JP2007212855A - 情報提示装置及び情報提示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のディスプレイを用いて高い画質の映像を提示する。
【解決手段】画像を撮像するＣＣＤ３０と、撮像される撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を拡大する特性を有し、ＣＣＤ３０と撮像対象との間に設けられる第１レンズ２０と、撮像された画像を観察者に提示する提示手段１０とを有することを特徴とする情報提示装置１００。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ユーザの頭部に装着された状態で情報を提示する装置及び方法であって、特に、製品コストを抑えつつ、提示する映像（情報）の見かけ上の解像度を向上させた情報提示装置及び情報提示方法に関する。

仮想空間を体験するバーチャルリアリティ（Virtual Reality）装置の一種として頭部に装着して情報を提示するいわゆるヘッドマウントディスプレイ（Head Mount Display）が知られている。

この種の装置に関し、中心視と周辺視による人間の視角特性の差に着目し、中心視野部分の情報を低圧縮率とするとともに周辺視野部分の情報を高圧縮率とする画像圧縮通信装置や（特許文献１参照）、視点を中心とする所定範囲を高解像度とするとともにそれ以外の範囲を低解像度とする情報処理装置（特許文献２参照）が知られている。これらの装置によれば、観察者のリアリティ感を損なわずに情報容量を小さくし、映像データ保存時の記憶容量の低減および／または映像転送時の通信負荷の低減を図ることができる。なお、この種の装置はユーザの頭部に装着して用いられることから、一般に640×480ドット程度の小型の液晶表示デバイスが用いられている。

しかしながら、人間の頭部に装着可能な程度の小型ディスプレイによって精細な画像を提示することが難しいという問題があった。つまり、このような解像度で仮想空間の映像をユーザに提示しても、映像の精細度がユーザの裸眼で見る現実の映像の精細度に比べて大幅に低いためリアリティに欠け、ユーザを仮想空間へ没入させることができないという問題点があった。

この問題に対し、液晶ディスプレイ自体の高解像度化を図ることも考えられるが、その技術的に難易度が高いため、製造コスト・製品価格が非常に高くなってしまうという不都合があった。
特開平９−９２５３号公報 特開２００４−５６３３５

本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、小型のディスプレイを用いつつ、リアリティの高い映像を提示することができる情報提示装置及び情報提示方法を提示することを目的とする。

本発明によれば、画像を撮像する撮像手段と、撮像手段と撮像対象との間に設けられ、撮像手段によって撮像される撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を拡大する特性を有する第１の光学手段と、撮像手段によって撮像された画像を観察者に提示する提示手段と、
を有する情報提示装置が提供される。

これにより、人間の頭部に装着される程度の小型のディスプレイを用いて、リアリティの高い映像をユーザに提示することができる。

以下、図面に基づいて、本発明に係る実施形態の情報提示装置１００を説明する。

＜第１実施形態＞
本実施形態の情報提示装置１００は、ユーザ（観察者）の頭部に装着して情報を提示する、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（Head Mount Display）である。この装置は一般に、観察者（ユーザ）の眼球近傍に小型の液晶ディスプレイを備え、VTR（Video Tape Recorder）などの記録媒体に記録された撮影映像若しくはコンピュータグラフィックス映像またはこれらを重畳させた映像を、観察者に提示するものである。

この種の情報提示装置はドライビングシミュレータ装置の技術分野において利用できる。たとえば、自動車を運転している観察者に対し、前方の景色とナビゲーション情報の映像を重畳させて提示することができる。また、撮像された映像とコンピュータグラフィック映像とを重畳することにより、組立作業を行う遠隔地のロボットに部品を組み付けるべき場所を示す等により、ロボットの遠隔操作に関する技術分野においても利用できる。さらに、シミュレーションゲーム機などに利用してもよい。

