JP2007212577A - Head mounted display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、眼前に配置したバイザに対して画像を投影することにより、バイザ前方の風景とともに投影した画像を視認できるようにした頭部装着型表示装置に関し、さらに詳細には、暗視カメラや赤外線カメラなどの特殊カメラによって取得した映像情報を画像としてバイザに投影する頭部装着型表示装置に関する。
本発明にかかる頭部装着型表示装置は、航空機やヘリコプタの搭乗者が夜間飛行する場合や、消防士やレスキュー隊等の救助活動者が災害現場で使用する場合等、様々な状況で利用される。
The present invention relates to a head-mounted display device that enables an image projected together with a landscape in front of the visor to be visually recognized by projecting an image onto a visor placed in front of the eye. The present invention relates to a head-mounted display device that projects video information acquired by a special camera such as an infrared camera onto a visor as an image.
The head-mounted display device according to the present invention is used in various situations such as when an aircraft or helicopter passenger flies at night, or when a rescuer such as a firefighter or rescue team uses it at a disaster site. The
肉眼視では得られない視覚情報を、特殊カメラを使用して取得し、肉眼視による視覚情報ととともに利用することは有用である。例えば、航空機やヘリコプタのパイロットは、夜間飛行を行う場合に暗視装置を使用することがある。一般に、暗視装置はイメージインテンシファイアの出力を、接眼レンズで直視する単眼型のものや双眼鏡型のものが使用されている。 It is useful to acquire visual information that cannot be obtained with the naked eye by using a special camera and use it together with visual information with the naked eye. For example, aircraft and helicopter pilots may use night vision devices when flying at night. In general, a night vision device is a monocular type or a binocular type that directly looks at the output of an image intensifier with an eyepiece.
パイロットは、飛行中はヘルメットを装着していることから、ヘルメットに暗視装置を取り付けた暗視装置付きヘルメットが提案されている。(特許文献1、特許文献2)。
また、暗視ビデオの情報を、ヘルメットに取り付けたバイザの一部に映写するシステムが提案されている(特許文献3)。
Since the pilot wears a helmet during the flight, a helmet with a night vision device in which a night vision device is attached to the helmet has been proposed. (Patent Document 1, Patent Document 2).
In addition, a system for projecting night vision video information onto a part of a visor attached to a helmet has been proposed (Patent Document 3).
また、熱線や赤外線像を可視できる表示装置をヘルメットに組み込んだ消防士用やレスキュー隊用の頭部装着型表示装置が開示されている(特許文献4)。
このようにヘルメットに取り付けた表示装置により、暗視画像や赤外線画像を眼前に表示するようにした頭部装着型表示装置が提案されている。
There has been proposed a head-mounted display device that displays a night vision image or an infrared image in front of the eyes by the display device attached to the helmet.
双眼鏡形状の暗視装置をヘルメットに取り付けたものは、左右両眼で同時に接眼レンズを覗くことになるので、一時的に暗視画像だけを見る状態が生じることとなり、視野障害や安全上の問題がある。また、眼前においてヘルメットの前方に突出した状態で使用されることになるので、誤って暗視装置に衝撃を与えてしまうことによる破損が生じやすい。 If a binocular-shaped night vision device is attached to the helmet, both the left and right eyes will look into the eyepiece lens at the same time. There is. Moreover, since it will be used in the state which protruded ahead of the helmet in front of eyes, it will be easy to cause damage by giving a shock to a night vision apparatus accidentally.
単眼の暗視装置をヘルメットに取り付けたものは、左右の眼で異なる視覚情報を見ることになるので、慣れるまでは不便であるが、片側の眼は外界を見ているので、視野障害や安全上の問題はない。しかしながら、双眼鏡形状の場合と同様に、眼前においてヘルメットの前方に突出した状態で使用されることになるので、誤って暗視装置に衝撃を与えてしまうことによる破損が生じやすい点は同様である。 A monocular night vision device attached to a helmet is inconvenient until you get used to seeing different visual information between the left and right eyes, but because one eye sees the outside world, visual impairment and safety There is no problem above. However, as in the case of the binoculars shape, since it is used in a state of protruding in front of the helmet in front of the eyes, the point that damage due to accidentally giving an impact to the night vision device is the same. .
これに対し、ヘルメットに支持されたバイザに暗視画像を投影するバイザ投影方式の暗視装置では、バイザ前方の風景も同時に視認でき、しかも、ヘルメット前方まで突出するように取り付けられる部材がないので、破損も生じにくい点で優れている。 On the other hand, in a visor projection type night vision device that projects a night vision image on a visor supported by a helmet, the scenery in front of the visor can be seen at the same time, and there is no member attached to protrude to the front of the helmet. It is excellent in that it is less likely to break.
