JP3380633B2 - 立体画像提示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、視覚情報提供に用い
られる立体画像提示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】視覚情報提供に用いられる従来の立体画
像提示装置としては、例えば「テレイグジスタンスにお
ける視覚情報提示系の設計と評価」（舘・新井、日本ロ
ボット学会誌７巻４号、機械技術研究所）に示されるよ
うなものがある。これは、２台の表示装置の画像を接眼
レンズによって適当な距離に投影表示を行い、両眼の視
差により立体感を提示するものである。

【０００３】また、本願出願人も先に特開平５−１３９
２０９号に示す装置を提案している。これは、図９に示
すように、右目接眼窓７５０、左目接眼窓７５１の奥
に、ハーフミラー７１０、７１１が設けられ、その上方
に凸レンズ７２０、７２１を挟んでミラー７３０、７３
１が配置され、ミラー７３０、７３１に対向する左右側
面に液晶テレビ７４０，７４１が配置される。

【０００４】液晶テレビ７４０の映像が横向き（ア）の
方向から下向き（イ）方向へと反射されるよう、ミラー
７３０がテレビ表示面に対して４５°の角度をもって配
置され、次にこの反射映像が、（イ）の方向から接眼窓
７５０の運転者の目に向かう（ウ）方向へ反射されるよ
うに、４５°の角度にハーフミラー７１０が配置されて
いる。左目対応部分についても同様である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の立体画像提示装置にあっては、投影表示を行
う接眼レンズの焦点距離と接眼レンズから表示装置の距
離が一定となっていたため、人間の眼球の水晶体調節に
よる距離感が一定となり、視差により得られる距離感と
矛盾が生じ、長時間の使用によって眼球の疲労が生じる
場合があるという問題があった。この発明は、上記問題
点に着目してなされたもので、眼球疲労の少ない立体画
像を得る立体画像提示装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、対
象物の立体画像情報を生成する立体画像情報生成手段
と、対象物の位置に対応する位置情報を出力する位置情
報出力手段と、上記立体画像情報を基に立体画像を表示
する立体画像表示手段とを有し、立体画像情報生成手段
は、右目に対応する画像を撮影する右目用カメラと左目
に対応する画像を撮影する左目用カメラからなり、立体
画像表示手段は、右目に対応する画像を表示する右目用
画像表示手段と、左目に対応する画像を表示する左目用
画像表示手段とを有し、右目用および左目用の各画像表
示手段は、それぞれ、上記カメラで撮影した画像を画面
表示するモニタと、モニタの正面に順次設けられた対物
レンズおよびハーフミラーと、このハーフミラーで反射
された光線を折り返すミラーと、このミラーの正面に設
けられた接眼レンズと、眼球を位置させる接眼窓と、位
置情報に基づいて上記ミラーの位置を変位させる変位手
段とを備えるとともに、接眼窓は当該接眼窓に位置させ
た眼球と接眼レンズ間の距離が接眼レンズの焦点距離に
等しく設定され、対物レンズと接眼レンズによりモニタ
画像の虚像を前記位置情報に対応した位置に立体画像情
報生成時の視野角と同一の視野角で生成するものとし
た。

【０００７】 とくに、モニタがそれぞれ左右方向に向
けて配置され、ハーフミラーはモニタから対物レンズを
経た光線を前方へ反射し、前記ミラーはその反射面を後
方に向けて配置され、ハーフミラーで反射された光線を
光軸を前後方向に向けた接眼レンズへ折り返すものとす
ることができる。

【０００８】 この際、右目用画像表示手段のモニタは
右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置さ
れ、左目用画像表示手段のモニタは左目用接眼レンズよ
り左側に位置して右向きに設置されているものとするこ
とができる。

【０００９】あるいは、右目用画像表示手段のモニタは
左目用接眼レンズより左側に位置して右向きに設置さ
れ、左目用画像表示手段のモニタは右目用接眼レンズよ
り右側に位置して左向きに設置され、対物レンズは右目
用画像表示手段と左目用画像表示手段に共通で両モニタ
の中間に設けられ、右目用画像表示手段と左目用画像表
示手段とで互いに位相をずらせた偏光フィルタが上記モ
ニタの直前、および接眼レンズの前または後に設置され
ているものとすることもできる。

