JP2949116B1 - Display device using reflection optical system - Google Patents

Display device using reflection optical system

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JP2949116B1
JP2949116B1 JP10225784A JP22578498A JP2949116B1 JP 2949116 B1 JP2949116 B1 JP 2949116B1 JP 10225784 A JP10225784 A JP 10225784A JP 22578498 A JP22578498 A JP 22578498A JP 2949116 B1 JP2949116 B1 JP 2949116B1
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Abstract

【要約】 【課題】 小型軽量の眼鏡状の装置を装着するだけで、
臨場感の高い全周囲画像をユーザに提示し得る反射光学
系を用いたディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 映像生成系30と映像反射系40,50
を室内に固定し、ユーザは眼鏡型映像再生装置60を装
着し、対象映像は映像生成系30から発せられ、複数の
反射光学系40,50から構成される光路を経由して、
ユーザが装着する再生装置60上で結像される。このと
き、ユーザの頭部の室内での位置が広域情報検出カメラ
20で計測され、これに連動して映像反射系制御装置1
1により反射光学系40,50も制御され、最適な光路
が常に保持される。ユーザの位置姿勢情報は同時に映像
生成装置13にも伝達され、投影映像をそれに連動させ
ることで、任意の全方向にわたる空間の映像を提示す
る。
Abstract: [PROBLEMS] Just by wearing a small and light eyeglass-like device,
Provided is a display device using a reflective optical system capable of presenting an omnidirectional image with high realism to a user. An image generation system and image reflection systems are provided.
Is fixed in the room, the user wears the glasses-type image reproducing device 60, the target image is emitted from the image generating system 30, and passes through an optical path composed of a plurality of reflecting optical systems 40 and 50.
An image is formed on the reproducing device 60 worn by the user. At this time, the position of the user's head in the room is measured by the wide area information detection camera 20, and in conjunction with this, the image reflection system control device 1
1, the reflection optical systems 40 and 50 are also controlled, and the optimum optical path is always maintained. The user's position and orientation information is also transmitted to the image generation device 13 at the same time, and by linking the projection image to the image, the space image in any arbitrary direction is presented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は反射光学系を用い
たディスプレイ装置に関し、特に、ユーザが頭部に装着
して、臨場感あふれる全周囲映像を表示できるような反
射光学系を用いたディスプレイ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device using a reflection optical system, and more particularly, to a display device using a reflection optical system which can be worn on a user's head to display a realistic image of the entire environment. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】高い臨場感を実現するために、全周囲に
わたる映像をユーザに提示するには、従来よりヘッドマ
ウントディスプレイ(HMD)を用いる方法と、複数の
大型画面を用いる方法があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method using a head-mounted display (HMD) and a method using a plurality of large screens have been used to present an image of the entire surroundings to a user in order to realize a high sense of reality.

【0003】HMDはユーザの眼前に小型の液晶ディス
プレイ(LCD)を配置し、適当な光学系を介してユー
ザに画像情報を提示するものである。HMDは適当な手
段で視線方向を計測し、これに連動した画像を表示する
ことで実質的にユーザの全周囲にわたる空間の映像情報
を提示できる。また、複数のユーザに対してもそれぞれ
独立した視点からの映像を提示できる利点がある。この
ようなHMDとしては、たとえばRobert O. Fisher,
“Optics for Head Mounted Displays”Information Di
splay 7&8 1994に記載されている。
The HMD has a small liquid crystal display (LCD) placed in front of the user and presents image information to the user via an appropriate optical system. The HMD measures the direction of the line of sight by an appropriate means, and displays an image in conjunction with the direction of the line of sight, so that it is possible to present video information of a space substantially around the entire circumference of the user. In addition, there is an advantage that videos from independent viewpoints can be presented to a plurality of users. Such HMDs include, for example, Robert O. Fisher,
“Optics for Head Mounted Displays” Information Di
splay 7 & 8 described in 1994.

