JPH09127455A - 表示装置 - Google Patents
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- JPH09127455A JPH09127455A JP7310068A JP31006895A JPH09127455A JP H09127455 A JPH09127455 A JP H09127455A JP 7310068 A JP7310068 A JP 7310068A JP 31006895 A JP31006895 A JP 31006895A JP H09127455 A JPH09127455 A JP H09127455A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シースルー画像に対しオーバーラップする文
字情報を立体的に表示することにより双方の情報を良好
に観察することができる表示装置を得ること。 【解決手段】 表示手段に表示した表示情報からの光束
を光束結合素子を含む光学系により観察者に導光すると
共に該光束結合素子を介して該表示情報と該観察者の前
方視野の映像情報とを空間的に重畳させて双方の情報を
観察する際、該表示情報のうちの一部の表示部を立体表
示するようにしたこと。
字情報を立体的に表示することにより双方の情報を良好
に観察することができる表示装置を得ること。 【解決手段】 表示手段に表示した表示情報からの光束
を光束結合素子を含む光学系により観察者に導光すると
共に該光束結合素子を介して該表示情報と該観察者の前
方視野の映像情報とを空間的に重畳させて双方の情報を
観察する際、該表示情報のうちの一部の表示部を立体表
示するようにしたこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表示装置に関し、特
に表示手段に表示した文字情報を含む表示情報を観察者
の眼球に導光して該表示情報を外界の映像情報と空間的
に重畳して双方の情報を観察する（際、表示情報の一部
の表示部を立体表示）ようにした、所謂ヘッドマウント
ディスプレーと称されるメガネ型、ゴーグル型、ヘルメ
ット型の表示装置に関するものである。
に表示手段に表示した文字情報を含む表示情報を観察者
の眼球に導光して該表示情報を外界の映像情報と空間的
に重畳して双方の情報を観察する（際、表示情報の一部
の表示部を立体表示）ようにした、所謂ヘッドマウント
ディスプレーと称されるメガネ型、ゴーグル型、ヘルメ
ット型の表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より観察者の頭部に装着して表示手
段に表示した文字情報を含む表示情報を観察者の眼球に
導光して観察するようにしたヘッドマウントディスプレ
ーと称される表示装置が種々提案されている。この表示
装置のうちハーフミラーやホログラム等の光束結合素子
を利用して表示手段で表示した表示情報と観察者の前方
視野の画像情報や景色等の外界の映像情報（シースルー
映像情報ともいう。）とを空間的に重畳（オーバーラッ
プ）させて、双方の情報を同一視野で観察するようにし
たシースルー可能な表示装置が種々と提案されている。
段に表示した文字情報を含む表示情報を観察者の眼球に
導光して観察するようにしたヘッドマウントディスプレ
ーと称される表示装置が種々提案されている。この表示
装置のうちハーフミラーやホログラム等の光束結合素子
を利用して表示手段で表示した表示情報と観察者の前方
視野の画像情報や景色等の外界の映像情報（シースルー
映像情報ともいう。）とを空間的に重畳（オーバーラッ
プ）させて、双方の情報を同一視野で観察するようにし
たシースルー可能な表示装置が種々と提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のシースルー可能
な表示装置ではシースルー映像情報（シースルー画像）
と表示手段で表示した表示情報とが混在している。この
為、双方の情報が観察しずらくなり、また双方の情報を
良好に観察するのが困難であった。特に文字情報や簡易
図形等のように観察者に必要な情報を与える為の表示情
報が観察しずらくなってくるという問題点があった。
な表示装置ではシースルー映像情報（シースルー画像）
と表示手段で表示した表示情報とが混在している。この
為、双方の情報が観察しずらくなり、また双方の情報を
良好に観察するのが困難であった。特に文字情報や簡易
図形等のように観察者に必要な情報を与える為の表示情
報が観察しずらくなってくるという問題点があった。
【０００４】本発明は表示手段に表示する表示情報のう
ち、予め設定した一部の表示部を立体表示することによ
り、表示情報及びシースルー映像情報の双方を同一視野
で良好に観察することができる表示装置の提供を目的と
する。
ち、予め設定した一部の表示部を立体表示することによ
り、表示情報及びシースルー映像情報の双方を同一視野
で良好に観察することができる表示装置の提供を目的と
する。
【０００５】特に本発明は次のうちの少なくとも１つの
事項を満足する表示装置の提供を目的としている。 （Ａ１）シースルー画像にオーバーラップ表示される表
示情報のうち文字情報をシースルー画像に対し、立体表
示することにより文字情報を見やすくすること。 （Ａ２）表示する文字情報を立体視可能な左右眼用デー
タに変換する手段を設け、表示文字情報を出力する機能
を簡易化すること。 （Ａ３）１つの文字データ（片眼のデータ）にて立体視
可能とし、表示文字情報を出力する機能を簡略化するこ
と。 （Ａ４）立体的に表示される文字情報のシースルー映像
情報に対する空間的な見えの位置を容易に可変とするこ
と。 （Ａ５）選択することによりモード等の切り換えが可能
な立体表示された文字情報や簡易図形の選択を、観察者
