JP3298364B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観察者の観察方向に応
じて異なる方向の映像を表示する映像表示装置に関する
ものであり、さらに詳しくは、映像の方向を手動操作に
よっても設定し得る表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、映像表示素子に表示された映
像の虚像を観察者の眼球に投影する映像表示装置が提案
されている。例えば、米国特許第２９５５１５６号にお
いては、観察者の頭部に搭載され、左右両眼にそれぞれ
映像表示素子の虚像を投影して立体画像を生成する装
置、いわゆるＨＭＤ（ヘッドマウンテッドディスプレ
イ）が提案されている。

【０００３】また、特公昭６２−２９１９６号や特開平
３−５６９２３号には、３次元カメラを上述のＨＭＤに
接続し、観察者の頭部の方向に応じて３次元カメラの方
向を変化させることにより、表示映像を変化させる装置
が提案されている。さらには近年、ＨＭＤにコンピュー
タ画像を接続し、観察方向に応じてコンピュータ画像を
変化させる、いわゆるバーチャルリアリティを利用した
ゲーム機等が普及している。

【０００４】このような技術によれば、ＨＭＤを装着し
た観察者は高い臨場感を得ることができ、あたかも、観
察者自身がカメラ設置場所である撮影現場やコンピュー
タが生成した仮想空間の中に存在するかのような感覚が
得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、観察者
の頭部の回動に応じて表示映像の方向を変化させる従来
の表示装置では、観察しようとする映像の方向によって
は、観察者に肉体的苦痛をもたらすことも生じる。例え
ば、上方を観察する場合、観察者は上方を向かなくては
ならず、長時間の観察により頚が疲労する。すなわち、
観察者は厳密に観察方向を向かなくてはならず、リラッ
クスした姿勢で映像を観察することができない。

【０００６】また、観察者が自由に姿勢を変化させるこ
とができないときには、表示する映像にも制限が生じる
という不都合が生じる。例えば、病人等で起きあがるこ
とができない観察者は、ＨＭＤを装着しても、寝ている
状態の映像しか観察することができないことになる。

【０００７】本発明は、観察方向に応じた映像を表示す
ることにより臨場感の高い映像を提示するとともに、観
察方向に関わらず表示する映像の方向設定を行うことが
可能な映像表示装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、図１１のブロック図に示した構成の映
像表示装置とする。すなわち、映像表示装置に、映像を
表示する表示素子１１と、観察者の頭部の回動量を検出
し検出した回動量から観察方向を検出する観察方向検出
手段１２と、観察者が手動操作によって方向を入力する
方向入力手段１３と、観察方向検出手段１２によって検
出された方向と方向入力手段１３を介して入力された方
向のうち一方を選択して出力する選択手段１４と、選択
手段１４から出力される方向に対応する方向の映像を表
示素子１１に表示させる映像設定手段１５とを備える。

【０００９】上記構成において、選択手段１４は方向入
力手段１３を介して方向が入力されたときには入力され
た方向を選択して出力する。

【００１０】さらに、観察方向検出手段１２は、方向入
力手段１３を介して方向が入力された後は、その後に検
出した頭部の回動量を入力された方向に加えて観察方向
とする。

【００１１】また、方向入力手段１３は、手動操作によ
って回転する回転部材と回転部材の回転量を検出する検
出部材から構成し、入力される方向は回転部材の回転量
で決定する。

【００１２】

【作用】図１１に示した構成の映像表示装置では、観察
方向検出手段１２によって頭部の回動量から観察方向が
常時検出されるとともに、方向入力手段１３を介して随
時方向が入力される。検出された方向または入力された
方向の一方を選択手段１４が選択して出力し、その方向
に対応する方向の映像を映像設定手段１５が表示素子１
１に表示させることにより、表示される映像は観察者の
観察方向に対応する方向の映像、または観察者が入力し
た方向の映像となる。方向入力手段１３を介しての方向
入力がないときには、選択手段１４は検出した観察方向
を出力するため、映像は観察者の頭部の回動に応じて変
化する。

【００１３】方向入力手段１３を介しての方向入力がな
されたときに、選択手段１４が入力された方向を選択し
て出力すると、検出した観察方向よりも入力方向が優先
されて、入力方向に対応する映像が表示される。このと
き、観察方向は表示される映像の方向に影響を及ぼさな
い。