【００１０】さらに、右目用および左目用の各画像表示
手段は、それぞれ、モニタが前方に向けて配置され、ハ
ーフミラーはモニタから対物レンズを経た光線を上方へ
反射し、ミラーはその反射面を下方に向けて配置され、
上記ハーフミラーで反射された光線を光軸を上下方向に
向けた接眼レンズへ折り返すとともに、接眼レンズの下
方に第２のハーフミラーを備えて、この第２のハーフミ
ラーの前方の前景と重ね合わせて接眼窓方向へ反射させ
るよう構成することもできる。

【００１１】また好ましくは、位置情報出力手段は、右
目用カメラと左目用カメラに隣接して設置され、対象物
までの距離を測定する測距装置とし、あるいは、右目用
および左目用の各画像表示手段の接眼部に位置させた眼
球の輻輳角を求める眼球運動計測装置と、輻輳角を基に
注目点までの距離を算出する注目距離計算装置からなる
ものとすることができる。

【００１２】

【作用】立体画像表示手段が、立体画像情報に基づいて
立体画像情報生成手段による立体画像情報生成時の視野
角と同一の視野角で立体画像を表示する。そして、その
立体画像は位置情報出力手段による対象物の位置情報に
対応した位置に表示される。これにより、立体画像が両
眼の視差により得られる距離感と一致するので、眼球疲
労が低減される。

【００１３】 とくに立体画像情報生成手段を右目用お
よび左目用のカメラで構成し、立体画像表示手段にモニ
タと対物レンズと接眼レンズを用いているので、モニタ
の表示画像が対物レンズと接眼レンズで虚像投影され
る。そして対物レンズと接眼レンズの間に配されたミラ
ーの位置を変化させることで、対物レンズによる実像と
接眼レンズ間の距離を変化させ、接眼レンズによる虚像
位置を両眼の視差により得られる距離に一致させる。

【００１４】 ここで対物レンズとミラーの間にハーフ
ミラーを設けてモニタからの光線を反射、折り返すこと
により、立体画像表示手段がコンパクトに構成される。
とくに、右目用のモニタを左目用接眼レンズより左側に
位置して右向きに設置し、左目用のモニタを右目用接眼
レンズより右側に位置して左向きに設置して、対物レン
ズを右目用と左目用とに共通としたときには、対物レン
ズが１個で済み、軽量化される。

【００１５】また、モニタを前方に向け、モニタからの
光線をハーフミラーで上方へ反射し、これをミラーで下
方に折り返して接眼レンズへ向けるとともに、接眼レン
ズの下方に第２のハーフミラーを備えることにより、モ
ニタ画像による立体画像と前方の前景とがこの第２のハ
ーフミラーで重ね合わされる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図１、図２、図３は、例えば車両等における視覚情報提
供装置として利用できるこの発明の第１の実施例を示
す。図１は全体の構成図、図２は立体画像撮影装置およ
び立体表示装置の上面図、図３は立体表示装置における
右目系の縦断面図である。立体表示装置１００は接眼窓
を備えて、観察者が覗き込めるようになっている。立体
画像撮影装置２００は例えば車両上に車両前方に向けて
取り付けられて前方情景を、あるいは車両後部上端に取
り付けられて車両後方情景を立体画像として撮影し、そ
の情報を立体表示装置１００に出力する。

【００１７】立体画像情報生成手段としての立体画像撮
影装置２００は、図１に示すように、右目用テレビカメ
ラ２０１と、左目用テレビカメラ２０２を備え、これら
両カメラは距離Ｄで平行に設置され、距離Ｄは人間の眼
間距離と同じに設定されている。立体画像撮影装置２０
０にはさらに、位置情報出力手段としての測距装置２０
３が取り付けられ、撮影している物体までの距離を測定
し、その距離情報が立体表示装置１００へ送られる。な
お、測距装置２０３としては、超音波やレーザビームに
よる反射時間に基づいて距離を算出するものが用いられ
る。その他、測距装置としては、オートフォーカスカメ
ラなどで利用されている画像のぼけを利用した手段も使
用可能である。

【００１８】立体画像表示手段としての立体表示装置１
００は、図２および図３に詳細を示すように、ケース１
１０の左右方向の両側壁にモニタとしての右目用テレビ
１０１ａと左目用テレビ１０１ｂが設けられ、ケース中
心面に関して左右対象にそれぞれ光学系が設けられてい
る。すなわち右目用については、右目用テレビ１０１ａ
に面してその内方に右目用対物レンズ１０２ａが配置さ
れるとともに、さらに中央側にハーフミラー１０３ａが
設置されている。そして、正面奥側にミラー１０４が配
置されるとともに、手前の接眼窓１１２ａ側に接眼レン
ズ１０５ａが設置されている。

