JPH09102052A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】観察者への眼の焦点調節を必要以上に強いるこ
となく、長時間使用しても疲労の少ない立体画像表示装
置を提供する。 【解決手段】本発明の立体画像表示装置は、眼間距離計
測回路９により装着者の眼間距離を計測し、右眼用及び
左眼用視線方向計測回路２Ｌ，２Ｒにより対象物に向け
られた視線方向を算出し、これらの情報に基づいて、距
離算出部３が観察者の顔面から左右の視線方向の交点、
即ち対象物までの距離Ｒを算出し、第１の画像生成回路
１０により生成された対象物等の画像と、第２の画像生
成回路１２により生成されたスーパーインポーズ等の画
像と画像合成回路１７Ｒ，１７Ｌにより合成し、当該画
像を左眼及び右眼用画像提示部１Ｌ，１Ｒにより上記距
離Ｒの位置に適当な視差をつけて表示するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飛行機等のパイロ
ット訓練用、もしくはゲーム用のドッグファイト・フラ
イトシミュレータ等に好適な立体画像表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヘッド・マウンティド・ディスプ
レイ(HMD;Head Mounted Display)を立体画像提示装置に
利用したフライトシュミレータでは、パイロット役のプ
レイヤーの頭部に磁気センサ等を用いた頭部位置・姿勢
計測装置を装着させ、当該プレイヤーの頭の動きに合わ
せてパイロットが観察すべき外界像をＨＭＤを介してプ
レイヤーに提示している。これにより、自分があたかも
本当に飛行しているかの如き臨場感を作り出していた。

【０００３】また、ヘッド・アップ・ディスプレイ(HU
D;Head-Up Display) を模して、飛行機等の飛行に必要
な各種情報を外界像と一緒にスーパーインポーズ表示し
たようにしたものがある。さらに、最近では特開平４−
３５８９９８号公報、特開平５−２０８３９３号公報や
特開平７−５７１２２号公報に開示されているように、
プレイヤーの頭の動きだけでなく、視線の方向に応じて
提示する画像の内容を変化させる手法も提案されてい
る。

【０００４】このようなＨＭＤを装着した者の視線方向
を計測する方法としては以下に示すものが既に知られて
いる。即ち、特開平７−５７１２２号公報では、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
球位置を計測する強膜反射法に係る技術が開示されてい
る。

【０００５】さらに、特開平５−２０８３９３号公報、
上記特開平７−５７１２２号公報では、左右の眼球の前
に取り付けたＣＣＤカメラからの出力に基づいて瞳孔の
中心位置を認識し、視線方向を計測する技術が開示され
ている。

【０００６】また、特開平４−３５８９９８号公報、特
開平５−２０８３９３号公報では、眼球が電気的には電
気双極子であることを利用して眼球の電位測定により視
線方向を計測するエレクトロオキュログラフィ(Electro
-Oculography) に係る技術が開示されている。さらに、
橋口住久著「視差の検出と追尾」、写真工業、１９９１
年１１月号等では、角膜表面の凸面反射による虚像（第
１プルキンエ像）や水晶体後面の凹面反射による実像
（第４プルキンエ像）の位置から視線方向を計測する技
術が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
飛行機のパイロット訓練用もしくはゲーム用のドッグフ
ァイト・フライトをシュミレートする場合、プレイヤー
は敵機の動きを追うと同時に、レーダーや火器管制シス
テムや照準装置等から時々刻々変化する各種情報を所得
し判断する必要に迫られる。

【０００８】これらの情報をＨＵＤのように外界像にス
ーパーインポーズ表示する場合、従来のＨＭＤを使用し
たフライトシュミレータでは、スーパーインポーズ像を
図７（ａ）に示すようにプレイヤーの顔面から無限遠
方、もしくは図７（ｂ）に示すようにある一定の固定距
離に提示していた。従って、敵機を見る場合とスーパー
インポーズ像を見る場合とで眼の焦点位置が異なる為、
いずれを見るかによって観察者は当該焦点を随時調節す
る必要があり疲労しやすかった。

