JP2010124191A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者に違和感や疲労感に与えない自然な複合仮想現実空間を表示することができる頭部装着型の映像表示装置を提供する。
【解決手段】映像表示装置１０は、観察者の左右の眼に対応して配置され、被写体像を撮像する撮像手段１８及び画像を前記観察者に対して表示する表示手段１３を有する光学ユニット１１０と、光学ユニット１１０に電気的に接続される映像信号生成部２０とを備える。光学ユニット１１０は、光学ユニット１１０の視差情報を記憶する記憶部２６を備え、映像信号生成部２０は、記憶部２６に記憶された視差情報に基づいて視差画像を生成する視差画像生成部２２と、撮像手段１８により撮像された画像に視差画像生成部２２により生成された視差画像を重畳した映像信号を生成する画像演算部２７と、画像演算部２７で生成された映像信号を表示手段１３に出力する映像出力手段２１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察者の左右両眼用に配置された表示ユニットに映像を表示する頭部装着型の映像表示装置に関する。

近年、観察者の頭部に装着して映像を観察できる頭部装着型の映像表示装置が利用されている。

この映像表示装置は、観察者の左右眼に対応した被写体画像を撮像する撮像部と、撮像された画像にＰＣ等により生成された３ＤＣＧ（３次元コンピュータグラフィックス）画像を重畳して表示する表示部と、該映像を観察者に拡大して投影する光学系とを有する。

観察者に投影するための映像は、観察者の左右の眼に対応した小型の液晶パネル等の表示部に表示され、この映像を観察者の左右それぞれの眼に対応した拡大光学系を介して拡大した後に、観察者の左右の眼に投影する。

撮像された被写体の画像と３ＤＣＧ画像とは、左右両眼に対応する視差を有する画像になっているため、観察者は、立体的に映像を観察することができる。

また、３ＤＣＧ画像を撮像部で撮像された被写体画像に重畳することで、仮想の３ＤＣＧ画像が現実に存在するかのように表現することが可能になる。

しかし、左右の撮影部の向いている方向と３ＤＣＧ画像の視差が一致していない場合、観察される３ＤＣＧ画像は不自然な画像として観察者に認識され、現実世界との一体感を得られない。

また、不自然な画像を観察しつづけることにより、観察者に対して左右の画像が融像し難くなる等の疲労感を与えるおそれがある。

そこで、観察者の眼幅にあわせて表示ユニットを調整し、その調整量に応じた視差画像を生成し、表示パネルに表示させる技術が提案されている（特許文献１）。

この提案では、左右両眼に対応する撮影光学系の光軸と表示光学系の光軸とを略一致させることで、視差を一致させて観察者により見やすい映像を提供できるとしている。
特開２００６−１０８８６８号公報

上記特許文献１では、生成される視差画像は、眼幅調整前後で左右の表示ユニットが完全に平行を保ちつづけている場合に限定されている。

しかし、現実には左右の表示ユニットが完全に平行を保持しながら眼幅調整が行われることは殆どありえず、表示ユニットの光軸、および撮影光軸は、眼幅調整の前後で一致していない。

眼幅調整により前記光軸が一致していない状態になっているにも関わらず、前記光軸が一致していると想定して、視差画像を生成しているため、現実画像と仮想画像の視差は一致していていない状態になってしまう。

したがって、観察者が映像表示装置を使用しない場合の見え方と使用した場合の見え方とが異なってしまい、装着した観察者に対して違和感を与えたり、左右の映像が融像し難くなることによる疲労感を与えたりするおそれがある。

そこで、本発明は、観察者に違和感や疲労感に与えない自然な複合仮想現実空間を表示することができる映像表示装置を提供することを目的とする。

ここで、頭部装着型映像表示装置を用いて複合現実空間（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）や仮想現実空間（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）を表示させる場合には、装置を使用した場合の見え方と使用しない場合の見え方との違和感を極力軽減させる必要がある。

特に、複合現実空間を表示させる場合には、人間の眼が実空間を見たときと同様の見え方をする現実感を重視するために、観察者の眼幅にあった視差画像を表示するとともに、変更した眼幅に対応する視差情報を考慮した視差画像を表示する必要がある。

