JPH0756517A - 眼鏡型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 眼鏡型画像表示装置において、観察者が視点
に対応させて常に良好な画像が観察できるように画像表
示を行うこと。 【構成】 表示パネル２，３に画像を表示し、眼球位置
検出センサ１１，１２によって観察者の眼球９，１０の
位置を検出する。そして視点演算回路１３によって観察
者の視点方向に接眼レンズ４，５を向ける。こうすれば
観察者が表示されている画像のどの部分を観察しても歪
むことなく観察することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼鏡型画像表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の眼鏡型画像表示装置は、例えば図
６に示すように両眼視差による立体画像を発生させる画
像発生装置１００に眼鏡型ディスプレイ装置１０１が接
続される。眼鏡型ディスプレイ装置１０１内には左右の
目に対応して画像を表示する画像表示パネル１０２が設
けられ、夫々の画像表示パネルに表示された画像の画角
を広げるための接眼レンズ１０３が設けられている。

【０００３】このように構成された従来の眼鏡型画像表
示装置において、画像発生装置１００から両眼視差を有
する立体画像が出力されると、眼鏡型ディスプレイ装置
１０１の中の画像表示パネル１０２に左右の両眼に対す
る画像が夫々出力される。この表示された画像が接眼レ
ンズ１０３によって拡大され、観察者に対する画角は１
８０°近くになる。このようにして観察者の視野全体に
画像表示装置の画像が広がる。

【０００４】図７は他の眼鏡型画像表示装置の例を示す
概略図である。本図において観察者の目１１０に近接し
て接眼レンズ１１１が設けられる。１１２は接眼レンズ
を駆動するレンズ制御部であり、接眼レンズ１１１を介
して画像を表示する画像表示パネル１１３が設けられ
る。この画像表示パネル１１３には画像再生部１１４よ
り画像が出力される。１１５は接眼レンズ１１１による
虚像位置を示している。

【０００５】画像再生部１１４はあらかじめ保持されて
いる画像データを画像表示パネル１１３に表示するもの
である。この画像データに画像を記録する際に、あらか
じめ画像製作者が観察者に表示画像の中で最も注視させ
たい部分に虚像が結像されるように、接眼レンズを移動
させるレンズ制御信号があらかじめ画像データと共に保
持しているものとする。

【０００６】次にこの眼鏡型画像表示装置の動作につい
て図８を用いて説明する。図８において１２０及び１２
１は表示されている再生画像を両眼で見た状態を示す図
であり、図８（ａ）ではＰの範囲、図８（ｂ）に示す画
像１２１ではＱの範囲が注視させたい領域であるとす
る。画像製作者は再生時にこれらの領域Ｐ，Ｑに焦点が
集まるようにレンズを駆動させるレンズ制御信号を画像
データと共に格納しておく。そして再生時には画像デー
タとレンズ制御信号とが読出され、画像データは画像表
示パネル１１３に、レンズ制御信号はレンズ制御部１１
２に送られる。従って図８（ａ）において画像１２０が
表示されたとすると、レンズ制御部１１２によって領域
Ｐに焦点を合わせるようにレンズが駆動される。又画像
１２１が表示された場合には領域Ｑに焦点を合わせるよ
うにレンズが駆動される。こうすれば画像製作者が意図
した箇所に常に焦点が合い、その箇所を注視する限り常
に良好な両眼視差効果化が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の第
１の眼鏡型画像表示装置では、画像のほぼ中央部では違
和感のない画像が観察されるが、画像の中央部以外の部
分では接眼レンズの影響で表示されている画像が大きく
歪んでいる。従って観察者が周辺の画像を観察している
場合には、非常な違和感を感じるという欠点があった。

【０００８】又従来の第２の眼鏡型画像表示装置では、
製作側が注視してほしい部分以外の場所を観察者が見て
いる場合は、目の焦点調節作用から得られる遠近感と両
眼視差効果から得られる遠近感との差異がかえって大き
くなり、違和感や不快感が増大してしまうという欠点が
あった。

【０００９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、より自然で、違和感及び不快感
を低減させる眼鏡型眼鏡表示装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、観察者の両眼に夫々画像を表示する一対の画像表示
パネルと、夫々の画像表示パネルに表示された画像を拡
大する接眼レンズと、観察者の眼球位置を検出する眼球
位置検出センサと、眼球位置検出センサからの出力に基
づいて観察者の視点を検出する視点演算回路と、視点演
算回路の出力に基づいて接眼レンズの方向を視点方向に
変化させる接眼レンズ制御手段と、を具備することを特
徴とするものである。