の視線の動きにより可能とすること。
事項を満足する表示装置の提供を目的としている。 （Ａ１）シースルー画像にオーバーラップ表示される表
示情報のうち文字情報をシースルー画像に対し、立体表
示することにより文字情報を見やすくすること。 （Ａ２）表示する文字情報を立体視可能な左右眼用デー
タに変換する手段を設け、表示文字情報を出力する機能
を簡易化すること。 （Ａ３）１つの文字データ（片眼のデータ）にて立体視
可能とし、表示文字情報を出力する機能を簡略化するこ
と。 （Ａ４）立体的に表示される文字情報のシースルー映像
情報に対する空間的な見えの位置を容易に可変とするこ
と。 （Ａ５）選択することによりモード等の切り換えが可能
な立体表示された文字情報や簡易図形の選択を、観察者
の視線の動きにより可能とすること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、 （１−１）表示手段に表示した表示情報からの光束を光
束結合素子を含む光学系により観察者に導光すると共に
該光束結合素子を介して該表示情報と該観察者の前方視
野の映像情報とを空間的に重畳させて双方の情報を観察
する際、該表示情報のうちの一部の表示部を立体表示す
るようにしたことを特徴としている。
束結合素子を含む光学系により観察者に導光すると共に
該光束結合素子を介して該表示情報と該観察者の前方視
野の映像情報とを空間的に重畳させて双方の情報を観察
する際、該表示情報のうちの一部の表示部を立体表示す
るようにしたことを特徴としている。
【０００７】特に、（１−１−１）前記一部の表示部は
画像処理手段で立体表示可能な画像に変換しているこ
と、（１−１−２）前記一部の表示部は文字情報が表示
されている領域であること等を特徴としている。
画像処理手段で立体表示可能な画像に変換しているこ
と、（１−１−２）前記一部の表示部は文字情報が表示
されている領域であること等を特徴としている。
【０００８】（１−２）光束結合素子を含む光学系と表
示情報を表示する表示手段とを観察者の左右眼用に各々
設け、該表示手段に表示した表示情報からの光束を該光
学系を利用して観察者に導光すると共に該光束結合素子
を介して該素子情報と該観察者の前方視野の映像情報を
空間的に重畳させて、双方の情報を観察する際、該左右
眼用の表示手段は同一の表示情報を表示するときは左右
眼に視差が生じ、立体視できるように配置していること
を特徴としている。
示情報を表示する表示手段とを観察者の左右眼用に各々
設け、該表示手段に表示した表示情報からの光束を該光
学系を利用して観察者に導光すると共に該光束結合素子
を介して該素子情報と該観察者の前方視野の映像情報を
空間的に重畳させて、双方の情報を観察する際、該左右
眼用の表示手段は同一の表示情報を表示するときは左右
眼に視差が生じ、立体視できるように配置していること
を特徴としている。
【０００９】特に、（１−２−１）前記左右眼用の表示
手段は視差の調整が可能な調整部材を有していることを
特徴としている。
手段は視差の調整が可能な調整部材を有していることを
特徴としている。
【００１０】（１−３）表示情報を表示する表示手段
と、該表示手段で表示した表示情報からの光束を観察者
に導光し、該表示情報と観察者の前方視野の映像情報と
を空間的に重畳させて双方の情報を観察する光束結合素
子を含む光学系と、該観察者の眼球に光源手段からの光
束を入射させ、該眼球からの反射光束を結像光学系によ
り撮像手段に導光し、該撮像手段からの信号を用いて該
観察者の視線情報を検出する視線検出系とを有し、該表
示情報のうちの一部の表示部を立体表示すると共に該一
部の表示部を該視線検出手段からの視線情報に基づいて
選択可能となるように設定したことを特徴としている。
と、該表示手段で表示した表示情報からの光束を観察者
に導光し、該表示情報と観察者の前方視野の映像情報と
を空間的に重畳させて双方の情報を観察する光束結合素
子を含む光学系と、該観察者の眼球に光源手段からの光
束を入射させ、該眼球からの反射光束を結像光学系によ
り撮像手段に導光し、該撮像手段からの信号を用いて該
観察者の視線情報を検出する視線検出系とを有し、該表
示情報のうちの一部の表示部を立体表示すると共に該一
部の表示部を該視線検出手段からの視線情報に基づいて
選択可能となるように設定したことを特徴としている。
【００１１】特に、（１−３−１）前記一部の表示部は
文字情報が表示されている領域であることを特徴として
いる。
文字情報が表示されている領域であることを特徴として
いる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
ブロック図である。図１２は本発明の表示装置１２１を
観察者の頭部１２２に装着したときの概略図である。
ブロック図である。図１２は本発明の表示装置１２１を
観察者の頭部１２２に装着したときの概略図である。
【００１３】図１において画像処理手段としてのコンピ
ュータ１０９より、表示情報のうちの一部の表示部であ
る立体表示するための左右眼用の文字情報が例えばＶＧ
Ａ信号として出力され、ＶＧＡーＮＴＳＣ変換器１０８
により左右眼用の文字情報がそれぞれＮＴＳＣ信号に変
換される。変換された左右眼用の文字情報を示すＮＴＳ
Ｃ信号は、左眼及び右眼用の表示手段としての表示素子
（例えば液晶パネル）を駆動する表示駆動器１０６，１
０７に送られる。表示駆動器１０６は左眼用の文字情報
を左眼用の表示素子１０２に表示する。表示素子１０２
用のバックライト１０４から照射された光は表示素子１
０２を通り、左眼用光学系１００により観察者の左眼１
１０に入射し、左眼用の文字情報が左眼に観察されるこ
とになる。
ュータ１０９より、表示情報のうちの一部の表示部であ
る立体表示するための左右眼用の文字情報が例えばＶＧ
Ａ信号として出力され、ＶＧＡーＮＴＳＣ変換器１０８
