JPH09331552A - 多焦点式頭部搭載型ディスプレイ - Google Patents
多焦点式頭部搭載型ディスプレイInfo
- Publication number
- JPH09331552A JPH09331552A JP8147308A JP14730896A JPH09331552A JP H09331552 A JPH09331552 A JP H09331552A JP 8147308 A JP8147308 A JP 8147308A JP 14730896 A JP14730896 A JP 14730896A JP H09331552 A JPH09331552 A JP H09331552A
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- JP
- Japan
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- liquid crystal
- head
- display
- half mirrors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焦点調節機能にも追従可能であって、長時間
の使用でも疲労を少なくでき、小型化，軽量化が可能な
多焦点式頭部搭載型ディスプレイを提供する。 【解決手段】 左右の眼に対応して、それぞれ近領域，
中領域，遠領域の画像を表示するための液晶ディスプレ
イ７〜１２を設け、ハーフミラー２１〜２４によってそ
れぞれの画像を、接眼レンズ２，３を介して左右の眼に
導く。
の使用でも疲労を少なくでき、小型化，軽量化が可能な
多焦点式頭部搭載型ディスプレイを提供する。 【解決手段】 左右の眼に対応して、それぞれ近領域，
中領域，遠領域の画像を表示するための液晶ディスプレ
イ７〜１２を設け、ハーフミラー２１〜２４によってそ
れぞれの画像を、接眼レンズ２，３を介して左右の眼に
導く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は多焦点式頭部搭載
型ディスプレイに関し、特に、人間の頭部に搭載し、輻
輳角情報を用いて両眼立体視機能により立体映像表示を
行なうような多焦点式頭部搭載型ディスプレイに関す
る。
型ディスプレイに関し、特に、人間の頭部に搭載し、輻
輳角情報を用いて両眼立体視機能により立体映像表示を
行なうような多焦点式頭部搭載型ディスプレイに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の頭部搭載型ディスプレイの
構成を示す図である。図７において、頭部１の両眼の前
方に接眼レンズ２，３を介して液晶ディスプレイ４，５
からなる表示面が設けられており、液晶ディスプレイ
４，５に輻輳角情報を用いた両眼立体視機能により立体
映像表示が行なわれる。
構成を示す図である。図７において、頭部１の両眼の前
方に接眼レンズ２，３を介して液晶ディスプレイ４，５
からなる表示面が設けられており、液晶ディスプレイ
４，５に輻輳角情報を用いた両眼立体視機能により立体
映像表示が行なわれる。
【０００３】このような頭部搭載型表示装置は、たとえ
ば舘，荒井「テレイグジスタンスにおける視覚情報提示
系の設計と評価」日本ロボット学会誌Ｖｏｌ．７Ｎｏ．
４１９８９，３１４頁〜３２６頁に記載されている。
ば舘，荒井「テレイグジスタンスにおける視覚情報提示
系の設計と評価」日本ロボット学会誌Ｖｏｌ．７Ｎｏ．
４１９８９，３１４頁〜３２６頁に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図７に示した頭部搭載
型表示装置では、液晶ディスプレイ４，５の表示面は接
眼レンズ２，３を介して光学的に離された位置に光学的
提示面６が固定されている。一方、人間の眼は焦点調節
機能を有しており、ある程度の焦点深度を有している。
この焦点調節機能で得られる奥行き知覚情報と輻輳角か
ら得られる奥行き知覚情報の間に矛盾が生じる。その矛
盾が利用者の眼に疲労を誘発する原因と考えられてお
り、頭部搭載型表示装置による長時間の作業が難しいと
されている。
型表示装置では、液晶ディスプレイ４，５の表示面は接
眼レンズ２，３を介して光学的に離された位置に光学的
提示面６が固定されている。一方、人間の眼は焦点調節
機能を有しており、ある程度の焦点深度を有している。
この焦点調節機能で得られる奥行き知覚情報と輻輳角か
ら得られる奥行き知覚情報の間に矛盾が生じる。その矛
盾が利用者の眼に疲労を誘発する原因と考えられてお
り、頭部搭載型表示装置による長時間の作業が難しいと
されている。
【０００５】これに対し、大村，志和，岸野「両眼立体
視ディスプレイにおける調節補償の検討」Ｐｒｏｃ．ｏ
ｆ ＳＡＳＩＤ．１９９５．８５頁〜９０頁には、調節
機構に対応した頭部搭載型表示装置に関し、視点を追従
することで見ているものの焦点位置を算出し、接眼レン
ズ系を操作して全体の提示面位置（焦点位置）を光学的
に移動させる方法が記載されているが、小型化が難しい
という欠点がある。
視ディスプレイにおける調節補償の検討」Ｐｒｏｃ．ｏ
