes an intermediate value between the maximum value and the minimum value, that is, the time when the detection signal passes the zero level, is automatically detected by the analog circuit, so that the detection signal is detected in the direction by the interrupt processing. It can be performed. for that reason,
There is no need for the computer to constantly detect the output signal, and the computer can perform other processing while the interrupt occurs.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源が出力する光の偏光方向を周期的に変化させ、別の
ユニットに設けた偏光板を通過する光強度の変化を検出
してユニットの相対角度を検出する相対角度検出装置に
おいて、簡単な低コストの構成で、最大値と最小値の中
間値であることを瞬時に検出できる。またこの相対角度
検出装置を仮想現実感提供装置に使用することにより、
使用者の動きにあったより現実感のある画像を容易に提
供できるようになる。As described above, according to the present invention,
A relative angle detection device that periodically changes the polarization direction of light output from a light source, detects a change in light intensity passing through a polarizing plate provided in another unit, and detects the relative angle of the unit, is a simple low-angle detection device. With the cost configuration, it can be instantaneously detected that the value is an intermediate value between the maximum value and the minimum value. In addition, by using this relative angle detection device as a virtual reality providing device,
It is possible to easily provide a more realistic image that matches the movement of the user.
【図1】実施例の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an embodiment.
【図2】実施例の検出部の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a detection unit according to the embodiment.
【図3】実施例におけるフィルタの設定方向と各部の信
号を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a setting direction of a filter and a signal of each unit according to the embodiment.
【図4】実施例における処理動作を示すフローチャート
である。FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing operation in the embodiment.
【図5】実施例における割り込み時の処理動作を示すフ
ローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a processing operation at the time of interruption in the embodiment.
【図6】偏光を利用した従来の角度検出方法を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a conventional angle detection method using polarized light.
【図7】従来の相対角度検出装置の構成を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional relative angle detection device.
【図8】図8の従来の相対角度検出装置における信号処
理を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating signal processing in the conventional relative angle detection device of FIG. 8;
【図9】従来の相対角度検出装置における別の信号処理
を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating another signal processing in the conventional relative angle detection device.
62…初期角度設定ボタン 70…制御部 100…使用者(患者) 102…ヘッドマウントディスプレイ 210…光源部 215…偏光フィルタ 221…受光ユニット 222…偏光フィルタ 224…受光素子 250…コンピュータ 260…交流増幅器 270…ゼロクロス検出回路 62: Initial angle setting button 70 ... Control unit 100: User (patient) 102… Head mounted display 210: Light source unit 215 ... Polarizing filter 221 ... Light receiving unit 222: Polarizing filter 224 ... light receiving element 250 ... Computer 260 ... AC amplifier 270 ... Zero cross detection circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−170004(JP,A) 特開 平8−261738(JP,A) 特開 昭61−25004(JP,A) 特開 平8−159734(JP,A) 特開 平7−298165(JP,A) 特開 平7−318332(JP,A) 実開 昭57−102808(JP,U) 実開 昭63−122212(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-170004 (JP, A) JP-A-8-261738 (JP, A) JP-A-61-2504 (JP, A) JP-A-8- 159734 (JP, A) JP-A-7-298165 (JP, A) JP-A-7-318332 (JP, A) JP-A 57-102808 (JP, U) JP-A 63-122212 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/26
Claims (10)
の所定の初期方向に対する回転角度を検出する相対角度
検出装置であって、 前記所定平面に略垂直な方向に、偏光方向が所定の周期
で変化する偏光した光を放射する、前記ユニットと別に
設けられた光源部(210)と、 前記ユニットと一体に設けられ、前記光源部(210)
から放射される光を受ける偏光フィルタ(222)と、
該偏光フィルタを通過した前記光源部から放射された光
を受ける受光素子(224)とを備える受光ユニット
(221)と、 前記受光ユニット(221)の出力信号から直流成分を
除去し、ゼロレベルを中心として変化する信号に変換す
る交流変換器(260)と、 前記交流変換器(260)の出力信号が、前記ゼロレベ
ルを越えて変化する時点を検出するゼロクロス検出回路
(261)と、 前記ゼロクロス検出回路(261)が、前記交流変換器
(260)の出力信号が前記ゼロレベルを越えて変化す
る時点を検出した時点の前記光源部(210)の放射す
る光の偏光方向から、前記所定の初期方向に対する前記
ユニットの相対角度を算出する演算手段(250)とを
備えることを特徴とする相対角度検出装置。1. A relative angle detection device for detecting a rotation angle of a mounted unit with respect to a predetermined initial direction within a predetermined plane, wherein a polarization direction is provided at a predetermined period in a direction substantially perpendicular to the predetermined plane. A light source unit (210) provided separately from the unit, the light source unit (210) configured to emit changing polarized light; and the light source unit (210) provided integrally with the unit.