【０００９】一方、敵機は空中を自由に動き回っている
ため、シュミレーション実行中にプレイヤーは幾度とな
く他の航空機の提示位置とスーパーインポーズ像の提示
位置とに交互に目の焦点を調節しなければならず、その
結果、長時間プレイすると目が激しく疲労したり気分が
悪くなったりしていた。

【００１０】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、観察者への眼の焦点調節
を必要以上に強いることなく、長時間使用しても疲労の
少ない立体画像表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の立体画像表示装置は、観察者の左眼及び右
眼に提示する第１の画像を生成する第１の画像生成手段
と、上記観察者の左眼及び右眼に上記第１の画像生成手
段で生成した左眼用及び右眼用の画像をそれぞれ提示す
る左眼用及び右眼用画像提示手段と、上記観察者の左眼
及び右眼の視線方向をそれぞれ計測する左眼用及び右眼
用視線方向計測手段と、上記観察者の眼間距離を記憶す
る眼間距離記憶手段と、上記眼間距離記憶手段に記憶さ
れた眼間距離と、上記左眼用及び右眼用視線方向計測手
段で求めた視線方向とから、観察者が見ている第１の画
像内の対象物が存在する位置から観察者の顔面までの距
離Ｒを算出する距離算出手段と、上記距離Ｒの面上に存
在させるべく、上記観察者の左眼及び右眼の視線を上記
距離Ｒの位置で交差させるための所定の視差を設けた第
２の画像を生成する第２の画像生成手段と、上記第１の
画像と第２の画像を合成し、上記左眼用及び右眼用画像
提示手段に提示する画像合成手段とを具備することを特
徴とする。

【００１２】即ち、本発明の立体画像表示装置では、第
１の画像生成手段により観察者の左眼及び右眼に提示す
る第１の画像が生成され、左眼用及び右眼用画像提示手
段により上記観察者の左眼及び右眼に上記第１の画像生
成手段で生成した左眼用及び右眼用の画像がそれぞれ提
示される。そして、左眼用及び右眼用視線方向計測手段
により上記観察者の左眼及び右眼の視線方向がそれぞれ
計測され、眼間距離記憶手段により上記観察者の眼間距
離が記憶され、距離算出手段により、上記眼間距離記憶
手段に記憶された眼間距離と、上記左眼用及び右眼用視
線方向計測手段で求めた視線方向とから、観察者が見て
いる第１の画像内の対象物が存在する位置から観察者の
顔面までの距離Ｒが算出される。さらに、第２の画像生
成手段により、上記距離Ｒの面上に存在させるべく、上
記観察者の左眼及び右眼の視線を上記距離Ｒの位置で交
差させるための所定の視差を設けた第２の画像が生成さ
れ、画像合成手段により上記第１の画像と第２の画像を
合成し、上記左眼用及び右眼用画像提示手段に提示され
る。

【００１３】

【実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。図１は第１の実施の形態に係る
立体画像表示装置の構成を示す図である。同図に示され
るように、従来技術に係るＨＭＤと同様に、バックライ
ト付き液晶ディスプレイと拡大光学系とを少なくとも有
する左右眼用画像提示部１Ｌ，１Ｒは、該ＨＭＤを装着
した使用者の左右の眼の前面に位置するように左右方向
に移動自在に配設されている。この左右眼用画像提示部
１Ｌ，１Ｒでは、例えば１つの赤外線発光素子と２つの
赤外線受光素子の組が、左右眼用画像提示部１Ｌ、１Ｒ
につき各２組ずつ配設されており、ＨＭＤ装着者の左右
眼球の瞳の水平及び垂直位置を公知の強膜反射法に基づ
いて計測する。

