JPH07298165A - Head mount type video display device - Google Patents
Head mount type video display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、頭部装着式映像表示装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted image display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】観察者の眼前部に装着されるゴーグル型
等の本体に組み込んだ光学系を通して液晶パネル等の表
示映像を観察者の眼に与えるようにするディスプレイの
技術は、特開平3−188777号公報(文献1)など
によって提案されている。2. Description of the Related Art A display technology for giving a display image of a liquid crystal panel or the like to an observer's eye through an optical system incorporated in a main body of a goggle type or the like which is attached to the front part of the observer's eye is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Proposed by 188777 (reference 1) and the like.
【0003】このような装置は、小型でありながら、大
画面映像を提示することが可能で、一人で画像映像を楽
しめるようにするなどの映像表示装置として、種々の用
途への利用が期待されている。Although such a device is small in size, it can present a large-screen image, and is expected to be used for various purposes as an image display device so that an image can be enjoyed alone. ing.
【0004】また、頭部装着式ディスプレイに位置検出
器を設け、頭が動いたらその分だけ表示する映像をかえ
るようにする装置が、特開平4−168489号公報
(文献2)に示されている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 4-168489 (reference 2) discloses a device in which a head-mounted display is provided with a position detector so that an image displayed when the head moves can be changed. There is.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、文献1に示さ
れるような頭部装着式ディスプレイ装置では、観察者の
頭や体が動いても、図11に示されるように、いつも、
画面400が目の前に存在する。即ち、観察者は、この
装置を頭に装着して使用している時、図の実線で示す観
察状態では、虚像空間において、図示のように拡大され
た枠401をもつ画面400による像を虚像として見て
いる。However, in the head-mounted display device as shown in Document 1, even if the head or body of the observer moves, as shown in FIG.
The screen 400 is in front of you. That is, when the observer wears this device on his head and uses it, in the observation state shown by the solid line in the figure, in the virtual image space, the image on the screen 400 having the frame 401 enlarged as shown in the figure is a virtual image. Looking as.
【0006】ところが、破線で示すように頭の向きを変
えても、その虚像画面400は、常に正面にあるように
ついてくる。つまり、この場合は、頭や体を動かしてい
る感覚と視覚情報による感覚の矛盾が生じる。そして、
これは、装着観察者に不自然感を与える。また、そのよ
うな状態が長時間続くと、船酔いと同じような不快感を
もたらす。However, even if the direction of the head is changed as shown by the broken line, the virtual image screen 400 always comes to the front. In other words, in this case, there is a contradiction between the feeling of moving the head or body and the feeling of visual information. And
This gives the wearing observer an unnatural feeling. Further, if such a state continues for a long time, it causes the same discomfort as seasickness.
【0007】また、その画面400の枠401も、液晶
パネル等の画像表示素子の表示面の矩形の外縁枠に対応
した大きさや形に規定されるため、図11の実線の状態
及び破線の状態でも、常に変わらず固定であり、変える
ことはできない。Further, since the frame 401 of the screen 400 is also defined in size and shape corresponding to the rectangular outer edge frame of the display surface of the image display device such as a liquid crystal panel, the state of the solid line and the state of the broken line in FIG. However, it is always fixed and cannot be changed.
【0008】また、文献2の装置では、疑似的な3次元
空間ができるので、前述の問題は軽減されるものの、観
察者のまわりが3次元の表示画面であるかのような感じ
を実現するためには映像の枠が装着観察者にみえてはな
らず、従って、頭部装着型ディスプレイに光学系を内蔵
させるにあたって、その組み込む光学系としては、視野
角120°以上のものが必要となる。よって、本体全体
が大きくなってしまう。装置の大型化は、頭に装着して
使用し、小型でありながら大画面映像を楽しめるように
しようとする、この種頭部装着式の映像表示装置にとっ
ては大きな問題である。Further, since the device of Document 2 creates a pseudo three-dimensional space, the above-mentioned problem is alleviated, but the viewer feels as if it were a three-dimensional display screen. Therefore, the frame of the image should not be visible to the wearing observer. Therefore, when incorporating the optical system into the head-mounted display, the optical system to be incorporated requires a viewing angle of 120 ° or more. . Therefore, the whole body becomes large. Increasing the size of the device is a big problem for this kind of head-mounted image display device, which is mounted on the head to be used, and is intended to enjoy a large screen image while being small.
【0009】一方、液晶パネルやミラーやレンズ等を機
械的に移動する方法も考えられるが、この方法では、そ
の移動に要する部品を動かすための空間を本体に確保
し、かつそのための移動機構をも本体に組み込む構成と
なり、装置が大型化してしまう。On the other hand, a method of mechanically moving the liquid crystal panel, the mirror, the lens and the like can be considered, but in this method, a space for moving the parts required for the movement is secured in the main body, and a moving mechanism therefor is provided. Will also be built into the main body, and the device will become larger.
【0010】本発明は、画像表示素子の表示面の一部に
画像を表示し、その表示領域自体を観察者の頭部の動き
や傾きに応じて変えることができ、しかも本体に組み込
む光学系等を大型化せずにこれを達成することのでき
る、改良された頭部装着式映像表示装置を提供しようと
するものである。また、他の目的は、使用時に、観察者
の頭部が動いても、その動作の感覚と視覚情報による感
覚の不一致に起因する不自然感や船酔いのような不快感
を抑制し、自然感を出せるようにすることにある。The present invention can display an image on a part of the display surface of the image display device, and can change the display area itself according to the movement and inclination of the head of the observer, and further, the optical system incorporated in the main body. It is an object of the present invention to provide an improved head-mounted image display device capable of achieving this without increasing the size of the above. Another purpose is to suppress uncomfortable feelings such as sea sickness and unnatural feeling caused by the disagreement between the sense of motion and the sense of visual information even when the observer's head moves during use. It's about making sense.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の頭部装着式映像
表示装置は、画像を表示する表示面を有する画像表示素
子と、前記画像を観察者の眼に導く光学系とを筐体内に
配置するとともに、その筐体を観察者の頭部に支持する
支持手段を有する頭部装着式映像表示装置において、前
記筐体の空間的位置移動及び/又は傾き変化を検出する
検出手段と、前記画像表示素子の表示面の一部に画像を
表示し、前記検出手段からの信号に基づいて該画像表示
素子の表示領域の移動及び/又は表示領域の変形を制御
する表示領域制御手段とを有することを特徴とするもの
である。A head-mounted image display device of the present invention includes an image display element having a display surface for displaying an image and an optical system for guiding the image to an observer's eye in a housing. In a head-mounted image display device having a supporting means for disposing the housing and supporting the housing on an observer's head, a detecting means for detecting a spatial position movement and / or a tilt change of the housing; Display area control means for displaying an image on a part of the display surface of the image display element and controlling movement and / or deformation of the display area of the image display element based on a signal from the detection means. It is characterized by that.
【0012】[0012]
【作用】本発明においては、画像表示素子の表示面の一
部に画像を表示するとともに、その画像の表示領域を観
察者の頭部の動きや傾きを検出して、その動きや傾きに
応じて変えることができる。ここでは、表示面の一部に
表示される画像のその表示領域は、画像表示素子の表示
面より小さくて、この表示面上を動くことが可能であ
り、このため、任意に表示領域自体の移動や変形が、検
出された頭部の動きや傾きに応じた検出信号に基づいて
行える。これまでは、映像自体を変化させようとするこ
とはできても、表示枠の移動・変形は行えないものであ
るところ、本発明では、表示面より小さな表示領域自体
を観察者の頭部の動きや傾きに応じて変えることができ
るものであり、かつまた、頭部に支持される本体筐体内
に配置する光学系等も大型化せず、小型なものにするこ
とが可能である。According to the present invention, an image is displayed on a part of the display surface of the image display device, and the display area of the image is detected by detecting the movement or inclination of the observer's head and responding to the movement or inclination. Can be changed. Here, the display area of the image displayed on a part of the display surface is smaller than the display surface of the image display element and can move on this display surface. The movement or deformation can be performed based on the detection signal according to the detected movement or inclination of the head. Up to now, although it is possible to change the image itself, the display frame cannot be moved or deformed. However, in the present invention, the display area itself smaller than the display surface is displayed on the viewer's head. It can be changed according to the movement and inclination, and the optical system or the like arranged in the main body housing supported by the head does not have to be large, and can be made small.
【0013】また、本発明における表示領域制御手段
は、好ましくは、映像信号を記憶する記憶手段と、該記
憶手段に記憶する映像信号の記憶配列を指示する記憶配
列手段と、前記記憶配列とは異なる配列で映像信号を前
記記憶手段から読み出す指示を行う読み出し配列指示手
段とからなり、この場合は、メモリに一時的に映像信号
を記憶させ、読み出す際に読み出す順を変えることで、
画像表示素子の表示面の一部の映像表示領域の移動や変
形を行うことができる。Further, the display area control means in the present invention preferably comprises a storage means for storing a video signal, a storage array means for instructing a storage array of the video signals stored in the storage means, and the storage array. It is composed of a read array instructing means for instructing to read out the video signals from the storage means in different arrays, and in this case, by temporarily storing the video signals in the memory and changing the order of reading at the time of reading,
It is possible to move or deform a part of the image display area on the display surface of the image display element.
【0014】また、好ましくは、表示領域制御手段によ
り、前記筐体の空間的位置移動または傾き変化に対して
逆方向に画像表示素子の表示領域の位置を移動し及び/
又は変形するようにすると、逆方向に表示領域を移動さ
せることにより、あたかも空間に固定されたスクリーン
を見ているように感じさせることができる。よって、自
然な状態で映像を見ることができ、不自然感や船酔いの
ような不快感をもたらさない。Further, preferably, the display area control means moves the position of the display area of the image display element in a direction opposite to the spatial position movement or tilt change of the housing, and / or
Alternatively, when the display area is deformed, the display area is moved in the opposite direction, so that the user can feel as if he or she is looking at the screen fixed in the space. Therefore, the image can be viewed in a natural state without causing an uncomfortable feeling such as unnatural feeling or seasickness.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1、図2、及び図3は、本発明の一実施例を示
す。また、図4及び図5は、原理説明に供する図であ
る。図1は、本体部分の外観構造、及び自動画像表示コ
ントロール用の制御系等を含めた装置全体のシステム構
成を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1, 2 and 3 show an embodiment of the present invention. 4 and 5 are diagrams for explaining the principle. FIG. 1 shows the external structure of the main body and the system configuration of the entire apparatus including a control system for automatic image display control.