視差情報の具体例としては、左右両眼に設けられた撮像部と表示部との正確な基線長、輻輳角度、撮影光学系の焦点距離、撮影画角、Ｆナンバー、主点位置などがある。これらの情報を以後、撮像パラメータと称する。

上記目的を達成するために、本発明の映像表示装置は、観察者の左右の眼に対応して配置され、被写体の光学像を撮像する撮像手段及び画像を前記観察者に対して表示する表示手段を有する一対の光学ユニットと、該一対の光学ユニットにそれぞれ電気的に接続される一対の映像信号生成部と、を備える映像表示装置であって、前記光学ユニットは、前記一対の光学ユニットの視差情報を記憶する記憶部を備え、前記映像信号生成部は、前記記憶部に記憶された前記視差情報に基づいて視差画像を生成する視差画像生成部と、前記撮像手段により撮像された画像に前記視差画像生成部により生成された視差画像を重畳した映像信号を生成する画像演算部と、該画像演算部で生成された前記映像信号を前記表示手段に出力する映像出力手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、観察者に違和感や疲労感に与えない自然な複合仮想現実空間を表示することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である頭部装着型の映像表示装置を説明するためのブロック図である。なお、本実施形態では、複合現実感（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）を実現するビデオシースルータイプの頭部装着型の映像表示装置を例に採る。

図１に示すように、本実施形態の頭部装着型の映像表示装置１０は、観察者の左右の眼１００Ｌ，１００Ｒに対応して配置される左右一対の光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒ及び光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒに接続される映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒを備える。

光学ユニット１１０Ｒ，１１０Ｌは、表示ユニット１３Ｒ，１３Ｌと、映像入力部１４Ｒ，１４Ｌと、撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌと、撮影画像出力部１ＣＲ，１ＣＬと、撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌと、を有する。

表示ユニット１３Ｒ，１３Ｌは、表示デバイスとしての液晶モジュール１１Ｒ，１１Ｌと、該液晶モジュール１１Ｒ，１１Ｌでの表示画像を拡大させる拡大光学系１２Ｒ，１２Ｌと、を有する。

液晶モジュール１１Ｒ，１１Ｌは、拡大光学系１２Ｒ，１２Ｌの結像面上に配置され、ｐ−ＳｉＴＦＴやＬＣＯＳなどの液晶パネル、液晶パネルを駆動する駆動回路等の周辺回路、及びバックライト、あるいはフロントライトなどの光源を有する。

この液晶モジュール１１Ｒ，１１Ｌ上に描画された２次元画像は、拡大光学系１２Ｒ，１２Ｌの光学素子を通過したのち、観察者の眼に向けて射出される。

これにより、頭部装着型撮影表示装置１０の観察者は、液晶モジュール１１Ｒ，１１Ｌでの表示画像を拡大された状態で観察することができる。

撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌは、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の撮像素子１９Ｒ，１９Ｌと、該撮像素子１９Ｒ，１９Ｌを駆動する駆動回路（不図示）と、撮影レンズ１ＡＲ，１ＡＬと、を有する。

撮像素子１９Ｒ，１９Ｌの撮像面には、撮影レンズ１ＡＲ，１ＡＬによって被写体の光学像が形成され、該光学像は撮像素子１９Ｒ，１９Ｌでの光電変換によって電気信号に変換される。

また、撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌの光軸と表示ユニット１３Ｒ，１３Ｌの射出側の光軸とは、略一致するように配置されている。

撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌは、撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌの撮影光軸方向や基線長、主点位置、焦点距離、ｘ，ｙ，ｚ各軸のアオリ値、レンズ歪補正データなどの撮影光学系の撮影範囲や、光軸を定義する撮像パラメータを記憶する。

映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌは、撮像パラメータ入力回路部２３Ｒ，２３Ｌと、視差画像生成部２２Ｒ，２２Ｌと、映像出力部２１Ｒ，２１Ｌと、撮影画像入力部２５Ｒ，２５Ｌと、画像演算部２７Ｒ，２７Ｌと、を有する。

撮影面上に結像した光学像は、撮像素子１９Ｒ，１９Ｌにより光電変換される。該撮像素子１９Ｒ，１９Ｌより出力された信号は、撮影画像出力部１ＣＲ，１ＣＬによりＡ／Ｄ変換や増幅等の電気的処理を施され、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌの撮影画像入力部２５Ｒ，２５Ｌに入力され、その後、画像演算部２７Ｒ，２７Ｌに入力される。