【００１９】ハーフミラー１０３ａは、右目用テレビ１
０１ａからの光線（映像）が横向き（ア）の方向から奥
向き（イ）の方向に反射されるよう、テレビ表示面に対
して４５゜の角度をもって配置される。そして、この反
射映像が（イ）の方向からミラー１０４で反射されて接
眼レンズ１０５ａの（ウ）の方向に折り返される。接眼
レンズ１０５ａは右目の正面において、右目から接眼レ
ンズの焦点距離ｆ１だけ離れて位置するように設定され
ている。

【００２０】左目用についても同様に、左目用対物レン
ズ１０２ｂ、ハーフミラー１０３ｂ、そして接眼レンズ
１０５ｂが設置されている。ミラー１０４は左右の光学
系でで共有されており、変位手段としてのスライド機構
１０６により矢印方向（前後方向）に移動可能に設置さ
れている。左目用の接眼レンズ１０５ｂと右目用の接眼
レンズ１０５ａの中心間の距離は人間の眼間距離に等し
く設定してある。両光学系の間、ケース１１０の中央部
には右目用の画像と左目用の画像が互いに他方に見えな
いように仕切るための仕切板１０７が接眼窓１１２ａ、
１１２ｂ付近まで設けられている。

【００２１】次に図４により、上記立体表示装置１００
における光学系について説明する。なお、ここでは右目
用、左目用について共通に適用されるから、各符号の添
え字ａ、ｂを省略してある。図４では光学系のうちミラ
ー１０４を省略して、対物レンズ１０２、接眼レンズ１
０５、テレビ１０１を直線上に表している。対物レンズ
１０２とテレビ１０１の位置関係は固定であり、これら
の間の距離ｂは一定値である。対物レンズ１０２の焦点
距離ｆ２により、テレビ１０１に映っている表示物の実
像Ｒが対物レンズ１０２から以下の式に示す距離ａの位
置に結像する。

【００２２】接眼レンズ１０５と対物レンズ１０２の距
離（ｙ＋ａ）は、この間におかれた図示省略したミラー
（１０４）がｓ移動することにより２ｓ変化し、上に説
明したように対物レンズから実像Ｒまでの距離ａは固定
なので、ｙがミラーの移動により変化する。眼球Ｇと接
眼レンズ１０５と実像Ｒと表示虚像Ｑの関係は以下の式
のように決まる。よって、接眼レンズ１０５から実像Ｒ
までの距離ｙの変化により、眼球Ｇから表示虚像Ｑまで
の距離ｘが決まる。 ｙ＝ｆ１（ｘ−ｆ１）／ｘ このようにして、ミラー１０４の前後位置変化により、
表示虚像Ｑの位置が変化する。対象物までの距離が立体
画像撮影装置２００の測距装置２０３で計測されている
ので、ｘがその値になるようなｙの値が算出される。

【００２３】図２に戻って、接眼レンズ１０５ａ（１０
５ｂ）と対物レンズ１０２ａ（１０２ｂ）間の距離は、
対物レンズ１０２ａ（１０２ｂ）からハーフミラー１０
３ａ（１０３ｂ）までの距離と、ハーフミラー１０３ａ
（１０３ｂ）からミラー１０４までの距離に、ミラー１
０４から接眼レンズ１０５ａ（１０５ｂ）間の距離を加
えたものである。したがって本実施例では、対物レンズ
１０２から実像Ｒまでの距離ａは、対物レンズ１０２の
焦点距離と、対物レンズ１０２からテレビ１０１間の距
離ｂで決まっているので、ｙが上で求められた値になる
ようにスライド機構１０６によりミラー１０４をスライ
ドさせる。

【００２４】虚像Ｑは接眼レンズ１０５の主点と実像Ｒ
の頂点を結ぶ直線が、実像Ｒを光軸に平行に接眼レンズ
１０５まで延ばした位置との交点ｋと眼球Ｇを結ぶ直線
との交点に結像される。そのため、虚像Ｑの大きさは、
眼球Ｇが接眼レンズ１０５の焦点の位置にあるので、ｙ
が変化しても常に一定となる。このように、右目用テレ
ビカメラ２０１と左目用テレビカメラ２０２の２台で取
り込んだ画像を、諸元が同一の２系統の光学系でそれぞ
れ同じ視野角になるように表示することにより、撮影系
と提示系でのそれぞれの輻輳角が一致する。したがっ
て、立体表示装置における輻輳角と眼球の水晶体調節に
よる距離感が一致し、眼球の疲労感の少ない立体画像提
示が実現される。

