JP2002290991A - 仮想空間提示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 没入感を阻害することなく、仮想空間と現実
空間との視覚的不整合を防止することができる仮想空間
提示装置を提供する。 【解決手段】 偏光フィルタ部４ａ，４ｂ、ビデオプロ
ジェクタ５及びスクリーン６により遠景映像を広視野で
かつ立体的に提示するとともに、観察者の頭部に装着さ
れたディスプレイ部１ａ，１ｂ及びハーフミラー２ａ，
２ｂにより近景映像を提示し、遮蔽部３ａ，３ｂにより
近景映像として提示される仮想物体の映像に応じて外部
からの光を遮蔽する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、仮想空間を観察者
に提示する仮想空間提示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ技術の発展に伴い、
コンピュータ・グラフィックによる三次元画像を用いた
仮想空間提示装置が種々提案されている。このような従
来の仮想空間提示装置としては、例えば、１９９２年に
イリノイ大学シカゴ校において開発されたＣＡＶＥ（Ｃ
ＡＶＥ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｅｎｖ
ｉｒｏｎｍｅｎｔ）システムがある。

【０００３】このＣＡＶＥシステムは、大型のディスプ
レイ装置により観察者の全視野を覆う立体映像を提示
し、観察者を映像空間内に没入させる没入型仮想空間提
示装置である。このような没入型仮想空間提示装置は、
自動車や家庭内インテリア等のデザイン分野、歩行訓練
装置等の福祉分野、遠隔仮想会議等の経済分野、ゲーム
等のアミューズメント分野等の広範な分野に応用できる
装置として注目を集めている。

【０００４】上記の没入型仮想空間提示装置により立体
映像を提示する方法としては、レンチキュラスクリーン
と呼ばれる複数のレンズからなる特殊なスクリーンを用
いて観察者の左眼及び右眼に異なる映像を導く方法もあ
るが、一般的には、観察者に立体ディスプレイ用眼鏡を
装着させ、時分割多重方式又は偏光方式等により左眼と
右眼とに選択的に異なる映像を導き、立体映像を提示す
る方法が用いられる。

【０００５】上記のようにして作成される立体映像を用
いて仮想空間を提示することにより、従来の没入型仮想
空間提示装置では、観察者を仮想空間内に没入させ、観
察者にあたかも眼前に物体があるかのように感じさせる
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
没入型仮想空間提示装置では、実際には、立体映像が観
察者から遠方に位置する大型スクリーン上に表示される
ため、例えば、観察者が眼前にあると認識している仮想
物体に触れるために手を伸ばすと、大型スクリーン上に
表示される仮想物体の前に観察者の手が位置することと
なる。このため、観察者自身の手すなわち実物体により
仮想物体が遮られ、それまで眼前にあるかのように感じ
られていた仮想物体が、手の向こう側の遠い空間に移動
したように感じてしまう。

【０００７】このような仮想空間と現実空間との視覚的
不整合により、没入型仮想空間提示装置を用いて種々の
現象を仮想的に観察しようとする場合等において、仮想
物体を直接的に操作することが困難となり、仮想空間に
対する観察者の没入感を阻害してしまう。

【０００８】上記のような問題を解決するため、左眼及
び右眼の直前にそれぞれスクリーンを配置した頭部搭載
型のディスプレイ装置を用いて現実空間も仮想化してす
べての空間を提示することが考えられる。

【０００９】この場合、仮想空間と現実空間との視覚的
不整合を防止することはできるが、没入型仮想空間提示
装置が提示するような広視野の映像を提示することがで
きないため、観察者に没入感を与えることができない。
また、観察者の頭部の動きに応じて仮想空間および現実
空間のすべての空間を仮想化して提示しなければなら
ず、この画像処理時間による画像提示の時間遅れ等が発
生し、没入感がより阻害されることとなる。

【００１０】本発明の目的は、没入感を阻害することな
く、仮想空間と現実空間との視覚的不整合を防止するこ
とができる仮想空間提示装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る仮想空間提
示装置は、仮想空間を観察者に提示する仮想空間提示装
置であって、遠景映像を広視野で提示する遠景提示手段
と、観察者の頭部に装着され、近景映像を提示する近景
提示手段とを備えるものである。

