JPH08339042A - Video display device - Google Patents

Video display device

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JPH08339042A
JPH08339042A JP7144488A JP14448895A JPH08339042A JP H08339042 A JPH08339042 A JP H08339042A JP 7144488 A JP7144488 A JP 7144488A JP 14448895 A JP14448895 A JP 14448895A JP H08339042 A JPH08339042 A JP H08339042A
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image
input
display device
rotation
dimensional camera
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Kenji Ishibashi
賢司 石橋
Yasushi Tanijiri
靖 谷尻
Yasumasa Sugihara
康正 杉原
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Minolta Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide a video display device capable of presenting a video with much presence by displaying the video in accordance with an observing direction and setting the direction of the displayed video regardless of the observing direction. CONSTITUTION: By providing piezoelectric vibrating gyroscopes 33X and 33Y in HMD, the rotational speed of the head of a wearer is detected; and by providing a rotating ball manually operated and photoreflector sets 65X and 65Y detecting the rotational amount of the rotating ball, the direction input is performed by the manual operation. A controller 61 sets the direction of a three-dimensional camera through a three-dimensional camera direction setting part 70 in accordance with the observing direction detected from output from the piezoelectric vibrating gyroscope or the manually inputted direction. The left and right images formed on the image pickup elements 51L and 51R of the three-dimensional camera are displayed on the liquid crystal display elements 31L and 31R of the HMD.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device for displaying images in different directions depending on the viewing direction of an observer, and more specifically, a display in which the direction of the image can be set by manual operation. Regarding the device.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an image display device for projecting a virtual image of an image displayed on an image display device onto an eyeball of an observer. For example, in U.S. Pat. No. 2,955,156, a so-called HMD (Head Mounted Display), which is mounted on the head of an observer and generates a stereoscopic image by projecting a virtual image of a video display element on each of the left and right eyes, is proposed. Has been done.

【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。
Further, in Japanese Examined Patent Publication No. 62-29196 and Japanese Patent Laid-Open No. 3-56923, a three-dimensional camera is connected to the above HMD and the direction of the three-dimensional camera is changed according to the direction of the observer's head. Therefore, a device for changing the displayed image has been proposed. Furthermore, in recent years, game machines and the like that use a so-called virtual reality, in which a computer image is connected to an HMD and the computer image is changed according to the viewing direction, have become widespread.

【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。
According to such a technique, the observer wearing the HMD can obtain a high sense of realism, and it is as if the observer himself / herself is in the shooting space where the camera is installed or in the virtual space created by the computer. You get the feeling of being present.

【0005】[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。
However, in the conventional display device that changes the direction of the displayed image according to the rotation of the observer's head, the observer may be physically different depending on the direction of the image to be observed. It also causes distress. For example, when observing the upper part, the observer has to face the upper part, and the neck is fatigued by observing for a long time. That is,
The observer must strictly face the observation direction and cannot observe the image in a relaxed posture.

【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。
Further, when the observer cannot freely change his / her posture, the displayed image is also limited. For example, an observer who is unable to wake up, such as a sick person, can see only an image of a sleeping state even when wearing the HMD.

【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。
The present invention provides an image display device capable of presenting a highly realistic image by displaying an image according to the viewing direction and setting the direction of the displayed image regardless of the viewing direction. The purpose is to do.

【0008】[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。
In order to achieve the above object, the present invention provides a video display device having a structure shown in the block diagram of FIG. That is, on the image display device, a display element 11 for displaying an image, an observation direction detection means 12 for detecting an amount of rotation of an observer's head and detecting an observation direction from the detected amount of rotation, and an observer manually operating the same. From the direction input means 13 for inputting a direction, the selection means 14 for selecting and outputting one of the direction detected by the observation direction detection means 12 and the direction input through the direction input means 13, and the selection means 14. An image setting unit 15 for displaying an image in a direction corresponding to the output direction on the display element 11.

【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。
In the above arrangement, the selecting means 14 selects and outputs the input direction when the direction is input via the direction inputting means 13.

