JP2011028011A - Video display device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主に個人が近距離〜中距離で視聴する場合を想定した、映像や文字等を表示する映像表示装置に関する。 The present invention relates to a video display device that displays video, characters, and the like mainly assuming that an individual views from a short distance to a medium distance.
撮像装置で撮影、又は記録されるなどして得られた映像を表示する装置として、液晶ディスプレイに代表される映像表示装置がある。近年、映像表示装置の高精細化・高解像化が進み、1インチあたり300画素(300dpi)を超える液晶ディスプレイが実用化の段階に入っている。画素の密度が高くなると、より微細な情報まで忠実に再現することが可能となり、携帯電話やノートPC等の中小型ディスプレイでさえも、新聞一面分の情報を表示することも将来的に可能となっている。 As an apparatus for displaying an image obtained by being captured or recorded by an imaging apparatus, there is an image display apparatus represented by a liquid crystal display. In recent years, image display devices have been improved in definition and resolution, and liquid crystal displays having more than 300 pixels per inch (300 dpi) have entered the stage of practical use. As the pixel density increases, it becomes possible to faithfully reproduce even finer information, and it will be possible to display information from a single newspaper in the future, even on small and medium-sized displays such as mobile phones and notebook PCs. It has become.
しかしながら、人間の視覚能力には個人差があり、映像表示装置の高精細化・高解像度化が進んでも、微細化した文字や映像を十分に認識できないことも多く、特に近視・遠視等で十分な視力が得られない視聴者はその恩恵を得らない場合がある。こうした事情を、図2に概要を示した視覚の原理に基づいて説明する。即ち、被写体から出た光は、眼内の角膜C21及び水晶体C22で屈折されて眼球奥で結像される。この際、網膜C23上に正確に結像されることで、焦点が合い、最良の視認能力を発揮する。水晶体はその周囲の筋肉により伸縮し、被写体との距離に応じて最適な屈折率に調整される。 However, there are individual differences in human visual abilities, and even with high definition and high resolution video display devices, it is often impossible to fully recognize fine characters and images, especially for myopia and hyperopia. Viewers who do not have sufficient visual acuity may not benefit. This situation will be described based on the visual principle outlined in FIG. That is, the light emitted from the subject is refracted by the cornea C21 and the crystalline lens C22 in the eye and imaged in the back of the eyeball. At this time, an image is accurately formed on the retina C23, so that the focus is achieved and the best visual ability is exhibited. The crystalline lens expands and contracts by surrounding muscles, and is adjusted to an optimum refractive index according to the distance from the subject.
図2に示すように被写体までの距離が短い場合には屈折率を強くし、図3に示すように被写体が遠い場合は屈折率を弱くすることにより、いずれの場合も網膜C23上に正確に結像され、視覚細胞に正確な情報が届けられる。こうした水晶体の伸縮による焦点調整可能範囲については、現在の視力検査を参考にすると、5メートル〜数10cmの距離に対応できるものであれば、正常な視力状態とされる。 As shown in FIG. 2, the refractive index is increased when the distance to the subject is short, and the refractive index is decreased when the subject is far as shown in FIG. It is imaged and accurate information is delivered to the visual cells. With respect to the focus adjustable range by the expansion and contraction of the crystalline lens, referring to the current visual acuity test, a normal visual acuity state is obtained as long as it can handle a distance of 5 meters to several tens of centimeters.
一方、水晶体の調整機能の状態(近視又は遠視の状態)によっては遠方・近方に焦点を合わせることができず、被写体がぼやけて見える場合がある。図4に、水晶体の屈折率が弱いために正常に結像できない状態を示す。この状態は、所謂、遠視と呼ばれる状態である。視力の矯正は、眼内もしくは眼の前方に、水晶体の屈折率と合わせて全体の屈折率(焦点距離)を調整するレンズを置くことにより、これらの状態を補正して網膜上に適切に結像させて、適切な視力を得るために行われるものである。矯正レンズとしては、眼の水晶体の屈折率が通常より強い場合は凹レンズ、眼の水晶体の屈折率が通常より弱い場合は凸レンズが用いられる。 On the other hand, depending on the state of the crystalline lens adjustment function (myopia or hyperopia), it may not be possible to focus far or near, and the subject may appear blurred. FIG. 4 shows a state in which normal imaging cannot be performed because the refractive index of the crystalline lens is weak. This state is a so-called hyperopia state. The correction of visual acuity corrects these conditions by placing a lens that adjusts the overall refractive index (focal length) in combination with the refractive index of the crystalline lens in the eye or in front of the eye. This is done in order to obtain an appropriate visual acuity. As the correcting lens, a concave lens is used when the refractive index of the crystalline lens of the eye is higher than usual, and a convex lens is used when the refractive index of the crystalline lens of the eye is weaker than usual.