【0016】全体の構成の概要を説明すると、図1中、
100は観察者が頭部に装着するゴーグル型の本体を示
し、これに、画像表示素子(例えば、液晶パネル(LC
D)等)、光学系、及び後述する画像表示コントロール
用の検出器等を内臓する。このほか、システムは、画像
を変化させる画像変化量を算出決定する計算部61と、
画像変換部62とを有するとともに、表示画像ソースと
なる映像元信号を与える映像再生装置65を組み合わせ
て使用する。To explain the outline of the overall configuration, in FIG.
Reference numeral 100 denotes a goggle-type main body worn by an observer on the head, and an image display element (for example, a liquid crystal panel (LC
D) and the like), an optical system, and a detector for image display control described later are incorporated. In addition, the system includes a calculation unit 61 that calculates and determines an image change amount that changes an image,
An image reproducing unit 65 which has an image converting unit 62 and gives an image original signal as a display image source is used in combination.
【0017】これら計算部61と画像変換部62とを含
んで、LCD表示面の一部に表示する画像の位置や大き
さなどに関する制御(表示領域制御)を実行するコント
ローラ27が構成され、その計算部61及び画像変換部
62は、コード201,202によりディスプレイ本体
100と接続されている。A controller 27 including the calculation unit 61 and the image conversion unit 62 is configured to execute control (display area control) relating to the position and size of an image displayed on a part of the LCD display surface. The calculation unit 61 and the image conversion unit 62 are connected to the display body 100 by the cords 201 and 202.
【0018】本体100は、観察者の眼の前に位置させ
る眼前部101と、左右の耳の位置に配置される耳部装
着部102と、支持用のバンド103とを備える。耳部
装着部102にはへッドフォンを組み込み、これにより
コード202を通して送られてくる映像音声信号中の音
声情報を観察者に与える。眼前部101は、筐体構造の
ものであり、該筐体内にLCD及び光学系等を配置する
よう構成し、また、図示のように、頭部装着用の支持手
段としての支持バンド103により観察者頭部に支持さ
せる。The main body 100 includes an anterior eye portion 101 which is located in front of the observer's eyes, ear mounting portions 102 which are disposed at the positions of the left and right ears, and a supporting band 103. A headphone is incorporated in the ear part mounting portion 102, so that the observer is provided with audio information in the audiovisual signal sent through the cord 202. The anterior eye portion 101 has a housing structure, and is configured such that an LCD, an optical system, and the like are arranged in the housing, and as shown in the drawing, is observed by a supporting band 103 as a supporting means for mounting the head. Support the head of the person.
【0019】眼前部101内には、図2に示す例では、
LCD22と、ハーフミラープリズム51と、凹面鏡2
4と、バックライト52と、液晶シャッター25とを内
蔵してる。また、本体100内には、LCD22を駆動
するLCDドライバー53も収納され、このLCDドラ
イバー53に図1の画像変換部62からの出力映像信号
が供給される。In the front part of the eye 101, in the example shown in FIG.
LCD 22, half mirror prism 51, concave mirror 2
4, a backlight 52, and a liquid crystal shutter 25 are incorporated. An LCD driver 53 for driving the LCD 22 is also housed in the main body 100, and an output video signal from the image conversion unit 62 of FIG. 1 is supplied to the LCD driver 53.
【0020】LCD22がLCDドライバー53で駆動
され、その表示面22aに映像が表示されるとき、そこ
から出射した光束は、ハーフミラープリズム51に入射
し該ハーフミラープリズム51のハーフミラー面51a
を透過し、かつ凹面鏡24で拡大反射され、その反射さ
れた光束が再びハーフミラー面51aに向かい、そこで
今度は反射され、観察者の眼21に入射する。LCD表
示面22a中の一部の領域に表示される表示映像は、眼
前部101内のこのような接眼拡大光学系による光路を
経て観察者の眼に導かれる。When the LCD 22 is driven by the LCD driver 53 and an image is displayed on the display surface 22a thereof, the luminous flux emitted from the LCD 22 enters the half mirror prism 51 and the half mirror surface 51a of the half mirror prism 51.
And is magnified and reflected by the concave mirror 24, and the reflected light beam again travels to the half mirror surface 51a, where it is reflected again and enters the eye 21 of the observer. The display image displayed in a part of the LCD display surface 22a is guided to the observer's eye through the optical path of the eyepiece enlarging optical system in the anterior part 101 of the eye.
【0021】また、シースルー機能を備える構成の場合
は、この光学系のハーフミラープリズム51の前側、即
ち本体眼前部101の前面側に位置するよう、液晶シャ
ッター25が組み込まれる。従って、眼前部101を構
成する筐体部の前面箇所には、このシースルーによる外
界像観察のために外界光を採り入れる開口(図示せず)
を有しており、外界光透過(シースルーON)、遮断
(シースルーOFF)のため制御される液晶シャッター
25は、この開口近傍に配置される。液晶シャッター2
5を開けたとき(シースルーON時)には、外界光は、
この開口を通して開状態の液晶シャッター25を透過
し、更には上記ハーフミラープリズム51のハーフミラ
ー面51aを透過してハーフミラープリズム51を出射
し、そして表示映像光の場合と同じ光路となるような光
路で眼21に導かれる。このとき、、観察者は外界を見
ることができる。図2に示した例の場合、外界光とLC
D22からの光とを重ね合わせるコンバイナーは、上記
のハーフミラープリズム51と凹面鏡24との組み合わ
せで構成される。Further, in the case of the structure having the see-through function, the liquid crystal shutter 25 is incorporated so as to be positioned on the front side of the half mirror prism 51 of this optical system, that is, on the front side of the front part 101 of the main body. Therefore, an opening (not shown) for taking in external light for observing the external image by the see-through is provided in the front surface portion of the housing portion forming the anterior eye portion 101.
The liquid crystal shutter 25, which is controlled to transmit external light (see-through ON) and block (see-through OFF), is disposed in the vicinity of this opening. LCD shutter 2
When 5 is opened (when see-through is ON), the ambient light is
The liquid crystal shutter 25 in the open state is transmitted through this opening, and further, the half mirror surface 51a of the half mirror prism 51 is transmitted to be emitted from the half mirror prism 51, and the same optical path as in the case of display image light is obtained. The light is guided to the eye 21. At this time, the observer can see the outside world. In the case of the example shown in FIG. 2, external light and LC
The combiner that superimposes the light from D22 is configured by a combination of the half mirror prism 51 and the concave mirror 24 described above.
【0022】両眼式の頭部装着式ディスプレイ本体の場
合、上記の配置構成による同様の構成要素が、眼前部1
01内の左右それぞれに、観察者の左目用のもの(22
L,24L,51L等)及び右目用のもの(22R,2
4R,51R等)として収納される。In the case of a binocular head-mounted display body, the same components having the above-described arrangement are the same as the front part of the eye 1.
Left and right inside 01 for the observer's left eye (22
L, 24L, 51L, etc. and for the right eye (22R, 2
4R, 51R, etc.).
【0023】本実施例では、このように、表示面22a
を有するLCD22と、ハーフミラープリズム51及び
凹面鏡24により表示画像を観察者の眼に導く光学系と
が眼前部101筐体内に配置され、また、LCD表示面
22aにはその一部に画像を表示するようにして画像表
示制御を行うが、更に、この場合に、たとえ本体100
を装着使用している観察者の頭が動いても、観察者が見
ることとなる虚像については、頭を動かしたにもかかわ
らず、あたかも電子画像の虚像は空間に固定されている
かの如き状態で観察できるよう、コントローラ27によ
りLCD22に対する自動的な表示領域制御が行われて
いくようにするものである。In this embodiment, as described above, the display surface 22a is
An LCD 22 having an LCD and an optical system for guiding a display image to an observer's eye by a half mirror prism 51 and a concave mirror 24 are arranged in a housing of the anterior eye portion 101, and an image is partially displayed on the LCD display surface 22a. The image display control is performed as described above.
Even if the head of the observer wearing and using the camera moves, the virtual image that the observer sees will be as if the virtual image of the electronic image is fixed in space, even if the head is moved. The controller 27 automatically controls the display area of the LCD 22 so that the display area can be observed.
【0024】このため、観察者の頭の動きに合わせた、
そのような表示領域制御を行うための情報を検出する手
段として、図1に示すように、本体100の左右と上下
とローテーション方向への角度量を検出するジャイロ等
の角度量検出器105,106,107の計3つの検出
器を設けてある。各検出器105,106,107を本
体100に組み込むと、それぞれ、図1に矢印で示すよ
うな角度方向左右、角度方向上下、及び角度方向ローテ
ーションの各方向で、頭部が動く場合の変化を検出する
ことになる。これらの変化は、観察者が首(体自体を回
す場合をも含み、この点は以下も同様である)を横に振
ったような時の、または首を上下させたような時の、あ
るいは首を左右に曲げたような時の、その観察者の頭が
動きに対応する。また、眼前部100には、後述のよう
に映像表示部を表示面22a中央に位置させるリッセト
スイッチ110も取り付けてある。Therefore, according to the movement of the observer's head,
As means for detecting the information for performing such display area control, as shown in FIG. 1, angle amount detectors 105 and 106 such as a gyro that detect the angle amounts of the main body 100 in the left-right direction, the vertical direction, and the rotation direction. , 107 are provided in total. When each of the detectors 105, 106, and 107 is incorporated into the main body 100, the change in the case where the head moves in each of the angular direction left / right, the angular direction up / down, and the angular direction rotation as shown by arrows in FIG. Will be detected. These changes occur when the observer sways his or her neck (including the case of turning the body, and so on), or when the observer raises or lowers the neck, or The observer's head corresponds to the movement when the neck is bent left and right. In addition, a reset switch 110 for positioning the image display unit at the center of the display surface 22a is also attached to the front of the eye 100 as described later.
