JPH09211376A - Head mounted display device - Google Patents

Head mounted display device

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Publication number
JPH09211376A
JPH09211376A JP8015389A JP1538996A JPH09211376A JP H09211376 A JPH09211376 A JP H09211376A JP 8015389 A JP8015389 A JP 8015389A JP 1538996 A JP1538996 A JP 1538996A JP H09211376 A JPH09211376 A JP H09211376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
gazing point
user
point detection
information
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8015389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Takada
雅行 高田
Norimasa Kishi
則政 岸
Gen Uchida
玄 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nikon Corp
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nikon Corp
Priority to JP8015389A priority Critical patent/JPH09211376A/en
Publication of JPH09211376A publication Critical patent/JPH09211376A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more accurately display an electronic picture to a user by providing a gazing point detection means detecting the gazing point of the user within an observation range and outputting a gazing point detection signal. SOLUTION: After light emitted from a gazing point detecting light source 11 is turned into substantially parallel luminous fluxes by a light projecting lens 12, it is projected to the eyeball through a half mirror 13 and a gazing point detecting half mirror 14. Therefore, the reflected light from the eyeball is brught and condensed on the nearby position of gazing point detecting image sensors 16R and 16L by a light receiving lens 15 through the half mirrors 14 and 13. The gazing point is obtained by arithmetic calculation based on the gazing point detection signal (output signal) from the image sensors 16R and 16L by means of an analysis computer constituting a part of a control part.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドマウントデ
ィスプレー(以下、「HMD」と云う。)装置に関し、
特にシースルー型HMD装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mount display (hereinafter referred to as "HMD") device,
In particular, it relates to a see-through type HMD device.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像表示手段を使用者の頭部に固定し、
当該使用者がその視野全域で表示画像を見られるように
したHMD装置は、既に提案されている。例えば、特開
平5−303053号公報には、使用者の外界の視野像
(以下、「外界像」と云う。)に画像表示手段の表示画
像(以下、「電子像」と云う。)を重ね合わせ、この重
ね合わせた像を使用者及び使用者以外の者が同時に見る
ことを可能にしたシースルー型HMD装置が記載されて
いる。また、特開平6−242395号公報には、使用
者の視線を検出して光学系の一部を変位させることによ
り、使用者の視線方向の結像特性を変化させるHMD装
置が記載されている。
2. Description of the Related Art An image display means is fixed to a user's head,
An HMD device that allows the user to see a display image in the entire field of view has already been proposed. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-303053, a display image (hereinafter referred to as "electronic image") of an image display means is superimposed on a visual field image of the user's outside world (hereinafter referred to as "outside world image"). In addition, a see-through type HMD device is described which allows a user and a person other than the user to view the superimposed images at the same time. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-242395 discloses an HMD device that detects the line of sight of the user and displaces a part of the optical system to change the image forming characteristics of the line of sight of the user. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
HMD装置は、電子像を使用者の視線に応じて変化させ
ることができず、このため、使用者が視線を移動する
と、必要な画像情報が使用者の視界から外れたり、ある
いは、使用者は使用者の視線に応じた情報を得られない
という問題点を有していた。
However, the conventional HMD device cannot change the electronic image according to the line of sight of the user. Therefore, when the user moves his or her line of sight, necessary image information is obtained. There is a problem in that the user is out of the field of vision or the user cannot obtain information according to the line of sight of the user.