このように、ディスプレイの映像情報が如何に高解像度であっても、そうした映像情報を正確に視認するためには、視聴者側において視聴距離に応じた正確な焦点調整が必要である。こうした正確な焦点調整が困難な場合は、眼鏡やコンタクトレンズ等の視聴者側の矯正手段が必要とされる。また、焦点距離を調整する手段として、特許文献1に記載のものに代表されるような液晶レンズが提案されている。 As described above, no matter how high-resolution the video information is on the display, in order to accurately view such video information, it is necessary for the viewer to accurately adjust the focus according to the viewing distance. When such precise focus adjustment is difficult, correction means on the viewer side such as eyeglasses and contact lenses are required. Further, as means for adjusting the focal length, liquid crystal lenses represented by those described in Patent Document 1 have been proposed.
特許文献1に記載の液晶レンズは、液晶に電圧を印加すると屈折率が変化する性質を利用し、可変焦点レンズとして利用することができる。この液晶レンズは、透明な第1の電極を有する第1の基板、孔を有する第2の電極、及び両電極の間に第1の電極と対向するように収容された液晶分子を一方向に配向された液晶層を備え、両電極間に印加する電圧によって液晶分子の配向制御を行うことにより、焦点を可変制御するものである。 The liquid crystal lens described in Patent Document 1 can be used as a variable focus lens by utilizing the property that the refractive index changes when a voltage is applied to the liquid crystal. In this liquid crystal lens, a first substrate having a transparent first electrode, a second electrode having a hole, and liquid crystal molecules accommodated between the electrodes so as to face the first electrode are arranged in one direction. The liquid crystal layer is provided, and the focus is variably controlled by controlling the alignment of the liquid crystal molecules by a voltage applied between both electrodes.
眼鏡やコンタクトレンズ等による視力補正は、従来用いられている簡便で有効な矯正手段であるが、長時間に渡って矯正をかけた状態が続くと目の疲れを誘発する場合がある。また裸眼状態と矯正状態とを使い分けると、眼鏡やコンタクトレンズ等の矯正手段を着脱する度に手間が発生する。日常の生活では支障がなくても、テレビや携帯電話のディスプレイ等で映像を見る、或いは細かい文字を読む時のみ矯正が必要なケースがある。 Visual acuity correction using spectacles, contact lenses, etc. is a simple and effective correction means that has been used in the past. However, eye fatigue may be induced if correction is continued for a long time. Moreover, if the naked eye state and the correction state are properly used, time and labor are required each time a correction means such as glasses or contact lenses is attached or detached. Even if there is no problem in daily life, there are cases where correction is necessary only when viewing images on a television or mobile phone display or reading fine characters.
特に、高齢者は加齢によって水晶体周辺の筋肉が衰え、遠視が進行することが多いため、近くの映像が見えづらくなる傾向がある。例えば、携帯電話やノートPC等のように表示部と操作部が一体となった機器を用いる場合、操作しやすい距離と視認しやすい距離が一致しない状況が起きる場合がある。また、近視の状態にある視聴者が遠視をも併発すると、焦点調節可能な範囲が狭くなり、手元と映像表示装置との両方で焦点を合わせるのが困難になり、遠近両用眼鏡を掛けるか、状況に応じて焦点距離の異なる眼鏡を取り替える等の煩わしい対応が必要となる。 In particular, elderly people tend to have difficulty in seeing nearby images because the muscles around the lens tend to decline with aging and hyperopia often progresses. For example, when using a device in which a display unit and an operation unit are integrated, such as a mobile phone or a notebook PC, there may be a situation where the distance that is easy to operate does not match the distance that is easy to view. In addition, if the viewer in myopic state also develops hyperopia, the range of focus adjustment becomes narrow and it becomes difficult to focus on both the hand and the video display device. Depending on the situation, troublesome measures such as replacing glasses with different focal lengths are required.