本実施形態の情報提示装置１００の用途は特に限定されないが、ここでは、ドライビングシュミレータ用の情報提示装置１００を例にして説明する。ドライビングシュミレータ用の情報提示装置１００では、観察者が高速で移動することが前提となる。このようなドライビングシュミレータ用の情報提示装置１００においては、観測者の視野全体のうち、観測者の注視領域は中心部に集中する傾向がある。具体的に、運転中（高速で移動中）の状態を想定した観測者は、観察者の視界のうち視角約±10°程度の中心領域を観察対象として注視する傾向がある。つまり、情報提示装置が提示する情報としてはこの観察対象に対応する映像が重要となる。一方、それ以外の周辺視領域は、主に、速度感を与えるオプティカルフローを観察者に知覚させるために用いられるので、映像に高い精細度は要求されない。

本実施形態では、撮像領域のうち、観察者（ユーザ）が注目する領域を「撮像対象となる撮像領域」とする。ドライビングシュミレータ用の情報提示装置においては、特に限定されないが、「撮像対象となる撮像領域」を観察者の視界（撮像領域）のうち視角約±10°程度の中心領域とすることが好ましい。本実施形態では、撮像対象となる撮像領域における映像精細度を向上させる。

本実施形態の情報提示装置１００を観察者が装着した状態を図１に示した。図１に示すように、眼鏡状の情報提示装置１００を観察者の目（眼球）に当てて、ベルト１５０で頭部に固定する。図示されていないが、液晶ディスプレイは観察者の目に対向するように設けられている。

図２に、第１実施形態の情報提示装置１００の構成概要を示した。図２に示すように、情報提示装置１００は、カメラ２００（撮像手段に対応する）のＣＣＤ３０と、ディスプレイ１０（提示手段に対応する）とを有している。

「カメラ２００」は、観察者に提示する画像を取得するＣＣＤ（Charge Coupled Devices）カメラである。カメラ２００は所定の撮像領域を撮像する。所定の撮像領域は、観察者に提示する映像の範囲に応じて決定することが好ましい。画像を取得する手段としてはカメラ２００以外に、撮像した映像を記憶し、再生するＶＴＲ（Video Tape Recorder）３００、又は画像データを生成・編集するコンピュータグラフィック機能を有するコンピュータ４００であってもよい。本実施形態では、カメラ２００で予め外界の映像を取得し、この映像をＶＴＲ３００に記録し、ＶＴＲ３００に記録された映像をディスプレイ１０に再生表示する。

「ディスプレイ１０」は、液晶ディスプレイである。本実施形態のディスプレイは小型ディスプレイである。ディスプレイ１０は、640×480ドット程度の解像度のものである。ディスプレイ１０に表示された映像はレンズＬを介して観察者５００に視認される。情報提示装置１００が観察者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ用の情報提示装置である場合、ディスプレイはヘッドマウントディスプレイに搭載される。

図３に示す本実施形態の情報提示装置１００は、カメラ２００側に第１レンズ２０（第１の光学手段に対応する）をさらに備える。

「第１レンズ２０」は、カメラ２００により撮像される撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を拡大して撮像する特性を有する。また、第１レンズ２０はカメラ２００と撮像対象との間に設けられる。本実施形態ではカメラ２００により撮像された映像の画像データをＶＴＲ３００に記憶し、ディスプレイ１０を介して提示する。観察者はレンズ２０（設けられなくてもよい）、レンズ５０（設けられなくてもよい）を介してディスプレイ１０に提示された画像情報を視認する。

本実施形態の第１レンズ２０は、撮像された画像が中心部から周辺部に向かって縮小率が大きくなるような特性を有する。つまり、第１レンズ２０のカーブは、その周辺部の縮小率が中心部の縮小率よりも大きくなるように形成されている。本実施形態における「縮小率が大きい」とは縮小の程度が高いという意味である。例えば、基準１の画像に対して、中心部を０．７（７０％）の画像とした場合、周辺部の画像の縮小の割合ｘはｘ＜０．７となる。また、本実施形態における「縮小率が小さい」とは縮小の程度が低いという意味であり、拡大したものも含まれ、画像の縮小（変換）の割合ｘがｘ＞１．０である場合も含まれる。たとえば、本実施形態の第２レンズ２０は、中心部では拡大し、周辺部では縮小するように形成してもよい。なお、縮小率の変化に伴う第１レンズ２０の曲率の変化は連続的であることが好ましい。