【0025】上記の各検出器105,106,107か
らの信号、及びリッセトスイッチ110からの信号は、
コントローラ27の計算部61へ入力され、LCD22
の表示領域の移動などの表示領域制御の用に供される。
この計算部61は、基本的には、観察者の頭部あるいは
体が動くなどした場合の変化に応じて得られる検出信号
に基づき、LCD22の表示面22a上で表示画像を縦
横方向へシフトすべきこととする場合(図5(b),
(c)参照)におけるその縦方向へのシフト量Δy,横
方向へのシフト量Δxを算出する。また、表示画像を表
示面22a上において回転させる場合(図5(d)参
照)にあっては、その回転させるべき画像回転量Δφも
算出する。The signals from the detectors 105, 106 and 107 and the signal from the reset switch 110 are:
The data is input to the calculation unit 61 of the controller 27, and the LCD 22
It is used for display area control such as movement of the display area.
The calculation unit 61 basically shifts the display image in the vertical and horizontal directions on the display surface 22a of the LCD 22 based on the detection signal obtained according to the change when the head or body of the observer moves. When it should be done (Fig. 5 (b),
The shift amount Δy in the vertical direction and the shift amount Δx in the horizontal direction in (c) are calculated. Further, when the display image is rotated on the display surface 22a (see FIG. 5D), the image rotation amount Δφ to be rotated is also calculated.
【0026】画像変換部62は、LCD表示面22a上
の一部に画像を表示することとなるように表示領域を設
定するための映像信号処理を行い、かつまた、上記計算
部61での演算結果を基に、要求される画像シフト等が
行われるようにするため必要な映像信号処理を行う信号
処理部である。画像変換部62は、映像再生装置65か
らの映像元信号を原信号とし、この映像元信号に対し変
換処理を施して得られる映像信号を本体100へ出力す
る。The image conversion unit 62 performs video signal processing for setting a display area so that an image is displayed on a part of the LCD display surface 22a, and the calculation in the calculation unit 61 is also performed. This is a signal processing unit that performs necessary video signal processing based on the result so that required image shift and the like are performed. The image conversion unit 62 uses the video source signal from the video playback device 65 as an original signal, and outputs a video signal obtained by subjecting the video source signal to conversion processing to the main body 100.
【0027】ここで、観察者の頭の動きに応じてLCD
表示面22aにおける像位置を変化させることによっ
て、空間に固定された像(虚像)を作るようにするため
の方法の基本原理について説明する。これは、以下のよ
うな手法に基づいている。図4は、この場合の原理説明
図で、接眼光学系と、画像表示素子の実像面と、空間の
虚像面との関係を示してある。レンズ55は頭部装着式
ディスプレイの光学系を、また実像面56はLCD等の
表示面22aを、それぞれ表している。従来の頭部装着
式ディスプレイでは、観察者の頭が角度θ動くと、虚像
面Zにおける任意の点も角度θ動く。しかして、この任
意の点が頭を動かしても虚像面Zにおいて固定であるよ
うにするためには、逆の方向に角度θ動けばよい。そこ
で、虚像面Zにおいて或る点が角度θ動くためには実像
面56上の対応点をどのぐらい動かせばよいかを計算し
て、実像面56、従って表示面22a上で対応点を移動
させるようにすればよい。Here, the LCD according to the movement of the observer's head.
The basic principle of a method for creating an image (virtual image) fixed in space by changing the image position on the display surface 22a will be described. This is based on the following method. FIG. 4 is an explanatory view of the principle in this case, and shows the relationship between the eyepiece optical system, the real image plane of the image display element, and the virtual image plane of the space. The lens 55 represents the optical system of the head-mounted display, and the real image surface 56 represents the display surface 22a such as LCD. In the conventional head-mounted display, when the observer's head moves by the angle θ, any point on the virtual image plane Z also moves by the angle θ. Therefore, in order that the arbitrary point is fixed on the virtual image plane Z even if the head is moved, the angle θ may be moved in the opposite direction. Therefore, in order to move a certain point on the virtual image plane Z by an angle θ, how much the corresponding point on the real image plane 56 should be moved is calculated, and the corresponding point is moved on the real image plane 56, and hence on the display surface 22a. You can do it like this.
【0028】例えば、図4において、虚像面Z上の任意
の点O(0) が、点O(0) 位置から図示のように角度θ離
れた他の点O(1) に動くと仮定する。このとき、図に示
すように、実像面56、つまり表示面22a上のそれぞ
れの対応点をP(0) ,P(1) とすれば、距離L離れた光
学系(レンズ55)の主点をHとして、それら点P(0)
,点H,点P(1) がなす角∠P(0) HP(1) も、角度
θとなる。よって、点P(0) と点P(1) との表示面22
a上での間隔Δは、Δ=L・tanθで与えられる。例
えば、L=24mm、θ=20°のときなら、間隔Δ
は、Δ=8.7mmとなる。従って、観察者の頭が角度
θ動いた時に、表示面22a上の任意の点を逆方向へ距
離Δシフトさせれば、虚像面Zにおけるその対応点は空
間に固定されたように見えることになる。For example, in FIG. 4, it is assumed that an arbitrary point O (0) on the virtual image plane Z moves to another point O (1) which is away from the position of the point O (0) by an angle θ as shown in the figure. . At this time, as shown in the figure, if the corresponding points on the real image surface 56, that is, the display surface 22a are P (0) and P (1), the principal points of the optical system (lens 55) separated by the distance L Be H, and those points P (0)
, The point H and the point P (1) form an angle ∠P (0) HP (1), which is also the angle θ. Therefore, the display surface 22 of the points P (0) and P (1) is
The interval Δ on a is given by Δ = L · tan θ. For example, when L = 24 mm and θ = 20 °, the interval Δ
Is Δ = 8.7 mm. Therefore, when the observer's head moves by the angle θ, if any point on the display surface 22a is shifted in the opposite direction by the distance Δ, the corresponding point on the virtual image plane Z appears to be fixed in space. Become.
【0029】次に、上記方法に従って実際に表示すべき
像をどのようなものにするかについて、その移動の方向
性をも含めた具体的な表示手法を説明する。図5は、L
CD22等の表示素子の表示面22a(実像面56)上
の映像の表示の様子を示している。同図(a)は表示態
様の基本状態の例、(b)〜(d)は、それぞれ、観察
者の頭の動きに対応して、像位置を変化させた場合の表
示態様の例である。図5(a)でもわかるように、映像
は、表示面22aの全部に表示するのではなく、表示面
22aよりも小さい領域に映像を出すことを基本とす
る。つまり、基本表示状態では、映像の表示部分57
と、その表示部分57周りの非表示部分58とがある。
映像表示部分57は、このような図(a)の基本状態か
ら、(b),(c)のように、観察者の頭の動きによ
り、上記式に基づき、かつ、逆の方向性で、表示面22
a上を動かすものとする。Next, with respect to what kind of image should be actually displayed according to the above method, a concrete display method including the directionality of its movement will be described. FIG. 5 shows L
It shows how a video image is displayed on the display surface 22a (real image surface 56) of the display element such as the CD 22. FIG. 7A is an example of a basic state of the display mode, and FIGS. 8B to 8D are examples of the display mode when the image position is changed corresponding to the movement of the head of the observer. . As can be seen from FIG. 5A, the video is basically not displayed on the entire display surface 22a, but is basically displayed on an area smaller than the display surface 22a. That is, in the basic display state, the image display portion 57
And a non-display portion 58 around the display portion 57.
The image display portion 57 is based on the above equation based on the movement of the observer's head from the basic state of FIG. (A) as shown in (b) and (c), and in the opposite direction, Display surface 22
a Move up.
【0030】ここに、頭を回転させる方向としては、図
1のように頭の上下の方向と左右の方向との2方向があ
り、それぞれ、以下の説明では、上下の方向の向きの場
合の角度をαとし、左右の方向の向きの場合の角度をβ
とする。また、それら角度の符号については、頭の動く
向きが下方向のときをマイナス(−)、上方向のときを
プラス(+)とし、左右の方向の場合は、右方向をプラ
ス(+)、左方向をマイナス(−)とする(図1)。ま
ず、移動させる場合の方向性についは、例えば、観察者
が頭を下に向けたときは、図5(b)のように、表示部
分57をy方向(同図中上下方向で、LCD表示面の縦
の方向)に沿ってプラス(+)方向に動かすようにす
る。また、例えば、右方向に頭を向けたときは、図5
(c)のように、表示部分57をx方向(同図中左右方
向で、LCD表示面の横の方向)に沿ってプラス(+)
方向に動かすようにする。There are two directions for rotating the head, that is, the vertical direction and the horizontal direction of the head as shown in FIG. 1. In the following description, in the case of the vertical direction, respectively. The angle is α, and the angle in the case of the left and right directions is β
And Regarding the signs of these angles, when the direction of head movement is downward, it is minus (-), when it is upward, it is plus (+), and when it is right and left, the right direction is plus (+), The left direction is minus (-) (Fig. 1). First, regarding the directionality in the case of moving, for example, when the observer turns his / her head downward, as shown in FIG. 5B, the display portion 57 is moved in the y direction (the vertical direction in FIG. Move in the plus (+) direction along the vertical direction of the surface. Further, for example, when the head is turned to the right,
As shown in (c), the display portion 57 is plus (+) along the x direction (horizontal direction in the figure, the direction lateral to the LCD display surface).