そこで、映像表示装置の前面に焦点距離(屈折率)を可変的に変更できるレンズ機能を設けることで、視聴者の視力状態及び映像表示装置までの視聴距離に応じてレンズの焦点距離を適応制御する点で解決すべき課題がある。
この発明の目的は、映像表示装置の前面に設けたレンズ機能の焦点距離を適応制御することで、視聴者が視力矯正手段(単焦点又は多焦点の眼鏡・コンタクトレンズ)を必要とすることなく、視聴者の視力状態・視聴環境に応じて、最適な映像、即ち、解像度の高い鮮明な映像を視ることができる映像表示装置を提供することである。
Therefore, by providing a lens function that can variably change the focal length (refractive index) on the front of the video display device, adaptive control of the focal length of the lens according to the visual acuity state of the viewer and the viewing distance to the video display device There is a problem to be solved.
An object of the present invention is to adaptively control the focal length of the lens function provided on the front surface of the video display device, so that the viewer does not need vision correction means (single-focus or multi-focus glasses / contact lenses). Another object of the present invention is to provide a video display device capable of viewing an optimal video, that is, a clear video with high resolution, according to the visual acuity state and viewing environment of the viewer.
上記の課題を解決するため、本発明による映像表示装置は、映像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイの前面に配置されており焦点距離が調整可能な可変焦点レンズと、前記ディスプレイと視聴者との距離を測定する視聴者認識手段と、前記視聴者認識手段が測定した前記距離に基づいて前記可変焦点レンズの前記焦点距離を変化させる焦点制御手段とを備えている。 In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes a display that displays an image, a variable focus lens that is disposed in front of the display and has an adjustable focal length, the display and a viewer. Viewer recognition means for measuring the distance, and focus control means for changing the focal length of the variable focus lens based on the distance measured by the viewer recognition means.
この映像表示装置によれば、視聴者認識手段は、ディスプレイと視聴者との距離を測定し、その測定結果を焦点制御手段に伝達するものである。視聴者の視力状態と視聴者認識手段が測定したディスプレイまでの視聴距離に応じて、ディスプレイ側、即ち、ディスプレイの前面に配置されている可変焦点レンズについて最適な焦点の補正を行う。これにより、近視・遠視等の視力補正を極力必要とせずに、鮮明な映像の再生が実現できる。 According to this video display device, the viewer recognition unit measures the distance between the display and the viewer, and transmits the measurement result to the focus control unit. According to the visual acuity state of the viewer and the viewing distance to the display measured by the viewer recognition means, optimum focus correction is performed for the variable focus lens arranged on the display side, that is, the front surface of the display. As a result, it is possible to reproduce a clear image without requiring visual correction such as myopia and hyperopia as much as possible.
この映像表示装置において、可変焦点レンズは、一枚又は複数の光学レンズから構成され、光学レンズの位置を機械的に調整するものとすることができる。光学レンズの場合には、焦点距離を変えるとピントがずれるバリフォーカルレンズとすることができる。また、特性が変化することによって屈折率が変化する材料を用いたレンズであってもよい。また、この可変焦点レンズは、液晶の印加電圧による屈折率の変化を利用し、屈折率を電気的に調整する液晶レンズとすることができる。液晶レンズの場合には、ディスプレイとレンズとを一体形成し、別々に作るより低コストで実現することができる。 In this video display device, the variable focus lens is composed of one or a plurality of optical lenses, and the position of the optical lens can be mechanically adjusted. In the case of an optical lens, it can be a varifocal lens that is out of focus when the focal length is changed. In addition, a lens using a material whose refractive index changes as the characteristics change may be used. Further, this variable focus lens can be a liquid crystal lens that electrically adjusts the refractive index by utilizing the change in the refractive index due to the applied voltage of the liquid crystal. In the case of a liquid crystal lens, the display and the lens can be formed integrally and realized at a lower cost than making them separately.