により左右眼用の文字情報がそれぞれＮＴＳＣ信号に変
換される。変換された左右眼用の文字情報を示すＮＴＳ
Ｃ信号は、左眼及び右眼用の表示手段としての表示素子
（例えば液晶パネル）を駆動する表示駆動器１０６，１
０７に送られる。表示駆動器１０６は左眼用の文字情報
を左眼用の表示素子１０２に表示する。表示素子１０２
用のバックライト１０４から照射された光は表示素子１
０２を通り、左眼用光学系１００により観察者の左眼１
１０に入射し、左眼用の文字情報が左眼に観察されるこ
とになる。
【００１４】同様に、表示駆動器１０７は右眼用の文字
情報を右眼用の表示素子１０３に表示する。表示素子１
０３用のバックライト１０５から照射された光は表示素
子１０５を通り、右眼用光学系１０１により観察者の右
眼１１１に入射し、右眼用の文字情報が右眼に観察され
ることになる。
情報を右眼用の表示素子１０３に表示する。表示素子１
０３用のバックライト１０５から照射された光は表示素
子１０５を通り、右眼用光学系１０１により観察者の右
眼１１１に入射し、右眼用の文字情報が右眼に観察され
ることになる。
【００１５】図２は図１の左眼用の光学系１００の光学
作用を示す説明図である。
作用を示す説明図である。
【００１６】図２において左眼用の表示駆動回路１０６
により、左眼用の表示素子１０２に左眼用の文字情報が
表示される。図に不記載のバックライト点灯回路により
点灯されるバックライト１０４より発せられた光が表示
素子１０２を通り、２つのプリズム１００ー１，１００
ー２で構成される光学系１００に入射する。光学系１０
０のうち、プリズム１００ー１の入射面１００−１ａに
入射し、プリズム１００ー１の全反射面１００ー１ｂに
臨界角以上で入射し、全反射されたのち凹面のハーフミ
ラー面（光束結合素子）１００ー１ｃにて反射され、全
反射面１００ー１ｂに臨界角以下で入射し透過して、観
察者の左眼１１０に入射する。
により、左眼用の表示素子１０２に左眼用の文字情報が
表示される。図に不記載のバックライト点灯回路により
点灯されるバックライト１０４より発せられた光が表示
素子１０２を通り、２つのプリズム１００ー１，１００
ー２で構成される光学系１００に入射する。光学系１０
０のうち、プリズム１００ー１の入射面１００−１ａに
入射し、プリズム１００ー１の全反射面１００ー１ｂに
臨界角以上で入射し、全反射されたのち凹面のハーフミ
ラー面（光束結合素子）１００ー１ｃにて反射され、全
反射面１００ー１ｂに臨界角以下で入射し透過して、観
察者の左眼１１０に入射する。
【００１７】また、プリズム１００ー２を通り外界の被
写体画像（映像情報）１０９（本実施形態ではコンピュ
ータの画面）がハーフミラー面１００ー１ｃを通り、全
反射面１００ー１ｂに臨界角以下で入射し透過して、観
察者の眼１１０にシースルー画像として入射される。
写体画像（映像情報）１０９（本実施形態ではコンピュ
ータの画面）がハーフミラー面１００ー１ｃを通り、全
反射面１００ー１ｂに臨界角以下で入射し透過して、観
察者の眼１１０にシースルー画像として入射される。
【００１８】右眼用の光学系１０１においても左眼用の
光学系１００と同様である。但し、後述するように左眼
用の表示素子１０２と右眼用の表示素子１０３に表示す
る表示情報のうち、一部の表示部には、例えば文字情報
等は視差のある表示情報となるように表示して立体視す
るようにしている。
光学系１００と同様である。但し、後述するように左眼
用の表示素子１０２と右眼用の表示素子１０３に表示す
る表示情報のうち、一部の表示部には、例えば文字情報
等は視差のある表示情報となるように表示して立体視す
るようにしている。
【００１９】図３は図１の左眼用の光学系１００を介し
て観察される表示情報１０２ａと映像情報（シースルー
画像）１０９ａの概念図である。同図ではシースルー画
像１０９ーａに、表示素子１０２に表示された左眼用の
文字情報１０２ａがオーバーラップ表示しているのを示
している。右眼も同様に構成され、シースルー画像に右
眼用の文字情報がオーバーラップ表示される。
て観察される表示情報１０２ａと映像情報（シースルー
画像）１０９ａの概念図である。同図ではシースルー画
像１０９ーａに、表示素子１０２に表示された左眼用の
文字情報１０２ａがオーバーラップ表示しているのを示
している。右眼も同様に構成され、シースルー画像に右
眼用の文字情報がオーバーラップ表示される。
【００２０】図４は図１の左眼用の光学系１００と右眼
用の光学系１０１による表示情報１０２，１０３と映像
情報（シースルー画像）１０９との関係を示す概略図で
ある。同図では、文字情報は両眼視差が生ずるような画
像として表示素子１０２，１０３に表示し、これにより
光学系１００，１０１を通して見たとき、表示素子１０
２，１０３に表示される文字情報がシースルー画像１０
９に対し、空間上立体的に表示されているようにしてい
る。
用の光学系１０１による表示情報１０２，１０３と映像
情報（シースルー画像）１０９との関係を示す概略図で
ある。同図では、文字情報は両眼視差が生ずるような画
像として表示素子１０２，１０３に表示し、これにより
光学系１００，１０１を通して見たとき、表示素子１０
２，１０３に表示される文字情報がシースルー画像１０
９に対し、空間上立体的に表示されているようにしてい
る。
【００２１】図５は本実施形態１の表示駆動器（１０
６，１０７）の要部ブロック図である。図５において、
外部から入力された画像信号（本実施形態ではコンポジ
ット信号）は、Ｙ／Ｃ分離回路５１０を通り、輝度信号
と色信号に分離される。色信号は色信号処理回路５１１
にて信号レベル等の処理後、色復調回路５１２に送られ
る。色復調回路５１２にてＢ−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｒ−Ｙの信