【００１４】即ち、上記各画像提示部１Ｌ、１Ｒの２つ
の赤外線受光素子からの出力信号は水平位置計測用の差
動増幅器、垂直位置計測用の同相増幅器からなる左右眼
用視線方向計測回路２Ｌ，２Ｒにそれぞれ入力され、Ｈ
ＭＤ装着者の瞳の水平位置（θＬ，θＲ）及び垂直位置
（φＬ，φＲ）が算出されて距離算出回路３に出力され
る。尚、上記強膜反射法については、特開平７−５７１
２２号公報に詳細に開示されているため、ここでは、こ
れ以上の説明は省略する。また、上記眼球の水平及び垂
直位置を求めるのに、上記赤外線発光素子と赤外線受光
素子の組の他にＣＣＤカメラ等を採用することもでき
る。

【００１５】一方、眼間距離調節用シャフト４の中央か
ら左側半分には左ネジ、右半分には右ネジが切られてお
り、当該眼間距離調節用シャフト４の一端には眼間距離
調節用つまみ５が配設されており、他端にはＨＭＤのフ
レーム６に固定されたポテンショメータ７が配設されて
いる。このポテンショメータ７は、一般に連続的に調整
可能なすべり接触子をもつ抵抗器である。そして、左眼
用画像提示部１Ｌは左ネジを切った取り付け部材８Ｌを
介して眼間距離調節用シャフト４の左ネジ側に配設さ
れ、右眼用画像提示部１Ｒは右ネジを切った取り付け部
材８Ｒを介して右ネジ側に配設されている。

【００１６】従って、装着者は、眼間距離調節つまみ５
を時計方向もしくは反時計方向に手動で回転させること
により、左右眼用画像提示部１Ｌ，１Ｒ間の距離、即ち
ＨＭＤ装着者の眼間距離を調節することができる。この
とき、眼間距離計測回路９は、上記ポテンショメータ７
の回転量からＨＭＤ装着者の眼間距離Ｄを算出して距離
算出回路３に出力する。

【００１７】この距離算出回路３は、ＨＭＤ装着者の左
右眼球の瞳の水平位置データθＬ，θＲ、垂直位置デー
タφＬ，φＲ及び眼間距離データＤから、次式（１）を
用いて装着者の顔面から左右の視線方向の交点までの距
離Ｒを算出する。

【００１８】 Ｒ＝ｆ（θＬ，θＲ，φＬ，φＲ，Ｄ）…（１） 上記（１）式の具体例として、例えば図２に示すような
２次元の例では距離Ｒは次式（２）を用いて算出され
る。

【００１９】 Ｒ＝Ｄ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） …（２） さらに、第１の画像生成回路１０は、画像内容制御部た
る操縦桿に模したジョイスティック１１からの出力信号
に基づきコックピットから見える外界像や敵機の像を生
成する。即ち、例えば当該ジョイスティック１１を右に
倒せば飛行機が右に旋回したかの如き画像が生成される
ことになる。

【００２０】そして、第２の画像生成回路１２は、スー
パーインポーズ像を画像提示位置切換部である切り換え
スイッチ１３がオンの場合は距離算出回路３が上記
（１）式を用いて算出した距離Ｒの位置に、また、オフ
の場合は予め設定されたある一定の距離に提示されるよ
うに適当な視差をつけて生成する。

【００２１】こうして、上記第１及び第２の画像生成回
路１０，１２による２つの生成画像は、表示画像構成要
素間の視点に対する前後関係を考慮したフレームメモリ
であるＺバッファ等の画像合成回路１７Ｒ、１７Ｌを用
いて１つの画像に合成され、左右眼用画像提示部１Ｌ，
１Ｒを介してＨＭＤ装着者に提示される。

【００２２】ところで、人間の眼球運動には本人の意思
とは無関係な不随意運動が含まれるため、本人は一点を
見つめているつもりでいても、実際のスーパーインポー
ズ像の提示位置は不安定なものとなってしまう。この眼
球の不随意運動に起因する不安定性は、低域通過フィル
タを介して視線方向計測データから高周波ノイズを除去
することにより安定化することが可能である。