また、この映像表示装置において、視聴者認識手段は、視聴者の顔を撮影するカメラを備え、当該撮影画像から当該顔の特徴を認識し、当該認識結果を前記焦点制御手段に伝達するものとすることができる。焦点制御手段が可変焦点レンズの焦点距離を変化させる際に、視聴者の顔の特徴を認識することで視聴者が特定できるので、最適映像となるように可変焦点レンズの焦点距離を自動的に調整することができる。 Further, in this video display device, the viewer recognition unit includes a camera that captures the face of the viewer, recognizes the feature of the face from the captured image, and transmits the recognition result to the focus control unit. can do. When the focus control means changes the focal length of the variable focus lens, the viewer can identify the viewer by recognizing the features of the viewer's face, so the focal length of the variable focus lens is automatically adjusted so that an optimal image is obtained. Can be adjusted.
また、この映像表示装置において、焦点制御手段は、ディスプレイに映像を表示した状態で、視聴者が最も視認しやすい状態に調整されたときの距離と可変焦点レンズの焦点距離とを記憶することができる。即ち、視聴者にとって最適な映像となるディスプレイまでの距離と可変焦点レンズの焦点距離とが組合せとして記憶される。こうした処理は、ディスプレイ使用開始の初期設定において行うことができ、また新たな視聴者が設定することも、更には同じ視聴者であっても、例えば眼鏡交換をした後に再設定としても行うことができる。 Further, in this video display device, the focus control means may store the distance when the viewer is adjusted to the most visible state and the focal length of the variable focus lens with the video displayed on the display. it can. That is, the distance to the display that is the optimal image for the viewer and the focal length of the variable focus lens are stored as a combination. Such processing can be performed at the initial setting for starting display use, and can be set by a new viewer, or even by the same viewer, for example, after resetting glasses. it can.
また、この映像表示装置において、焦点制御手段は、視聴者認識手段が測定した距離に対応した焦点距離として、最も視認しやすい状態に調整されたときの値として記憶されている距離と可変焦点レンズの焦点距離との組合せを参照して、定めることができる。即ち、視聴者がディスプレイに映像を表示させるときに、視聴者認識手段が視聴者とディスプレイとの間の距離を測定し、当該視聴者について、最適映像となるディスプレイまでの距離と焦点距離の情報を利用して、その測定距離に対応した可変焦点レンズの焦点距離を定めることができる。即ち、視聴距離が変わった場合は、これに応じて新しい視聴距離にて、最適な焦点の調整を行う。 Further, in this video display device, the focus control means includes a distance stored as a value when adjusted to the most visible state and a variable focus lens as a focal distance corresponding to the distance measured by the viewer recognition means. It can be determined with reference to the combination with the focal length. That is, when the viewer displays an image on the display, the viewer recognition means measures the distance between the viewer and the display, and the information about the distance to the display and the focal length for the viewer is the optimal image. Can be used to determine the focal length of the variable focus lens corresponding to the measurement distance. That is, when the viewing distance changes, the optimum focus is adjusted at the new viewing distance accordingly.
また、この映像表示装置において、焦点制御手段は、視聴者が最も視認しやすい状態に調整されたときのディスプレイまでの距離と可変焦点レンズの前記焦点距離とを複数の視聴者毎に記憶しており、視聴者が変わった場合は、視聴者認識手段から伝達された前記顔の特徴を利用して特定された視聴者に応じて可変焦点レンズの前記焦点距離を調整することができる。即ち、最適映像となるディスプレイまでの距離と可変焦点レンズの焦点距離は、複数の視聴者毎に記憶させることができ、視聴者認識手段からの顔の特徴を利用して区別された視聴者に応じて、可変焦点レンズの前記焦点距離を調整することができる。 Further, in this video display device, the focus control means stores the distance to the display and the focal length of the variable focus lens when adjusted to a state in which the viewer can most easily recognize for each of a plurality of viewers. If the viewer changes, the focal length of the variable focus lens can be adjusted according to the viewer specified by using the facial features transmitted from the viewer recognition means. In other words, the distance to the display that is the optimal image and the focal length of the variable focus lens can be stored for each of a plurality of viewers, and can be distinguished for viewers that are distinguished using facial features from the viewer recognition means. Accordingly, the focal length of the variable focus lens can be adjusted.