To move in the direction.
【0031】そして、これらの場合において、表示部分
57をそれぞれ上記の方向で移動させるべき量は、前述
した式から、次のようになる。即ち、下向きの角度量α
のとき、映像のy方向へのシフト量Δyは、Then, in these cases, the amount by which the display portion 57 should be moved in each of the above directions is as follows from the above equation. That is, the downward angle amount α
When, the shift amount Δy of the image in the y direction is
【数1】Δy=L・tanα ・・・1 となる。また、右方向への角度量βのとき、映像のx方
向へのシフト量Δxは、## EQU1 ## .DELTA.y = L.tan.alpha. Also, when the angle amount β to the right direction, the shift amount Δx in the x direction of the image is
【数2】Δx=L・tanβ ・・・2 となる。## EQU00002 ## .DELTA.x = L.tan .beta.
【0032】このようにして表示領域の移動を制御する
と、観察者にとって、虚像空間では映像はあたかも固定
しているように見える。また、この場合、必要に応じ
て、更に、次のような制御を加味できる。例えば図5
(a)のように、LCD表示面22a中央に映像を表示
するとしたときの非表示部分58の幅を、x方向でd
x、y方向でdyとしたとき、By controlling the movement of the display area in this manner, the image appears to the observer to be fixed in the virtual image space. Further, in this case, the following control can be further added as necessary. For example, in FIG.
As shown in (a), the width of the non-display portion 58 when an image is displayed in the center of the LCD display surface 22a is set to d in the x direction.
When dy is set in the x and y directions,
【数3】 dy≦L・tanαのとき Δy=dy ・・・3When dy ≦ L · tan α, Δy = dy ... 3
【数4】 dx≦L・tanβのとき Δx=dx ・・・4 を満たす、角度α,βで観察者が頭を回転させたときに
は、映像のシフト量はdx,dyとするものである。## EQU00004 ## When dx.ltoreq.tan.beta., Δx = dx ... 4 is satisfied, and when the observer rotates his / her head at angles .alpha. And .beta., The image shift amounts are dx and dy.
【0033】これは、xyシフト量について、それぞ
れ、式3,4におけるリミット判断の結果で、一定の制
限値を設けることを意味する。例えば、シフト量Δyの
場合、これは基本的に前記式1のΔy=L・tanαで
設定されるが、このL・tanαが、非表示部分58の
幅dyを越えることとなるような場合にあっては、シフ
トさせるべき量Δyに上限を設定し、映像の移動の最大
量は、上記式3のように非表示部分58の設定幅dyま
でに制限しようというものである。シフト量Δxの方の
についても、これと同様である。こうすることで、たと
え、観察者が大きく頭を回転させても、映像表示部分5
7のシフトは、図5(b)等に示す状態までとなり、映
像が切れてしまうことはない。This means that for the xy shift amount, a fixed limit value is set as a result of the limit judgment in the equations 3 and 4, respectively. For example, in the case of the shift amount Δy, this is basically set by Δy = L · tan α in the above equation 1, but when this L · tan α exceeds the width dy of the non-display portion 58, In that case, an upper limit is set for the amount Δy to be shifted, and the maximum amount of movement of the image is limited to the set width dy of the non-display portion 58 as in the above Expression 3. The same applies to the shift amount Δx. By doing so, even if the observer rotates his / her head greatly, the image display portion 5
The shift of 7 is up to the state shown in FIG. 5B and the like, and the image is not cut off.
【0034】なお、図5(a)中、dx,dyは、この
ような非表示部分58についての設定領域幅値を表すも
のであるが、基本表示状態におけるこれらの値dx,d
yは、必要に応じ所望の値に設定することができる。例
えば、後述の図3の画像変換部62中のROM332に
予め非表示領域形成データとして、一種類以上格納して
おくことができる。値dx,dyが大きければ、映像表
示部分57の領域は面積が小さくなるよう変形され、値
dx,dyが小さければ、この逆となる。In FIG. 5A, dx and dy represent set area width values for such a non-display portion 58, but these values dx and d in the basic display state.
y can be set to a desired value as needed. For example, one or more types of non-display area forming data can be stored in advance in the ROM 332 in the image conversion unit 62 of FIG. 3 described later. If the values dx and dy are large, the area of the image display portion 57 is deformed so that the area becomes small, and if the values dx and dy are small, the opposite is true.
【0035】また、観察者が首を傾けた場合には、図5
(d)に示すように表示領域を変え、映像を表示面22
a上で回転させるよう制御する。このときの回転量Δφ
は、図1に示すようなローテーション方向での首の傾け
角度の量と一致させ、かつまた、その制御の方向性につ
いては、図5(b),(c)の場合の例に準じ、回転方
向は逆になるようにすればよい。When the observer tilts his or her neck,
The display area is changed as shown in FIG.
Control to rotate on a. Rotation amount at this time Δφ
Is the same as the amount of tilt angle of the neck in the rotation direction as shown in FIG. 1, and the directionality of the control is the same as in the case of FIGS. 5B and 5C. The directions should be reversed.
【0036】図1のコントローラ27における画像xy
シフト量・回転量計算部61は、検出器105,10
6,107による本体100の上下方向角度量α、左右
方向角度量β、及びローテーション方向への角度量の検
出信号に基づき、上記式1,2に基づき演算処理を実行
し、及び該当するときは式3,4に従うリミット判断処
理を伴う演算処理を実行して、制御の方向性を含めた映
像表示部のシフト量Δy,Δxや、回転量Δφを決定す
る演算処理部で構成されている。そして、このような計
算部61から、画像変換部62に対し、画像シフトまた
は回転のためのデータΔy,Δx,Δφを与える。Image xy in controller 27 of FIG.
The shift amount / rotation amount calculation unit 61 includes detectors 105 and 10
6, 107 based on the detection signals of the vertical angle amount α of the main body 100, the horizontal angle amount β, and the angle amount in the rotation direction, the arithmetic processing is executed based on the above Equations 1 and 2, and when applicable, It is configured by an arithmetic processing unit that executes arithmetic processing including limit determination processing according to Expressions 3 and 4 and determines shift amounts Δy and Δx and a rotation amount Δφ of the image display unit including control directivity. Then, the calculation unit 61 supplies the image conversion unit 62 with data Δy, Δx, and Δφ for image shift or rotation.
【0037】図3は、画像変換部62の構成の一例を示
すブロック図である。この画像変換部62は、図示のよ
うに、同期信号分離回路301とA/D変換器302と
からなる入力処理系を備え、また、D/A変換器305
と同期合成回路306とからなる出力処理系を備える。
更に、画像変換部62は、切換えスイッチ311,31
2を有するとともに、映像信号を記憶する2つのフレー
ムメモリ303,304と、該フレームメモリ303,
304に記憶する映像信号の記憶配列を指示する書き込
み用アドレスデコーダ321と、書き込み時の記憶配列
とは異なる配列で、映像信号をフレームメモリ303,
304から読み出す指示を行う読み出し用アドレスデコ
ーダ322と、読み出し用アドレスデコーダ322の読
み出しアドレスを演算するアドレス演算部331とを有
する。このアドレス演算部331に入力する外部情報と
して、前記データΔx,Δy,Δφが、ROM332か
らの予め定められた非表示部データdx,dyとともに
適用される。FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the image conversion section 62. The image conversion unit 62 includes an input processing system including a sync signal separation circuit 301 and an A / D converter 302, as shown in the figure, and a D / A converter 305.
And an output processing system including a synchronous synthesis circuit 306.
Further, the image conversion unit 62 uses the changeover switches 311 and 31.
2 and two frame memories 303 and 304 for storing video signals, and the frame memories 303 and 304,
A write address decoder 321 for instructing a storage arrangement of video signals to be stored in 304, and an arrangement different from the storage arrangement at the time of writing, for storing the video signals in the frame memory 303,
It has a read address decoder 322 that gives an instruction to read from 304 and an address calculation unit 331 that calculates the read address of the read address decoder 322. As the external information input to the address calculation unit 331, the data Δx, Δy, Δφ are applied together with the predetermined non-display portion data dx, dy from the ROM 332.
【0038】上記構成の頭部装着式ディスプレイシステ
ムは、次のようにして使用することができる。図1の装
着使用時において、映像再生装置65からはコントロー
ラ27の画像変換部62に映像元信号が供給され、他
方、本体100の各検出器105,106,107やリ
セットスイッチ110からの信号は、コード201によ
りコントローラ27の画像xyシフト量・回転量計算部
61に入力される。ここで、観察者は、映像の鑑賞に先
立ち、まず、正視した状態(首を真っ直ぐに立てた姿
勢)で、本体100に取り付けたリッセトスイッチ11
0を一旦押す。この操作により、該スイッチ110から
のリセット信号が入力された場合には、計算部61では
xyシフト量Δx,Δyと回転量Δφとを値0とする。
このとき画像変換部65への出力データ、従って図3の
アドレス演算部322への入力データΔx,Δy,Δφ
は0となり、このため、該演算部331によるアドレス
演算には、ROM332からの予め定められた非表示部
設定用データdx,dyがそのまま適用されることとな
る。この結果、画像変換部65は、図5(a)の如く、
映像表示部分57が上下ともにdy、左右ともにdx分
だけ小さなものとなるように入力映像信号を画像変換処
理して出力するため、映像表示部分57をLCD表示面
22a中央に持ち来すことができる。The head-mounted display system having the above structure can be used as follows. When mounted and used in FIG. 1, a video source signal is supplied from the video reproduction device 65 to the image conversion unit 62 of the controller 27, while signals from the detectors 105, 106, 107 and the reset switch 110 of the main body 100 are transmitted. , Code 201 is input to the image xy shift amount / rotation amount calculation unit 61 of the controller 27. Here, prior to viewing the image, the observer first looks at the camera in a straightened state (posture with the neck straightened) and attaches the reset switch 11 to the main body 100.