しかしながら、バイザに向けて暗視画像を投影するには、複雑な光学系が必要となる。すなわち、ヘルメットに取り付けるバイザは、通常は曲面形状をしており、また、バイザの正面には顔面が対向することになるため、光学系は顔面および頭部を避けて、バイザの斜め方向から投影する必要があり、いわゆる非同軸光学系を構成することになる。 However, in order to project a night vision image toward the visor, a complicated optical system is required. In other words, the visor attached to the helmet is usually curved, and the face faces the front of the visor. Therefore, a so-called non-coaxial optical system is formed.
非同軸光学系を通して画像を表示させると、光学素子を用いて光学補正しない限り、非対称な歪みが加わった歪み画像を形成することになる。この歪み画像を光学素子で補正しようとすると、補正のためのレンズやミラーからなる光学素子の枚数を大幅に増加させる必要がある。また、枚数の増加に伴い、光学系全体が占める容積が増大することになる。
このような状況は、暗視カメラによる暗視画像をバイザに投影させる場合に限らず、赤外線カメラ等のその他の特殊カメラで撮影した画像をバイザに投影する場合も同様である。
When an image is displayed through a non-coaxial optical system, a distortion image to which asymmetric distortion is added is formed unless optical correction is performed using an optical element. In order to correct this distorted image with an optical element, it is necessary to significantly increase the number of optical elements including lenses and mirrors for correction. Further, as the number of sheets increases, the volume occupied by the entire optical system increases.
Such a situation is not limited to the case of projecting a night vision image from the night vision camera on the visor, but the same applies to the case of projecting an image captured by another special camera such as an infrared camera onto the visor.
そこで、本発明は、非同軸光学系を用いてバイザに暗視画像等の特殊画像を投影することにより、バイザ前方の直視像と特殊画像とを視認することができるようにした頭部装着型表示装置において、その非同軸光学系の構造を簡単にしつつ、それでいて、バイザに歪みのない特殊画像を投影することができる頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a head-mounted type in which a special image such as a night vision image is projected on the visor using a non-coaxial optical system so that a direct-view image and a special image in front of the visor can be visually recognized. An object of the present invention is to provide a head-mounted display device capable of projecting a special image without distortion on a visor while simplifying the structure of the non-coaxial optical system in the display device.
上記課題を解決するためになされた本発明の頭部装着型表示装置は、ヘルメットに支持され眼前に配置されるバイザと、バイザを通して前方を観察した直視像とは異なる感度で前方を撮影する特殊カメラと、特殊カメラで撮影した映像信号から特殊画像を作成する画像作成部と、画像を画面表示する画面表示部と、画面表示された画像を斜め方向からバイザに投影し投影した画像と直視像とを視認できるようにする非同軸光学系とを備えた頭部装着型表示装置であって、画像作成部は、バイザと非同軸光学系とにより生じる歪曲に合わせて予め特殊画像を歪曲させた歪曲特殊画像を作成する歪曲画像形成部を有し、画面表示部に歪曲特殊画像を出力するようにしている。 The head-mounted display device of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, is a special device that captures the front with a sensitivity different from a visor that is supported by a helmet and placed in front of the eye and a direct-view image that is observed through the visor. A camera, an image creation unit that creates a special image from the video signal captured by the special camera, a screen display unit that displays the image on the screen, and an image that is projected on the screen and projected from the oblique direction onto the visor and a direct-view image A head-mounted display device including a non-coaxial optical system that makes it possible to visually recognize a special image in advance in accordance with the distortion caused by the visor and the non-coaxial optical system. A distorted image forming unit for creating a distorted special image is provided, and the distorted special image is output to the screen display unit.
ここで、ヘルメットとは、頭部に装着することができる形状のものであれば形状は限定されないが、少なくとも眼前にバイザを取り付けることが可能な構造のものをいう。また、バイザとは、ヘルメットに支持され使用時に眼前に配置される透明または半透明の部材をいう。バイザの形状についても特に限定されないが、非同軸光学系を介して画像が投影されるものであることを要する。例えば、左右眼前に独立して、あるいは片眼単独で配置されるいわゆるコンバイナのような形状のバイザであってもよいが、その場合でも非同軸光学系を介して画像が投影されることを要する。 Here, the shape of the helmet is not limited as long as it is a shape that can be worn on the head, but it means a structure that can attach a visor at least in front of the eyes. The visor refers to a transparent or translucent member that is supported by a helmet and placed in front of the eye when in use. The shape of the visor is not particularly limited, but it is necessary that the image is projected through a non-coaxial optical system. For example, it may be a visor shaped like a so-called combiner that is arranged in front of the left and right eyes, or one eye alone, but in this case, it is necessary to project an image via a non-coaxial optical system. .