この映像表示装置におけるディスプレイは、可変焦点レンズの屈折率調整に応じて、表示する映像のサイズを縮小するものとすることができる。また、このディスプレイは、可変焦点レンズの屈折率調整を行った場合に、表示する映像の位置を縮小し、さらに縦横方向に調整するものとすることができる。 The display in this video display device can reduce the size of the video to be displayed in accordance with the refractive index adjustment of the variable focus lens. Moreover, this display can reduce the position of the image to be displayed and further adjust it in the vertical and horizontal directions when the refractive index of the variable focus lens is adjusted.
本発明による映像表示装置は、従来の眼鏡等のように視聴者側が備えていた視力矯正手段をディスプレイ側に、即ち、視力矯正手段としての可変焦点レンズをディスプレイの前面に置き、視聴者の視力状態と視聴距離に応じて、可変焦点レンズの焦点距離の補正を行う。視聴者にとって、単焦点の眼鏡・コンタクトレンズ等の場合には、そうした視力矯正手段を必要とすることなく、また高価な複数焦点の眼鏡・コンタクトレンズ等の場合には、単焦点の視力矯正手段で済むようにして、しかも解像度の高い鮮明な映像の再生を実現可能とする。可変焦点レンズを液晶レンズとする場合には、ディスプレイのパネルと一体形成して製造することができるので、別々に作るより低コストで実現できる The video display device according to the present invention has a visual acuity correcting means provided on the viewer side such as conventional glasses on the display side, that is, a variable focus lens as a visual acuity correcting means placed on the front of the display, The focal length of the variable focus lens is corrected according to the state and viewing distance. In the case of single-focus glasses / contact lenses, the viewer does not need such vision correction means, and in the case of expensive multi-focus glasses / contact lenses, single-vision vision correction means. In addition, it is possible to realize clear video playback with high resolution. When the variable focus lens is a liquid crystal lens, it can be manufactured integrally with the display panel, so it can be realized at a lower cost than making it separately.
図1を用いて、本発明による映像表示装置の実施例を説明する。本発明による映像表示装置であるディスプレイC11を使用する際は、まず視聴者が通常利用する距離にディスプレイC11が置かれ、ディスプレイC11の前面には焦点距離を調整可能な可変焦点レンズC13が配置される。ディスプレイC11には、ディスプレイC11と視聴者との間の距離を測定する視聴者認識手段としての視聴者認識部C12が設けられている。焦点制御手段としての焦点制御部C14は、視聴者認識部C12が測定したディスプレイC11と視聴者との間の距離についての情報(信号)の伝達を受け、当該距離情報に基づいて、可変焦点レンズC13の焦点距離を変化させる焦点制御を行う。 An embodiment of a video display device according to the present invention will be described with reference to FIG. When using the display C11 which is an image display device according to the present invention, the display C11 is first placed at a distance that is normally used by the viewer, and a variable focus lens C13 whose focal length can be adjusted is disposed in front of the display C11. The The display C11 is provided with a viewer recognition unit C12 as viewer recognition means for measuring the distance between the display C11 and the viewer. The focus control unit C14 as a focus control unit receives information (signal) about the distance between the display C11 and the viewer measured by the viewer recognition unit C12, and based on the distance information, the variable focus lens Focus control for changing the focal length of C13 is performed.
