显示设备、图像显示系统和图像显示方法技术方案

本发明专利技术涉及一种显示设备、图像显示系统和图像显示方法，该显示设备包括：显示装置，其在显示面上显示图像；检测装置，其检测具有磁性体的操作元件相对于所述显示面的位置；以及外力施加装置，其根据由所述检测装置所检测到的所述操作元件的位置和由所述显示装置所显示的图像内容、在由所述显示面所面向的空间内生成磁场，来经由所述磁性体向所述操作元件施加外力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于依照所显示的图像给用户提供力觉或者触觉的。
技术介绍
已知的是，若干设备将力觉和触觉的至少一个提供给用户的手或者手指，这包括具有附接到外部构件、以将外力提供给用户的手或者手指的操作元件的设备。例如，存在以下两种情况待放置在书桌等上的已知机械设备(robot device)，其包括待用户抓握的元件(操作元件)，经由该待用户抓握的元件将力觉或者触觉提供给用户 (JP-A-2007-510232)；以及将线缆设置成从用户的手或者手指延伸到固定定位的周围驱动源的设备，从而使得通过调整线缆的张力来产生力觉(JP-A-2003-17^62)。此外，作为未将操作元件附接到外部构件的设备，存在通过改变多个陀螺马达 (gyro motor)的角旋转速度来在期望的方向上生成外力的设备(JP-A-2004-177360)。 此外，提出了配备有标记器和内置马达的笔状操作元件，以依照由相机所检测到的该笔的位置来生成力，由此握住笔的用户可体验到触摸图像的感觉(Sho Kamuro, Kouta Minamizawa, Naoki Kawakami， and Susumu Tachi “ Pen de Touch， “ International Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques archive SIGGRAPH' 09，Posters，2009)。此外，提出了将两个马达和带子附接到手指的设备，从而使得对各个马达的旋转的方向的控制代表在手指按压的方向上的力(垂直力)和向旁边移动手指的力(剪切力)，从而使用户能够感觉对象的重量或者惯性质量(Kouta Minamizawa, Souichiro Fukamachi, Hiroyuki Kajimoto, Naoki Kawakami, and Susumu Tachi “ Wearable Haptic Display to Present Mass and Internal Dynamics of Virtual Objects," Transactions of the Virtual Reality Society of Japan,Vol. 13, No.1,2008-03)。如上所述，提出了各种用于依照输入操作来向用户提供力觉或者触觉的技术。具体地说，预期可将此类技术应用到虚拟现实领域或者类似领域，以给用户提供模拟与显示在显示单元上的图像的真实身体接触的感觉。
技术实现思路
然而，在将操作元件的一部分附接到外部构件的情况下(如在JP-A-2007-510232 和JP-A-2003-17^62中所公开的技术)，由于与操作元件的连接而强加了限制，并且，这引起了该操作元件的移动范围受到限制的问题(如在JP-A-2007-510232中所示出的设备)， 或者需要非常复杂的设置(如在JP-A-2003-17^62中所公开的技术)。虽然JP-A-2004-177360和其它两个现有技术文献提出了待用户穿戴或者握住的操作元件并不包括连接到外部构件的部件的技术，但是，这些技术需要用于运转马达或者致动器的电力，并且，电源(例如，电池)与该马达或者致动器一起被内嵌在用户穿戴的或者用户握住的操作元件中。本专利技术的一个目的在于依照图像的内容而使得能够向操作元件施加外力，与传统的操作元件相比较该操作元件具有更简单的设置和更大的操作自由度。为了实现此目的，在本专利技术的一个方面中，提供了一种显示设备，该显示设备包括显示装置，其在显示器表面上显示图像；检测装置，其检测包括磁性体的操作元件相对于所述显示面的位置；以及外力施加装置，其根据由所述检测装置所检测到的所述操作元件的位置和由所述显示装置所显示的图像的内容，通过在由所述显示面所面向的空间内生成磁场来经由所述磁性体向所述操作元件施加外力。