JPH08292394A

JPH08292394A - 頭部搭載型画像表示装置

Info

Publication number: JPH08292394A
Application number: JP8030068A
Authority: JP
Inventors: Satoru Inagaki; 悟稲垣; Yoshihisa Nishigori; 義久錦織
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】頭部搭載型画像表示装置において、表示画像
の時間遅れがなく、頭部位置検出時の雑音や頭部微振動
を抑制して違和感のない画像制御を行うこと。【解決手段】頭部検出器１０により観察者の頭部位置
及び方向を検出し、視線検出器１１により観察者の視線
方向を検出する。これらの信号をフィルタ制御回路１３
に与え、フィルタ制御信号を生成する。視線移動量又は
頭部移動量が大きくなると、フィルタ制御信号は可変フ
ィルタ回路１２の周波数特性を全域通過にする。視線移
動量又は頭部移動量が小さい場合、可変フィルタ回路１
２の周波数特性を低域通過に制御する。こうすると、観
察者が物体を注視しているときは画像生成回路１４にお
いて画像の微振動が抑制される。視線が移動している場
合や頭部が移動した場合、レスポンスの良い画像が生成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観察者の頭の動き
に応じて表示画像を変化させる頭部搭載型画像表示装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の仮想現実感（ＶＲ）システムで用
いられる眼鏡型画像表示装置の画像制御は、観察者の頭
部運動の情報に応じて表示画像を制御するものである。
従来のシースルー型の頭部搭載型画像表示装置には、特
開平４−２０８９９６号の「視覚情報伝送装置」があ
る。これはハーフミラーに映像を投射し、実世界とオー
バーラップさせて表示する装置である。しかしながら頭
部位置を計測してその位置に応じたＣＧ（コンピュータ
グラフィックス）を作成、または映像を表示する際に、
頭部位置の計測時のノイズや頭部の微震動が発生する
と、これらの電気的及び機械的ノイズが表示画像にフィ
ードバックされ、観察時に表示画像が微震動し、違和感
が大きくなるという欠点があった。また頭部位置の計測
時に低域炉波フィルタを用いて位置情報を処理すると、
表示画像の微震動は抑えられるが、頭部が移動するとき
や静止するときに表示画像の時間遅れが目立ち、違和感
が生じる。

【０００３】このような時間遅れを少なくする従来の頭
部搭載型画像表示装置として、例えば特開平２−３０１
７９８号の「画像表示装置」がある。この例では観察者
の眼球運動の情報から頭部の動きを予測し、この予測結
果からＣＧを作成することにより、頭部計測及びＣＧ生
成時の表示画像の時間遅れを少なくしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の頭部搭載型画像表示装置では、頭部位置がう
まく予測できれば、頭部位置の計測及びＣＧ生成時の時
間遅れが少なくなり、違和感の減少が期待できる。しか
し予測がはずれると、かえって誤差が大きくなり、表示
画像の違和感が増大してしまうという問題があった。

【０００５】また観察者の注視を考慮せず頭部の移動量
のみでＣＧを作成すると、視野角が限定される眼鏡型画
像表示装置では、観察者が表示画像中のある物体を注視
しながら頭部を回転させた場合、注視物体が視野からは
ずれてしまうなどの問題点があった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、表示画像の微震動を目立たなく
し、かつ表示画像の時間遅れを観察者に極力感じさせな
くする頭部搭載型画像表示装置を実現することを目的と
している。また観察者の視線情報を用いて注視物体が視
野からはずれることを防ぐことにより、画像の観察時の
違和感が少ない頭部搭載型画像表示装置を提供すること
を目的としている。更に本発明の別の目的は、画像出力
装置からの画像と外界とを良好にオーバーラップさせて
表示するシースルー型の頭部搭載型画像表示装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、観察者の頭部位置、頭部方向、及び視線方向に基づ
いて表示画像の画角と表示画像全体の移動速度とを制御
して画像表示部に画像を表示する頭部搭載型画像表示装
置であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、
これらの検出結果を頭部情報信号として出力する頭部検
出手段と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を
視線情報信号として出力する視線検出手段と、前記頭部
検出手段の頭部情報信号と前記視線検出手段の視線情報
信号とを利用して画像を生成する画像生成手段と、を具
備することを特徴とするものである。