【0004】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、使用者に対し、より的確な電子像の
表示をすることが可能なシースルー型HMD装置を提供
することを目的としている。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a see-through type HMD device capable of displaying a more accurate electronic image to a user. I am trying.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るHMD装置は、画像を表示する画像表
示手段と、画像表示手段に表示された像を使用者の眼に
導く観察用光学手段と、外界からの像を観察用光学手段
の光路中に導入し、外界からの像を画像表示手段に表示
された像に重ねて観察することを可能にするための光路
合成手段と、使用者の観察範囲内での注視点を検出し
て、注視点検出信号を出力する注視点検出手段と、画像
表示手段、観察用光学手段、光路合成手段及び注視点検
出手段を収納し、使用者の頭部に固定されるべく構成し
たハウジングと、を有する表示部と、注視点検出信号に
基づいて画像表示手段を制御する制御部とを具備してい
る。
In order to achieve the above object, an HMD device according to the present invention is provided with an image display means for displaying an image, and an observation for guiding the image displayed on the image display means to a user's eye. Optical means, an image from the outside world is introduced into the optical path of the observing optical means, and an optical path combining means for enabling the image from the outside world to be observed in an overlapping manner with the image displayed on the image display means, A gaze point detecting means for detecting a gaze point within the observation range of the user and outputting a gaze point detection signal, an image display means, an observation optical means, an optical path synthesizing means and a gaze point detecting means are housed and used. A display unit having a housing configured to be fixed to a person's head, and a control unit controlling the image display means based on the gazing point detection signal are provided.

【0006】好適に、制御部は、注視点検出信号に基づ
いて演算を行う解析用コンピュータと、解析用コンピュ
ータからの像情報信号から画像情報を生成し、画像表示
手段に画像を表示させる画像生成装置とを備えている。
また、注視点検出手段は、好適に、使用者の眼球を照明
する照明手段と、使用者の眼球からの反射光に基づく像
情報を検出して、注視点検出信号を出力する像情報検出
手段とを備えている。
Preferably, the control unit generates an image information from an analysis computer which performs an operation based on the gazing point detection signal and an image information signal from the analysis computer, and causes the image display means to display the image. And a device.
Further, the gazing point detecting means is preferably an illuminating means for illuminating the eyeball of the user and an image information detecting means for detecting image information based on reflected light from the eyeball of the user and outputting a gazing point detection signal. It has and.

【0007】本発明に係るHMD装置は、画像表示手段
からの画像及び外界からの像を合成可能な結像レンズ
と、結像レンズによって結像された像を撮像する撮像用
イメージセンサとを更に備えており、もって撮像用イメ
ージセンサによって得られた像を使用者以外の者に表示
することができる。また、本発明に係るHMD装置は、
好適に、注視点検出手段より距離情報を得て、画像表示
手段に距離情報を表示する。この場合において、注視点
検出手段より得られた距離情報に従い、画像表示手段に
表示する画像の位置を変化させることにより、画像表示
手段に表示する画像の距離感を補正可能とするのが好ま
しい。
The HMD device according to the present invention further comprises an image forming lens capable of synthesizing the image from the image display means and the image from the outside, and an image pickup image sensor for picking up the image formed by the image forming lens. Since it is provided, the image obtained by the image sensor for imaging can be displayed to a person other than the user. Further, the HMD device according to the present invention is
Preferably, the distance information is obtained from the gazing point detecting means, and the distance information is displayed on the image display means. In this case, it is preferable that the sense of distance of the image displayed on the image display unit can be corrected by changing the position of the image displayed on the image display unit according to the distance information obtained by the gazing point detection unit.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図2は、本発明に係るHMD装置の表示部
の外観を示している。図2に示すように、HMD装置の
表示部21は、ハウジング22を備えており、このハウ
ジング内には、後述する光学系の光学要素及び電気要素
が収納されている。ハウジング22の外周面及び内周面
には保護用透過膜23がそれぞれ配置されていると共
に、その両端部には使用者に音声情報を提供するための
スピーカ24が配設されている。また、ハウジング22
には、それを使用者の頭部に固定するためのバンド25
が取着されている。更に、表示部21は、画像情報及び
音声情報並びに制御情報を、後述する制御部31(図
4)からハウジング22内に収納されている光学要素及
び電気要素へ信号入力するためのケーブル26と、ハウ
ジング22内に収納されているそれらから制御部31へ
信号出力するためのケーブル27とを備えている。な
お、制御部31と表示部21との間の信号の送受信は、
無線で行うようにしてもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows the appearance of the display unit of the HMD device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the display unit 21 of the HMD device includes a housing 22, and the optical elements and electric elements of an optical system described later are housed in the housing 22. A protective permeable membrane 23 is arranged on each of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the housing 22, and speakers 24 for providing voice information to the user are arranged at both ends thereof. Also, the housing 22
Has a band 25 for fixing it to the user's head.
Is attached. Further, the display unit 21 has a cable 26 for inputting image information, audio information, and control information from a control unit 31 (FIG. 4), which will be described later, to optical elements and electric elements housed in the housing 22, and a cable 26. A cable 27 for outputting signals from those housed in the housing 22 to the control unit 31 is provided. In addition, the transmission and reception of signals between the control unit 31 and the display unit 21 are
It may be performed wirelessly.

