JP2014098827A

JP2014098827A - 頭部装着型表示装置

Info

Publication number: JP2014098827A
Application number: JP2012251135A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tawada; 一穂多和田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-29
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP5862546B2

Abstract

【課題】ケーブルを細く、かつ軽くすることができる頭部装着型表示装置を提供する。
【解決手段】装着者Ｐの頭部に装着され、かつ、左眼用画像を示す表示信号に基づいて左眼用画像表示光を出射する左眼用表示ユニット２Ｌ、右眼用画像を示す表示信号に基づいて右眼用画像表示光を出射する右眼用表示ユニット２Ｒと、装着者Ｐが搭乗する機体に配置され、かつ、左眼及び右眼用表示ユニット２Ｌ、２Ｒに表示信号を送信する信号作成部３と、表示ユニット２Ｌ、２Ｒと信号作成部３とを接続する１本のケーブル４とを備える頭部装着型表示装置１０であって、信号作成部３は、左眼用と右眼用の画像を１つの画像とする両眼用画像を作成して、両眼用画像の表示信号をケーブル４により送信し、装着者Ｐの頭部に装着され、かつ、両眼用画像を示す表示信号を、左眼用画像を示す表示信号と、右眼用画像を示す表示信号とに分離する信号処理部５を備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、装着者の左眼及び右眼により視認される画像を提供する頭部装着型表示装置に関し、例えば、ヘリコプタや航空機のパイロット、訓練用シミュレータの使用者、民生用の遊戯器や情報端末等の使用者に画像を提供する頭部装着型表示装置に関する。

身体に纏う形態の情報機器用の表示装置としては、頭部に装着する形態が主流である（例えば、特許文献１参照）。このような頭部装着型表示装置では、前方実在物も視認できるようにするとともに、表示装置に表示された画像を虚像として立体的に視認できるようにするために、左眼用画像表示光がバイザで反射されることにより、パイロットの左眼に導かれるとともに、右眼用画像表示光がバイザで反射されることにより、パイロットの右眼に導かれるようになっている。

また、パイロットの頭部に装着されるヘルメットが重くならないように、ヘルメットに、画像表示光を出射する表示ユニットを設置し、航空機の機体の所定箇所に、表示信号を作成する信号作成部を設置している。そして、ケーブルを介して信号作成部と表示ユニットとの間で表示信号の送受信を行っている。

図４は、従来の頭部装着型表示装置の外観構成を示す図であり、図５は、図４に示す頭部装着型表示装置の回路構成図である。
頭部装着型表示装置１１０は、ヘルメット１と、ヘルメット１の左上部に取付けられた左眼用表示ユニット１０２Ｌと、ヘルメット１の右上部に取付けられた右眼用表示ユニット１０２Ｒと、機体の所定箇所に設置された左眼用信号作成部１０３Ｌ及び右眼用信号作成部１０３Ｒと、左眼用信号作成部１０３Ｌと左眼用表示ユニット１０２Ｌとを接続するとともに、右眼用信号作成部１０３Ｒと右眼用表示ユニット１０２Ｒとを接続する１本のケーブル１０４とを備える。

左眼用信号作成部１０３Ｌは、左眼ＥＬまでのバイザ１１等による歪を計算した上で、左眼用緑色画像（左眼用Ｇ画像、1280pix×1024pix）を作成した後、左眼用Ｇ画像を示す緑色表示信号と、クロック信号とを作成して、左眼用表示ユニット１０２Ｌに送信する制御を行う。
右眼用信号作成部１０３Ｒは、右眼ＥＲまでのバイザ１１等による歪を計算した上で、右眼用緑色画像（右眼用Ｇ画像、1280pix×1024pix）を作成した後、右眼用Ｇ画像を示す緑色表示信号と、クロック信号とを作成して、右眼用表示ユニット１０２Ｒに送信する制御を行う。

ヘルメット１は、半球形状をしており、パイロット（装着者）Ｐの頭部に装着されるようになっており、パイロットＰの頭部に装着されると、パイロットＰの左眼ＥＬ及び右眼ＥＲの前方にバイザ１１が配置されるようになっている。