撮像パラメータ入力回路部２３Ｒ，２３Ｌは、撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌの記録内容を読み出す回路であり、読み出された撮像パラメータを視差画像生成部２２Ｒ，２２Ｌに出力する。

映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌは、入力された撮像パラメータに基づいて、右眼用および左眼用の視差画像を不図示の記憶手段に格納されたプログラムに従って不図示のＣＰＵ等の制御により生成する。

次に、上記構成の映像表示装置１０における仮想３次元データと現実空間との位置合わせについて説明する。

光学ユニット１１０Ｒの光軸及び光学ユニット１１０Ｌの光軸が、図２に示すように、実空間の物体１２０上で交差するように配置され、図４に示すように、物体１２０の平坦部１２０ａに仮想物体１３０を積載する画像を合成する場合を考える。

光学ユニット１１０Ｒ，１１０Ｌは、図２に示すように、輻輳角度θ、結像面からの距離Ｄで両光軸が物体１２０上で交差するように配置されている。

このときの右眼用の光学ユニット１１０Ｒの撮像ユニット１８Ｒからの撮影画像は、図５に示す撮影領域１５０で囲まれる部分となる。

ところで、製造過程等において、図３に示すように、設計称呼の値から外れて、輻輳角度θ′で光学ユニット１１０Ｒ，１１０Ｌが取り付けられる場合がある。

この状態において、現実空間と仮想空間との位置を合わせる場合、右眼用の光学ユニット１１０Ｒの撮像ユニット１８Ｒからの撮影画像は、図６に示す撮影領域１５０で囲まれる部分になり、図５とは異なる撮影画像となる。

このとき、製造過程での取り付け誤差により右眼用の光学ユニット１１０Ｒが実際の輻輳角度で取り付けられていない場合には、光軸の角度が不明なため、設計と異なる位置の撮影画像に仮想物体１３０が重畳されることになる（図８参照）。

光学ユニット１１０Ｒの取り付け誤差によっては、設計称呼とのずれは、上下方向にも及ぶことが考えられ、その場合には仮想物体１３０が空中に浮遊した画像や、あるいは現実空間に埋没した画像を生成することになる。

そこで、本実施形態では、光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒの取付角度や基線長、撮影画角、主点位置等の撮影パラメータを予め測定し、この撮影パラメータを光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒの固有の視差情報として、撮像パラメータ記憶部２６Ｒに保存する。

なお、各撮影パラメータを測定する手法の一つとして、例えば特開２００３−２４４５２１号公報に開示されている手法を用いることができる。

そして、仮想物体１３０を現実画像に重畳する際に、映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒが光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒの撮影パラメータを撮像パラメータ記憶部２６Ｌ，２６Ｒより読み出すことで、現実画像と仮想物体１３０との位置を合わせる。

これにより、映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒが輻輳角度θ′を考慮した映像データを生成することができ、観察者は実空間の物体１２０上の正しい位置に仮想物体１３０を配置したように知覚することが可能となる。

すなわち、映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒは、撮像パラメータ記憶部２６Ｌ，２６Ｒに記憶された撮像パラメータを読み出し、その撮像パラメータ情報に基づいて仮想物体１３０の画像を生成する。

生成した仮想物体１３０の画像は、画像演算部２７Ｌ，２７Ｒに転送され、該画像演算部２７Ｌ，２７Ｒで撮影光学部１８Ｌ，１８Ｒにて撮影された外界映像と加算、乗算、あるいは減算や除算などの演算処理が施される。

画像演算部２７Ｌ，２７Ｒにて演算処理を施された映像信号は、映像出力回路部２１Ｌ，２１Ｒに転送され、映像入力回路部１４Ｌ，１４Ｒを経て、表示ユニット１３Ｌ，１３Ｒの液晶モジュール１１Ｌ，１１Ｒに表示される。

液晶モジュール１１Ｌ，１１Ｒ上に表示された映像は、拡大光学系１２Ｌ，１２Ｒにて拡大された後、観察者の眼に投影され、観察者は、実空間の物体１２０上に仮想物体１３０が載っている画像を視覚することができる（図７参照）。