第１レンズ２０の一例を図４（Ａ）に示した。また、比較の基準となる基準レンズ２５を図４（Ｂ）に示した。図４（Ｂ）に示すように、基準レンズ２５は、間隔Ｄが均等となる所定の平行光が、レンズ２５に入射した場合にＣＣＤに投射される各光の間隔が均一となる（ａ＝ｂ＝ｃ＝ｄ）レンズである。ここではレンズによる画像の歪が無いものと仮定した。これに対し、図４（Ａ）に示す本実施形態の第１レンズ２０を用いた場合、間隔Ｄが均等となる所定の平行光が、第１レンズ２０に入射すると、ＣＣＤ３０の受光面に投射される各光の間隔は、中心部から周辺部に向かって短くなる。すなわち、中心部に入射する光と中心部に２番目に近い位置に入射する光の間隔ａ´と、中心部に２番目に近い位置に入射する光と３番目に近い位置に入射する光の間隔ｂ´との関係は、ａ´＞ｂ´である。これにより中心視に相当する部分の精細度を高くすることができる。同様に、ｃ´＜ｂ´、ｄ´＜ｃ´であることが好ましい。なお、周辺視に相当する部分の精細度は、中心視に相当する部分に比べれば比較的低くても許容できることから、ｂ＝ｃ，ｃ＝ｄとしても良い。

本実施形態の第１レンズ２０は、間隔Ｄが同一の所定の平行光が第１レンズ２０に入射したとき、ＣＣＤ面に投射される各光の間隔をa’,b’,c’,d’とした場合、下記の式（１）を満たす特性を有する。
（１）ａ´＞ｂ´＞ｃ´＞ｄ´
式（１）を満たす第１レンズ２０を設けることにより、撮像領域を高精彩に撮像することができる。なお、中心部の精細度を特に重視する観点から、（１）式をａ´＞ｂ´≧ｃ´≧ｄ´としてもよい。
また、視野角を通常のレンズと同等にする場合、基準レンズ２５に間隔Ｄが同一の所定の平行光が入射したときにＣＣＤ面に投射される中心部の光の間隔ａと、第１レンズ２０に間隔Ｄが同一の所定の平行光が入射したとき、ＣＣＤ面に投射される中心部の光の間隔ａ´との関係は、下記の式（２）を満たすことが好ましい。

（２）ａ＜ａ´
式（２）を満たす第１レンズ２０を設けることにより、基準レンズ２５などの通常のレンズを使う場合と視野角を同等とすることができる。

本実施形態によれば、第１レンズ２０を設けることにより、映像の中心付近は小さい縮小率で縮小され又は拡大され（周辺領域との比較において）、逆に映像の周辺領域は大きい縮小率で縮小された映像をカメラ２００のＣＣＤ３０の受光面に投影することができる。つまりカメラ２００は、撮像領域のうち、撮像対象となる撮像領域（例えば中心部）をそれ以外の領域（例えば周辺部）よりも拡大し、当該それ以外の領域（例えば周辺部）をそれ以外の領域（例えば中心部）よりも縮小して撮像することができる。なお、レンズの縮小率（又は拡大率）は、搭載されるＣＣＤ３０の大きさと、ディスプレイ（液晶素子）１０の大きさの比に応じて、適宜調整することが好ましい。

第１レンズ２０は、１枚のレンズで構成してもよいし、複数のレンズで構成してもよい。図３は、本実施形態の第１レンズ２０の一例を示すが、これに限定されるものではない。また、図示しない収差補正のためのレンズ群を設けてもよい。