また、特殊カメラとは、バイザを通しての肉眼視による直視観察では得ることができない視覚情報を得るためのカメラであり、例えば明るさに対する感度や波長に対する感度がバイザを通して行う肉眼視の感度とは大きく異なるカメラをいう。具体的には、明るさに対する感度が異なる特殊カメラとしては、イメージインテンシファイアを用いた暗視カメラ、暗視カメラを使用するほどの暗さではない状況(例えば夕闇程度の暗さ)において使用するためのCCD等を用いた低照度対応カメラが該当する。また、波長に対する感度が異なる特殊カメラとしては、赤外線カメラが該当する。 A special camera is a camera for obtaining visual information that cannot be obtained by direct visual observation through a visor. For example, the sensitivity to brightness and the sensitivity to wavelength are large compared to the sensitivity of the visual observation performed through the visor. A different camera. Specifically, special cameras with different sensitivities to brightness are used in night vision cameras that use image intensifiers or in situations that are not dark enough to use a night vision camera (such as darkness at dusk). This corresponds to a low-illuminance camera using a CCD or the like. An infrared camera corresponds to the special camera having different sensitivity to the wavelength.
また、特殊画像とは、特殊カメラの映像信号に基づいて作成される画像(画像データ)をいい、暗視カメラの場合は暗視画像、低照度対応カメラの場合は低照度画像、赤外線カメラの場合は赤外線画像(熱線画像)となる。 A special image is an image (image data) created based on the video signal of a special camera. A night vision camera is a night vision image, a low illumination camera is a low illumination image, and an infrared camera In this case, an infrared image (heat ray image) is obtained.
本発明によれば、バイザを眼前に配置した状態にし、特殊カメラにより眼前の風景を撮影する。特殊カメラの映像信号は、画像作成部に出力されて特殊画像を作成するが、画像作成部に含まれる歪曲画像形成部は、予め特殊画像を歪曲させた歪曲特殊画像を作成する。すなわち、特殊画像を、そのまま非同軸光学系を介してバイザに投影すると、バイザの形状、バイザと非同軸光学系との位置関係、非同軸光学系の光学素子の配置により生じる歪曲が発生することになるが、予め、この歪曲を予定して、初めから特殊画像を歪曲させた歪曲特殊画像を、画像作成部にて電子画像処理手法を用いて作成しておき、これを、非同軸光学系を通してバイザに投影させることにより、歪曲を打ち消すようにし、歪曲のない正常な特殊画像をバイザに投影させるようにする。バイザへの投影は、直視像と投影像とを重ね合わせて表示するのが好ましいが、バイザの一部に小さく特殊画像を表示するようにしてもよい。
これにより、バイザの前方において、直視像と、歪曲のない特殊画像(虚像)とを視認することができる。
According to the present invention, the visor is placed in front of the eyes, and the scenery in front of the eyes is photographed by the special camera. The video signal of the special camera is output to the image creating unit to create a special image. The distorted image forming unit included in the image creating unit creates a distorted special image obtained by distorting the special image in advance. In other words, when a special image is directly projected onto a visor through a non-coaxial optical system, distortion caused by the shape of the visor, the positional relationship between the visor and the non-coaxial optical system, and the arrangement of the optical elements of the non-coaxial optical system may occur. However, this distortion is planned in advance, and a distortion special image obtained by distorting the special image from the beginning is created using an electronic image processing method in the image creation unit. By projecting to the visor, the distortion is canceled out and a normal special image without distortion is projected onto the visor. The projection onto the visor is preferably performed by superimposing the direct-view image and the projection image, but a small special image may be displayed on a part of the visor.
Thereby, in front of the visor, a direct-view image and a special image (virtual image) without distortion can be visually recognized.
本発明によれば、非同軸光学系を用いてバイザに暗視画像等の特殊画像を投影する場合でも、最小限の光学系要素で構成される簡単な構造の非同軸光学系を用いることができ、しかも、バイザには歪みのない特殊画像を投影することができる。 According to the present invention, even when a special image such as a night vision image is projected on a visor using a non-coaxial optical system, it is possible to use a non-coaxial optical system having a simple structure including a minimum of optical system elements. In addition, a special image without distortion can be projected onto the visor.
(その他の課題を解決するための手段および効果)
上記発明において、特殊カメラは暗視カメラまたは低照度対応カメラまたは赤外線カメラのいずれかであってもよい。暗視カメラや低照度対応カメラを特殊カメラとして用いることにより、暗闇、夕闇においても前方の風景を鮮明に視認することができる。また、赤外線カメラを使用することにより熱源(例えば、火元、高温物体、動物等)を視認することができる。
(Means and effects for solving other problems)
In the above invention, the special camera may be a night vision camera, a low-illuminance camera, or an infrared camera. By using a night vision camera or a low-illuminance camera as a special camera, the scenery in front can be clearly seen even in the dark and dusk. Moreover, a heat source (for example, a fire source, a high temperature object, an animal, etc.) can be visually recognized by using an infrared camera.
上記発明において、画像作成部は歪曲画像形成部で作成された歪曲特殊画像の表示倍率を調整するスケーリング部を有し、歪曲特殊画像の表示倍率を調整することにより直視画像とバイザに投影される特殊画像とを重ね合わせて表示するようにしてもよい。
これによれば、直視像と特殊画像との双方の画像の特徴を重ねた像を視認することができる。また、直視像に対する特殊画像の大きさを調整することができるので、異なる特殊カメラの装着が可能となり、例えば状況(天候、明るさ等)に応じて、特殊カメラを付け替えて用いることも可能となる。
In the above invention, the image creating unit has a scaling unit for adjusting the display magnification of the distortion special image created by the distortion image forming unit, and is projected onto the direct view image and the visor by adjusting the display magnification of the distortion special image. The special image may be displayed in a superimposed manner.