【００２３】さらに、上記ジョイスティックを用いて第
２の画像の表示位置を指定するような仕様とすれば、視
線方向のデータをスーパーインポーズ像の提示距離の算
出のみに使用することになるため、これにより上記眼球
の不随意運動に伴う提示位置の不安定性を除去すること
もできる。

【００２４】以下、図３を参照して、上記第１及び第２
の画像生成回路１０，１２が生成する画像間の関係をよ
り詳細に説明する。尚、以下の説明において、画像提示
位置切り換え部である切り換えスイッチ１３は常にオン
であり、スーパーインポーズ像はＨＭＤ装着者から距離
Ｒの位置に提示されるものとする。

【００２５】先ず、画像内容制御部として用いられるジ
ョイスティック１１のハンドルが中立状態の時に、第１
の画像生成回路１０が図３（ａ）に示すような外界像を
生成しており、且つ、ＨＭＤ装着者が敵機を目で追尾し
ているものとする。この場合には、第２の画像生成回路
１２は図３（ｂ）に示すようなスーパーインポーズ像を
図３（ｃ）に示すようにＨＭＤ装着者から距離Ｒ１の位
置に提示されるように生成する。従って、ＨＭＤ装着者
は最終的には図３（ｄ）に示すように、ＨＵＤごしに外
界像を見ているがごとき画像を観察することになる。但
し、スーパーインポーズ像は敵機と同じ距離に提示され
ている。

【００２６】この状態からジョイスティック１１のハン
ドルを右に倒したとすると、第１の画像生成回路１０は
図３（ｅ）に示すように、あたかも飛行機が右旋回した
かのような外界像を生成し、ＨＭＤ装着者に自分が本当
に飛行しているがごとき臨場感を与える。この場合、一
般的に、目で追尾中の敵機までの距離は以前と変わって
しまうため、第２の画像生成回路１２は図３（ｇ）に示
す新しい提示位置Ｒ２にスーパーインポーズ像を生成す
る。

【００２７】この際、図３（ｆ）に示すようにスーパー
インポーズ像の見かけの大きさを以前と同じに保たなけ
ればならない。なお、例えば敵機等の対象物の大きさを
示すスケール等をスーパーインポーズ表示する場合にお
いては、第２の画像生成回路１２は、スーパーインポー
ズ像の倍率を適当に調整することで、対象物に見合った
大きさで表示することができる。

【００２８】こうして、ＨＭＤ装着者は最終的に図３
（ｈ）に示すように、ＨＵＤごしに外界像を見ているが
ごとき画像を観察することになる。但し、今回もスーパ
ーインポーズ像は敵機と同じ位置に提示されているた
め、ＨＭＤ装着者は両者を見るために目の焦点を調節す
る必要がない。

【００２９】ここで、図４に示されるように、第２の画
像生成回路１２がスーパーインポーズ像をＨＭＤ装着者
の顔面から半径Ｒの球面上に提示するように構成するこ
ともできる。かかる場合、ＨＭＤ装着者は敵機の位置
（注視点Ａ）から目の焦点を調節する必要なく、スーパ
ーインポーズ像の任意の部分（注視点Ｂ）を観察するこ
とが可能となる。尚、この場合も注視している敵機の位
置が変化するに伴って半径Ｒが算出され、スーパーイン
ポーズの表示位置が更新されることになる。

【００３０】次に図５を用いて第１の実施の形態の改良
例を説明する。一般的に、敵機が１機も存在しない場合
や、逆に数機同時に飛行中の場合もあるため、ＨＭＤ装
着者が常にある特定の対象物にのみ注視している訳では
ないことは明らかである。従って、もし常時スーパーイ
ンポーズ像がＨＭＤ装着者の顔面から左右の視線方向の
交点までの距離Ｒに提示されるように第２の画像生成回
路１２が構成されていたとするならば、必要を感じない
場合でも終始スーパーインポーズ像の提示位置が変化し
てしまうため、かえってＨＭＤ装着者は疲労したり気分
が悪くなってしまう可能性がある。