【００１１】本願の請求項２の発明は、観察者の両眼に
夫々画像を表示する一対の画像表示パネルと、観察者の
眼球位置を検出する眼球位置検出センサと、眼球位置検
出センサからの出力に基づいて観察者の視点を算出する
視点演算回路と、視点演算回路の出力に基づいて観察者
の視点位置に焦点を合わせるように画像を発生させる画
像発生回路と、を具備することを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、画像
を一対の画像表示パネルに表示しており、接眼レンズに
よってその画像を拡大して観察者に表示している。そし
て観察者の眼球位置を眼球位置検出センサによって検出
し、観察者の視点を視点演算回路によって演算してい
る。こうして演算された視点の方向に基づいて接眼レン
ズの方向を変化させることによって、観察者が観察して
いる対象物に焦点を調節するように接眼レンズを駆動す
ることにより、自然で違和感のない画像表示を行うこと
ができる。

【００１３】又本願の請求項２の発明では、一対の画像
表示パネルによって画像を表示し、眼球位置を眼球位置
検出センサによって検出して視点演算回路により視点位
置を演算している。そしてこの視点位置に焦点を合わせ
るように画像発生回路から画像を発生させることによっ
て表示パネルに画像を表示している。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１実施例による眼鏡型画像
表示装置の全体構成を示すブロック図である。本図にお
いて１は画像入力装置であって、画像入力装置からの画
像信号が画像表示パネル２及び３に入力される。画像表
示パネル２及び３には夫々接眼レンズ４及び５が配置さ
れる。接眼レンズ４及び５はレンズ駆動部６及び７によ
って駆動される。接眼レンズ駆動部６及び７は制御回路
８からのレンズ制御信号に基づいて夫々接眼レンズ４及
び５を左右上下前後に駆動するものである。そしてこの
眼鏡型画像表示装置内には観察者の眼球９及び１０の位
置を検出するための眼球位置検出センサ１１，１２が設
けられている。眼球位置検出センサ１１，１２の出力は
視点演算回路１３に与えられる。視点演算回路１３はこ
れらのセンサからの信号に基づいて観察者の視点を演算
するものであって、その出力は制御回路８に与えられ
る。制御回路８は観察者の視点の位置を中心に拡大する
ように接眼レンズ４及び５を制御するものである。

【００１５】眼球位置検出センサ１１，１２は例えば強
膜反射法を用いて眼球位置を検出するものとする。強膜
反射法は赤外線に対する眼球の黒目と白目の反射率の違
いに基づいて眼球位置を計測するものである。眼球位置
検出センサ１１，１２は同一であるので、眼球位置検出
センサ１１について説明する。眼球位置検出センサ１１
には例えば図２（ａ）に示すように眼球位置に隣接して
赤外線発光素子２０，２１とその眼球からの反射光を受
光する一対の受光素子２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ
とが設けられており、一対の受光素子２２ａ〜２３ｂに
より反射光の強さを電流に変換し、その比に基づいて２
次元の視線方向を検出するものである。又図２（ｂ）に
示すように左右の眼球の近傍にその眼球の位置を検出す
るＣＣＤセンサ２４を設け、ＣＣＤセンサ２４からの出
力に基づいて黒目の位置を認識し視線方向を出力するよ
うにしてもよい。この場合にも光源として赤外線発光ダ
イオード等を用いることができる。

【００１６】次に本実施例の動作について図３を参照し
つつ説明する。画像入力装置１から画像が画像表示パネ
ル２及び３に入力されており、観察者がほぼ画像の中心
点を観察しているものとする。即ち図３において左目で
方向Ａ，右目で方向Ｂを観察しているものとする。この
場合接眼レンズ４，５は実線で示すように表示パネル
２，３に対して夫々平行に向いており、観察者が観察し
ている方向に歪みがない。ここで観察者が左方向、例え
ば左目で方向Ｃ、右目で方向Ｄを見たとすると、視点演
算回路１３によって左右の視点方向が検出され、制御回
路８に入力される。制御回路８においては観察者の右目
及び左目の向いている方向に接眼レンズ４，５を回転さ
せる信号を出力する。従って接眼レンズ駆動部６及び７
は、夫々接眼レンズ４，５を破線で示す４Ａ，５Ａの位
置にまで回転させる。この接眼レンズの回転によって、
観察者は周辺画像を観察する場合にも歪みなく観察する
ことができる。