【００１２】本発明に係る仮想空間提示装置において
は、遠景提示手段により遠景映像を広視野で提示してい
るので、観察者に没入感を与えることができる。また、
観察者の頭部に装着された近景提示手段により近景映像
を提示しているので、近景映像を観察者の眼前で提示す
ることができる。従って、観察者が近景映像により眼前
に位置するように提示された仮想物体に触れるために手
を伸ばした場合、観察者の手すなわち実物体に遮られる
ことなく、仮想物体を提示することができ、仮想空間と
現実空間との視覚的不整合を防止することができる。こ
の結果、没入感を阻害することなく、仮想空間と現実空
間との視覚的不整合を防止することができる。

【００１３】仮想空間提示装置は、近景提示手段により
近景映像として提示される仮想物体の映像に応じて外部
から近景提示手段へ入射される光を遮蔽する遮蔽手段を
さらに備えることが好ましい。

【００１４】この場合、近景提示手段により近景映像と
して提示される仮想物体の映像に応じて外部から近景提
示手段へ入射される光が遮蔽されるので、仮想物体と実
物体とが重なった部分に仮想物体のみを提示することが
でき、仮想空間と現実空間との視覚的不整合を十分に防
止することができる。

【００１５】遠景提示手段は、遠景映像を広視野でかつ
立体的に提示するための左眼用遠景映像及び右眼用遠景
映像を表示する遠景表示手段と、観察者の頭部に装着さ
れ、左眼用遠景映像を選択的に透過させる左眼用映像選
択手段と、観察者の頭部に装着され、右眼用遠景映像を
選択的に透過させる右眼用映像選択手段とを含み、近景
提示手段は、近景映像を立体的に提示するための左眼用
近景映像を表示する左眼用近景表示手段と、近景映像を
立体的に提示するための右眼用近景映像を表示する右眼
用近景表示手段と、左眼用近景表示手段により表示され
る左眼用近景映像を反射して観察者の左眼に導くととも
に、左眼用映像選択手段により選択された左眼用遠景映
像を透過して観察者の左眼に導く左眼用反射及び透過手
段と、右眼用近景表示手段により表示される右眼用近景
映像を反射して観察者の右眼に導くとともに、右眼用映
像選択手段により選択された右眼用遠景映像を透過して
観察者の右眼に導く右眼用反射及び透過手段とを含み、
遮蔽手段は、観察者の頭部に装着され、左眼用近景表示
手段により左眼用近景映像として表示される仮想物体の
映像に応じて外部から左眼用反射及び透過手段へ入射す
る光を遮蔽する左眼用遮蔽手段と、観察者の頭部に装着
され、右眼用近景表示手段により右眼用近景映像として
表示される仮想物体の映像に応じて外部から右眼用反射
及び透過手段へ入射する光を遮蔽する右眼用遮蔽手段と
を含むことが好ましい。

【００１６】この場合、遠景映像を広視野でかつ立体的
に提示するための左眼用遠景映像及び右眼用遠景映像が
表示され、表示された左眼用遠景映像及び右眼用遠景映
像が選択的に透過されて観察者の左眼及び右眼にそれぞ
れ導かれるので、観察者に遠景映像を広視野でかつ立体
的に提示することができる。

【００１７】また、近景映像を立体的に提示するための
左眼用近景映像及び右眼用近景映像がそれぞれ表示さ
れ、表示された左眼用近景映像及び右眼用近景映像が反
射されて観察者の左眼及び右眼にそれぞれ導かれるの
で、観察者に近景映像を立体的に提示することができ
る。

【００１８】さらに、左眼用近景映像及び右眼用近景映
像として表示される仮想物体の映像に応じて外部から左
眼用反射及び透過手段並びに右眼用反射及び透過手段へ
入射される光が遮蔽されるので、立体的に表示される仮
想物体と実物体とが重なった部分に仮想物体のみを提示
することができ、立体的に表示される仮想空間と現実空
間との視覚的不整合を十分に防止することができる。

【００１９】仮想空間提示装置は、左眼用反射及び透過
手段又は右眼用反射及び透過手段により反射された実物
体の映像を撮像する撮像手段をさらに備え、左眼用近景
表示手段は、撮像手段により撮像された実物体の映像に
適合するように左眼用近景映像を表示し、右眼用近景表
示手段は、撮像手段により撮像された実物体の映像に適
合するように右眼用近景映像を表示することが好まし
い。