なお、本実施形態では、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌは、映像表示装置１０に組み込まれているが、映像表示装置１０を装置本体とし、該装置本体に外部機器として接続することも可能である。この場合、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌは、不図示の記憶部に格納されたプログラムにしたがって不図示のＣＰＵの制御により動作する。

また、撮影画像出力部１ＣＲ，１ＣＬ及び撮影画像入力部２５Ｌ，２５Ｒは、動画に対応可能なＵＳＢ２．０やＩＥＥＥ１３９４などの有線、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ等の無線の通信Ｉ／Ｆで構成することができる。

次に、観察者の眼幅距離と撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌの基線長が違っている場合について説明する。

図９に示すように、観察者の眼幅距離Ｄ′が撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌの基線長Ｄより長い場合、表示ユニット１３Ｌ，１３Ｒの映像を見ている観察者は、オブジェクトまでの距離ＬをＬ′（＝Ｌ＋ΔＬ)と認識し、差分ΔＬが発生する。

この差分ΔＬがあるため、観察者は複合現実空間内で表示されるオブジェクトが、全て実距離より遠めに存在するように感じてしまい、複合現実空間内での作業に違和感を持ってしまう。

そのため、本実施形態では、観察者の眼幅距離を測定し、測定された眼幅距離に合わせて撮像パラメータを変更することで観察者の違和感を軽減する。

図１０は、映像表示装置１０を前面側から見た斜視図である。図１０に示すように、映像表示装置１０の前面には、外界映像を撮像する撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌが配置されている。

観察者は、映像表示装置１０の電源が入った状態で撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌを自分の方に向けて該映像表示装置１０を保持し、撮影ユニット１８Ｒ，１８Ｌで観察者本人の顔を撮影する。

これにより、映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒは、図１１に示すように、観察者の顔面を違う角度から撮影した２枚の映像を得ることができる。

撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌの基線長、及び輻輳角度は既知の値であるので、映像信号生成部20L,20R内に存在する不図示のCPUに、前記撮像ユニット18L,18Rにて撮影された映像を入力する。そして、ＣＰＵは、図１１に示す２枚の画像より特徴点を抽出し、その位置関係より撮影している観察者までの撮影距離、および眼幅距離を算出する。

次に、算出した観察者の眼幅距離データは、撮像パラメータ記憶部26L,26Rに送信され、取得した眼幅距離に応じて、撮像パラメータ記憶部２６Ｌ，２６Ｒに保存された撮像パラメータを変更する。

例えば算出された観察者の眼幅距離が、映像表示装置10の撮像ユニット18R,18Lの基線長よりも広い場合、前述したとおり、観察者は表示された仮想3次元データまでの距離を、実際の距離よりも遠い距離にあるように感じる。このような状態を解消するために、左右それぞれに表示される映像を、初期値よりも内側よりに表示する、あるいは表示倍率を変更することで、観察者が感じる距離を適正な値に補正する。

ここで、変更する撮像パラメータは、画像の表示位置や、表示するときの倍率等を例示できるが、これらに限定されず、観察者に快適な立体映像を提供するためにそれ以外の各種パラメータに変更してもよい。

これにより、映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒが、変更後の撮影パラメータを撮像パラメータ記憶部２６Ｌ，２６Ｒより読み出すことで、差分ΔＬを考慮した映像データを得ることができ、観察者が違和感をもつことなく、複合現実空間内で作業することができる。

この場合、観察者が映像表示装置１０に対して首を回転させた状態で撮影すると、斜め方向から見た顔を撮影することになり、正しい眼幅距離を測定できない場合がある。

正しい眼幅距離を測定するためには、映像表示装置１０で観察者の略正面から撮影した画像を得る必要がある。

観察者の顔が映像表示装置１０の略正面にあるかどうかを判断するためには、眼球画像だけを抽出するのではなく、観察者の顔の輪郭、顔の輪郭に対する目、鼻、口の位置関係を測定する必要がある。

例えば、画像演算部２７Ｌ，２７Ｒは、顔の輪郭に対して目、鼻、口の特徴点の位置を計算し、観察者を正面から撮影した画像かどうかを判断する。

また、観察者の眼幅距離の情報を正しく得られたことを、観察者に分からせるため、本実施形態では、映像表示装置１０の前面に、動作状態を表示するためのタリーランプ４１を配置している。