【0009】図1は、ハウジング22内に収納される光
学系の第1実施例を示している。使用者の眼1R,1L
に電子像の画像情報を提供するために、画像表示手段で
ある両眼に対応して左右に配置された(2次元)液晶表
示装置2R,2L、液晶表示装置2R,2Lのバックラ
イト用光源3及び光源3からの光を平行光束にするコリ
メータレンズ4、観察用光学手段である集光レンズ5及
び光路折曲げ用部材6、及び光路合成手段である光路合
成用凹面ハーフミラー7で構成されている。なお、光路
折曲げ用部材6としては、金属ミラー、プリズム、又は
フィールドレンズが使用され得る。ハウジング22内に
信号入力される画像情報は液晶表示装置2R,2Lにそ
れぞれ表示されると共に、音声情報はスピーカ24(図
2)を介して出力される。
FIG. 1 shows a first embodiment of an optical system housed in a housing 22. User's eyes 1R, 1L
In order to provide the image information of the electronic image to the left and right (two-dimensional) liquid crystal display devices 2R and 2L, and the light sources for the backlights of the liquid crystal display devices 2R and 2L, which are arranged on the left and right corresponding to both eyes which are image display means. 3 and a collimator lens 4 for converting the light from the light source 3 into a parallel light flux, a condenser lens 5 as an observing optical means, an optical path bending member 6, and an optical path synthesizing concave half mirror 7 as an optical path synthesizing means. ing. A metal mirror, a prism, or a field lens can be used as the optical path bending member 6. The image information input into the housing 22 as a signal is displayed on the liquid crystal display devices 2R and 2L, respectively, and the audio information is output via the speaker 24 (FIG. 2).

【0010】また、使用者の注視点を検出するための注
視点検出手段は、照明手段である注視点検出用光源1
1、投光用レンズ12、ハーフミラー13及び注視点検
出用ハーフミラー14、及び像情報検出手段である受光
用レンズ15、及び注視点検出用イメージセンサ16
R,16Lで構成されている。
Further, the gazing point detecting means for detecting the gazing point of the user is a light source 1 for gazing point detection which is an illuminating means.
1, a light projecting lens 12, a half mirror 13, a gazing point detecting half mirror 14, a light receiving lens 15 which is an image information detecting means, and a gazing point detecting image sensor 16.
It is composed of R and 16L.

【0011】以下、上記構成の作用について説明する。
図1において、バックライト用光源3から射出された光
は、コリメータレンズ4で実質的に平行な光束となり、
液晶表示装置2R,2Lを後方から照明する。液晶表示
装置2R,2Lを透過した光は、集光レンズ5によって
光路折曲げ部材6の近傍位置に集光されて光源3の像を
形成する。更に、この光は、光路合成用凹面ハーフミラ
ー7で反射された後、注視点検出用ハーフミラー14を
透過して眼1R,1Lの瞳孔近傍位置に光源3の2次像
を形成する。図1中、光源3から射出された光の光路
は、実線で示されている。
The operation of the above configuration will be described below.
In FIG. 1, the light emitted from the backlight light source 3 becomes a substantially parallel light flux at the collimator lens 4,
The liquid crystal display devices 2R and 2L are illuminated from behind. The light transmitted through the liquid crystal display devices 2R and 2L is condensed by the condenser lens 5 at a position near the optical path bending member 6 to form an image of the light source 3. Further, this light is reflected by the concave half mirror 7 for optical path synthesis, then passes through the half mirror 14 for gazing point detection, and forms a secondary image of the light source 3 at positions near the pupils of the eyes 1R, 1L. In FIG. 1, the optical path of the light emitted from the light source 3 is shown by a solid line.

