JPH08234141A

JPH08234141A - 頭部装着型映像表示装置

Info

Publication number: JPH08234141A
Application number: JP7310392A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Tabata; 誠一郎田端; Yoichi Iba; 陽一井場
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】観察対象物の映像の中心から端部までの映像
観察の全領域において、視度が視差または輻輳角に対応
した映像が得られるようにした頭部装着型映像表示装置
を提供する。【解決手段】観察者の左右眼球５Ｌ，５Ｒに対応する
ＬＣＤ１Ｌ，１Ｒを有し、ＬＣＤ１Ｌ，１Ｒに視差を有
する第１および第２の映像を夫々表示して立体観察し得
るようにした頭部装着型映像表示装置は、左右眼球の内
の少なくとも一方の眼球の視線方向を検出して観察領域
内における観察者の注視位置を決定する視線検出装置
（赤外線光源５１、投射レンズ５２、集光レンズ５３、
ＣＣＤ５４、赤外線透過フィルタ５５）と、該注視位置
の映像の視差または輻輳角に対応する視度調整信号を決
定する映像処理装置と、前記視度調整信号を受けてＬＣ
Ｄ１Ｌ，１Ｒの視度を調節するモータ３Ｌ，３Ｒとを具
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる映像を観察
者の左右眼球に導くことにより立体映像を観察し得るよ
うにした頭部装着型映像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立体観察に使用し得る頭部装着型映像表
示装置の従来例としては、例えば特開平2-281891号公報
に開示されたものがある。この従来例は、観察者の左右
眼球用に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および拡大レンズ
を夫々設けるとともに、該拡大レンズにより生じる左右
の虚像が一致するように支持するフレームを設け、両眼
視差により立体観察を行うようにしている。

【０００３】映像表示装置においては、一般に、視差ま
たは輻輳角と視度が一致するように構成しないと違和感
が生じるため、上記従来例では、所定条件において表示
される映像に関し輻輳角と視度が一致するように構成し
ている。しかし、上記従来例は、立体映像の観察時に
は、輻輳角は映像の内容（映像内の観察対象物体の大き
さや眼球からの距離等）により変化し、例えば遠距離の
物体を観察する場合には輻輳角は小さくなり、近距離に
位置する物体を観察する場合には輻輳角は大きくなると
いうことを考慮しておらず、観察対象物体の内容に応じ
て輻輳角が変化しているにも拘らず視度を固定するよう
にしているので、輻輳角と視度を無条件で一致させるこ
とはできず、結局、視差または輻輳角と視度の不一致に
よる違和感を解消することができない。

【０００４】この問題を解決しようとした従来例として
は、特開平５−３４４５４１号公報に開示されたものが
ある。この従来例は、映像表示装置の左右眼球の視線上
に夫々撮像素子を配置し、これら撮像素子によって撮像
した像を映像表示装置内の左右表示素子によって表示す
るとともに、オートフォーカス部からの撮像焦点距離信
号に基づいて映像表示装置内の表示レンズを移動させて
最適な視度に調整するようにしている。この従来例で
は、所定条件において輻輳角と視度が一致するので、立
体視における輻輳角と視度の不一致による違和感が軽減
される。

【０００５】また、特開平６−２３５８８５号公報に
は、観察者の両眼の視線方向を検出し、その視線方向の
変化に基づいて輻輳角を求め、その輻輳角に基づいて視
度を調整するようにした映像表示装置が開示されてい
る。この従来例では、輻輳位置（眼球から虚像までの距
離）をＺとし、瞳孔間隔（眼幅）をＩとし、輻輳角をθ
としたとき、Ｚ＝Ｉ／θを満たすように表示素子や接眼
光学系を移動させるようにしている。また、特開平３−
２９２０９３号公報には、注視点を検出し、その位置を
画像データと対比させ奥行き情報を割り出し、これに従
って接眼レンズを駆動させるようにした映像表示装置が
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−３４４
５４１号公報の従来例では、輻輳角と視度は観察領域の
ある１点（例えば中央点）のみで一致するようにしてお
り、観察領域の他の領域に存在する観察対象物に関して
は輻輳角と視度は一致せず、また、映像表示装置を装着
して映像を観察する場合には、通常、１点のみを注視し
続けることはあり得ないことから、実際には、輻輳角と
視度の不一致による違和感が解消されないことになる。

【０００７】また、上記特開平６−２３５８８５号公報
の従来例では、観察者から離れた位置に投影される虚像
が固定された平面である場合、虚像の中心部を注視した
ときの輻輳角よりも虚像の端部を注視したときの輻輳角
の方が小さくなるため、この従来例の映像表示装置によ
って虚像の端部を注視すると、虚像の中心部を注視した
ときの輻輳角よりも輻輳角が小さくなり、本来位置すべ
き位置よりも遠方に像が導かれてしまう。したがって、
観察対象物が端部に表示された場合には、輻輳角と視度
が一致しない問題が生じる。また、特開平３−２９２０
９３号公報の従来例では、奥行き情報を割り出す際の具
体的な構成が示されておらず、奥行き情報を割り出すた
めの好適な方法が開示されていない。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、観察対象物の映像の中心から端部まで
の映像観察の全領域において、視度が視差または輻輳角
に対応した映像が得られるようにした頭部装着型映像表
示装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の請求項１の構成は、観察者の左右の眼球に対応する第
１および第２の映像表示部を有し、これら第１および第
２の映像表示部に視差を有する第１および第２の映像を
夫々表示して立体観察し得るようにした頭部装着型映像
表示装置において、観察者の左右の眼球の内の少なくと
も一方の眼球の視線方向を検出して観察領域内における
観察者の注視位置を決定し、該注視位置の映像の視差ま
たは輻輳角に対応する視度調整信号を決定する注視位置
決定手段と、前記視度調整信号を受けて前記第１および
第２の映像表示部の視度を調節する視度調節機構とが設
けられており、前記注視位置決定手段は、前記視度調整
信号を、複数の視度調整信号またはそれに関連する信号
の中から前記注視位置に基づいて選択する視度調整信号
選択手段を具えることを特徴とするものである。

【００１０】本発明の請求項１の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、観察者の左右の眼球に対応する第１
および第２の映像表示部に視差を有する第１および第２
の映像を夫々表示して立体観察を行う際には、注視位置
決定手段が、観察者の左右眼球の内の少なくとも一方の
眼球の視線方向を検出して観察領域内における観察者の
注視位置を決定するだけで、前記注視位置の映像の視差
または輻輳角に対応する視度調整信号が決定され、その
視度調整信号を受けた視度調節機構が前記第１および第
２の映像表示部の視度を調節するから、その注視位置で
は視差または輻輳角に対応した視度（映像の奥行き）で
映像を観察することができる。したがって、映像の中心
から映像の端部までの映像観察の全領域において視度が
視差または輻輳角に対応した映像が得られ、視差または
輻輳角と視度の不一致による違和感が解消される。ま
た、前記注視位置決定手段は、前記視度調整信号を、複
数の視度調整信号またはそれに関連する信号の中から前
記注視位置に基づいて選択する視度調整信号選択手段を
具えるので、複数の視度調整信号の中から視度調整信号
を選択することにより視度調整の応答速度を高速化する
ことができる。ここでは予め設定された複数の視度調整
信号を選択してもよく、また視度調整信号選択手段の選
択状況に基づいてその都度出力される予め設定された複
数の視度調整信号を間接的に選択する方法でもよい。勿
論、複数の視度調整信号は必ずしも予め設定されている
必要はなく、時間的に変化するものであっても構わな
い。

【００１１】本発明の請求項２の構成は、上記請求項１
において、前記注視位置決定手段は、観察対象物に基づ
いて前記第１および第２の映像の映像信号を生成する映
像信号生成手段を具え、該映像信号生成手段へ注視位置
信号が伝送された後に当該注視位置に存在する観察対象
物に対応する視度調整信号が決定されるようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１２】本発明の請求項２の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、決定すべき１点について求めるだけ
で済むので、視度調整における信号伝送量を減少させて
映像表示装置およびその制御を簡略化することができ
る。

【００１３】本発明の請求項３の構成は、上記請求項１
において、前記第１および第２の映像表示部は液晶表示
素子であり、前記視度調節機構は前記液晶表示素子を前
記左右眼球に対し移動させることにより視度の調節を行
うことを特徴とするものである。