【００２０】この場合、左眼用反射及び透過手段又は右
眼用反射及び透過手段により反射された実物体の映像を
撮像しているので、観察者の左眼又は右眼の位置から見
た実物体を撮影することができ、左眼用近景映像及び右
眼用近景映像を実物体の映像に正確に適合させて表示す
ることができる。

【００２１】遠景提示手段は、遠景映像を広視野でかつ
立体的に提示するための左眼用遠景映像及び右眼用遠景
映像を表示する遠景表示手段と、観察者の頭部に装着さ
れ、左眼用遠景映像を選択的に透過させる左眼用映像選
択手段と、観察者の頭部に装着され、右眼用遠景映像を
選択的に透過させる右眼用映像選択手段とを含み、近景
提示手段は、左眼用映像選択手段により選択された左眼
用遠景映像を透過するとともに、近景映像を立体的に提
示するための左眼用近景映像を表示する左眼用近景表示
手段と、右眼用映像選択手段により選択された右眼用遠
景映像を透過するとともに、近景映像を立体的に提示す
るための右眼用近景映像を表示する右眼用近景表示手段
とを含み、遮蔽手段は、観察者の頭部に装着され、左眼
用近景表示手段により左眼用近景映像として表示される
仮想物体の映像に応じて外部から左眼用近景表示手段へ
入射する光を遮蔽する左眼用遮蔽手段と、観察者の頭部
に装着され、右眼用近景表示手段により右眼用近景映像
として表示される仮想物体の映像に応じて外部から右眼
用近景表示手段へ入射する光を遮蔽する右眼用遮蔽手段
とを含んでもよい。

【００２２】この場合、遠景映像を広視野でかつ立体的
に提示するための左眼用遠景映像及び右眼用遠景映像が
表示され、表示された左眼用遠景映像及び右眼用遠景映
像が選択的に透過されて観察者の左眼及び右眼にそれぞ
れ導かれるので、観察者に遠景映像を広視野でかつ立体
的に提示することができる。

【００２３】また、近景映像を立体的に提示するための
左眼用近景映像及び右眼用近景映像がそれぞれ表示さ
れ、表示された左眼用近景映像及び右眼用近景映像が観
察者の左眼及び右眼にそれぞれ導かれるので、観察者に
近景映像を立体的に提示することができる。

【００２４】また、左眼用近景映像及び右眼用近景映像
として表示される仮想物体の映像に応じて外部から左眼
用近景表示手段及び右眼用近景表示手段へ入射される光
が遮蔽されるので、立体的に表示される仮想物体と実物
体とが重なった部分に仮想物体のみを提示することがで
き、立体的に表示される仮想空間と現実空間との視覚的
不整合を十分に防止することができる。

【００２５】さらに、左眼用近景映像及び右眼用近景映
像を反射することなく、観察者の左眼及び右眼に導いて
いるので、ハーフミラー等の反射手段が不要となり、観
察者の頭部に装着される、左眼用映像選択手段、左眼用
近景表示手段及び左眼用遮蔽手段と、右眼用映像選択手
段、右眼用近景表示手段及び右眼用遮蔽手段とをそれぞ
れコンパクトに一体化することができ、頭部に装着され
る部分を小型化することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
仮想空間提示装置について図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態による仮想空間
提示装置の構成を示すブロック図である。

【００２７】図１に示す仮想空間提示装置は、ディスプ
レイ部１ａ，１ｂ、ハーフミラー２ａ，２ｂ、遮蔽部３
ａ，３ｂ、偏光フィルタ部４ａ，４ｂ、ビデオプロジェ
クタ５、スクリーン６及び画像処理装置７を備える。

【００２８】ディスプレイ部１ａ，１ｂ、ハーフミラー
２ａ，２ｂ、遮蔽部３ａ，３ｂ及び偏光フィルタ部４
ａ，４ｂは、眼鏡形状に一体に構成され、観察者の頭部
に装着される。このとき、ディスプレイ部１ａ、ハーフ
ミラー２ａ、遮蔽部３ａ及び偏光フィルタ部４ａが観察
者の左眼Ｉａの前方に配置されるとともに、ディスプレ
イ部１ｂ、ハーフミラー２ｂ、遮蔽部３ｂ及び偏光フィ
ルタ部４ｂが観察者の右眼Ｉｂの前方に配置される。

