JP2007219069A - 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、本来必要な首、目の動きより少ない量の動きで、より広い範囲の外界情景を鮮明に視認することが可能な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トリミングし、表示手段に出力するトリミング手段と、トリミング手段の作動を制御する表示制御手段と、使用者の顔の向きの変化を検知する検知手段と、を有し、表示制御手段は、検知手段が検知した結果に基づいてトリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様にする。
【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、撮影した外界情景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、電子カメラ等により撮影された外界情景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。これにより、生理的、身体的理由等により特に首の回転運動等の機能が低下した高齢者等に対して視野の拡大を図り、本来必要な首、目の動きより少ない量の動きで従来なら見逃していた様な危険物も認識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、視野の周縁画像は非常に重要な画像であり被写体を高い精度で再現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においては、撮影された外界情景画像は水平方向に圧縮された画像である。また、画面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変化させて、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する様にしている。すなわち、視野狭窄傾向のある使用者にとって非常に重要な視野の周縁画像は、高い圧縮率で圧縮された画像であることより、被写体を高い精度で再現することは難しく、使用者が直感的に被写体を認識することは困難なものと考えられる。

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、本来必要な首、目の動きより少ない量の動きで、より広い範囲の外界情景を鮮明に視認することが可能なＨＭＤを提供することを目的とする。

上記目的は、下記の１乃至５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トリミングし、前記表示手段に出力するトリミング手段と、
前記トリミング手段の作動を制御する表示制御手段と、
使用者の顔の向きの変化を検知する検知手段と、を有し、
前記表示制御手段は、前記検知手段が検知した結果に基づいて前記トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様に、制御することを特徴とする映像表示装置。

２．前記撮像手段は、広角レンズを有し、
前記検知手段が使用者の顔の向きの変化を検知した場合、
前記表示制御手段は、前記撮像手段によって撮影された画像において、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化方向と同じ方向であって、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化量に基づいた量で、前記トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様に、制御することを特徴とする前記１に記載の映像表示装置。

３．前記撮像手段は、広角レンズを有し、
前記検知手段が使用者の顔の向きの変化を検知した場合、
前記表示制御手段は、前記撮像手段によって撮影された画像において、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化方向と異なる方向であって、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化量に基づいた量で、前記トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様に、制御することを特徴とする前記１に記載の映像表示装置。

４．前記検知手段は、角速度センサで構成されることを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載の映像表示装置。

５．前記表示手段において、
前記表示手段に表示される前記トリミング手段でトリミングされた画像は、
前記表示手段を通して観察できるシースルー画像の中心から離れた場所に位置することを特徴とする前記１乃至４のいずれか１項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、表示制御手段は、使用者の顔の向きの変化を検知する検知手段が検知した結果に基づいてトリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様にした。すなわち、使用者の顔の向きの変化、視野の変化に応じて、撮像手段で撮影された画像のトリミング位置を変化させてトリミングした画像を表示することができる。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、仮想的に視野が広がり、より広い範囲の外界情景を鮮明に観察することができる。

また、撮像手段は、広角レンズを備え、検知手段が使用者の顔の向きの変化を検知した場合、表示制御手段は、撮像手段で撮影された画像において、検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化方向と同じ方向であって、検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化量に基づいた量で、トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様にした。すなわち、例えば、使用者が首を回転させて視野を変化させた場合、トリミング領域を視野が変化した方向に、視野の変化量に応じた量で移動させる様にした。したがって、例えば、有効視野が狭くなる視野狭窄者や生理的、身体的理由等により特に首の回転運動等の機能が低下した高齢者等にとっては、仮想的に視野が広がり、本来必要な首、目の動きより少ない量の動きでより広い範囲の外界情景を鮮明に視認することができる。

また、撮像手段は、広角レンズを備え、検知手段が使用者の顔の向きの変化を検知した場合、表示制御手段は、撮像手段で撮影された画像において、検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化方向と異なる方向であって、検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化量に基づいた量で、トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様にした。すなわち、例えば、使用者が首を回転させて視野を変化させた場合、トリミング領域を視野が変化した方向と反対の方向に、視野の変化量に応じた量で移動させる様にした。したがって、仮想的に視野が広がり、視野を変化させることによって本来視野から外れる様な被写体も視認することができる。

また、検知手段は、角速度センサで構成する様にした。したがって、使用者の顔の向きの変化を高い精度で検知することができる。

また、表示手段において、表示手段に表示されるトリミング手段でトリミングされた画像は、表示手段を通して観察できるシースルー画像の中心から離れた場所に位置する様にした。したがって、視野の正面ではシースルーの外界情景を観察でき、視野の周辺ではトリミング画像を観察できる。