【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。
Further, after the direction is input through the direction inputting means 13, the observation direction detecting means 12 adds the amount of rotation of the head detected thereafter to the input direction to make it the observation direction.

【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。
The direction input means 13 is composed of a rotating member that rotates by manual operation and a detecting member that detects the amount of rotation of the rotating member, and the input direction is determined by the amount of rotation of the rotating member.

【0012】[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。
In the image display device having the structure shown in FIG. 11, the observation direction is always detected by the observation direction detection means 12 from the amount of rotation of the head, and the direction is input at any time via the direction input means 13. The selection unit 14 selects and outputs one of the detected direction and the input direction, and the image setting unit 15 causes the image setting unit 15 to display an image in the direction corresponding to the selected direction.
When the image is displayed at 1, the displayed image becomes an image in the direction corresponding to the observation direction of the observer or an image in the direction input by the observer. When there is no direction input through the direction input unit 13, the selection unit 14 outputs the detected observation direction, so the image changes according to the rotation of the observer's head.

【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。
When a direction input is made via the direction input means 13, if the selecting means 14 selects and outputs the input direction, the input direction is given priority over the detected observation direction and the input direction is set. The corresponding video is displayed. At this time, the viewing direction does not affect the direction of the displayed image.

【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。
Further, in the structure in which the observation direction detecting means 12 is set to the observation direction after the direction is inputted through the direction input means 13 in addition to the inputted direction of the detected rotation amount of the head. The observation direction will be determined based on the input direction. When the observer does not rotate the head after inputting the direction, the image in the input direction is continuously displayed, and when the head is rotated, the displayed image is the image in the input direction. It changes according to the amount of rotation of the head.

【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。
Further, if the direction input means 13 is composed of a rotating member that rotates by manual operation and a detecting member that detects the amount of rotation of the rotating member, and if the input direction is determined by the amount of rotation of the rotating member, the observer will see. The direction of the displayed image is changed by rotating the rotating member.

【0016】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a schematic configuration of an example in which the present invention is applied to a stereoscopic system including a combination of a three-dimensional camera and an HMD. The three-dimensional camera 1 has two left and right cameras, and is installed near the subject O. The HMD 2 has a built-in left and right virtual image projection device that projects a virtual image on the left and right eyes, respectively.
The subject image captured by the left camera of the three-dimensional camera 1 is used for the left eye,
By projecting a virtual image of the subject image captured by the right camera to the right eye, the stereoscopic image S is displayed to the observer wearing the HMD2.
Provide V. The HMD 2 does not need to be arranged in the vicinity of the three-dimensional camera 1, and the HMD wearer can observe the image at a place away from the shooting site.

【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。
FIG. 2 shows the appearance of the HMD2. Reference numeral 21 denotes a main body cover that incorporates the left and right virtual image projection devices. A nose pad (not shown) is formed in the lower center of the body cover 21. Reference numerals 22L and 22R denote left and right holding levers fixed to the body cover 21, which are made of an elastic body and are curved inward. Reference numerals 23L and 23R are sliders that can move in the front-rear direction along the holding levers 22L and 22R. 24L, 24R
Is a head rest portion that abuts the side of the head of the HMD wearer.
The head rests 24L, 24R have inner surfaces that come into contact with the head made of a flexible material, and have sliders 23L that can be rotated about the vertical axis as a rotation axis so that the contact area with the head becomes wide. , 23R is attached to the inner surface.

【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。
Guide grooves 25 are formed on the outer surfaces of the holding levers 22L, 22R, while the sliders 23L, 2L are formed.
3R is provided with a button 26 that engages with the guide groove 25 inside. The sliders 23L and 23R are movable while the button 26 is pressed, and are fixed to the holding levers 22L and 22R by releasing the button 26. Thereby, the positions of the head rests 24L and 24R in the front-rear direction can be adjusted.

【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。
The HMD 2 is used by mounting it on the head so that the main body cover 21 is located in front of the eyes. At this time, HMD2
Is supported by the left and right head rests 24L, 24R and the nose rest. The head rests 24L, 24R are holding levers 22L,
Since it is pressed against the head by the elasticity of 22R, it can be securely mounted and no displacement occurs. Therefore,
The HMD2 will move in unison with the head.