【００１４】さらに、観察方向検出手段１２が、方向入
力手段１３を介して方向が入力された後は、その後に検
出した頭部の回動量を入力された方向に加えて観察方向
とする構成では、観察方向は入力方向を基準として定め
られることになる。方向入力後に、観察者が頭部を回動
させないときには、入力された方向の映像が継続して表
示され、頭部を回動させたときには、表示される映像
は、入力された方向の映像から頭部の回動量に応じて変
化してしていく。

【００１５】また、方向入力手段１３を、手動操作によ
って回転する回転部材と回転部材の回転量を検出する検
出部材から構成し、入力される方向を回転部材の回転量
で決定すると、観察者が回転部材を回転させることによ
って表示される映像の方向が変化する。

【００１６】

【実施例】３次元カメラとＨＭＤを組み合わせて成る立
体視システムに本発明を適用した例の概略構成を図１に
示す。３次元カメラ１は左右２つのカメラを有し、被写
体Ｏの近傍に設置される。ＨＭＤ２は左右の眼にそれぞ
れ虚像を投影する左右の虚像投影装置を内蔵しており、
３次元カメラ１の左カメラで捉えた被写体像を左眼に、
右カメラで捉えた被写体像を右眼にそれぞれ虚像投影す
ることにより、ＨＭＤ２を装着した観察者に立体映像Ｓ
Ｖを提供する。ＨＭＤ２は３次元カメラ１の近傍に配置
する必要はなく、ＨＭＤ装着者は撮影現場から離れた場
所で映像観察を行うことができる。

【００１７】図２にＨＭＤ２の外観を示す。２１は左右
の虚像投影装置を内蔵する本体カバーである。本体カバ
ー２１の中央下部には不図示の鼻当て部が形成されてい
る。２２L、２２Rは本体カバー２１に固定された左右の
保持レバーであり、弾性体で構成され内側方向に湾曲し
ている。２３L、２３Rは保持レバー２２L、２２Rに沿っ
て前後方向に移動可能なスライダである。２４L、２４R
はＨＭＤ装着者の頭部側方に当接する頭当て部である。
頭当て部２４L、２４Rは、頭部と接触する内面を柔軟な
材質で形成されているとともに、頭部との接触面積が広
くなるように、上下方向を回転軸として回転し得るよう
にスライダ２３L、２３Rの内面に取り付けられている。

【００１８】保持レバー２２L、２２Rの外面にはガイド
溝２５が形成されており、一方、スライダー２３L、２
３Rには内部でガイド溝２５と係合するボタン２６が設
けられている。スライダ２３L、２３Rは、ボタン２６を
押した状態で移動可能になり、ボタン２６を離すことに
より保持レバー２２L、２２Rに固定される。これによ
り、頭当て部２４L、２４Rの前後方向の位置を調節する
ことができる。

【００１９】ＨＭＤ２は本体カバー２１が眼前に位置す
るように頭部に装着して使用する。このとき、ＨＭＤ２
は左右の頭当て部２４L、２４Rと鼻当て部の３個所で支
持される。頭当て部２４L、２４Rは保持レバー２２L、
２２Rの弾性によって頭部に押し当てられるため、確実
に装着することができてずれが生じない。したがって、
ＨＭＤ２は頭部と一体化した動きをすることになる。

【００２０】２７はＨＭＤ２の制御をスタートさせる起
動スイッチであり、４１はＨＭＤ装着者によって手動操
作される回転ボールである。これらは、操作し易いよう
に本体カバー２１の上面に設けられている。回転ボール
４１の機能については後に詳述する。

【００２１】図３にＨＭＤ２の内部構成を模式的に示
す。３１L、３１Rは表示素子としての左右の液晶表示板
（ＬＣＤ）である。３２L、３２Rは左右の接眼レンズで
あり、左右の液晶表示板３１L、３１Rの映像光をそれぞ
れ左右の眼ＥL、ＥRに導く。ＨＭＤ装着者は接眼レンズ
３２L、３２Rを介して液晶表示板３１L、３１Rの映像を
観ることにより、虚像を観察することになる。液晶表示
板３１Lと接眼レンズ３２Lが左の虚像投影装置を構成
し、液晶表示板３１Rと接眼レンズ３２Rが右の虚像投影
装置を構成している。