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等を有し、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６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乃至図３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表示する。

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、画像処理部７０６、及び角速度センサ等から構成される。

レンズ７１０は、画角の広い広角レンズである。

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。

角速度センサ７０７は、ＨＭＤ１が使用者の頭部の動きにより回転した時の振れの角速度信号を検出し、検出した信号を後述の制御部８０１中の頭部変動検知部８０４に送出する。

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に取り込まれたデジタル画像信号は、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。

制御部８０１は、図４に示す様に、トリミング部８０２、表示制御部８０３、及び頭部変動検知部８０４等から構成される。

頭部変動検知部８０４は、ＨＭＤ１が使用者の頭部の動き等により回転した時に、角速度センサ７０７で検知された揺れの角速度信号に基づいて頭部の回転方向や回転量等を検知する。すなわち、頭部変動検知部８０４、及び角速度センサ７０７は、本発明に係る映像表示装置における検知手段として機能する。

トリミング部８０２は、本発明におけるトリミング手段に該当し、後述の表示制御部８０３の制御の下で、カメラユニット７で撮影された画像をトリミングする。

表示制御部８０３は、本発明における表示制御手段に該当し、頭部変動検知部８０４によって検知された、使用者の頭部の回転方向や回転量等に基づいて、トリミング部８０２がトリミングする画像の領域を変化させる。

尚トリミング部８０２、表示制御部８０３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や図示しない各種操作スイッチが設けられている。

この様な構成のＨＭＤ１において、本発明は、有効視野が狭くなる視野狭窄者や生理的、身体的理由等により特に首の回転運動等の機能が低下した高齢者等が、本来必要な首、目の動きより少ない量の動きで、より広い範囲の外界情景を鮮明に視認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、使用者が正面を向いている時の外界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、カメラユニットの撮像領域、初期のトリミング領域（位置）、及び画像表示領域（位置）等の関係を示す模式図。図５（ｂ）は、使用者が水平方向右側に頭部を回転させた時の画像表示動作を示す模式図である。

最初に、使用者が正面を向いている時は、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。

また、広角レンズ７１０を備えたカメラユニット７の撮像領域Ａ１は、通常の人の視野範囲Ａ２よりも広く、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のいずれもが充分に納まっている
また、カメラユニット７で撮影された画像において、トリミング部８０２がトリミングする画像の初期（使用者が正面を向いている時）のトリミング領域（位置）Ｔ１は、撮像領域（撮影画像）Ａ１の周辺寄りの左右にそれぞれ一箇所づつ設定されている。そして、トリミング部８０２によってトリミングされた画像を表示する表示領域（位置）ＩＡは、表示ユニット７を通して観察できるシースルー画像Ａ２またはＡ３の下部左右にそれぞれのトリミング領域（位置）Ｔ１に対応してそれぞれ一箇所づつ配置されている。

ここで、使用者が正面を向いて前方の外界情景をシースルーで観察している時は、図５（ａ）に示す様に、通常、表示制御部８０３は、トリミング部８０２がトリミング動作は行わず、表示領域（位置）ＩＡに画像を表示しない様にしている。

次に、使用者が水平方向右側に頭部を僅かに回転させて、視野中心をＬ１からＬ２に変化させた時の画像表示動作を説明する。使用者が水平方向右側に頭部を僅かに回転させて、視野中心をＬ１からＬ２に変化させることにより、図５（ａ）において、視野狭窄者の視野範囲Ａ３から大きく外れていた自転車Ｘ３は、図５（ｂ）に示す様に、視野範囲Ｂ３の近傍に位置する様になっているが、まだ視野範囲Ｂ３には入っていない。すなわち、視野狭窄者は、頭部を僅かに回転させて視野中心をＬ１からＬ２に変化させたが、自転車Ｘ３を視認することはできない。そこで、表示制御部８０３は、右側のトリミング領域（位置）をＴ１から、頭部変動検知部８０４が検知した頭部の回転方向と同じ方向、すなわち、図５（ｂ）に示す撮像領域（撮像画像）Ｂ１の右方向に、頭部の回転量（視野中心の変化量ｄ１）に応じた量ｄ２を変化させてＴ２に移動させる。そしてトリミング部８０２は、表示制御部８０３で新たに設定された右側のトリミング領域（位置）Ｔ２で撮影画像Ｂ１をトリミングし、トリミングした画像を右側の表示領域（位置）ＩＡに表示する。これにより、視野狭窄者は、視野範囲Ｂ３の外に位置する自転車Ｘ３を、視野範囲Ｂ３内に配置された右側の表示領域ＩＡにて視認することができる。また、表示領域（位置）ＩＡは、視野中心Ｌ２から離れた位置に配置しているので、視野の正面ではシースルー画像Ｂ３を観察でき、視野の周辺ではトリミングされた画像を表示領域（位置）ＩＡで観察できる。