【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。
Reference numeral 27 is an activation switch for starting control of the HMD 2, and 41 is a rotating ball manually operated by the HMD wearer. These are provided on the upper surface of the main body cover 21 for easy operation. The function of the rotating ball 41 will be described in detail later.

【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。
FIG. 3 schematically shows the internal structure of the HMD 2. Reference numerals 31L and 31R are left and right liquid crystal display boards (LCD) as display elements. Reference numerals 32L and 32R denote left and right eyepieces, which guide the image lights of the left and right liquid crystal display plates 31L and 31R to the left and right eyes EL and ER, respectively. The HMD wearer observes the virtual image by viewing the images on the liquid crystal display plates 31L and 31R through the eyepieces 32L and 32R. The liquid crystal display plate 31L and the eyepiece lens 32L form a left virtual image projection device, and the liquid crystal display plate 31R and the eyepiece lens 32R form a right virtual image projection device.

【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。
Reference numerals 33X and 33Y are piezoelectric vibrating gyros that sense an angular velocity and output a voltage corresponding to the sensed angular velocity. The piezoelectric vibrating gyro is formed in a column shape,
The speed in the direction perpendicular to the axial direction can be detected. Therefore, the piezoelectric vibrating gyro 33X detects the angular velocity of the horizontal rotation of the head, and the piezoelectric vibrating gyro 33Y detects the angular velocity of the vertical rotation. By integrating the angular velocities detected by the piezoelectric vibrating gyros 33X and 33Y, the amount of rotation of the head in the horizontal direction and the vertical direction can be known. In this embodiment, the horizontal direction and the vertical direction are the X direction and the Y direction, respectively.
Also called direction.

【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。
Reference numeral 40 denotes a manual direction setting unit including the above-mentioned rotating ball 41. The liquid crystal display plates 31L and 31R, the eyepieces 32L and 32R, the piezoelectric vibrating gyros 33X and 33Y, and the manual direction setting unit 40 are built in the main body cover 21 and mounted on the observer's head.

【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。
FIG. 4 shows the configuration of the manual direction setting section 40.
Reference numeral 21 denotes the main body cover 21 described above, and only a part of the periphery of the rotating ball 41 is shown here for the purpose of explaining the inside. The surface of the rotating ball 41 is covered with a material having a large friction coefficient such as rubber. 42X and 42Y are rotating rollers, which are formed in a cylindrical shape. These rotating rollers 42X and 42Y are arranged on a plane passing through the center of the rotating ball 41 so that their axes are perpendicular to each other and in contact with the rotating ball 41. Rotating roller 4
2X rotates when the rotating ball 41 rotates left and right,
The rotating roller 42Y rotates when the rotating ball 41 rotates back and forth. Therefore, the rotation direction of the rotation roller 42X corresponds to the X direction, and the rotation direction of the rotation roller 42Y corresponds to the Y direction.

【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。
Reference numerals 43X and 43Y are encoder plates, and white and black patterns are radially and alternately printed on one surface. The white part of this pattern reflects light and the black part absorbs light. The encoder plates 43X and 43Y are fixed to one ends of the rotary rollers 42X and 42Y, respectively, and rotate as the rotary rollers 42X and 42Y rotate. Two photo reflectors 44X and 43X, 43Y are respectively provided so as to face the surfaces of the encoder plates 43X, 43Y on which the black and white patterns are printed.
45X and 44Y, 45Y are provided.

【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。
Photo reflectors 44X, 45X, 44Y,
45Y includes a light emitting element and a light receiving element (not shown). The light emitting element emits light toward the encoder plates 43X and 43Y, the reflected light is detected by the light receiving element, and an electric signal is output according to the detection of the light. . When the encoder plates 43X and 43Y rotate, white portions and black portions alternately appear in the portions irradiated with the light from the light emitting element, so that the reflected light detected by the light receiving element becomes intermittent. Therefore, the photo reflector 4
The 4X, 45X, 44Y and 45Y outputs are also intermittent.