【0012】液晶表示装置2R,2Lに表示された画像
情報からの光は、集光レンズ5、光路折曲げ部材6及び
凹面ハーフミラー7を介して実質的に平行な光束に変換
され、この光束の一部が、注視点検出用ハーフミラー1
4を透過し、眼1R,1Lの水晶体(不図示)を介して
網膜上に結像し、電子像を形成する。
The light from the image information displayed on the liquid crystal display devices 2R and 2L is converted into a substantially parallel light flux through the condenser lens 5, the optical path bending member 6 and the concave half mirror 7, and this light flux. Is a half mirror for gazing point detection
4, and forms an electronic image on the retina through the crystalline lenses (not shown) of the eyes 1R and 1L.

【0013】一方、光路合成用凹面ハーフミラー7に入
射する外界からの光は、その一部が凹面ハーフミラー7
を透過し、液晶表示装置2R,2Lからの光と重なって
眼1R,1Lにそれぞれ入射し、外界像を形成する。図
1中、外界と凹面ハーフミラー7との間の、外界からの
光の光路は、破線で示されている。
On the other hand, a part of the light entering the concave half mirror 7 for synthesizing the optical path from the outside world is concave half mirror 7.
Of the liquid crystal display devices 2R and 2L to be incident on the eyes 1R and 1L to form an external image. In FIG. 1, the optical path of light from the outside world between the outside world and the concave half mirror 7 is indicated by a broken line.

【0014】従って、使用者は、電子像と外界像とが重
なり合った画像を見ることができることになる。また、
光源3の像が眼1R,1Lの瞳孔近傍位置に形成される
ので、光源3からの光が無駄なく利用され得、もって、
明るい像を得ることができる。
Therefore, the user can see the image in which the electronic image and the external image overlap each other. Also,
Since the image of the light source 3 is formed near the pupils of the eyes 1R and 1L, the light from the light source 3 can be used without waste, and thus,
You can get a bright image.

【0015】次に、使用者の注視点即ち視線を検出する
ための注視点検出手段の作用について説明する。図1に
おいて、注視点検出用光源11から射出された光は、投
光用レンズ12によって実質的に平行な光束にされた
後、ハーフミラー13及び注視点検出用ハーフミラー1
4を介して眼球に投光される。これにより、眼球からの
反射光がもたらされ、この反射光は、注視点検出用ハー
フミラー14及びハーフミラー13を介して受光用レン
ズ15で注視点検出用イメージセンサ16R,16Lの
近傍位置に集光される。そして、注視点は、制御部31
の一部を構成する解析用コンピュータ33(図4)が注
視点検出用イメージセンサ16R,16Lからの注視点
検出信号(以下、「出力信号」と云う。)に基づいて演
算することにより、求められる。
Next, the operation of the gazing point detecting means for detecting the gazing point of the user, that is, the line of sight will be described. In FIG. 1, the light emitted from the gazing point detection light source 11 is converted into a substantially parallel light flux by the light projecting lens 12, and then the half mirror 13 and the gazing point detection half mirror 1
It is projected to the eyeball through 4. As a result, the reflected light from the eyeball is brought, and the reflected light is received by the light-receiving lens 15 via the gazing point detecting half mirror 14 and the half mirror 13 and is positioned in the vicinity of the gazing point detecting image sensors 16R and 16L. Collected. The gazing point is the control unit 31.
Is calculated by an analysis computer 33 (FIG. 4) forming a part of the above, based on gazing point detection signals (hereinafter referred to as “output signals”) from gazing point detection image sensors 16R and 16L. To be