【００２２】３３Xおよび３３Yは、角速度を感知して感
知した角速度に対応する電圧を出力する圧電振動ジャイ
ロである。圧電振動ジャイロは柱状に形成されており、
その軸方向に垂直な方向の速度を検出することができ
る。したがって、圧電振動ジャイロ３３Xによって頭部
の水平方向の回転の角速度が検出され、圧電振動ジャイ
ロ３３Yによって垂直方向の回転の角速度が検出され
る。圧電振動ジャイロ３３X、３３Yで検出した角速度を
それぞれ積分することにより、頭部の水平方向および垂
直方向の回動量を知ることができる。なお、本実施例で
は、水平方向および垂直方向をそれぞれＸ方向およびＹ
方向ともいう。

【００２３】４０は前述の回転ボール４１を含む手動方
向設定部である。液晶表示板３１L、３１R、接眼レンズ
３２L、３２R、圧電振動ジャイロ３３X、３３Yおよび手
動方向設定部４０は本体カバー２１に内蔵されて、観察
者の頭部に装着される。

【００２４】図４に手動方向設定部４０の構成を示す。
２１は既述の本体カバー２１であり、ここでは内部を説
明するために回転ボール４１の周辺の一部分のみが示さ
れている。回転ボール４１の表面はゴム等の摩擦係数の
大きい材質で覆われている。４２X、４２Yは回転ローラ
であって、円柱状に形成されている。これらの回転ロー
ラ４２X、４２Yは、回転ボール４１の中心を通る平面上
に、互いの軸が垂直になる位置関係で、かつ、それぞれ
回転ボール４１に接して配設されている。回転ローラ４
２Xは回転ボール４１が左右に回転したときに回転し、
回転ローラ４２Yは回転ボール４１が前後に回転したと
きに回転する。したがって、回転ローラ４２Xの回転方
向はＸ方向に、回転ローラ４２Yの回転方向はＹ方向に
対応する。

【００２５】４３X、４３Yはエンコーダ板であり、片面
に白色、黒色のパターンが放射状に交互に印刷されてい
る。このパターンの白色部分は光を反射し、黒色部分は
光を吸収する。エンコーダ板４３X、４３Yはそれぞれ回
転ローラ４２X、４２Yの一端に固定されており、回転ロ
ーラ４２X、４２Yの回転にともなって回転する。エンコ
ーダ板４３X、４３Yの白黒パターンが印刷されている面
に対向して、それぞれ２つのフォトリフレクタ４４X、
４５Xおよび４４Y、４５Yが配設されている。

【００２６】フォトリフレクタ４４X、４５X、４４Y、
４５Yは不図示の発光素子と受光素子を備えており、発
光素子からエンコーダ板４３X、４３Yに向けて光を発し
て反射光を受光素子で検出し、光の検出に応じて電気信
号を出力する。エンコーダ板４３X、４３Yが回転する
と、発光素子からの光が照射される部位には白色部分と
黒色部分が交互に出現するため、受光素子で検出する反
射光は断続的になる。したがって、フォトリフレクタ４
４X、４５X、４４Y、４５Yの出力も断続的になる。

【００２７】図５にフォトリフレクタ４４X、４５Xの出
力例を示す。各出力はエンコーダ板４３Xの回転速度に
応じた周期の矩形のパルス信号になっている。このパル
ス数とエンコーダ板４３Xに印刷されたパターンの周期
からＸ方向の回転量を知ることができる。また、フォト
リフレクタ４４Xとフォトリフレクタ４５Xは、エンコー
ダ板４３Xの白色、黒色のパターンの周期の整数倍から
１／４周期ずらした間隔に配設されている。このため、
２つのフォトリフレクタ４４X、４５Xの出力には１／４
周期の位相のずれが生じている。エンコーダ板４３Xが
逆方向に回転したときは、フォトリフレクタ４４X、４
５Xの出力の位相差が逆になって３／４周期になるた
め、出力の位相差から回転方向の正と負が検出される。

