JP3240362B2 - 広視野映像提示装置 - Google Patents

広視野映像提示装置

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JP3240362B2 JP10052694A JP10052694A JP3240362B2 JP 3240362 B2 JP3240362 B2 JP 3240362B2 JP 10052694 A JP10052694 A JP 10052694A JP 10052694 A JP10052694 A JP 10052694A JP 3240362 B2 JP3240362 B2 JP 3240362B2
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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、仮想現実感を与えるた
めの視覚映像の提示や、ロボットの遠隔操作のための視
覚映像の提示に好適な広視野映像提示装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来から、仮想現実感の提示やロボット
の遠隔操作のための映像提示装置として、ヘルメットに
おける眼前部に液晶ディスプレイを配置し、頭の動きに
連動する映像を提示するようにしたヘッドマウントディ
スプレイ等が開発されている。しかしながら、それらの
映像提示装置は、頭とディスプレイの位置関係が変化し
ないだけで、映像が視線の動きに対応できないため、視
線を動かすことにより提示映像の周辺エッジが見えるこ
とになり、窓を通して映像を見ている感覚があって、臨
場感に欠けるという問題があった。また、人の目が視野
の中心部分である視線方向だけで解像度が著しく高いこ
とに着目し、広い視野を有しながらも、視野の中心部分
だけの解像度を高めるようにすることは、特開平2−2
91787号公報に開示されているが、この場合にも、
広視野提示映像自体を視線の動きに対応させていないた
め、視線を動かすことにより提示映像の周辺エッジが見
えることになる。 さらに、従来の映像提示装置では、そ
の構造上、液晶ディスプレイを大きくすることが困難で
あり、液晶ディスプレイの提示画面のみを光学的に拡大
して大きくすると解像度が悪くなり、この点でも臨場感
に欠けていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のための映
像提示を行うに際し、ディスプレイの位置を頭の動きに
連動させることもできるが、それだけではなく、特に視
線の動きに対応してディスプレイを動かし、ディスプレ
イに提示される映像もそれに合わせて変化させ、しか
も、人の目が視線方向だけで解像度が著しく高いことを
考慮して、人の目の視線方向の中心に提示する高解像度
映像についても、上記視線の動きに対応して広視野提示
映像の中心部に重畳提示することにより、頭の動きや視
線の動きに拘わらず常に提示映像の周辺エッジが見えな
いようにし、それにより、全体的に解像度を高く感じさ
せながら、視野を広くして臨場感を高めるようにした
視野映像提示装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の広視野映像提示装置は、ディスプレイ装置
に、眼前に広視野提示映像を表示するディスプレイ、及
び視線方向の中心の高解像度映像を広視野提示映像の中
心部に重畳提示する高解像度ディスプレイを配設すると
共に、視線の方向を検出する視線検出センサを設け、上
記ディスプレイ装置に、上記視線検出センサの出力に基
づいて、そのディスプレイ装置の表示の中心を視線方向
に一致させるように動かす駆動機構を設け、上記ディス
プレイに、視線検出センサの出力に基づいてその視線方
向の映像信号を送る映像信号発生装置を接続すると共
に、上記高解像度ディスプレイに、視線検出センサの出
力に基づいて視線方向中心部の映像信号を送る高解像度
映像信号発生装置を接続することにより構成される。
【0005】上記広視野映像提示装置においては、頭の
動きを検出する検出装置を設け、ディスプレイ装置に設
けた駆動機構に、ディスプレイ装置の位置を頭の動きに
連動させる機能をもたせたることができる。
【0006】
【作用】上記構成を有する広視野映像提示装置は、その
ディスプレイ装置の前に頭を配置して、ディスプレイに
より眼前に仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のた
めの提示映像を表示するが、その際、視線の方向が視線
検出センサで検出され、その出力に基づいて駆動機構を
動作させ、ディスプレイの中心を視線方向に一致させる
ようにディスプレイ装置を動かし、更に、上記視線検出
センサの出力に基づいて制御される映像信号発生装置に
より、ディスプレイにはその視線方向の映像信号が送ら
れる。そのため、提示映像の周辺エッジが見えたりする
ことがなく、視野が広くなって臨場感が著しく高められ
る。
【0007】また、上記広視野映像提示装置において