According to this, it is possible to visually recognize an image in which the features of both the direct-view image and the special image are superimposed. In addition, since the size of the special image with respect to the direct-view image can be adjusted, it is possible to attach a different special camera. For example, it is possible to change the special camera according to the situation (weather, brightness, etc.). Become.
上記発明において、互いに異なる感度で前方を撮影する複数種類の特殊カメラを備え、画像作成部は少なくとも2種類の特殊カメラからの映像信号を合成処理した合成画像を特殊画像として作成する画像合成部を有するようにしてもよい。
これによれば、少なくとも2種類の特殊カメラによる映像信号を合成処理することで、それぞれの最適検出範囲を融合した合成画像を作成することができ、この合成画像を特殊画像とすることで、特徴を引き立たせた画像を視認することができる。なお、特殊カメラの種類数は3つ以上であっても構わないが、装置が複雑になりコストも上昇するので実用的には2つ程度が好ましい。
In the above invention, there are provided a plurality of types of special cameras for photographing the front with different sensitivities, and the image creation unit comprises an image synthesis unit for creating a synthesized image obtained by synthesizing video signals from at least two types of special cameras as a special image. You may make it have.
According to this, by synthesizing video signals from at least two types of special cameras, it is possible to create a composite image in which the respective optimum detection ranges are fused. Can be visually recognized. The number of types of special cameras may be three or more. However, since the apparatus becomes complicated and the cost increases, about two are preferable for practical use.
上記発明において、画像作成部は外部信号を入力するための外部信号入力部と、特殊カメラで撮影した映像信号と外部信号とを合成処理した合成画像を特殊画像として作成する画像合成部とを有するようにしてもよい。
これによれば、特殊カメラからの映像信号に外部信号を合成処理することで、外部の付加情報を加えた画像を特殊画像として表示することができる。
In the above invention, the image creation unit includes an external signal input unit for inputting an external signal, and an image synthesis unit for creating a synthesized image obtained by synthesizing the video signal captured by the special camera and the external signal as a special image. You may do it.
According to this, by synthesizing the external signal with the video signal from the special camera, an image to which the external additional information is added can be displayed as the special image.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various aspects are included without departing from the spirit of the present invention.
(実施形態1)
図1は、本発明の一実施形態である頭部装着型表示装置の構成を模式的に示すブロック図であり、図1(a)はその全体ブロック図、図1(b)はその一部である画像作成部の機能ブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is an overall block diagram, and FIG. 1 (b) is a part thereof. It is a functional block diagram of the image creation part which is.
頭部装着型表示装置1は、主として、ヘルメット11、バイザ12、低照度対応カメラ13a,13b、画像作成部14a,14b、画面表示部17a,17b、非同軸光学系18a,18bとを備えている。以下、特に説明しない限り、右眼用には符号aを付し、左眼用には符号bを付すこととする。
The head-mounted display device 1 mainly includes a
ヘルメット11は、装着者(使用者)の頭部を被うととともに、顔面前方が開放された形状にしてある。バイザ12は、上下にスライド可能な状態でヘルメット11に支持されており、バイザ12を下げると眼前に配置されるようにしてある。
The
低照度対応カメラ13a,13bは、左右眼の近傍のヘルメット11側面に固定してあり、肉眼で観察できる前方風景と同じ風景が撮影できるように取り付けられている。この低照度対応カメラ13a,13bは、低照度状態、すなわち夕闇程度の明るさの状態でも前方の風景を鮮明に映し出すことができるように高感度CCDカメラを用いている。低照度対応カメラ13a,13bで撮影された映像信号は、バイザ12を介して前方を直視した肉眼視による直視像とは異なる画像である特殊画像を形成するために利用されるものである。