【００２８】同様に、フォトリフレクタ４４Yとフォト
リフレクタ４５Yも、エンコーダ板４３Yの白色、黒色の
パターンの周期の整数倍から１／４周期ずらした間隔に
配設されており、フォトリフレクタ４４Y、４５Yの出力
から、Ｙ方向の回転量および回転方向の正と負が検出さ
れる。

【００２９】図６に３次元カメラ１の概略構成を示す。
５１L、５１Rは撮像素子としての左右のＣＣＤであり、
５２L、５２Rは左右の撮影レンズである。撮像素子５１
Lと撮影レンズ５２Lは左カメラを構成し、不図示の鏡筒
内に保持されて台板５５上に取り付けられている。撮像
素子５１Rと撮影レンズ５２Rは右カメラを構成し、同様
に、不図示の鏡筒内に保持されて台板５５上に取り付け
られている。左右の撮影レンズ５２L、５２Rを透過して
入射した光はそれぞれ左右のＣＣＤ５１L、５１Rの受光
面に結像し、ＣＣＤ５１L、５１Rは光電変換を行う。左
右ＣＣＤ５１L、５１Rからの電気信号は不図示の回路に
よりそれぞれビデオ信号に変換されて、左右の映像信号
となる。

【００３０】５３は傾斜センサーであり、傾斜による液
面の変化をキャパシタプレートを用いて静電容量の変化
として検出する。傾斜センサー５３によって３次元カメ
ラ１の上下方向の撮影角度が求められる。５４は電子式
コンパスであり、地磁気の方向を検出することにより、
３次元カメラ１の方位を検出する。台板５５は不図示の
方向設定機構の上に固定されており、３次元カメラ１は
垂直方向および水平方向に、自在に向きを設定できるよ
うに構成されている。

【００３１】本実施例の立体視システムの回路構成を図
７に示す。６１はシステム全体の制御を行うコントロー
ラであり、マイクロコンピュータが用いられている。６
２は前述の起動スイッチ２７に接続されたスイッチ回路
であり、観察者の起動スイッチ２７の操作に応じて電気
信号をコントローラ６１に出力する。

【００３２】３３Xおよび３３Yは、それぞれ水平方向お
よび垂直方向の角速度を検出する圧電振動ジャイロであ
る。６３X、６３Yはアナログ／デジタル変換回路であ
り、圧電振動ジャイロ３３X、３３Yの出力をデジタル化
する。６４X、６４Yは積分回路であり、デジタル化され
た信号から静止時における圧電振動ジャイロ３３X、３
３Yの出力電圧をそれぞれ減算した値を積算する。これ
により、積分値の符号は角度変化の方向を示し、絶対値
は変化角度の大きさを示す。積分回路６４Xの出力はＨ
ＭＤ装着者の頭部の水平方向の回転量を、積分回路６４
Yの出力は垂直方向の回転量を表すことになり、コント
ローラ６１はこれらから観察方向の変化量を求める。

【００３３】６５Xは回転ボール４１のＸ方向の回転量
を検出する２個のフォトリフレクタ４４X、４５Xのセッ
トであり、６５Yは回転ボール４１のＹ方向の回転量を
検出する２個のフォトリフレクタ４４Y、４５Yのセット
である。フォトリフレクタセット６５X、６５Yの出力は
それぞれ波形整形回路６６X、６６Yに入力され、波形整
形された後コントローラ６１に入力される。

【００３４】３１L、３１RはＨＭＤ２の左右の液晶表示
板であり、６７L、６７Rはそれぞれ液晶表示板３１L、
３１Rを駆動して左右の映像表示を行うＬＣＤ駆動回路
である。

【００３５】５１L、５１Rは３次元カメラ１の左右のＣ
ＣＤであり、６８L、６８RはＣＣＤ５１L、５１Rの出力
からビデオ信号を生成する映像処理回路である。映像処
理回路６８L、６８Rで生成されたビデオ信号はスーパー
インポーズ回路６９に入力される。

【００３６】５３は３次元カメラ１に備えられた傾斜セ
ンサーであり、３次元カメラ１の垂直方向の撮影角度を
電気信号としてコントローラ６１に出力する。５４は電
子式コンパスであり、３次元カメラの撮影方位を検出し
て電気信号としてコントローラ６１に出力する。コント
ローラ６１はアナログ／デジタル変換回路を内蔵してお
り、傾斜センサー５３と電子式コンパス５４によって検
出された角度と方位をデジタル量に変換した後、これら
に基づいて撮影方向を表す画像信号を生成する。

