JP2007199593A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子カメラを搭載したシースルー型のＨＭＤにおいて、より広い範囲の外界情景を鮮明に観察することが可能なＨＭＤを提供する。
【解決手段】頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、画像を表示しシースルー可能な表示手段と、外界情景を撮影する撮像手段と、撮像手段で撮影された画像を中央部と周辺部に分割する画像分割手段と、画像分割手段で分割された周辺部の画像を圧縮する画像圧縮手段と、画像圧縮手段で圧縮された画像を表示手段に表示する表示位置を制御する表示制御手段と、を有し、表示制御手段は、画像圧縮手段で圧縮された画像を表示手段を通して視認できるシースルー画像の周辺部に表示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、映像表示装置に関し、特に頭部装着式映像表示装置に関する。

従来、観察者の頭部や顔面に着脱自在に装着され、小型のＣＲＴや液晶表示素子等の映像表示素子から得られる映像（画像）を、接眼光学系によって観察者の眼球に直接投影させることで、恰も該映像が空中に拡大投影されているかの様な虚像の観察を可能にした頭部装着式映像表示装置、すなわちＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている。

ＨＭＤは、映画やビデオ等のコンテンツ画像の観賞用や、産業機器若しくは医療機器等の遠隔操作用としての表示装置として利用され、その用途は多岐に渡っている。

また、このＨＭＤには従来より、コンテンツ画像や、操作者の操作用の各種情報をＨＭＤの画像表示部を通して入射する外界光による自然画像に重ね合わせて表示する所謂シースルー型のものと、外界光の入射を一切遮断して電子カメラ等によって撮影され加工された撮影画像を表示する遮蔽型のものとがある。

遮蔽型のＨＭＤでは、コンテンツ画像や、操作者に提供する各種情報を電子カメラ等によって撮影された撮影画像に重ね合わせて表示する機能の他に、外界情景を撮影した撮影画像を種々に加工して表示する機能も発表されている。そして最近では、この様な機能を用いて、ＨＭＤを視覚補助装置として使用する方法が提案されている。

例えば、有効視野が狭くなる視野狭窄傾向がありがちな高齢者に対して、仮想的に視野角を広げ、より広い範囲の画像情報を提供する為に、電子カメラで使用者の視野角よりも広い視野の外界情景を撮影し、撮影した画像の水平方向成分を圧縮して表示することにより仮想的に視野角を広げるようにした技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２０６７８８号公報

この様に、ＨＭＤを視覚補助装置として使用する方法がこれまでも種々検討されてきた。

特許文献１に開示されているＨＭＤは、電子カメラで撮影した画像の水平方向成分を圧縮して表示することにより仮想的に視野角を広げる様にしている。また、画像の圧縮は、撮影された外界情景の画像の中央部から周辺部に向けて連続的に、または段階的にその水平方向成分の圧縮率を、必要に応じて変化させることができる様にしている。これにより、より重要度の高い正面画像は大きく、左右に偏るに従い画面は圧縮度が高められて表示されるため、使用者が直感的により認識しやすい画像を観察することができる様にしている。ところで、視野狭窄傾向のある使用者にとっては、画面中央部の正面画像は非常に重要な画像であり、外界光により光学的に観察した自然画像（以下、シースルー画像と称する。）と同程度の画像再現性を有することが肝要である。しかしながら、特許文献１に開示されているＨＭＤは、画面中央部から周辺部の全域に渡り電子カメラで撮影した画像を表示するようにしている。電子カメラで撮影された画像は、解像度、色再現性、コントラスト等においてシースルー画像に及ぶものではなく、特に暗い環境下で使用した場合は、Ｓ／Ｎの低下により画像品質が劣化し、視認性の低下は免れないものと考えられる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、電子カメラを搭載したシースルー型のＨＭＤにおいて、より広い範囲の外界情景を鮮明に観察することが可能なＨＭＤを提供することを目的とする。具体的には、外界情景の正面画像は表示画面の中央部にシースルー画像として視認でき、また、電子カメラによって使用者の視野角よりも広い画角で撮影された外界情景画像の周辺部を圧縮して、表示画面を通して視認されるシースルー画像の周辺部に表示することにより、使用者が使用者の視野角より広い範囲の外界情景を観察することができ、さらに重要度の高い正面画像はシースルー画像として鮮明に観察することが可能なＨＭＤを提供する。