【0004】一方、大画面を用いる方法では、1面、あ
るいは複数の背面投影式プロジェクタシステムを用い、
ユーザの周囲にスクリーンの壁を構成し、ユーザの周囲
に広視野にわたる画像情報を提示する手法がある。CA
VEと呼ばれる装置では、前,左右,下の合計4面に対
して大きなスクリーンを配置する装置が提案されてい
る。これについてはたとえば中嶋正之が発表した「CA
VE新しい立体映像空間」(電子情報通信学会誌Vo
l.80.No.8pp.888〜890(199
7))に記載されている。
On the other hand, in the method using a large screen, one or a plurality of rear projection type projector systems are used.
There is a method of forming a screen wall around a user and presenting image information over a wide field of view around the user. CA
In a device called VE, a device has been proposed in which a large screen is arranged for a total of four surfaces: front, left, right, and bottom. For example, Masayuki Nakajima announced “CA
VE New Stereoscopic Image Space ”(Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vo
l. 80. No. 8 pp. 888-890 (199
7)).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、HMD
は、それを構成する各部品がすべてHMDに装着されて
いるため、重量や接続されるケーブルによって装着感が
大きく阻害される。また、視野角がLCDのサイズとレ
ンズ径のパラメータで決定されるが、これを広くするに
は重量や全体の大きさとのトレードオフとなる。
SUMMARY OF THE INVENTION However, HMD
Since all the components that make up the device are mounted on the HMD, the feeling of mounting is greatly impaired by the weight and the connected cables. Further, the viewing angle is determined by parameters of the LCD size and the lens diameter. However, widening the viewing angle involves a trade-off between weight and overall size.

【0006】また、大画面を用いる方法では、HMDと
同様に利用者の視点位置を計測し、視点位置に対応した
映像を各面に提示して臨場感のある全周囲映像を生成す
るが、HMDと異なり位置計測のためのセンサ以外には
装置を装着する必要がない。しかし、同時に複数のユー
ザがCAVEを利用しようとしても、単一の視点からの
映像しか提示できず、視点追従をしていない他のユーザ
にとっては臨場感に欠ける。さらに、背面投影式プロジ
ェクタを各面に用いるために、ユーザが映像を観察する
スペース以外にプロジェクタを設置する大きなスペース
が必要となる。
In a method using a large screen, a user's viewpoint position is measured in the same manner as in the HMD, and an image corresponding to the viewpoint position is presented on each surface to generate a realistic surrounding image. Unlike the HMD, there is no need to mount any device other than a sensor for position measurement. However, even if a plurality of users try to use CAVE at the same time, they can only present a video from a single viewpoint, and other users who do not follow the viewpoint lack realism. Further, in order to use the rear projection type projector on each surface, a large space for installing the projector is required in addition to the space where the user observes the image.

【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、複
数の映像生成系と反射系を室内に配置し、ユーザは眼鏡
形状の小型軽量な映像再生系のみを装着することによっ
て、仮想空間を体験できるような反射光学系を用いたデ
ィスプレイ装置を提供することである。
Therefore, a main object of the present invention is to arrange a plurality of video generation systems and reflection systems in a room, and allow a user to experience a virtual space by wearing only a small and lightweight video reproduction system in the shape of glasses. It is an object of the present invention to provide a display device using such a reflection optical system.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
生成した映像をユーザに提示するための反射光学系を用
いたディスプレイ装置であって、映像を生成するための
映像生成手段と、生成された映像をユーザに向けて反射
させるための映像反射手段と、ユーザの頭部位置を認識
するための頭部位置認識手段と、認識されたユーザの頭
部位置に映像が反射されるように映像反射手段を制御す
るための反射制御手段と、ユーザが頭部に装着し、映像
反射手段によって反射された映像をそのスクリーン面で
再現するための眼鏡型映像再生手段とを備えて構成され
る。
The invention according to claim 1 is
A display device using a reflection optical system for presenting a generated image to a user, the image generation unit for generating an image, and an image reflection unit for reflecting the generated image toward a user. A head position recognizing unit for recognizing a user's head position, a reflection control unit for controlling an image reflecting unit so that an image is reflected on the recognized user's head position, And a spectacle-type image reproducing means for reproducing the image reflected by the image reflecting means on the screen surface.