【００２９】画像処理装置７は、例えば、画像処理に適
したコンピュータ等から構成され、観察者の視線位置に
応じて近景の立体映像を提示するために、左眼用近景映
像を表示するための左眼用近景映像データをディスプレ
イ部１ａに出力するとともに、右眼用近景映像を表示す
るための右眼用近景映像データをディスプレイ部１ｂに
出力する。なお、観察者の視線位置の検出は、位置検出
センサ等を用いた公知の技術により行われる。

【００３０】ディスプレイ部１ａは、例えば、液晶表示
装置等から構成され、画像処理装置７から出力される左
眼用近景映像データを用いて左眼用近景映像を表示す
る。ディスプレイ部１ｂは、例えば、液晶表示装置等か
ら構成され、画像処理装置７から出力される右眼用近景
映像データを用いて右眼用近景映像を表示する。

【００３１】ハーフミラー２ａは、ディスプレイ部１ａ
に表示される左眼用近景映像を反射して観察者の左眼Ｉ
ａへ導く。ハーフミラー２ｂは、ディスプレイ部１ｂに
表示される右眼用近景映像を反射して観察者の右眼Ｉｂ
へ導く。これにより、観察者に三次元的な立体映像が近
景映像として提示される。

【００３２】また、画像処理装置７は、偏光方式による
左眼用遠景映像および右眼用遠景映像を表示するための
左眼用遠景映像データ及び右眼用遠景映像データをビデ
オプロジェクタ５へ出力する。

【００３３】ビデオプロジェクタ５は、画像処理装置７
から出力される左眼用遠景映像データ及び右眼用遠景映
像データを用いて左眼用遠景映像および右眼用遠景映像
をスクリーン６に表示する。

【００３４】なお、図１では、図示を容易にするため
に、１台のビデオプロジェクタ５及び１枚のスクリーン
６しか示していないが、従来のＣＡＶＥシステムと同様
に、完全な没入感を与えるために、観察者の正面、側
面、上面、下面及び背面のうち、正面を含む複数枚のス
クリーン及び複数台のビデオプロジェクタが用いられ
る。

【００３５】偏光フィルタ部４ａは、例えば、偏光フィ
ルタ等から構成され、スクリーン６に表示される左眼用
遠景映像を選択的に透過させ、遮蔽部３ａに導く。偏光
フィルタ部４ｂは、例えば、偏光フィルタ等から構成さ
れ、スクリーン６に表示される右眼用遠景映像を選択的
に透過させ、遮蔽部３ｂに導く。

【００３６】なお、遠景映像が偏光方式ではなく、時分
割多重方式により提示される場合は、偏光フィルタの代
わりに、液晶シャッタが用いられる。このとき、液晶シ
ャッタは、画像処理装置７によりディスプレイ部１ａ，
1ｂと同期制御され、所定のタイミングでシャッタ動作
が行われる。この場合、観察者の左眼及び右眼に遠景映
像と近景映像とを排他的に導くことができ、両者の視認
性を向上することができる。

【００３７】遮蔽部３ａ，３ｂはそれぞれ、例えば、透
過型の液晶パネル等から構成され、画像処理装置７によ
り液晶パネル内にマトリックス状に配置された各画素を
シャッタとして開閉させることにより任意の形状の遮蔽
領域を形成し、当該遮蔽領域において光の透過を阻止す
るとともに、その他の領域において光を透過させる。

【００３８】すなわち、遮蔽部３ａは、ディスプレイ部
１ａにより左眼用近景映像として表示される仮想物体の
形状に応じた遮蔽領域を形成し、外部から偏光フィルタ
４ａを透過した光のうち遮蔽領域内の光を遮蔽し、その
他の光をハーフミラー２ａに導く。

【００３９】また、遮蔽部３ｂは、ディスプレイ部１ｂ
により右眼用近景映像として表示される仮想物体の形状
に応じた遮蔽領域を形成し、外部から偏光フィルタ４ｂ
を透過した光のうち遮蔽領域内の光を遮蔽し、その他の
光をハーフミラー２ｂに導く。