上記目的は、下記の１乃至４のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

１．頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、
画像を表示しシースルー可能な表示手段と、
外界情景を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段で撮影された画像を中央部と周辺部に分割する画像分割手段と、
前記画像分割手段で分割された周辺部の画像を圧縮する画像圧縮手段と、
前記画像圧縮手段で圧縮された画像を前記表示手段に表示する表示位置を制御する表示制御手段と、を有し、
前記表示制御手段は、前記画像圧縮手段で圧縮された画像を前記表示手段を通して視認できるシースルー画像の周辺部に表示することを特徴とする映像表示装置。

２．前記画像分割手段は、前記撮像手段で撮影された画像を水平方向に中央部と周辺部に分割し、
前記画像圧縮手段は、前記画像分割手段で分割された周辺部の画像を水平方向に圧縮することを特徴とする前記１に記載の映像表示装置。

３．前記画像分割手段は、前記撮像手段で撮影された画像を垂直方向に中央部と周辺部に分割し、
前記画像圧縮手段は、前記画像分割手段で分割された周辺部の画像を垂直方向に圧縮することを特徴とする前記１または２に記載の映像表示装置。

４．前記撮像手段で撮影された画像を水平方向及び垂直方向、またはそのいずれかに分割する分割境界を設定する境界設定手段を有し、
前記画像分割手段は、前記境界設定手段で設定された分割境界に基づいて、前記撮像手段で撮影された画像を水平方向及び垂直方向、またはそのいずれかに分割することを特徴とする前記２または３に記載の映像表示装置。

本発明によれば、頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置において、撮像手段によって撮影された外界情景画像を画像分割手段で中央部と周辺部に分割し、分割された周辺部の画像を画像圧縮手段で圧縮し、圧縮された画像を表示制御手段は、表示手段を通して視認できるシースルー画像の周辺部に表示するようにした。すなわち、表示手段の中央部にはシースルー画像が視認でき、シースルー画像の周辺部には撮像手段によって使用者の視野角よりも広い画角で撮影された外界情景画像の周辺部が圧縮されて表示される。したがって、有効視野が狭くなる視野狭窄傾向がありがちな高齢者にとっては、仮想的に視野角が広がり、より広い範囲の外界情景を観察することができる。また、視野狭窄傾向のある使用者にとって、非常に重要な画面中央部の正面画像は、シースルー画像として視認されるので鮮明に観察することができる。

また、画像分割手段は、撮像手段で撮影された画像を水平方向に中央部と周辺部に分割し、画像圧縮手段は、画像分割手段で分割された周辺部の画像を水平方向に圧縮するようにした。したがって、使用者は、水平方向に視野角よりも広い範囲の外界情景を観察することができる。

また、画像分割手段は、撮像手段で撮影された画像を垂直方向に中央部と周辺部に分割し、画像圧縮手段は、画像分割手段で分割された周辺部の画像を垂直方向に圧縮するようにした。したがって、使用者は、垂直方向に視野角よりも広い範囲の外界情景を観察することができる。

また、画像分割手段は、画像を水平方向及び垂直方向、またはそのいずれかに分割する分割境界を設定する境界設定手段で設定された分割境界に基づいて、撮像手段で撮影された画像を水平方向及び垂直方向、またはそのいずれかに分割するようにした、したがって、使用者は、使用者の視野範囲に応じて、周辺部の外界情景を観察することができる。

以下図面に基づいて、本発明に係る映像表示装置の代表的な実施形態の１つであるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）について説明する。

〔実施形態１〕
最初に、ＨＭＤ１の外観を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明に係るＨＭＤ１の平面図、図１（ｂ）は正面図である。

ＨＭＤ１は、使用者の眼球の近傍に配置されて使用される頭部装着式映像表示装置である。ＨＭＤ１の要部は、表示ユニット６、カメラユニット７、及び制御ユニット８等から構成され、カメラユニット７で撮影された画像や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像等を、表示ユニット６に表示する。

ＨＭＤ１は、図１（ａ）に示す様に、フレーム２、テンプル３、鼻当て４を備えている。

フレーム２の左右には、テンプル３が一対となって設けられ、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、使用者の耳や側頭部に掛止され、ＨＭＤ１の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行うためのものである。なお、テンプル３は、回動部３ａにおいてフレーム２の方向に回動可能に構成されており、ＨＭＤ１を使用しない場合には、テンプル３をフレーム２の方向に回動させて後述の透明基板５に沿わせることにより、コンパクト化することができる。