号が復調されマトリクス回路５１４に送られる。
６，１０７）の要部ブロック図である。図５において、
外部から入力された画像信号（本実施形態ではコンポジ
ット信号）は、Ｙ／Ｃ分離回路５１０を通り、輝度信号
と色信号に分離される。色信号は色信号処理回路５１１
にて信号レベル等の処理後、色復調回路５１２に送られ
る。色復調回路５１２にてＢ−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｒ−Ｙの信
号が復調されマトリクス回路５１４に送られる。
【００２２】一方、Ｙ／Ｃ分離回路５１０にて分離され
た輝度信号は、同期分離回路５１３に送られ、複合同期
信号が切り取られ、マトリクス回路５１４に送られる。
マトリクス回路５１４では、入力される輝度信号（Ｙ信
号）と、Ｂ−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｂ−Ｙ信号よりＲ，Ｇ，Ｂ信
号を作り出し、映像信号処理回路５１５にて駆動に適し
た信号に変換され、Ｈ−ドライバ５１７に送られる。
た輝度信号は、同期分離回路５１３に送られ、複合同期
信号が切り取られ、マトリクス回路５１４に送られる。
マトリクス回路５１４では、入力される輝度信号（Ｙ信
号）と、Ｂ−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｂ−Ｙ信号よりＲ，Ｇ，Ｂ信
号を作り出し、映像信号処理回路５１５にて駆動に適し
た信号に変換され、Ｈ−ドライバ５１７に送られる。
【００２３】同期分離回路５１３から切り出された複合
同期信号は、タイミングコントロール回路５１６に送ら
れ、液晶パネル駆動用のタイミングクロックが作成さ
れ、Ｈ−ドライバ５１７、Ｖ−ドライバ５１８に送られ
る。Ｈ−ドライバ５１７、Ｖ−ドライバ５１８は入力さ
れるタイミングクロック信号とＲ，Ｇ，Ｂ信号により液
晶パネルに画像を表示する。
同期信号は、タイミングコントロール回路５１６に送ら
れ、液晶パネル駆動用のタイミングクロックが作成さ
れ、Ｈ−ドライバ５１７、Ｖ−ドライバ５１８に送られ
る。Ｈ−ドライバ５１７、Ｖ−ドライバ５１８は入力さ
れるタイミングクロック信号とＲ，Ｇ，Ｂ信号により液
晶パネルに画像を表示する。
【００２４】外部から入力される映像信号は、Ｙ／Ｃ分
離された信号であってもよい。Ｙ／Ｃ分離された信号を
入力する場合は、Ｙ／Ｃ分離回路５１０は不要である。
離された信号であってもよい。Ｙ／Ｃ分離された信号を
入力する場合は、Ｙ／Ｃ分離回路５１０は不要である。
【００２５】本実施形態では、ＶＧＡ−ＮＴＳＣ変換器
１０８を用いたが、表示素子がＶＧＡ対応となっていれ
ば不要である。
１０８を用いたが、表示素子がＶＧＡ対応となっていれ
ば不要である。
【００２６】また、ＶＧＡ−ＮＴＳＣ変換器１０８をコ
ンピュータ１０９に内臓しても良い。本実施形態では、
文字情報をコンピュータ１０９から出力しているが、出
力装置はビデオカメラ、スチルカメラ等の撮影装置や携
帯電話等の通信機などその他のものであっても良い。
ンピュータ１０９に内臓しても良い。本実施形態では、
文字情報をコンピュータ１０９から出力しているが、出
力装置はビデオカメラ、スチルカメラ等の撮影装置や携
帯電話等の通信機などその他のものであっても良い。
【００２７】空間的に立体表示する画像は、文字情報の
みならず簡易的な図形であってもよい。
みならず簡易的な図形であってもよい。
【００２８】本実施形態によれば、シースルー可能なヘ
ッドマウント型ディスプレイにおいて、オーバーラップ
表示される文字情報をシースルー画像に対して、空間的
に立体表示するため必要な文字情報が見やすく表示でき
る。
ッドマウント型ディスプレイにおいて、オーバーラップ
表示される文字情報をシースルー画像に対して、空間的
に立体表示するため必要な文字情報が見やすく表示でき
る。
【００２９】図６は本発明の実施形態２の要部概略図で
ある。図６においてシースルー画像にオーバーラップ表
示する文字情報が、コンピュータ１０９から１画像（片
眼画像）だけ出力される。出力された１画像分の文字情
報は画像処理回路１１２に入力する。画像処理回路１１
２では、入力された画像をそのまま片眼用の画像として
出力するとともに、視差が生ずる画像となるよう例えば
入力した画像を所定時間遅らせた画像を生成し、これを
もう一方の文字情報画像として出力するよう構成され
る。
ある。図６においてシースルー画像にオーバーラップ表
示する文字情報が、コンピュータ１０９から１画像（片
眼画像）だけ出力される。出力された１画像分の文字情
報は画像処理回路１１２に入力する。画像処理回路１１
２では、入力された画像をそのまま片眼用の画像として
出力するとともに、視差が生ずる画像となるよう例えば
入力した画像を所定時間遅らせた画像を生成し、これを
もう一方の文字情報画像として出力するよう構成され
る。
【００３０】画像を所定時間遅らせた画像を生成するに
は、例えば図７（Ａ）に示すように、入力画像を所定時
間遅延した画像を出力することにより実現される。各水
平走査ラインに表示を開始してから所定時間は表示すべ
く画像がないため、水平同期信号が入力されてから所定
時間は疑似信号を出力するよう構成すれば良い。
は、例えば図７（Ａ）に示すように、入力画像を所定時
間遅延した画像を出力することにより実現される。各水
平走査ラインに表示を開始してから所定時間は表示すべ
く画像がないため、水平同期信号が入力されてから所定
時間は疑似信号を出力するよう構成すれば良い。
【００３１】また図７（Ｂ）に示すように、いわゆるシ
フト回路を構成し、所定データ分はダミーの信号が順次
出力され、その後入力した画像が出力されるよう構成し
ても良い。
フト回路を構成し、所定データ分はダミーの信号が順次
出力され、その後入力した画像が出力されるよう構成し
ても良い。