【００１４】頭部装着型表示装置を小型軽量にするため
には映像表示部として液晶表示素子（ＬＣＤ）を用いる
ことが有効であるが、液晶表示素子は見る角度が垂直か
ら傾くほど見え方が悪化するため、頭部装着型映像表示
装置では液晶表示素子から垂直方向に射出する光線が集
まる位置に眼球を位置させることにより良好な映像が得
られるようにする。そのため、本発明の請求項３の構成
の頭部装着型映像表示装置によれば、前記液晶表示素子
を前記左右眼球に対し移動させるようにしているので、
上記位置関係を変えずに常に良好な映像を観察しつつ視
度調整を行うことができる。また、見かけ上の大きさ
（視野）も変化しないので、光学系の移動に視度調節を
行う場合に比してより好適である。

【００１５】本発明の請求項４の構成は、上記請求項１
において、前記注視位置決定手段は、前記観察領域を複
数の領域に分割したときのどの領域に前記注視位置が属
するかを決定し、該決定された領域に対応した視度調整
信号を決定することを特徴とするものである。

【００１６】本発明の請求項４の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、注視位置が領域として分割されてい
るため、その分割した領域の数だけ視度調整信号を用意
しておけばよい。そのため、注視位置を点として求める
場合に比べて視度調整信号の記録量の節約やそれを導く
ための演算処理の省略が可能となり、高速化や安価化が
達成される。

【００１７】本発明の請求項５の構成は、上記請求項
１、３、４において、前記視差を有する第１および第２
の映像の映像信号を生成する２台のカメラを有し、該２
台のカメラの何れか一方は複数の測距機構を有し、前記
視度調整信号は、前記複数の測距機構により測距される
観察対象物までの距離に応じて出力される距離信号であ
ることを特徴とするものである。

【００１８】本発明の請求項５の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、上記構成により、２台のカメラによ
り視差のある第１および第２の映像の映像信号ならびに
該映像中の各々の観察対象物までの距離に応じた複数の
距離信号が得られる。そのため、観察者の注視位置に基
づいて、その注視位置に対応した映像の距離信号により
視度が調節されるため、リアルタイムで映像観察が可能
な頭部装着型映像表示装置が達成される。

【００１９】本発明の請求項６の構成は、上記請求項２
において、前記映像信号生成手段は前記視差を有する第
１および第２の映像の映像信号を生成する２台のカメラ
を有し、該２台のカメラの何れか一方は複数の測距機構
を有し、前記視度調整信号は、前記複数の測距機構によ
り測距される観察対象物までの距離に応じて出力される
距離信号であることを特徴とするものである。

【００２０】本発明の請求項６の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、上記構成により、映像信号生成手段
の２台のカメラにより視差のある第１および第２の映像
の映像信号ならびに該映像中の各々の観察対象物までの
距離に応じた複数の距離信号が得られる。そのため、観
察者の注視位置に基づいて、その注視位置に対応した映
像の距離信号により視度が調節されるため、リアルタイ
ムで映像観察が可能な頭部装着型映像表示装置が達成さ
れる。

【００２１】本発明の請求項７の構成は、上記請求項１
〜４において、前記第１および第２の映像の映像信号な
らびに該映像中の観察対象物に対応して付与された複数
の距離信号を記録した記録媒体から前記第１および第２
の映像の映像信号を夫々前記第１および第２の映像表示
部に送信するとともに、前記複数の距離信号を前記複数
の視度調整信号として再生する再生装置を有することを
特徴とするものである。

【００２２】本発明の請求項７の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、上記構成により、観察者の左右眼球
に合わせた視差のある映像の映像信号が記録された各種
の記録媒体からの立体映像を楽しむことができるととも
に、観察者の注視位置に基づいて、その注視位置に対応
した映像の距離信号により視度が調節される。

【００２３】本発明の請求項８の構成は、上記請求項７
において、前記第１および第２の映像の映像信号ならび
に該映像中の観察対象物に対応して付与された複数の距
離信号が、コンピュータにより作成された信号であるこ
とを特徴とするものである。

【００２４】本発明の請求項８の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、複数の距離信号がコンピュータによ
り作成された信号であるので、観察者の注視位置に対応
した映像の距離を設定する際に、その距離を前記コンピ
ュータにより作成された信号を用いる計算処理により導
くことができ、処理の高速化および距離信号の情報量の
節約が可能になる。

【００２５】本発明の請求項９の構成は、上記請求項１
〜４において、前記複数の視度調整信号またはそれに関
連する信号は、前記第１および第２の映像の映像信号間
の相関計算を行って生成した信号であることを特徴とす
るものである。

【００２６】本発明の請求項９の構成の頭部装着型映像
表示装置によれば、映像間の相関計算を行うことによっ
て視度調整信号を生成するので、既に作成されている映
像を用いても輻輳状態と視度とが一致した映像を提示す
ることができる。

【００２７】上記目的のため、本発明の請求項１０の構
成は、観察者の第１および第２の眼球の夫々に視差を有
する映像を表示する映像表示部を有し、立体観察が可能
な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調
整信号に従い前記映像表示部の視度を調節する視度調節
機構と、前記映像の視差または輻輳角に関連する複数の
視度調整信号またはそれに関連する信号を生成する視度
調整信号生成手段と、観察者の第１および第２の眼球の
内の少なくとも一方の眼球の視線方向を検出して観察領
域内における観察者の注視位置を決定する注視位置決定
手段と、前記視度調節機構に入力する視度調整信号を前
記複数の視度調整信号またはそれに関連する信号の中か
ら前記注視位置に基づいて選択する視度調整信号選択手
段とを具えることを特徴とするものである。

【００２８】本発明の請求項１０の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、観察者の第１および第２の眼球に
対応する映像表示部に視差を有する映像を夫々表示して
立体観察を行う際には、注視位置決定手段が、観察者の
第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の眼球の視
線方向を検出して観察領域内における観察者の注視位置
を決定するだけで、前記注視位置の映像の視差または輻
輳角に対応する視度調整信号が決定され、その視度調整
信号を受けた視度調節機構が前記映像表示部の視度を調
節するから、その注視位置では視差または輻輳角に対応
した視度（映像の奥行き）で映像を観察することができ
る。したがって、映像の中心から映像の端部までの映像
観察の全領域において視度が視差または輻輳角に対応し
た映像が得られ、視差または輻輳角と視度の不一致によ
る違和感が解消される。また、視度調整信号を前記複数
の視度調整信号またはそれに関連する信号の中から前記
注視位置に基づいて選択するので、視度調整の応答速度
を高速化することができる。

【００２９】上記目的のため、本発明の請求項１１の構
成は、観察者の第１および第２の眼球の夫々に視差を有
する映像を表示する映像表示部を有し、立体観察が可能
な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調
整信号に従い前記映像表示部の視度を調節する視度調節
機構と、観察者の第１および第２の眼球の内の少なくと
も一方の眼球の視線方向を検出して観察領域内における
観察者の注視位置を決定する注視位置決定手段と、前記
視度調節機構に入力する視度調整信号を前記複数の視度
調整信号またはそれに関連する信号の中から前記注視位
置に基づいて選択する視度調整信号選択手段と、前記映
像の映像信号を生成する映像信号生成手段と、前記映像
の視差または輻輳角に関連する複数の視度調整信号また
はそれに関連する信号を生成する視度調整信号生成手段
と、前記映像信号に前記複数の視度調整信号またはそれ
に関連する信号を重畳する合波器と、前記合波器により
重畳された重畳信号を送信する送信手段とより成る映像
作成装置と、前記送信手段により送信された重畳信号を
受信し、前記映像信号を前記映像表示部へ伝送し、前記
視度調整信号またはそれに関連する信号を前記視度調整
信号選択手段へ伝送する受信手段とを具えることを特徴
とするものである。

【００３０】本発明の請求項１１の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、映像信号と視度信号とを合波して
送信するので、１本の信号線または１つのチャンネルで
信号を送信することができる。また、映像信号と視度信
号との同期を保った見やすい映像を提供することでき
る。

【００３１】本発明の請求項１２の構成は、上記請求項
１０において、前記視差を有する映像の映像信号と前記
複数の視度調整信号またはそれに関連する信号とを記録
媒体に記録する記録装置と、前記記録媒体に記録された
視差を有する映像の映像信号を前記第１および第２の映
像表示部に送信するとともに、前記視差を有する映像の
映像信号および該映像中の観察対象物に対応して付与さ
れた複数の距離信号を前記複数の視度調整信号として再
生する再生装置とを具えることを特徴とするものであ
る。