【００４０】なお、遠景映像を時分割多重方式により表
示する場合、遮蔽部３ａ，３ｂを液晶シャッタとしても
機能させることができるので、偏光フィルタ部４ａ，４
ｂを省略することができる。

【００４１】また、ハーフミラー２ａは、入射される遮
蔽領域外の光を透過して左眼用遠景映像を観察者の左眼
Ｉａへ導く。ハーフミラー２ｂは、入射される遮蔽領域
外の光を透過して右眼用遠景映像を観察者の右眼Ｉｂへ
導く。これにより、観察者に広視野でかつ立体的な立体
映像が近景映像として表示される仮想物体の部分を除き
遠景映像として提示される。

【００４２】本実施の形態では、偏光フィルタ部４ａ，
４ｂ、ビデオプロジェクタ５及びスクリーン６が遠景提
示手段に相当し、ディスプレイ部１ａ，１ｂ及びハーフ
ミラー２ａ，２ｂが近景提示手段に相当し、遮蔽部３
ａ，３ｂが遮蔽手段に相当し、ビデオプロジェクタ５及
びスクリーン６が遠景表示手段に相当し、偏光フィルタ
部４ａが左眼用映像選択手段に相当し、偏光フィルタ部
４ｂが右眼用映像選択手段に相当し、ディスプレイ部１
ａが左眼用近景表示手段に相当し、ディスプレイ部１ｂ
が右眼用近景表示手段に相当し、ハーフミラー２ａが左
眼用反射及び透過手段に相当し、ハーフミラー２ｂが右
眼用反射及び透過手段に相当し、遮蔽部３ａが左眼用遮
蔽手段に相当し、遮蔽部３ｂが右眼用遮蔽手段に相当す
る。

【００４３】上記の構成により、本実施の形態では、偏
光フィルタ部４ａ，４ｂ、ビデオプロジェクタ５及びス
クリーン６により遠景映像を広視野でかつ立体的に提示
しているので、観察者に没入感を与えることができる。
また、観察者の頭部に装着されたディスプレイ部１ａ，
１ｂ及びハーフミラー２ａ，２ｂにより近景映像を提示
しているので、近景映像を観察者の眼前で提示すること
ができる。従って、観察者が近景映像により眼前に位置
するように提示された仮想物体に触れるために手を伸ば
した場合、観察者の手すなわち実物体に遮られることな
く、仮想物体を提示することができ、仮想空間と現実空
間との視覚的不整合を防止することができる。この結
果、没入感を阻害することなく、仮想空間と現実空間と
の視覚的不整合を防止することができる。

【００４４】次に、上記の遮蔽部３ａ，３ｂにより仮想
空間と現実空間との視覚的不整合を防止する原理につい
て説明する。図２は、遮蔽部３ａ，３ｂにより仮想空間
と現実空間との視覚的不整合を防止する原理を説明する
ための模式的斜視図である。

【００４５】仮想物体ＶＯがディスプレイ部１ａ及びハ
ーフミラー２ａにより表示されるとともに、仮想物体Ｖ
Ｏより遠方に実物体ＲＯが位置している場合、観測者の
左眼Ｉａには、図２に示すような位置関係で仮想物体Ｖ
Ｏ及び実物体ＲＯが認識される。

【００４６】このとき、遮蔽部３ａにより外部から入射
される光をすべて通過させた場合、図３の（ａ）に示す
ように、観察者には仮想物体ＶＯを透過して実物体ＲＯ
が見えるため、仮想物体ＲＯが半透明の物体として認識
される。

【００４７】一方、図２に示すように、画像処理装置７
により仮想物体ＶＯの映像すなわち外形に応じた遮蔽領
域ＣＲを遮蔽部３ａに形成した場合、遮蔽領域ＣＲの部
分は外部からの光を透過させないため、図３の（ｂ）に
示すように、観察者には仮想物体ＶＯと実物体ＲＯとが
重なる部分には仮想物体ＶＯのみが見え、実体物ＲＯは
見えない。従って、観察者には、仮想物体ＶＯが実体物
ＲＯの手前に位置する物体として認識される。なお、右
眼についても、上記の左眼と同様である。