【００３１】この改良例では、普段はスーパーインポー
ズ像を無限遠方（Ｓ１）、もしくは予め設定した特定の
距離（Ｓ２）に提示しておき、敵機に対する追尾開始等
で必要が生じた場合にのみスイッチ等を操作することに
より、画像提示位置切り換え部１３を切り換えてスーパ
ーインポーズ像を動的に変化する距離Ｒの位置（Ｓ３）
に提示するように第２の画像生成回路１２を構成する。

【００３２】このような構成とすることにより、観察者
が所望とするときのみスーパーインポーズ像の提示位置
を変化することができ、ＨＭＤ装着者の不快感を無く
し、疲労を軽減することができる。

【００３３】以上、本発明の第１の実施の形態について
説明したが、本発明はこれに限定されることなく、種々
の改良・変更が可能である。例えば、本実施の形態では
外界像を生成する第１の画像生成回路１０と、スーパー
インポーズ像を生成する第２の画像生成回路１２が別々
のハードウェアである場合を示したが、当然のことなが
ら１つのハードウェアで画像生成回路を構成し、ソフト
ウェア的に２つの画像を生成・合成するようにしてもよ
い。

【００３４】さらに、第１の実施の形態では画像内容制
御部としてジョイスティック１１のみを用いた例を示し
たが、従来のように磁気あるいは超音波センサ等を用い
た頭部位置・姿勢計測装置を併用することも勿論可能で
ある。更に、第１の実施例では視線方向計測方法として
強膜反射法に基づく例を示したが、従来の技術で説明し
たような他の方法を採用してもよいことは勿論である。

【００３５】次に図６は第２の実施の形態に係る立体画
像表示装置の構成を示す図である。尚、前述した第１の
実施の形態と同じ構成、動作をする構成要素には同一の
符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３６】同図に示されるように、第２の実施例は、
第１の実施の形態の距離算出回路３と画像提示位置切り
換え部であるスイッチ１３の間に距離記憶回路１４と距
離予測回路１５とが付加された構成となっている。距離
記憶回路１４及び距離予測回路１５には、クロック発振
回路１６から、第２の画像生成回路１２が距離算出回路
３から出力される距離Ｒのデータを受け取ってから新た
なスーパーインポーズ像の生成を完了するまでに必要な
時間ΔＴ間隔で周期的なクロック信号が供給されてい
る。距離記憶回路１４は、このクロック信号を受けてΔ
Ｔ間隔で距離算出回路３から出力される距離Ｒのデータ
をサンプリングし記憶する。

【００３７】そして、距離予測回路１５は距離記憶回路
１４が記憶している過去の距離Ｒのデータを用いて、Ｈ
ＭＤに提示されているスーパーインポーズ像を更新する
ために第２の画像生成部が新たなスーパーインポーズ像
の生成を完了する時刻Ｔでの距離Ｒ（Ｔ）を予測し、第
２の画像生成回路１２に出力する。

【００３８】即ち、距離記憶回路１４が記憶している過
去の距離ＲのデータをＲ（Ｔ−ΔＴ）、Ｒ（Ｔ−２Δ
Ｔ）、Ｒ（Ｔ−３ΔＴ）、…とすると、距離予測回路１
５は次式（３）を用いて時刻Ｔでの距離Ｒを予測する。

【００３９】 Ｒ（Ｔ）＝ｇ（Ｒ（Ｔ−ΔＴ），Ｒ（Ｔ−２ΔＴ），Ｒ（Ｔ−３ΔＴ），…） …（３） 上記（３）式の具体例として距離Ｒ（Ｔ）の予測方法に
線形予測を用いた場合、距離Ｒ（Ｔ）は次式（４）を用
いて算出される。