Press 0 once. When a reset signal is input from the switch 110 by this operation, the calculation unit 61 sets the xy shift amounts Δx and Δy and the rotation amount Δφ to the value 0.
At this time, the output data to the image conversion unit 65, that is, the input data Δx, Δy, and Δφ to the address calculation unit 322 in FIG.
Therefore, the predetermined non-display part setting data dx and dy from the ROM 332 are directly applied to the address calculation by the calculating part 331. As a result, the image conversion unit 65, as shown in FIG.
Since the input video signal is subjected to image conversion processing and output so that the video display portion 57 becomes smaller by dy on both the top and bottom sides and dx on both sides, the video display portion 57 can be brought to the center of the LCD display surface 22a. .
【0039】このように、リッセトスイッチ110は、
例えば本システムの使用開始の際、LCD表示面22a
の一部に表示させための映像表示領域を、事前に予め定
められた表示面22a中の基本位置に設定する場合など
において、リッセト処理を行わせるようにするため観察
者が使用することができる。観察者は、上記正視状態で
は、図5(a)のようなLCD表示面22aの表示部分
57に映出される電子映像により本体100内の前記接
眼光学系を通して虚像空間でその映像を見ることができ
る。Thus, the reset switch 110 is
For example, when the use of this system is started, the LCD display surface 22a
It can be used by an observer in order to perform the resetting process when, for example, setting a video display area for displaying on a part of the display area at a predetermined basic position on the display surface 22a. . In the normal viewing state, the observer can see the image in the virtual image space through the eyepiece optical system in the main body 100 by the electronic image displayed on the display portion 57 of the LCD display surface 22a as shown in FIG. 5A. it can.
【0040】一方、観察者が頭を動かし、それに伴う角
度量検出器105,106,107の検出信号が入力さ
れた場合には、計算部61は、演算により頭部の動きに
対して逆方向に映像表示部分57の位置を移動または回
転させるためのシフト量Δx,Δyや回転量Δφを求め
る。シフト量Δx,Δyについては、前述の式1〜式4
に基づき演算を行って、Δx=L・tanβ(または、
Δx=dx)、Δy=L・tanα(または、Δy=d
y)として求めることになる。このΔx,Δy,Δφ信
号は、画像変換部65に入力される。画像変換部65で
は、映像再生装置65からの映像元信号を原信号とし
て、前記のように、映像表示部57の領域がdy、dx
分小さくするように映像信号を処理し出力しているが、
上記Δx,Δy,Δφ信号が入力されると、図5
(b),(c)のようにΔx,Δy分映像をシフトさせ
るように、また、図5(d)のようにΔφ分映像を回転
させるように、映像信号を処理をして出力することによ
り表示領域制御を行う。即ち、このように変換した映像
信号をコード202を通して本体100内のLCDドラ
イバ53へ伝送し、LCD22を駆動するので、観察者
の頭部が動けば、図5(a)の基本表示状態から、図5
(b)〜(d)のように、その逆方向に映像表示部分5
7が動くよう、自動的に画像表示制御を行わせることが
できる。On the other hand, when the observer moves his / her head and the detection signals of the angle amount detectors 105, 106, 107 accompanying it are input, the calculation unit 61 calculates in the opposite direction to the movement of the head. First, the shift amounts Δx and Δy and the rotation amount Δφ for moving or rotating the position of the image display portion 57 are obtained. Regarding the shift amounts Δx and Δy, the above-mentioned equations 1 to 4 are used.
Based on Δx = L · tan β (or
Δx = dx), Δy = L · tan α (or Δy = d
y) will be obtained. The Δx, Δy, and Δφ signals are input to the image conversion unit 65. In the image conversion unit 65, the region of the video display unit 57 is dy, dx as described above using the video original signal from the video reproduction device 65 as the original signal.
Although the video signal is processed and output so as to be smaller,
When the Δx, Δy and Δφ signals are input,
Processing and outputting a video signal so as to shift the video by Δx and Δy as in (b) and (c) and rotate the video by Δφ as in FIG. 5 (d). The display area is controlled by. That is, since the video signal converted in this way is transmitted to the LCD driver 53 in the main body 100 through the code 202 and drives the LCD 22, if the observer's head moves, from the basic display state of FIG. Figure 5
As shown in (b) to (d), the image display portion 5 is arranged in the opposite direction.
Image display control can be automatically performed so that 7 moves.
【0041】図3の構成の画像変換部65では、このよ
うな映像信号変換処理は、次のようにして行われる。同
図において、映像再生装置からの映像信号と同期信号か
らなる映像元信号は、同期信号分離回路301によって
映像信号と同期信号と分離され、映像信号は、A/D変
換器302によりディジタル化される。分離された同期
信号は、図示の如くに、書き込み用アドレスデコーダ3
21、読み出し用アドレスデコーダ322、及び同期合
成回路306に供給され、また、第1及び第2のフレー
ムメモリ303,304の入力側及び出力側の第1及び
第2の切換えスイッチ311,312の切り換え制御に
も用いられる。A/D変換器302からの映像信号は、
第1の切換えスイッチ311によって、フィールドごと
に第1のフレームメモリ303と第2のフレームメモリ
304とに交互に書き込まれる。この時の映像信号の書
き込み処理では、書き込み用アドレスデコーダ321に
より、時間に対して順序よくメモリのアドレスに記憶さ
せる。In the image conversion section 65 having the configuration of FIG. 3, such a video signal conversion process is performed as follows. In the figure, a video source signal consisting of a video signal and a sync signal from the video playback device is separated into a video signal and a sync signal by a sync signal separation circuit 301, and the video signal is digitized by an A / D converter 302. It The separated sync signal is supplied to the write address decoder 3 as shown in the figure.
21, the read address decoder 322, and the synchronous synthesizing circuit 306, and switching of the input and output first and second changeover switches 311 and 312 of the first and second frame memories 303 and 304. Also used for control. The video signal from the A / D converter 302 is
By the first changeover switch 311, data is written alternately in the first frame memory 303 and the second frame memory 304 for each field. In the writing process of the video signal at this time, the writing address decoder 321 causes the memory addresses to be stored in order with respect to time.
【0042】書き込まれた映像信号の読み出しは、第2
の切換えスイッチ312切り換え制御によって書き込み
と並行して行われ、第1のフレームメモリ303側と第
2のフレームメモリ304側とで交互に行う。例えば、
今、図示のように入力側切換えスイッチ311が第2の
フレームメモリ側に切り換えられ、該フレームメモリ3
04に映像信号を書き込んでいる時は、出力側切換えス
イッチ312は、図示のように第1のフレームメモリ3
03側を選択し、この状態で該フレームメモリ303側
から映像信号(1フイールド前に記憶した映像信号)を
読み出す。The reading of the written video signal is performed in the second
The writing is performed in parallel with the writing by the changeover switch 312 change control of No. 3 and is alternately performed on the first frame memory 303 side and the second frame memory 304 side. For example,
Now, as shown in the figure, the input side selector switch 311 is switched to the second frame memory side,
When a video signal is being written to 04, the output side selector switch 312 is set to the first frame memory 3 as shown in the figure.
03 side is selected, and in this state, a video signal (video signal stored one field before) is read from the frame memory 303 side.
【0043】この読み出し処理において、読み出し側と
なったフレームメモリに書き込まれている映像信号を読
み出す際、読み出し用アドレスデコーダ322により読
み出し順を変え、図5(a)〜(d)のような画面の縮
小や領域の設定等の画像変換のための信号読み出し処理
を行う。アドレス演算部331は、この読み出し時のア
ドレス順番を、要求される画像変換のための入力情報か
ら演算し決定する。このため、画像xyシフト量・回転
量計算部61からのシフト量データΔx,Δy、及び回
転量データΔφや、ROM332からの入力非表示部デ
ータdx,dyをこのアドレス演算部331に入力し、
フレームメモリから記憶映像情報を読み出す際のアドレ
ス順番を演算する。この結果は、読み出し用アドレスデ
コーダ322に入力され、演算したアドレス順番で読み
出し側フレームメモリ側から映像信号を読み出す。そし
て、読み出された映像信号は、D/A変換器305でア
ナログ化され、同期合成回路306で同期信号と合成し
たのち、頭部装着式ディスプレイ本体100へ出力され
る。このようにして、この構成によると、フレームメモ
リに一時的に映像信号を記憶させ、読み出す際に読み出
す順を変えることで、映像表示領域の必要なシフトや回
転のための画像変形処理を行うことができる。In this reading process, when reading the video signal written in the frame memory on the reading side, the reading order is changed by the reading address decoder 322, and the screens shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d) are displayed. Signal read processing for image conversion such as image reduction and area setting. The address calculation unit 331 calculates and determines the address order at the time of reading from the input information for the required image conversion. Therefore, the shift amount data Δx, Δy and the rotation amount data Δφ from the image xy shift amount / rotation amount calculation unit 61 and the input non-display portion data dx, dy from the ROM 332 are input to the address calculation unit 331.
The address order when reading the stored video information from the frame memory is calculated. This result is input to the read address decoder 322, and the video signal is read from the read side frame memory side in the calculated address order. Then, the read video signal is converted into an analog signal by the D / A converter 305, combined with the synchronization signal by the synchronization combining circuit 306, and then output to the head-mounted display body 100. In this way, according to this configuration, the image signal is temporarily stored in the frame memory and the reading order is changed at the time of reading, thereby performing the image transformation process for the necessary shift and rotation of the image display area. You can
【0044】以上のようにして、本実施例システムで
は、観察者は、正視した状態でリセットスイッチ110
を押し、一部に小さく表示されている映像表示部分57
をLCD表示面22a中央に位置させることができる。
そして、このような状態で、頭を回転させると、その回
転角度量に伴って、LCD表示面22a上で映像表示部
57が逆方向にシフトするので、虚像空間では、映像は
固定して見える。従って、観察者に、あたかも空間に固
定されたスクリーンを見ているように感じさせることが
できる。このため、自然な状態で映像を見ることがで
き、不自然感や船酔いのような不快感をもたらすことも
ない。また、このような仮想固定スクリーンの実現のた
めに、使用光学系として視野角の大きな光学系が必要と
なることもなく、本体100がそのために大型化するこ
ともない。As described above, in the system of this embodiment, the observer looks straight at the reset switch 110.
