JP2638444B2 - 頭部搭載型画像表示装置 - Google Patents

頭部搭載型画像表示装置

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JP2638444B2 JP24766693A JP24766693A JP2638444B2 JP 2638444 B2 JP2638444 B2 JP 2638444B2 JP 24766693 A JP24766693 A JP 24766693A JP 24766693 A JP24766693 A JP 24766693A JP 2638444 B2 JP2638444 B2 JP 2638444B2
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、頭部搭載型画像表示装
置に関し、特に、使用者の視野の広い範囲に画像を提供
する携帯型画像表示装置である頭部搭載型画像表示装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は仮想環境を生成するための従来の
頭部搭載型画像表示装置の一例を示す図である。仮想環
境あるいは人工現実を生成する携帯型画像表示装置であ
る従来の頭部搭載型画像表示装置は、図8に示すよう
に、センサ22を付随しており、使用者の視点の位置や
視線の方向を検出し、視点の位置や視線の方向に対応し
てあらかじめ計算機などのデータ記憶部に保持されたデ
ータを画像生成処理部21でコンピュータグラフックス
技術により立体画像に変換して、利用者24の頭部に装
着するHMD(ヘッドマウンテッドディスプレイ)23
に表示している。
【0003】そして、従来の頭部搭載型画像表示装置で
は、携帯可能な小さな画像表示装置で広い範囲の画像を
表示しようとすると画像の解像度が十分でない状態とな
り、また、大きな画像を表示しようとすると重量の大き
な画像表示部を要するために頭部搭載型には不向な構造
となっている。
【0004】なお、このような従来の頭部搭載型画像表
示装置の一例としては、特開平4ー277871号公報
「映像生成処理装置」が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の頭部搭
載型画像表示装置では、その画像更新間隔が短いほど、
使用者は、動画像を自然な動きとして認識し、また、使
用者の視野の広い範囲に画像を表示するほど、使用者
は、臨場感のある画像と認識している。
【0006】そこで、従来の頭部搭載型画像表示装置
は、視野の広い画像を提供するには、比較的大きな画像
表示部を使用する必要があって、重量が大きい複数の計
算機を用いる必要があるために、コストが高くなった
り、そうでなければ比較的長時間の処理を要するため
に、使用者が動画像として、認識できなかったりすると
いう欠点を有している。
【0007】本発明の目的は、画像の一部を光学的手法
を用いて拡大表示することにより、従来と同じ大きさの
画像を比較して視野の広い範囲に画像を表示することを
可能とした、つまり、画像の一部の情報量を削減するこ
とによって広い視野の画像の表示を行いながらも画像表
示の更新間隔を短縮できるようにした頭部搭載型画像表
示装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明の頭部搭載型
画像表示装置は、(A)受けた画像の部分によって光学
的拡大縮小率を変えて、使用者の注意する部分の解像度
を高くし、その他の部分の解像度を低くすることによっ
て、使用者の目に広い視野の画像を提供する光学系装置
部と、(B)前記光学系装置部の光学的拡大縮小率の設
定に対応して、入力された表示データの各部分を使用者
に適切な画像が見える密度に変換した画像データを出力
する画像処理部と、(C)前記画像処理部から受けた画
像データを表示画面に画像として表示して、前記光学系
装置部に画像を提供する画像表示部と、を備えて構成さ
れている。
【0009】また、第2の発明の頭部搭載型画像表示装
置は、第1の発明の頭部搭載型画像表示装置において、
第1の発明の光学系装置部で使用者の視野の中心部用の
光学系と使用者の視野の周辺部用の光学系とを分離する
ことにより、中心部用の光学系と周辺部用の光学系との
光学的拡大縮小率を変えることを含んでいる。
【0010】一方、第3の発明の頭部搭載型画像表示装
置は、第1の発明の頭部搭載型画像表示装置において、
光学系の焦点位置および焦点距離を調節するために、第
1の発明の光学系装置部を制御するとともに、前記光学
系装置部の光学的拡大縮小率の設定状態を報告する光学
系制御部を備えることにより、前記光学系装置部は、使
用者の目の位置と焦点との個人差を光学系で調整すると
ともに、第1の発明の画像処理部は、前記光学系制御部
から得た設定状態の報告に基いて、入力された表示デー
タの各部分を使用者に適切な画像が見える密度に変換す