优选的是，所述检测装置包括进行摄影的摄影装置，并且，所述检测装置基于由所述摄影装置所生成的所述操作元件的图像来检测所述操作元件的位置。进一步优选的是，所述显示装置合成对应于不同观察位置的多个图像，并且显示呈现在空间中的使得立体地看到假想物体的合成图像；所述检测装置包括具有不同摄影方向的多个摄影装置，并且，基于由该多个摄影装置分别拍摄的所述操作元件的图像来检测该操作元件在所述空间内相对于所述显示面的位置；并且所述外力施加装置向所述操作元件施加外力，该外力是根据所述假象物体在所述空间内的位置和由所述检测装置所检测到的所述操作元件的位置而确定的。进一步优选的是，所述外力施加装置包括线圈和存储电荷的电荷存储装置，并且， 所述外力施加装置对存储在所述电荷存储装置中的电荷进行放电以使电流流经该线圈，从而由该线圈生成磁场。进一步优选的是，所述操作元件包括反射预定波长范围的电磁波或者声波的反射器，并且，所述检测装置根据由该反射器所反射的反射波来检测所述操作元件的位置。进一步优选的是，所述操作元件包括反射预定波长范围的红外线(infrared light)的逆反射部件。进一步优选的是，所述检测装置分别在所述外力施加装置施加外力之前和之后检测所述操作元件的位置，并且，所述显示装置根据由所述检测装置所检测的所述操作元件的位置之间的距离以及由所述外力施加装置所施加的外力，来显示图像。此外，在本专利技术的另一方面中，提供了图像显示系统，该图像显示系统包括具有磁性体的操作元件；以及如在上文中所描述的显示设备。此外，在本专利技术的另一方面中，提供了图像显示方法，该图像显示方法包括以下步骤通过显示装置来在显示面上显示图像；通过检测装置来检测具有磁性体的操作元件相对于所述显示面的位置；以及通过外力施加装置，根据所述操作元件的位置和所述图像的内容，在所述显示面所面向的空间内生成磁场，来经由所述磁性体向所述操作元件施加外力。根据本专利技术，能够依照图像的内容而向操作元件施加外力，与传统的操作元件相比，该操作元件具有更简单的设置以及更高的操作自由度。附图说明现参照以下附图对本专利技术的示例性实施方式进行详细描述，其中图1是示出了根据本专利技术的示例性实施方式的图像显示系统的外部图的示意图2是示出了图像显示系统的设置的图；图3是用于解释图像显示系统的操作的流程图；图4是示出了根据修改后的实施方式的操作元件的示例的图；图5是示出了根据修改后的实施方式的图像显示系统的外部图的示意图；图6是用于解释使用多个线圈的外力施加单元的图；以及图7是用于解释根据修改后的实施方式的图像显示系统的操作的流程图。具体实施例方式1、设置图1是示出了根据本专利技术的示例性实施方式的图像显示系统1的外部图的示意图。图2是示出了图像显示系统1的设置的图。图像显示系统1是以下这种系统，其将内容(例如，电影或者游戏等)中的图像显示给用户、并且依照在所显示的图像中呈现的内容而将外力施加给该用户的身体，从而使得该用户体验到她/他仿佛正在触摸该图像的内容的感觉。在以下说明中，将x、y和ζ分量增大的方向分别称为χ(+)方向、y(+)方向和z(+) 方向，并且将x、y和ζ分量减小的方向称为χ(-)方向、y(_)方向和z(-)方向。图像显示系统1包括显示设备10和操作元件20。操作元件20具有类似于笔的形状的形状(从而使本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种显示设备，该显示设备包括：显示装置，其在显示面上显示图像；检测装置，其检测具有磁性体的操作元件相对于所述显示面的位置；以及外力施加装置，其根据由所述检测装置所检测到的所述操作元件的位置和由所述显示装置所显示的所述图像的内容，在所述显示面所面向的空间内生成磁场，来经由所述磁性体向所述操作元件施加外力。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：壶井雅史，木村真治，福本雅朗，堀越力，田村隆幸，
申请(专利权)人：株式会社NTT都科摩，
类型：发明
国别省市：JP