Press, and the image display area 57
Can be located in the center of the LCD display surface 22a.
Then, when the head is rotated in such a state, the image display unit 57 shifts in the opposite direction on the LCD display surface 22a according to the rotation angle amount, so that the image looks fixed in the virtual image space. . Therefore, the observer can be made to feel as if he is looking at the screen fixed in the space. For this reason, the image can be viewed in a natural state without causing an uncomfortable feeling such as an unnatural feeling or seasickness. Further, in order to realize such a virtual fixed screen, an optical system having a wide viewing angle is not required as an optical system to be used, and therefore the main body 100 does not become large in size.
【0045】次に、本発明の他の実施例を図6乃至図8
により説明する。本実施例(第2実施例)は、観察者の
頭の傾きだけでなく、頭の3次元的動きを検出して、画
像を動かしたり、大きさを変えたり、形を歪ませるよう
にしようとするものである。図6は、本実施例によるシ
ステム構成を示す。システム全体の構成は、前記実施例
と基本的に変わらないが、本実施例では、観察者の頭の
傾きと動きを検出する手段として、例えば、特開昭59
−218539号公報(特願昭59−95474号)に
示されるような電磁結合方式の3次元ディジタイザーに
よる検出方式を採用する。ポヒマス社製の「スリー デ
ィメンション ディジタイザー」は、本実施例による検
出手段に利用できる。このディジタイザーでは、直交コ
イルを有するソース側に交流を加え、所望の対象空間に
磁界を発生させる一方、その磁界中にセンサ側の直交コ
イルを置くようにし、該センサに誘起される電流の大き
さをコンピュータで処理して、その形成磁界中の空間内
でのセンサの位置、角度データを得るようにする。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be described. In this embodiment (second embodiment), not only the inclination of the observer's head but also the three-dimensional movement of the head is detected to move the image, change the size, or distort the shape. It is what FIG. 6 shows a system configuration according to this embodiment. Although the configuration of the entire system is basically the same as that of the above-mentioned embodiment, in this embodiment, as means for detecting the inclination and movement of the observer's head, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-59 is available.
A detection method using a three-dimensional digitizer of an electromagnetic coupling method as shown in Japanese Patent Application No. 218539 (Japanese Patent Application No. 59-95474) is adopted. "Three Dimension Digitizer" manufactured by Pohimas Co., Ltd. can be used as the detecting means according to the present embodiment. In this digitizer, an alternating current is applied to the source side having a quadrature coil to generate a magnetic field in a desired target space, while the quadrature coil on the sensor side is placed in the magnetic field, and the magnitude of the current induced in the sensor is increased. This is processed by a computer to obtain the position and angle data of the sensor in the space in the forming magnetic field.
【0046】本実施例では、このような検出方式を応用
し、図6に示すように、磁界を発生させる磁界発生装置
71と、この磁界を検出する磁界受信装置115とを組
み合わせて使用し、磁界発生装置71の方は所要の位置
に配設し、磁界受信装置115の方は、磁界が形成され
ている空間内での観察者の頭部の移動と傾きを測定する
データを得るため頭部装着式ディスプレイ本体100に
取り付ける。また、この磁界受信装置115により受信
した磁界の強さから本体100の3次元的動き、従って
観察者の頭の移動量と傾き量とを演算することとなる移
動量・傾き量演算装置72を備え、この移動量・傾き量
演算装置72からの出力に基づき画像変化量を演算して
画像変換部62へ入力する画像変換量演算装置73を有
する。本実施例では、コントローラ27は、これら移動
量・傾き量演算装置72と画像変換量演算装置73と画
像変換部62とを含んで構成される。なお、図中、20
5〜209は各部間の接続コードを示す。また、x軸、
y軸、z軸は、観察者が居る3次元空間の各座標軸であ
る。他の構成部分については、前記実施例と同じであっ
てよく、リッセトスイッチ110や画像変換部62等の
構成、機能、作用なども同様である。In the present embodiment, such a detection method is applied, and as shown in FIG. 6, a magnetic field generator 71 for generating a magnetic field and a magnetic field receiver 115 for detecting the magnetic field are used in combination. The magnetic field generator 71 is arranged at a required position, and the magnetic field receiver 115 is arranged to obtain data for measuring the movement and inclination of the observer's head in the space where the magnetic field is formed. It is attached to the part-mounted display body 100. In addition, a moving amount / tilt amount calculating device 72 for calculating the three-dimensional movement of the main body 100, that is, the moving amount and the tilt amount of the observer's head from the strength of the magnetic field received by the magnetic field receiving device 115. An image conversion amount calculation device 73 for calculating the image change amount based on the output from the movement amount / tilt amount calculation device 72 and inputting it to the image conversion unit 62 is provided. In the present embodiment, the controller 27 is configured to include the movement amount / tilt amount calculation device 72, the image conversion amount calculation device 73, and the image conversion unit 62. In the figure, 20
Reference numerals 5 to 209 denote connection cords between the respective parts. Also, the x-axis,
The y-axis and the z-axis are the coordinate axes of the three-dimensional space where the observer is. Other components may be the same as those in the above-described embodiment, and the configurations, functions, actions, etc. of the reset switch 110, the image conversion unit 62, etc. are also the same.
【0047】本実施例においては、磁界作用空間内での
観察者の頭の移動及び傾きを検出し、映像表示領域をそ
れらに応じてより多様に制御可能である。磁界受信装置
115による受信信号は、移動量・傾き量演算装置72
に入力され、この演算装置72で演算した結果得られる
観察者の頭の移動量・傾き量についての情報が画像変換
量演算装置73に入力され、ここで画像を変化させる量
が決定される。この画像変換量演算装置73で得られる
画像変化量の情報を、前記図3の画像変換部62に対し
外部情報として与えれば、前記実施例と同じようにし
て、この画像変換部62で映像再生装置65からの映像
元信号に加工を加えて本体100の映像信号を送出する
ことができる。In this embodiment, the movement and inclination of the observer's head in the magnetic field action space can be detected, and the image display area can be controlled in various ways. The signal received by the magnetic field receiving device 115 is the moving amount / tilt amount calculating device 72.
Is input to the image conversion amount calculation device 73, and the information about the amount of movement / tilt of the observer's head obtained as a result of calculation by the calculation device 72 is input to the image conversion amount calculation device 73, and the amount by which the image is changed is determined. If the information of the image change amount obtained by the image conversion amount calculation device 73 is given to the image conversion unit 62 of FIG. 3 as external information, the image conversion unit 62 reproduces the video in the same manner as in the embodiment. The video signal of the main body 100 can be transmitted by processing the video original signal from the device 65.
【0048】本実施例による画像表示制御の場合の画像
の変換の例を、以下に示す。図7は、画像を台形に歪ま
せた場合の例である。同図(b)に点線で示した観察者
の頭の傾き、位置でリッセトスイッチ110を操作し前
述の如きリッセト処理をした場合、観察者は、図示のよ
うな関係で仮想スクリーンZDを正面に見ることとな
る。同図(a)のような表示映像は、このリセット位置
に対して、図(b)の実線図示のように、頭が右(図6
中でのx軸方向)に移動し、かつ左方向に角度θで頭を
傾けたときに、本体100内の左目用と右目用のLCD
22L,22Rの表示面22La,22Raに映像表示
部分57L,57Rとして表示させるものである。図8
は、画像を縮小させた例である。これは、同図(b)に
点線で示した上記のようなリセット位置から、実線図示
のように、観察者が後ろ、即ち図6中でのz軸方向に沿
って下がり、後方に頭が移動したときに、これに対応し
てLCD表示面22aの映像の表示部分57の大きさを
小さくするよう、同図(a)のように表示させるもので
ある。この他、図6中、x軸方向に沿って頭を動かした
ときは画像を横に動かし、y軸方向に頭を動かしたとき
は画像を縦に動かすように制御する。また、各動きの組
み合わせによって、それに応じて、表示すべき映像は変
わるものである。An example of image conversion in the case of image display control according to this embodiment is shown below. FIG. 7 shows an example in which an image is distorted into a trapezoid. When the reset switch 110 is operated at the tilt and position of the observer's head shown by the dotted line in FIG. 7B, the observer makes the virtual screen ZD in front with the relationship as shown in the figure. You will see. A display image as shown in FIG. 6A has a head on the right side (see FIG. 6) with respect to the reset position as shown by a solid line in FIG.
The left-eye and right-eye LCDs in the main body 100 when the head is tilted in the left direction at an angle θ.
The image display portions 57L and 57R are displayed on the display surfaces 22La and 22Ra of the 22L and 22R. Figure 8
Is an example in which the image is reduced. This is because, as shown by the solid line, the observer moves backward, that is, along the z-axis direction in FIG. 6, from the reset position shown by the dotted line in FIG. When the image is moved, the size of the image display portion 57 of the LCD display surface 22a is correspondingly reduced so that the image is displayed as shown in FIG. In addition, in FIG. 6, when the head is moved along the x-axis direction, the image is moved horizontally, and when the head is moved along the y-axis direction, the image is moved vertically. In addition, the image to be displayed changes depending on the combination of the movements.