【００１７】尚表示される画像が両眼視差による立体画
像である場合には、観察者の視点に合わせてレンズ駆動
部６，７を前後に駆動することによって良好な両眼視差
効果が得られる。

【００１８】次に本発明の第２実施例について図面を参
照しつつ説明する。図４において表示装置３０は一対の
画像表示パネル３１，３２を有する眼鏡型の表示装置で
あり、第１実施例と同様に観察者の眼球位置を検出する
ための眼球位置検出センサ３３，３４が取付けられてい
る。これらのセンサの出力は視点演算回路３５に入力さ
れる。視点演算回路３５は第１実施例と同様に左右両眼
の眼球位置から観察者が注視している視点位置を演算す
るものであって、この出力は画像発生回路３６に与えら
れる。画像発生回路３６は視点位置情報に基づいて、そ
の位置において両眼視差効果が良好に得られるように画
像を発生させるものであり、発生した画像を表示パネル
３１，３２に伝えるものである。

【００１９】次に本実施例の動作について説明する。図
５において４１は表示パネル３１，３２によって表示さ
れる画像を平面的に示したものであり、この画像を観察
者が眼球４２，４３によって目視しているものとする。
さて観察者が点Ｅの物体を注視する場合、眼球位置検出
センサ３３，３４により夫々の眼球位置が検出される。
そして視点演算回路３５によって観察者が観察している
視点が演算され、例えば図５においては点Ｅを注視して
いることが演算される。そして画像発生回路３６に観察
者が観察している注視点の位置情報が入力されると、点
Ｅにおいて画像視差効果が最も良好に得られるように左
右両眼に画像信号が出力される。又観察者が点Ｆの物体
を注視した場合には、視点演算回路３５からの入力に対
して、点Ｆにおいて両眼視差効果が最も得られるように
画像発生回路３６から画像が発生される。

【００２０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１の発明による眼鏡型画像表示装置では、観察者の眼球
位置を検出し、その視点位置を演算してそれに応じた接
眼レンズを駆動することによって観察者が観察している
位置に常に焦点を合わせることができ、違和感のない自
然な画像表示を行うことができる。更に本願の請求項２
の発明では、観察者が画像中のどの対象物を観察した場
合でも、その対象物の結像位置と焦点距離とを一致させ
ることができ、違和感のない自然な画像表示を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による眼鏡型画像表示装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例による眼球位置検出センサの
構成を示す概略図である。

【図３】本実施例において画像表示パネルと接眼レンズ
及び視点方向を示す概略図である。

【図４】本発明の第２実施例による接眼型画像表示装置
の構成を示すブロック図である。

【図５】第２実施例による眼鏡型眼鏡表示装置の動作状
態を示す概略図である。

【図６】従来の眼鏡型画像表示装置の一例を示す概略図
である。

【図７】従来の眼鏡型画像表示装置の他の例を示す概略
図である。

【図８】従来の眼鏡型画像表示装置の動作状態を示す概
略図である。

【符号の説明】

１ 画像入力装置 ２，３，３１，３２ 画像表示パネル ４，５ 接眼レンズ ６，７ レンズ駆動部 ８ 制御回路 ９，１０，４２，４３ 眼球 １１，１２，３３，３４ 眼球位置検出センサ １３，３５ 視点演算回路 ３０ 画像表示装置 ３６ 画像発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者の両眼に夫々画像を表示する一対
   の画像表示パネルと、 前記夫々の画像表示パネルに表示された画像を拡大する
   接眼レンズと、 観察者の眼球位置を検出する眼球位置検出センサと、 前記眼球位置検出センサからの出力に基づいて観察者の
   視点を検出する視点演算回路と、 前記視点演算回路の出力に基づいて前記接眼レンズの方
   向を視点方向に変化させる接眼レンズ制御手段と、を具
   備することを特徴とする眼鏡型画像表示装置。
2. 【請求項２】 観察者の両眼に夫々画像を表示する一対
   の画像表示パネルと、 観察者の眼球位置を検出する眼球位置検出センサと、 前記眼球位置検出センサからの出力に基づいて観察者の
   視点を算出する視点演算回路と、 前記視点演算回路の出力に基づいて観察者の視点位置に
   焦点を合わせるように画像を発生させる画像発生回路
   と、を具備することを特徴とする眼鏡型画像表示装置。