【０００８】本願の請求項２の発明は、観察者の頭部位
置、頭部方向、及び視線方向に基づいて表示画像の画角
と表示画像全体の移動速度とを制御して画像表示部に画
像を表示する頭部搭載型画像表示装置であって、観察者
の頭部位置及び頭部方向を検出し、この検出結果を第１
の頭部情報信号として出力する頭部検出手段と、観察者
の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号とし
て出力する視線検出手段と、第１の頭部情報信号を入力
とし、フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御さ
れ、その結果を第２の頭部情報信号として出力する可変
フィルタ手段と、前記頭部検出手段の第１の頭部情報信
号と前記視線検出手段の視線情報信号とから頭部移動量
と視線移動量を演算し、前記頭部移動量と前記視線移動
量とから前記可変フィルタ手段の通過帯域を制御するフ
ィルタ制御信号を生成するフィルタ制御手段と、前記可
変フィルタ手段の第２の頭部情報信号と前記視線検出手
段の視線情報信号とを用いて画像を生成する画像生成手
段と、を具備することを特徴とするものである。

【０００９】本願の請求項３の発明では、前記可変フィ
ルタ手段は、前記頭部検出手段の出力する第１の頭部情
報信号を単位時間ずつ順次遅延させる少なくともｎ（ｎ
≧１）個の遅延回路から成る遅延手段と、前記フィルタ
制御手段の出力するフィルタ制御信号によりｎ組みフィ
ルタ係数が決定され、前記遅延手段の入力と前記遅延回
路の各出力とに前記フィルタ係数を乗ずるｎ＋１個の乗
算器から成る乗算手段と、前記ｎ＋１個の乗算器の各出
力値を加算して変換頭部情報信号を出力する加算手段
と、前記加算手段の変換頭部情報信号と前記頭部検出手
段の第１の頭部情報信号とを合成して第２の頭部情報信
号を生成する頭部信号合成手段と、を有することを特徴
とするものである。

【００１０】本願の請求項４の発明では、前記フィルタ
制御手段は、前記頭部検出手段の出力する第１の前記頭
部情報信号から単位時間毎の頭部移動量又は頭部回転量
を演算する演算手段を有し、前記視線方向が前記頭部方
向と同じ場合、前記演算手段の出力する頭部回転量が小
さいときにその値が大きい場合に比較してより低域通過
となるフィルタ係数を設定し、前記視線方向が前記頭部
方向と異なる場合に低域通過となるフィルタ係数を設定
するフィルタ制御信号を前記可変フィルタ手段に与える
ことを特徴とするものである。

【００１１】このような特徴を有する本願の請求項２〜
４の発明によれば、頭部検出手段は観察者の頭部位置及
び頭部方向を検出し、これらの検出結果を第１の頭部情
報信号として出力する。また視線検出手段は観察者の視
線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出
力する。フィルタ制御手段は第１の頭部情報信号と視線
情報信号とから、第１の頭部情報信号の通過帯域を制御
するフィルタ制御信号を生成し、可変フィルタ手段に与
える。可変フィルタ手段はこのフィルタ制御信号により
フィルタ特性が制御され、第１の頭部情報信号を平滑化
して第２の頭部情報信号を出力する。画像生成手段は第
２の頭部情報信号と視線情報信号とを用いて画像を生成
する。特に観察者の視線移動速度が小さく、かつ頭部移
動速度も小さい場合は観察者は特定の物体を注視してい
ると判断し、第１の頭部情報信号を平滑化し画像を生成
する。逆に観察者の視線移動速度が大きい場合又は頭部
移動速度が大きくなった場合は第１の頭部情報信号を平
滑化せずに画像を生成し、表示画像に微震動が生じても
時間遅れを極力少なくするように制御する。