【0009】請求項2に係る発明では、請求項1の映像
反射手段は、映像生成手段で生成された映像を複数の光
路で反射させるために複数設けられかつそれぞれ異なる
位置に設置され、反射制御手段は頭部位置認識手段の認
識結果に基づいてユーザの映像再生手段の正面に映像が
反射されるように複数の光路のいずれかを選択する。
According to a second aspect of the present invention, the image reflecting means of the first aspect is provided in a plurality to reflect an image generated by the image generating means on a plurality of optical paths, and is provided at different positions, respectively. The means selects one of the plurality of optical paths based on the recognition result of the head position recognizing means so that the image is reflected in front of the user's image reproducing means.

【0010】請求項3に係る発明では、請求項1または
2の映像生成手段は複数のユーザに提示するためにそれ
ぞれ異なる視点からの映像を生成し、映像反射手段は、
映像生成手段によって生成された各映像をそれぞれ異な
るユーザに向けて反射するために複数の経路に設けられ
る。
In the invention according to claim 3, the image generating means according to claim 1 or 2 generates images from different viewpoints for presentation to a plurality of users, and the image reflecting means includes:
A plurality of paths are provided to reflect each image generated by the image generating means toward different users.

【0011】請求項4に係る発明では、請求項1ないし
3のいずれかの映像生成手段は、両眼視差像を用いて立
体映像を生成する。
In the invention according to a fourth aspect, the image generating means according to any one of the first to third aspects generates a stereoscopic image using a binocular parallax image.

【0012】請求項5に係る発明では、さらにユーザの
顔画像を追跡してその表情を計測するための顔画像追跡
手段を含む。
The invention according to claim 5 further includes a face image tracking means for tracking the face image of the user and measuring the facial expression.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態の全
体の構成を示すブロック図である。この発明の一実施形
態では、室内に映像生成系30と複数の映像反射系4
0,50が配置される。表示対象となる仮想空間の映像
は映像生成系30で生成され、複数の映像反射系40,
50で構成される光路を経由して、ユーザが頭部に装着
している眼鏡型映像再生装置60に導かれる。ユーザは
設置した室内の任意の位置から計算機によって合成され
る仮想空間を体験できる。室内の天井には広域情報検出
カメラ20が設置され、映像生成系30にはユーザ検出
カメラ32が設けられていて、これらにより光学的手法
を用いてユーザの位置姿勢が常に計測される。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. In one embodiment of the present invention, an image generation system 30 and a plurality of image reflection systems 4 are installed in a room.
0 and 50 are arranged. An image of the virtual space to be displayed is generated by the image generation system 30, and a plurality of image reflection systems 40,
The light is guided to the glasses-type image reproducing device 60 worn by the user on the head via the optical path constituted by 50. The user can experience a virtual space synthesized by a computer from an arbitrary position in the installed room. A wide area information detection camera 20 is installed on the ceiling in the room, and a user detection camera 32 is provided on the image generation system 30, and the position and orientation of the user are constantly measured using an optical method.

【0014】より詳細に説明すると、システム制御系1
0はシステムの全体を制御するものであり、たとえば画
像処理装置と計算機から構成される。ここでは、広域情
報検出カメラ20からの出力により、頭部位置姿勢認識
装置12によってユーザの頭部の室内での姿勢が計測さ
れ、その結果が他のサブシステムに伝達される。ユーザ
の検出には、たとえば全くユーザが存在しない状態を予
め撮影して保存しておき、ユーザが装置内に入っていっ
たときにその映像と保存映像の差分をとれば、ユーザの
位置を抽出できる。ユーザの視線方向は、仮の光路算出
結果と後述のユーザ検出カメラ32の結果から計測され
る。
More specifically, the system control system 1
Numeral 0 controls the entire system, and includes, for example, an image processing device and a computer. Here, the posture of the user's head in the room is measured by the head position / posture recognition device 12 based on the output from the wide area information detection camera 20, and the result is transmitted to other subsystems. To detect a user, for example, a state in which no user is present is captured and stored in advance, and when the user enters the apparatus, the difference between the video and the stored video is extracted to extract the position of the user. it can. The user's gaze direction is measured from the provisional optical path calculation result and the result of the user detection camera 32 described later.