【００２５】例えば、右目用テレビ１０１ａおよび左目
用テレビ１０１ｂとしてそれぞれ１４インチのＣＲＴ
（画面の横幅２６６ｍｍ）を使用して、接眼レンズ１０
５ａ、１０５ｂの焦点距離を５０ｍｍ、視野角を５３
度、右目用対物レンズ１０２ａ、左目用対物レンズ１０
２ｂの焦点距離を７５ｍｍ各テレビの表示画面から各対
物レンズまでの距離を４７４ｍｍ、右目用対物レンズ１
０２ａ、左目用対物レンズ１０２ｂからハーフミラー１
０３ａ、１０３ｂまでの距離を３６ｍｍ、接眼レンズ１
０５ａ、１０５ｂからハーフミラーまでの距離は３８．
５ｍｍに設定する。そして、この設定において、ハーフ
ミラー１０３ａ、１０３ｂからミラー１０４間の距離を
２９．７５ｍｍから３２．２５ｍｍの範囲でスライドさ
せると、提示される表示虚像Ｑの表示位置は５００ｍｍ
から１０ｍの間で可変となる。

【００２６】以上のようにこの実施例によれば、スライ
ド機構１０６によりミラー１０４をスライドさせること
により、対物レンズによる実像Ｒと接眼レンズ１０５と
の距離を変化させるものとしたから、光学系を簡単な構
成に保持しながら表示虚像Ｑの視野角が変わらず輻輳角
が一致し、したがって、立体表示装置における表示虚像
Ｑの大きさが変わらず、輻輳角と眼球の水晶体調節によ
る距離感が一致する。

【００２７】なお本実施例では、立体表示装置１００に
提示する画像として２台のカメラよりなる立体画像撮影
装置２００で生成された画像を用い、立体画像撮影装置
に取付けられた測距装置２０３からの信号に応じてミラ
ー１０４をスライド制御し画像の提示位置、すなわち虚
像表示距離を変えるものとしているが、画像はこれに限
定されない。例えば、立体表示装置に提示する画像とし
て、計算機により両眼に対応した画像を生成し、その画
像内の物体までの距離を距離情報として計算機より出力
して使用するようにしてもよい。

【００２８】その場合、例えば出力する画像は３次元座
標をもつ点の集合として表わし、表示の視点として同じ
座標系内に人間の眼間距離に相当する距離だけ離れた２
点を設定し、これらを右目と左目の位置としてその視線
方向を平行とし、視点位置からの視野を立体表示装置の
左右各々の表示における視野角と同一にして、３次元座
標変換と透視変換を左右両眼に対応させ各々実行するこ
とにより、画像の生成を行うことができる。その際、距
離情報としては上記設定された右目と左目の位置の中点
から対象点の位置までの距離を求め、その値を用いるこ
とができる。

【００２９】図５は、第２の実施例を示す。この実施例
は、前実施例に対して立体表示装置における左右のテレ
ビの配置を変えたものである。すなわち、立体表示装置
３００は、ケース３１０の左側側壁に右目用テレビ３０
１ａを右側側壁に左目用テレビ３０１ｂを備える。そし
て中央部に左右兼用の対物レンズ３０２が設けられ、前
実施例と同様に左右の光学系で共有のミラー３０４がス
ライド機構３０６により矢印方向（前後方向）に移動可
能に設置されている。

【００３０】立体画像撮影装置２００は第１の実施例の
立体画像撮影装置と同じであり、その右目用テレビカメ
ラ２０１からの画像が右目用テレビ３０１ａに表示さ
れ、左目用テレビカメラ２０２からの画像が左目用テレ
ビ３０１ｂに表示される。また、測距装置２０３からの
信号で後述のスライド機構３０６が制御駆動される。

【００３１】右目用光学系については、対物レンズ３０
２を挟んで右目用テレビ３０１ａと反対側で左目用テレ
ビ３０１ｂより中央側にハーフミラー３０３ａが設置さ
れている。そして、ハーフミラー３０３ａの手前の接眼
窓３１２ａ側に接眼レンズ３０５ａが設置されている。
ハーフミラー３０３ａは、右目用テレビ３０１ａからの
光線が横向き（ア）の方向から奥向き（イ）の方向に反
射されるようテレビ表示面に対して４５゜の角度をもっ
て配置される。 左目用光学系についても、対物レンズ
３０２が設置された中央面に関して左右対象に、同様に
ハーフミラー３０３ｂ、接眼レンズ３０５ｂが設置され
ている。