ｆ ＳＡＳＩＤ．１９９５．８５頁〜９０頁には、調節
機構に対応した頭部搭載型表示装置に関し、視点を追従
することで見ているものの焦点位置を算出し、接眼レン
ズ系を操作して全体の提示面位置（焦点位置）を光学的
に移動させる方法が記載されているが、小型化が難しい
という欠点がある。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、焦
点調節機能にも追従可能であって、長時間の使用によっ
て疲労を少なくし、小型軽量化が可能な多焦点式頭部搭
載型ディスプレイを提供することである。
点調節機能にも追従可能であって、長時間の使用によっ
て疲労を少なくし、小型軽量化が可能な多焦点式頭部搭
載型ディスプレイを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
頭部に搭載して両眼立体視により立体映像を表示する多
焦点式頭部搭載型ディスプレイであって、左右の眼に少
なくとも遠近に対応した画像を独立して表示する複数の
表示手段を備え、遠近に対応した画像の焦点を調節して
画像を表示する。
頭部に搭載して両眼立体視により立体映像を表示する多
焦点式頭部搭載型ディスプレイであって、左右の眼に少
なくとも遠近に対応した画像を独立して表示する複数の
表示手段を備え、遠近に対応した画像の焦点を調節して
画像を表示する。
【０００８】請求項２に係る発明では、さらに複数の表
示手段に表示されている遠近に対応した画像を左右の眼
に導くための光学系を含む。
示手段に表示されている遠近に対応した画像を左右の眼
に導くための光学系を含む。
【０００９】請求項３に係る発明では、さらに近領域の
画像を発生し、この近領域の画像をもとにして、その近
領域と重なる部分を排除した遠領域の画像を発生し、複
数の表示手段に表示する。
画像を発生し、この近領域の画像をもとにして、その近
領域と重なる部分を排除した遠領域の画像を発生し、複
数の表示手段に表示する。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の原理を説明する
ための図である。この発明では、従来の輻輳角を用いた
両眼立体視機能に加えて、両眼の前方に複数の液晶ディ
スプレイ７〜１２が設けられる。接眼レンズ２，３に最
も接近した液晶ディスプレイ７，８に表示された画像は
光学的提示面１３に提示され、液晶ディスプレイ９，１
０に表示された画像は光学的提示面１４に提示され、液
晶ディスプレイ１１，１２に表示された画像は光学的提
示面１５に提示される。
ための図である。この発明では、従来の輻輳角を用いた
両眼立体視機能に加えて、両眼の前方に複数の液晶ディ
スプレイ７〜１２が設けられる。接眼レンズ２，３に最
も接近した液晶ディスプレイ７，８に表示された画像は
光学的提示面１３に提示され、液晶ディスプレイ９，１
０に表示された画像は光学的提示面１４に提示され、液
晶ディスプレイ１１，１２に表示された画像は光学的提
示面１５に提示される。
【００１１】図２は人間の焦点深度と輻輳角の対応関係
を示す図であり、図３はこの発明の表示概念を示す図で
ある。
を示す図であり、図３はこの発明の表示概念を示す図で
ある。
【００１２】図２は増田千尋「３次元ディスプレイ」産
業図書、１９９０に記載されたものであって、縦軸に焦
点深度を示し、横軸に輻輳角を示しており、数値は距離
の逆数であり、０で無限遠，数値が大きくなるにつれて
近傍を示す。人間の輻輳角知覚と焦点調節知覚にはある
程度の許容領域、つまりある奥行きを有する点に焦点を
合わせたとしても、その前後にある程度焦点を調節可能
な領域（焦点深度）が存在する。そこで、図２の領域
Ａ，Ｂ，Ｃについて、矢印で示すａ，ｂ，ｃ位置に提示
面をそれぞれ配置し、図３に示すようにそれぞれの領域
Ａ，Ｂ，Ｃに存在するはずの物体をそれぞれの位置に表
示すれば、Ａ，Ｂ，Ｃの全領域にわたって焦点調節機能
と輻輳調節に矛盾が生じにくい立体映像の提示が期待さ
れる。すなわち、眼に近い近領域，それより奥に中領
域，さらに奥に遠領域に対応した立体映像を表示する。
業図書、１９９０に記載されたものであって、縦軸に焦
点深度を示し、横軸に輻輳角を示しており、数値は距離
の逆数であり、０で無限遠，数値が大きくなるにつれて
近傍を示す。人間の輻輳角知覚と焦点調節知覚にはある
程度の許容領域、つまりある奥行きを有する点に焦点を
合わせたとしても、その前後にある程度焦点を調節可能
な領域（焦点深度）が存在する。そこで、図２の領域
Ａ，Ｂ，Ｃについて、矢印で示すａ，ｂ，ｃ位置に提示
面をそれぞれ配置し、図３に示すようにそれぞれの領域
Ａ，Ｂ，Ｃに存在するはずの物体をそれぞれの位置に表
示すれば、Ａ，Ｂ，Ｃの全領域にわたって焦点調節機能
と輻輳調節に矛盾が生じにくい立体映像の提示が期待さ
れる。すなわち、眼に近い近領域，それより奥に中領
域，さらに奥に遠領域に対応した立体映像を表示する。
【００１３】図４はこの発明の一実施形態の具体例を示
す図であり、図５はこの発明の一実施形態の多焦点式頭
部搭載型ディスプレイを頭部に装着した例を示す。