【0015】映像反射系制御装置11は映像生成系30
とユーザの間の最適光路をリアルタイムに算出し、映像
反射系40,50を制御する。映像生成装置13はユー
ザの頭部位置情報と、映像反射系40,50での光路計
算結果からのユーザまでの距離情報をもとに、ユーザの
動きに連動する空間の映像を生成する。
The image reflection system controller 11 includes an image generation system 30
The optimum optical path between the user and the user is calculated in real time, and the image reflection systems 40 and 50 are controlled. The image generation device 13 generates an image of a space linked to the movement of the user based on information on the position of the head of the user and information on the distance to the user from the optical path calculation results of the image reflection systems 40 and 50.

【0016】映像生成系30は、システム制御系10の
映像生成装置13によって生成される映像をユーザに向
けて投射する。ここでは投影装置として一般的なプロジ
ェクタ31と、結像位置を制御する合焦機構33と、ユ
ーザの顔面の位置姿勢を確認するためのユーザ検出カメ
ラ32とから構成される。合焦機構33は複合レンズ機
構をモータによって制御し、時々刻々と変化するユーザ
までの距離に応じて投影画像結合位置を変化させ、全ユ
ーザがボケのない映像を得られるように焦点距離を制御
する。ユーザ検出カメラ32は視線方向確定と微調整の
ためのフィードバック情報を得るために使われる。ユー
ザの顔が常にこのユーザ検出カメラ32に捉えられてお
り、ユーザの表情の一部をシステムに入力する装置とし
ても利用される。
The image generation system 30 projects an image generated by the image generation device 13 of the system control system 10 toward a user. Here, the projector includes a general projector 31 as a projection device, a focusing mechanism 33 for controlling an image forming position, and a user detection camera 32 for confirming the position and orientation of the user's face. The focusing mechanism 33 controls the composite lens mechanism by a motor, changes the projection image combining position according to the distance to the user, which changes from moment to moment, and controls the focal length so that all users can obtain an image without blur. I do. The user detection camera 32 is used to obtain feedback information for determining the line-of-sight direction and for fine adjustment. The user's face is always captured by the user detection camera 32, and is also used as a device for inputting a part of the user's facial expression to the system.

【0017】映像反射系40,50は、映像生成系30
とユーザの装着する眼鏡型映像再生装置60を光学的に
一直線に並べる光路を形成する。映像反射系40,50
は複数の反射鏡ユニットから構成される。そして、それ
ぞれのユニットは2自由度の角度制御装置付雲台に鏡を
取付けた構造であり、その自由度はシステム制御系10
の映像反射系制御装置11によって実時間で制御され
る。光路は固定されておらず、ユーザの視線の向きによ
っては予備の反射系によって光路を適宜切換える。
The image reflecting systems 40 and 50 are connected to the image generating system 30.
And an optical path for optically aligning the eyeglass-type image reproducing device 60 worn by the user. Image reflection system 40, 50
Is composed of a plurality of reflecting mirror units. Each unit has a structure in which a mirror is mounted on a head with a two-degree-of-freedom angle control device.
Is controlled in real time by the image reflection system control device 11. The optical path is not fixed, and the optical path is appropriately switched by a spare reflection system depending on the direction of the user's line of sight.

【0018】図2は眼鏡型映像再生装置を示す図であ
り、図3は図2のA−A′に沿う要部断面図である。
FIG. 2 is a view showing a glasses-type image reproducing apparatus, and FIG. 3 is a sectional view of an essential part along AA 'in FIG.