【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。
FIG. 5 shows an output example of the photo reflectors 44X and 45X. Each output is a rectangular pulse signal having a cycle corresponding to the rotation speed of the encoder plate 43X. The rotation amount in the X direction can be known from the number of pulses and the cycle of the pattern printed on the encoder plate 43X. The photoreflector 44X and the photoreflector 45X are arranged at intervals of ¼ cycle shifted from an integral multiple of the cycle of the white and black patterns of the encoder plate 43X. For this reason,
1/4 for output of two photoreflectors 44X, 45X
There is a phase shift in the cycle. When the encoder plate 43X rotates in the opposite direction, the photo reflectors 44X, 4
Since the phase difference of the 5X output is reversed and becomes 3/4 cycle, positive and negative in the rotation direction are detected from the phase difference of the output.

【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。
Similarly, the photo reflectors 44Y and 45Y are also arranged at intervals shifted by a quarter period from the integral multiple of the period of the white and black patterns of the encoder plate 43Y. From the output, the rotation amount in the Y direction and the positive and negative rotation directions are detected.

【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。
FIG. 6 shows a schematic structure of the three-dimensional camera 1.
51L and 51R are left and right CCDs as image pickup elements,
Reference numerals 52L and 52R are left and right photographing lenses. Image sensor 51
The L and the taking lens 52L constitute a left camera, which is held in a lens barrel (not shown) and mounted on the base plate 55. The image pickup element 51R and the taking lens 52R form a right camera, and are similarly held in a lens barrel (not shown) and mounted on the base plate 55. The light that has passed through the left and right photographing lenses 52L and 52R and forms an image on the light receiving surfaces of the left and right CCDs 51L and 51R, respectively, and the CCDs 51L and 51R perform photoelectric conversion. The electric signals from the left and right CCDs 51L and 51R are converted into video signals by a circuit (not shown) to become left and right video signals.

【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。
Reference numeral 53 is an inclination sensor, which detects a change in the liquid surface due to the inclination as a change in capacitance using a capacitor plate. The tilt sensor 53 determines the vertical shooting angle of the three-dimensional camera 1. 54 is an electronic compass, which detects the direction of the earth's magnetism,
The orientation of the three-dimensional camera 1 is detected. The base plate 55 is fixed on a direction setting mechanism (not shown), and the three-dimensional camera 1 is configured so that the direction can be freely set in the vertical direction and the horizontal direction.

【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。
The circuit configuration of the stereoscopic system of this embodiment is shown in FIG. Reference numeral 61 is a controller that controls the entire system, and a microcomputer is used. 6
Reference numeral 2 denotes a switch circuit connected to the above-mentioned start-up switch 27, which outputs an electric signal to the controller 61 in response to an operation of the start-up switch 27 by an observer.

【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。
33X and 33Y are piezoelectric vibrating gyros for detecting angular velocities in the horizontal and vertical directions, respectively. 63X and 63Y are analog / digital conversion circuits that digitize the outputs of the piezoelectric vibration gyros 33X and 33Y. 64X and 64Y are integrator circuits, and the piezoelectric vibration gyro 33X and 3X at rest from the digitized signal.
The values obtained by subtracting the output voltages of 3Y are integrated. Thereby, the sign of the integrated value indicates the direction of the angle change, and the absolute value indicates the magnitude of the change angle. The output of the integrating circuit 64X is H
The amount of horizontal rotation of the head of the MD wearer is calculated by the integration circuit 64.
The output of Y represents the amount of rotation in the vertical direction, and the controller 61 obtains the amount of change in the observation direction from these.

【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。
65X is a set of two photoreflectors 44X and 45X for detecting the rotation amount of the rotating ball 41 in the X direction, and 65Y is two photoreflectors 44Y for detecting the rotation amount of the rotating ball 41 in the Y direction. , 45Y set. The outputs of the photoreflector sets 65X and 65Y are input to the waveform shaping circuits 66X and 66Y, respectively, and after the waveform shaping, are input to the controller 61.