【００３２】これにより、右目用テレビ３０１ａからの
映像はハーフミラー３０３ｂ、対物レンズ３０２を通っ
てハーフミラー３０３ａに達し、横向き（ア）の方向か
ら奥向き（イ）の方向に反射される。この反射映像は、
（イ）の方向からミラー３０４で反射されて接眼レンズ
３０５ａの（ウ）の方向へ折り返される。ミラー３０４
は外部からの信号により作動するスライド機構３０６で
図の矢印方向（前後方向）に移動可能とされている。

【００３３】右目用テレビ３０１ａの直前および右目用
接眼レンズ３０５ａの後には偏光フィルタ３０８ａ、３
０９ａが設置され、左目用テレビ３０１ｂの直前および
左目用接眼レンズ３０５ｂの後には、偏光フィルタ３０
８ｂ、３０９ｂが設置されている。右目用の偏光フィル
タ３０８ａ、３０９ａと左目用の偏光フィルタ３０８
ｂ、３０９ｂとは、互いに位相を９０度ずらせてある。
これにより、右目系統では左目用テレビ３０１ｂのハー
フミラー３０３ａによる反射像が消され、右目用テレビ
３０１ａからの画像のみが見える。

【００３４】本実施例は以上のように構成されているの
で、第１の実施例と同じ効果を有するとともに、さら
に、対物レンズを左右の光学系で共有しているから、全
体を小型化、軽量化できるという効果を有する。なお、
各接眼レンズの後に設置した偏光フィルタ３０９ａ、３
０９ｂはそれぞれ接眼レンズの前側に配置してもよい。

【００３５】図６および図７は、本発明の第３の実施例
を示す。この実施例は前方風景の中に立体像を重ねて提
示できるようにしたものである。すなわち、立体画像撮
影装置２００は第１の実施例の立体画像撮影装置と同じ
であり、その右目用テレビカメラ２０１からの画像が立
体表示装置４００の右目用テレビ４０１ａに表示され、
左目用テレビカメラ２０２からの画像が左目用テレビ４
０１ｂに表示される。

【００３６】立体表示装置４００は、上記右目用テレビ
４０１ａと左目用テレビ４０１ｂをケース４１０内後部
に互いに眼間距離だけ離してそれぞれ前方に向けて備え
る。各テレビの前方にはそれぞれ右目用対物レンズ４０
２ａ、左目用対物レンズ４０２ｂ、および右目用第１ハ
ーフミラー４０３ａ、左目用第１ハーフミラー４０３ｂ
が順次配設されている。そして右目用第１ハーフミラー
４０３ａと左目用第１ハーフミラー４０３ｂの上方には
その反射面を下向きにしたミラー４０４が設けられてい
る。ミラー４０４は、右目用と左目用に共用である。

【００３７】また、右目用第１ハーフミラー４０３ａと
左目用第１ハーフミラー４０３ｂの下方にはそれぞれ右
目用接眼レンズ４０５ａと左目用接眼レンズ４０５ｂ、
および右目用第２ハーフミラー４０８ａと左目用第２ハ
ーフミラー４０８ｂが順次配設されている。上記ミラー
４０４は、立体画像撮影装置２００の測距装置２０３か
らの信号で制御駆動されるスライド機構４０６により、
図の矢印方向（上下方向）に移動可能とされている。ケ
ース４１０の中央部には仕切板４０７が設けられ、右目
用の画像と左目用の画像が互いに他方に見えないように
なっている。右目用第２ハーフミラー４０８ａおよび左
目用第２ハーフミラー４０８ｂが発明の第２のハーフミ
ラーを構成する。

【００３８】ケース４１０下部には、右目用第２ハーフ
ミラー４０８ａおよび左目用第２ハーフミラー４０８ｂ
と同じ高さで、前壁に透視窓４１１、後壁に眼球を位置
させる接眼窓４１２ａ、４１２ｂが形成されている。接
眼レンズ４０５ａは、第２ハーフミラー４０８ａで反射
した光軸上で、当該接眼レンズの焦点距離だけ接眼窓４
１２ａの眼球から離れる位置に設置される。