【0016】図3は、ハウジング22内に収納される光
学系の第2実施例を示している。この第2実施例の光学
系は、図1に示されている第1実施例の光学系に加え
て、注視点検出用ハーフミラー14によって反射された
光で液晶表示装置2R,2Lの像即ち電子像及び外界像
を形成する結像レンズ17と、両眼に対応して左右に配
置された撮像用イメージセンサ18R,18Lとを更に
備えている。ここで、注視点検出用ハーフミラー14で
反射された光は、結像レンズ17を介して撮像用イメー
ジセンサ18R,18Lに入射し、像を形成する。ま
た、撮像用イメージセンサ18R,18Lによって撮影
された画像は、ケーブル27(図2)を介して制御部3
1に信号出力される。これにより、使用者以外の者が、
使用者が見ている像同様の外界像と電子像との合成像を
観察し且つ記録することが可能になる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the optical system housed in the housing 22. The optical system of the second embodiment is different from the optical system of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the light reflected by the gazing point detection half mirror 14 causes the images of the liquid crystal display devices 2R and 2L, that is, It further includes an imaging lens 17 that forms an electronic image and an external image, and imaging image sensors 18R and 18L that are arranged on the left and right corresponding to both eyes. Here, the light reflected by the gaze point detecting half mirror 14 enters the image sensors 18R and 18L for imaging through the imaging lens 17 to form an image. In addition, the images captured by the image sensors 18R and 18L for imaging are controlled by the control unit 3 via the cable 27 (FIG. 2).
The signal is output to 1. This allows people other than the user to
It becomes possible to observe and record a composite image of the external image and the electronic image similar to the image seen by the user.

【0017】次に、図4を参照してHMD装置の制御部
について説明する。図4は、本発明に係るHMD装置の
システム構成例を示しており、この構成においては、表
示部21として、図3に示されている第2実施例の光学
系が適用されていると共に、制御部31は、画像生成装
置32、解析用コンピュータ33、使用者に提供すべき
情報を適宜入力することを可能にする外部入力装置3
4、及び使用者が見ている合成像を使用者以外の者が観
察するためのモニタ35で構成されている。
Next, the control unit of the HMD device will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a system configuration example of the HMD device according to the present invention. In this configuration, the optical system of the second embodiment shown in FIG. 3 is applied as the display unit 21, and The control unit 31 includes an image generation device 32, an analysis computer 33, and an external input device 3 that enables appropriate input of information to be provided to the user.
4 and a monitor 35 for allowing a person other than the user to observe the composite image viewed by the user.

【0018】上記構成において、解析用コンピュータ3
3は、注視点検出用イメージセンサ16R,16Lから
の片眼ずつの出力信号に基づく演算を行って注視点を求
め、求めた注視点と撮像用イメージセンサ18R,18
Lからの画像信号とに基づいて情報を解析し、使用者の
注視点即ち視線に応じた情報信号を生成し、生成した情
報信号を画像生成装置32へ送信する。画像生成装置3
2は、解析用コンピュータ33からの情報信号に基づい
て使用者に提供する画像情報を生成し、生成した画像情
報に対応する画像信号を表示部21内の液晶表示装置2
R,2Lに送信する。この結果、使用者の視線に応じた
画像情報が、液晶表示装置2R,2Lで表示されること
になる。なお、信号の送受信は、有線又は無線で行わ
れ、また、図示されていないが、音声信号も画像信号と
共に表示部21へ送信され、使用者に音声情報が提供さ
れるように構成されている。
In the above configuration, the analysis computer 3
Reference numeral 3 denotes a gazing point by performing a calculation based on the output signals of the gazing point detecting image sensors 16R and 16L for each eye, and the gazing point thus obtained and the image sensors 18R and 18 for imaging.
The information is analyzed based on the image signal from L, an information signal corresponding to the user's gaze point, that is, the line of sight is generated, and the generated information signal is transmitted to the image generation device 32. Image generation device 3
A liquid crystal display device 2 in the display unit 21 generates image information to be provided to the user based on the information signal from the analysis computer 33, and generates an image signal corresponding to the generated image information.
Send to R, 2L. As a result, the image information corresponding to the line of sight of the user is displayed on the liquid crystal display devices 2R and 2L. It should be noted that signal transmission / reception is performed by wire or wirelessly, and although not shown, a voice signal is also transmitted to the display unit 21 together with the image signal so that voice information is provided to the user. .