は、視線検出センサの出力に基づいて制御される高解像
度映像信号発生装置により高解像度ディスプレイに視線
方向中心の高解像度映像を表示し、常に広視野提示映像
の中心部にその高解像度映像を重畳提示することによ
り、より広い視野をもち、その広い視野範囲で一層臨場
感ある提示画像を高解像度で表示することができる。上
記広視野映像提示装置においては、頭の動きを検出する
検出装置を設け、その出力に基づいて制御される駆動機
構によりディスプレイ装置の位置を頭の動きに連動させ
ることもできる。
【0008】
【実施例】図1及び図2は、本発明に係る広視野映像提
示装置の実施例を示している。図1に概略的に示すよう
に、この広視野映像提示装置は、図示を省略している装
置本体に左右一対のディスプレイ装置1を可動に支持さ
せたものである。この広視野映像提示装置は、ディスプ
レイ装置1を備えたヘルメット状ではなく、一つの固定
的または準固定的な装置として設置され、そのディスプ
レイ装置1の前に被験者の頭部を挿入する状態で使用さ
れるものである。
【0009】上記ディスプレイ装置1は、図2にその構
成を模式的に示すように、被験者の目Eの直前に位置せ
しめられる接眼レンズ系2と、可視光反射ミラー3と、
レンズ系4と、提示映像を表示するディスプレイ5とを
備えている。これらは、被験者が、接眼レンズ系2、ミ
ラー3及びレンズ系4を介して、ディスプレイ5に表示
された所要の提示映像を見られるように、その像を眼前
に結像させるものである。図3には、そのディスプレイ
5による広視野提示映像6を例示している。なお、上記
ミラー3は、可視光は全て反射させるが赤外光は透過す
るものである。
【0010】また、上記ディスプレイ装置1には、ハー
フミラー7、レンズ系8を介して、図3に例示する視線
方向の中心の高解像度映像10を上記提示映像6の中心
部に重畳提示するための高解像度ディスプレイ9を備え
ている。この高解像度ディスプレイ9による中心部の高
解像度映像10は、人の目が視野の中心部分である視線
方向だけで解像度が著しく高いことに着目し、ディスプ
レイ装置1において、広い視野を有しながらも、視野の
中心部分だけの解像度を高め、それによって全体的に解
像度を高く感じさせるために有効なものである。
【0011】一方、視線の方向を検出するため、上記デ
ィスプレイ装置1には、視線検出センサ15を設けてい
る。この視線の方向の検出は、赤外発光LED16から
投射される赤外光を、集光レンズ17を通して赤外光用
ハーフミラー18において反射させ、更に被験者の目E
で反射した反射光をミラー3、ハーフミラー18及びレ
ンズ系19を通して、上記視線検出センサ15で受光す
ることにより行うものである。視線検出センサ15とし
ては、CCDカメラを用いて視線方向を検知することも
できるが、4分割のフォトダイオードを用いることもで
きる。このフォトダイオードは、計測対象の光を4つの
フォトダイオードの交差する中心部に結像させ、それら
のフォトダイオードの出力の差により目の動き(向き)
を検出するものである。
【0012】また、上記ディスプレイ装置1には、視線
の方向を検出する上記視線検出センサ15の出力に基づ
いて、そのディスプレイ装置1の表示の中心を視線方向
に一致させるように動かす駆動機構20を設けている。
この駆動機構20は、装置本体に可動に支持させたディ
スプレイ装置1を、被験者の目Eに対して上下に動かす
と共に、左右にも動かせるようにしたもので、上下方向
の駆動のためには、ディスプレイ装置1をそれに固定し
た円弧状の駆動部材21における左右両側の軸22のま
わりに回転させるために、その軸22上に固定した部分
歯車23に対して装置本体側に設けた駆動歯車24を噛
合させ、また、左右方向の駆動のためには、上記駆動部
材21をその円弧に沿って駆動するために、駆動部材2
1上に設けた歯25に駆動歯車26を噛合させている。
なお、上記駆動歯車24及び駆動歯車26の一方は、他
の駆動歯車で駆動される部材上に配設しておく必要があ
る。
【0013】上記ディスプレイ5に提示映像を表示する
ため、そのディスプレイ5には、視線検出センサ15の
出力に基づいて制御され、検出された視線方向の映像6
(図3)を表示するための映像信号を送る図示しない映
像信号発生装置を接続し、また、上記高解像度ディスプ
レイ9には、同様に視線検出センサ15の出力に基づい
て制御され、検出された視線方向中心部の高解像度映像
10の映像信号を送るための図示しない高解像度映像信
号発生装置を接続している。
【0014】従って、上記ディスプレイ装置1の前の駆
動部材21内に頭を配置して、ディスプレイ5,9によ
り眼前に仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のため
の提示映像6,10を表示する際に、視線検出センサ1
5の出力に基づいて駆動機構20を動作させ、ディスプ
レイ5,9の中心をセンサ15で検出した視線方向に一
致させるようにディスプレイ装置1を動かし、更に、上
記視線検出センサ15の出力に基づいて制御される映像