左眼用表示ユニット１０２Ｌは、赤色表示信号と緑色表示信号と青色表示信号とクロック信号とを受信することが可能な受信部１２１Ｌと、緑色表示信号とクロック信号とに基づいて左眼用画像（左眼用Ｇ画像、1280pix×1024pix）を作成する信号処理器１２２Ｌと、左眼用画像表示光を出射するためのフラットパネルディスプレイ１２４Ｌと、左眼用画像（左眼用Ｇ画像）に基づいてフラットパネルディスプレイ１２４Ｌを駆動させる駆動部１２３Ｌとを備える。

右眼用表示ユニット１０２Ｒは、赤色表示信号と緑色表示信号と青色表示信号とクロック信号とを受信することが可能な受信部１２１Ｒと、緑色表示信号とクロック信号とに基づいて右眼用画像（右眼用Ｇ画像、1280pix×1024pix）を作成する信号処理器１２２Ｒと、右眼用画像表示光を出射するためのフラットパネルディスプレイ１２４Ｒと、右眼用画像（右眼用Ｇ画像）に基づいてフラットパネルディスプレイ１２４Ｒを駆動させる駆動部１２３Ｒとを備える。

ケーブル１０４は、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）規格であり、８つのツイストペアケーブル４１〜４８で構成されており、具体的には、未使用であるが左眼用の赤色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４１と、左眼用の緑色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４２と、未使用であるが左眼用の青色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４３と、左眼用のクロック信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４４と、未使用であるが右眼用の赤色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４５と、右眼用の緑色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４６と、未使用であるが右眼用の青色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４７と、右眼用のクロック信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４８とで構成されている。

特開２００６−１８９６４３号公報

しかしながら、上述したような頭部装着型表示装置１１０では、ケーブル１０４が８つのツイストペアケーブル４１〜４８で構成されているため、ケーブル１０４は太くて重いものとなり、パイロットＰの頭部の動作や航空機の機体内での移動を妨げ、ひいては操縦能力の低下を引き起こすという問題点があった。

本発明者は、ケーブルを細く、かつ軽くする方法について検討した。上述したような頭部装着型表示装置１１０では、左眼用画像の送受信を行うためにツイストペアケーブル４２、４４を用い、右眼用画像の送受信を行うためにツイストペアケーブル４６、４８を用いている。つまり、右眼ＥＲまでのバイザ１１等による歪と左眼ＥＬまでのバイザ１１等による歪とが異なるため、左右がそれぞれ独立しており、かつ、未使用のツイストペアケーブル４１、４３、４５、４７が存在している。そこで、左眼用画像と右眼用画像とを１つの画像とする両眼用画像を作成して、ツイストペアケーブル４２、４４のみを用いるようにした。さらに、左眼用画像と右眼用画像とをカラー画像とした場合には、ツイストペアケーブル４１〜４４のみを用いるようにした。

すなわち、本発明の頭部装着型表示装置は、装着者の頭部に装着され、かつ、左眼用画像を示す表示信号に基づいて左眼用画像表示光を出射する左眼用表示ユニットと、前記装着者の頭部に装着され、かつ、右眼用画像を示す表示信号に基づいて右眼用画像表示光を出射する右眼用表示ユニットと、前記装着者が搭乗する機体に配置され、かつ、前記左眼用表示ユニット及び前記右眼用表示ユニットに前記表示信号を送信する信号作成部と、前記左眼用表示ユニット及び前記右眼用表示ユニットと前記信号作成部とを接続する１本のケーブルとを備える頭部装着型表示装置であって、前記信号作成部は、左眼用画像と右眼用画像とを１つの画像とする両眼用画像を作成して、当該両眼用画像を示す表示信号を、前記ケーブルを介して送信し、前記装着者の頭部に装着され、かつ、前記ケーブルを介して受信した前記両眼用画像を示す表示信号を、前記左眼用画像を示す表示信号と、前記右眼用画像を示す表示信号とに分離する信号処理部を備えることを特徴としている。