【0019】また、より具体的に、実際に自動車のドラ
イバー(使用者)に適用した実施例を図5を参照しなが
ら説明する。図5では、「15m」という文字がHMD
装置による表示を表しており、「15m」という文字以
外は実際にドライバー(使用者)が見ている風景を表し
ている。本実施例のHMD装置は、使用者が見ているも
のに対し、使用者からの距離を表示するもので、図5に
示す場合は、使用者が信号機を見ているときを表してい
る。
Further, more specifically, an embodiment actually applied to a driver (user) of an automobile will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the character "15m" is the HMD.
The display by the device is shown, and the scenery other than the character "15 m" is actually shown by the driver (user). The HMD device of the present embodiment displays the distance from the user to what the user is looking at. In the case shown in FIG. 5, the user is looking at the traffic light.

【0020】本実施例の場合、前述のように制御部によ
って両眼の視線方向を求めている。得られた視線方向か
ら、三角測量法を利用して、注視点までの距離を得てい
る。これにより、使用者から信号機までの距離を表すこ
とが可能になる。今までのHMD装置では、使用者の頭
部が振動すると、それに伴いHMD装置の表示も振動し
ていた。しかし、本実施例によるHMD装置では、注視
点から下方の一定の位置にHMD装置による表示を行っ
ているので、使用者の頭部が振動しても、注視点が変わ
らない限り、HMD装置の表示は実際の風景に対して常
に一定の場所に表示することができる。
In the case of this embodiment, the line-of-sight directions of both eyes are obtained by the control unit as described above. From the obtained gaze direction, the distance to the gazing point is obtained using the triangulation method. This makes it possible to represent the distance from the user to the traffic light. In the conventional HMD devices, when the head of the user vibrates, the display of the HMD device also vibrates accordingly. However, in the HMD device according to the present embodiment, since the HMD device displays at a fixed position below the gazing point, even if the head of the user vibrates, the HMD device does not change as long as the gazing point does not change. The display can always be displayed in a fixed place with respect to the actual landscape.

【0021】以降に詳細を説明する。使用者が信号機を
見ることにより、注視点が定まる。使用者の注視点が定
まると、制御部の解析用コンピュータ33によって、先
ず、視線方向を検出する。次に、両眼の視線方向から、
三角測量法を利用して、注視点までの距離を演算する。
解析用コンピュータ33によって得られた注視点までの
距離情報は、情報信号となって画像生成装置32へ送信
する。また、このとき、同時に、解析用コンピュータ3
3によって注視点がどこにあるのか解析しており、注視
点位置と表示位置との一定な位置に関する情報信号も、
画像生成装置32へ送信している。これにより、画像生
成装置32を介して、液晶表示装置2R,2L上の所定
の位置に、注視点までの距離の表示を行う。
The details will be described below. The gazing point is determined by the user looking at the traffic light. When the user's gazing point is determined, the analysis computer 33 of the control unit first detects the line-of-sight direction. Next, from the line-of-sight direction of both eyes,
Calculate the distance to the gazing point using the triangulation method.
The distance information to the gazing point obtained by the analysis computer 33 becomes an information signal and is transmitted to the image generation device 32. At this time, at the same time, the analysis computer 3
3 analyzes where the gazing point is, and the information signal regarding the fixed position between the gazing point position and the display position is also
It is transmitted to the image generation device 32. As a result, the distance to the gazing point is displayed at a predetermined position on the liquid crystal display devices 2R and 2L via the image generation device 32.