可変焦点レンズC13は、一枚又は複数の光学レンズ(バリフォーカスレンズ)から構成することができ、この場合には光学レンズの位置を機械的に調整することで合成焦点距離を変えることができる。可変焦点レンズC13は、また、液晶分子の配向制御を電極間の電圧で行う液晶レンズによって構成することができ、この場合には、その屈折率を電気的に調整することができる。また、可変焦点レンズC13は、例えば、外からの電気的な入力に対して屈折率を変える材料から製作されたレンズであってもよい。 The variable focus lens C13 can be composed of one or a plurality of optical lenses (vari focus lenses). In this case, the composite focal length can be changed by mechanically adjusting the position of the optical lens. The varifocal lens C13 can also be constituted by a liquid crystal lens that controls the alignment of liquid crystal molecules with the voltage between the electrodes. In this case, the refractive index can be electrically adjusted. The variable focus lens C13 may be a lens made of a material that changes a refractive index with respect to an external electric input, for example.
まず、焦点制御部C14は、ディスプレイC11に表示される映像が視聴者にとって正常に視認できるように、可変焦点レンズC13の焦点調整について初期設定を行う。ディスプレイC11には視力測定に用いるランドルト環又はこれに類似した映像パターンを表示しておき、その表示状態において、視聴者の操作に基づく焦点制御部C14の制御によって、可変焦点レンズC13の焦点距離(屈折率)を最適になるように調整する。視聴者認識部C12が測定したディスプレイC11と視聴者との間の視聴距離と、その視聴距離に応じて焦点調整で視聴者が最も視認しやすい映像、即ち、最適な映像となったときの可変焦点レンズC13の焦点距離とが、組合せとして記憶される。このように、ディスプレイC11を個別の固定された環境で視聴する場合には、焦点制御部C14を用いてした調整状態(リモコンでの調整)をその場で維持した視聴を行う。 First, the focus control unit C14 performs an initial setting for focus adjustment of the variable focus lens C13 so that an image displayed on the display C11 can be normally viewed by the viewer. On the display C11, a Landolt ring used for visual acuity measurement or an image pattern similar thereto is displayed, and in the display state, the focal length of the variable focus lens C13 (under the control of the focus control unit C14 based on the operation of the viewer) (Refractive index) is adjusted to be optimum. The viewing distance between the display C11 and the viewer measured by the viewer recognizing unit C12 and the video that is most easily viewed by the viewer by focus adjustment according to the viewing distance, that is, the variable when the optimal video is obtained. The focal length of the focal lens C13 is stored as a combination. Thus, when viewing the display C11 in an individual fixed environment, viewing is performed while maintaining the adjustment state (adjustment with the remote controller) using the focus control unit C14 on the spot.
次に、ディスプレイC11を通常利用する範囲で近距離・遠距離に移動し、変更された視聴距離に応じて最適な焦点調整を行って、測定手段により計測した視聴距離と可変焦点レンズC13の焦点距離とを記憶する。こうすることで、視聴者毎に、ディスプレイC11までの複数の視聴距離と、そのときに最適映像となる可変焦点レンズC13の焦点距離との複数の組合せが記憶される。 Next, the display C11 is moved to a short distance or a long distance within a range in which the display C11 is normally used, and an optimum focus adjustment is performed according to the changed viewing distance, and the viewing distance measured by the measuring unit and the focus of the variable focus lens C13 are measured. Memorize the distance. In this way, for each viewer, a plurality of combinations of a plurality of viewing distances to the display C11 and a focal length of the variable focus lens C13 that is an optimal image at that time are stored.
ユーザーの判定は基本的に手動設定で行うが、視聴者認識部C12は、視聴距離測定の他にカメラ機能を備えていて、視聴者の顔認証を行うことができる。視聴者の顔認証を行うには、予め視聴者認識部C12がカメラ機能によって視聴者の顔を撮影してその特徴を記憶しておく。視聴者が変更になった場合は、同様に視聴距離の変更を行って視聴距離測定を行い、その変更された各視聴距離とその視聴距離において映像が当該視聴者にとって最適に視認できる焦点距離とが、その視聴者についての情報と併せて記憶される。 Although the user determination is basically performed by manual setting, the viewer recognition unit C12 has a camera function in addition to the viewing distance measurement, and can perform viewer face authentication. In order to perform viewer face authentication, the viewer recognition unit C12 captures the characteristics of the viewer's face in advance by using the camera function. When the viewer is changed, similarly, the viewing distance is changed and the viewing distance is measured, and each of the changed viewing distance and the focal distance at which the video can be optimally viewed by the viewer at the viewing distance. Are stored together with information about the viewer.
