JP6656213B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
図1の画像表示装置の装置構成図を参照して、第1実施形態に係る画像表示装置の構成を説明する。図中、101はHMD、102は画像処理装置である。本実施例では画像処理装置102内の画像処理回路で、接眼光学系の水平方向と垂直方向(鉛直方向)の焦点距離に応じた画像のアスペクト変換と、接眼光学系の光学収差に応じた収差補正処理とを入力画像に対して同時に実施する。そして、画像処理装置102内の画像処理回路で生成した画像を原画像として出力してHMD101に画像を表示している。尚、ここで、水平方向を含む水平断面と垂直方向(鉛直方向)を含む垂直断面(鉛直断面)とは、画像表示素子の中心から接眼光学系の射出瞳の中心に導かれる光線が通る軸(光軸)の中で、射出瞳に入射する部分と平行である。その上で、観察者から見て、横方向が水平断面(水平方向)であり、縦方向が鉛直断面(鉛直方向)である。この水平断面と鉛直断面の2断面内における接眼光学系の焦点距離は互いに異なる(水平断面の方が焦点距離が短いことが望ましい)ように構成されている。また、ここでの画像表示素子の中心から接眼光学系の射出瞳の中心に導かれる光線が通る軸(光軸)は、無限遠を観察した際の視軸と置き換えても構わない。
図7の画像表示装置の装置構成図を参照して、第2実施形態に係る画像表示装置の構成を説明する。図中、201はHMD、202は画像処理装置である。HMD201はビデオシースルー型のHMDであり、HMD201内のカメラで撮影した画像に対して画像処理装置202でCG画像の重畳等を行い、HMD201内の画像表示素子に表示する。本実施例では画像処理装置202内の画像処理回路で、接眼光学系の水平方向と垂直方向の焦点距離に応じた画像のアスペクト変換と、接眼光学系の光学収差に応じた収差補正処理を入力画像に対して同時に実施する。そして、画像処理装置202内の画像処理回路で生成した画像を原画像として出力してHMD201に画像を表示している。
102、202 画像処理装置
209 右眼用撮像部
210 左眼用撮像部
211 観察者の右眼が無限遠を観察した際の視軸
212 観察者の左眼が無限遠を観察した際の視軸
Claims (12)
- 原画像を表示する画像表示素子と、
互いに垂直な2断面内における焦点距離が互いに異なるように構成されており、前記画像表示素子からの光を観察者の眼に導く接眼光学系と、
入力画像に対して、前記接眼光学系の光学収差に基づく第1の補正と、前記2断面内における焦点距離の違いに基づく第2の補正とを、同時に行うことによって、前記原画像を生成する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記第1の補正は、前記接眼光学系の歪曲収差、又は倍率色収差の補正であることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記第1の補正は、前記接眼光学系の糸巻き型の歪曲収差の補正であることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記第2の補正は、前記入力画像のアスペクト比を変換することによって前記原画像を生成する補正であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記画像処理手段は、
前記接眼光学系の水平方向の焦点距離が垂直方向の焦点距離よりも短い場合には、前記入力画像の少なくとも上下に黒画像を重畳し、前記接眼光学系の水平方向の焦点距離が鉛直方向の焦点距離よりも長い場合には、前記入力画像の少なくとも左右に黒画像を重畳した上で、前記アスペクト比の変換を行うことを特徴とする請求項4に記載の画像表示装置。 - 前記画像処理手段は前記黒画像の重畳の有無を切り替える手段を有していることを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。
- 前記画像表示装置が前記入力画像を撮像する撮像手段を有していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記撮像手段の撮像画角が前記接眼光学系の表示画角よりも広いことを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。
- 前記接眼光学系の水平方向の焦点距離が垂直方向の焦点距離よりも短い場合には、前記撮像手段の撮像画像から前記接眼光学系の水平画角と等しい水平画角の画像を切り出して前記入力画像とし、
前記接眼光学系の水平方向の焦点距離が垂直方向の焦点距離よりも長い場合には、前記撮像手段の撮像画像から前記接眼光学系の垂直画角と等しい垂直画角の画像を切り出して前記入力画像とすることを特徴とする請求項8に記載の画像表示装置。 - 前記第2の補正は、前記入力画像のアスペクト比を変換することによって前記原画像を生成する補正であり、
前記接眼光学系の水平方向の焦点距離が垂直方向の焦点距離よりも短い場合、前記撮像手段の撮像画像から前記接眼光学系の水平画角よりも大きい水平画角の画像を切り出して前記入力画像としたときに、前記入力画像の水平画角と前記原画像の水平画角が等しくなるような拡大処理を、
前記接眼光学系の水平方向の焦点距離が垂直方向の焦点距離よりも長い場合、前記撮像手段の撮像画像から前記接眼光学系の垂直画角よりも大きい垂直画角の画像を切り出して前記入力画像としたときに、前記入力画像の垂直画角と前記原画像の垂直画角が等しくなるような拡大処理を、
前記画像処理手段が前記収差補正処理と前記アスペクト比の変換と同時に行うことを特徴とする請求項8に記載の画像表示装置。 - 前記第2の補正は、前記入力画像のアスペクト比を変換することによって前記原画像を生成する補正であり、
前記入力画像の中心の画像と前記原画像の中心の画像とが異なり、前記画像処理手段が前記入力画像の中心の画像と前記原画像の中心の画像とが一致するようなシフト処理を、前記収差補正処理と前記アスペクト比の変換と同時に行うことを特徴とする請求項1乃至10いずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記接眼光学系として、前記原画像からの光を前記観察者の右眼と左眼のそれぞれが位置する射出瞳に導く右眼光学系および左眼光学系を有し、
前記右眼光学系および左眼光学系はそれぞれ、前記光を反射および透過する光学面と、少なくとも1つの反射面とを有する光学素子を含むことを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の画像表示装置。
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