画像演算部２７Ｌ，２７Ｒの判断結果に基づいて、このタリーランプ４１の状態を変化（例えば、点滅、点灯等）させることにより、観察者は自分の顔が映像表示装置１０の略正面に配置されているかどうかを容易に確認することができる。

（第２の実施形態）
次に、図１２〜図１４を参照して、本発明の第２の実施形態である頭部装着型の映像表示装置について説明する。なお、上記第１の実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。

図１２に示すように、本実施形態の頭部装着型の映像表示装置４０は、図１に示す上記第１の実施形態の映像表示装置１０の構成に加えて、眼幅調整器１７、制御回路部１６、操作スイッチ１Ｄ、および眼幅信号出力部１５を有する。

本実施形態では、光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒは、一体的に保持されて、その基線長（間隔）が変更可能とされているため、基線長データは、眼幅データとしてシステムに認識される必要があり、次のようにして取得、算出される。

制御回路部１６は、眼幅調整器１７で調整した眼幅設定値を、電気的な信号として読み取り、眼幅信号出力部１５にデータを渡す。

眼幅調整器１７は、例えば、図１３に示すように、歯車（ピニオン）３２とラック３３を使用した機構に、観察者が操作できるように設置した調整用ツマミ３１を設けてある。この調整用ツマミ３１を回転させることで、左右の光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒが相反する方向に同時に同じ量だけ移動する。

調整用ツマミ３１の回転角度は、ロータリーエンコーダ３０等を介して制御回路部１６で眼幅距離の調整量として検出する。

ロータリーエンコーダ３０は、内部に不図示のクリック機構を具備しており、所定の角度毎に停止するようになっている。

製造組立段階の調整時において、ロータリーエンコーダ３０の所定角度毎における光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒの基線長、輻輳角度、撮影光学系の焦点距離、撮影画角、Ｆナンバー、主点位置等を予め計測し、撮影パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌに保存する。

マイクロコンピュータ等を使用した回路で構成される制御回路部１６にてロータリーエンコーダ３０の回転角度を検出し、検出した回転角度は眼幅信号出力部１５から映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒに出力される。

映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒは、取得した回転角度に対応する撮影パラメータを、撮影パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌから読み出して取得する。

なお、前記クリック機構は、ロータリーエンコーダに付属しなくてもよく、例えば図１４に示すように、ラック３３に複数の溝３３１とばね３４を設け、ばね３４の付勢力により、光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒの停止する位置が段階的に決まるようにしてもよい。

また、ロータリーエンコーダ３０以外で、可変抵抗器によるリニアポテンショメータや、光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒに設けた磁石の磁気勾配を検出する手段を利用して光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒの位置を検出してもよい。

また、光学ユニット１１０の停止位置を規制する機構を持たない場合は、製造組立段階の調整時において測定された撮像パラメータ以外の角度でのデータを保持していないが、停止位置の前後データから補間することで、撮影パラメータを決定することができる。

眼幅信号出力部１５の出力信号である回転角度は、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌの撮像パラメータ入力回路部２３Ｒ，２３Ｌに入力される。

このとき、回転角度に応じた撮像パラメータを読み込むため、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌが読み出しリクエストを撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌに送信する。

撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌには、予め前記回転角度と撮像パラメータとの関係を表したテーブルが保存されている。

そして、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌから撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌに送信されるリクエスト信号に回転角度情報を含ませることで、その回転角度に対応した撮像パラメータを撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌから読み出すことが可能となる。

撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌから読み出した撮像パラメータに応じて、視差画像生成部２２Ｒ，２２Ｌにて視差画像が生成される。

画像演算部２７Ｒ，２７Ｌは、視差画像生成部２２Ｒ，２２Ｌからの視差画像と、撮影画像入力部２５Ｒ，２５Ｌから出力された撮影画像とを合成する。

そして、合成画像は、映像出力回路部２１Ｒ，２１Ｌを介して映像表示装置４０の映像入力回路部１４Ｒ，１４Ｌに出力され、液晶モジュール１１Ｒ，１１Ｌに表示される。

これにより、観察者は、撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌによって撮影された物体像（外界像）と撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌの撮影光軸や焦点距離、撮影画角などを考慮した視差画像とを表示ユニット１３Ｒ，１３Ｌを介して観察することが可能となる。