す図であり、図５はこの発明の一実施形態の多焦点式頭
部搭載型ディスプレイを頭部に装着した例を示す。
【００１４】図４において、頭部搭載型ディスプレイ２
０には左眼に対応して液晶ディスプレイ７，９，１１お
よびハーフミラー２１，２２が設けられ、右眼に対応し
て液晶ディスプレイ８，１０，１２およびハーフミラー
２３，２４が設けられ、奥行き方向に３段階に領域を分
割して立体映像の表示を実現する。この例では、液晶デ
ィスプレイ７，８に表示された近領域の画像はそれぞれ
ハーフミラー２１，２３を透過し、接眼レンズ２，３を
介して左右の眼に提示され、液晶ディスプレイ９，１０
に表示された中領域の画像はハーフミラー２２，２４を
透過し、ハーフミラー２１，２３で反射して接眼レンズ
２，３を介して左右の眼に提示される。さらに液晶ディ
スプレイ１１，１２に表示された遠領域の画像はハーフ
ミラー２２と２１，２４と２３で反射され、接眼レンズ
２，３を介して左右の眼に提示される。このように、図
４に示した頭部搭載型ディスプレイ２０は構造に駆動部
分がないため、図５に示すようにシステムをすべて頭部
搭載可能な程度まで小型化かつ軽量化が可能となる。
０には左眼に対応して液晶ディスプレイ７，９，１１お
よびハーフミラー２１，２２が設けられ、右眼に対応し
て液晶ディスプレイ８，１０，１２およびハーフミラー
２３，２４が設けられ、奥行き方向に３段階に領域を分
割して立体映像の表示を実現する。この例では、液晶デ
ィスプレイ７，８に表示された近領域の画像はそれぞれ
ハーフミラー２１，２３を透過し、接眼レンズ２，３を
介して左右の眼に提示され、液晶ディスプレイ９，１０
に表示された中領域の画像はハーフミラー２２，２４を
透過し、ハーフミラー２１，２３で反射して接眼レンズ
２，３を介して左右の眼に提示される。さらに液晶ディ
スプレイ１１，１２に表示された遠領域の画像はハーフ
ミラー２２と２１，２４と２３で反射され、接眼レンズ
２，３を介して左右の眼に提示される。このように、図
４に示した頭部搭載型ディスプレイ２０は構造に駆動部
分がないため、図５に示すようにシステムをすべて頭部
搭載可能な程度まで小型化かつ軽量化が可能となる。
【００１５】図６はこの発明の頭部搭載型ディスプレイ
に対応した映像の生成方法を示す図である。前述の図４
に示すように、ハーフミラー２１〜２４により近領域，
中領域，遠領域の画像を単純に合成するだけでは、領域
の重なり部分に図形要素の矛盾が生じる。そこで、Ｚバ
ッファ法を拡張し、奥行きの矛盾を排除する。すなわ
ち、まず、近領域，中領域，遠領域の作画領域を定義
し、それぞれの領域に関して、奥行き情報を参照しなが
ら、領域内に存在する物体を作画する。作画の順番は最
も視点に近い部分から開始する。通常、３次元コンピュ
ータグラフィックスにおける物体の重なり情報は、各ピ
クセルの奥行き情報を保持するＺバッファにより制御さ
れるが、ここではそのような情報を分割された領域の重
なり情報として利用する。
に対応した映像の生成方法を示す図である。前述の図４
に示すように、ハーフミラー２１〜２４により近領域，
中領域，遠領域の画像を単純に合成するだけでは、領域
の重なり部分に図形要素の矛盾が生じる。そこで、Ｚバ
ッファ法を拡張し、奥行きの矛盾を排除する。すなわ
ち、まず、近領域，中領域，遠領域の作画領域を定義
し、それぞれの領域に関して、奥行き情報を参照しなが
ら、領域内に存在する物体を作画する。作画の順番は最
も視点に近い部分から開始する。通常、３次元コンピュ
ータグラフィックスにおける物体の重なり情報は、各ピ
クセルの奥行き情報を保持するＺバッファにより制御さ
れるが、ここではそのような情報を分割された領域の重
なり情報として利用する。
【００１６】まず、近領域についてすべての画素の奥行
き情報を無限遠に初期化して作画を行なう。作画終了
後、この近領域のＺバッファ情報を初期値として中領域
の作画を行なう。この手法により、近領域に画素が存在
する、つまり、手前に物体が存在する部分には作画され
ない。さらに遠領域の作画時には、中領域の作画の結果
得られるＺバッファの情報を初期値として実行する。し
たがって、遠領域中の画素で、近領域および中領域に物
体が存在する部分には作画されないことになる。３領域
以上に分割する際にはこの手法を繰返せばよい。
き情報を無限遠に初期化して作画を行なう。作画終了
後、この近領域のＺバッファ情報を初期値として中領域
の作画を行なう。この手法により、近領域に画素が存在
する、つまり、手前に物体が存在する部分には作画され
ない。さらに遠領域の作画時には、中領域の作画の結果
得られるＺバッファの情報を初期値として実行する。し
たがって、遠領域中の画素で、近領域および中領域に物
体が存在する部分には作画されないことになる。３領域
以上に分割する際にはこの手法を繰返せばよい。
【００１７】上述の方法により、図６から明らかなよう
に、作画されない部分は黒く塗られており、ハーフミラ
ーによって合成する際には手前の画像に光学的に置換え
られ、図形要素的にも奥行き情報に矛盾のない映像を提
示できる。
に、作画されない部分は黒く塗られており、ハーフミラ
ーによって合成する際には手前の画像に光学的に置換え