【0022】これにより、もし、使用者の頭部が振動し
ても、振動に応じて、液晶表示装置2R,2L上の注視
点までの距離の表示位置が変化する。従って、使用者は
信号機を見つづける限り、あたかも、HMD装置の表示
が使用者自身が見ている風景の中に存在しているように
見える。
Thus, even if the user's head vibrates, the display position of the distance to the gazing point on the liquid crystal display devices 2R, 2L changes according to the vibration. Therefore, as long as the user keeps on looking at the traffic light, it is as if the display of the HMD device is present in the landscape that the user is seeing.

【0023】本実施例で、HMD装置の表示に対する距
離感の補正は、液晶表示装置2R,2L上に表示する画
像の位置を微妙に変化させることによって、得ている。
また、HMD装置の表示を奥行き方向で注視点位置に厳
密に合わせようとするのなら、集光レンズ5を光軸上に
前後移動させればよい。
In this embodiment, the sense of distance to the display of the HMD device is corrected by subtly changing the positions of the images displayed on the liquid crystal display devices 2R and 2L.
If the display of the HMD device is to be exactly aligned with the position of the gazing point in the depth direction, the condenser lens 5 may be moved back and forth on the optical axis.

【0024】本発明は、上述した各実施例に限定される
ものではなく、本発明の精神を逸脱することなく、種々
変形して実施することができる。例えば、光路合成用凹
面ハーフミラー7を平行平面板のハーフミラーと屈折レ
ンズとの組合せにしてもよいし、また、配置について
も、眼に対して図1に示されているような水平方向だけ
でなく、垂直方向やその他の方向に配置することも可能
である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the spirit of the present invention. For example, the optical path synthesizing concave half mirror 7 may be a combination of a half mirror having a plane parallel plate and a refraction lens, and the arrangement is limited to the horizontal direction as shown in FIG. Instead, they can be arranged vertically or in other directions.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、使用者
の視線に応じた最適の電子像を使用者に提供することが
可能になる。また、撮像装置を用いることで、使用者以
外の者が、使用者の視線に応じた合成像を観察し且つ記
録することも可能になる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide the user with an optimum electronic image according to the line of sight of the user. Further, by using the image pickup device, it becomes possible for a person other than the user to observe and record a composite image according to the line of sight of the user.

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

【図1】本発明に係るHMD装置における光学系の第1
実施例を示す概略図である。
FIG. 1 is a first optical system in an HMD device according to the present invention.
It is the schematic which shows an Example.

【図2】本発明に係るHMD装置の、使用状態における
表示部の外観を示す概略斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an appearance of a display unit in a use state of the HMD device according to the present invention.

【図3】本発明に係るHMD装置における光学系の第2
実施例を示す概略図である。
FIG. 3 is a second optical system in the HMD device according to the present invention.
It is the schematic which shows an Example.

【図4】本発明に係るHMD装置の表示部と制御部との
システム構成例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration example of a display unit and a control unit of the HMD device according to the present invention.

【図5】本発明に係るHMD装置を使用しているドライ
バー(使用者)が見ている、その表示部に表示されてい
る合成像の一例を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a composite image displayed on the display unit of a driver (user) who is using the HMD device according to the present invention.

【符号の説明】 2 2次元液晶表示装置 3 バックライト用光源 7 光路合成用凹面ハーフミラー 11 注視点検出用光源 14 注視点検出用ハーフミラー 16 注視点検出用イメージセンサ 18 撮像用イメージセンサ 21 表示部 22 ハウジング 31 制御部[Explanation of symbols] 2 Two-dimensional liquid crystal display device 3 Light source for backlight 7 Concave half mirror for optical path synthesis 11 Light source for gazing point detection Half mirror for gazing point detection 16 Image sensor for gazing point detection 18 Image sensor for imaging 21 Display Part 22 Housing 31 Control part