本実施形態では、観察者の視線（光軸１０１Ｒ，１０１Ｌ）と、撮像ユニット１８Ｒ，１８Ｌの視線（撮影光軸）との視差を略無くすことができ、映像表示装置４０を装着したときの観察状態を装着していないときの観察状態とを略同じにすることができる。

また、本実施形態では、眼幅調整器１７を操作して映像表示装置４０での眼幅調整を行うことができるが、眼幅調整を行うことで変動する撮影パラメータを個々に読み出すことで、各々の眼幅に対応した視差情報を付与することができる。これにより、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌは、映像表示装置４０に組み込まれているが、上記第１の実施形態と同様に、映像表示装置４０を装置本体とし、該装置本体に外部機器として接続することも可能である。この場合、映像信号生成部２０Ｒ，２０Ｌは、不図示の記憶部に格納されたプログラムにしたがって不図示のＣＰＵの制御により動作する。

また、撮影画像出力部１ＣＲ，１ＣＬ及び撮影画像入力部２５Ｌ，２５Ｒは、動画に対応可能なＵＳＢ２．０やＩＥＥＥ１３９４などの有線、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ等の無線の通信Ｉ／Ｆで構成することができる。

本実施形態では、観察者が操作スイッチ１Ｄを操作することで眼幅調整器１７を制御し、左右の光学ユニット１１０Ｒ，１１０Ｌを駆動する構成となっている。

観察者の操作スイッチ１Ｄの操作によって眼幅の調整を行う場合、観察者の両眼に正しい映像が表示されていなくても、利き目側だけに映像が表示されていれば、観察者は正しく映像を観察していると感じてしまう場合がある。

そのため、調整された眼幅距離が正しいかどうかの保証はなく、最適な撮像パラメータを得ることができない場合がある。

従って、観察者の眼幅距離を自動で測定する測定手段を用い、観察者の手を煩わせることなく眼幅距離を測定することが望ましい。

観察者の眼幅距離を自動で測定することで、正しい撮像パラメータを得ることができ、観察者により見やすい映像を提供することが可能となる。

眼幅距離を自動で測定する方法としては、上記第１の実施形態と同様の方法にて観察者の眼幅距離を測定することが可能である。

眼幅距離が正しく測定されたならば、映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒは、制御回路部１６に測定した眼幅距離のデータを送信し眼幅調整器１７に接続された不図示の駆動手段により左右それぞれの光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒを駆動する。これにより、光学ユニット１１０Ｌ，１１０Ｒを観察者の眼幅距離に合うように移動させる。

また、映像信号生成部２０Ｌ，２０Ｒは、測定した眼幅距離を撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌに送信した後、上記第１の実施形態と同様に、撮像パラメータ記憶部２６Ｒ，２６Ｌから観察者の眼幅距離に対応した撮像パラメータを読み出し、画像を生成する。

本実施形態では、眼幅調整を行うことで変動する撮影パラメータを個々に読み出し、各々の眼幅に対応した視差情報を付与することで、上記第１の実施形態と同様に、観察者は、実空間の物体１２０上に仮想物体１３０が載っている画像を視覚することが可能となる。

また、本実施形態では、観察者の眼幅距離を自動測定する手段を設けることで、正しい撮像パラメータを得ることができ、観察者により見やすい映像を提供することが可能となる。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の第１の実施形態である頭部装着型の映像表示装置を説明するためのブロック図である。 左右の光学ユニットの光軸が実空間の物体上で交差するように配置された状態を示す図である。 設計称呼の値から外れた輻輳角度で左右の光学ユニット取り付けられる例を説明するための図である。 物体の平坦部に仮想物体を積載する画像を合成する例を説明するための斜視図である。 右眼用の光学ユニットの撮像ユニットからの撮影画像の撮影領域を示す斜視図である。 設計称呼の値から外れた輻輳角度で光学ユニットが取り付けられた場合の右眼用の光学ユニットの撮像ユニットからの撮影画像の撮影領域を示す斜視図である。 設計位置の撮影画像に仮想物体が重畳された状態を示す斜視図である。 設計と異なる位置の撮影画像に仮想物体が重畳された状態を示す斜視図である。 観察者の眼幅距離が左右の撮像ユニットの基線長より長い場合を説明するための図である。 映像表示装置を前面側から見た斜視図である。 左右の撮影ユニットで観察者本人の顔を撮影して得られる画像を示す図である。 本発明の第２の実施形態である頭部装着型の映像表示装置を説明するためのブロック図である。 眼幅調整器の一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。 眼幅調整用のクリック機構を示す図である。