尚、図５（ａ）における撮像領域Ａ１、通常の人の視野範囲Ａ２、及び視野狭窄者の視野範囲Ａ３と、図５（ｂ）における撮像領域Ｂ１、通常の人の視野範囲Ｂ２、及び視野狭窄者の視野範囲Ｂ３は、それぞれ同じ領域、または同じ範囲であり、外界情景に対する位置関係のみ異なるものとする。

また、使用者が水平方向左側に頭部を回転させた場合には、前述の画像表示動作と同様にして、左側のトリミング領域（位置）を左方向に、頭部の回転量に応じた量を変化させて移動させる。そして新たに設定された左側のトリミング領域（位置）でトリミングした画像を左側の表示領域（位置）ＩＡに表示する。

この様に、本発明においては、有効視野が狭くなる視野狭窄者や生理的、身体的理由等により特に首の回転運動等の機能が低下した高齢者等が、頭部を僅かに回転させて視野中心を、例えば、Ｌ１からＬ２に変化させた場合、右側のトリミング領域（位置）をＴ１から、頭部の回転方向と同じ方向に、頭部の回転量（視野中心の変化量ｄ１）に応じた量ｄ２を変化させてＴ２に移動させる。そしてトリミング部８０２は、表示制御部８０３で新たに設定された右側のトリミング領域（位置）Ｔ２で撮影画像Ｂ１をトリミングし、トリミングした画像を右側の表示領域（位置）ＩＡに表示する様にした。すなわち、頭部を僅かなに回転させることにより、使用者が正面を向いている時の外界情景に対するトリミング領域が、Ｔ１から頭部の回転量（視野中心の変化量ｄ１）よりも大きな量ｄ３で変化しＴ２に移動する。したがって、有効視野が狭くなる視野狭窄者や生理的、身体的理由等により特に首の回転運動等の機能が低下した高齢者等は、本来必要な首、目の移動量（ｄ３）より少ない量（ｄ１）の動きで、より広い範囲の外界情景を鮮明に視認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する。

実施形態１によるＨＭＤ１においては、有効視野が狭くなる視野狭窄者や生理的、身体的理由等により特に首の回転運動等の機能が低下した高齢者等が、頭部を僅かに回転させて視野を変化させた場合、変化させた以上に仮想的に視野を広げる様にするものであるが、実施形態２によるＨＭＤ１においては、視野を変化させることにより視野から外れる様な被写体を視認することができる様にするものである。

ここで、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作の詳細を、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、使用者が正面を向いている時の外界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、カメラユニットの撮像領域、初期のトリミング領域（位置）、及び画像表示領域（位置）等の関係を示す模式図。図６（ｂ）は、使用者が水平方向右側に頭部を回転させた時の画像表示動作を示す模式図である。

図６（ａ）に示す、使用者が正面を向いている時の外界情景に対する通常の人の視野範囲Ａ２、視野狭窄者の視野範囲Ａ３、カメラユニットの撮像領域Ａ１、初期のトリミング領域（位置）Ｔ１、及び画像表示領域（位置）ＩＡ等の関係は、前述の実施形態１における図５（ａ）で説明した関係と同様なので説明は省略する。

次に、使用者が水平方向右側に頭部を僅かに回転させて、視野中心をＬ１からＬ２に変化させた時の画像表示動作を説明する。使用者が水平方向右側に頭部を僅かに回転させて、視野中心をＬ１からＬ２に変化させることにより、図６（ａ）において、視野狭窄者の視野範囲Ａ３の左周縁に位置していた自動車Ｘ１は、図６（ｂ）に示す様に、視野範囲Ｂ３から大きく外れる。すなわち、視野狭窄者は、頭部を僅かに回転させて視野中心をＬ１からＬ２に変化させることにより、自動車Ｘ１を全く視認することができなくなる。