【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。
Reference numerals 31L and 31R are the left and right liquid crystal display plates of the HMD 2, and 67L and 67R are liquid crystal display plates 31L and 31R, respectively.
An LCD drive circuit that drives 31R to display left and right images.

【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。
51L and 51R are left and right C of the three-dimensional camera 1.
CDs, 68L and 68R are video processing circuits that generate video signals from the outputs of the CCDs 51L and 51R. The video signals generated by the video processing circuits 68L and 68R are input to the superimposing circuit 69.

【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。
Reference numeral 53 is an inclination sensor provided in the three-dimensional camera 1, and outputs the vertical photographing angle of the three-dimensional camera 1 to the controller 61 as an electric signal. Reference numeral 54 denotes an electronic compass, which detects the shooting direction of the three-dimensional camera and outputs it to the controller 61 as an electric signal. The controller 61 has a built-in analog / digital conversion circuit, converts the angle and azimuth detected by the tilt sensor 53 and the electronic compass 54 into a digital amount, and then generates an image signal representing a shooting direction based on these. .

【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CCD31L、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。
The superimposing circuit 69 forcibly inserts the image signal, which is generated by the controller 61 and represents the shooting direction, into the video signal from the video processing circuits 68L and 68R and outputs it to the LCD drive circuits 67L and 67R. . As a result, the left and right CCDs 31L and 31R of the HMD 2 have 3
Information indicating the direction of the image is displayed together with the image captured by the two-dimensional camera 1.

【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。
Reference numeral 70 is a direction setting unit of the three-dimensional camera 1. The direction setting unit 70 is composed of two step motors that drive in the horizontal and vertical directions and a step motor drive circuit. The shooting direction of the three-dimensional camera 1 is changed by the direction setting unit 70, and the output values of the tilt sensor 53 and the electronic compass 54 are also changed.

【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。
The flow of control by the controller 61 is shown in FIG.
It is shown in the flowchart. When the HMD wearer operates the activation switch 27 to turn it on, the controller 6 is activated.
1 starts control (step # 105). After startup, first the circuits 64X and 64Y that integrate the output of the piezoelectric vibration gyro
To initialize the horizontal direction (X direction) and vertical direction (Y direction)
The integrated value of is set to 0 (# 110). Then, the initial direction of the three-dimensional camera 1 is set (# 115). In particular,
The direction setting unit 7 monitors the output of the tilt sensor 53 built in the three-dimensional camera 1 and shoots in the horizontal direction.
Drives a zero step motor in the vertical direction. Also, the output of the electronic compass 54 is monitored, and the horizontal step motor of the direction setting unit 70 is driven so as to photograph the north direction.

【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。
When the above initial setting is completed, it is determined whether or not the rotating ball 41 of the manual direction setting section 40 is operated (# 120). Step # 120 for the first time after startup
When performing the process of 1, the rotating ball 41 is not operated, and the preparation for the next determination is made. Specifically, the signal levels of the photo reflector sets 65X and 65Y after being shaped by the waveform shaping circuits 66X and 66Y, that is, the photoreflectors 44X, 45X, 44Y, and 45Y are stored. When the determination is performed at # 120 after the second time, the photo reflectors 44X and 45 after shaping at that time are performed.
The signal levels of X, 44Y and 45Y are compared with the stored signal level. When even one signal level is changing, it is determined that the rotating ball 41 is operated, and the signal level at that time is stored. When there is no change in the signal level, it is determined that the rotating ball 41 has not been operated.

【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。
When it is determined in # 120 that the manual operation is not performed, it is determined whether or not 50 msec has elapsed from the previous manual operation (# 125). If 50 msec has not elapsed from the previous operation, it is determined that the rotating ball 41 is being operated, and if 50 msec has elapsed, it is determined that the operation has ended.