ることを含んでいる。
【0011】
【作用】本発明の頭部搭載型画像表示装置は、光学系装
置部で、画像の一部の拡大率を変えることにより、使用
者の必要とする部分の解像度を高くして、その他の部分
の解像度を低くして、従来と同じ画像表示部でありなが
ら大画面を使用者に提供する。つまり、視野の周辺部で
は、視野の中心部に比べて、屈折率を大きくすることに
よって、画像の周辺部を拡大表示する。
【0012】また、前記画像処理部で、調整された前記
光学系装置部に対応して、使用者が適切に見えるよう
に、物体データ記憶部に保持されたデータを動作信号入
力部で決定される使用者の視線の位置と方向とに対応し
て、前記光学系装置部に適した画像データに変換して、
前記画像表示部に出力する。
【0013】一方、使用者の注意の対象は、視野の中心
部となるのが一般的であり、視野の周辺部の情報量を削
減しても違和感は生じにくい。むしろ、表示視野を広く
して視野の範囲全体を覆うような画像を使用者に提供す
ることにより、臨場感が改善されることとなる。
【0014】そして、画像表示視野範囲を従来通りとす
れば、視野の周辺部の情報量を削減することになるの
で、画像の表示更新時間が削減できて、画像の更新間隔
が短縮することによって、円滑な画像表示が可能とな
る。
【0015】また、前記光学系装置部で、光学系の焦点
位置と焦点距離とを制御することにより、目の位置や焦
点などの個人差を調整することが可能となるとともに、
画像の見かけ上の位置を制御することが可能となる。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の頭部搭載型画像表示装置の
第1の実施例を示すブロック図である。図1に示してい
るように、図1の頭部搭載型画像表示装置1は、画像処
理部2と光学系装置部3と画像表示部4とから構成され
ている。
【0017】そして、光学系装置部3は、画像表示部4
と使用者の目5との間にあって画像表示部4の画像の部
分的な拡大縮小率が適切に制御され、使用者に画像が見
えるように調整されており、画像処理部2は、表示デー
タを入力することにより光学系装置部3に対応する画像
データに変換して画像表示部4に出力するので、画像表
示部4は、コンピュータグラフィックスの画像を表示し
ている。
【0018】図2は図1の実施例で表示するための表示
データの画像を画いた一例を示す図である。また、図3
は図2の画像を画像処理部2により変換した画像表示部
4の表示画像の一例を示す図である。一方、図4は図3
の表示画像を光学系装置部3の光学系を通して見た画像
の一例を示す図である。
【0019】例えば、図2に示す画像を表示しようとす
ると、画像の周辺部が光学系装置部3の光学系で拡大さ
れて使用者に見えるので、画像処理部2は、画像の周辺
部を予め縮小した図3に示す画像に変換して、画像表示
部4に出力している。
【0020】そこで、使用者の視野には、図3の表示画
像の周辺部が光学系により拡大表示されて、図4に示す
画像として見える。視野の周辺部では、少ない情報量を
拡大表示するために、図4に示すように、中心部に比べ
て明瞭には表示できないけれども、使用者の注意が視野
の中心部にあるので使用者に対する影響は少ないことと
なる。
【0021】図5は図1の実施例の頭部搭載型画像表示
装置1を仮想現実感システムに適用した一例を示すブロ
ック図である。この仮想現実感システムは、図5に示す
ように、使用者の視線の位置や方向を決定する動作信号
を入力する動作信号入力装置部6と、対象となった物体
のデータを保持する物体データ記憶部7と、動作信号入
力装置部6で決定される使用者の視線の位置や方向によ
って物体データ記憶部7の物体データから光学系装置部
3に適する画像データを生成する画像処理部2と、その
画像データの表示を行う画像表示部4と、使用者の目5
および画像表示部4の間にあり使用者に表示画像が適切
に見えるように光学系を構成された光学系装置部3とを
含んで構成されている。
【0022】そして、使用者が目を動かして視点や視線
を変更したときには、画像処理部2は、新しい視点や視
線および物体データ並びに光学系装置部3の設定に基い
て、コンピュータグラフィックス技術で画像を生成し
て、それを画像表示部4に出力している。
【0023】図6は視野中心部と視野周辺部とに分離し
て構成した光学系装置部3の一例を示す図である。図6
に示すように、光学系を中心部光学系8および周辺部光
学系9に分割しても、上記と同様な効果を得ることがで
きる。すなわち、図6では、中心部光学系8は、凹レン
ズ系で表示画像を縮小して、解像度の高い画像を表示
し、周辺部光学系9は、凸レンズ系で表示画像を拡大し
て、解像度が低いながらも広い視野の画像を表示してい
る例である。
【0024】図7は光学系制御部を含んだ本発明の頭部
搭載型画像表示装置の第2の実施例を示すブロック図で
ある。図7に示すように、頭部搭載型画像表示装置11