【００３７】スーパーインポーズ回路６９は、コントロ
ーラ６１によって生成された撮影方向を表す画像信号を
映像処理回路６８L、６８Rからのビデオ信号に強制的に
挿入して、ＬＣＤ駆動回路６７L、６７Rに出力する。こ
れにより、ＨＭＤ２の左右の液晶表示板３１L、３１Rに
は３次元カメラ１で撮影された映像とともに、その映像
の方向を表す情報が表示されることになる。

【００３８】７０は３次元カメラ１の方向設定部であ
る。方向設定部７０は、水平方向および垂直方向の駆動
を行う２個のステップモータとステップモータ駆動回路
により構成されている。方向設定部７０によって３次元
カメラ１の撮影方向が変えられ、傾斜センサー５３と電
子式コンパス５４の出力値も変化する。

【００３９】コントローラ６１による制御の流れを図８
のフローチャートに示す。起動スイッチ２７をＨＭＤ装
着者が操作してＯＮにすることにより、コントローラ６
１は制御を開始する（ステップ＃１０５）。起動後、ま
ず圧電振動ジャイロの出力を積分する回路６４X、６４Y
を初期化して水平方向（Ｘ方向）と垂直方向（Ｙ方向）
の積分値を０にする（＃１１０）。続いて、３次元カメ
ラ１の初期方向設定を行う（＃１１５）。具体的には、
３次元カメラ１に内蔵された傾斜センサー５３の出力を
モニターして、水平方向を撮影するように方向設定部７
０の垂直方向のステップモータを駆動する。また、電子
式コンパス５４の出力をモニターして、北の方向を撮影
するように方向設定部７０の水平方向のステップモータ
を駆動する。

【００４０】以上の初期設定が終了すると、手動方向設
定部４０の回転ボール４１が操作されているか否かの判
定を行う（＃１２０）。起動後初めてステップ＃１２０
の処理を行うときには、回転ボール４１は操作されてお
らず、次回の判定のための準備を行うことになる。具体
的には、波形整形回路６６X、６６Yによって整形された
後のフォトリフレクタセット６５X、６５Y、すなわちフ
ォトリフレクタ４４X、４５X、４４Y、４５Yの信号レベ
ルを記憶する。２回目以降に＃１２０で判定を行うとき
には、その時の整形後のフォトリフレクタ４４X、４５
X、４４Y、４５Yの信号レベルと記憶した信号レベルと
を比較する。信号レベルが１つでも変化しているときに
は、回転ボール４１の操作がなされたと判定し、その時
の信号レベルを記憶する。信号レベルに全く変化がない
ときには、回転ボール４１の操作はなされなかったと判
定する。

【００４１】＃１２０で手動操作がなされていないと判
定されたときには、前回の手動操作から５０ｍｓｅｃが
経過したか否かの判定を行う（＃１２５）。前回の操作
から５０ｍｓｅｃ経過していなければ回転ボール４１の
操作中であると判断し、５０ｍｓｅｃ経過後であれば操
作は終了したものと判断する。

【００４２】操作が終了しているときには、積分回路６
４X、６４Yより積分値を得て（＃１３０）、積分値を角
度に変換するための定数Ｋを積分値に乗じて観察方向の
変化角度を求める（＃１３５）。さらに、３次元カメラ
方向設定部７０の水平方向と垂直方向のステップモータ
の、検出した変化角度に対応する駆動パルス数を計算し
（＃１４０）、３次元カメラ１の方向設定を行う（＃１
４５）。また、３次元カメラ１の向きを表す情報を生成
し、撮影された映像に重ねて表示する（＃１５０）。こ
こで表示するカメラの向きを表す情報については後に詳
述する。＃１３０から＃１４５の処理により、ＨＭＤ２
を装着した観察者の観察方向に連動して３次元カメラ１
の方向が設定されることになる。

【００４３】次に、起動スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦの
状態を調べて、制御の継続が要求されているか否かを判
定する（＃１５５）。ＯＮに保たれているときには＃１
２０に戻って制御を継続し、ＯＦＦに変更されていると
きには制御を終了する（＃１６０）。