【００３２】本発明の請求項１２の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、立体映像（ステレオ映像）に映像
の視差や輻輳と対応した複数の視度調整信号が付与され
た記録媒体を生成することができる。この記録媒体を再
生して本発明の頭部装着型映像表示装置で観察すること
により、視度と輻輳とが合った映像を楽しむことができ
る。また、映像観察時には再生装置と頭部装着型映像表
示装置の本体とを用意すればよいので、システムを簡略
化することができる。

【００３３】本発明の請求項１３の構成は、上記請求項
１０〜１２において、前記複数の視度調整信号またはそ
れに関連する信号は前記映像の映像領域中の座標と対応
付けられており、前記視度調整信号選択手段は、前記注
視位置決定手段により決定される注視位置に基づいて対
応する映像領域内の座標を決定し、その座標に基づいて
視度調整信号を選択することを特徴とするものである。

【００３４】本発明の請求項１３の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、注視位置と予め設定されている座
標を比較選択すれば良いだけなので、視度選択の速度を
一層速くすることができる。

【００３５】本発明の請求項１４の構成は、上記請求項
１０において、前記映像の視差または輻輳角に関連する
複数の視度調整信号は、前記第１および第２の映像間の
相関計算により生成される信号であることを特徴とする
ものである。

【００３６】本発明の請求項１４の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、映像間の相関計算を行うことによ
って視度調整信号を生成するので、既に作成されている
映像を用いても輻輳状態と視度とが一致した映像を提示
することができる。

【００３７】上記目的のため、本発明の請求項１５の構
成は、観察者の第１および第２の眼球の夫々に視差を有
する映像を表示する映像表示部を有し、立体観察が可能
な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調
整信号に従い前記映像表示部の視度を調節する視度調節
機構と、前記映像の視差または輻輳角に関連して前記視
度調節機構を作動させる視度調整信号またはそれに関連
する信号を、前記映像の表示領域内の観察対象物に対応
して各々生成する複数の視度調整信号生成手段と、観察
者の第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の眼球
の視線方向を検出して観察領域内における観察者の注視
位置を決定する注視位置決定手段と、前記複数の視度調
整信号生成手段の何れか１つを前記注視位置に基づいて
選択する視度調整信号生成手段選択手段とを具え、前記
視度調整信号生成手段選択手段により選択された視度調
整信号生成手段によって生成した視度調整信号またはそ
れに関連する信号を前記入力される視度調整信号として
前記視度調節機構へ入力することを特徴とするものであ
る。

【００３８】本発明の請求項１５の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、観察者の第１および第２の眼球に
対応する映像表示部に視差を有する映像を夫々表示して
立体観察を行う際には、注視位置決定手段が、観察者の
第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の眼球の視
線方向を検出して観察領域内における観察者の注視位置
を決定するだけで、前記注視位置の映像の視差または輻
輳角に対応する視度調整信号が決定され、その視度調整
信号を受けた視度調節機構が前記映像表示部の視度を調
節するから、その注視位置では視差または輻輳角に対応
した視度（映像の奥行き）で映像を観察することができ
る。したがって、映像の中心から映像の端部までの映像
観察の全領域において視度が視差または輻輳角に対応し
た映像が得られ、視差または輻輳角と視度の不一致によ
る違和感が解消される。また、前記複数の視度調整信号
生成手段の中から適切な視度調整信号生成手段を前記注
視位置に基づいて選択するので、視度調整の応答速度を
高速化することができる。

【００３９】上記目的のため、本発明の請求項１６の構
成は、観察者の第１および第２の眼球の夫々に視差を有
する映像を表示する映像表示部を有し、立体観察が可能
な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調
整信号に従い前記映像表示部の視度を調節する視度調節
機構と、観察者の第１および第２の眼球の内の少なくと
も一方の眼球の視線方向を検出して観察領域内における
観察者の注視位置を決定する注視位置決定手段と、前記
映像の映像信号を生成する映像信号生成手段と、前記映
像の視差または輻輳角に関連して前記視度調節機構を作
動させる視度調整信号またはそれに関連する信号を、前
記映像の表示領域内の観察対象物に対応して各々生成す
る複数の視度調整信号生成手段と、前記注視位置決定手
段からの注視位置信号を受信する注視位置信号受信手段
と、前記注視位置信号受信手段が受信した注視位置信号
に基づいて前記複数の視度調整信号生成手段の何れか１
つを選択する視度調整信号生成手段選択手段と、前記映
像信号に前記視度調整信号生成手段選択手段が選択した
視度調整信号生成手段により生成される視度調整信号ま
たはそれに関連する信号を重畳する合波器と、前記合波
器により重畳された重畳信号を送信する送信手段とより
成る映像作成装置と、前記送信手段により送信された重
畳信号を受信し、前記映像信号を前記映像表示部へ伝送
し、前記視度調整信号またはそれに関連する信号を前記
視度調整機構へ伝送する受信手段とを具えることを特徴
とするものである。

【００４０】本発明の請求項１６の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、映像作成装置が映像信号と視度調
整信号とを合波して送信するので、１本の信号線または
１つのチャンネルで本発明の頭部装着型映像表示装置に
信号を送信することができる。また、映像信号と視度調
整信号との同期を保った見やすい映像のための信号を送
信することができる。

【００４１】本発明の請求項１７の構成は、上記請求項
１または１５において、前記注視位置決定手段により決
定された注視位置を表わす信号に基づいて前記注視位置
に相当する前記映像の表示領域内の観察対象物の解像度
を向上させる解像度向上手段を具えることを特徴とする
ものである。

【００４２】本発明の請求項１７の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、観察者の注視位置で解像度の高い
映像を伝送することができるので、効果的に映像を伝送
することができる。

【００４３】本発明の請求項１８の構成は、上記請求項
１５または１７において、前記視差を有する第１および
第２の映像の映像信号を生成する２台のカメラを有し、
前記複数の視度調整信号生成手段は何れか一方のカメラ
内に組み込まれ前記注視位置に対応する複数の測距機構
であり、前記視度調整信号は、前記複数の測距機構によ
り測距される観察対象物までの距離に応じて出力される
距離信号であることを特徴とするものである。

【００４４】本発明の請求項１８の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、上記構成により、２台のカメラに
より視差のある第１および第２の映像の映像信号ならび
に該映像中の各々の観察対象物までの距離に応じた複数
の距離信号が観察者の注視位置により設定される。そし
て、観察者の注視位置に対応した映像の距離信号により
視度が調節されるため、リアルタイムで映像観察が可能
な頭部装着型映像表示装置が達成される。

【００４５】本発明の請求項１９の構成は、上記請求項
１６において、前記映像信号生成手段は前記視差を有す
る第１および第２の映像の映像信号を生成する２台のカ
メラを有し、前記複数の視度調整信号生成手段は何れか
一方のカメラ内に組み込まれ前記注視位置に対応する複
数の測距機構であり、前記視度調整信号は、前記複数の
測距機構により測距される観察対象物までの距離に応じ
て出力される距離信号であることを特徴とするものであ
る。

【００４６】本発明の請求項１９の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、上記構成により、映像信号生成手
段の２台のカメラにより視差のある第１および第２の映
像の映像信号ならびに該映像中の各々の観察対象物まで
の距離に応じた複数の距離信号が観察者の注視位置によ
り設定される。そして、観察者の注視位置に対応した映
像の距離信号により視度が調節されるため、リアルタイ
ムで映像観察が可能な頭部装着型映像表示装置が達成さ
れる。

【００４７】本発明の請求項２０の構成は、上記請求項
１７において、前記視差を有する第１および第２の映像
の映像信号を生成する２台のカメラを有し、前記複数の
視度調整信号生成手段は何れか一方のカメラ内に組み込
まれ前記注視位置に対応する複数の測距機構であり、前
記視度調整信号は、前記複数の測距機構により測距され
る観察対象物までの距離に応じて出力される距離信号で
あるとともに、前記解像度向上手段は、前記２台のカメ
ラ内に配され前記注視位置に相当する前記映像の表示領
域内の観察対象物を合焦するフォーカシング機構である
ことを特徴とするものである。