【００１２】本願の請求項５の発明は、観察者の頭部位
置及び頭部方向に基づいて表示画像の画角と表示画像全
体の移動速度とを制御して画像表示部に画像を表示する
頭部搭載型画像表示装置であって、観察者の頭部位置及
び頭部方向を検出し、これらの検出結果を第１の頭部情
報信号として出力する頭部検出手段と、前記頭部検出手
段の第１の頭部情報信号から、頭部位置又は頭部方向の
単位時間に対する少なくとも第１次微分値を演算し、前
記第１次微分値が所定値未満のときは低域通過となるフ
ィルタ制御信号を生成し、前記第１次微分値が所定値以
上のときは全域通過となるフィルタ制御信号を生成する
フィルタ制御手段と、前記フィルタ制御信号によりフィ
ルタ特性が制御され、その結果を第２の頭部情報信号と
して出力する可変フィルタ手段と、前記可変フィルタ手
段の第２の頭部情報信号を用いて画像を生成する画像生
成手段と、を具備することを特徴とするものである。

【００１３】本願の請求項６の発明では、前記可変フィ
ルタ手段は、前記頭部検出手段の出力する第１の頭部情
報信号を単位時間ずつ順次遅延させる少なくともｎ（ｎ
≧１）個の遅延回路から成る遅延手段と、前記フィルタ
制御手段の出力するフィルタ制御信号によりｎ組みフィ
ルタ係数が決定され、前記遅延手段の入力と前記遅延回
路の各出力とに前記フィルタ係数を乗ずるｎ＋１個の乗
算器から成る乗算手段と、前記ｎ＋１個の乗算器の各出
力値を加算して変換頭部情報信号を出力する加算手段
と、前記加算手段の変換頭部情報信号と前記頭部検出手
段の第１の頭部情報信号とを合成して第２の頭部情報信
号を生成する頭部信号合成手段と、を有することを特徴
とするものである。

【００１４】本願の請求項７の発明では、前記フィルタ
制御手段は、前記頭部検出手段の第１の頭部情報信号か
ら頭部位置又は頭部方向の単位時間に対する少なくとも
第１次微分値を演算し、前記遅延手段を構成する第１の
遅延回路の入力信号から出力信号を減算する第１の減算
器と、前記遅延手段を構成する第２の遅延回路の入力信
号から出力信号を減算する第２の減算器と、前記第１の
減算器の出力から前記第２の減算器の出力を減算する第
３の減算器と、前記第１の減算器の出力を頭部位置又は
頭部方向の単位時間に対する第１次微分値とし、前記第
３の減算器の出力を頭部位置又は頭部方向の単位時間に
対する第２次微分値として夫々入力し、フィルタ係数制
御信号を生成するフィルタ係数制御手段と、を有し、前
記頭部位置又は頭部方向の第１次微分値と前記２次微分
値とが共に所定値以上のときは低域通過となるフィルタ
係数を設定し、前記頭部位置又は頭部方向の第１次微分
値と前記２次微分値とが共に所定値未満のときは全域通
過となるフィルタ係数を設定するフィルタ制御信号を前
記可変フィルタ手段に与えることを特徴とするものであ
る。

【００１５】このような特徴を有する本願の請求項５〜
７の発明によれば、頭部検出手段は観察者の頭部位置及
び頭部方向を検出し、この検出結果を第１の頭部情報信
号として出力する。フィルタ制御手段は第１の頭部情報
信号から、この信号の通過帯域を制御するフィルタ制御
信号を生成して可変フィルタ手段に与える。可変フィル
タ手段はこのフィルタ制御信号によりフィルタ特性が制
御され、第１の頭部情報信号を平滑化して第２の頭部情
報信号を出力する。こうして第２の頭部情報信号である
頭部移動速度及び頭部移動加速度の信号だけを用いて表
示画像を制御する。即ち頭部移動速度及び頭部移動加速
度が約０の場合は、観察者の頭部が静止していると判断
し、表示画像の微震動を抑制する。また頭部移動速度又
は頭部移動加速度の絶対値が大きい場合は、観察者の頭
部が変化していると判断し、表示画像の時間遅れを少な
くする制御を行う。