また、図１（ｂ）に示す様に、フレーム２には、透明基板５が設けられている。透明基板５は、一方の眼球に対応した位置にＵ字型のスペース５ｓを形成する略平板状の透明体である。また、透明基板５に囲まれて形成されるＵ字型のスペース５ｓには、後述の接眼光学系６５が嵌め込まれている。

また、フレーム２には、後述のＬＣＤ表示部６１及び接眼光学系６５から構成される表示ユニット６が設けられている。表示ユニット６は、本発明における表示手段に該当し、後述のカメラユニット７で撮影された画像や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像等を表示する。

また、フレーム２には、カメラユニット７が設けられている。カメラユニット７は、本発明における撮像手段に該当し、後述のレンズ７１０、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）７０１、画像処理部７０６等から構成され、使用者の周囲の外界情景を撮影するものであり、レンズ７１０によって結像された被写体光学像を、ＣＣＤ７０１によって光電変換して画像信号を生成し、画像処理部７０６等により画像信号に所定の画像処理を施し画像を生成する。

また、フレーム２には、制御ユニット８が設けられている。制御ユニット８は、マイクロコンピュータからなり、表示ユニット６の表示動作やカメラユニット７の撮影動作、及び画像信号処理動作を統括的に制御するものである。

尚、図１の構成においては、カメラユニット７、及び表示ユニット６をフレーム２の正面左側にそれぞれ１台ずつ設けたが、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す様に、カメラユニット７、及び表示ユニット６をフレーム２の左右にそれぞれ１台ずつ設けて、それぞれのカメラユニット７で撮影した画像をそれぞれ対応する表示ユニット７に表示する様にしてもよい。また、この様な構成においては、制御ユニット８は、図２（ａ）に示す様に、一方のテンプル３の後端からケーブル９を介して表示ユニット６や、カメラユニット７等と接続されている。

ここで、表示ユニット６の構成を、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係るＨＭＤ１における表示ユニット６の左側面からの側断面図であり、主に表示ユニット６の内部構成を示している。

図３に示す様に、表示ユニット６は、筐体６１１、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）６１２、コリメータレンズ６１３、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）６１４からなるＬＣＤ表示部６１、及びプリズム６５１、ＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）６５２からなる接眼光学系６５から構成される。

ＬＣＤ表示部６１の筐体６１１の内部には、ＬＥＤ６１２、コリメータレンズ６１３、及びＬＣＤ６１４が内蔵された状態で、該筐体６１１が接眼光学系６５のプリズム６５１の上端部において上斜め前方（図３では右斜め上方向）に突出する態様で取り付けられている。

ＬＥＤ６１２は、所定波長色を含む白色発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる点光源である。

コリメータレンズ６１３は、ＬＥＤ６１２の光をほぼ平行光にしてＬＣＤ６１４に投光するものである。

ＬＣＤ６１４は、カメラユニット７で生成された画像信号や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像信号等に基づき映像を生成するものであり、例えば透過型の液晶表示パネルである。

プリズム６５１は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、ＬＣＤ６１４からの光を内部で複数回の反射を行わせるものである。プリズム６５１の上端部は、ＬＣＤ６１４からの光の大部分を内部に採光できるように、上方に向かってより肉厚となるように前面側（接眼面と反対側）が突き出るように楔形状に形成された肉厚部６５１ａが形成されている。

また、プリズム６５１の下端部には、傾斜面６５１ｂが形成されており、プリズム６５１は、透明基板５に形成された傾斜面５ａに対しＨＯＥ６５２を介して接合（例えば接着）されている。また、プリズム６５１の表裏面は、透明基板５の表裏面に対して面一とされている。これにより、プリズム６５１は、透明基板５と一枚の板状に一体化されている。

ＨＯＥ６５２は、光学的に軸非対称な所謂自由曲面で構成されて正のパワーを有する体積位相型のホログラム光学素子であり、プリズム６５１の下端部において所定の傾斜角を有して支持されている。ＨＯＥ６５２は、プリズム６５１により導光された光が照射されることにより、光の干渉現象を用いてホログラム映像を眼球Ｅに提供する。

以上のような構成を有する表示ユニット６においては、ＬＥＤ６１２から射出された光は、コリメータレンズ６１３を通してＬＣＤ６１４を照明し、この照明によりＬＣＤ６１４で生成された像光は、プリズム６５１内で複数回の全反射を行った後、ＨＯＥ６５２により回折し虚像として使用者の眼球Ｅに導かれる。