【００４８】本発明の請求項２０の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、観察者の注視位置で解像度の高い
焦点の合った映像を伝送することができるので、効果的
に映像を伝送することができる。

【００４９】本発明の請求項２１の構成は、上記請求項
１５〜１７において、前記複数の視度調整信号生成手段
は前記映像の映像領域内の座標と対応付けられており、
前記視度調整信号生成手段選択手段は、前記注視位置決
定手段により決定される注視位置に基づいて対応する映
像領域内の座標を決定し、その座標に基づいて視度調整
信号生成手段を選択することを特徴とするものである。

【００５０】本発明の請求項２１の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、注視位置と予め設定されている座
標とを比較して視度調整信号生成手段を選択すればよい
だけなので、視度調整信号生成手段の選択の速度を一層
速くすることができる。

【００５１】上記目的のため、本発明の請求項２２の構
成は、観察者の第１および第２の眼球の夫々に視差を有
する映像を表示する映像表示部を有し、立体観察が可能
な頭部装着型映像表示装置において、前記映像表示部の
視度を調節する視度調節機構と、観察者の第１および第
２の眼球の内の少なくとも一方の眼球の視線方向を検出
して観察領域内における観察者の注視位置を決定する注
視位置決定手段と、前記注視位置決定手段により決定さ
れた注視位置と前記第１および第２の映像間の相関計算
とに基づき前記視度調節機構を作動させる視度調整信号
を出力する視度調整信号生成手段とを具えることを特徴
とするものである。

【００５２】本発明の請求項２２の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、観察者の第１および第２の眼球に
対応する映像表示部に視差を有する映像を夫々表示して
立体観察を行う際には、注視位置決定手段が、観察者の
第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の眼球の視
線方向を検出して観察領域内における観察者の注視位置
を決定するだけで、前記注視位置の映像の視差または輻
輳角に対応する視度調整信号が決定され、その視度調整
信号を受けた視度調節機構が前記映像表示部の視度を調
節するから、その注視位置では視差または輻輳角に対応
した視度（映像の奥行き）で映像を観察することができ
る。したがって、映像の中心から映像の端部までの映像
観察の全領域において視度が視差または輻輳角に対応し
た映像が得られ、視差または輻輳角と視度の不一致によ
る違和感が解消される。また、前記第１および第２の映
像間の相関計算を行うことによって視度調整信号を生成
するので、既に作成されている映像を用いても輻輳状態
と視度とが一致した映像を提示することができる。

【００５３】本発明の請求項２３の構成は、上記請求項
２２において、前記視度調整信号生成手段は、前記第１
および第２の映像に対応する視差分布信号を生成する視
差分布信号生成装置と、前記第１の映像の映像信号およ
び前記視差分布信号を伝送する伝送手段と、伝送された
信号の内前記視差分布信号を分配する分配手段と、分配
された視差分布信号の一方および前記第１の映像の映像
信号から前記第２の映像の映像信号を生成する映像信号
生成手段とを有し、前記視度調整機構へ伝送する視度調
整信号を、前記分配された視差分布信号の他方および前
記注視位置決定手段により決定された前記注視位置に基
づき決定する視度調整信号選択手段とを具えることを特
徴とするものである。

【００５４】本発明の請求項２３の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、視度調整信号を映像信号の一部と
して伝送する視差分布信号を用いるので、伝送容量を少
なくすることができる。

【００５５】上記目的のため、本発明の請求項２４の構
成は、観察者の第１および第２の眼球の夫々に表示する
ための視差を有する映像の映像信号を生成する映像信号
生成手段と、前記映像信号の視差または輻輳角に関連す
る、複数の視度調整信号またはそれに関連する信号を生
成する視度調整信号生成手段と、前記映像信号に前記複
数の視度調整信号またはそれに関連する信号を重畳する
合波器と、前記合波器により重畳された重畳信号を送信
する送信手段とを具えることを特徴とするものである。

【００５６】本発明の請求項２４の構成の映像作成装置
によれば、映像信号と視度調整信号とを合波して送信す
るので、１本の信号線または１つのチャンネルで本発明
の頭部装着型映像表示装置に信号を送信することができ
る。また、映像信号と視度調整信号との同期を保った見
やすい映像のための信号を送信することができる。

【００５７】上記目的のため、本発明の請求項２５の構
成は、観察者の第１および第２の眼球の夫々に表示する
ための視差を有する映像の映像信号を生成する映像信号
生成手段と、前記映像信号の視差または輻輳角に関連す
る、複数の視度調整信号またはそれに関連する信号を生
成する視度調整信号生成手段と、前記映像信号および前
記複数の視度調整信号またはそれに関連する信号を記録
媒体に記録する記録装置とを具えることを特徴とするも
のである。

【００５８】本発明の請求項２５の構成の頭部装着型映
像表示装置によれば、立体映像に映像の視差や輻輳と対
応した複数の視度調整信号が付与された記録媒体を生成
することができる。この記録媒体を再生して本発明の頭
部装着型映像表示装置で観察することにより視度と輻輳
とが合った映像を楽しむことができる。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は本発明の頭部装着型映
像表示装置（ＨＭＤ）の第１実施形態の構成を示すシス
テム図である。図１において、１Ｌ，１Ｒは夫々、左右
眼用映像表示部であり、本例では液晶表示素子（ＬＣ
Ｄ）を用いている。ＬＣＤ１Ｌ，１Ｒは夫々、コントロ
ーラ２Ｌ，２Ｒから図４に例示するような映像の映像信
号（以下、映像信号と称す）を入力されるとともに、視
度調整信号を入力されたモータ（視度調節機構）３Ｌ，
３Ｒによって光軸方向に位置を調整されて、接眼光学系
４Ｌ，４Ｒを介して観察者の左右眼球５Ｌ，５Ｒの夫々
に第１および第２の映像を導く。それにより、観察者の
左右眼球５Ｌ，５Ｒには夫々、前記第１および第２の映
像が虚像として空中に拡大投影され、両眼視差により立
体観察がなされる。

【００６０】接眼光学系４Ｌの眼球の向かい側にはＬＥ
Ｄ等の赤外線を発する赤外線光源５１および投射レンズ
５２が配置されており、赤外線光源５１から射出した赤
外線は投射レンズ５２および接眼光学系４Ｌのプリズム
部を介して眼球４Ｌの角膜に入射し、角膜からの反射光
は再びプリズム部を透過して、集光レンズ５３を介して
ＣＣＤ５４で受光される。その際、ＣＣＤ５４にＬＣＤ
像の反射光が入射しないよう、ＣＣＤ５４の手前に赤外
線のみを透過する赤外線透過フィルタ５５を設ける。な
お、本実施形態では左眼の光学系のみに上記各素子より
成る視線検出装置を設けたが、右眼の光学系のみに設け
ても、両眼の光学系に設けてもよい。この視線検出装置
によれば、眼球の回転角によって赤外線の反射光が受光
される位置が異なるので、この受光位置信号を取り出す
ことにより、眼球の回転角、つまり観察領域内における
注視位置を検出することができる。

【００６１】次に、本実施形態の作用を図２のフローチ
ャートにより原理的に説明する。まず、図２のプロセス
１で、ＨＭＤ内に組み込まれた上記視線検出装置によっ
てＨＭＤ装着者（観察者）の視線を検出し、観察領域内
におけるＨＭＤ装着者の注視領域（注視位置）を決定す
る。次に、プロセス２で、上記プロセス１で決定された
注視領域に存在する観察対象像の輻輳角に相当する視度
を決定する。そして、次のプロセス３で、上記プロセス
２で決定した視度となるようＨＭＤ内の接眼光学系４
Ｌ，４Ｒの視度を調整する。これら一連のプロセスを繰
り返すことにより、ＨＭＤ装着者が観察領域のいかなる
領域を見ても視差または輻輳角と視度が一致することに
なるので、視差または輻輳角と視度の不一致による違和
感が解消される。