【００４４】一方、＃１２５の判定で５０ｍｓｅｃが経
過していないと判定されたときには、＃１３０から＃１
５０までの処理を行うことなく直接＃１５５に進む。し
たがって、観察方向に連動した３次元カメラ１の方向設
定は行われない。

【００４５】＃１２０において回転ボール４１が操作さ
れたと判定されたときには、フォトリフレクタセット６
５Xおよび６５Yの出力に基づいて、Ｘ方向とＹ方向それ
ぞれについて回転の方向と回転量を求めて、３次元カメ
ラ１の駆動量を計算する（＃１６５）。具体的には、フ
ォトリフレクタセット６５X、６５Yの信号の変化１回に
対して３次元カメラ１の角度が１゜変化するように、３
次元カメラ方向設定部７０のステップモータの駆動パル
ス数を計算する。フォトリフレクタセット６５Xの信号
の変化に対して水平方向、フォトリフレクタセット６５
Yの信号の変化に対して垂直方向の角度を変化させる。

【００４６】次いで、積分回路６４X、６４Yの初期化を
行い積分値を０にする（＃１７０）。その後、＃１４５
に進み、＃１６５で算出したパルス数によって３次元カ
メラ１の方向設定を行う。以降の処理は既に説明したと
おりである。

【００４７】なお、ステップ＃１２０から＃１５５に至
るループ処理は、１ｍｓｅｃ〜数ｍｓｅｃの周期で行わ
れる。したがって、観察方向の検出や手動操作による方
向設定の検出は極めて短い時間間隔で行われることにな
って、表示される映像は頭部の回動や回転ボール４１の
回転に常に追随して変化する。

【００４８】以上述べた制御処理によると、手動方向設
定部４０が操作されたときは、ＨＭＤ装着者の観察方向
に関わらず、手動方向設定部４０からの入力に基づいて
３次元カメラ１の方向が設定される。したがって、観察
方向よりも手動入力が優先されて、ＨＭＤ２に表示され
る映像に反映されることになる。また、手動方向設定部
４０が操作されないときには、観察方向すなわち観察者
の頭部の向きに対応した映像が表示される。

【００４９】さらに、手動方向設定部４０が操作された
ときには、＃１７０で積分回路６４X、６４Yの初期化が
なされるため、その後は、手動操作で入力された方向が
観察方向の基準方向となる。すなわち、手動方向設定部
４０操作時にＨＭＤ装着者の頭部がいかなる方向を向い
ていようとも、その後の頭部の回動量は３次元カメラ１
の向きに対して、手動操作で設定された方向からの相対
的変化量として反映される。したがって、観察方向と撮
影方向すなわち表示される映像の方向との不一致が許容
されることになる。

【００５０】コントローラ６１によって生成され、撮影
映像と重ねて表示される撮影方向に関する情報の例を図
９の（Ａ）、（Ｂ）に示す。ここでは、ＨＭＤ２の液晶
表示板３１L、３１Rに表示される左右の映像のうち、一
方のみが示されている。図中、三角錐および円柱は観察
対象物体であり、３次元カメラ１によって撮影された映
像である。この映像は、３次元カメラ１を初期設定方位
である北から西に４５゜向け、垂直方向の初期の向きで
ある水平から下方に１０゜傾けて撮影したものである。
前述のように、３次元カメラ１の水平方向の回転角度は
電子式コンパス５４によって北を基準とする絶対的な値
が検出され、垂直方向の回転角度は傾斜センサー５３に
よって水平を基準とする絶対的な値が検出される。

【００５１】（Ａ）においては、検出されたカメラの向
きの絶対値が画面下部に図形で表示されている。コンパ
スは３次元カメラ１が北西の方向を向いていることを表
しており、棒状のグラフは３次元カメラ１の垂直方向の
傾きが−１０゜（俯角が１０゜）であることを示してい
る。

【００５２】（Ｂ）は、手動方向設定部４０の回転ボー
ル４１の操作により、３次元カメラ１を北から西に５５
゜の方向に向け、水平から１５゜上方に向けた後に、Ｈ
ＭＤ装着者が頭部を回動させて、３次元カメラ１の向き
を（Ａ）と同一にして撮影した状態を表している。画面
右下に３次元カメラ１の方向が数字で表示されている。
ここに表示されている値は、手動操作による設定方向か
らの相対値であり、手動方向設定後の頭部の回動量に等
しい。水平方向（Ｈで表示）の回転は右回りを正とし、
垂直方向（Ｖで表示）の回転は上向きを正として表示す
る。