本実施形態によれば、カメラ２００により外界映像を取得する際に、撮像対象となる撮像領域を拡大して撮像することにより、撮像領域の画質を他の領域よりも高めることができ、全体の画質を向上させた映像を観察者に感得させることができる。また、撮像時において、中心部では低い縮小率で縮小し、周辺部では中心部よりも大きな縮小率で縮小（又は、中心部では拡大し、周辺部では縮小）することにより、中心視領域の画質を（見かけ上）向上させることができる。このため、小型のディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイとして用いられる程度の大きさのディスプレイ）を用いた場合であっても、映像のリアリティを高めることができる。これにより、安価の小型の液晶表示デバイスによっても、リアリティの高い映像情報を提示することができる。

特に、本実施形態の情報提示装置１００は、自動車のドライビングシュミレート（運転の疑似体験）のように、観察者が比較的高い速度で移動することを前提とする状況であって、観察者の注視点は視野内の中心部となり、観察者の視野内における注視点の移動が小さく、観察者の視野内の周辺部の映像からは主に速度感を知覚しているような場合における映像品質の向上を効果的に図ることができる。

ちなみに、単純に撮像領域の全体を一様に拡大して映像を撮像した場合においても、中心視領域の画質を向上させることができるが、視野角が非常に小さくなり、観察者５００に違和感を与えてしまうという問題がある。本実施形態によれば、このような不都合がない。

なお、本実施形態では、カメラ２００により実際に撮像された映像をＶＴＲ３００に記録して、その画像データをディスプレイ１０に送出するように構成したが、実際に撮像された映像に代えて、コンピュータグラフィック（ＣＧ）を用いても良い。この場合、第１レンズ２０を介して外界を観察した映像と同等の映像となるように、コンピュータグラフィック（ＣＧ）を作成しておくことが好ましい。つまり、コンピュータグラフィック（ＣＧ）の映像を、中心部では低い縮小率で縮小し、周辺部では中心部よりも大きな縮小率で縮小（又は、中心部では拡大し、周辺部では縮小）することが好ましい。また、このように作成されたコンピュータグラフィック（ＣＧ）映像と実際に撮像された映像（カメラ映像、ＶＴＲ映像）を重畳してディスプレイ１０へ送出してもよい。予め用意された映像についても、第１レンズ２０を介して外界を観察した映像と同等の映像となるように、周辺部では中心部よりも大きな縮小率で縮小（又は、中心部では拡大し、周辺部では縮小）した画像を取得することにより、観察者５００に提示される仮想空間映像のリアリティを高めることができる。

＜第２実施形態＞
図５に、第２実施形態に係る情報提示装置１１０を示した。第２実施形態の情報提示装置１１０は、カメラ２００のＣＣＤ３０と、ディスプレイ１０と、ディスプレイ１０と観察者５００との間に設けられた第２レンズ４０とを有する。第２レンズ４０は、ディスプレイ１０に提示される画像中の撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域（撮像対象の領域）を縮小する特性を有する。特に限定されないが、本実施形態の第２レンズ４０は、撮像された画像が中心部から周辺部に向かって拡大率が大きくなる特性を有する。本実施形態における「拡大率が大きい」とは拡大の程度が高いという意味である。例えば、基準１の画像に対して、中心部の画像を１．１（１１０％）とした場合、周辺部の拡大比率ｙはｙ＞１．１となる。つまり、周辺部の方が中心部よりも拡大されており、中心部の方が周辺部よりも縮小されている。また、本実施形態における「拡大率が小さい」とは拡大の程度が低いという意味であり、縮小したものも含まれ、画像の拡大の割合ｘがｘ＜１．０である場合も含まれる。たとえば、本実施形態の第２レンズ４０は、中心部を縮小し、周辺部を拡大するように形成してもよい。本実施形態の第２レンズ４０のカーブは、その周辺部の拡大率が中心部の拡大率よりも大きくなるように形成されている。拡大率の変化に伴う第２レンズ４０の曲率の変化は連続的であることが好ましい。