【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。
When the operation is completed, the integrating circuit 6
An integral value is obtained from 4X and 64Y (# 130), and a constant K for converting the integral value into an angle is multiplied by the integral value to obtain a change angle of the observation direction (# 135). Further, the number of drive pulses corresponding to the detected change angle of the horizontal and vertical step motors of the three-dimensional camera direction setting unit 70 is calculated (# 140), and the direction of the three-dimensional camera 1 is set (# 1).
45). In addition, the information indicating the orientation of the three-dimensional camera 1 is generated and displayed on the captured image in an overlapping manner (# 150). The information indicating the orientation of the camera displayed here will be described in detail later. By the processing from # 130 to # 145, the HMD2
3D camera 1 linked to the viewing direction of the observer wearing
The direction of will be set.

【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)。
Next, the ON / OFF state of the starting switch 27 is checked to determine whether or not continuation of control is requested (# 155). # 1 when it is kept ON
Returning to step 20, the control is continued, and when it is changed to OFF, the control is ended (# 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。
On the other hand, when it is determined in # 125 that 50 msec has not elapsed, # 130 to # 1
The process directly proceeds to # 155 without performing the processing up to 50. Therefore, the direction setting of the three-dimensional camera 1 linked to the observation direction is not performed.

【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。
When it is determined at # 120 that the rotating ball 41 has been operated, the photo reflector set 6
Based on the outputs of 5X and 65Y, the direction of rotation and the amount of rotation are obtained for each of the X and Y directions, and the drive amount of the three-dimensional camera 1 is calculated (# 165). Specifically, the angle of the three-dimensional camera 1 changes by 1 ° for each change of the signals of the photo reflector sets 65X and 65Y.
The number of drive pulses of the step motor of the three-dimensional camera direction setting unit 70 is calculated. Photo-reflector set 65X Horizontal direction against changes in signal, photo-reflector set 65
The vertical angle is changed with respect to the change in the Y signal.

【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。
Next, the integrating circuits 64X and 64Y are initialized to set the integrated value to 0 (# 170). After that, # 145
Then, the direction of the three-dimensional camera 1 is set according to the number of pulses calculated in # 165. The subsequent processing is as already described.

【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。
The loop processing from step # 120 to step # 155 is performed in a cycle of 1 msec to several msec. Therefore, the detection of the observation direction and the detection of the direction setting by the manual operation are performed at extremely short time intervals, and the displayed image constantly changes in accordance with the rotation of the head and the rotation of the rotating ball 41. .

【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。
According to the control processing described above, when the manual direction setting unit 40 is operated, the direction of the three-dimensional camera 1 is determined based on the input from the manual direction setting unit 40 regardless of the viewing direction of the HMD wearer. Is set. Therefore, the manual input is prioritized over the viewing direction and is reflected in the image displayed on the HMD 2. Further, when the manual direction setting unit 40 is not operated, an image corresponding to the observation direction, that is, the direction of the observer's head is displayed.

【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。
Furthermore, when the manual direction setting unit 40 is operated, the integrating circuits 64X and 64Y are initialized in # 170, and thereafter, the direction manually input becomes the reference direction of the observation direction. . That is, no matter what direction the head of the HMD wearer is facing when the manual direction setting unit 40 is operated, the amount of rotation of the head thereafter is three-dimensional camera 1.
It is reflected as a relative change amount from the direction set by the manual operation with respect to the direction of. Therefore, a mismatch between the viewing direction and the shooting direction, that is, the direction of the displayed image is allowed.

【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34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33に
よって水平を基準とする絶対的な値が検出される。
9A and 9B of FIGS. 9A and 9B show examples of the information on the shooting direction generated by the controller 61 and displayed in an overlapping manner with the shot video. Here, only one of the left and right images displayed on the liquid crystal display plates 31L and 31R of the HMD 2 is shown. In the figure, triangular pyramids and cylinders are objects to be observed, which are images taken by the three-dimensional camera 1. This image is taken by inclining the three-dimensional camera 1 at an angle of 45 ° from the north, which is the default azimuth, to the west, and at an angle of 10 ° downward from the horizontal, which is the initial vertical direction.
As described above, the horizontal rotation angle of the three-dimensional camera 1 is detected by the electronic compass 34 as an absolute value with reference to the north, and the vertical rotation angle is detected with the tilt sensor 33 as an absolute value with respect to the horizontal. Value is detected.