【００３９】右目用の光学系については、第１ハーフミ
ラー４０３ａは、右目用テレビ４０１ａの映像が前方向
き（ア）の方向から上向き（イ）の方向に反射されるよ
うに、テレビ表示面に対して４５゜の角度をもって配置
される。この反射映像はミラー４０４により（イ）の方
向から接眼レンズ４０５ａに向かう（ウ）の方向（下方
向）に折り返される。そして第２ハーフミラー４０８ａ
は、（ウ）の方向からの画像を接眼窓方向に反射するよ
うに４５゜の角度で配置されている。第２ハーフミラー
４０８ａでは、透視窓４１１からの前景が上記ミラー４
０４からの反射映像であるテレビ映像と重ね合わされ
る。左目用の光学系も同様に形成される。そして、左目
用の接眼レンズ４０５ｂと右目用接眼レンズ４０５ａの
中心間距離は人間の眼間距離に設定してある。

【００４０】本実施例は、以上のように構成されている
から、前方風景の中に立体画像撮影装置２００で撮影し
た立体像を重ねて提示することができる。そして、スラ
イド機構４０６でミラー４０４をスライドさせることに
より、前述の各実施例と同じく、対物レンズによる実像
と接眼レンズとの距離が変化して、輻輳角と眼球の水晶
体調節による距離感が一致するので、水晶体調節による
距離感と前方風景の水晶体調節による距離感とを一致さ
せることが可能となり、前方風景内と提示立体像での距
離認識の違和感をなくすことができるという効果が得ら
れる。

【００４１】図８には、第４の実施例を示す。これは、
立体画像撮影装置における測距装置のかわりに、立体表
示装置において眼球の状態から注目点を求めるようにし
たものである。すなわち立体画像撮影装置５００は、右
目用テレビカメラ５０１と左目用テレビカメラ５０２を
有し、両テレビカメラは人間の眼間距離をもって平行に
設置されている。立体表示装置６００は、先の第１の実
施例の立体表示装置１００の構成に、観察者の注目点を
求める手段を付加したものとなっており、右目用テレビ
カメラ５０１が撮影した画像情報が右目用テレビ１０１
ａに入力され、左目用テレビカメラ５０２が撮影した画
像情報が左目用テレビ１０１ｂに入力される。

【００４２】注目点を求める手段はケースの接眼窓部に
設置された右眼球視線方向計測装置６０２、左眼球視線
方向計測装置６０３、および他の任意部位に設置された
注目距離計算装置６０４からなっている。各眼球視線方
向計測装置では、それぞれ眼球Ｇａ、Ｇｂに赤外光を投
射し、眼球角膜での反射をＣＣＤエリアセンサにより計
測して視線方向を計算する。この眼球視線方向の計測法
は、例えば「一眼レフカメラの視線入力システムの開
発」（自動車技術 Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１２，ｐ３６
−３７、１９９３）に説明されている。

【００４３】注目距離計算装置６０４は、各眼球視線方
向計測装置６０２、６０３で計測された左右の眼球の視
線方向を基にした輻輳角と眼間距離Ｄを用いて三角法に
より注目距離を求める。スライド機構１０６は、注目距
離計算装置６０４の出力によって虚像の表示距離が上記
注目距離となるようにミラー１０４を移動制御する。そ
の他の構成は第１の実施例と同じである。ここでは、眼
球視線方向計測装置６０２、６０３と注目距離計算装置
６０４からなる注目点を求める手段が発明の位置情報出
力手段を形成している。本実施例によっても、注目点で
水晶体調節による距離感と、輻輳角による距離感とが一
致し、距離感による違和感や眼球の疲労が排除できると
いう効果が得られる。

【００４４】なお、本実施例では第１の実施例の立体表
示装置１００の構成に注目点を求める手段を付加したも
のとしたが、その他第２の実施例、あるいは第３の実施
例の立体表示装置に上述した注目点を求める手段を付加
することができ、これにより、立体画像撮影装置から測
距装置を省くことができる。また、注目点を求める手段
としては、赤外光による眼球角膜での反射を利用した方
式のほか、本出願人が先に特願平５−１５６７２６によ
り提案しているような、眼球の周辺部の皮膚に接触する
電極により眼球を動かす筋肉の動きを計測し、その水平
成分と垂直成分から視線方向を算出して求める方式を採
用することもできる。