符号の説明

１ＡＲ 右眼用撮像系レンズ
１ＡＬ 左眼用撮像系レンズ
１ＣＲ 右眼用撮影画像出力回路部
１ＣＬ 左眼用撮影画像出力回路部
１Ｄ 操作スイッチ
１０ 映像表示装置
１１Ｒ 右眼用液晶モジュール
１１Ｌ 左眼用液晶モジュール
１２Ｒ 右眼用拡大光学系
１２Ｌ 左眼用拡大光学系
１３Ｒ 右眼用表示ユニット
１３Ｌ 左眼用表示ユニット
１４Ｒ 右眼用映像入力回路部
１４Ｌ 左眼用映像入力回路部
１５ 眼幅信号出力部
１６ 制御回路部
１７ 眼幅調整器
１８Ｒ 右眼用撮像ユニット
１８Ｌ 左眼用撮像ユニット
１９Ｒ 右眼用撮像素子
１９Ｌ 左眼用撮像素子
２０Ｒ 右眼用映像信号生成部
２０Ｌ 左眼用映像信号生成部
２１Ｒ 右眼用映像出力回路部
２１Ｌ 左眼用映像出力回路部
２２Ｒ 右眼用視差画像生成部
２２Ｌ 左眼用視差画像生成部
２３Ｒ 右眼用映像パラメータ入力回路部
２３Ｌ 左眼用映像パラメータ入力回路部
２５Ｒ 右眼用撮影画像入力回路部
２５Ｌ 左眼用撮影画像入力回路部
２６Ｒ 右眼用撮影パラメータ記憶部
２６Ｌ 左眼用撮影パラメータ記憶部
２７Ｒ 右眼用画像演算部
２７Ｌ 左眼用画像演算部
３０ ロータリーエンコーダ
３１ 調整用ツマミ
３２ 歯車
３３ ラック
３４ ばね
４０ 映像表示装置
４１ タリーランプ
１００Ｒ 右眼
１００Ｌ 左眼
１０１Ｒ 右眼光軸
１０１Ｌ 左眼光軸

Claims (5)

1. 観察者の左右の眼に対応して配置され、被写体の光学像を撮像する撮像手段及び画像を前記観察者に対して表示する表示手段を有する一対の光学ユニットと、該一対の光学ユニットにそれぞれ電気的に接続される一対の映像信号生成部と、を備える映像表示装置であって、
   前記光学ユニットは、前記一対の光学ユニットの視差情報を記憶する記憶部を備え、
   前記映像信号生成部は、前記記憶部に記憶された前記視差情報に基づいて視差画像を生成する視差画像生成部と、
   前記撮像手段により撮像された画像に前記視差画像生成部により生成された視差画像を重畳した映像信号を生成する画像演算部と、
   該画像演算部で生成された前記映像信号を前記表示手段に出力する映像出力手段と、を備える
   ことを特徴とする映像表示装置。
2. 前記映像信号生成部は、前記撮像手段による前記観察者の顔面の撮影画像に基づいて該観察者の眼幅距離を算出する算出手段を備え、
   前記光学ユニットは、前記算出手段により算出された前記眼幅距離に応じて、前記記憶部に記憶された前記視差情報を変更する変更手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記一対の光学ユニットは、該一対の光学ユニットの間隔を調整する調整手段と、該調整手段による調整量を検出する検出手段と、を備え、
   前記映像信号生成部は、前記検出手段により検出された前記調整量の情報を前記記憶部に送信し、
   前記記憶部は、前記一対の光学ユニットの間隔の調整量に対応する視差情報を記憶し、前記映像信号生成部から前記調整量の情報に応じた視差情報を該映像信号生成部に送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
4. 前記視差画像が、３次元の画像である、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の映像表示装置。
5. 前記光学ユニットと前記映像信号生成部とが有線又は無線の通信手段を介して電気的に接続される、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の映像表示装置。

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