以上より計測された情報をディスプレイC11側に記憶し、初期設定が完了となる。以後は、視聴者認識部C12が視聴者を顔認証するとともにディスプレイC11と視聴者との間の視聴距離を測定する。視聴者認識部C12は、カメラで撮影した視聴者の顔の画像情報に基づいて視聴者の顔の特徴を認識し、その特徴点の認識に基づいて視聴者の顔の認証を行い、該当する視聴者があればその認証結果を、測定した視聴距離とともに焦点制御部C14に伝達する。焦点制御手段C14は、顔認識情報を利用した視聴者認識部C12からの視聴者特定情報に基づいて、また視聴者認識部C12からの視聴距離情報を利用して、可変焦点レンズC13の焦点距離(屈折率)を調整するものである。 The information measured as described above is stored on the display C11 side, and the initial setting is completed. Thereafter, the viewer recognition unit C12 performs face authentication of the viewer and measures the viewing distance between the display C11 and the viewer. The viewer recognition unit C12 recognizes the feature of the viewer's face based on the image information of the viewer's face photographed by the camera, authenticates the viewer's face based on the recognition of the feature point, and applies. If there is a viewer, the authentication result is transmitted to the focus control unit C14 together with the measured viewing distance. The focus control means C14 uses the focal length of the variable focus lens C13 based on the viewer identification information from the viewer recognition unit C12 using the face recognition information and the viewing distance information from the viewer recognition unit C12. (Refractive index) is adjusted.
焦点制御部C14は、視聴者認識部C12から受けた視聴者についての認識結果(顔認証された視聴者の特定)及び測定された視聴距離に応じて、その視聴者について視聴距離に対応して予め登録されている最適な焦点距離となるように、可変焦点レンズC13の焦点距離を自動的に調整する。実際の視聴距離が記憶された距離の中間にある場合は、前後の計測距離からの線形補間により最適とみなし得る焦点距離を算出する。可変焦点レンズC13の焦点距離をこのように制御することにより、ディスプレイC11が表示する映像がその視聴者にとって最適映像となる。その結果、視聴者は、眼鏡等の矯正手段を極力必要とすることなく(又は、高価な矯正手段に依ることなく)、ディスプレイC11において、可変焦点レンズC13を通して、鮮明な最適映像を見ることができる。 The focus control unit C14 corresponds to the viewing distance for the viewer according to the recognition result (specification of the face-authenticated viewer) received from the viewer recognition unit C12 and the measured viewing distance. The focal length of the variable focal length lens C13 is automatically adjusted so that the optimum focal length registered in advance is obtained. When the actual viewing distance is in the middle of the stored distance, a focal distance that can be regarded as optimum is calculated by linear interpolation from the measured distance before and after. By controlling the focal length of the variable focal length lens C13 in this way, the video displayed on the display C11 becomes the optimal video for the viewer. As a result, the viewer can view a clear optimum image through the variable focus lens C13 on the display C11 without requiring correction means such as glasses as much as possible (or without depending on expensive correction means). it can.
図5に示すように、ディスプレイC11を遠距離に離して見る場合と、近距離で焦点調整した状態で見る場合とは視覚的に等価となる。眼鏡やコンタクトレンズ等による矯正は基本的に固定屈折率であるため、視聴距離が大きく変化した場合は焦点が合わず映像がぼけて見える場合があるが、本方式では距離に応じた細かい焦点補正を行っているため、これを軽減することができる。 As shown in FIG. 5, the case where the display C11 is viewed at a long distance is visually equivalent to the case where the display is viewed with the focus adjusted at a short distance. Since correction using glasses, contact lenses, etc. is basically a fixed refractive index, if the viewing distance changes significantly, the image may appear out of focus and the image may appear blurred. This can be mitigated.