The low-
画像作成部14a,14bは、低照度対応カメラ13a,13bから入力される映像信号に基づいて、画像データを形成するとともに、画像処理を行う電子画像処理回路で構成される。本実施形態では低照度対応カメラ13a、13bからの映像信号に基づいて特殊画像データを作成し、作成した特殊画像データを加工するための各種の画像処理を行う。画像作成部14a、14bが実行する画像処理を機能ブロックに分けて説明すると、図1(b)に示すように、原画像作成部20a,20b、歪曲画像形成部21a,21b、スケーリング部22a,22bとが含まれる。
The
原画像作成部20a,20bは、低照度対応カメラ13a,13bからの映像信号に基づいて、特殊画像データ(原画像データ)を作成する画像処理を行う。低照度対応カメラの視野内に紛れ込んだスポット光等が影響して一部にハレーションを生じている特殊画像データの場合は、ハレーション発生領域を修正する画像処理も行う。すなわち、特殊画像データに含まれる各画素データのうちで、輝度が予め設定した閾値を超える領域を修正し、ハレーションを除去する画像処理を行う。
歪曲画像形成部21a,21bは、作成した特殊画像データに対し、バイザ12や非同軸光学系18a,18bを、光が通過するときに受ける歪曲を予定し、その歪曲方向とは反対の方向に同等の歪曲を加えることで特殊画像データを予め歪曲させた歪曲特殊画像データを作成する画像処理を行う。
The original
The distorted
スケーリング部22a,22bは、作成した歪曲特殊画像データに対し、画像拡大処理・画像縮小処理を行うことにより、歪曲特殊画像データの表示倍率を調整する画像処理を行う。この調整により、バイザ12に投影される投影像の大きさを調整することができるので、バイザ12を通した肉眼視による直視像の大きさと同じ大きさのバイザ投影像が得られるようにする。
なお、スケーリング部22a、22bを設けないことも可能であるが、その場合は、特殊画像と直視像とが重なるように低照度対応カメラ13a,13bの画角調整を行うか、非同軸光学系18a,18bおよび画面表示部17a,17bの調整を行っておくか、非同軸光学系18a,18bに光学的な調整機構を備えることが好ましい。
The scaling
Note that the scaling
画面表示部17a、17bは、表示素子からなる表示画面15a,15bと、ドライブ回路16a,16bとからなり、画像作成部14a,14bから出力される歪曲特殊画像データに基づいて、表示画面15a,15bに歪曲した特殊画像を画面表示する。
The
非同軸光学系18a,18bは、表示画面15a,15bから出射される歪曲した特殊画像の光線をバイザ12の斜め後方から投影する。すなわち、バイザ12の正面には装着者(使用者)の頭部があるので、頭部とヘルメット11の壁面との間からバイザ12に向けて投影する。表示画面15a,15bからの光線は、非同軸光学系18a,18bを通る際に歪曲するが、予め、歪曲させた特殊画像の光線を、非同軸光学系18a,18bに出射しているので、歪曲が打ち消されてバイザ12には正常な特殊画像が投影されることになる。
The non-coaxial
バイザ12に投影された特殊画像は、バイザ12を通して前方を観察した直視像(肉眼視像)と結合された状態で視認される。
The special image projected on the
次に、本発明の頭部装着型表示装置1により表示される画像について説明する。図2は、図1の頭部装着型表示装置1の動作を説明する図である。
バイザ12および低照度対応カメラ13a,13bの前方には、正方格子状の被写体D0があるものとし、これを低照度対応カメラ13a,13bで撮影するものとする。
画像作成部14a,14bでは、低照度対応カメラ13a,13bからの映像信号に基づいて、まず、原画像作成部20a,20bにより、被写体D0をそのまま画像データ化した特殊画像データD1(原画像データ)が作成される。特殊画像データD1は、正方格子の特徴をそのまま反映したデータである。
Next, an image displayed by the head-mounted display device 1 of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the head-mounted display device 1 of FIG.
続いて、歪曲画像形成部21a,21bでは、特殊画像データD1を、歪曲させた歪曲特殊画像データD2が作成される。この歪曲は、予め、標準試料(例えばD0のような正方格子模様)を用いて非同軸光学系18a,18bとバイザ12とによる歪曲率を計測し、特殊画像データD1にその歪曲率に対応する歪曲を反対方向に与えることで作成される。
Subsequently, distorted
続いて、スケーリング部22a,22bでは、歪曲特殊画像データD2の倍率を調整した歪曲特殊画像データD3を作成する。倍率についても、予め、標準試料を用いて非同軸光学系18a,18bを通してバイザ12に表示させ、バイザ12を通して前方を観察した直視像と画像が一致する倍率に調整することにより求めておく。
Then, to create the
続いて、画像表示部17a,17bでは、歪曲特殊画像データD3に基づいて、これを表示画面15a,15bに画面表示した歪曲特殊画像D4を形成する。
Subsequently, the
続いて、画面表示された歪曲特殊画像D4を、非同軸光学系18a,18bを介してバイザ12に投影する。非同軸光学系18a,18bを通過することにより、歪曲特殊画像D4は歪曲が打ち消され、歪曲のない正常な特殊画像D5がバイザ12に投影される。
Subsequently, the distortion special image D 4 displayed on the screen, a non-coaxial
装着者(使用者)は、被写体D1の直視像と、歪曲のない正常な特殊画像D5とを重ね合わせた像を視認することができる。
これにより、例えば、前方の明るさが急激に変化する場合に、明るい状態のときは直視像D1のみで視認し、暗い状態に変化したときに歪曲のない正常な特殊画像D5を重畳した像を視認することで、連続して鮮明な像を視認できるようになる。この場合に、前方の明るさをモニタするための照度センサを取り付けておき、明るさに応じて自動的に切り替えを行うようにすることもできる。
また、ハレーション発生領域を除去した特殊画像を重ね合わせることで、直視像と投影像とからそれぞれの鮮明に映し出された部分どうしを組み合わせた像を視認することができる。
Wearer (user) can visually recognize the direct image of the object D 1, an image obtained by superimposing the normal special image D 5 undistorted.