【００４５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は立体画像情報を
基に立体画像を提示する立体画像提示装置において、対
象物の位置情報出力手段を設け、上記立体画像を位置情
報に対応した位置に立体画像情報生成時の視野角と同一
の視野角で表示するようにしたので、両眼視差による距
離感と水晶体調節作用による距離感が一致し、眼球の疲
労を軽減できるという効果が得られる。

【００４６】また、立体画像情報生成手段にカメラを用
い、モニタと対物レンズと接眼レンズで立体画像表示
し、対物レンズと接眼レンズの間に配したミラーの位置
を変化させることで、立体画像位置制御するものとすれ
ば、対物レンズとミラーの間にハーフミラーを設けてモ
ニタからの光線を反射、折り返すことにより、立体画像
表示部分が小型に構成される効果が得られる。

【００４７】とくに、右目用のモニタを左目用接眼レン
ズより左側に位置して右向きに設置し、左目用のモニタ
を右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置し
て、対物レンズを右目用と左目用とに共通としたときに
は、対物レンズが１個で済み、軽量化の効果が大きい。

【００４８】また、モニタを前方に向け、モニタからの
光線をハーフミラーで上方へ反射し、これをミラーで下
方に折り返して接眼レンズへ向けるとともに、接眼レン
ズの下方に第２のハーフミラーを備えることにより、モ
ニタ画像による立体画像と前方の前景とがこの第２のハ
ーフミラーで重ね合わされるので、車両等において前方
視野とともに車両後方の視覚情報を同時に得ることがで
きるなど高い有用性を有する。そしてこの場合にも、提
示立体像の距離可変によりすることで水晶体調節による
距離感が前方風景と立体画像とで一致させることが可能
で、距離認識の違和感がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す全体構成図であ
る。