【００３２】図６において画像処理回路１１２にて生成
された両眼用の文字情報画像は、表示駆動回路１０６，
１０７に送出され、表示素子１０２，１０３に左右画像
がそれぞれ表示される。表示素子１０２，１０３に表示
された文字情報は、光学系１００，１０１によりシース
ルー画像にオーバーラップ表示され、シースルー画像に
対し空間的に立体表示される。
された両眼用の文字情報画像は、表示駆動回路１０６，
１０７に送出され、表示素子１０２，１０３に左右画像
がそれぞれ表示される。表示素子１０２，１０３に表示
された文字情報は、光学系１００，１０１によりシース
ルー画像にオーバーラップ表示され、シースルー画像に
対し空間的に立体表示される。
【００３３】本実施形態によれば、文字情報を出力する
装置（本実施形態ではコンピュータ１０９）は、立体視
用に両眼用の画像を出力する必要がなく、立体視用の画
像を出力するハードウエア、或いはソフトウエアを用意
する必要がなくなる。
装置（本実施形態ではコンピュータ１０９）は、立体視
用に両眼用の画像を出力する必要がなく、立体視用の画
像を出力するハードウエア、或いはソフトウエアを用意
する必要がなくなる。
【００３４】上記構成により、図７（Ｃ）に示すごとく
視差を生ずる両眼用の映像を得ることが可能となる。
視差を生ずる両眼用の映像を得ることが可能となる。
【００３５】図７（Ａ），（Ｂ）の画像処理回路１１２
の実施形態において遅延量、シフト数を変更することに
より、シースルー画像に対し、空間的に立体視される位
置を可変とするよう構成することも可能である。
の実施形態において遅延量、シフト数を変更することに
より、シースルー画像に対し、空間的に立体視される位
置を可変とするよう構成することも可能である。
【００３６】図８は本発明の実施形態３の要部ブロック
図である。図８において、表示素子１０２，１０３は例
えば７セグメントアレイで構成され、表示素子に表示さ
れた文字情報が光学系１００，１０１を通り観察者の眼
に結像する際、左右眼の文字画像を観察する左右眼に立
体画像が観察されるような視差が生ずるように、表示素
子１０２，１０３が配置されている。
図である。図８において、表示素子１０２，１０３は例
えば７セグメントアレイで構成され、表示素子に表示さ
れた文字情報が光学系１００，１０１を通り観察者の眼
に結像する際、左右眼の文字画像を観察する左右眼に立
体画像が観察されるような視差が生ずるように、表示素
子１０２，１０３が配置されている。
【００３７】表示素子１０３は図８の矢印で示す方向
（観察の左右方向）に調整部材８０１により移動可能な
よう構成し、シースルー画像に対し空間的に立体視され
る位置が、可変可能なよう構成するようにしている。
（観察の左右方向）に調整部材８０１により移動可能な
よう構成し、シースルー画像に対し空間的に立体視され
る位置が、可変可能なよう構成するようにしている。
【００３８】また、表示素子は７セグメントアレイでな
く、２次元表示の一般的な液晶パネル等であってもよ
い。
く、２次元表示の一般的な液晶パネル等であってもよ
い。
【００３９】図９は本発明の実施形態４の要部ブロック
図である。本実施形態では立体表示された文字情報に観
察者が瞳を向けることにより、該観察者の視線を視線検
出系（視線検出回路１１４とイメージセンサ７１２を含
む）で検知してその文字情報が選択されたことを示すも
ので、コンピュータやカメラ等のモードや画面切り換え
等に応用できるものである。
図である。本実施形態では立体表示された文字情報に観
察者が瞳を向けることにより、該観察者の視線を視線検
出系（視線検出回路１１４とイメージセンサ７１２を含
む）で検知してその文字情報が選択されたことを示すも
ので、コンピュータやカメラ等のモードや画面切り換え
等に応用できるものである。
【００４０】図１０は本実施形態の視線検知系の構成の
概略図である。同図は図２の光学系に視線検出系を用い
た場合を示している。図１０において、２つの赤外発光
ダイオード７０６ａ，ｂ（図には一方のみ表示）から発
せられた赤外光は、観察者の瞳１１０の方向に投光さ
れ、瞳１１０にて反射され、光学プリズム１００ー１の
全反射面１００ー１ｂに臨界角以下で入射して透過し、
ハーフミラー面（曲面）１００ー１ｃで反射され、全反
射面１００ー１ｂに臨界角以上で入射し、この面１００
−１ｂにて反射され入射面１００−１ａを通り、ダイク
ロイックミラー１１３にて反射され、受光レンズ７１１
を通りイメージセンサ７１２に結像される。
概略図である。同図は図２の光学系に視線検出系を用い
た場合を示している。図１０において、２つの赤外発光
ダイオード７０６ａ，ｂ（図には一方のみ表示）から発
せられた赤外光は、観察者の瞳１１０の方向に投光さ
れ、瞳１１０にて反射され、光学プリズム１００ー１の
全反射面１００ー１ｂに臨界角以下で入射して透過し、
ハーフミラー面（曲面）１００ー１ｃで反射され、全反
射面１００ー１ｂに臨界角以上で入射し、この面１００
−１ｂにて反射され入射面１００−１ａを通り、ダイク
ロイックミラー１１３にて反射され、受光レンズ７１１
を通りイメージセンサ７１２に結像される。
【００４１】図１１（Ａ）はイメージセンサ７１２に投
影される像の説明図、図１１（Ｂ）はイメージセンサの
出力強度の説明図、図１１（Ｃ），（Ｄ）は視線検知方
法の原理を示す上面図と側面図である。
影される像の説明図、図１１（Ｂ）はイメージセンサの
出力強度の説明図、図１１（Ｃ），（Ｄ）は視線検知方
法の原理を示す上面図と側面図である。
【００４２】次に、図１１を用いて視線の検出方法を説
明する。まず図１１（Ｃ）において赤外発光ダイオード
７０６ｂより放射された赤外光は観察者の眼球７０８の
角膜７１０を照明する。このとき角膜７１０の表面で反
射した赤外光により形成される角膜反射像（虚像）は結
像レンズ７１１により集光され、イメージセンサ７１２