【0019】図2および図3において、眼鏡型映像再生
装置60は眼鏡フレーム61に拡散スクリーン面62と
覗きレンズ63を取付けて構成される。このため、従来
のHMDに比べて駆動系や電気回路がないため、ユーザ
の動きを制約するケーブル類は一切必要なく、小型軽量
化が可能である。このため、拡散面を大型化することで
従来のHMDよりも広い視野角の映像を提示できる。
2 and 3, the spectacles type video reproducing apparatus 60 is constructed by attaching a diffusing screen surface 62 and a viewing lens 63 to a spectacles frame 61. For this reason, since there is no drive system or electric circuit as compared with the conventional HMD, there is no need for any cables that restrict the movement of the user, and it is possible to reduce the size and weight. For this reason, an image with a wider viewing angle than that of the conventional HMD can be presented by increasing the size of the diffusion surface.

【0020】図4はこの発明の一実施形態の動作を説明
するためのフローチャートであり、図5は1人のユーザ
への光路切換処理を説明するための図である。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining an optical path switching process for one user.

【0021】次に、図1〜図5を参照して、この発明の
一実施形態の具体的な動作について説明する。この実施
形態では、ユーザへの仮の最適光路を選択するために、
広域情報検出カメラ20によってユーザの頭部位置が計
測される。ユーザの頭部位置が計測されると、映像生成
系30でプロジェクタ33が選定されるとともに、仮の
最適光路が選定されるようにシステム制御系10によっ
て算出される。その算出結果に基づいて、映像反射系制
御装置11は映像反射系40,50を制御する。
Next, a specific operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, in order to select a temporary optimal optical path for the user,
The wide area information detection camera 20 measures the position of the user's head. When the position of the user's head is measured, the projector 33 is selected by the image generation system 30, and the system control system 10 calculates the temporary optimum optical path. Based on the calculation result, the image reflection system control device 11 controls the image reflection systems 40 and 50.

【0022】その後、ユーザ検出カメラ32はユーザの
顔に焦点を一致せさ、ユーザ検出カメラ32の出力によ
り、ユーザの頭部方向が確認される。そして、ユーザが
映像反射系40,50で形成される光路の方向を向いて
いれば、プロジェクタ31の選定とその光路が最適であ
ると決定される。たとえば、図5(a)に示すようにユ
ーザが向いていれば、ユーザの正面に映像を投影するた
めに光路1では反射系AとBとが選択される。しかし、
ユーザが図5(b)に示す方向に向いていれば、反射系
AとCとに光路2が切換えられる。また、光路中に障害
物が入る場合にも、同様の切換操作が行なわれる。この
ようにして、最適な光路が選択されると、映像生成装置
13によって生成された映像信号がプロジェクタ31に
入力され、プロジェクタ31で生成された映像が映像反
射系40,50を介してユーザの眼鏡型映像再生装置6
0に映し出される。
Thereafter, the user detection camera 32 focuses on the user's face, and the output of the user detection camera 32 confirms the direction of the user's head. If the user is facing the direction of the optical path formed by the image reflection systems 40 and 50, the selection of the projector 31 and the determination of the optimal optical path are determined. For example, if the user is facing as shown in FIG. 5A, the reflection systems A and B are selected in the optical path 1 to project an image in front of the user. But,
If the user is facing in the direction shown in FIG. 5B, the optical path 2 is switched between the reflection systems A and C. The same switching operation is performed when an obstacle enters the optical path. When the optimum optical path is selected in this way, the video signal generated by the video generation device 13 is input to the projector 31, and the video generated by the projector 31 is transmitted to the user via the video reflection systems 40 and 50. Glasses-type video playback device 6
It is projected on 0.

【0023】図6は3人のユーザに同じ独立映像を提供
する例を示す図である。この図6に示した例は、3台の
プロジェクタA,B,Cでそれぞれ個別に映像を映し出
し、プロジェクタAからの映像は反射系AとBとで反射
させ、光路1によりユーザ1に映し出される。プロジェ
クタBからの映像は反射系CとDとにより光路3に導か
れ、ユーザ2に映し出される。プロジェクタCからの映
像は、反射系EとFとにより光路2に導かれ、ユーザ3
に映し出される。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which the same independent video is provided to three users. In the example shown in FIG. 6, images are projected individually by three projectors A, B, and C, and the image from projector A is reflected by reflection systems A and B, and is projected to user 1 through optical path 1. . The image from the projector B is guided to the optical path 3 by the reflection systems C and D, and is projected to the user 2. The image from the projector C is guided to the optical path 2 by the reflection systems E and F,
It is projected on.