本実施形態の第２レンズは、図４（Ａ）に示したレンズを反対に向けて、図５に示すよディスプレイ１０と観察者５００との間に第２レンズ４０として配置する。本実施形態の第２レンズ４０の特性は、第１実施形態において説明した第１レンズ２０と共通する。ただし、第１実施形態の第１レンズ２０とはその配置が反対であるため、ディスプレイ１０から第２レンズ４０に入射する光が、中心部から周辺部に向かって入射光の間隔が短くなる画像光である場合、第２レンズ４０は各光の間隔Ｄが同一の平行光を観察者５００に向けて反射する。つまり、観察者５０の網膜に投射される各光の間隔Ｄは同一の平行光である。

本実施形態によれば、第２レンズ４０を配置することにより、映像の中心付近は小さい拡大率で拡大され又は縮小され（周辺領域との比較において）、逆に映像の周辺領域は大きい拡大率で拡大された映像を観察者に向けて提示することができる。つまりディスプレイ１０に提示された画像に対応する撮像領域のうち、撮像対象となる撮像領域（例えば中心部）をそれ以外の領域（例えば周辺部）よりも縮小し、当該それ以外の領域（例えば周辺部）を拡大して提示する。なお、拡大率（又は縮小率）は、搭載されるＣＣＤ３０の大きさと、ディスプレイ（液晶素子）１０の大きさの比に応じて、適宜調整することが好ましい。

第２レンズ４０は、１枚のレンズで構成してもよいし、複数のレンズで構成してもよい。

本実施形態によれば、ディスプレイ１０が提示する映像に対応する撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を縮小して観察者に提示することにより、中心視領域における画質を（見かけ上）向上させることができるため、小型の（ヘッドマウントディスプレイとして用いられる程度の大きさの）ディスプレイを用いた場合であっても、映像のリアリティを高めることができる。これにより、安価の小型の液晶表示デバイスによっても、リアリティの高い映像情報を提示することができる。

本実施形態によれば、ディスプレイ１０が提示する映像を、中心部では低い拡大率で拡大し、周辺部では中心部よりも大きな拡大率で拡大して（又は、中心部では縮小し、周辺部では拡大して）観察者に提示することにより、中心視領域の画質を（見かけ上）向上させることができるため、小型の（ヘッドマウントディスプレイとして用いられる程度の大きさの）ディスプレイを用いた場合であっても、映像のリアリティを高めることができる。これにより、安価の小型の液晶表示デバイスによっても、リアリティの高い映像情報を提示することができる。

特に、本実施形態の情報提示装置１１０を、所定の速度で走行する観察者の視野に関する映像情報を提供するドライビングシュミレーション装置に用いる場合には、主にオプティカルフローとして認識される映像の外延周囲では画質を低下させ、中心視領域では画質を（見かけ上）向上させることができるため、走行中という状況設定におけるリアリティを高めることができる。

＜第３実施形態＞
図６に、第３実施形態に係る情報提示装置１２０を示した。第３実施形態の情報提示装置１２０は、カメラ２００のＣＣＤ３０と、ＣＣＤ３０と撮像対象との間に設けられた第１レンズ２０と、ディスプレイ１０と、ディスプレイ１０と観察者５００との間に設けられた第２レンズ４０とを有する。

第１レンズ２０はカメラ２００に撮像される撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を拡大する特性を有する。特に限定されないが、本実施形態の第１レンズ２０は、撮像された画像が中心部から周辺部に向かって縮小率が大きくなる特性を有する。第２レンズ４０は、ディスプレイ１０に提示される画像中の撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域（撮像対象の領域）を縮小する特性を有する。特に限定されないが、本実施形態の第２レンズ４０は、撮像された画像が中心部から周辺部に向かって拡大率が大きくなる特性を有する。このように、本実施形態の各構成は、第１実施形態又は第２実施形態に対応する構成と基本的に共通する。