上の位置ｄ’に結像する。同様に赤外発光ダイオード７
０６ａより放射された赤外光は眼球の角膜７１０を照明
する。このとき角膜７１０の表面で反射した赤外光によ
り形成された角膜反射像ｅは、結像レンズ７１１により
集光され、イメージセンサ７１２上の位置ｅ’に結像す
る。また虹彩７０４の端部ａ，ｂからの光束は結像レン
ズ７１１を介してイメージセンサ７１２上の位置ａ’，
ｂ’に該端部ａ，ｂの像を結像する。結像レンズ７１１
の光軸に対する眼球７０８の光軸の回転角θが小さい場
合、虹彩７０４の端部ａ，ｂのｘ座標をｘａ，ｘｂとす
ると、ｘａ，ｘｂはイメージセンサ上で多数点求めるこ
とができる（図１１（Ａ）の中のｘ印）。そこでまず円
の最小自乗法にて瞳孔中心ｘｃを算出する。一方、角膜
７１０の曲率中心ｏのｘ座標をｘｏとすると、眼球７０
８の光軸に対する回転角θｘは、 ｏｃ＊ｓｉｎθｘ＝ｘｃーｘｏ ・・・・・・・・（１） となる。また、角膜反射像ｄとｅの中点ｋに所定の補正
値δｘを考慮してｘｏを求めると、 ｘｋ＝（ｘｄ＋ｘｅ）／２ ｘｏ＝（ｘｄ＋ｘｅ）／２＋δｘ ・・・・・・・・（２） ここでδｘは装置の設置方法／眼球距離等から幾何学的
に求められる数値であり、その算出方法は公知なので省
略する。よって、（１）を（２）へ代入しθｘを求める
と、 θｘ＝ａｒｃｓｉｎ［［ｘｃー｛（ｘｄ＋ｘｅ）／２＋δｘ｝］／ｏｃ］ ・・・・・・（３ ） となる。さらにイメージセンサ７１２上に投影された各
々の特徴点の座標を、’（ダッシュ）をつけて書き換え
ると θｘ＝ａｒｃｓｉｎ［［ｘｃ’ー｛（ｘｄ’＋ｘｅ’）／２＋δｘ’｝］／ ｏｃ／β］ ・・・・・・（４ ） となる。ここでβは結像レンズ７１１に対する眼球の距
離ｓｚｅにより決まる倍率で、実際は角膜反射像の間隔
ｘｄ’ーｘｅ’ の関数として求められる。
明する。まず図１１（Ｃ）において赤外発光ダイオード
７０６ｂより放射された赤外光は観察者の眼球７０８の
角膜７１０を照明する。このとき角膜７１０の表面で反
射した赤外光により形成される角膜反射像（虚像）は結
像レンズ７１１により集光され、イメージセンサ７１２
上の位置ｄ’に結像する。同様に赤外発光ダイオード７
０６ａより放射された赤外光は眼球の角膜７１０を照明
する。このとき角膜７１０の表面で反射した赤外光によ
り形成された角膜反射像ｅは、結像レンズ７１１により
集光され、イメージセンサ７１２上の位置ｅ’に結像す
る。また虹彩７０４の端部ａ，ｂからの光束は結像レン
ズ７１１を介してイメージセンサ７１２上の位置ａ’，
ｂ’に該端部ａ，ｂの像を結像する。結像レンズ７１１
の光軸に対する眼球７０８の光軸の回転角θが小さい場
合、虹彩７０４の端部ａ，ｂのｘ座標をｘａ，ｘｂとす
ると、ｘａ，ｘｂはイメージセンサ上で多数点求めるこ
とができる（図１１（Ａ）の中のｘ印）。そこでまず円
の最小自乗法にて瞳孔中心ｘｃを算出する。一方、角膜
７１０の曲率中心ｏのｘ座標をｘｏとすると、眼球７０
８の光軸に対する回転角θｘは、 ｏｃ＊ｓｉｎθｘ＝ｘｃーｘｏ ・・・・・・・・（１） となる。また、角膜反射像ｄとｅの中点ｋに所定の補正
値δｘを考慮してｘｏを求めると、 ｘｋ＝（ｘｄ＋ｘｅ）／２ ｘｏ＝（ｘｄ＋ｘｅ）／２＋δｘ ・・・・・・・・（２） ここでδｘは装置の設置方法／眼球距離等から幾何学的
に求められる数値であり、その算出方法は公知なので省
略する。よって、（１）を（２）へ代入しθｘを求める
と、 θｘ＝ａｒｃｓｉｎ［［ｘｃー｛（ｘｄ＋ｘｅ）／２＋δｘ｝］／ｏｃ］ ・・・・・・（３ ） となる。さらにイメージセンサ７１２上に投影された各
々の特徴点の座標を、’（ダッシュ）をつけて書き換え
ると θｘ＝ａｒｃｓｉｎ［［ｘｃ’ー｛（ｘｄ’＋ｘｅ’）／２＋δｘ’｝］／ ｏｃ／β］ ・・・・・・（４ ） となる。ここでβは結像レンズ７１１に対する眼球の距
離ｓｚｅにより決まる倍率で、実際は角膜反射像の間隔
ｘｄ’ーｘｅ’ の関数として求められる。
【００４３】垂直面で考えると、図１１（Ｄ）の様な構
成となる。ここで２個の赤外発光ダイオード７０６ａ，
７０６ｂにより生じる角膜反射像は同位置に発生し、こ
れをｉとする。眼球の回転角θｙの算出方法は水平面の
時とほぼ同一であるが（２）式のみ異なり、角膜曲律中
心ｏのｙ座標をｙｏとすると、 ｙｏ＝ｙｉ＋δｙ （５） となる。
成となる。ここで２個の赤外発光ダイオード７０６ａ，
７０６ｂにより生じる角膜反射像は同位置に発生し、こ
れをｉとする。眼球の回転角θｙの算出方法は水平面の
時とほぼ同一であるが（２）式のみ異なり、角膜曲律中
心ｏのｙ座標をｙｏとすると、 ｙｏ＝ｙｉ＋δｙ （５） となる。
【００４４】ここでδｙは装置の配置方法、眼球距離等
から幾何学的に求められる数値であり、その算出法は公
知なので省略する。よって垂直方向の回転角θｙは、 θｙ＝ａｒｃｓｉｎ［［ｙｃ’ー（ｙｉ’＋δｙ’）］／ｏｃ／β ・・・・・・（６） となる。
から幾何学的に求められる数値であり、その算出法は公
知なので省略する。よって垂直方向の回転角θｙは、 θｙ＝ａｒｃｓｉｎ［［ｙｃ’ー（ｙｉ’＋δｙ’）］／ｏｃ／β ・・・・・・（６） となる。
【００４５】さらに、ヘッドマウント型ディスプレイの
画面上の位置座標（ｘｎ，ｙｎ）は光学系で決まる定数
ｍを用いると、水平面上、垂直面上それぞれ、 ｘｎ＝ｍ＊ａｒｃｓｉｎ［［ｘｃ’ー｛（ｘｄ’＋ｘｅ’）／２＋δｘ’｝ ］／ｏｃ／β］ ・・・・・・・・（７ ） ｙｎ＝ｍ＊ａｒｃｓｉｎ［［ｙｃ’ー（ｙｉ’＋δｙ’）］／ｏｃ／β］］ ・・・・・・・・（８ ） となる。
画面上の位置座標（ｘｎ，ｙｎ）は光学系で決まる定数
ｍを用いると、水平面上、垂直面上それぞれ、 ｘｎ＝ｍ＊ａｒｃｓｉｎ［［ｘｃ’ー｛（ｘｄ’＋ｘｅ’）／２＋δｘ’｝ ］／ｏｃ／β］ ・・・・・・・・（７ ） ｙｎ＝ｍ＊ａｒｃｓｉｎ［［ｙｃ’ー（ｙｉ’＋δｙ’）］／ｏｃ／β］］ ・・・・・・・・（８ ） となる。