A polarizing filter (222) for receiving light emitted from the
A light receiving unit (221) including a light receiving element (224) for receiving light emitted from the light source unit that has passed through the polarizing filter; and removing a DC component from an output signal of the light receiving unit (221) to reduce a zero level. An AC converter (260) that converts the signal into a signal that changes as a center; a zero-cross detection circuit (261) that detects a time point at which the output signal of the AC converter (260) changes beyond the zero level; From the polarization direction of the light emitted from the light source unit (210) at the time when the detection circuit (261) detects the time when the output signal of the AC converter (260) changes beyond the zero level, the predetermined direction is determined. Calculating means for calculating a relative angle of the unit with respect to an initial direction (250).
って、 前記光源部(210)は、 光源(213)と、 該光源(213)の光が透過する偏光フィルタ(21
5)と、 該偏光フィルタ(215)を回転させる回転手段(21
8、219)とを備える相対角度検出装置。2. The relative angle detecting device according to claim 1, wherein the light source unit (210) comprises: a light source (213); and a polarizing filter (21) through which light from the light source (213) passes.
5) rotating means (21) for rotating the polarizing filter (215);
8, 219).
置であって、 前記ユニットが前記光源部(210)の放射する光の偏
光方向に対して所定の初期角度範囲内にあることを指示
する初期角度設定手段と、 直前に検出した相対角度を記憶する角度レジスタを有す
る演算手段(250)とを備え、 前記演算手段(250)は、前記ユニットが前記所定の
初期方向にあることを指示された時に、前記ユニットの
相対角度を算出し、算出した相対角度で前記所定の初期
方向に近い相対角度を前記角度レジスタに記憶し、相対
角度検出動作時には、算出した相対角度の内、前記角度
レジスタに記憶された相対角度にもっとも近い相対角度
を検出角度として出力すると共に、該検出角度を前記角
度レジスタに記憶して更新する相対角度検出装置。3. The relative angle detecting device according to claim 1, wherein the unit is within a predetermined initial angle range with respect to a polarization direction of light emitted by the light source unit (210). Initial angle setting means for instructing; and arithmetic means (250) having an angle register for storing a relative angle detected immediately before, wherein the arithmetic means (250) determines that the unit is in the predetermined initial direction. When instructed, calculate the relative angle of the unit, store the relative angle close to the predetermined initial direction in the calculated relative angle in the angle register, at the time of the relative angle detection operation, among the calculated relative angle, A relative angle detecting device that outputs a relative angle closest to the relative angle stored in the angle register as a detected angle, and stores and updates the detected angle in the angle register.
相対角度検出装置であって、 前記光源部(210)からの偏光された光以外の光が前
記受光ユニット(221)に入射するのを低減する遮光
手段を備える相対角度検出装置。4. The relative angle detecting device according to claim 1, wherein light other than polarized light from the light source unit (210) is incident on the light receiving unit (221). A relative angle detecting device including a light shielding means for reducing the occurrence of light.
相対角度検出装置であって、光源(213)として赤外
LEDを用いることを特徴とする相対角度検出装置。5. The relative angle detecting device according to claim 1, wherein an infrared LED is used as the light source (213).