さらに、プリズム６５１は、前方から入射する光を使用者の眼球に導くようになっている。これにより、使用者は、外界（前方の被写体）をシースルー可能となり、カメラユニット７により撮影された画像（映像）を外界（前方の被写体）と重畳して視認することとなる。

尚、透明基板５に形成された傾斜面５ａは、プリズム６５１の傾斜面６５１ｂでの光の屈折をキャンセル（相殺）する、すなわち、傾斜面６５１ｂにおけるプリズム効果により矢印Ｗ側からの光が上方に屈曲するのを防止する為、使用者は、プリズム６５１、透明基板５、及びＨＯＥ６５２を通して、外界光を歪むことなく観察することができる。

次に、ＨＭＤ１の電気回路構成について図４を用いて説明する。図４は、本発明に係わるＨＭＤ１の電気回路のブロック図である。尚、図４では、図１、図２に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。

ＨＭＤ１の要部電気回路ブロックは、表示ユニット６、カメラユニット７、及び制御ユニット８等から構成される。

表示ユニット６は、ＬＣＤ表示部６１、接眼光学系６５から構成され、各部位で行われる動作については前述したので詳細な説明は省略する。

ＬＥＤ６１２の駆動電流は、後述の制御ユニット８中の制御部８０１で生成され、ＬＥＤ６１２の発光輝度は、制御部８０１によって制御される。

ＬＣＤ６１４は、制御ユニット８を介して出力されるカメラユニット７で生成された画像信号や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像信号等に基づき映像を生成する。

カメラユニット７は、レンズ７１０、ＣＣＤ７０１、ＣＤＳ回路７０２、ＡＧＣ回路７０３、Ａ／Ｄ変換器７０４、タイミングジェネレータ７０５、及び画像処理部７０６等から構成される。

ＣＣＤ７０１は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、レンズ７１０により結像された被写体光像を、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。

タイミングジェネレータ７０５は、後述の制御ユニット８から送信される基準クロックに基づいて、ＣＣＤ７０１の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ７０５で生成される駆動制御信号には、例えば、ＣＣＤ７０１における露出開始、及び終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号、各画素の信号電荷の読出し制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ７０１に供給されるとＣＣＤ７０１では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。

ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路７０２は、ＣＣＤ７０１から読み出された画像信号より読み出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作を行って黒レベルの補正を行うものである。

ＡＧＣ（自動利得制御）回路７０３は、後述の制御ユニット８の制御により、ＣＤＳ回路７０２で処理された画像信号のゲインを、例えば被写体の明るさ等に応じて調整する。

Ａ／Ｄ変換器７０４は、ＡＧＣ回路７０３から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器７０４は、制御ユニット８から送信されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば１４ビットのデジタル信号に変換する。

この様に、ＣＣＤ７０１で読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路７０２、ＡＧＣ回路７０３、及びＡ／Ｄ変換器７０４で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理部７０６に取り込まれて所定の処理が行われる。以下、画像処理部７０６で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。

最初に、画像処理部７０６に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ７０１から出力される画像信号の読出しに同期して後述の制御ユニット８中の画像メモリ８２１に書き込まれる。すなわち、画像処理部７０６で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ８２１にいったん記録したものを画像メモリ８２１から取り出し、画像処理部７０１中の各部位における処理に使用される。

画像処理部７０６は、図示しない例えば、黒レベル補正部、画素補間部、解像度変換部、ホワイトバランス制御部、ガンマ補正部、マトリックス演算部、シェーディング補正部、及び画像圧縮部等から構成され、画像メモリ８２１より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ８２１に格納される。

次に、制御ユニット８は、制御部８０１、画像メモリ８２１、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８２２、記録部８２３、外部Ｉ／Ｆ８２４、及び操作部８３０等から構成される。

制御部８０１は、各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、演算処理や制御処理等のデータを一時的に格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び前記制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、後述の操作部８３０に設けられた各操作スイッチからの信号を受けて、表示ユニット６の表示動作やカメラユニット７の撮影動作、及び画像信号処理動作を統括的に制御するものである。

また、制御部８０１には、本発明における画像分割手段に該当する、画像分割部８０２が設けられている。画像分割部８０２は、カメラユニット７で撮影された画像を水平方向に中央部と周辺部に分割する。また、垂直方向に中央部と周辺部に分割しても、両方向に中央部と周辺部に分割しても良い。