【0024】図7は1人のユーザに対してステレオ立体
視環境を与える例を示す図である。この図7に示した例
は、2台のプロジェクタAとBとにより両眼視差像のあ
る映像を映し出すものである。すなわち、プロジェクタ
Aの映像は反射系AとBとを介した光路2でユーザに到
達し、プロジェクタBからの映像は反射系CとDを介し
た光路1でユーザに到達する。それによって、ユーザの
眼鏡型映像再生装置60に立体映像が提示される。ま
た、映像生成系と反射系をさらに増設すれば、同一の室
内において複数のユーザが同時に異なる視点からの立体
映像を観察できる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of providing a stereoscopic viewing environment to one user. In the example shown in FIG. 7, an image having a binocular parallax image is projected by two projectors A and B. That is, the image of the projector A reaches the user via the optical path 2 via the reflection systems A and B, and the image from the projector B reaches the user via the optical path 1 via the reflection systems C and D. Thereby, the stereoscopic video is presented to the user's glasses-type video playback device 60. Further, if the image generation system and the reflection system are further provided, a plurality of users can simultaneously observe stereoscopic images from different viewpoints in the same room.

【0025】なお、上述の各実施形態を基本として拡張
することにより、以下のような効果を実現できる。すな
わち、ユーザがこの発明を使用する際には、使用時にほ
とんど負担をかけない超軽量の眼鏡型映像再生装置60
を装着し、この装置60が設置される室内に入るだけで
全周囲に展開される仮想空間を体験できる。このとき、
ユーザ側の装置には電源や信号線が一切必要なく、シス
テムから物理的には完全に切り離されており、自由に空
間内を移動できる。
The following effects can be realized by extending the above-described embodiments. In other words, when a user uses the present invention, an ultra-light spectacle-type image reproducing device 60 that hardly burdens the user when using the present invention.
, And by simply entering the room where the device 60 is installed, the user can experience a virtual space developed all around. At this time,
The device on the user side does not require any power supply or signal line, is physically completely separated from the system, and can move freely in space.

【0026】同様の機能を実現するCAVEシステムよ
り広い空間に対応できる上に、設置に必要な空間はユー
ザが存在する室内のごとく一部分のみであり、余分なス
ペースをほとんど必要としない。
In addition to being able to cope with a larger space than a CAVE system realizing the same function, the space required for installation is only a part like a room where a user is present, and almost no extra space is required.

【0027】また、複数の映像を独立して提示可能であ
るので、装置を増設すれば、複数のユーザが正確にそれ
ぞれの視点位置に対応した同一空間の映像を観察でき
る。さらに、両眼視差を応用した立体視も実現可能とな
る。
Further, since a plurality of images can be independently presented, by adding an apparatus, a plurality of users can observe images in the same space corresponding to respective viewpoint positions accurately. Further, stereoscopic vision using binocular parallax can be realized.

【0028】また、映像生成系30で用いるユーザ検出
カメラ32により、同時に室内のユーザの顔画像を追跡
して表情の計測が可能となり、この顔映像により表情を
検知するシステムを組合せ、それぞれのユーザごとに異
なる映像を提示することも期待できる。
Also, the user detection camera 32 used in the video generation system 30 can simultaneously measure the facial expression by tracking the face image of the user in the room. It can be expected that different images will be presented for each.