したがって、本発明の頭部装着型表示装置によれば、ケーブル中の配線数を少なくすることで、ケーブルを細く、かつ軽くすることができるので、装着者の動作においてケーブルが邪魔になることがなくなる。

（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明の頭部装着型表示装置において、前記ケーブルは、前記両眼用画像中の赤色画像を示す赤色表示信号の送受信を行うための伝送路と、前記両眼用画像中の緑色画像を示す緑色表示信号の送受信を行うための伝送路と、前記両眼用画像中の青色画像を示す青色表示信号の送受信を行うための伝送路と、クロック信号の送受信を行うための伝送路とを備えるようにしてもよい。

また、上記の発明の頭部装着型表示装置において、前記左眼用画像及び前記右眼用画像は、カラー画像であり、前記信号処理部は、前記左眼用画像を示す表示信号として、前記両眼用画像中の第一領域の画像を取り出すとともに、前記右眼用画像を示す表示信号として、前記両眼用画像中の第二領域の画像を取り出すようにしてもよい。

本発明の頭部装着型表示装置によれば、まず、信号作成部は、左眼までのバイザ等の光学系による歪を計算した上で、左眼用カラー画像（左眼用ＲＧＢ画像）を作成するとともに、右眼までのバイザ等の光学系による歪を計算した上で、右眼用カラー画像（右眼用ＲＧＢ画像）を作成する。
次に、信号作成部は、左眼用カラー画像（左眼用ＲＧＢ画像）を第一領域に配置するとともに右眼用カラー画像（右眼用ＲＧＢ画像）を第二領域に配置した１つの画像とする両眼用カラー画像（両眼用ＲＧＢ画像）を作成する。
そして、両眼用カラー画像中の両眼用赤色画像（両眼用Ｒ画像）を示す赤色表示信号と、両眼用カラー画像中の両眼用緑色画像（両眼用Ｇ画像）を示す緑色表示信号と、両眼用カラー画像中の両眼用青色画像（両眼用Ｂ画像）を示す青色表示信号と、クロック信号とを作成して、信号処理部にケーブルを介して送信する。
赤色表示信号と緑色表示信号と青色表示信号とクロック信号とをケーブルを介して受信した信号処理部は、左眼用カラー画像を示す表示信号として、両眼用赤色画像（両眼用Ｒ画像）中の第一領域の画像を取り出し、両眼用緑色画像（両眼用Ｇ画像）中の第一領域の画像を取り出し、両眼用青色画像（両眼用Ｂ画像）中の第一領域の画像を取り出すとともに、右眼用画像を示す表示信号として、両眼用赤色画像（両眼用Ｒ画像）中の第二領域の画像を取り出し、両眼用緑色画像（両眼用Ｇ画像）中の第二領域の画像を取り出し、両眼用青色画像（両眼用Ｂ画像）中の第二領域の画像を取り出す。
最後に、信号処理部は、左眼用カラー画像を示す表示信号を左眼用表示ユニットに送信するとともに、右眼用カラー画像を示す表示信号を右眼用表示ユニットに送信する。
したがって、装着者にカラー画像を虚像として立体的に視認させることができる。

本発明の一実施形態である頭部装着型表示装置の外観構成を示す図。図１に示す頭部装着型表示装置の回路構成図。信号作成部で作成された両眼用カラー画像。従来の頭部装着型表示装置の外観構成を示す図。図４に示す頭部装着型表示装置の回路構成図。

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。

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外観構成を示す図であり、図２は、図１に示す頭部装着型表示装置の回路構成図である。なお、頭部装着型表示装置１１０と同様のものについては、同じ符号を付している。
頭部装着型表示装置２０は、ヘルメット１と、ヘルメット１の左上部に取付けられた左眼用表示ユニット２Ｌと、ヘルメット１の右上部に取付けられた右眼用表示ユニット２Ｒと、ヘルメット１の上部に取付けられた信号処理部５と、機体の所定箇所に設置された信号作成部３と、信号作成部３と信号処理部５とを接続する１本のケーブル４とを備える。