なお、本発明による映像表示装置ではレンズ効果を利用した焦点距離の補正を行っているため、屈折率が強くなる方向に焦点距離の補正を大きくすると、ディスプレイC11の表示サイズが異なって見える場合がある。図6この状態を示す。焦点距離が合った状態の映像イメージをC61、焦点距離が合っていない状態の映像イメージをC62に示す。例えば、可変焦点レンズC13を凸レンズとして屈折を行うと見える範囲は、C64に示すようにディスプレイの中央寄りとなり、画面端の映像は見えなくなる。 Since the image display apparatus according to the present invention corrects the focal length using the lens effect, if the focal length correction is increased in the direction in which the refractive index increases, the display size of the display C11 may appear different. is there. FIG. 6 shows this state. A video image in a state where the focal length is correct is shown in C61, and a video image in a state where the focal length is not correct is shown in C62. For example, when the refracting is performed using the variable focus lens C13 as a convex lens, the visible range is closer to the center of the display as indicated by C64, and the image at the edge of the screen becomes invisible.
これに対する解決案の一つとして、可変焦点レンズC13の焦点距離補正に応じてディスプレイC11の表示範囲を縮小し、画面全体を表示させることが考えられる。C 63は、ディスプレイC11に表示された縮小画像であるが、可変焦点レンズC13によって屈折させることによりC61と同等の画像として認識される。また別の解決案として、表示内容や視聴者の操作によりディスプレイC11の表示内容を変更することもできる。文字等の画面全体を見る必要が少ない映像表示の場合は縮小を行わず、必要時に画面をスクロール、即ち、縦横方向に調整させる。画面中央を表示させた状態をC64、画面右下を表示させた状態をC65に示す。
One solution to this is to reduce the display range of the display C11 in accordance with the focal length correction of the variable focus lens C13 and display the entire screen. C 63 is a reduced image displayed on the
本発明による映像表示装置は、携帯電話やノートPC等の個人向け中小型ディスプレイを数十センチ〜1メートル以下の近距離で視聴することを想定しているが、状況によっては大型ディスプレイを数メートル離れて視聴する場合にも応用できることは言うまでもない。更に、レンズの屈折率を細かく変化させることで、左右の視力に合わせた焦点調整、視聴位置に合わせた焦点調整なども可能である。 The video display device according to the present invention assumes that a small and medium-sized display for personal use such as a mobile phone or a notebook PC is viewed at a short distance of several tens of centimeters to 1 meter or less. Needless to say, it can also be applied when viewing from a distance. Further, by finely changing the refractive index of the lens, it is possible to adjust the focus in accordance with the left and right visual acuity and the focus adjustment in accordance with the viewing position.
C11・・ディスプレイ C12・・視聴者認識部
C13・・可変焦点レンズ C14・・焦点制御部
C21・・角膜 C22・・水晶体
C23・・網膜
C61・・ディスプレイの視聴状態(正常時)
C62・・ディスプレイの視聴状態(焦点が合っていない状態)
C63・・ディスプレイの縮小表示処理
C64・・ディスプレイの通常表示処理(焦点調整後)
C65・・ディスプレイの通常表示処理(焦点調整後、画像を右下側に調整)
C11 ··· Display C12 · · Viewer recognition unit C13 · · Variable focus lens C14 · · Focus control unit C21 · · Cornea C22 · · Lens C23 · · Retina C61 · · Viewing state of the display (normal)
C62 ・ ・ Viewing state of the display (out of focus)
C63 .. Display reduction display processing C64 .. Normal display processing of display (after focus adjustment)
C65 .. Normal display processing of the display (after adjusting the focus, the image is adjusted to the lower right)
Claims (9)
前記ディスプレイの前面に配置されており焦点距離が調整可能な可変焦点レンズと、
前記ディスプレイと視聴者との距離を測定する視聴者認識手段と、
前記視聴者認識手段が測定した前記距離に基づいて前記可変焦点レンズの前記焦点距離を変化させる焦点制御手段と、を備える映像表示装置。 A display for displaying images,
A variable focus lens disposed on the front of the display and adjustable in focal length;
Viewer recognition means for measuring the distance between the display and the viewer;
And a focus control unit configured to change the focal length of the variable focus lens based on the distance measured by the viewer recognition unit.
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- 2009-07-27 JP JP2009173848A patent/JP2011028011A/en active Pending
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