られ、図形要素的にも奥行き情報に矛盾のない映像を提
示できる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、左右
の眼に少なくとも遠近に対応した画像を独立して表示す
る表示手段を設け、遠近に対応した画像の焦点を調節し
て画像を表示するようにしたので、長時間の使用でも疲
労を少なくし得て、小型軽量化を図ることができる。
の眼に少なくとも遠近に対応した画像を独立して表示す
る表示手段を設け、遠近に対応した画像の焦点を調節し
て画像を表示するようにしたので、長時間の使用でも疲
労を少なくし得て、小型軽量化を図ることができる。
【図１】この発明の原理を説明するための図である。
【図２】人間の焦点深度調節機能と輻輳角の対応関係を
示す図である。
示す図である。
【図３】この発明の表示概念を示す図である。
【図４】この発明の一実施形態の具体例を示す図であ
る。
る。
【図５】この発明の一実施形態の頭部搭載型ディスプレ
イを人間の頭部に装着した例を示す図である。
イを人間の頭部に装着した例を示す図である。
【図６】この発明の頭部搭載型ディスプレイに対応した
映像の生成方法を示す図である。
映像の生成方法を示す図である。
【図７】従来の頭部搭載型ディスプレイの構成を示す図
である。
である。
１ 頭部 ２，３ 接眼レンズ ７〜１２ 液晶ディスプレイ ２１〜２４ ハーフミラー
Claims (3)
- 【請求項１】 頭部に搭載して両眼立体視による立体映
像を表示する多焦点式頭部搭載型ディスプレイであっ
て、 左右の眼に少なくとも遠近に対応した画像を独立して表
示する複数の表示手段を備え、 前記遠近に対応した画像の焦点を調節して画像を表示す
ることを特徴とする、多焦点式頭部搭載型ディスプレ
イ。 - 【請求項２】 さらに、前記複数の表示手段に表示され
ている遠近に対応した画像を前記左右の眼に導くための
光学系を含む、請求項１の多焦点式頭部搭載型ディスプ
レイ。 - 【請求項３】 さらに、近領域の画像を発生し、この近
領域の画像をもとにして、該近領域と重なる部分を排除
した遠領域の画像を発生して前記複数の表示手段に表示
することを特徴とする、請求項１の多焦点式頭部搭載型
ディスプレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8147308A JPH09331552A (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 多焦点式頭部搭載型ディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8147308A JPH09331552A (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 多焦点式頭部搭載型ディスプレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09331552A true JPH09331552A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15427265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8147308A Pending JPH09331552A (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 多焦点式頭部搭載型ディスプレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09331552A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000261832A (ja) * | 1999-03-08 | 2000-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 三次元表示方法およびヘッドマウントディスプレイ装置 |
| KR20010109814A (ko) * | 2000-06-02 | 2001-12-12 | 윤병이 | 3차원 영상장치 |
| US7177083B2 (en) | 2003-02-17 | 2007-02-13 | Carl-Zeiss-Stiftung Trading As | Display device with electrooptical focussing |
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| WO2023207953A1 (zh) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示装置及可穿戴显示设备 |
-
1996
- 1996-06-10 JP JP8147308A patent/JPH09331552A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981006 |