【００６２】具体的には、上記立体観察において、観察
者が注視している観察対象物体と観察者の左右眼球との
相対的な位置関係に応じて視度を調節する。すなわち、
ＬＣＤ１Ｌ，１Ｒは、視度調整信号に基づくモータ３
Ｌ，３Ｒの作動より光軸方向（図１の矢印方向）の位置
を調整されて、図３（ａ）に示すように遠距離に存在す
る観察対象物体の映像に注視している場合よりも、同図
（ｂ）に示すように近距離に存在する観察対象物体の映
像に注視している場合の方が、ＬＣＤ１Ｌ，１Ｒが凹面
ミラーの状態に近づいて輻輳角が大きくなるとともに、
視度が大きくなる（正の方向に変化する）。よって、図
４に例示するような視差の異なる映像を左右眼用の映像
信号（第１および第２の映像信号）により表示し、観察
者が注視している観察対象物体の視差に適合する視度と
なるようにＬＣＤ１Ｌ，１Ｒを光軸方向に移動すること
により、図３（ａ）、（ｂ）のように輻輳角と視度を一
致させることができ、その場合、観察者が違和感を感じ
ることはなくなる。

【００６３】なお、本実施形態ではＬＣＤ１Ｌ，１Ｒの
位置を左右眼球５Ｌ，５Ｒに対し移動させることにより
視度調整を行っているが、これに限定されるものではな
く、例えば接眼光学系４Ｌ，４Ｒの位置を左右眼球５
Ｌ，５Ｒに対し光軸方向に移動させたり、液晶等の屈折
率を変化させ得る材料を光学部材として用いてその印加
電圧等を調整することにより屈折率を電気的に変化させ
て視度調整を行うようにしてもよい。

【００６４】また、上記視線検出による注視位置検出の
分解能は、図５（ａ）に示すように全領域を横方向で３
領域に分割したり、図５（ｂ）に示すように全領域を縦
横方向で夫々３分割して合計９領域に分割したりするこ
とにより、適宜調整することができる。その場合、分解
能を高くすればするほど、より輻輳角（視差）と視度を
一致させることができるが、分解能を高くするほど後述
する視度決定の処理が複雑化する。つまり、複数の視度
調整信号またはそれに関連する信号は、映像領域内の座
標と対応付けられており、視度調整信号選択手段は注視
位置決定手段により決定される注視位置に基づいて対応
する映像領域内座標を決定し、その座標に基づいて視度
調整信号を選択する構成とすることができる。

【００６５】次に、上述した視度調整信号を生成するシ
ステムを図６により説明する。図６は左右２台のカメラ
６Ｌ，６Ｒを用いて立体撮像カメラを構成したシステム
を示し、観察対象物体を左右２台のカメラで撮像するこ
とにより、視差のある左右眼球用の映像を得ることがで
きる。この立体撮像カメラは、左右眼球用の映像信号を
出力する他、左右何れか一方（図示例では左）のカメラ
内に組み込まれている複数の測距機構６ａにより、複数
の観察対象物体までの距離に応じた距離信号を夫々出力
する。例えば、図７に示すように、撮像領域内に測距ポ
イントが９つ存在する場合には、９つの距離信号を出力
するようにする。

【００６６】図８は上述した立体撮像カメラと図１の頭
部装着型映像表示装置とを組み合わせたシステムを示す
ブロック図である。この頭部装着型映像表示装置を含む
システムは、映像作成装置１０および映像処理装置１１
を具えて成り、映像作成装置１０は、立体撮像カメラ１
２（複数の測距機構１２ａを含む）、合波器１４および
送信機１５より成る。上記複数の測距機構から出力され
る複数の距離信号は、測距ポイント毎に対応付けがなさ
れており、合波器１４において立体撮像カメラ１２から
入力された映像信号と重畳される。その際、信号の重畳
方法としては映像信号の垂直ブランキング期間に信号を
重ねる方法が有効である。この距離信号を重畳した映像
信号は、送信機１５により立体撮像カメラ１２から入力
された音声信号とともに映像処理装置１１に送信され
る。

【００６７】映像処理装置１１は、受信機１６、映像／
音声検波器１７、映像／距離分波器１８、ＬＣＤコント
ローラ１９、視度コントローラ２０、距離信号選択器５
６および音声信号処理回路２１より成る。受信機１６で
受信された距離信号を含む映像信号および音声信号は、
まず映像／音声検波器１７で音声信号のみが抽出されて
音声信号処理回路２１に入力され、次に映像／距離分波
器１８で映像信号内の距離信号が抽出されて、最終的に
映像信号のみがＬＣＤコントローラ１９に入力され、図
１のＬＣＤへ送信される。音声信号処理回路２１は入力
された音声信号に信号処理を加えた後、スピーカ（図１
０参照）に送信する。

【００６８】映像／距離分波器１８で抽出された複数の
距離信号は、距離信号選択器５６へ入力される。ここ
で、図１のＣＣＤ５４からの注視位置信号に基づいて、
観察領域内における注視位置に対応する測距ポイントの
距離信号が選択される。例えば、観察者がＬＣＤ表示領
域内のあるポイントを注視している場合には、そのポイ
ントに対応する撮像領域内の測距ポイントの距離信号が
選択される。このようにして選択された距離信号は、視
度コントローラ２０で視度調整信号に変換され、例えば
図１のＬＣＤ１Ｌ，１Ｒを駆動するモータ３Ｌ，３Ｒに
夫々入力される。

【００６９】図９は本発明の頭部装着型映像表示装置の
第２実施形態の構成を示すシステム図である。この第２
実施形態は、上記第１実施形態に対し映像信号の送信方
法を変更している。すなわち、第１実施形態の図８の構
成では、映像作成装置１０によって作成した映像を直
接、映像処理装置１１に送信するようにしているが、本
実施形態では、図９に示すように、映像作成装置１０に
よって作成した距離信号、映像信号および音声信号を含
む映像を一旦記録装置２２によって記録媒体（例えばビ
デオテープ）２３に記録しておき、観察者が実際に観察
を行うときにその記録媒体２３を再生装置２４で再生す
るようにしている。その場合、観察者側には、図１０の
斜視図に示すように、再生装置（例えばビデオデッキ）
２４、映像処理装置１１、およびディスプレイ装置２
５、ヘッドフォン（スピーカを内蔵している）２６、支
持部材２７等より成る頭部装着型映像表示装置２８を用
意するだけでよく、映像作成装置１０を分離したコンパ
クトな映像表示システムを構成することができる。

【００７０】図１１は本発明の頭部装着型映像表示装置
の第３実施形態の構成を示すシステム図である。この第
３実施形態は、図９の第２実施形態の映像作成装置１０
をコンピュータグラフィックスデータ（ＣＧデータ）入
力装置３０およびデータ作成装置３１に置き換えて構成
したものであり、第２実施形態のようにカメラ等により
取り込んだ映像から立体観察のための映像を作成するの
ではなく、ＣＧ技術を用いて映像を画像処理によって作
成する。

【００７１】図１１において、まず、ＣＧデータ入力装
置３０より所望のＣＧ像に対応するＣＧデータをデータ
作成装置３１に入力すると、データ作成装置３１は、こ
のＣＧデータに基づいて、所定の眼幅を有する左右眼球
から見たときの左右映像データや、奥行きを表わす複数
の距離データを作成する。次に、これらの左右映像デー
タおよび距離データを記録装置２２によって記録媒体
（光磁気ディスク；ＭＯやフロッピーディスク等）３２
に記録しておく。そして、この記録媒体３２を再生装置
２４に挿入して前記各データを再生し、ＣＧ像信号に変
換してから映像処理装置１１に出力する。

【００７２】この第３実施形態の映像表示システムは、
以下のようにしてバーチャルリアリティに対応させるこ
とができる。すなわち、図１２に示すように、観察者が
表示されている映像（ＣＧ像）を見ながら操作するコン
トロールデバイス（フィードバックグローブ、マウス、
ジョイスティック等）３３を設けて、コントロールデバ
イス３３からのＣＧ像制御信号をＣＧ像データ処理装置
３４に入力する。このＣＧ像制御信号の入力に伴い、Ｃ
Ｇ像データ処理装置３４は、記録媒体３２から読み込ん
でおいた複数の３次元映像データの中から当該ＣＧ像制
御信号に対応する所望の３次元データを選択してデータ
作成装置３１に入力する。データ作成装置３１は、この
３次元データに基づいて左右映像データおよび距離デー
タを作成してＣＧ像信号変換装置３５に入力し、ＣＧ像
信号変換装置３５は前記各データをＣＧ像信号に変換し
てから映像処理装置１１に出力する。