【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。
In (A), the absolute value of the detected camera orientation is graphically displayed at the bottom of the screen. The compass indicates that the 3D camera 1 faces the northwest direction, and the bar graph indicates that the 3D camera 1 has a vertical inclination of -10 ° (the depression angle is 10 °). .

【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。
In (B), the three-dimensional camera 1 is moved from north to west 55 by operating the rotating ball 41 of the manual direction setting section 40.
In the direction of ゜, and 15 degrees above the horizontal,
The state in which the MD wearer rotates his / her head and the image is taken with the three-dimensional camera 1 oriented in the same direction as (A). The direction of the three-dimensional camera 1 is displayed by numbers on the lower right of the screen.
The value displayed here is a relative value from the set direction by the manual operation, and is equal to the rotation amount of the head after the manual direction is set. Rotation in the horizontal direction (displayed with H) is positive in the clockwise direction,
Rotation in the vertical direction (denoted by V) is displayed with the upward direction as positive.

【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。
As described above, the HMD 2 of the present embodiment can display the photographing direction in the form of figures or numbers, and can represent the absolute value or the relative value of the photographing direction. The HMD 2 is provided with buttons (not shown) for switching these display methods, and the HMD wearer can select any display by operating the buttons. Further, only one of the vertical direction and the horizontal direction of the camera may be displayed if necessary.

【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。
The stereoscopic system of this embodiment can be used as a monitor device in a remote operation. For example, when performing the work of moving a dangerous material, a three-dimensional camera 1 is installed at a work site, and a worker wearing an HMD 2 operates a moving device from a remote location.
Danger can be eliminated. At this time, since information on the direction of the image is displayed in addition to the image showing the dangerous goods and the moving equipment, the worker can always maintain the sense of direction and the work efficiency is improved. In addition, erroneous operation can be prevented and safety is improved.

【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。
Moreover, since it is possible to select and display the absolute direction of the displayed image and the relative direction from the direction set by the manual operation, the direction reference should be set according to the work content. You can Since the rotating ball 41 is a member operated when manually setting the direction and is provided in the HMD 2, it is possible to perform a fumbling operation and perform an input operation without taking an eye from the image to be watched. it can. Therefore, the direction setting operation does not hinder the work.

【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。
When it is not necessary to move both hands freely,
Instead of the HMD 2, a binocular type handheld display device 3 as shown in FIG. 10 may be used. Reference numeral 81 is a main body cover, and 82L and 82R are eyepieces. Reference numeral 83 is a rotating ball, and 84 is a starting switch, which is arranged on the upper surface of the main body cover 81 at a position where it is easy to operate. A signal cable 85 is connected to the three-dimensional camera. Even in the case of the handheld display device 3 as described above, the direction of the display image can be changed according to the change of the observation direction or the direction setting by the manual operation, in the same manner as the method already described.

【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。
In the above example, the camera is used as a means for generating an image, but the present invention can be applied to a configuration in which an image is generated by a computer. In that case, the HMD 2 or the hand-held display device 3 may be connected to a computer for image generation to generate an image according to the observation direction or the manual input direction, or a wide range image may be generated in advance. Remember
It is also possible to take out a part of the image corresponding to the observation direction or the manual input direction and display it.

【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。
Further, although the HMD 2 and the handheld display device 3 are configured to observe the virtual image through the eyepiece, it is of course possible to directly observe the image on the display element.

【0059】[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。
According to the present invention, the observation direction can be detected from the direction of the observer's head, an image in the direction corresponding to the observation direction can be displayed, and the direction input by manual operation can be displayed. It is possible to display the image in the direction of the movement. Therefore, the observer can observe images in different directions by a natural motion of rotating the head, and a high sense of realism can be obtained. Further, by inputting the direction, it is possible to observe an image in a desired direction without rotating the head. For example, even a back image can be observed without looking back. Even a person who cannot get up, such as a physically handicapped person or a sick person, can be used comfortably.