【００４０】 Ｒ（Ｔ）＝２Ｒ（Ｔ−ΔＴ）−Ｒ（Ｔ−２ΔＴ）…（４） 第２の画像生成回路１２は距離Ｒ（Ｔ）の位置に提示さ
れるように適当な視差をつけたスーパーインポーズ像を
時刻Ｔに生成するため、ＨＭＤ装着者の視線移動に対応
したスーパーインポーズ像の追従性を向上させることが
可能となる。

【００４１】以上、第２の実施の形態について説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、本発明の要旨
を変更しない範囲内において種々の変更を施すことが可
能である。例えば、第２の実施の形態では距離Ｒの予測
方法に線形予測を用いる例を示したが、スプライン補間
やカルマンフィルタ等他の原理に基づく予測方法を用い
てもよいことは勿論である。また、第２の実施の形態で
はクロック信号としてΔＴ間隔の周期信号を用いる例を
示したが、過去の距離Ｒのデータから時刻Ｔでの距離Ｒ
（Ｔ）を予測できるならば周期信号である必然性はな
い。

【００４２】以上、本発明の実施の形態に係る立体画像
表示装置について説明したが、上記実施の形態には以下
の内容が含まれる。 （１）観察者の左眼及び右眼に提示する第１の画像を生
成する第１の画像生成手段と、上記観察者の左眼及び右
眼に上記第１の画像生成手段で生成した左眼用及び右眼
用の画像をそれぞれ提示する左眼用及び右眼用画像提示
手段と、上記観察者の左眼及び右眼の視線方向をそれぞ
れ計測する左眼用及び右眼用視線方向計測手段と、上記
観察者の眼間距離を記憶する眼間距離記憶手段と、上記
眼間距離記憶手段に記憶された眼間距離と、上記左眼用
及び右眼用視線方向計測手段で求めた視線方向とから、
観察者が見ている第１の画像内の対象物が存在する位置
から観察者の顔面までの距離Ｒを算出する距離算出手段
と、上記距離Ｒの面上に存在させるべく、上記観察者の
左眼及び右眼の視線を上記距離Ｒの位置で交差させるた
めの所定の視差を設けた第２の画像を生成する第２の画
像生成手段と、上記第１の画像と第２の画像を合成し、
上記左眼用及び右眼用画像提示手段に提示する画像合成
手段と、を具備することを特徴とする立体画像表示装
置。

【００４３】この態様は上記第１の実施の形態に対応す
る。即ち、上記第１の画像生成手段は第１の画像生成回
路１０に、上記左眼用及び右眼用画像提示手段は左右眼
用画像提示部１Ｌ，１Ｒに、眼間距離記憶手段は眼間距
離計測回路９に、距離算出手段は距離算出回路１３に、
第２の画像生成手段は第２の画像生成回路１２に、画像
合成手段は画像合成回路１７Ｌ，１７Ｒに例えば対応す
る（図１参照）。

【００４４】このような構成では、観察者の眼間距離
と、左右の眼の視線方向の情報に基づいて観察者の左右
の視線の交点までの距離Ｒ、即ち観察者が第１の画像上
で観察している対象物までの距離Ｒを算出し、当該距離
Ｒの位置にスーパーインポーズ等の第２の画像を適当な
視差をつけて表示する。

【００４５】従って、観察者への眼の焦点調節を必要以
上に強いることもなく、長時間使用しても疲労が少ない
といった効果がある。 （２）上記距離算出手段により算出された観察者の顔面
から距離Ｒの面上に存在させる上記第２の画像の提示位
置を、観察者の見ている位置に対応させて随時更新する
ことを特徴とする上記（１）に記載の立体画像表示装
置。