【0049】本実施例によると、表示領域の移動の制御
と表示領域の変形(面積制御は、変形制御に含まれる)
の制御の双方を組み合わせて、あるいはそれらを単独
で、行うことができ、また、このように頭の動きや傾き
で映像を変えることによって、、前記実施例と同様に、
観察者はあたかも空間に固定されたスクリーンを見てい
るように感じることができる。更にまた、図7の例のよ
うに台形歪みを行う場合には、同図(a)にその一例を
併せて示したように、右目用映像の歪みと左目用映像の
歪みの程度を変えるようにすると、これにより視差が生
じるので、立体的に奥行きのある仮想スクリーンを生成
することができ、より効果的である。また、図8の例の
ように、z軸方向の移動(頭の前後方向の移動)に対し
ては、同時に、光学的視度を変化させれば、より一層自
然感が増す。According to the present embodiment, the control of the movement of the display area and the deformation of the display area (the area control is included in the deformation control).
Both of these controls can be combined, or they can be performed independently, and by changing the image by the movement and tilt of the head in this manner, as in the above-described embodiment,
The observer can feel as if he is looking at a screen fixed in space. Furthermore, when the trapezoidal distortion is performed as in the example of FIG. 7, the degree of distortion of the right-eye image and the degree of distortion of the left-eye image are changed as shown in FIG. If this is set, parallax is generated due to this, and a virtual screen having a stereoscopic depth can be generated, which is more effective. Further, as in the example of FIG. 8, with respect to the movement in the z-axis direction (movement in the front-back direction of the head), if the optical diopter is changed at the same time, a more natural feeling is enhanced.
【0050】次に、本発明の更に他の実施例を図9及び
図10により説明する。本実施例(第3実施例)は、前
述した各実施例のいずれかによるLCDの表示領域制御
に、更に、シースルー制御を組み合わせ、その移動及び
/又は変形制御の対象となる映像表示部を除くLCD表
示面の非表示部分については、外界が見えるようにしよ
うというものである。図9は、本実施例の要部の構成例
を示す。同図に示すように、本例は、前記図1乃至図3
による第1実施例構成を基本とし、その場合のコントロ
ーラ27に、更に液晶シャッタードライバ75を付加し
てある。本体内のLCD、光学系、及び液晶シャッター
については、図2に示した構成のものがそれぞれ左右に
内蔵され、本体装着時、観察者の左眼21L、右眼21
Rの前に位置する。Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment (third embodiment), the display area control of the LCD according to any one of the above-described embodiments is further combined with the see-through control, and the image display unit which is the target of the movement and / or deformation control thereof is excluded. With respect to the non-display portion of the LCD display surface, the outside world is made visible. FIG. 9 shows a configuration example of the main part of this embodiment. As shown in the figure, this example is similar to that shown in FIGS.
On the basis of the configuration of the first embodiment described above, a liquid crystal shutter driver 75 is further added to the controller 27 in that case. The LCD, the optical system, and the liquid crystal shutter in the main body have the structure shown in FIG. 2 built in respectively on the left and right, and when the body is attached, the left eye 21L and the right eye 21 of the observer are attached.
Located in front of R.
【0051】本実施例においては、左右のLCD22
L,22Rの表示面には、これまでの実施例と同様に、
例えばジャイロや磁界受信装置のような位置検出器11
6からの信号に基づいて映像を動かして表示するよう、
前記した通りの表示領域制御を行う。一方、左右の液晶
シャッター25L,25Rは、LCD22L,22Rの
表示領域である映像表示部分57L,57Rに対応する
領域部分については遮光し、非表示領域の非表示部分5
8L,58Rに対応する領域部分は透過とするよう、そ
のLCD側の表示面上での表示領域及び非表示領域の設
定に合わせて、液晶シャッター側のその遮光、透過領域
のそれぞれの設定を制御する。この遮光領域と透過領域
の制御は、図1で説明した画像xyシフト量・回転量計
算部61からの信号Δy,Δx,Δφに基づいて液晶シ
ャッタードライバ75が行う。In this embodiment, the left and right LCDs 22 are
On the display surfaces of L and 22R, as in the previous embodiments,
Position detector 11 such as a gyro or magnetic field receiver
To move and display the image based on the signal from 6.
The display area control is performed as described above. On the other hand, the left and right liquid crystal shutters 25L and 25R shield light from the area portions corresponding to the image display portions 57L and 57R which are the display areas of the LCDs 22L and 22R, and the non-display portion 5 of the non-display area.
The regions corresponding to 8L and 58R are made transparent, and the respective settings of the light-shielding and transparent regions on the liquid crystal shutter side are controlled according to the settings of the display region and the non-display region on the LCD-side display surface. To do. The liquid crystal shutter driver 75 controls the light-shielding area and the light-transmitting area based on the signals Δy, Δx, and Δφ from the image xy shift amount / rotation amount calculation unit 61 described in FIG. 1.
【0052】本実施例では、このような構成により、シ
ースルーON時、観察者は、図10に例示するように、
電子像dと外界像Sを同時に見ることができる。しか
も、この場合、電子像d領域には外界像は映っていな
い。LCD22L,22Rに対する前記表示領域制御に
より、観察者の頭の動き等に応じたLCD表示面上の映
像表示部分57L,57Rの移動や変形が行われるが、
そのような電子像dの動きに対応して、液晶シャッター
ドライバ75の方でも、液晶シャッター25L,25R
の遮光領域を変えるようにするため、電子像dと外界像
Sとを同時に見るときでも、常にダブらせないで見るこ
とができる。勿論、本実施例でも、前記各実施例と同様
に、観察者は、外界に固定されたスクリーンを見ている
ように感じることができる。In this embodiment, with such a structure, when the see-through is turned on, the observer, as illustrated in FIG.
The electronic image d and the external image S can be seen at the same time. Moreover, in this case, the external image is not displayed in the electronic image d area. By the display area control for the LCDs 22L and 22R, the image display portions 57L and 57R on the LCD display surface are moved or deformed according to the movement of the observer's head.
Corresponding to such a movement of the electronic image d, the liquid crystal shutter driver 75 also has liquid crystal shutters 25L and 25R.
In order to change the light-shielding area of, the electronic image d and the external image S can be viewed without being doubled even when they are viewed at the same time. Of course, also in this embodiment, the observer can feel as if he or she is looking at the screen fixed to the outside world, as in the above-described embodiments.
【0053】また、第1実施例では、映像再生装置65
をソースとする映像が欠けることのないよう、前記式
3、式4の条件を満たすように表示領域制御をしたが、
これは本発明に必須の条件ではない。本実施例のような
場合には、映像再生装置65をソースとする映像が切れ
たり(図9,10参照)、また場合によってはその映像
が全く見えなくなるようにしてもよい。例えば、映像表
示部分57L,57Rの移動範囲に対し、式3、式4に
ついて述べたような制限を設けず、観察者が頭を大きく
動かすのに伴って、LCD表示面上を逆方向に映像表示
部分57L,57Rが移動し、ついには映像表示部分5
7L,57Rが表示面中から全くなくなってしまう状態
(全面が非表示部分57L,57Rの状態)となるよう
に領域制御を行うと、効果的な状態を作れる。即ち、外
界像Sを背景とした状態で、観察者が頭を回したとき
に、相対的に、固定仮想スクリーンが自然とその背景中
の端にいき、ついには、観察者がシースルー機能で見て
いる外界像S領域内から外れていってしまう、といった
ようなことも実現させることができる。このようにした
場合であっても、外界に固定されたスクリーンを見てい
るように観察者に感じることができるのであり、より自
然な感じを出すことが可能となる。Further, in the first embodiment, the video reproducing device 65
The display area was controlled so as to satisfy the conditions of the formulas 3 and 4 so that the video sourced from
This is not an essential condition for the present invention. In the case of the present embodiment, the video sourced from the video playback device 65 may be cut off (see FIGS. 9 and 10), or in some cases the video may not be seen at all. For example, with respect to the moving range of the image display portions 57L and 57R, the limitation as described in the expressions 3 and 4 is not provided, and as the observer moves his / her head greatly, the image is displayed on the LCD display surface in the opposite direction. The display portions 57L and 57R move, and finally the video display portion 5
An effective state can be created by performing area control so that 7L and 57R are completely removed from the display surface (a state where the entire surface is the non-display portions 57L and 57R). That is, when the observer turns his / her head in the state where the external image S is in the background, the fixed virtual screen naturally moves to the edge in the background, and finally the observer sees the image through the see-through function. It is also possible to realize such a thing as going outside the existing external image S area. Even in such a case, the observer can feel as if he or she is looking at the screen fixed to the outside world, and it is possible to give a more natural feeling.
【0054】本発明は、図を参照して説明してきた以上
の実施例、変形例等に限定されるものではない。本発明
の好適な実施の態様について例をあげておけば、次のよ
うである。 (1)画像を表示する表示面を有する画像表示素子と、
前記画像を観察者の目に導く光学系とを筐体内に配置
し、該筐体を頭部に支持する支持手段を有した頭部装着
式映像表示装置であって、前記筐体の空間的位置移動及
び/又は傾き変化を検出する検出手段と、前記画像表示
素子の表示面の一部に画像を表示し、前記検出手段から
の信号に基づいてその表示領域の移動及び/又は表示領
域の変形を制御する表示領域制御手段とを有するととも
に、前記筐体は、外界光を採り入れる開口を備え、該開
口近傍に前記外界光を透過及び/又は遮断する外界光透
過遮断手段を有し、前記光学系は、前記外界光と前記画
像表示素子からの光とを重ね合わせるコンバイナーを有
し、前記外界光透過遮断手段の透過により外界光を観察
できるよう構成してなる頭部装着式映像表示装置であ
る。この頭部装着式映像表示装置によると、外界光観察
のためのシースルー機能を有する場合の頭部装着式映像
表示装置に対し、上記の表示領域制御を組み込んで実施
することができる。外界像の観察も可能であり、使い勝
手がよく、多様性に富む頭部装着式映像表示装置が得ら
れる。The present invention is not limited to the above embodiments, modifications and the like described with reference to the drawings. Examples of preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) An image display device having a display surface for displaying an image,
A head-mounted image display device having an optical system for guiding the image to an observer's eye in a housing, and having a supporting means for supporting the housing on a head. Detecting means for detecting position movement and / or inclination change, and displaying an image on a part of the display surface of the image display element, and moving the display area and / or displaying area based on a signal from the detecting means. And a display area control unit for controlling deformation, the housing includes an opening for taking in external light, and an external light transmission blocking unit for transmitting and / or blocking the external light in the vicinity of the opening, The optical system has a combiner that superimposes the external light and the light from the image display element, and the head-mounted image display device is configured so that the external light can be observed through the external light transmission blocking unit. Is. According to this head-mounted image display device, the above-mentioned display area control can be incorporated into a head-mounted image display device having a see-through function for external light observation. It is possible to observe the external image, and it is possible to obtain a head-mounted image display device which is easy to use and versatile.