【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。
In the image display device of the second aspect, since the input direction has priority over the viewing direction, even if an unintended change occurs in the viewing direction, the displayed image is affected by the change. It is kept in the direction specified by the input without being subject to Further, the observer can observe the image in a desired direction in any posture. For example, it becomes possible to observe an image in the upper direction while facing the front, and it is possible to observe an image in a desired direction in a comfortable posture. Therefore, fatigue due to long-term image observation can be reduced.

【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。
According to the image display device of the third aspect, since the observation direction is determined with reference to the input direction,
Even if the head is rotated after the direction is manually input, the direction of the displayed image changes in accordance with the rotation amount of the head. Therefore, the observer can observe the surrounding image centered on the image in the desired direction by only slightly rotating the head. Further, a natural image observation can be performed without causing a large change in the displayed image due to a slight rotation of the head after inputting the direction.

【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。
In the video display device according to the fourth aspect, it is not necessary to input a numerical value or the like to specify the direction of the displayed video, and the input operation can be easily performed. Moreover, since the rotation amount of the rotating member changes continuously, the input value is continuous rather than discrete, and the direction of the displayed image can be set finely. Further, since the input operation can be performed while viewing the image, the direction designation does not hinder the image observation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a stereoscopic system including a three-dimensional camera and an HMD.

【図2】 HMDの外観を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of an HMD.

【図3】 HMDの内部構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of an HMD.

【図4】 手動方向設定部の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a manual direction setting unit.

【図5】 フォトリフレクタの出力信号の例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of an output signal of a photo reflector.

【図6】 3次元カメラの概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional camera.

【図7】 立体視システムの回路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a stereoscopic system.

【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。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of control processing by the controller.

【図9】 撮影方向情報の表示例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a display example of shooting direction information.

【図10】 手持ち式表示装置の外観を示す図。FIG. 10 is an external view of a handheld display device.

【図11】 本発明の構成を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 起動スイッチ 84 回転ボール (回転部材)
1 3D camera (image setting means) 2 HMD 3 Handheld display device 27 Startup switch 31L, 31R Liquid crystal display plate (display element) 32L, 32R Eyepieces 33X, 33Y Piezoelectric vibration gyro (observation direction detection means) 40 Manual direction setting Part (Direction input means) 41 Rotating ball (Rotating member) 42X, 42Y Rotating roller 43X, 43Y Encoder plate (Detecting member) 44X, 44Y Photoreflector (Detecting member) 45X, 45Y Photoreflector (Detecting member) 51L, 51R CCD 52L , 52R shooting lens 53 tilt sensor 54 electronic compass 61 controller (selection means) 64X, 64Y integration circuit 65X, 65Y photo reflector set 66X, 66Y waveform shaping circuit 67L, 67R LCD drive circuit 68L, 68R video processing circuit 69 superimpose Circuit 70 3 Original camera direction setting unit 82L, 82R eyepiece 83 start switch 84 rotates the ball (rotating member)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A video display device capable of displaying video in various directions, a display element for displaying video, and an observation direction for detecting the amount of rotation of the observer's head and detecting the observation direction from the detected amount of rotation. Detection means, direction input means for the observer to manually input the direction, and one of the direction detected by the observation direction detection means and the direction input via the direction input means, and output An image display device, comprising: a selection unit that controls the display device and an image setting unit that causes the display device to display an image in a direction corresponding to the direction output from the selection unit.
【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。
2. The image display device according to claim 1, wherein when the direction is input through the direction input unit, the selection unit selects and outputs the input direction.
【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。
3. The observation direction detection means, after the direction is input via the direction input means, adds the rotation amount of the head detected thereafter to the input direction to set the observation direction as the observation direction. The image display device according to claim 2, wherein the image display device is a display device.
【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。
4. The direction input means includes a rotating member that rotates by a manual operation and a detecting member that detects the amount of rotation of the rotating member, and the input direction is determined by the amount of rotation of the rotating member. The image display device according to claim 1.
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