【００４６】この態様は上記第１の実施の形態に相当す
る。即ち、第１の画像上の観察者の視線位置、即ち敵機
等の対象物の位置が変化し、それに伴って観察者の視線
方向が変わる毎に、新たな視線方向の情報に基づいて距
離Ｒが算出され、第２の画像の提示位置が更新される。

【００４７】従って、敵機等の移動に対応した追従性の
よい観察を行うことができる。 （３）上記距離算出手段により、上記眼間距離記憶手段
に記憶された眼間距離と、上記左眼用及び右眼用視線方
向計測手段で求めた視線方向とから、上記観察者が見て
いる第１の画像上の対象物が存在する位置から観察者の
顔面までの距離Ｒを算出するときに、視線方向に係る情
報の高周波成分を除去することを特徴とする上記（２）
に記載の立体画像表示装置。

【００４８】この態様は上記第１の実施の形態に対応す
る。即ち、具体的には、ローパスフィルタを介して視線
情報の高周波成分を除去したり、視線方向のサンプリン
グの時間間隔を延ばすことを行う。

【００４９】従って、人間の眼球の不随意運動によるス
ーパーインポーズ像の提示位置の不安定化を防止するこ
とができる。 （４）上記距離算出手段により算出された上記観察者の
顔面から左右の視線方向の交点までの距離Ｒを時系列で
記憶する距離記憶手段と、上記左眼及び右眼用画像提示
手段に提示されている第２の画像を更新するために、上
記第２の画像生成手段が新たな第２の画像の生成を完了
する時刻Ｔでの距離Ｒ（Ｔ）を、上記距離記憶手段に記
憶されている距離Ｒのデータから予測する距離予測手段
と、を更に具備したことを特徴とする上記（２）に記載
の立体画像表示装置。

【００５０】この態様は上記第２の実施の形態に対応す
る。即ち、上記距離記憶手段は図６の距離記憶回路１４
に相当し、距離予測手段は距離予測回路１５に相当す
る。この構成によれば、ＨＭＤに提示されているスーパ
ーインポーズ像を更新するために第２の画像生成部１２
が新たなスーパーインポーズ像の生成を完了する時刻Ｔ
での距離Ｒ（Ｔ）の予測位置に第２画像生成部１２がス
ーパーインポーズ像を提示するため、操作者の視線移動
に対応したスーパーインポーズ像の追従性を向上させる
ことが可能となる。 （５）上記観察者の顔面から距離Ｒの面上に存在させる
第２の画像の提示位置を、当該観察者が所望とする位置
に設定するための入力手段を更に具備することを特徴と
する上記（１）に記載の立体画像表示装置。

【００５１】この態様は上記第１の実施の形態に相当す
る。即ち、この構成によれば、ジョイスティック等の操
作により設定された位置にスーパーインポーズ像が提示
される。また、視線方向データの利用をスーパーインポ
ーズ像の提示距離の算出のみに限定しているため眼球の
不随意運動に伴う提示位置の不安定性を除去することが
できる。従って、ＨＭＤ装着者の目の焦点調節の回数を
減らして目への負担を軽減することが可能となる。 （６）上記第２の画像生成手段は、観察者の顔面から半
径Ｒの略球面上に第２の画像を提示することを特徴とす
る上記（１）〜（５）に記載の立体画像表示装置。

【００５２】この態様は上記第１の実施の形態の改良例
に相当する（図４参照）。この構成によれば、第２の画
像生成部１２がＨＭＤ装着者の顔面から半径Ｒの球面上
にスーパーインポーズ像を提示するため、スーパーイン
ポーズ像の任意の場所を見ても焦点調節をする必要がな
く、観察者の目への負担を軽減することが可能となる。 （７）上記第２の画像を通常は観察者の顔面から所定距
離に存在させるように上記左眼用及び右眼用画像提示手
段生成手段に提示し、観察者が所望とするときに上記距
離算出手段により算出された距離Ｒの位置に第２の画像
を提示するように切り換える切換手段を更に具備するこ
とを特徴とする上記（１）〜（６）に記載の立体画像表
示装置。