ケーブル４は、ＤＶＩ規格であり、４つのツイストペアケーブル４１〜４４で構成されており、具体的には、赤色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４１と、緑色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４２と、青色表示信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４３と、クロック信号の送受信を行うためのツイストペアケーブル（配線）４４とで構成されている。つまり、ケーブル４は、ケーブル１０４と比較して半分の細さになっている。

信号作成部３は、赤色表示信号と緑色表示信号と青色表示信号とクロック信号とを作成して、信号処理部５にケーブル４を介して送信する制御を行う。図３（ａ）は、パイロットＰの右眼ＥＲに視認させたい右眼用カラー画像であり、図３（ｂ）は、パイロットＰの左眼ＥＬに視認させたい左眼用カラー画像であり、図３（ｃ）は、右眼ＥＲまでのバイザ１１等による歪を計算した右眼用カラー画像であり、図３（ｄ）は、左眼ＥＬまでのバイザ１１等による歪を計算した左眼用カラー画像であり、図３（ｅ）は、信号作成部で作成された両眼用カラー画像である。

具体的には、まず、信号作成部３は、左眼ＥＬまでのバイザ１１等による歪を計算した上で、左眼用カラー画像（左眼用ＲＧＢ画像、1280pix×1024pix）を作成するとともに（図３（ｄ）参照）、右眼ＥＲまでのバイザ１１等による歪を計算した上で、右眼用カラー画像（右眼用ＲＧＢ画像、1280pix×1024pix）を作成する（図３（ｃ）参照）。
次に、信号作成部３は、左眼用カラー画像を左半分（第一領域）に配置するとともに右眼用カラー画像を右半分（第二領域）に配置した１つの画像とする両眼用カラー画像（両眼用ＲＧＢ画像、2560pix×1024pix）を作成する（図３（ｅ）参照）。
そして、両眼用カラー画像中の両眼用赤色画像（両眼用Ｒ画像）を示す赤色表示信号と、両眼用カラー画像中の両眼用緑色画像（両眼用Ｇ画像）を示す緑色表示信号と、両眼用カラー画像中の両眼用青色画像（両眼用Ｂ画像）を示す青色表示信号と、クロック信号とを作成して、赤色表示信号はツイストペアケーブル４１を用いて、緑色表示信号はツイストペアケーブル４２を用いて、青色表示信号はツイストペアケーブル４３を用いて、クロック信号はツイストペアケーブル４４を用いて、それぞれ信号処理部５に送信する。

信号処理部５は、赤色表示信号と緑色表示信号と青色表示信号とクロック信号とをケーブル４を介して受信する受信部２１と、赤色表示信号と緑色表示信号と青色表示信号とクロック信号とに基づいて、両眼用画像（2560pix×1024pix）中の左半分（第一領域）の画像（1280pix×1024pix）を取り出し左眼用表示ユニット２Ｌに出力するとともに、両眼用画像中の右半分（第二領域）の画像（1280pix×1024pix）を取り出し右眼用表示ユニット２Ｒに出力する信号処理器２２とを備える。

左眼用表示ユニット２Ｌは、左眼用カラー画像表示光を出射するフラットパネルディスプレイ２４Ｌと、信号処理器２２で取り出された左眼用カラー画像（左眼用ＲＧＢ画像）に基づいてフラットパネルディスプレイ２４Ｌを駆動させる駆動部２３Ｌとを備える。

右眼用表示ユニット２Ｒは、右眼用カラー画像表示光を出射するフラットパネルディスプレイ２４Ｒと、信号処理器２２で取り出された右眼用カラー画像（右眼用ＲＧＢ画像）に基づいてフラットパネルディスプレイ２４Ｒを駆動させる駆動部２３Ｒとを備える。

以上のように、頭部装着型表示装置２０によれば、ケーブル４中のツイストペアケーブル（配線）の本数を少なくすることで、ケーブル４を細く軽くすることができるので、パイロットＰの動作の邪魔にケーブル４がならなくなる。さらに、パイロットＰにカラー画像（ＲＧＢ画像）を虚像として立体的に視認できるようにすることができる。