信号発生装置により、ディスプレイ5,9にはその視線
方向の映像信号が送られる。そのため、図3に示すよう
に、目の視線の中心位置をC 0 からC 1 に移動させたと
き、広視野の提示映像6とその中心に位置する高解像度
映像10とが、それらの映像自体は視線方向のものと変
わるが、映像相互の位置的関係は変えることなく、広視
野提示映像6a及び高解像度映像10aの位置に一緒に
動くので、広視野提示映像6,6aの周辺エッジが見え
たりすることがなく、視野が広くなって臨場感が著しく
高められた映像を提示することが可能になる。
【0015】前記提示映像6及び高解像度映像10を得
るための映像信号は、コンピュータグラフィックスの利
用により発生させることもできるが、図4に示すよう
に、ディスプレイ5に表示するための映像信号を得るC
CDカメラ30と、ディスプレイ9に表示するための映
像信号を得るCCDカメラ31を、ハーフミラー32に
より同軸配置とし、それらによって、ディスプレイ5,
9と同様に目Eの視線の動きに合わせて、即ち、視線検
出センサ15の出力に基づいて上下、左右に動かしなが
ら撮像することにより発生させることもできる。
【0016】また、上記広視野映像提示装置において
は、図示していないが、従来の装置と同様に、被験者の
頭の動きを検出する検出装置を設けることもできる。こ
の検出装置は、頭にバンド等を直接的に固定して、その
動きを装置本体側で機械的に検出できるようにした機構
や、頭の複数個所に取り付けた信号発生器からの信号を
受信して頭の動きを検出するような機構によって構成す
ることができる。この検出装置は、その出力によりディ
スプレイ装置1に設けた駆動機構20を動作させ、ディ
スプレイ装置1の位置を頭の動きに連動させるために機
能することになる。勿論、頭の動きに応じて提示映像を
変える必要があるため、その検出装置の出力は、ディス
プレイ5,9の映像を動かすためにも利用されることに
なる。
【0017】
【発明の効果】以上に詳述した本発明の広視野映像提示
装置によれば、仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作
のための映像提示を行うに際し、ディスプレイの位置を
頭の動きに連動させることもできるが、それだけではな
く、特に視線の動きに対応してディスプレイを動かし、
ディスプレイに提示される映像もそれに合わせて変化さ
せ、しかも、人の目が視線方向だけで解像度が著しく高
いことを考慮して、人の目の視線方向の中心に提示する
高解像度映像についても、上記視線の動きに対応して広
視野提示映像の中心部に重畳提示することにより、頭の
動きや視線の動きに拘わらず常に提示映像の周辺エッジ
が見えないようにし、それにより、全体的に解像度を高
く感じさせながら、視野を広くして臨場感を高めるよう
にした広視野映像提示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る広視野映像提示装置の全体的構成
の概要を示す斜視図である。
【図2】上記広視野映像提示装置の要部の構成を模式的
に示す部分構成図である。
【図3】上記ディスプレイに表示する映像についての説
明図である。
【図4】上記広視野映像提示装置におけるディスプレイ
に表示するための映像を得るための撮像装置の構成図で
ある。
【符号の説明】
1 ディスプレイ装置 5 ディスプレイ 9 高解像度ディスプレイ 15 視線検出センサ 20 駆動機構

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスプレイ装置に、眼前に広視野提示映
    像を表示するディスプレイ、及び視線方向の中心の高解
    像度映像を広視野提示映像の中心部に重畳提示する高解
    像度ディスプレイを配設すると共に、視線の方向を検出
    する視線検出センサを設け、 上記ディスプレイ装置に、上記視線検出センサの出力に
    基づいて、そのディスプレイ装置の表示の中心を視線方
    向に一致させるように動かす駆動機構を設け、 上記ディスプレイに、視線検出センサの出力に基づいて
    その視線方向の映像信号を送る映像信号発生装置を接続
    すると共に、 上記高解像度ディスプレイに、視線検出センサの出力に
    基づいて視線方向中心部の映像信号を送る高解像度映像
    信号発生装置を接続した、 ことを特徴とする広視野映像提示装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の広視野映像提示装置にお
    いて、 頭の動きを検出する検出装置を設け、ディスプレイ装置
    に設けた駆動機構に、ディスプレイ装置の位置を頭の動
    きに連動させる機能をもたせた、 ことを特徴とする広視野映像提示装置。
JP10052694A 1994-04-13 1994-04-13 広視野映像提示装置 Expired - Lifetime JP3240362B2 (ja)

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