Thus, for example, when the brightness of the front changes abruptly, when the bright state is only visible with direct view image D 1, superimposed normal special image D 5 undistorted when changes to dark By visually recognizing the image, it becomes possible to visually recognize a clear image continuously. In this case, an illuminance sensor for monitoring the brightness in front can be attached, and the switching can be automatically performed according to the brightness.
Further, by superimposing the special images from which the halation occurrence area is removed, it is possible to visually recognize an image obtained by combining the portions that are clearly projected from the direct-view image and the projected image.
なお、上述した実施形態では、左右一対の特殊カメラを取り付けて、左右の眼にそれぞれ別々の特殊画像を投影するようにしたが、これに代えて、特殊カメラを1つにしてそこからの映像信号を分岐するようにし、左右の眼に対し、同じ特殊画像をそれぞれの非同軸光学系を介して投影するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, a pair of left and right special cameras are attached, and separate special images are projected onto the left and right eyes, but instead of this, a single special camera is used as a video from there. The signal may be branched, and the same special image may be projected to the left and right eyes via the respective non-coaxial optical systems.
また、上記実施形態においては、バイザ12への投影は、直視像と投影像とを重ね合わせて表示するようにしたが、バイザ12の一部に小さく特殊画像を表示するようにすることにより、直視像と別々に表示させることもできる。すなわち、スケーリング部22により歪曲特殊画像データの倍率を小さくすることにより(必要に応じてバイザ12上での表示位置も移動する)、バイザ12の一部に特殊画像を表示し、直視像と投影画像との2つの像を並べて視認することもできる。
In the above embodiment, the projection onto the
(実施形態2)
図3は、本発明の他の一実施形態である頭部装着型表示装置の構成を示すブロック図であり、図3(a)はその全体ブロック図、図3(b)はその一部である画像作成部の機能ブロック図である。
本実施形態は、種類が異なる(感度が異なる)2種類の特殊カメラを使用して、各カメラで撮影した画像の合成画像を、直視像と重ね合わせて視認させるものである。図3において、図1と同じものについては、同符号を付すことにより説明の一部を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a head-mounted display device according to another embodiment of the present invention. FIG. 3A is an overall block diagram and FIG. 3B is a part thereof. It is a functional block diagram of a certain image creation part.
In the present embodiment, two types of special cameras having different types (different sensitivities) are used, and a composite image of images taken by each camera is superposed on a direct-view image and visually recognized. In FIG. 3, the same components as those in FIG.
頭部装着型表示装置2は右眼側に赤外線カメラ19a、左眼側に暗視カメラ19bが取り付けられ、それぞれの映像信号が画像作成部24に出力される。
画像作成部24は、図1と同様の機能を実行する原画像作成部20、歪曲画像作成部21、スケーリング部22に加えて、画像合成部25を有している。
画像合成部25は、暗視カメラ19aと赤外線カメラ19bとから、それぞれ出力された2つの異なる映像信号を受けて、これら信号を任意の強度比率で合成した合成画像データを作成する処理を行う。作成された合成画像データは、原画像作成部20、歪曲画像作成部21、スケーリング部22に順次送られ、上述した実施形態と同様の処理が行われる。その後、画像作成部24(スケーリング部22)からの出力が、左右の画像表示部17a,17bに同時並列に送られ、以後、非同軸光学系18a,18b、バイザ12を介して、左右眼に同じ特殊画像が投影されるようになる。
In the head-mounted display device 2, an
The
The
次に、本発明の頭部装着型表示装置により表示される像について説明する。図4は、図3の頭部装着型表示装置2の動作を説明する図である。
バイザ12および赤外線カメラ19a、暗視カメラ19bの前方に、被写体E0があるものとする。被写体E0には、正方格子状の模様が存在するとともに、対角線および外周に沿って発熱領域が存在するものとする。そして、これを赤外線カメラ19a、暗視カメラ19bで撮影するものとする。
Next, an image displayed by the head-mounted display device of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the head-mounted display device 2 of FIG.