＜他の実施形態＞
上述した頭部装着型表示装置２０では、左眼用画像と右眼用画像とは、カラー画像である構成としたが、左眼用画像と右眼用画像とは、単一色画像である構成としてもよい。
このような頭部装着型表示装置によれば、まず、信号作成部３は、左眼ＥＬまでのバイザ１１による歪を計算した上で、左眼用緑色画像（左眼用Ｇ画像、1280pix×1024pix）を作成するとともに、右眼ＥＲまでのバイザ１１による歪を計算した上で、右眼用緑色画像（右眼用Ｇ画像、1280pix×1024pix）を作成する。
次に、信号作成部３は、左眼用緑色画像を赤色画像とするとともに右眼用緑色画像を緑色画像とした１つの画像とする両眼用カラー画像（両眼用ＲＧ画像、1280pix×1024pix）を作成する。
そして、両眼用カラー画像中の両眼用赤色画像（両眼用Ｒ画像）を示す赤色表示信号と、両眼用カラー画像中の両眼用緑色画像（両眼用Ｇ画像）を示す緑色表示信号と、クロック信号とを作成して、赤色表示信号はツイストペアケーブル４１を用いて、緑色表示信号はツイストペアケーブル４２を用いて、クロック信号はツイストペアケーブル４４を用いて、それぞれ信号処理部５に送信する。
赤色表示信号と緑色表示信号とクロック信号とをケーブル４を介して受信した信号処理部５は、左眼用画像を示す表示信号として、両眼用赤色画像（両眼用Ｒ画像、1280pix×1024pix）を取り出すとともに、右眼用画像を示す表示信号として、両眼用緑色画像（両眼用Ｇ画像、1280pix×1024pix）を取り出す。最後に、信号処理部５は、左眼用画像を示す表示信号を、左眼用表示ユニット２Ｌに送信するとともに、右眼用画像を示す表示信号を、右眼用表示ユニット２Ｒに送信する。

本発明は、例えば、ヘリコプタや航空機のパイロット、訓練用シミュレータの使用者、民生用の遊戯器や情報端末等の使用者に、画像を提供する頭部装着型表示装置等に利用することができる。

１ヘルメット
２Ｌ左眼用表示ユニット
２Ｒ右眼用表示ユニット
３信号作成部
４ケーブル
５信号処理部
１０頭部装着型表示装置
ＥＬ左眼
ＥＲ右眼
Ｐパイロット（装着者）

Claims

装着者の頭部に装着され、かつ、左眼用画像を示す表示信号に基づいて左眼用画像表示光を出射する左眼用表示ユニットと、
前記装着者の頭部に装着され、かつ、右眼用画像を示す表示信号に基づいて右眼用画像表示光を出射する右眼用表示ユニットと、
前記装着者が搭乗する機体に配置され、かつ、前記左眼用表示ユニット及び前記右眼用表示ユニットに前記表示信号を送信する信号作成部と、
前記左眼用表示ユニット及び前記右眼用表示ユニットと前記信号作成部とを接続する１本のケーブルとを備える頭部装着型表示装置であって、
前記信号作成部は、左眼用画像と右眼用画像とを１つの画像とする両眼用画像を作成して、当該両眼用画像を示す表示信号を、前記ケーブルを介して送信し、
前記装着者の頭部に装着され、かつ、前記ケーブルを介して受信した前記両眼用画像を示す表示信号を、前記左眼用画像を示す表示信号と、前記右眼用画像を示す表示信号とに分離する信号処理部を備えることを特徴とする頭部装着型表示装置。
前記ケーブルは、前記両眼用画像中の赤色画像を示す赤色表示信号の送受信を行うための伝送路と、前記両眼用画像中の緑色画像を示す緑色表示信号の送受信を行うための伝送路と、前記両眼用画像中の青色画像を示す青色表示信号の送受信を行うための伝送路と、クロック信号の送受信を行うための伝送路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
前記左眼用画像及び前記右眼用画像は、カラー画像であり、
前記信号処理部は、前記左眼用画像を示す表示信号として、前記両眼用画像中の第一領域の画像を取り出すとともに、前記右眼用画像を示す表示信号として、前記両眼用画像中の第二領域の画像を取り出すことを特徴とする請求項２に記載の頭部装着型表示装置。