【００７３】図１３は本発明の頭部装着型映像表示装置
の第４実施形態の構成を示す図である。この第４実施形
態は、第２実施形態の図９の構成と対応するものであ
り、前記各実施形態では映像信号とは独立した信号とし
ていた距離信号を省略し、映像信号から距離信号を演算
により自動的に発生させるようにしたものである。

【００７４】図１３において、再生装置４０は、左右眼
球用の映像（音声を含む）を記録した記録媒体（ビデオ
テープ等）４１を再生して左右映像データおよび音声デ
ータを取り出して演算処理装置４２に入力する。演算処
理装置４２は、この映像データの相関処理を行って複数
の観察対象物体までの距離を算出し、算出した距離信号
を左右映像信号とともに映像処理装置４３に出力する。
したがって、記録媒体４１に距離信号を記録しておく必
要がなくなるので、映像作成装置および記録装置の簡略
化が可能になる。

【００７５】図１４は本発明の頭部装着型映像表示装置
の第５実施形態の構成を示す図である。前記各実施形態
では各観察対象物体の映像領域に対する距離信号が予め
用意されており、それらの中から注視位置の距離信号を
選択してその距離信号に基づいて視度調整を行うように
していたが、本実施形態では、観察領域内における注視
領域（注視位置）を決定した場合のみその注視位置にお
ける視度を測定または演算し、得られた注視位置信号に
よって視度調整を行うようにしている。

【００７６】この第５実施形態の頭部装着型映像表示装
置は、第１実施形態の図８の構成に対し以下の変更を加
えている。すなわち、映像作成装置１０内の立体撮像カ
メラ１２として、複数の測距機構１２ａの代わりにマル
チオートフォーカス（ＡＦ）機構１２ｂおよびオートフ
ォーカス（ＡＦ）ポイント選択機構１２ｃを具え、撮像
領域の異なるポイントでフォーカスすることが可能なも
のを用いるとともに、映像処理装置１１内に設けた送信
機５７と対応させて、映像作成装置１０内に受信機５８
を設け、さらに映像処理装置１１内の距離信号選択器５
６を省略している。

【００７７】この第５実施形態では、図１のＣＣＤ５４
から映像処理装置１１内の送信機５７に入力された注視
位置信号は、送信機５７および映像作成装置１０内の受
信機５８を介してＡＦポイント選択機構１２ｃに入力さ
れる。ＡＦポイント選択機構１２ｃは、この注視位置信
号に基づいてフォーカスするポイントを選択し、ＡＦポ
イント信号をマルチＡＦ機構１２ｂに入力する。マルチ
ＡＦ機構１２ｂは、このＡＦポイント信号に基づいてレ
ンズ駆動信号を立体撮像カメラ１２に入力する。これに
より、立体撮像カメラ１２は、上記のように選択された
ポイントでフォーカシングし、それと同時にそのポイン
トでの距離信号を出力する。この距離信号は、合波器１
４および送信機１５を介して映像処理装置１１に送信さ
れ、この距離信号に基づいて視度調整がなされる。

【００７８】この第５実施形態では、ＨＭＤ装着者（観
察者）の注視位置において視度と輻輳角が一致している
のみならず、映像のピントも合うことになる。また、前
述した実施形態のように視度調整のために多数（複数）
の距離信号を伝送する必要がないため、ＨＭＤおよびそ
の制御が簡略化される。

【００７９】図１５は本発明の頭部装着型映像表示装置
の第６実施形態の構成を示す図である。この第６実施形
態は、第３実施形態の図１２の構成に対し、ＣＣＤ５４
からの注視位置信号の入力位置を映像処理装置１１から
データ作成装置３１に変更したものである。この第６実
施形態では、注視位置信号を入力されたデータ作成装置
３１は、映像データを作成すると同時に、注視領域（注
視位置）の観察対象物体の像の距離データを作成し、こ
の距離データがＣＧ像信号信号変換装置３５および映像
処理装置１１を介して図１のモータに入力され、ＨＭＤ
の接眼光学系の視度調整がなされるため、多数（複数）
の距離データを作成する必要がないので、データ作成装
置３１におけるデータ演算速度を高速化することができ
る。

【００８０】また、上記データ作成装置３１において
は、映像データを作成すると同時に、注視領域のみで映
像データの量を多くして解像度を高めるとともに、その
他の領域の映像データの量を少なくして解像度を低くす
れば、第５実施形態と同様に観察者が注視している部分
のみにピントが合っているように見えることになるか
ら、全体としての映像データの量を減少させることがで
きる。

【００８１】図１６は本発明の頭部装着型映像表示装置
の第７実施形態の構成を示す図である。この第７実施形
態は、第４実施形態の図１３の構成に対し、ＣＣＤ５４
からの注視位置信号の入力位置を映像信号装置４３から
演算処理装置４２に変更したものである。この第７実施
形態では、注視位置信号を入力された演算処理装置４２
は、注視領域（注視位置）に存在する観察対象物体の像
領域についてのみ左右の映像信号を相関して観察対象物
体の像の距離を求め、得られた距離信号に基づいて視度
調整を行うようにしているので、演算処理装置４２にお
ける演算処理速度を高速化することができる。

【００８２】図１７は本発明の頭部装着型映像表示装置
の第８実施形態の構成を示す図である。この第８実施形
態は、第１実施形態の図８の構成に対し、左右２つの映
像信号を送る代わりに左右どちらかの映像信号と視差分
布信号とを送り、この視差分布信号の一部を選択して視
度調整信号とするように変更したものである。図１７の
映像作成装置１０においては、左右カメラ６１Ｌ，６１
Ｒの夫々からの左右の映像信号は視差分布信号生成装置
６２に入力される。ここで、まず左右映像信号はサブブ
ロックに分割され、右映像信号のサブブロック毎に左映
像信号の中で最も相関の高いサブブロックが検出され
る。そして、両サブブロック間の位置ずれの量、すなわ
ち視差量の分布が求まる。視差分布信号生成装置６２か
ら出力される左映像信号および視差分布信号は夫々、左
右信号圧縮器６３Ｌ、６３Ｒにより適切な圧縮法で信号
圧縮され、圧縮左映像信号および圧縮視差分布信号とな
って合波器１４に入力される。このように左右どちらか
の映像と視差分布信号とを圧縮する方法は左右映像の夫
々を圧縮する方法に比べて情報量を削減することがで
き、伝送コストを抑えることができる（上述した特開平
３−２９２０９３号公報を参照のこと）。

【００８３】上記圧縮視差分布信号および圧縮左映像信
号は合波器１４で合波され、音声信号とともに送信機１
５で映像処理装置１１に送信される。これらの信号は映
像処理装置１１の受信機１６で受信され、まず映像／音
声検波器１７で音声信号のみが抽出されて音声信号処理
回路２１に入力され、そこで信号処理が加えられた後ス
ピーカに送信される。一方、圧縮左映像信号および圧縮
視差分布信号は映像／視差分布分波器６４で分波された
後、左右信号伸張器６５Ｌ、６５Ｒにより夫々適切な伸
張方法で伸張されて左映像信号および視差分布信号とな
り、左映像信号および分配器６６で２つに分配された視
差分布信号の一方は右映像生成装置６７に入力され、視
差分布信号の他方は信号選択器６８に入力される。左映
像信号および視差分布信号を入力された右映像生成装置
６７は、左映像のサブブロック毎の位置ずれ量から右映
像を再構成する。そして、左映像信号および右映像信号
は夫々、ＬＣＤコントローラ１９Ｌ，１９Ｒを介して左
右ＬＣＤに入力され、そこで表示される。一方、分配器
６６で分配された視度分布信号を入力された信号選択器
６８は、図１のＣＣＤ５４からの注視位置信号に基づい
てサブブロックを選択し、そのサブブロックに対応付け
られている視差量を表わす視差信号を呼び出し、この視
差信号は視度コントローラ２０で視度量を表わす視度調
整信号に変換され、モータへ出力される。そして、モー
タによって視度調整がなされる。

【００８４】本実施形態では、映像信号の一部として受
信する視差分布信号を用いて視度調整を行うので、第１
実施形態に比べて伝送コストを削減することができると
いう利点がある。

【００８５】なお、本実施形態では、右映像信号を再構
成する例を取り上げたが、勿論、左映像信号を再構成す
るようにしてもよい。また、映像の映像信号を生成する
手段としてカメラを用いたが、代わりに、左右のＣＧを
生成するコンピュータを用いても、既に録画されている
立体映像を再生する映像再生装置を用いてもよい。