【００４６】上記のごとき視線検知方法により、例えば
図９に示すごとく４隅にシースルー画像に対し空間的に
立体表示された文字情報のどこを観察者がみているか、
イメージセンサ７１２の出力より、視線検出回路１１４
が判定し、その見ている座標をコンピュータ１０９に送
出する。コンピュータ１０９は、例えば観察者が所定時
間連続して文字情報を見つめていると判定したときは、
その選択された文字情報、或いは簡易な図形から画面の
切り換えを行ったり、モードの切り換えを行うよう設定
するようにしている。
図９に示すごとく４隅にシースルー画像に対し空間的に
立体表示された文字情報のどこを観察者がみているか、
イメージセンサ７１２の出力より、視線検出回路１１４
が判定し、その見ている座標をコンピュータ１０９に送
出する。コンピュータ１０９は、例えば観察者が所定時
間連続して文字情報を見つめていると判定したときは、
その選択された文字情報、或いは簡易な図形から画面の
切り換えを行ったり、モードの切り換えを行うよう設定
するようにしている。
【００４７】また、視線検出回路１１４からの座標によ
り、観察者が見ている位置がわかるよう画面にキャラク
タ（本実施形態では＋マーク）を表示するようにしても
良い。
り、観察者が見ている位置がわかるよう画面にキャラク
タ（本実施形態では＋マーク）を表示するようにしても
良い。
【００４８】本実施形態によれば、シースルー画像に文
字情報や簡易図形が立体的に表示され、これら情報が見
やすくなるとともに、視線入力により文字情報等を見つ
めることによりモードの選択が可能となり、使いやすい
ディスプレイを提供することが可能となる。
字情報や簡易図形が立体的に表示され、これら情報が見
やすくなるとともに、視線入力により文字情報等を見つ
めることによりモードの選択が可能となり、使いやすい
ディスプレイを提供することが可能となる。
【００４９】尚、本発明は、コンピュータやカメラ、ビ
デオカメラ等の撮影装置以外にもゲーム機や携帯電話
機、医療機等の装置にも利用可能である。
デオカメラ等の撮影装置以外にもゲーム機や携帯電話
機、医療機等の装置にも利用可能である。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、表示手段
に表示する表示情報のうち、予め設定した一部の表示部
を立体表示することにより、表示情報及びシースルー映
像情報の双方を同一視野で良好に観察することができる
表示装置を達成すれことができる。
に表示する表示情報のうち、予め設定した一部の表示部
を立体表示することにより、表示情報及びシースルー映
像情報の双方を同一視野で良好に観察することができる
表示装置を達成すれことができる。
【００５１】特に、 （２−１）表示素子に表示した文字情報や簡易図形を、
シースルー画像に対し空間的に立体表示することによ
り、文字情報や簡易図形を見やすく表示することができ
る。 （２−２）１つの文字情報（片眼用）より視差の生ずる
立体視用の両眼画像を生成する機能を設けることによ
り、文字情報を出力する装置（例えばコンピュータ、カ
メラ等）は、２画像を出力する必要がなくなる。 （２−３）左右眼用の表示素子を観察者が見ると視差が
生ずるよう配置することにより、１つの文字情報により
立体視可能となるため左右眼用の文字情報を生成する機
能が不要となる。 （２−４）視差が生ずるよう配置された表示素子を可動
なよう構成することにより、シースルー画像に対し空間
上立体視されている位置を任意に可変可能となり、観察
者が見やすい位置に容易に設定可能となる。 （２−５）シースルー画像に対して、空間的に立体表示
された文字情報を見つめることにより、その文字情報が
選択されたことを検知する視線検知手段を設けることに
より、両手を使わずに各種モードや機能を簡易に切り換
えることができる。 （２−６）文字情報が立体表示されているため、文字情
報の選択における視線の迷いも少なくすることが可能と
なる。等の効果を有した表示装置を得ること。
シースルー画像に対し空間的に立体表示することによ
り、文字情報や簡易図形を見やすく表示することができ
る。 （２−２）１つの文字情報（片眼用）より視差の生ずる
立体視用の両眼画像を生成する機能を設けることによ
り、文字情報を出力する装置（例えばコンピュータ、カ
メラ等）は、２画像を出力する必要がなくなる。 （２−３）左右眼用の表示素子を観察者が見ると視差が
生ずるよう配置することにより、１つの文字情報により
立体視可能となるため左右眼用の文字情報を生成する機
能が不要となる。 （２−４）視差が生ずるよう配置された表示素子を可動
なよう構成することにより、シースルー画像に対し空間
上立体視されている位置を任意に可変可能となり、観察
者が見やすい位置に容易に設定可能となる。 （２−５）シースルー画像に対して、空間的に立体表示
された文字情報を見つめることにより、その文字情報が
選択されたことを検知する視線検知手段を設けることに
より、両手を使わずに各種モードや機能を簡易に切り換
えることができる。 （２−６）文字情報が立体表示されているため、文字情
報の選択における視線の迷いも少なくすることが可能と
なる。等の効果を有した表示装置を得ること。
【図１】本発明の実施形態１の要部ブロック図
【図２】本発明の実施形態１の光学系の詳細図
【図３】本発明の実施形態１の片眼に表示されるイメー
ジの例を示す説明図
ジの例を示す説明図
【図４】本発明の実施形態１の両眼視されるイメージの
例を示す説明図
例を示す説明図
【図５】本発明の実施形態１の表示駆動回路例を示すブ
ロック図
ロック図
【図６】本発明の実施形態２の要部ブロック図
【図７】本発明の実施形態２の画像処理回路例を示す説
明図
明図
【図８】本発明の実施形態３の要部ブロック図