【0029】さらに、この発明の装置は、複数のユーザ
が比較的広い空間での仮想体験を共有する用途にも最も
有効である。たとえば、災害時の避難訓練において、日
常の空間にこの装置を設置し、コンピュータグラフィッ
クスで炎を合成して臨場感のある状況を再現できれば訓
練の効果を高めることができる。また、グランドに設置
すれば、集団での仮想チームプレーが必要となる球技の
シミュレーションシステムの映像提示系にも有効とな
る。
Further, the apparatus of the present invention is most effective for applications in which a plurality of users share a virtual experience in a relatively large space. For example, in an evacuation drill at the time of disaster, if this device is installed in a daily space and a flame can be synthesized by computer graphics to reproduce a realistic situation, the effect of the training can be enhanced. Further, if it is installed on the ground, it is also effective for a video presentation system of a ball game simulation system that requires virtual team play in a group.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、生成
された映像をユーザに向けて反射させ、ユーザの頭部位
置を認識し、認識されたユーザの頭部位置に映像が反射
されるように映像反射手段を制御し、反射された映像を
ユーザが頭部に装着した再生手段のスクリーン面で再現
することができる。したがって、ユーザが装着する映像
再生手段は反射された映像を再現するためのスクリーン
面と光学系のみであり、常にユーザの動きを制約するケ
ーブル類を一切必要とすることなく、小型軽量化が可能
となる。このため、映像再生系の拡散面を大型化するこ
とで従来のHMDよりも広い視野角の映像を提示でき
る。さらに、映像反射手段を複数設けることにより、光
路が複数選択可能となり、同様の用途に用いられるCA
VEシステムよりも広い空間に対応でき、設置に必要な
スペースはユーザが存在する室内のみであり、余分なス
ペースを必要としない。さらに、2台の映像生成系を用
いれば、ユーザの両目に両眼視差を考慮した映像を独立
に提示し、立体映像が提示可能となる。さらに、映像生
成系を増設すれば、同一の室内において複数のユーザが
同時に異なる視点からの映像を観察することができる。
As described above, according to the present invention, the generated image is reflected toward the user, the position of the user's head is recognized, and the image is reflected at the recognized user's head position. By controlling the image reflection means in such a manner, the reflected image can be reproduced on the screen surface of the reproduction means worn by the user on the head. Therefore, the image reproducing means worn by the user is only the screen surface and the optical system for reproducing the reflected image, and it is possible to reduce the size and weight without requiring any cables that always restrict the movement of the user. Becomes For this reason, by increasing the size of the diffusion surface of the video reproduction system, it is possible to present a video with a wider viewing angle than the conventional HMD. Further, by providing a plurality of image reflection means, a plurality of optical paths can be selected, and CAs used for similar purposes are used.
It can accommodate a wider space than the VE system, and the space required for installation is only the room where the user is located, and does not require an extra space. Furthermore, if two video generation systems are used, it is possible to independently present a video considering binocular disparity to both eyes of the user, and to present a stereoscopic video. Furthermore, if an image generation system is added, a plurality of users can simultaneously observe images from different viewpoints in the same room.

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

【図1】この発明の一実施形態の全体の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】眼鏡型映像再生装置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a glasses-type video playback device.

【図3】図2に示した眼鏡型映像再生装置の線A−A′
に沿う断面図である。
FIG. 3 is a line AA ′ of the glasses-type image reproducing apparatus shown in FIG. 2;
FIG.

【図4】この発明の一実施形態の動作を説明するための
フローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of the present invention;

【図5】1人のユーザへの光路切換処理を説明するため
の図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an optical path switching process for one user.

【図6】3人のユーザに同じ独立映像を提供する例を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the same independent video is provided to three users.