───────────────────────────────────────────────────── 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 G03B 35/18 G03B 3/02 H04N 5/64 511 (72)発明者 内田 玄 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location G03B 35/18 G03B 3/02 H04N 5/64 511 (72) Inventor Gen Uchida Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 3 2-3 No. 3 In stock company Nikon

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像を表示する画像表示手段と、 前記画像表示手段に表示された像を使用者の眼に導く観
察用光学手段と、 外界からの像が前記観察用光学手段の光路中に導入し、
外界からの像を前記画像表示手段に表示された像に重ね
て観察することを可能にするための光路合成手段と、 使用者の観察範囲内での注視点を検出して、注視点検出
信号を出力する注視点検出手段と、 前記画像表示手段、前記観察用光学手段、前記光路合成
手段及び前記注視点検出手段を収納し、使用者の頭部に
固定されるべく構成したハウジングと、を有する表示部
と、 前記注視点検出信号に基づいて前記画像表示手段を制御
する制御部と、を具備するヘッドマウントディスプレー
装置。
1. An image display means for displaying an image, an observation optical means for guiding the image displayed on the image display means to a user's eye, and an image from the outside world in an optical path of the observation optical means. Introduced,
Optical path synthesizing means for enabling observation of an image from the outside on the image displayed on the image display means, and a gazing point detection signal for detecting a gazing point within the observation range of the user. And a housing configured to be fixed to the user's head, which houses the image display means, the observation optical means, the optical path synthesizing means, and the gazing point detection means. A head mount display device comprising: a display unit having the display unit; and a control unit that controls the image display unit based on the gazing point detection signal.
【請求項2】 前記制御部は、前記注視点検出信号に基
づいて演算を行う解析用コンピュータと、 該解析用コンピュータからの像情報信号から画像情報を
生成し、前記画像表示手段に画像を表示させる画像生成
装置と、を備えている請求項1記載のヘッドマウントデ
ィスプレー装置。
2. The control unit generates an image information from an analysis computer that performs an operation based on the gazing point detection signal and an image information signal from the analysis computer, and displays an image on the image display means. An image generating device for enabling the head mount display device according to claim 1.
【請求項3】 前記注視点検出手段は、使用者の眼球を
照明する照明手段と、 使用者の眼球からの反射光に基づく像情報を検出して、
注視点検出信号を出力する像情報検出手段と、を備えて
いる請求項1又は2記載のヘッドマウントディスプレー
装置。
3. The gazing point detection means detects illumination information for illuminating an eyeball of the user and image information based on reflected light from the eyeball of the user,
3. The head mount display device according to claim 1, further comprising image information detection means for outputting a gaze point detection signal.
【請求項4】 前記画像表示手段からの画像及び外界か
らの像を合成可能な結像レンズと、 該結像レンズによって結像された像を撮像する撮像用イ
メージセンサと、を備え、 該撮像用イメージセンサによって得られた像を使用者以
外の者に表示する、請求項1〜3のいずれか一項に記載
のヘッドマウントディスプレー装置。
4. An imaging lens comprising an imaging lens capable of synthesizing an image from the image display means and an image from the outside, and an imaging image sensor for imaging the image formed by the imaging lens. The head mount display device according to claim 1, wherein an image obtained by the image sensor for display is displayed to a person other than the user.
【請求項5】 前記注視点検出手段より距離情報を得
て、前記画像表示手段に前記距離情報を表示する請求項
1〜4のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプ
レー装置。
5. The head mount display device according to claim 1, wherein the distance information is obtained from the gazing point detecting means and the distance information is displayed on the image display means.
【請求項6】 前記注視点検出手段より得られた前記距
離情報に従い、前記画像表示手段に表示する画像の位置
を変化させることにより、前記画像表示手段に表示する
画像の距離感を補正可能とした請求項1〜5のいずれか
一項に記載のヘッドマウントディスプレー装置。
6. The sense of distance of the image displayed on the image display means can be corrected by changing the position of the image displayed on the image display means according to the distance information obtained by the gazing point detection means. The head mount display device according to any one of claims 1 to 5.
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