【００４８】上記のように、遮蔽部３ａ，３ｂにより、
左眼用近景映像及び右眼用近景映像として表示される各
仮想物体の映像に応じて外部からハーフミラー１ａ，１
ｂへ入射される光すなわち観察者の左眼及び右眼に実体
物の映像として入射される光が遮蔽されるので、立体的
に表示される仮想物体と実物体とが重なった部分に仮想
物体のみを提示することができ、立体的に表示される仮
想空間と現実空間との視覚的不整合を十分に防止するこ
とができる。

【００４９】従って、仮想空間を用いて提示される種々
の観測データや環境に直接触れているかのように感じる
ことができるので、現実感の高い没入型融合空間を提示
することができ、これまで実現が困難であった様々な応
用システムを実用化することが可能となる。

【００５０】次に、本発明の第２の実施の形態による仮
想空間提示装置について説明する。図４は、本発明の第
２の実施の形態による仮想空間提示装置の構成を示すブ
ロック図である。

【００５１】図４に示す仮想空間提示装置と図１に示す
仮想空間提示装置とで異なる点は、撮像装置８が付加さ
れ、画像処理装置７が撮像装置８から出力される実体物
の映像に応じて左眼用近景映像データ及び右眼用近景映
像データを作成する画像処理装置７ａに変更された点で
あり、その他の点は、図１に示す仮想空間提示装置と同
様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説
明を省略し、以下異なる点についてのみ詳細に説明す
る。

【００５２】図４に示す撮像装置８は、例えば、ＣＣＤ
（電荷結像素子）等から構成され、観察者とスクリーン
６との間に実体物が位置する場合、ハーフミラー２ａに
より反射される実体物の映像を撮像し、撮像した実体物
の映像を画像データとして画像処理装置７ａへ出力す
る。

【００５３】画像処理装置７ａは、入力される画像デー
タから実体物の映像を抽出し、抽出した実体物の映像に
近景映像が適合するように左眼用近景映像データ及び右
眼用近景映像データを作成し、ディスプレイ部１ａ，１
ｂへ出力する。

【００５４】本実施の形態では、撮像装置８が撮像手段
に相当し、その他の点は第１の実施の形態と同様であ
る。

【００５５】上記の構成により、本実施の形態では、第
１の実施の形態と同様の効果を得ることができるととも
に、撮像装置８は、観察者の左眼Ｉａへ導かれる実体物
の映像と同等の、ハーフミラー２ａにより反射される実
体物の映像を撮像しているので、等価的に観察者の視点
位置から見た実体物の映像を撮影することができる。従
って、実際に観察者に見えている状態で実体物の映像を
取得することができるので、仮想物体を実物体に正確に
適合させて表示することができる。

【００５６】例えば、実体物の上に置かれた仮想物体を
近景映像として表示する場合、撮像装置を観察者の視点
位置からずれた位置に単に配置すると、ずれた位置から
撮影された実体物の映像を基準に仮想物体の左眼用近景
映像データ及び右眼用近景映像データ作成されるので、
実体物に対して本来あるべき位置からずれた状態で仮想
物体が提示され、仮想空間と現実空間との視覚的不整合
が発生する。

【００５７】しかしながら、本実施の形態では、観察者
の視点位置から見た実体物の映像と同等の映像を用いて
左眼用近景映像データ及び右眼用近景映像データを作成
しているので、実体物上に正確に仮想物体が置かれたよ
うに見える近景映像を提示することができる。

【００５８】なお、本実施の形態では、撮像装置を左眼
側に設けたが、右眼側に設けても同様の効果を得ること
ができる。また、左眼側及び右眼側の両方に撮像装置を
設けてもよく、この場合、公知の三角測量法等により観
察者から実体物までの距離を測定することができるの
で、実体物の距離をも考慮して仮想物体を提示すること
ができ、より正確に仮想物体を実物体に適合させて表示
することができる。

【００５９】次に、本発明の第３の実施の形態による仮
想空間提示装置について説明する。図５は、本発明の第
３の実施の形態による仮想空間提示装置の構成を示すブ
ロック図である。