該使用者(100)の両眼にそれぞれ画像を提供する画
像表示手段を有するヘッドマウントディスプレイ(10
2)と、 該ヘッドマウントディスプレイ(102)の前記画像表
示手段に表示する画像を生成する制御部(70)とを備
え、前記使用者(100)の両眼に提供する画像を視差
分異ならせることにより使用者に3次元画像を提供する
仮想現実感提供装置において、 請求項1又は2のいずれか1項に記載の相対角度検出装
置を、 前記使用者(100)の上部に、光が下方に向かって放
射されるように前記光源部(210)を配置し、 前記受光ユニット(221)を前記ヘッドマウントディ
スプレイ(102)の上に配置するように備え、 前記制御部(70)は、前記相対角度検出装置の検出し
た前記ヘッドマウントディスプレイ(102)の鉛直方
向に垂直な平面内での相対角度に応じて、前記画像表示
手段に表示する画像を変化させることを特徴とする仮想
現実感提供装置。6. A head mounted display (10) mounted on the head of the user (100) and having image display means for providing images to both eyes of the user (100).
2), and a control unit (70) for generating an image to be displayed on the image display means of the head-mounted display (102), wherein images provided to both eyes of the user (100) have different parallaxes. A virtual reality providing apparatus that provides a user with a three-dimensional image by using the relative angle detecting device according to claim 1, wherein the light is directed downward at an upper part of the user (100). The light source unit (210) is arranged so as to be radiated toward the head unit, and the light receiving unit (221) is arranged so as to be arranged on the head mounted display (102). An image displayed on the image display means can be changed according to a relative angle in a plane perpendicular to the vertical direction of the head mounted display (102) detected by the relative angle detecting device. Virtual reality providing apparatus according to claim.
該使用者(100)の両眼にそれぞれ画像を提供する画
像表示手段を有するヘッドマウントディスプレイ(10
2)と、 該ヘッドマウントディスプレイ(102)の前記画像表
示手段に表示する画像を生成する制御部(70)とを備
え、前記使用者(100)の両眼に提供する画像を視差
分異ならせることにより使用者に3次元画像を提供する
仮想現実感提供装置において、 請求項3に記載の相対角度検出装置を、 前記使用者(100)の上部に、光が下方に向かって放
射されるように前記光源部(210)を配置し、 前記受光ユニット(221)を前記ヘッドマウントディ
スプレイ(102)の上に配置するように備え、 前記制御部(70)は、前記相対角度検出装置の検出し
た前記ヘッドマウントディスプレイ(102)の鉛直方
向に垂直な平面内での相対角度に応じて、前記画像表示
手段に表示する画像を変化させることを特徴とする仮想
現実感提供装置。7. A head-mounted display (10) mounted on the head of the user (100) and having image display means for providing images to both eyes of the user (100).
2), and a control unit (70) for generating an image to be displayed on the image display means of the head-mounted display (102), wherein images provided to both eyes of the user (100) have different parallaxes. A virtual reality providing apparatus that provides a user with a three-dimensional image by using the relative angle detecting apparatus according to claim 3, wherein light is emitted downward to an upper part of the user (100). The light source unit (210) is disposed on the head mounted display (102), and the light receiving unit (221) is disposed on the head mounted display (102). An image displayed on the image display means is changed according to a relative angle in a plane perpendicular to a vertical direction of the head mounted display (102). Sensitive providing apparatus.
あって、 前記初期角度設定手段はボタンスイッチ(62)であ
り、使用者(100)は、所定方向に向いて前記ボタン
スイッチ(62)を操作することにより、前記所定の初
期方向であることを指示する仮想現実感提供装置。8. The virtual reality providing apparatus according to claim 7, wherein the initial angle setting means is a button switch (62), and the user (100) is turned on the button switch (60) in a predetermined direction. 62) A virtual reality providing apparatus that indicates the predetermined initial direction by operating the virtual reality providing apparatus.
装置であって、 前記光源部(210)からの偏光された光以外の光が前
記受光ユニット(221)に入射するのを低減する遮光
手段を備える仮想現実感提供装置。9. The virtual reality providing apparatus according to claim 7, wherein light other than polarized light from the light source unit (210) is reduced from entering the light receiving unit (221). A virtual reality providing apparatus provided with a light shielding means.
であって、 前記遮光手段は、前記使用者の移動範囲を囲むように前
記光源部(210)からつり下げられた遮光カーテン
(115)である仮想現実感提供装置。10. The virtual reality providing apparatus according to claim 9, wherein the light shielding means is a light shielding curtain (115) suspended from the light source unit (210) so as to surround a moving range of the user. ) Is a virtual reality providing apparatus.
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