【図２】第１の実施例の立体画像撮影装置および立体表
示装置の上面図である。

【図３】第１の実施例の立体表示装置の縦断面図であ
る。

【図４】第１の実施例の立体表示装置における光学系を
示す説明図である。

【図５】第２の実施例を示す上面図である。

【図６】第３の実施例を示す図である。

【図７】第３の実施例の立体表示装置の拡大縦断面図で
ある。

【図８】第４の実施例を示す上面図である。

【図９】先に提案した立体画像を提示する視覚情報提供
装置を示す図である。

【符号の説明】

１００ 立体表示装置（立体画像表示手段） １０１、１０１ａ、１０１ｂ テレビ（モニタ） １０２、１０２ａ、１０２ｂ 対物レンズ １０３ａ、１０３ｂ ハーフミラー １０４ ミラー １０５、１０５ａ、１０５ｂ 接眼レンズ １０６ スライド機構（変位手段） １０７ 仕切板 １１０ ケース １１２ａ、１１２ｂ 接眼窓 ２００ 立体画像撮影装置（立体画像情報生成手段） ２０１、２０２ テレビカメラ ２０３ 測距装置（位置情報出力手段） ３００ 立体表示装置（立体画像表示手段） ３０１ａ、３０１ｂ テレビ（モニタ） ３０２ 対物レンズ ３０３ａ、３０３ｂ ハーフミラー ３０４ ミラー ３０５ａ、３０５ｂ 接眼レンズ ３０６ スライド機構（変位手段） ３０８ａ、３０８ｂ、３０９ａ、３０９ｂ 偏光フィ
ルタ ３１０ ケース ３１２ａ、３１２ｂ 接眼窓 ４００ 立体表示装置（立体画像表示手段） ４０１ａ、４０１ｂ テレビ（モニタ） ４０２ａ、４０２ｂ 対物レンズ ４０３ａ、４０３ｂ 第１ハーフミラー ４０４ ミラー ４０５ａ、４０５ｂ 接眼レンズ ４０６ スライド機構（変位手段） ４０７ 仕切板 ４０８ａ、４０８ｂ 第２ハーフミラー ４１０ ケース ４１１ 透視窓 ４１２ａ、４１２ｂ 接眼窓 ５００ 立体画像撮影装置（立体画像情報生成手段） ５０１、５０２ テレビカメラ ６００ 立体表示装置（立体画像表示手段） ６０２ 右眼球視線方向計測装置 ６０３ 左眼球視線方向計測装置 ６０４ 注目距離計算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000003997 日産自動車株式会社 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 (72)発明者 ▲舘▼ ▲章▼ 茨城県つくば市梅園２丁目31−14 (72)発明者 前田 太郎 茨城県つくば市千現１丁目13番地の32 寿限無荘１棟101号 (72)発明者 柳田 康幸 東京都杉並区高井戸東４丁目28番12号 すばる荘 (72)発明者 高田 雅行 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 赤塚 健 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 岸 則政 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−276552（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−119890（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−111878（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−30928（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 13/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の立体画像情報を生成する立体画
   像情報生成手段と、前記対象物の位置に対応する位置情
   報を出力する位置情報出力手段と、 前記立体画像情報を基に立体画像を表示する立体画像表
   示手段とを有し、前記立体画像情報生成手段は、右目に対応する画像を撮
   影する右目用カメラと左目に対応する画像を撮影する左
   目用カメラからなり、 前記立体画像表示手段は、右目に対応する画像を表示す
   る右目用画像表示手段と、左目に対応する画像を表示す
   る左目用画像表示手段とを有し、 前記右目用および左目用の各画像表示手段は、それぞ
   れ、前記カメラで撮影した画像を画面表示するモニタ
   と、該モニタの正面に順次設けられた対物レンズおよび
   ハーフミラーと、該ハーフミラーで反射された光線を折
   り返すミラーと、該ミラーの正面に設けられた接眼レン
   ズと、眼球を位置させる接眼窓と、前記位置情報に基づ
   いて前記ミラーの位置を変位させる変位手段とを備える
   とともに、前記接眼窓は当該接眼窓に位置させた眼球と
   前記接眼レンズ間の距離が当該接眼レンズの焦点距離に
   等しく設定され、前記対物レンズと接眼レンズによりモ
   ニタ画像の虚像を前記位置情報に対応した位置に前記立
   体画像情報生成時の視野角と同一の視野角で生成するも
   のである ことを特徴とする立体画像提示装置。
2. 【請求項２】 前記モニタがそれぞれ左右方向に向けて
   配置され、 前記ハーフミラーはモニタから前記対物レンズを経た光
   線を前方へ反射し、 前記ミラーはその反射面を後方に向けて配置され、前記
   ハーフミラーで反射された光線を光軸を前後方向に向け
   た前記接眼レンズへ折り返す ものであることを特徴とす
   る請求項１記載の立体画像提示装置。
3. 【請求項３】 前記右目用画像表示手段の前記モニタは
   右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置さ
   れ、 前記左目用画像表示手段の前記モニタは左目用接眼レン
   ズより左側に位置して右向きに設置されている ことを特
   徴とする請求項２記載の立体画像提示装置。
4. 【請求項４】 前記右目用画像表示手段の前記モニタは
   左目用接眼レンズより左側に位置して右向きに設置さ
   れ、 前記左目用画像表示手段の前記モニタは右目用接眼レン
   ズより右側に位置して左向きに設置され、 前記対物レンズは前記右目用画像表示手段と左目用画像
   表示手段に共通で両モニタの中間に設けられ、 前記右目用画像表示手段と左目用画像表示手段とで互い
   に位相をずらせた偏光フィルタが前記モニタの直前、お
   よび接眼レンズの前または後に 設置されていることを特
   徴とする請求項２記載の立体画像提示装置。
5. 【請求項５】 前記右目用および左目用の各画像表示手
   段は、それぞれ、前記モニタが前方に向けて配置され、 前記ハーフミラーはモニタから前記対物レンズを経た光
   線を上方へ反射し、 前記ミラーはその反射面を下方に向けて配置され、前記
   ハーフミラーで反射された光線を光軸を上下方向に向け
   た前記接眼レンズへ折り返すとともに、 接眼レンズの下方に第２のハーフミラーを備えて、当該
   第２のハーフミラーの前方の前景と重ね合わせて前記接
   眼窓方向へ反射させるよう構成されて いることを特徴と
   する請求項１記載の立体画像提示装置。
6. 【請求項６】 前記位置情報出力手段が、前記右目用カ
   メラと左目用カメラに隣接して設置され、前記対象物ま
   での距離を測定する測距装置であることを特徴とする請
   求項１、２、３、４または５記載の立体画像提示装置。
7. 【請求項７】 前記位置情報出力手段が、前記右目用お
   よび左目用の各画像表示手段の前記接眼部に位置させた
   眼球の視線方向を求める眼球視線方向計測装置と、前記
   視線方向を基に注目点までの距離を算出する注目距離計
   算装置からなることを特徴とする請求項１、２、３、４
   または５記載の立体画像提示装置。