【図９】本発明の実施形態４の要部ブロック図
【図１０】本発明の実施形態４の視線検知部の構成説明
図
図
【図１１】本発明の実施形態４の視線検出法の説明図
【図１２】本発明の表示装置を頭部に装着したときの説
明図
明図
１００，１０１ プリズムブロック（光学系） １００−１ｃ 光束結合手段 １０２，１０３ 表示素子（表示手段） １０４，１０５ 表示素子用バックライト １０６，１０７ 表示素子駆動回路 １１０，１１１ 観察者の眼 １０２−ａ オーバーラップ表示文字例 １０９ 画像処理手段 １０９−ａ シースルー画像例 ７０６−ａ，ｂ 赤外発光ダイオード ７１１ 結像レンズ ７１２ イメージセンサ（撮像手段） １１３ ダイクロイックミラー
Claims (7)
- 【請求項１】 表示手段に表示した表示情報からの光束
を光束結合素子を含む光学系により観察者に導光すると
共に該光束結合素子を介して該表示情報と該観察者の前
方視野の映像情報とを空間的に重畳させて双方の情報を
観察する際、該表示情報のうちの一部の表示部を立体表
示するようにしたことを特徴とする表示装置。 - 【請求項２】 前記一部の表示部は画像処理手段で立体
表示可能な画像に変換していることを特徴とする請求項
１の表示装置。 - 【請求項３】 前記一部の表示部は文字情報が表示され
ている領域であることを特徴とする請求項１又は２の表
示装置。 - 【請求項４】 光束結合素子を含む光学系と表示情報を
表示する表示手段とを観察者の左右眼用に各々設け、該
表示手段に表示した表示情報からの光束を該光学系を利
用して観察者に導光すると共に該光束結合素子を介して
該素子情報と該観察者の前方視野の映像情報を空間的に
重畳させて、双方の情報を観察する際、該左右眼用の表
示手段は同一の表示情報を表示するときは左右眼に視差
が生じ、立体視できるように配置していることを特徴と
する表示装置。 - 【請求項５】 前記左右眼用の表示手段は視差の調整が
可能な調整部材を有していることを特徴とする請求項４
の表示装置。 - 【請求項６】 表示情報を表示する表示手段と、該表示
手段で表示した表示情報からの光束を観察者に導光し、
該表示情報と観察者の前方視野の映像情報とを空間的に
重畳させて双方の情報を観察する光束結合素子を含む光
学系と、該観察者の眼球に光源手段からの光束を入射さ
せ、該眼球からの反射光束を結像光学系により撮像手段
に導光し、該撮像手段からの信号を用いて該観察者の視
線情報を検出する視線検出系とを有し、該表示情報のう
ちの一部の表示部を立体表示すると共に該一部の表示部
を該視線検出手段からの視線情報に基づいて選択可能と
なるように設定したことを特徴とする表示装置。 - 【請求項７】 前記一部の表示部は文字情報が表示され
ている領域であることを特徴とする請求項６の表示装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310068A JPH09127455A (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310068A JPH09127455A (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09127455A true JPH09127455A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=18000789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7310068A Pending JPH09127455A (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09127455A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002023098A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-23 | Shikoku Res Inst Inc | 顔面装着型の赤外と可視映像の同時視認装置 |
| JP2008118574A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Ricoh Co Ltd | 画像表示装置、立体視覚認識用画像、立体画像提示システム及び立体画像提示方法 |
| JP2011053468A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Sony Corp | 映像／文字同時表示装置及び頭部装着型ディスプレイ |
-
1995
- 1995-11-02 JP JP7310068A patent/JPH09127455A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002023098A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-23 | Shikoku Res Inst Inc | 顔面装着型の赤外と可視映像の同時視認装置 |
| JP2008118574A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Ricoh Co Ltd | 画像表示装置、立体視覚認識用画像、立体画像提示システム及び立体画像提示方法 |
| JP2011053468A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Sony Corp | 映像／文字同時表示装置及び頭部装着型ディスプレイ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040601 |