第１レンズ２０により撮像対象となる撮像領域が拡大された画像データ（映像）が、カメラ２００のＣＣＤ３０の受光面に入射し、カメラ２００により撮像された画像データはディスプレイ１０により表示され、ディスプレイ１０に表示された画像は、第２レンズにより撮像対象となる撮像領域が縮小されて、観察者に視認される。

同様に、第１レンズ２０により中心部から周辺部に向かって縮小率が大きくなるようにされた映像光は、カメラ２００のＣＣＤ３０の受光面に入射し、カメラ２００により撮像された画像データはディスプレイ１０により表示される。ディスプレイ１０に表示された画像は、第２レンズにより撮像された画像が中心部から周辺部に向かって拡大率が大きくなるように変換されて、観察者に視認される。

図６に示すように、第２レンズ４０と観察者５００との間にレンズ５０を設けてもよい。このレンズは、観察者５００が実際に裸眼で見る外界の物体と、ディスプレイ１０により提示される物体との大きさが等しく見えるようにする（視角を等しくする）ためのものでる。実際には複数のレンズで構成されることが好ましいが、ここでは説明の便宜のため、１枚の凸レンズを設ける態様を示した。

図７に本実施形態の情報提示装置１３０の処理に係る映像を示した。図７（Ａ）は観察者５００が裸眼で撮像領域を実際に見た状態を示す映像である。図７（Ｂ）は、第１レンズ２０を介してカメラ２００が図７（Ａ）に示す映像を撮像した場合の画像データである。図７（Ｃ）は、観察者５００が、第２レンズ４０を介して図７（Ｂ）の画像データを提示するディスプレイ１０を見た場合の映像である。図７（Ｃ）に示すように、観察者５００が実際に見る映像は、画像の周辺部では多少画質の低下が感得できるが、画像の中心部（前方道路に対応する部分）は高い画質であり、前方情景を明確に視認することができる。情報として必要な部分または視野の中心部に絞って画質を向上させることにより、小型のディスプレイ１０を利用しながら観察者５００の便宜を損なうことがない。特に、ドライビングシュミレータなどのようにユーザがある程度の速度で移動する情景を示す場合、視野の周囲の映像は高速で流れてしまうため、観察者５００は視野の中心部を特に注目する。本実施形態では、特徴的なレンズを配置することにより、観察者５００が注目しない領域ではなく、観察者５００が特に注目する領域の（見かけ上の）解像度を向上させることができる。

なお、カメラ２００により撮像された画像データについて、映像処理を行い、又はコンピュータグラフィックス映像を重畳することにより、仮想空間と現実空間の繋ぎ目が目立たないように画像処理を行なうことが好ましい。この処理は特に限定されず、複合現実感（Mixed Reality）の技術分野において知られている技術を適用することができる。

本実施形態によれば、観察者５００の中心視領域（撮像対象となる撮像領域）において、映像の（見かけ上の）解像度が向上し、映像のリアリティを高めることが出来る。

本実施形態によれば、第１実施形態及び第２実施形態において奏する作用及び効果を得ることができる。

本実施形態によれば、カメラ２００により外界映像を取得する際に、撮像領域（映像の中心領域）では比較的低い縮小率で縮小（又は拡大）し、周辺領域では（中心領域よりも）高い縮小率で縮小するレンズを介して撮像し、この撮像された映像をディスプレイ１０に表示し、この表示を再び撮像領域（中心視領域）では比較的低い拡大率で拡大（又は縮小）し、周辺視領域では（中心領域よりも）高い拡大率で拡大してそれぞれ観察者に提示することにより、ディスプレイ１０により提示される画像の解像度を見かけ上高めることができるため、小型の（ヘッドマウントディスプレイに搭載できるほど小型の）ディスプレイ１０を用いた場合であっても、映像のリアリティを高くすることができる。