【００５３】このように、本実施例のＨＭＤ２は、撮影
方向を図形または数字で表示することが可能であるとと
もに、撮影方向の絶対値または相対値を表すことができ
る。ＨＭＤ２にはこれらの表示方法を切り換えるために
不図示のボタンが備えられており、ＨＭＤ装着者はボタ
ン操作により任意の表示を選択することができる。ま
た、カメラの垂直方向と水平方向の向きのうち、必要に
応じて一方のみを表示するようにしてもよい。

【００５４】本実施例の立体視システムは、遠隔操作に
よる作業におけるモニター装置として利用することがで
きる。例えば、危険物を移動させる作業を行う場合、作
業現場に３次元カメラ１を設置し、ＨＭＤ２を装着した
作業者が遠隔地から移動用機材を操作することにより、
危険を排除することができる。このとき、危険物や移動
用機材を表示した映像に加えて、映像の方向に関する情
報が表示されるため、作業者は常に方向感覚を保つこと
ができ、作業の能率が向上する。また、誤操作を未然に
防ぐことができ、安全性が高まる。

【００５５】しかも、表示映像の絶対的な方向と手動操
作で設定した方向からの相対的な方向とを選択して表示
することが可能なため、作業内容に応じて方向の基準を
設定することができる。手動で方向設定をするときに操
作する部材は回転ボール４１であり、ＨＭＤ２に設けら
れているので、手探りの操作が可能であり、注視すべき
映像から眼を離すことなく入力操作を行うことができ
る。このため、方向設定操作が作業の障害となることが
ない。

【００５６】両手を自由に動かす必要がないときには、
ＨＭＤ２に代えて、図１０に示したような双眼鏡型の手
持ち式表示装置３としてもよい。８１は本体カバーであ
り、８２L、８２Rは接眼レンズである。８３は回転ボー
ル、８４は起動スイッチであり、本体カバー８１上面の
操作し易い位置に配設されている。８５は信号ケーブル
であって３次元カメラに接続されている。このように手
持ち式の表示装置３としたときも、既に説明した方法と
全く同様にして、観察方向の変化や手動操作による方向
設定に応じて、表示映像の方向を変化させることができ
る。

【００５７】なお、上述の例では映像を生成する手段と
してカメラを用いたが、コンピュータによって映像を生
成する構成においても、本発明を適用することができ
る。その場合、ＨＭＤ２や手持ち式表示装置３を映像生
成用のコンピュータに接続して、観察方向や手動入力方
向に応じた映像を生成するようにしてもよく、あるい
は、あらかじめ広範囲の映像を生成して記憶しておき、
その中から観察方向や手動入力方向に応じた一部範囲の
映像を取り出して表示するようにしてもよい。

【００５８】また、ＨＭＤ２や手持ち式表示装置３を接
眼レンズを介して虚像を観察する構成としたが、表示素
子の映像を直接観察する構成としてもよいことは勿論で
ある。

【００５９】

【発明の効果】本発明によるときは、観察者の頭部の向
きから観察方向が検出されて、観察方向に対応する方向
の映像を表示することができるとともに、手動操作によ
って入力した方向に対応する方向の映像を表示すること
ができる。このため、観察者は頭部を回動させるという
自然な動作で異なる方向の映像を観察することができ
て、高い臨場感が得られる。また、方向を入力すること
で頭部を回動させることなく希望する方向の映像を観察
することもできる。例えば、背後の映像であっても振り
返ることなく観察することが可能である。身体の不自由
な人や病人等の起きあがることができない人であって
も、快適に使用することが可能である。

【００６０】請求項２の構成の映像表示装置では、入力
された方向が観察方向よりも優先されるため、観察方向
に意図せぬ変化が生じた場合でも、表示される映像はそ
の変化の影響を受けることなく、入力により指定された
方向に保たれる。また、観察者は自由な姿勢で希望する
方向の像を観察することができる。例えば正面を向いた
状態のままで上方の映像を観察することが可能になっ
て、楽な姿勢のままで、希望する方向の映像を観察する
ことができる。このため、長時間の映像観察による疲労
を軽減することができる。