【００８６】なお、本発明は上述した例のみに限定され
るものではなく、種々の変更または変形を加えることが
できる。例えば、上記請求項１の構成において、複数の
視度調整信号またはそれに関連する信号は、前記第１お
よび第２の映像に同期して前記視度調整信号選択手段へ
伝送されるようにしてもよく、その場合、映像と視度調
整信号とが同期しているため、映像と視度調整との関連
性が強くなり、視差（または輻輳角）と視度の不一致が
生じることはない。また、上記請求項２の構成におい
て、映像生成手段は、注視位置に存在する観察対象物の
映像を他の領域に存在する観察対象物の映像よりも高解
像度となるよう生成するようにしてもよく、その場合、
観察者が注視している部分のみで映像の解像度が高まる
から、全体としての映像データの量を減少させることが
できる。また、第１および第２の映像表示部は、上記実
施形態に示した如く互いに独立した複数の映像表示素子
である必要はなく、第１および第２の映像表示部を有す
る単一の映像表示手段により達成してもなんら差し支え
ない。例えば、第１の映像表示部の第１の映像と、第２
の映像表示部の第２の映像とを単一の映像表示手段の表
示面上にて周期的に交互に表示させるとともに、その周
期に従って、第１の映像と第２の映像とを観察者の左右
眼球に対応して振り分ける手段（例えばハーフミラーで
光路を２つに分割し、分割後の光路中に夫々配され先の
表示の周期に対応して交互に光路を遮蔽する液晶シャッ
ター等）を設ける等、種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の頭部装着型映像表示装置の第１実施例
の構成を示すシステム図である。

【図２】第１実施例の作用を原理的に説明するフローチ
ャートである。

【図３】（ａ），（ｂ）は第１実施例において遠距離に
観察対象物体の映像を表示する場合および近距離に観察
対象物体の映像を表示する場合の視度を説明するための
図である。

【図４】第１実施例において用いる映像信号を例示する
図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は第１実施例において視線検出
装置による注視位置検出の分解能を説明するための図で
ある。