は、画像処理部12と光学系装置部13と画像表示部1
4と光学系制御部16とから構成されている。
【0025】そして、光学系制御部16は、光学系装置
部13における光学系の焦点位置や焦点距離を調節する
ことにより、使用者の目の位置や焦点距離といった個人
差を吸収することを可能にしている。また、この光学系
制御部16の制御結果を画像処理部12の入力とするこ
とによって、画像処理部12は、光学系装置部13の光
学系の制御結果に対応して変換した適切な画像データを
出力している。
【0026】すなわち、光学系制御部16は、画像処理
部12で計算される視点位置や視線方向および対象とな
る画像の位置データを基にして、使用者の目15と画像
表示部14との間にある光学系装置部13の制御を行
い、その制御結果を画像処理部12に出力しており、画
像処理部12は、その制御結果を基にして、画像表示部
14への出力を行っている。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の頭部搭
載型画像表示装置は、画像の周辺部を拡大するように光
学系を設定して、使用者の視野内に広く画像の表示を行
うことができるので、使用者に対して臨場感のある画像
を提供することができるという効果を有している。
【0028】また、本発明の頭部搭載型画像表示装置
は、表示画像の周辺部の情報量を削減することにより、
画像の更新間隔を短縮することができるので、自然な動
画像の生成が可能になるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の頭部搭載型画像表示装置の第1の実施
例を示すブロック図である。
【図2】図1の実施例で表示する表示データの画像を画
いた一例を示す図である。
【図3】図2の画像を画像処理部2によって変換した画
像表示部4の表示画像の一例を示す図である。
【図4】図3の表示画像を光学系装置部3の光学系を通
して見た画像の一例を示す図である。
【図5】図1の実施例の頭部搭載型画像表示装置1を仮
想現実感システムへと適用した一例を示すブロック図で
ある。
【図6】視野中心部と視野周辺部とに分離して構成した
光学系装置部3の一例を示す図である。
【図7】光学系制御部を含んだ本発明の頭部搭載型画像
表示装置の第2の実施例を示すブロック図である。
【図8】仮想環境を生成する従来の頭部搭載型画像表示
装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
1,11 頭部搭載型画像表示装置 2,12 画像処理部 3,13 光学系装置部 4,14 画像表示部 5,15 使用者の目 6 動作信号入力装置部 7 物体データ記憶部 8 中心部光学系 9 周辺部光学系 16 光学系制御部 21 画像生成処理部 22 センサ 23 HMD(ヘッドマウンテッドディスプレイ) 24 利用者

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)受けた画像の部分によって光学的拡
    大縮小率を変えて、使用者の注意する部分の解像度を高
    くし、その他の部分の解像度を低くすることによって、
    使用者の目に広い視野の画像を提供する光学系装置部
    と、(B)前記光学系装置部の光学的拡大縮小率の設定
    に対応して、入力された表示データの各部分を使用者に
    適切な画像が見える密度に変換した画像データを出力す
    る画像処理部と、(C)前記画像処理部から受けた画像
    データを表示画面に画像として表示して、前記光学系装
    置部に画像を提供する画像表示部と、を備えることを特
    徴とする頭部搭載型画像表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光学系装置部は、使用者
    の視野の中心部用の光学系と使用者の視野の周辺部用の
    光学系とを分離することにより、中心部用の光学系と周
    辺部用の光学系との光学的拡大縮小率を変えることを特
    徴とする請求項1記載の頭部搭載型画像表示装置。
  3. 【請求項3】 光学系の焦点位置と焦点距離とを調節す
    るために、請求項1記載の光学系装置部を制御するとと
    もに、前記光学系装置部の光学的拡大縮小率の設定状態
    を報告する光学系制御部を備えることにより、前記光学
    系装置部は、使用者の目の位置と焦点との個人差を光学
    系で調整するとともに、請求項1記載の画像処理部は、
    前記光学系制御部から得た設定状態の報告により、入力
    された表示データの各部分を使用者に適切な画像が見え
    る密度に変換することを特徴とする請求項1記載の頭部
    搭載型画像表示装置。
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