【００６０】図５に示す仮想空間提示装置と図１に示す
仮想空間提示装置とで異なる点は、ハーフミラー２ａ，
２ｂが省略されるとともに、ディスプレイ部１ａ，１ｂ
が透過型ディスプレイ部９ａ，９ｂに変更された点であ
り、その他の点は、図１に示す仮想空間提示装置と同様
であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明
を省略し、以下異なる点についてのみ詳細に説明する。

【００６１】図５に示す透過型ディスプレイ部９ａ，９
ｂ、遮蔽部３ａ，３ｂ及び偏光フィルタ部４ａ，４ｂ
は、眼鏡形状に一体に構成され、観察者の頭部に装着さ
れる。このとき、透過型ディスプレイ部９ａ、遮蔽部３
ａ及び偏光フィルタ部４ａが一体に構成されるととも
に、観察者の左眼Ｉａの前方に配置され、透過型ディス
プレイ部９ｂ、遮蔽部３ｂ及び偏光フィルタ部４ｂが一
体に構成されるとともに、観察者の右眼Ｉｂの前方に配
置される。

【００６２】透過型ディスプレイ部９ａは、例えば、透
過型液晶表示装置等から構成され、画像処理装置７から
出力される左眼用近景映像データを用いて左眼用近景映
像を表示するとともに、遮蔽部３ａ及び偏光フィルタ部
４ａを透過した左眼用遠景映像を透過させ、左眼用近景
映像及び左眼用遠景映像が観察者の左眼Ｉａに導かれ
る。

【００６３】透過型ディスプレイ部９ｂは、例えば、透
過型液晶表示装置等から構成され、画像処理装置７から
出力される右眼用近景映像データを用いて右眼用近景映
像を表示するとともに、遮蔽部３ｂ及び偏光フィルタ部
４ｂを透過した右眼用遠景映像を透過させ、右眼用近景
映像及び右眼用遠景映像が観察者の右眼Ｉｂに導かれ
る。

【００６４】本実施の形態では、透過型ディスプレイ部
９ａ，９ｂが近景提示手段に相当し、透過型ディスプレ
イ部９ａが左眼用近景表示手段に相当し、透過型ディス
プレイ部９ｂが右眼用近景表示手段に相当し、その他の
点は第１の実施の形態と同様である。

【００６５】上記の構成により、本実施の形態では、第
１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができると
ともに、ハーフミラーが不要となり、観察者の頭部に装
着される透過型ディスプレイ部９ａ，９ｂ、遮蔽部３
ａ，３ｂ及び偏光フィルタ部４ａ，４ｂをそれぞれコン
パクトに一体化することができ、眼鏡形状装置として頭
部に装着される部分を小型化することができる。

【００６６】なお、上記の各実施の形態では、近景映像
及び遠景映像として三次元映像を用いたが、二次元映像
を用いてもよく、この場合、近影映像データ又は遠景映
像データを作成する画像処理時間を短縮することができ
るとともに、装置の構成を簡略化することができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、遠景提示手段により遠
景映像を広視野で提示しているので、観察者に没入感を
与えることができるとともに、観察者の頭部に装着され
た近景提示手段により近景映像を提示しているので、実
物体に遮られることなく、近景映像を観察者の眼前で提
示することができ、没入感を阻害することなく、仮想空
間と現実空間との視覚的不整合を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態による仮想空間提
示装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示す遮蔽部により仮想空間と現実空間
との視覚的不整合を防止する原理を説明するための模式
的斜視図である。