【図６】第１実施例において視度調整信号を生成するシ
ステムを示す図である。

【図７】第１実施例における撮像領域内の測距ポイント
の配置を例示する図である。

【図８】本発明の頭部装着型映像表示装置の第２実施例
の構成を示すシステム図である。

【図９】第２実施例において、作成した映像を一旦記録
するようにした場合の構成を示すシステム図である。

【図１０】第２実施例において、観察者側に設置する装
置を示す斜視図である。

【図１１】本発明の頭部装着型映像表示装置の第３実施
例の構成を示すシステム図である。

【図１２】第３実施例をコンピュータグラフィックスに
対応させる場合の構成を示すシステム図である。

【図１３】本発明の頭部装着型映像表示装置の第４実施
例の構成を示す図である。

【図１４】本発明の頭部装着型映像表示装置の第５実施
例の構成を示す図である。

【図１５】本発明の頭部装着型映像表示装置の第６実施
例の構成を示す図である。

【図１６】本発明の頭部装着型映像表示装置の第７実施
例の構成を示す図である。

【図１７】本発明の頭部装着型映像表示装置の第８実施
例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１Ｌ映像表示部（ＬＣＤ；第１の映像表示部）１Ｒ映像表示部（ＬＣＤ；第２の映像表示部）２Ｌ，２Ｒコントローラ３Ｌ，３Ｒモータ（視度調節機構）４Ｌ，４Ｒ接眼光学系５Ｌ，５Ｒ観察者の左右眼球５１赤外線光源５２投射レンズ５３集光レンズ５４ＣＣＤ５５赤外線透過フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察者の左右の眼球に対応する第１およ
び第２の映像表示部を有し、これら第１および第２の映
像表示部に視差を有する第１および第２の映像を夫々表
示して立体観察し得るようにした頭部装着型映像表示装
置において、観察者の左右の眼球の内の少なくとも一方の眼球の視線
方向を検出して観察領域内における観察者の注視位置を
決定し、該注視位置の映像の視差または輻輳角に対応す
る視度調整信号を決定する注視位置決定手段と、前記視度調整信号を受けて前記第１および第２の映像表
示部の視度を調節する視度調節機構とが設けられてお
り、前記注視位置決定手段は、前記視度調整信号を、複数の
視度調整信号またはそれに関連する信号の中から前記注
視位置に基づいて選択する視度調整信号選択手段を具え
ることを特徴とする頭部装着型映像表示装置。
【請求項２】前記注視位置決定手段は、観察対象物に
基づいて前記第１および第２の映像の映像信号を生成す
る映像信号生成手段を具え、該映像信号生成手段へ注視
位置信号が伝送された後に当該注視位置に存在する観察
対象物に対応する視度調整信号が決定されるようにした
ことを特徴とする請求項１記載の頭部装着型映像表示装
置。
【請求項３】前記第１および第２の映像表示部は液晶
表示素子であり、前記視度調節機構は前記液晶表示素子
を前記左右眼球に対し移動させることにより視度の調節
を行うことを特徴とする請求項１記載の頭部装着型映像
表示装置。
【請求項４】前記注視位置決定手段は、前記観察領域
を複数の領域に分割したときのどの領域に前記注視位置
が属するかを決定し、該決定された領域に対応した視度
調整信号を決定することを特徴とする請求項１記載の頭
部装着型映像表示装置。
【請求項５】前記視差を有する第１および第２の映像
の映像信号を生成する２台のカメラを有し、該２台のカ
メラの何れか一方は複数の測距機構を有し、前記視度調
整信号は、前記複数の測距機構により測距される観察対
象物までの距離に応じて出力される距離信号であること
を特徴とする請求項１、３、４の何れか１項記載の頭部
装着型映像表示装置。
【請求項６】前記映像信号生成手段は前記視差を有す
る第１および第２の映像の映像信号を生成する２台のカ
メラを有し、該２台のカメラの何れか一方は複数の測距
機構を有し、前記視度調整信号は、前記複数の測距機構
により測距される観察対象物までの距離に応じて出力さ
れる距離信号であることを特徴とする請求項２記載の頭
部装着型映像表示装置。
【請求項７】前記第１および第２の映像の映像信号な
らびに該映像中の観察対象物に対応して付与された複数
の距離信号を記録した記録媒体から前記第１および第２
の映像の映像信号を夫々前記第１および第２の映像表示
部に送信するとともに、前記複数の距離信号を前記複数
の視度調整信号として再生する再生装置を有することを
特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の頭部装着型
映像表示装置。
【請求項８】前記第１および第２の映像の映像信号な
らびに該映像中の観察対象物に対応して付与された複数
の距離信号が、コンピュータにより作成された信号であ
ることを特徴とする請求項７記載の頭部装着型映像表示
装置。
【請求項９】前記複数の視度調整信号またはそれに関
連する信号は、前記第１および第２の映像の映像信号間
の相関計算を行って生成した信号であることを特徴とす
る請求項１〜４の何れか１項記載の頭部装着型映像表示
装置。
【請求項１０】観察者の第１および第２の眼球の夫々
に視差を有する映像を表示する映像表示部を有し、立体
観察が可能な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調整信号に従い前記映像表示部の視度を
調節する視度調節機構と、前記映像の視差または輻輳角に関連する複数の視度調整
信号またはそれに関連する信号を生成する視度調整信号
生成手段と、観察者の第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の
眼球の視線方向を検出して観察領域内における観察者の
注視位置を決定する注視位置決定手段と、前記視度調節機構に入力する視度調整信号を前記複数の
視度調整信号またはそれに関連する信号の中から前記注
視位置に基づいて選択する視度調整信号選択手段とを具
えることを特徴とする頭部装着型映像表示装置。
【請求項１１】観察者の第１および第２の眼球の夫々
に視差を有する映像を表示する映像表示部を有し、立体
観察が可能な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調整信号に従い前記映像表示部の視度を
調節する視度調節機構と、観察者の第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の
眼球の視線方向を検出して観察領域内における観察者の
注視位置を決定する注視位置決定手段と、前記視度調節機構に入力する視度調整信号を前記複数の
視度調整信号またはそれに関連する信号の中から前記注
視位置に基づいて選択する視度調整信号選択手段と、前記映像の映像信号を生成する映像信号生成手段と、前
記映像の視差または輻輳角に関連する複数の視度調整信
号またはそれに関連する信号を生成する視度調整信号生
成手段と、前記映像信号に前記複数の視度調整信号また
はそれに関連する信号を重畳する合波器と、前記合波器
により重畳された重畳信号を送信する送信手段とより成
る映像作成装置と、前記送信手段により送信された重畳信号を受信し、前記
映像信号を前記映像表示部へ伝送し、前記視度調整信号
またはそれに関連する信号を前記視度調整信号選択手段
へ伝送する受信手段とを具えることを特徴とする頭部装
着型映像表示装置。
【請求項１２】前記視差を有する映像の映像信号と前
記複数の視度調整信号またはそれに関連する信号とを記
録媒体に記録する記録装置と、前記記録媒体に記録され
た視差を有する映像の映像信号を前記第１および第２の
映像表示部に送信するとともに、前記視差を有する映像
の映像信号および該映像中の観察対象物に対応して付与
された複数の距離信号を前記複数の視度調整信号として
再生する再生装置とを具えることを特徴とする請求項１
０記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項１３】前記複数の視度調整信号またはそれに
関連する信号は前記映像の映像領域中の座標と対応付け
られており、前記視度調整信号選択手段は、前記注視位
置決定手段により決定される注視位置に基づいて対応す
る映像領域内の座標を決定し、その座標に基づいて視度
調整信号を選択することを特徴とする請求項１０〜１２
の何れか１項記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項１４】前記映像の視差または輻輳角に関連す
る複数の視度調整信号は、前記第１および第２の映像間
の相関計算により生成される信号であることを特徴とす
る請求項１０記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項１５】観察者の第１および第２の眼球の夫々
に視差を有する映像を表示する映像表示部を有し、立体
観察が可能な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調整信号に従い前記映像表示部の視度を
調節する視度調節機構と、前記映像の視差または輻輳角に関連して前記視度調節機
構を作動させる視度調整信号またはそれに関連する信号
を、前記映像の表示領域内の観察対象物に対応して各々
生成する複数の視度調整信号生成手段と、観察者の第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の
眼球の視線方向を検出して観察領域内における観察者の
注視位置を決定する注視位置決定手段と、前記複数の視度調整信号生成手段の何れか１つを前記注
視位置に基づいて選択する視度調整信号生成手段選択手
段とを具え、前記視度調整信号生成手段選択手段により選択された視
度調整信号生成手段によって生成した視度調整信号また
はそれに関連する信号を前記入力される視度調整信号と
して前記視度調節機構へ入力することを特徴とする頭部
装着型映像表示装置。
【請求項１６】観察者の第１および第２の眼球の夫々
に視差を有する映像を表示する映像表示部を有し、立体
観察が可能な頭部装着型映像表示装置において、入力される視度調整信号に従い前記映像表示部の視度を
調節する視度調節機構と、観察者の第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の
眼球の視線方向を検出して観察領域内における観察者の
注視位置を決定する注視位置決定手段と、前記映像の映像信号を生成する映像信号生成手段と、前
記映像の視差または輻輳角に関連して前記視度調節機構
を作動させる視度調整信号またはそれに関連する信号
を、前記映像の表示領域内の観察対象物に対応して各々
生成する複数の視度調整信号生成手段と、前記注視位置
決定手段からの注視位置信号を受信する注視位置信号受
信手段と、前記注視位置信号受信手段が受信した注視位
置信号に基づいて前記複数の視度調整信号生成手段の何
れか１つを選択する視度調整信号生成手段選択手段と、
前記映像信号に前記視度調整信号生成手段選択手段が選
択した視度調整信号生成手段により生成される視度調整
信号またはそれに関連する信号を重畳する合波器と、前
記合波器により重畳された重畳信号を送信する送信手段
とより成る映像作成装置と、前記送信手段により送信された重畳信号を受信し、前記
映像信号を前記映像表示部へ伝送し、前記視度調整信号
またはそれに関連する信号を前記視度調整機構へ伝送す
る受信手段とを具えることを特徴とする頭部装着型映像
表示装置。
【請求項１７】前記注視位置決定手段により決定され
た注視位置を表わす信号に基づいて前記注視位置に相当
する前記映像の表示領域内の観察対象物の解像度を向上
させる解像度向上手段を具えることを特徴とする請求項
１または１５記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項１８】前記視差を有する第１および第２の映
像の映像信号を生成する２台のカメラを有し、前記複数
の視度調整信号生成手段は何れか一方のカメラ内に組み
込まれ前記注視位置に対応する複数の測距機構であり、
前記視度調整信号は、前記複数の測距機構により測距さ
れる観察対象物までの距離に応じて出力される距離信号
であることを特徴とする請求項１５または１７記載の頭
部装着型映像表示装置。
【請求項１９】前記映像信号生成手段は前記視差を有
する第１および第２の映像の映像信号を生成する２台の
カメラを有し、前記複数の視度調整信号生成手段は何れ
か一方のカメラ内に組み込まれ前記注視位置に対応する
複数の測距機構であり、前記視度調整信号は、前記複数
の測距機構により測距される観察対象物までの距離に応
じて出力される距離信号であることを特徴とする請求項
１６記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項２０】前記視差を有する第１および第２の映
像の映像信号を生成する２台のカメラを有し、前記複数
の視度調整信号生成手段は何れか一方のカメラ内に組み
込まれ前記注視位置に対応する複数の測距機構であり、
前記視度調整信号は、前記複数の測距機構により測距さ
れる観察対象物までの距離に応じて出力される距離信号
であるとともに、前記解像度向上手段は、前記２台のカメラ内に配され前
記注視位置に相当する前記映像の表示領域内の観察対象
物を合焦するフォーカシング機構であることを特徴とす
る請求項１７記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項２１】前記複数の視度調整信号生成手段は前
記映像の映像領域内の座標と対応付けられており、前記
視度調整信号生成手段選択手段は、前記注視位置決定手
段により決定される注視位置に基づいて対応する映像領
域内の座標を決定し、その座標に基づいて視度調整信号
生成手段を選択することを特徴とする請求項１５〜１７
の何れか１項記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項２２】観察者の第１および第２の眼球の夫々
に視差を有する映像を表示する映像表示部を有し、立体
観察が可能な頭部装着型映像表示装置において、前記映像表示部の視度を調節する視度調節機構と、観察者の第１および第２の眼球の内の少なくとも一方の
眼球の視線方向を検出して観察領域内における観察者の
注視位置を決定する注視位置決定手段と、前記注視位置決定手段により決定された注視位置と前記
第１および第２の映像間の相関計算とに基づき前記視度
調節機構を作動させる視度調整信号を出力する視度調整
信号生成手段とを具えることを特徴とする頭部装着型映
像表示装置。
【請求項２３】前記視度調整信号生成手段は、前記第
１および第２の映像に対応する視差分布信号を生成する
視差分布信号生成装置と、前記第１の映像の映像信号お
よび前記視差分布信号を伝送する伝送手段と、伝送され
た信号の内前記視差分布信号を分配する分配手段と、分
配された視差分布信号の一方および前記第１の映像の映
像信号から前記第２の映像の映像信号を生成する映像信
号生成手段とを有し、前記視度調整機構へ伝送する視度
調整信号を、前記分配された視差分布信号の他方および
前記注視位置決定手段により決定された前記注視位置に
基づき決定する視度調整信号選択手段とを具えることを
特徴とする請求項２２記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項２４】観察者の第１および第２の眼球の夫々
に表示するための視差を有する映像の映像信号を生成す
る映像信号生成手段と、前記映像信号の視差または輻輳角に関連する、複数の視
度調整信号またはそれに関連する信号を生成する視度調
整信号生成手段と、前記映像信号に前記複数の視度調整信号またはそれに関
連する信号を重畳する合波器と、前記合波器により重畳された重畳信号を送信する送信手
段とを具えることを特徴とする映像作成装置。
【請求項２５】観察者の第１および第２の眼球の夫々
に表示するための視差を有する映像の映像信号を生成す
る映像信号生成手段と、前記映像信号の視差または輻輳角に関連する、複数の視
度調整信号またはそれに関連する信号を生成する視度調
整信号生成手段と、前記映像信号および前記複数の視度調整信号またはそれ
に関連する信号を記録媒体に記録する記録装置とを具え
ることを特徴とする映像作成装置。