また、複雑な画像処理を行なうことなく光学的構成（光学部材）のみによって映像のリアリティを向上させることができるため、処理コスト（ハードウェアコスト、処理時間コスト）、製作コストを低減させることができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態の情報提示装置１３０は、ビデオシースルー型の情報提示装置である点を特徴とし、他の点においては第３実施形態の情報提示装置１２０と共通する。

この種のヘッドマウントディスプレイには、現実外界の様子をCCDカメラで撮像してコンピュータに一旦取り込み，取り込んだ実写映像と仮想物体の映像とをコンピュータ内で融合させた映像をユーザに提示するビデオシースルー型のヘッドマウントディスプレイ、又は現実外界の映像と光学的に仮想物体の映像とを融合するオプティカルシースルー型のヘッドマウントディスプレイがある。特に限定されないが、本実施形態の情報提示装置１３０は、外界の様子をリアルタイムに観察できるビデオシースルー型のヘッドマウントディスプレイである。

図８に、第４実施形態に係る情報提示装置１３０を示した。第４実施形態の情報提示装置１３０は、カメラ２００のＣＣＤ３０と、ＣＣＤ３０と撮像対象との間に設けられた第１レンズ２０と、ディスプレイ１０と、ディスプレイ１０と観察者５００との間に設けられた第２レンズ４０とを有する。第１レンズ２０はカメラ２００に撮像される撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を拡大する特性を有する。特に限定されないが、図８に示すように、ビデオシースルー型のヘッドマウントディスプレイである本実施形態では、観察者５００の眼球、ディスプレイ１０の略中心、及びカメラ２００のＣＣＤの受光面の中心が略同一直線上となるように、各構成が配置されている。

特に限定されないが、本実施形態の第１レンズ２０は、撮像された画像が中心部から周辺部に向かって縮小率が大きくなる特性を有する。第２レンズ４０は、ディスプレイ１０に提示される画像中の撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域（撮像対象の領域）を縮小する特性を有する。各構成は、基本的に、第３実施形態における対応構成と共通する。

本実施形態では、第１レンズ２０により撮像対象となる撮像領域が拡大され、カメラ２００のＣＣＤ３０の受光面に入射し、カメラ２００により撮像された画像データは電気的にディスプレイに伝送され、ディスプレイ１０により表示される。ディスプレイ１０に表示された画像は、第２レンズ４０により撮像対象となる撮像領域が縮小されて、観察者に視認される。

本実施形態によれば、第３実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

第４実施形態によれば、カメラ２００（ＣＣＤカメラ）とディスプレイ１０との間を電気的伝送手段で結合し、画像データを電気的にリアルタイムで伝送することにより、観察者５００がヘッドマウントディスプレイを装着して自動車を運転する際に、前方視界にナビゲーションの案内情報を重畳して提示する場面において、映像のリアリティを高めることができる。

本実施形態では、特徴的なレンズを設けることにより映像を調整することから、画質向上のために撮像した映像のコンピュータ画像処理を行なう必要がなく、画像処理に伴って処理時間が延長する事態を避けることができる。このため、本例のようなビデオシースルー型でバーチャルリアリティを体感させるための情報提示装置において課題となっていた映像の表示時間の遅れを小さくすることができ、よりリアリティを高めた情報提示装置を提供することができる。

本実施形態によれば、リアルタイムの外界映像、事前に記録された外界映像、コンピュータグラフィックスなどの仮想空間映像のそれぞれを映像の中心領域で拡大した映像とし、任意の組み合わせで重畳した画像を観察者に提示することにより、映像リアリティの高い複合現実感を観察者に体感させることができる。

＜第５実施形態＞
図９に、第５実施形態に係る情報提示装置１４０を示した。本実施形態は、第４実施形態の情報提示装置１４０の一態様であり、小型化を図る観点からミラーを介在させた設計例である。