【0055】また、 (2) 上記(1)において、前記外界光透過遮断手段
には、該外界光透過遮断手段の一部の領域を遮断し、他
の部分を透過させるよう外界光透過遮断手段を制御する
外界光透過遮断制御手段を有する頭部装着式映像表示装
置である。 (3)また、上記(1)または(2)において、前記外
界光透過遮断制御手段は、遮断及び透過の位置を制御す
る頭部装着式映像表示装置である。 これら上記(2)、(3)の頭部装着式映像表示装置の
場合は、更に、外界光透過遮断手段における外界光の透
過及び遮断についての選択的な領域制御ができ、この透
過及び遮断領域制御と、上記の画像表示素子に対する表
示領域制御との組み合わせ制御も可能となる。(2) In the above (1), the external light transmission blocking means has an external light transmission blocking means for blocking a part of the external light transmission blocking means and transmitting the other part. Is a head-mounted image display device having an external light transmission blocking control means for controlling. (3) Further, in the above (1) or (2), the external light transmission blocking control means is a head-mounted image display device that controls the blocking and transmitting positions. In the case of the head-mounted image display device of the above (2) and (3), it is possible to perform selective area control for the transmission and blocking of external light in the external light transmission blocking means, and the transmission and blocking areas. It is also possible to perform a combined control of the control and the display area control for the image display element.
【0056】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、画像表示素子の表示面
の一部に画像を表示するとともに、その画像の表示領域
を観察者の頭部の動きや傾きを検出して、その動きや傾
きに応じてその表示領域の移動や変形の制御するので、
表示面より小さな表示領域自体を頭部の動きや傾きに応
じて変えることができ、しかも頭部に支持される本体筐
体内に配置する光学系等も大型化せず、小型な頭部装着
式映像表示装置が実現できる。また、請求項2記載の表
示領域制御手段を備えると、メモリに一時的に映像信号
を記憶させ、読み出す際に読み出す順を変えることで、
画像表示素子の表示面の一部の映像表示領域の移動や変
形を行うことができる。また、請求項3記載のように、
表示領域制御において、観察者の頭部に支持される筐体
の空間的位置移動または傾き変化に対して逆方向に画像
表示素子の表示領域の位置を移動し及び/又は変形する
ようにすると、逆方向に表示領域を移動させることによ
り、観察者に、あたかも空間に固定されたスクリーンを
見ているように感じさせることができる。このため、観
察者は、自然な状態で映像を見ることができ、不自然感
や船酔いのような不快感をもたらすのを回避できる。According to the present invention, an image is displayed on a part of the display surface of the image display device, and the movement or inclination of the observer's head is detected in the display area of the image to detect the movement. Since the movement and deformation of the display area is controlled according to the tilt,
The display area itself smaller than the display surface can be changed according to the movement and tilt of the head, and the optical system etc. arranged in the main body supported by the head does not increase in size, and it is a small head-mounted type. A video display device can be realized. Further, when the display area control means according to claim 2 is provided, the video signals are temporarily stored in the memory and the reading order is changed at the time of reading,
It is possible to move or deform a part of the image display area on the display surface of the image display element. Moreover, as described in claim 3,
In the display area control, if the position of the display area of the image display element is moved and / or deformed in the opposite direction to the spatial position movement or tilt change of the housing supported by the observer's head, By moving the display area in the opposite direction, the observer can feel as if he is looking at a screen fixed in space. For this reason, the observer can see the image in a natural state, and can avoid causing uncomfortable feeling such as unnatural feeling or seasickness.
【図1】本発明の頭部装着式映像表示装置の一実施例の
システム構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an embodiment of a head-mounted image display device of the present invention.
【図2】頭部装着式ディスプレイ本体内の表示素子や光
学要素等の配置、構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of arrangement and configuration of display elements, optical elements, and the like in a head-mounted display body.
【図3】画像変換部の構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a configuration of an image conversion unit.
【図4】本頭部装着式映像表示装置の原理説明に供する
図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the head-mounted image display device.
【図5】同じく、原理説明に供する図であって、表示面
上での画像表示態様の説明図である。FIG. 5 is likewise a diagram for explaining the principle, and is an explanatory diagram of an image display mode on the display surface.
【図6】本発明の他の実施例のシステム構成を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a system configuration of another embodiment of the present invention.
【図7】同例における画像表示態様の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an image display mode in the same example.
【図8】同じく、他の画像表示態様の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of another image display mode.
【図9】本発明の更に他の実施例を示すもので、その要
部に係る構成を示す図である。FIG. 9 shows still another embodiment of the present invention and is a diagram showing a configuration relating to a main part thereof.
【図10】同例におけるシースルーON時での外界像と
電子像との同時観察の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of simultaneous observation of an external image and an electronic image at the time of see-through ON in the same example.
【図11】従来例による観察状態の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an observation state according to a conventional example.
21,21L,21R 眼 22,22L,22R LCD(液晶パネル) 22a,22La,22Ra LCD表示面 24,24L,24R 凹面鏡 25,25L,25R 液晶シャッター 27 コントローラ 51,51L,51R ハーフミラープリズム 52,52L,52R バックライト 53 LCDドライバー 55 レンズ(頭部装着式ディスプレイ光学系) 56 実像面(表示面) 57,57L,57R 映像表示部分 58,58L,58R 非表示部分 61 画像xyシフト量・回転量計算部 62 画像変換部 65 映像再生装置 71 磁界発生装置 72 移動量・傾き量演算装置 73 画像変換量演算装置 75 液晶シャッタードライバ 100 頭部装着式ディスプレイ本体 101 眼前部 102 耳部装着部 103 支持バンド 105 左右角度量検出器 106 上下角度量検出器 107 ローテーション角度量検出器 110 リセットスイッチ 115 磁界受信装置 116 位置検出器 201,202,205〜209 コード 301 同期信号分離回路 302 A/D変換器 303,304 フレームメモリ 305 D/A変換器 306 同期信号合成回路 311,312 切換えスイッチ 321 書き込み用アドレスレコーダ 322 読み出し用アドレスレコーダ 331 アドレス演算部 332 ROM 21, 21L, 21R Eye 22, 22L, 22R LCD (liquid crystal panel) 22a, 22La, 22Ra LCD display surface 24, 24L, 24R Concave mirror 25, 25L, 25R Liquid crystal shutter 27 Controller 51, 51L, 51R Half mirror prism 52, 52L , 52R Backlight 53 LCD driver 55 Lens (head-mounted display optical system) 56 Real image surface (display surface) 57, 57L, 57R Image display portion 58, 58L, 58R Non-display portion 61 Image xy shift amount / rotation amount calculation Part 62 Image conversion part 65 Video reproduction device 71 Magnetic field generation device 72 Moving amount / tilt amount calculation device 73 Image conversion amount calculation device 75 Liquid crystal shutter driver 100 Head-mounted display body 101 Eye front part 102 Ear part mounting part 103 Support band 105 Left and right corner Degree detector 106 Vertical angle amount detector 107 Rotation angle amount detector 110 Reset switch 115 Magnetic field receiver 116 Position detector 201, 202, 205-209 Code 301 Synchronous signal separation circuit 302 A / D converter 303, 304 Frame memory 305 D / A converter 306 Synchronous signal synthesizing circuit 311, 312 Changeover switch 321 Write address recorder 322 Read address recorder 331 Address operation unit 332 ROM
Claims (3)
素子と、前記画像を観察者の眼に導く光学系とを筐体内
に配置するとともに、 その筐体を観察者の頭部に支持する支持手段を有する頭
部装着式映像表示装置において、 前記筐体の空間的位置移動及び/又は傾き変化を検出す
る検出手段と、 前記画像表示素子の表示面の一部に画像を表示し、前記
検出手段からの信号に基づいて該画像表示素子の表示領
域の移動及び/又は表示領域の変形を制御する表示領域
制御手段とを有することを特徴とする頭部装着式映像表
示装置。1. An image display device having a display surface for displaying an image and an optical system for guiding the image to an observer's eye are arranged in a casing, and the casing is supported on the observer's head. In a head-mounted image display device having a supporting means, a detecting means for detecting a spatial position movement and / or a tilt change of the housing, an image is displayed on a part of a display surface of the image display element, and A head-mounted image display device, comprising: a display area control means for controlling movement and / or deformation of the display area of the image display element based on a signal from the detection means.
憶配列手段と、 前記記憶配列とは異なる配列で映像信号を前記記憶手段
から読み出す指示を行う読み出し配列指示手段とからな
ることを特徴とする請求項1記載の頭部装着式映像表示
装置。2. The display area control means includes storage means for storing video signals, storage array means for instructing a storage array of the video signals stored in the storage means, and video signals in an array different from the storage array. 2. The head-mounted image display device according to claim 1, further comprising read-out arrangement instruction means for giving an instruction to read out from the storage means.
的位置移動または傾き変化に対して逆方向に画像表示素
子の表示領域の位置を移動し及び/又は変形することを
特徴とする請求項1または請求項2記載の頭部装着式映
像表示装置。3. The display area control means moves and / or deforms the position of the display area of the image display element in a direction opposite to the spatial position movement or tilt change of the housing. The head-mounted image display device according to claim 1 or 2.
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