【図7】1人のユーザへのステレオ立体視環境を提供す
る例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of providing a stereoscopic viewing environment to one user.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 システム制御系 11 映像反射系制御装置 12 頭部位置姿勢認識装置 13 映像生成装置 20 広域情報検出カメラ 30 映像生成系 31 プロジェクタ 32 ユーザ検出カメラ 33 合焦機構 40,50 映像反射系 60 眼鏡型映像再生装置 61 眼鏡フレーム 62 拡散スクリーン面 63 覗きレンズ Reference Signs List 10 system control system 11 image reflection system control device 12 head position and orientation recognition device 13 image generation device 20 wide area information detection camera 30 image generation system 31 projector 32 user detection camera 33 focusing mechanism 40, 50 image reflection system 60 glasses-type image Reproduction device 61 Eyeglass frame 62 Diffusing screen surface 63 Peep lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮里 勉 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール知 能映像通信研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 27/02 H04N 5/64 511 H04N 5/74 H04N 13/04 G09G 5/36 510 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tsutomu Miyazato 5 Sanraya, Daiya, Seika-cho, Soraku-cho, Kyoto Prefecture, Japan A / T Intelligence and Video Research Laboratories Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl . 6, DB name) G02B 27/02 H04N 5/64 511 H04N 5/74 H04N 13/04 G09G 5/36 510

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 生成した映像をユーザに提示するための
反射光学系を用いたディスプレイ装置であって、 前記映像を生成するための映像生成手段、 前記映像生成手段によって生成された映像を前記ユーザ
に向けて反射させるための映像反射手段、 前記ユーザの頭部位置を認識するための頭部位置認識手
段、 前記頭部位置認識手段によって認識されたユーザの頭部
位置に前記映像が反射されるように前記映像反射手段を
制御するための反射制御手段、および前記ユーザが頭部
に装着し、前記映像反射手段によって反射された映像を
そのスクリーン面で再現するための眼鏡型映像再生手段
を備えた、反射光学系を用いたディスプレイ装置。
1. A display device using a reflection optical system for presenting a generated video to a user, comprising: a video generation unit for generating the video; and a user generating a video generated by the video generation unit. Image reflecting means for reflecting toward the head, head position recognizing means for recognizing the user's head position, and the image being reflected on the user's head position recognized by the head position recognizing means. Reflection control means for controlling the image reflection means, and glasses-type image reproduction means for the user to wear on the head and reproduce the image reflected by the image reflection means on its screen surface. Also, a display device using a reflection optical system.
【請求項2】 前記映像反射手段は、前記映像生成手段
で生成された映像を複数の光路で反射させるために複数
設けられかつそれぞれが異なる位置に設置され、 前記反射制御手段は、前記頭部位置認識手段の認識結果
に基づいて、前記ユーザの映像再生手段の正面に映像が
反射されるように前記複数の光路のいずれかを選択する
ことを特徴とする、請求項1に記載の反射光学系を用い
たディスプレイ装置。
2. The image reflection means is provided in a plurality to reflect an image generated by the image generation means on a plurality of optical paths, and each of the image reflection means is provided at a different position. 2. The reflection optics according to claim 1, wherein one of the plurality of optical paths is selected based on a recognition result of the position recognition unit so that an image is reflected in front of the image reproduction unit of the user. Display device using the system.
【請求項3】 前記映像生成手段は、複数のユーザに提
示するためにそれぞれ異なる視点からの映像を生成し、 前記映像反射手段は、前記映像生成手段によって生成さ
れた各映像をそれぞれ異なるユーザに向けて反射するた
めに複数の経路に設けられることを特徴とする、請求項
1または2に記載の反射光学系を用いたディスプレイ装
置。
3. The image generating means generates images from different viewpoints for presentation to a plurality of users, and the image reflecting means transmits each image generated by the image generating means to a different user. The display device using the reflection optical system according to claim 1, wherein the display device is provided on a plurality of paths for reflecting light toward the light source.
【請求項4】 前記映像生成手段は、両眼視差像を用い
て立体映像を生成することを特徴とする、請求項1ない
し3のいずれかに記載の反射光学系を用いたディスプレ
イ装置。
4. The display device using a reflection optical system according to claim 1, wherein the image generation unit generates a stereoscopic image using a binocular parallax image.
【請求項5】 さらに、前記ユーザの顔画像を追跡して
その表情を計測するための顔画像追跡手段を含むことを
特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の反射
光学系を用いたディスプレイ装置。
5. The reflection optical system according to claim 1, further comprising a face image tracking means for tracking a face image of the user and measuring a facial expression thereof. Display device used.
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