また、制御部８０１には、本発明における画像圧縮手段に該当する、画像圧縮部８０３が設けられている。画像圧縮部８０３は、画像分割部８０２で分割された周辺部の画像を水平方向に圧縮する。また、垂直方向に圧縮しても、両方向に圧縮しても良い。

また、制御部８０１には、本発明における表示制御手段に該当する、表示制御部８０４が設けられている。表示制御部８０４は、画像圧縮部８０３で圧縮された画像をＬＣＤ表示部６１中のＬＣＤ６１４に表示する表示位置を制御する。

尚、画像分割部８０２、画像圧縮部８０３、及び表示制御部８０４で行われる動作の詳細は後述する。

次に、画像メモリ８２１は、カメラユニット７中の画像処理部７０６や制御ユニット８中の制御部８０１により画像信号に対する各種処理を行う為の作業領域として用いられる一時メモリである。

ＶＲＡＭ８２２は、ＬＣＤ表示部６１中のＬＣＤ６１４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ６１４に再生表示される画像を構成する画素信号のバッファメモリである。

記録部８２３は、例えばメモリカードが装填され、カメラユニット７で撮影された画像を記録するメモリである。

外部Ｉ／Ｆ８２４は、例えば、ビデオやテレビ、パーソナルコンピュータ等のＨＭＤ１の図示しない外部機器から画像信号を入力するインターフェースである。

操作部８３０には、ＨＭＤ１の電源スイッチ８３０ａ、境界設定スイッチ８３０ｂ等、各種操作スイッチが設けられている。境界設定スイッチ８３０ｂは、本発明における境界設定手段に該当し、カメラユニット７で撮影された画像を画像分割部８０２で水平方向、または垂直方向に中央部と周辺部に分割する時の分割境界を設定する。

この様な構成のＨＭＤ１において、本発明は、外界情景の正面画像は表示ユニット６の表示画面の中央部にシースルー画像として視認でき、また、カメラユニット７によって使用者の視野角よりも広い画角で撮影された外界情景画像の周辺部を画像圧縮部８０３で圧縮し、圧縮された画像が表示画面で視認されるシースルー画像の周辺部に位置して表示されるように表示制御部８０４で制御することにより、使用者が使用者の視野角より広い範囲の外界情景を観察することができ、さらに重要度の高い正面画像はシースルー画像として鮮明に観察することができる様に、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作を制御するものである。

ここで、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作の詳細を、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、外部情景に対する通常の人の視野範囲、視野狭窄者の視野範囲、及び撮影画角等の関係を示す模式図。図５（ｂ）は、水平方向の画像分割、圧縮、表示動作を示す模式図である。

図５（ａ）に示す様に、通常の人の視野範囲Ａ２には、視野左側の自動車Ｘ１、中央の自転車Ｘ２、及び右側の自転車Ｘ３のいずれもが納まり、通常の人は自動車Ｘ１、自転車Ｘ２、及び自転車Ｘ３を視認することができる。一方、視野狭窄者の視野範囲Ａ３からは、例えば、視野左側の自動車Ｘ１、及び右側の自転車Ｘ３が外れ、視野狭窄者は自動車Ｘ１、及び自転車Ｘ３を視認することができない。

尚、Ａ４は、通常の人の視野範囲Ａ２等に対し、図３に示す接眼光学系６５のＨＯＥ６５２による画像の表示領域を示している。

そこで、最初に、画像分割部８０２は、カメラユニット７によって通常の人の視野範囲Ａ２よりも広い画角Ａ１で撮影された外界情景の画像を、例えば、分割境界Ｌ１、Ｌ２で水平方向に左周辺部の画像Ｇ１、中央部の画像Ｇ２、右周辺部の画像Ｇ３の３つの画像に分割する。

次に、画像圧縮部８０３は、画像分割部８０２で分割された左周辺部の画像Ｇ１、右周辺部の画像Ｇ３を水平方向に圧縮してそれぞれ圧縮画像ＣＧ１、圧縮画像ＣＧ３を生成する。

そして、表示制御部８０４は、画像圧縮部８０３で生成された圧縮画像ＣＧ１、圧縮画像ＣＧ３を、図５（ｂ）に示す様に、表示ユニット６中の接眼光学系６５のＨＯＥ６５２による表示領域Ａ４に視認されるシースルー画像ＳＧの左右に位置する様に表示する。