【００５３】この態様は上記第１の実施の形態の改良例
に相当する（図５参照）。この構成によれば、普段はス
ーパーインポーズ像を無限遠方、もしくは予め設定した
特定の距離に提示しておき、必要が生じた場合にのみ画
像提示位置切り換え部を切り換えて距離Ｒの位置に提示
するようにできるため、ＨＭＤ装着者の疲労を軽減する
ことが可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
観察者への眼の焦点調節を必要以上に強いることなく、
長時間使用しても疲労の少ない立体画像表示装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る立体画像表示
装置の構成を示す図である。

【図２】装着者の左右の眼の視線方向の交点までの距離
Ｒを求める手法を説明するための図である。

【図３】第１の実施の形態に係る立体画像表示装置にお
いて、第１及び第２の画像生成回路１０，１２が生成す
る画像間の関係を説明するための図である。

【図４】第２の画像生成回路１２がスーパーインポーズ
像をＨＭＤ装着者の顔面から半径Ｒの球面上に提示する
ように構成されている第１の実施の形態の改良例を示す
図である。

【図５】画像提示位置切り換え部１３の使用方法を詳し
く説明するための図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る立体画像表示
装置の構成を示す図である。

【図７】従来技術に係る立体画像表示装置によるスーパ
ーインポーズ表示を説明するための図である。

【符号の説明】 １Ｌ…左眼用画像提示部、１Ｒ…左眼用画像提示部、２
Ｌ…左眼用視線方向計測回路、２Ｒ…右眼用視線方向計
測回路、３…距離算出回路、４…眼間距離調節用シャフ
ト、５…眼間距離調節用つまみ、６…フレーム、７…ポ
テンショメータ、８Ｌ，８Ｒ…取り付け部材、９…眼間
距離計測回路、１０…第１の画像生成回路、１１…画像
内容制御部、１２…第２の画像生成回路、１３…切り換
えスイッチ、１４…距離記憶回路、１５…距離予測回
路、１６…クロック発振回路、１７Ｌ，１７Ｒ…画像合
成回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｇ 5/38 9377−5Ｈ Ｇ０９Ｇ 5/38 Ｂ Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04 // Ａ４２Ｂ 3/30 Ａ４２Ｂ 3/30

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者の左眼及び右眼に提示する第１の
   画像を生成する第１の画像生成手段と、 上記観察者の左眼及び右眼に上記第１の画像生成手段で
   生成した左眼用及び右眼用の画像をそれぞれ提示する左
   眼用及び右眼用画像提示手段と、 上記観察者の左眼及び右眼の視線方向をそれぞれ計測す
   る左眼用及び右眼用視線方向計測手段と、 上記観察者の眼間距離を記憶する眼間距離記憶手段と、 上記眼間距離記憶手段に記憶された眼間距離と、上記左
   眼用及び右眼用視線方向計測手段で求めた視線方向とか
   ら、観察者が見ている第１の画像内の対象物が存在する
   位置から観察者の顔面までの距離Ｒを算出する距離算出
   手段と、 上記距離Ｒの面上に存在させるべく、上記観察者の左眼
   及び右眼の視線を上記距離Ｒの位置で交差させるための
   所定の視差を設けた第２の画像を生成する第２の画像生
   成手段と、 上記第１の画像と第２の画像を合成し、上記左眼用及び
   右眼用画像提示手段に提示する画像合成手段と、を具備
   することを特徴とする立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 上記距離算出手段により算出された観察
   者の顔面から距離Ｒの面上に存在させる上記第２の画像
   の提示位置を、観察者の見ている位置に対応させて随時
   更新することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表
   示装置。
3. 【請求項３】 上記観察者の顔面から距離Ｒの面上に存
   在させる第２の画像の提示位置を、当該観察者が所望と
   する位置に設定するための入力手段を更に具備すること
   を特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。