Assume that the subject E 0 is in front of the
赤外線カメラ19aで撮影した映像信号には、発熱領域に対応する形状の画像情報E1が含まれている。また、暗視カメラ19bで撮影した映像信号には、正方格子状の模様に対応した画像情報E2が含まれている。これら2つの映像信号は画像作成部24に送られる。画像作成部24では、画像合成部25が2つの映像信号に基づいて、これらを合成した合成画像データE3を作成する。合成画像データE3を作成する際に、一方の正方形の大きさを他方の正方形の大きさに合わせるように調整したり、映像信号の強度比を任意に設定し所望の比率で合成画像データE3を作成したりするようにすることが好ましい。
The video signal taken by an
続いて、合成画像データE3が原画像作成部20に送られ、特殊画像データE4が作成される。特殊画像データE4は、合成画像データE3を元に、ハレーション発生領域を削除する修正等の画像処理が行われることにより作成される。
Subsequently, the synthesized image data E 3 are sent to the original
続いて、上述した実施形態と同様に、歪曲画像形成部21にて、特殊画像データE4を歪曲させた歪曲特殊画像データE5が作成され、スケーリング部22にて、歪曲特殊画像データE5を拡大・縮小した歪曲特殊画像データE6が作成される。
Subsequently, similarly to the above-described embodiment, the distorted
続いて、スケーリング部22から歪曲特殊画像データE6が出力され、これが2つに分岐され、左右の画面表示部17a,17bに同時に送られる。画面表示部17a,17bでは、歪曲特殊画像データE6に基づいて、表示画面15a,15b上に、歪曲特殊画像E7が表示される。
Subsequently, the output distorted special image data E 6 from the scaling
続いて、画面表示された歪曲特殊画像E7を、非同軸光学系18a,18bを介してバイザ12に投影する。非同軸光学系18a,18bを通過することにより、歪曲特殊画像E7は歪曲が打ち消され、歪曲のない正常な特殊画像E8がバイザ12に投影される。
Subsequently, the distortion special image E 7 displayed on the screen, a non-coaxial
バイザ12に投影される正常な特殊画像E8と被写体E0とを比較すると、被写体E0を直視した像ではなく、その内部の発熱領域の形状(対角線)が加わった像を見ることができている。
Comparing the normal special image E 8 are projected on the
そして、装着者(使用者)は、被写体E0の直視像と、正常な特殊画像E8とを重ね合わせた像を視認することになる。
この場合も、ハレーション発生領域等を除去した2種類の特殊画像を重ね合わせ、さらに直視像と投影像とを重ね合わせているので、それぞれの鮮明に映し出された部分どうしを引き立たせた像を視認することができる。
The wearer (user) will be visible and direct image of the object E 0, the image obtained by superposing the normal special image E 8.
In this case as well, two types of special images from which the halation occurrence area has been removed are superimposed, and the direct-view image and the projected image are also superimposed, so that the images that clearly show off the parts that are clearly displayed are visually recognized. can do.
なお、本実施形態では、赤外線カメラ19aと暗視カメラ19bとの映像信号により作成された合成画像を左右の眼で同時に利用しているが、左右それぞれに赤外線カメラと暗視カメラとを取り付けて、合計4つの特殊カメラを使用してもよい。この場合は、左眼と右眼とにおいて独立に、合成画像を作成することになる。
In the present embodiment, the composite image created by the video signals of the
(実施形態3)
図5は、本発明の他の一実施形態である頭部装着型表示装置の構成を示すブロック図であり、図5(a)はその全体ブロック図、図5(b)はその一部である画像作成部の機能ブロック図である。
本実施形態は、1つの特殊カメラで撮影した画像と付加情報との合成画像を、直視像と重ね合わせて視認させるものである。図5において、図1、図3と同じものについては、同符号を付すことにより説明の一部を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a head-mounted display device which is another embodiment of the present invention, FIG. 5 (a) is an overall block diagram thereof, and FIG. 5 (b) is a part thereof. It is a functional block diagram of a certain image creation part.
In the present embodiment, a composite image of an image photographed by one special camera and additional information is visually recognized by superimposing it on a direct view image. In FIG. 5, the same components as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
頭部装着型表示装置3では、右眼側に赤外線カメラ19aが取り付けられ、映像信号が画像作成部31に出力される。
画像作成部31は、図1あるいは図3と同様の機能を実行する原画像作成部20、歪曲画像作成部21、スケーリング部22、画像合成部25に加えて、外部信号入力部32を有している。
In the head-mounted
The
外部信号入力部32は、装着者(使用者)に有用な外部信号41が入力できるようにしてある。有用な外部信号41とは、例えば航空機・ヘリコプタのパイロットであれば、図示しない速度計、高度計、燃料計からの飛行速度情報、高度情報、燃料情報等、レスキュー隊であれば、地図情報、天候情報、時刻情報等である。また、過去に撮影したビデオ情報等であってもよい。これら情報は文字情報あるいは画像情報として送られてくる。
The external
画像合成部25は赤外線カメラ19aからの映像信号と、外部信号入力部32から入力された外部信号41とに基づいて、合成画像データを作成する処理を行う。
作成された合成画像データは、原画像作成部20、歪曲画像作成部21、スケーリング部22に順次送られ、上述した実施形態と同様の処理が行われる。その後、画像作成部31(スケーリング部22)からの出力が、左右の画像表示部17a,17bに同時並列に送られ、以後、非同軸光学系18a,18b、バイザ12を介して、左右眼に同じ特殊画像が投影されるようになる。
The
The created composite image data is sequentially sent to the original
次に、本発明の頭部装着型表示装置3により表示される像について説明する。図6は、図5の頭部装着型表示装置3の動作を説明する図である。
バイザ12および赤外線カメラ19aの前方に、正方格子状の模様が付された被写体F0があるものとする。そして、これを赤外線カメラ19aで撮影するものとする。
Next, an image displayed by the head-mounted
It is assumed that there is a subject F 0 having a square lattice pattern in front of the