この様にして、使用者の視野角を仮想的に水平方向に広げた時の見え方を図６に示す。図６（ａ）は、ＨＭＤ１を装着していない時の見えを示した模式図。図６（ｂ）は、ＨＭＤ１によって使用者の視野角を仮想的に水平方向に広げた時の見えを示す模式図である。

図６（ａ）に示す様に、外界情景の周辺に位置し、視野狭窄者の視野範囲Ａ３から外れて視認することができなかった自動車Ｘ１、自転車Ｘ３は、図６（ｂ）に示す様に、前述した様な周辺を圧縮する画像表示動作行うことにより視野狭窄者の視野範囲Ａ３に含まれるようになって視認されるようになる。さらに重要度の高い正面画像は、表示領域Ａ４の中央部にシースルー画像として鮮明に視認されるようになる。

また、画像分割部８０２は、境界設定スイッチ８３０ｂで設定された分割境界に基づいて、カメラユニット７で撮影された外界情景の画像を水平方向に中央部と周辺部に分割することもできる。これにより、使用者は、使用者の視野範囲に応じて、周辺部の外界情景をより広く観察することができる。例えば、重度の視野狭窄者においては、分割境界を表示画面の中央部寄りに設定することにより、視野角が仮想的に大きく広がり、より広い範囲の外界情景を観察することができる様になる。

〔実施形態２〕
次に、本発明に係る映像表示装置の第２の実施形態によるＨＭＤについて説明する。その要部構成は、前述した実施形態１と略同様なので詳細な説明は省略し、第１の実施形態と動作の異なる画像分割部８０２、画像圧縮部８０３、及び表示制御部８０４ついて説明する。

実施形態１によるＨＭＤ１においては、画像分割部８０２、画像圧縮部８０３、及び表示制御部８０４等より、使用者の視野角を仮想的に水平方向に広げるようにするものであるが、実施形態２によるＨＭＤ１においては、使用者の視野角を仮想的に垂直方向に広げるものである。

ここで、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作の詳細を、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、外部情景に対する通常の人の視野範囲、視野狭窄者の視野範囲、及び撮影画角等の関係を示す模式図。図７（ｂ）は、垂直方向の画像分割、圧縮、表示動作を示す模式図である。

図７（ａ）に示す様に、通常の人の視野範囲Ａ２には、視野上側の信号機Ｘ５、及び中央の自転車Ｘ２のいずれもが納まり、通常の人は信号機Ｘ５、及び自転車Ｘ２を視認することができる。一方、視野狭窄者の視野範囲Ａ３からは、例えば、視野上側の信号機Ｘ５が外れ、視野狭窄者は信号機Ｘ５を視認することができない。

そこで、最初に、画像分割部８０２は、カメラユニット７によって通常の人の視野範囲Ａ２よりも広い画角Ａ１で撮影された外界情景の画像を、例えば、分割境界Ｌ５で垂直方向に上周辺部の画像Ｇ５と中央部の画像Ｇ６の２つの画像に分割する。

次に、画像圧縮部８０３は、画像分割部８０２で分割された上周辺部の画像Ｇ５を垂直方向に圧縮して圧縮画像ＣＧ５を生成する。

そして、表示制御部８０４は、画像圧縮部８０３で生成された圧縮画像ＣＧ５を、図７（ｂ）に示す様に、表示ユニット６中の接眼光学系６５のＨＯＥ６５２による表示領域Ａ４に視認されるシースルー画像ＳＧの上部に位置する様に表示する。

この様にして、使用者の視野角を仮想的に垂直方向に広げた時の見え方を図８に示す。図８（ａ）は、ＨＭＤ１を装着していない時の見えを示した模式図。図８（ｂ）は、ＨＭＤ１によって使用者の視野角を仮想的に垂直方向に広げた時の見えを示す模式図である。

図８（ａ）に示す様に、外界情景の周辺に位置し、視野狭窄者の視野範囲Ａ３から外れて視認することができなかった信号機Ｘ５は、図８（ｂ）に示す様に、前述した様な周辺を圧縮する画像表示動作行うことにより視野狭窄者の視野範囲Ａ３に含まれるようになって視認されるようになる。さらに重要度の高い正面画像は、表示領域Ａ４の中央部にシースルー画像として鮮明に視認されるようになる。