【図３】 遮蔽部の遮蔽の有無による仮想物体と実物体
ＲＯとの見え方の違いを示す図である。

【図４】 本発明の第２の実施の形態による仮想空間提
示装置の構成を示すブロック図である。

【図５】 本発明の第３の実施の形態による仮想空間提
示装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ディスプレイ部 ２ａ，２ｂ ハーフミラー ３ａ，３ｂ 遮蔽部 ４ａ，４ｂ 偏光フィルタ部 ５ ビデオプロジェクタ ６ スクリーン ７，７ａ 画像処理装置 ８ 撮像装置 ９ａ，９ｂ 透過型ディスプレイ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想空間を観察者に提示する仮想空間提
   示装置であって、 遠景映像を広視野で提示する遠景提示手段と、 観察者の頭部に装着され、近景映像を提示する近景提示
   手段とを備えることを特徴とする仮想空間提示装置。
2. 【請求項２】 前記近景提示手段により近景映像として
   提示される仮想物体の映像に応じて外部から前記近景提
   示手段へ入射される光を遮蔽する遮蔽手段をさらに備え
   ることを特徴とする請求項１記載の仮想空間提示装置。
3. 【請求項３】 前記遠景提示手段は、 遠景映像を広視野でかつ立体的に提示するための左眼用
   遠景映像及び右眼用遠景映像を表示する遠景表示手段
   と、 観察者の頭部に装着され、前記左眼用遠景映像を選択的
   に透過させる左眼用映像選択手段と、 観察者の頭部に装着され、前記右眼用遠景映像を選択的
   に透過させる右眼用映像選択手段とを含み、 前記近景提示手段は、 近景映像を立体的に提示するための左眼用近景映像を表
   示する左眼用近景表示手段と、 近景映像を立体的に提示するための右眼用近景映像を表
   示する右眼用近景表示手段と、 前記左眼用近景表示手段により表示される左眼用近景映
   像を反射して観察者の左眼に導くとともに、前記左眼用
   映像選択手段により選択された左眼用遠景映像を透過し
   て観察者の左眼に導く左眼用反射及び透過手段と、 前記右眼用近景表示手段により表示される右眼用近景映
   像を反射して観察者の右眼に導くとともに、前記右眼用
   映像選択手段により選択された右眼用遠景映像を透過し
   て観察者の右眼に導く右眼用反射及び透過手段とを含
   み、 前記遮蔽手段は、 観察者の頭部に装着され、前記左眼用近景表示手段によ
   り左眼用近景映像として表示される仮想物体の映像に応
   じて外部から前記左眼用反射及び透過手段へ入射する光
   を遮蔽する左眼用遮蔽手段と、 観察者の頭部に装着され、前記右眼用近景表示手段によ
   り右眼用近景映像として表示される仮想物体の映像に応
   じて外部から前記右眼用反射及び透過手段へ入射する光
   を遮蔽する右眼用遮蔽手段とを含むことを特徴とする請
   求項２記載の仮想空間提示装置。
4. 【請求項４】 前記左眼用反射及び透過手段又は前記右
   眼用反射及び透過手段により反射された実物体の映像を
   撮像する撮像手段をさらに備え、 前記左眼用近景表示手段は、前記撮像手段により撮像さ
   れた実物体の映像に適合するように左眼用近景映像を表
   示し、 前記右眼用近景表示手段は、前記撮像手段により撮像さ
   れた実物体の映像に適合するように右眼用近景映像を表
   示する請求項３記載の仮想空間提示装置。
5. 【請求項５】 前記遠景提示手段は、 遠景映像を広視野でかつ立体的に提示するための左眼用
   遠景映像及び右眼用遠景映像を表示する遠景表示手段
   と、 観察者の頭部に装着され、前記左眼用遠景映像を選択的
   に透過させる左眼用映像選択手段と、 観察者の頭部に装着され、前記右眼用遠景映像を選択的
   に透過させる右眼用映像選択手段とを含み、 前記近景提示手段は、 前記左眼用映像選択手段により選択された左眼用遠景映
   像を透過するとともに、近景映像を立体的に提示するた
   めの左眼用近景映像を表示する左眼用近景表示手段と、 前記右眼用映像選択手段により選択された右眼用遠景映
   像を透過するとともに、近景映像を立体的に提示するた
   めの右眼用近景映像を表示する右眼用近景表示手段とを
   含み、 前記遮蔽手段は、 観察者の頭部に装着され、前記左眼用近景表示手段によ
   り左眼用近景映像として表示される仮想物体の映像に応
   じて外部から前記左眼用近景表示手段へ入射する光を遮
   蔽する左眼用遮蔽手段と、 観察者の頭部に装着され、前記右眼用近景表示手段によ
   り右眼用近景映像として表示される仮想物体の映像に応
   じて外部から前記右眼用近景表示手段へ入射する光を遮
   蔽する右眼用遮蔽手段とを含むことを特徴とする請求項
   ２記載の仮想空間提示装置。