図９に示すように、本実施形態の情報提示装置１４０は、外界の映像を第１レンズ２０（またはＣＣＤ３０の受光面）に向けて反射させる第１ミラー６０と、ディスプレイ１０（または第２レンズ４０）に向けて反射させる第２ミラー７０とを有する。

外界から入射した映像光は、第１ミラー６０により反射されて第１レンズ２０を通過してＣＣＤ３０の受光面に入射する。ＣＣＤ３０の受光面から取得された映像はカメラ２００からディスプレイ１０へ電気的伝送手段により伝送される。ディスプレイ１０により提示された映像光は第２レンズ４０を通過して第２ミラー７０に入射する。第２ミラー７０はこの入射光を観察者５００に向けて反射させる。これにより観察者５００は情報提示装置１４０が提示する映像を視認することができる。

本実施形態によれば、第４実施形態と同様の作用及び効果を奏する。また、ミラーの配置により情報提示装置１４０の小型化を図ることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

情報提示装置の使用状態を示す図である。 情報提示装置の構成概要図である。 第１実施形態のブロック構成を示す図である。 （Ａ）は第１レンズ（第２レンズ）の一例を示す図、（Ｂ）は比較例としてのレンズを示す図である。 第２実施形態のブロック構成を示す図である。 第３実施形態のブロック構成を示す図である。 （Ａ）は観察者の裸眼により視認される撮像領域の映像、（Ｂ）は第３実施形態のカメラ２００により撮像された映像、（Ｃ）は第３実施形態の情報提示装置により提示される映像を示す図である。 第４実施形態のブロック構成を示す図である。 第５実施形態のブロック構成を示す図である。

符号の説明

１００，１２０，１３０，１４０，１５０…情報提示装置，ヘッドマウントディスプレイ装置
２００…カメラ
２０…第１レンズ（第１の光学手段）
３０…ＣＣＤ（撮像手段）
４０…第２レンズ（第２の光学手段）
５０…レンズ
３００…ビデオテープレコーダー（ＶＴＲ）
４００…コンピュータグラフィック装置（画像作成・編集機能を備えたコンピュータ）
５００…観察者

Claims (7)

1. 画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像される撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を拡大する特性を有し、前記撮像手段と撮像対象との間に設けられる第１の光学手段と、
   前記撮像手段によって撮像された画像を観察者に提示する提示手段と、
   を有することを特徴とする情報提示装置。
2. 画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像される撮像領域の内、撮像対象となる撮像領域を拡大する特性を有し、前記撮像手段と撮像対象との間に設けられる第１の光学手段と、
   前記撮像手段によって撮像された画像を記録する記録手段と、
   前記記録手段に記録された画像を観察者に提示する提示手段と、
   前記提示手段によって提示される画像中の撮像対象の領域を縮小する特性を有し、該提示手段と観察者のとの間に設けられる第2の光学手段と、
   を有することを特徴とする情報提示装置。
3. 前記第１の光学手段は、撮像された画像が中心部から周辺部に向かって縮小率が大きくなるような特性を有し、１つ以上のレンズからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の情報提示装置。
4. 前記第２の光学手段は、撮像された画像が中心部から周辺部に向かって拡大率が大きくなるような特性を有し、１つ以上のレンズからなることを特徴とする請求項２に記載の情報提示装置。
5. 前記記録手段は、前記撮像手段によって撮像される画像と予め記録されている映像とを重畳させた画像を生成する機能を有することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の情報提示装置。
6. 前記提示手段は、頭部に装着されるヘッドアップディスプレイに搭載されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の情報提示装置。
7. 撮像領域のうち撮像対象となる撮像領域を拡大し、それ以外の領域を縮小して撮像するステップと、
   撮像された画像を観察者に提示するステップと、
   を有することを特徴とする情報提示方法。

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