この様に、本発明に係るＨＭＤ１では、外界情景の正面画像を表示ユニット６の表示画面の中央部にシースルー画像として視認できるようにし、また、カメラユニット７によって使用者の視野角よりも広い画角で撮影された外界情景画像の周辺部を画像圧縮部８０３で圧縮し、圧縮された画像が表示画面に視認されるシースルー画像の周辺部に位置して表示されるように表示制御部８０４で制御する様にした、したがって、使用者は使用者の視野角より広い範囲の外界情景を観察することができ、さらに重要度の高い正面画像はシースルー画像として鮮明に観察することができる様になる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態においては、使用者の視野角を仮想的に水平方向、または垂直方向に広げるように画像表示動作を制御したが、水平方向、及び垂直方向の双方に同時に広げるようにしても良い、これにより、使用者は使用者の視野角より広い範囲で水平方向、及び垂直方向の外界情景を同時に観察することができる様になる。

本発明に係るＨＭＤの一例による外観模式図である。 本発明に係るＨＭＤの別例による外観模式図である。 本発明に係るＨＭＤにおける表示ユニットの側断面図である。 本発明に係るＨＭＤの電気回路ブロック構成図である。 本発明における実施形態１によるＨＭＤで行われる水平方向の画像分割、圧縮、表示動作を示す模式図である。 本発明における実施形態１によるＨＭＤにおいて、仮想的に水平方向に視野角を広げたときの見え方の模式図である 本発明における実施形態２によるＨＭＤで行われる垂直方向の画像分割、圧縮、表示動作を示す模式図である。 本発明における実施形態２によるＨＭＤにおいて、仮想的に垂直方向に視野角を広げたときの見え方の模式図である。

符号の説明

１ ＨＭＤ
２ フレーム
３ テンプル
４ 鼻当て
５ 透明基板
６ 表示ユニット
６１ ＬＣＤ表示部
６１１ 筐体
６１２ ＬＥＤ
６１３ コリメータレンズ
６１４ ＬＣＤ
６５ 接眼光学系
６５１ プリズム
６５２ ＨＯＥ
７ カメラユニット
７０１ ＣＣＤエリアセンサ
７０２ ＣＤＳ回路
７０３ ＡＧＣ回路
７０４ Ａ／Ｄ変換器
７０５ タイミングジェネレータ
７０６ 画像処理部
７１０ レンズ
８ 制御ユニット
８０１ 制御部
８０２ 画像分割部
８０３ 画像圧縮部
８０４ 表示制御部
８２１ 画像メモリ
８２２ ＶＲＡＭ
８２３ 記録部
８２４ 外部Ｉ／Ｆ
８３０ 操作部
８３０ａ 電源スイッチ
８３０ｂ 境界設定スイッチ
８５１ 音声出力部
８５２ 音声入力部
８６０ 電源部
９ ケーブル
Ｅ 目

Claims (4)

1. 頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、
   画像を表示しシースルー可能な表示手段と、
   外界情景を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮影された画像を中央部と周辺部に分割する画像分割手段と、
   前記画像分割手段で分割された周辺部の画像を圧縮する画像圧縮手段と、
   前記画像圧縮手段で圧縮された画像を前記表示手段に表示する表示位置を制御する表示制御手段と、を有し、
   前記表示制御手段は、前記画像圧縮手段で圧縮された画像を前記表示手段を通して視認できるシースルー画像の周辺部に表示することを特徴とする映像表示装置。
2. 前記画像分割手段は、前記撮像手段で撮影された画像を水平方向に中央部と周辺部に分割し、
   前記画像圧縮手段は、前記画像分割手段で分割された周辺部の画像を水平方向に圧縮することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記画像分割手段は、前記撮像手段で撮影された画像を垂直方向に中央部と周辺部に分割し、
   前記画像圧縮手段は、前記画像分割手段で分割された周辺部の画像を垂直方向に圧縮することを特徴とする請求項１または２に記載の映像表示装置。
4. 前記撮像手段で撮影された画像を水平方向及び垂直方向、またはそのいずれかに分割する分割境界を設定する境界設定手段を有し、
   前記画像分割手段は、前記境界設定手段で設定された分割境界に基づいて、前記撮像手段で撮影された画像を水平方向及び垂直方向、またはそのいずれかに分割することを特徴とする請求項２または３に記載の映像表示装置。

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