そこで、表示制御部８０３は、左側のトリミング領域（位置）をＴ１から、頭部変動検知部８０４が検知した頭部の回転方向と反対の方向、すなわち、図６（ｂ）に示す撮像領域（撮像画像）Ｂ１の左方向に、頭部の回転量（視野中心の変化量ｄ１）に応じた量ｄ２を変化させてＴ２に移動させる。そしてトリミング部８０２は、表示制御部８０３で新たに設定された左側のトリミング領域（位置）Ｔ２で撮影画像Ｂ１をトリミングし、トリミングした画像を左側の表示領域（位置）ＩＡに表示する。これにより、視野狭窄者は、視野範囲Ｂ３の外に位置する自動車Ｘ１を、視野範囲Ｂ３内に配置された左側の表示領域ＩＡにて視認することができる。

尚、図６（ａ）における撮像領域Ａ１、通常の人の視野範囲Ａ２、及び視野狭窄者の視野範囲Ａ３と、図５（ｂ）における撮像領域Ｂ１、通常の人の視野範囲Ｂ２、及び視野狭窄者の視野範囲Ｂ３は、それぞれ同じ領域、または同じ範囲であり、外界情景に対する位置関係のみ異なるものとする。

また、使用者が水平方向左側に頭部を回転させた場合には、前述の画像表示動作と同様にして、右側のトリミング領域（位置）を右方向に、頭部の回転量に応じた量を変化させて移動させる。そして新たに設定された右側のトリミング領域（位置）でトリミングした画像を右側の表示領域（位置）ＩＡに表示する。

この様に、本発明においては、有効視野が狭くなる視野狭窄者や生理的、身体的理由等により特に首の回転運動等の機能が低下した高齢者等が、頭部を僅かに回転させて視野中心を、例えば、Ｌ１からＬ２に変化させた場合、左側のトリミング領域（位置）をＴ１から、頭部の回転方向と反対の方向に、頭部の回転量（視野中心の変化量ｄ１）に応じた量ｄ２を変化させてＴ２に移動させる。そしてトリミング部８０２は、表示制御部８０３で新たに設定された右側のトリミング領域（位置）Ｔ２で撮影画像Ｂ１をトリミングし、トリミングした画像を左側の表示領域（位置）ＩＡに表示する様にした。したがって、有効視野が狭くなる視野狭窄者が、頭部を僅かに回転させて視野を変化させた場合、視野が変化した方向と反対の方向に仮想的に視野を広げることにより、視野を変化させることによって視野から外れる様な被写体を視認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、使用者が、頭部を水平方向に回転させて視野を変化させた場合、視野が変化した方向と同じ方向、または反対の方向に仮想的に視野を広げる様に画像表示動作を制御したが、頭部を垂直方向に回転させて視野を変化させた場合においても同様にして、視野が変化した方向と同じ方向、または反対の方向に仮想的に視野を広げる様に画像表示動作を制御してもよい。

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で行われるトリミング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で行われるトリミング動作を示す模式図である。

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
７０７ 角速度センサ
７１０ レンズ
８ 制御ユニット
８０１ 制御部
８０２ トリミング部
８０３ 表示制御部
８０４ 頭部変動検知部
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
８５１ 音声出力部
８５２ 音声入力部
８６０ 電源部
９ ケーブル
Ｅ 目

Claims (5)

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トリミングし、前記表示手段に出力するトリミング手段と、
   前記トリミング手段の作動を制御する表示制御手段と、
   使用者の顔の向きの変化を検知する検知手段と、を有し、
   前記表示制御手段は、前記検知手段が検知した結果に基づいて前記トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様に、制御することを特徴とする映像表示装置。
2. 前記撮像手段は、広角レンズを有し、
   前記検知手段が使用者の顔の向きの変化を検知した場合、
   前記表示制御手段は、前記撮像手段によって撮影された画像において、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化方向と同じ方向であって、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化量に基づいた量で、前記トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様に、制御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. 前記撮像手段は、広角レンズを有し、
   前記検知手段が使用者の顔の向きの変化を検知した場合、
   前記表示制御手段は、前記撮像手段によって撮影された画像において、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化方向と異なる方向であって、前記検知手段が検知した使用者の顔の向きの変化量に基づいた量で、前記トリミング手段がトリミングする画像の領域を変化させる様に、制御することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
4. 前記検知手段は、角速度センサで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
5. 前記表示手段において、
   前記表示手段に表示される前記トリミング手段でトリミングされた画像は、
   前記表示手段を通して観察できるシースルー画像の中心から離れた場所に位置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の映像表示装置。

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