赤外線カメラ19aで撮影した映像信号には、被写体F0の正方格子状の模様に対応した画像情報が含まれている。この映像信号は画像作成部31に送られる。画像作成部31の画像合成部25は、外部信号41(文字情報「○○」を含むものとする)と、赤外線カメラ19aからの映像信号とに基づいて、これらを合成した合成画像データF1を作成する。
The video signal taken by an
続いて、合成画像データF1が原画像作成部20に送られ、特殊画像データF2(原画像データ)作成される。特殊画像データF2は、合成画像データF2を元に、ハレーション発生領域を削除する修正等の画像処理が行われることにより作成される。
Subsequently, the composite image data F 1 is sent to the original
続いて、上述した実施形態と同様に、歪曲画像形成部21にて、特殊画像データF2を歪曲させた歪曲特殊画像データF3が作成され、スケーリング部22にて、歪曲特殊画像データF3を拡大・縮小した歪曲特殊画像データF4が作成される。
Subsequently, similarly to the above-described embodiment, the distorted
続いて、スケーリング部22から歪曲特殊画像データF4が出力され、これが2つに分岐され、左右の画面表示部17a,17bに同時に送られる。画面表示部17a,17bでは、歪曲特殊画像データF4に基づいて、表示画面15a,15b上に、歪曲特殊画像F5が表示される。
Subsequently, the output distorted special image data F 4 from the scaling
続いて、画面表示された歪曲特殊画像F5を、非同軸光学系18a,18bを介してバイザ12に投影する。非同軸光学系18a,18bを通過することにより、歪曲特殊画像F5は歪曲が打ち消され、歪曲のない正常な特殊画像F6がバイザ12に投影される。
Subsequently, the distortion special image F 5 displayed on the screen, a non-coaxial
バイザ12に投影される正常な特殊画像F6と被写体F0とを比較すると、被写体F0を直視した像と同じ正方格子の像に、文字「○○」が加わった像を見ることになる。
Comparing the normal special image F 6 is projected on the
そして、装着者(使用者)は、被写体F0の直視像と、正常な特殊画像F6とを重ね合わせた像を視認することになる。
この場合も、ハレーション発生領域等を除去した特殊画像と直視像とを重ね合わることで、それぞれの鮮明に映し出された部分どうしを引き立たせた像を視認することができる。加えて、有用な外部情報も同時に表示させることができている。
Then, the wearer (user) views the image obtained by superimposing the direct-view image of the subject F 0 and the normal special image F 6 .
Also in this case, by superimposing the special image from which the halation occurrence area or the like is removed and the direct-view image, it is possible to visually recognize an image that highlights the portions that are clearly displayed. In addition, useful external information can be displayed simultaneously.
本発明は、暗視カメラや赤外線カメラなどの特殊カメラによって取得した映像情報を、画像としてバイザに投影する頭部装着型表示装置の製造に利用することができる。 The present invention can be used for manufacturing a head-mounted display device that projects video information acquired by a special camera such as a night vision camera or an infrared camera onto a visor as an image.
1、2、3: 頭部装着型表示装置
11: ヘルメット
12: バイザ
13a,13b: 低照度対応カメラ(特殊カメラ)
14a,14b: 画像作成部
15a,15b: 表示画面
17a,17b: 画面表示部
18a,18b: 非同軸光学系
19a: 暗視カメラ(特殊カメラ)
19b: 赤外線カメラ(特殊カメラ)
20a,20b: 原画像作成部
21a,21b: 歪曲画像形成部
22a,22b: スケーリング部
24: 画像作成部
25: 画像合成部
31: 画像作成部
32: 外部信号入力部
1, 2, 3: Head-mounted display device 11: Helmet 12:
14a, 14b:
19b: Infrared camera (special camera)
20a, 20b: Original
Claims (5)
画像作成部は、バイザと非同軸光学系とにより生じる歪曲に合わせて予め特殊画像を歪曲させた歪曲特殊画像を作成する歪曲画像形成部を有し、画面表示部に歪曲特殊画像を出力することを特徴とする頭部装着型表示装置。 A visor that is supported by a helmet and placed in front of the eye, a special camera that shoots the front with a sensitivity different from the direct-view image observed through the visor, and an image creation unit that creates a special image from the video signal captured by the special camera; A head-mounted display device comprising: a screen display unit that displays an image; and a non-coaxial optical system that projects the image displayed on the screen to the visor from an oblique direction so that the projected image and the direct-view image can be viewed. Because
The image creating unit has a distorted image forming unit that creates a distorted special image in which a special image is distorted in advance according to the distortion caused by the visor and the non-coaxial optical system, and outputs the distorted special image to the screen display unit. A head-mounted display device characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006030195A JP2007212577A (en) | 2006-02-07 | 2006-02-07 | Head mounted display device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008096868A (en) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Sony Corp | Imaging display device, and imaging display method |
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-
2006
- 2006-02-07 JP JP2006030195A patent/JP2007212577A/en active Pending
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