【００６１】請求項３の構成の映像表示装置によるとき
は、観察方向は入力方向を基準として定められるため、
手動操作によって方向を入力した後に頭部の回動させて
も、表示される映像の方向は頭部の回動量に対応して変
化する。したがって、観察者は頭部を僅かに回動させる
だけで、観たい方向の映像を中心とする周囲の映像を観
察することが可能になる。また、方向を入力した後の頭
部の微少な回動により表示される映像が大きく変化する
ということがなく、自然な像観察を行うことができる。

【００６２】請求項４の映像表示装置では、表示される
映像の方向を指定するために数値等を入力する必要がな
く、入力操作を容易に行うことができる。しかも、回転
部材の回転量は連続的に変化するため、入力値は離散的
ではなく連続的となり、表示される映像の方向を微細に
設定することが可能となる。また、像を観たままの状態
で入力操作ができるため、方向指定が像観察の妨げとな
らない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ３次元カメラとＨＭＤから成る立体視システ
ムの概略構成図。

【図２】 ＨＭＤの外観を示す斜視図。

【図３】 ＨＭＤの内部構成を示す図。

【図４】 手動方向設定部の構成を示す図。

【図５】 フォトリフレクタの出力信号の例を示す図。

【図６】 ３次元カメラの概略構成を示す図。

【図７】 立体視システムの回路構成図。

【図８】 コントローラによる制御処理の流れを示すフ
ローチャート。

【図９】 撮影方向情報の表示例を示す図。

【図１０】 手持ち式表示装置の外観を示す図。

【図１１】 本発明の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ ３次元カメラ （映像設定手段） ２ ＨＭＤ ３ 手持ち式表示装置 ２７ 起動スイッチ ３１L、３１R 液晶表示板 （表示素子） ３２L、３２R 接眼レンズ ３３X、３３Y 圧電振動ジャイロ （観察方向検出手
段） ４０ 手動方向設定部 （方向入力手段） ４１ 回転ボール （回転部材） ４２X、４２Y 回転ローラ ４３X、４３Y エンコーダ板 （検出部材） ４４X、４４Y フォトリフレクタ （検出部材） ４５X、４５Y フォトリフレクタ （検出部材） ５１L、５１R ＣＣＤ ５２L、５２R 撮影レンズ ５３ 傾斜センサー ５４ 電子式コンパス ６１ コントローラ （選択手段） ６４X、６４Y 積分回路 ６５X、６５Y フォトリフレクタセット ６６X、６６Y 波形整形回路 ６７L、６７R ＬＣＤ駆動回路 ６８L、６８R 映像処理回路 ６９ スーパーインポーズ回路 ７０ ３次元カメラ方向設定部 ８２L、８２R 接眼レンズ ８３ 回転ボール （回転部材） ８４ 起動スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−57122（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 35/18 G02B 27/02 G02B 27/22 G03B 35/08 H04N 5/64 511

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 種々の方向の映像を表示できる映像表示
   装置において、 映像を表示する表示素子と、 観察者の頭部の回動量を検出し、検出した回動量から観
   察方向を検出する観察方向検出手段と、 観察者が手動操作によって方向を入力する方向入力手段
   と、 前記観察方向検出手段によって検出された方向と前記方
   向入力手段を介して入力された方向のうち、一方を選択
   して出力する選択手段と、 前記選択手段から出力される方向に対応する方向の映像
   を前記表示素子に表示させる映像設定手段とを備えるこ
   とを特徴とする映像表示装置。
2. 【請求項２】 前記選択手段は、前記方向入力手段を介
   して方向が入力されたときには、入力された方向を選択
   して出力することを特徴とする請求項１に記載の映像表
   示装置。
3. 【請求項３】 前記観察方向検出手段は、前記方向入力
   手段を介して方向が入力された後は、その後に検出した
   頭部の回動量を入力された方向に加えて観察方向とする
   ことを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。
4. 【請求項４】 前記方向入力手段は、手動操作によって
   回転する回転部材と該回転部材の回転量を検出する検出
   部材から成り、入力される方向は回転部材の回転量で決
   定されることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装
   置。