【００１６】本願の請求項８の発明は、観察者の頭部位
置、頭部方向、及び視線方向に基づいて表示画像の画角
と表示画像全体の移動速度とを制御して画像表示部に画
像を表示する頭部搭載型画像表示装置であって、観察者
の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出結果を
第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段と、観
察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号
として出力する視線検出手段と、前記視線検出手段の出
力する視線情報信号を利用してその視線移動量が所定値
のときには小さい閾値を出力し、所定値未満のときには
大きい閾値を出力する閾値出力手段と、前記閾値出力手
段の閾値と前記頭部検出手段の第１の頭部情報信号とを
比較して、画像をそのまま生成するか画像を停止させる
かを判断し、その結果を第２の頭部情報信号として出力
する第２の頭部情報生成手段と、前記第２の頭部情報生
成手段の第２の頭部情報信号と視線検出手段の視線情報
信号とを用いて画像を生成する画像生成手段と、を具備
することを特徴とするものである。

【００１７】本願の請求項９の発明は、観察者の頭部位
置及び頭部方向に基づいて表示画像の画角と表示画像全
体の移動速度とを制御して画像表示部に画像を表示する
頭部搭載型画像表示装置であって、観察者の頭部位置及
び頭部方向を検出し、これらの検出結果を第１の頭部情
報信号として出力する頭部検出手段と、前記頭部検出手
段の出力を利用して、少なくとも頭部移動加速度又は頭
部回転角速度が所定値以上のときには小さい閾値を出力
し、所定値未満のときには大きい閾値を出力する閾値出
力手段と、前記閾値出力手段の閾値と前記頭部検出手段
の第１の頭部情報信号とを比較して、画像をそのまま生
成するか画像を停止させるかを判断し、その結果を第２
の頭部情報信号として出力する第２の頭部情報生成手段
と、前記第２の頭部情報生成手段の第２の頭部情報信号
を用いて画像を生成する画像生成手段と、を具備するこ
とを特徴とするものである。

【００１８】本願の請求項１０の発明では、前記閾値出
力手段は、前記頭部情報信号から単位時間の頭部移動速
度又は頭部回転速度、及び単位時間の頭部移動加速度又
は頭部回転加速度を夫々演算し、その出力に基づき前記
閾出力することを特徴とするものである。

【００１９】このような特徴を有する本願の請求項８〜
１０の発明によれば、頭部検出手段は観察者の頭部位置
及び頭部方向を検出し、これらの検出結果を第１の頭部
情報信号として出力する。また視線検出手段は観察者の
視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として
出力する。閾値出力手段は視線情報信号と第１の頭部情
報信号とから、現在及び過去の第１の頭部情報信号を比
較するための閾値を生成する。第２の頭部情報生成手段
はこの閾値を用いて第１の頭部情報信号を閾値処理して
第２の頭部情報信号を生成する。そして画像生成手段は
第２の頭部情報信号と視線情報信号とを用いて画像を生
成する。このように第１の頭部情報信号を閾値処理する
ことにより、観察者がある物体を注視している場合には
微震動を抑える制御をする。また観察者の視線が移動し
ている場合、又は頭部が移動している場合は、表示画像
の時間遅れを抑える制御をする。

【００２０】本願の請求項１１の発明は、観察者の頭部
位置、頭部方向、及び視線方向に基づいて表示画像の画
角と表示画像全体の移動速度とを制御して画像表示部に
画像を表示する頭部搭載型画像表示装置であって、観察
者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出結果
を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段と、
観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報
信号と前記視線情報信号とから移動量制御信号を出力す
る移動量制御手段と、前記移動量制御手段の移動量制御
信号に基づき、前記第１の頭部情報信号を変換して第２
の頭部情報信号を出力する移動量変換手段と、前記移動
量変換手段の第２の頭部情報信号に基づき画像を生成す
る画像生成手段と、を具備することを特徴とするもので
ある。

【００２１】本願の請求項１２の発明は、観察者の頭部
位置、頭部方向、及び視線方向に基づいて表示画像の画
角と表示画像全体の移動速度とを制御して画像表示部に
画像を表示する画像制御装置であって、観察者の頭部位
置及び頭部方向を検出し、これらの検出結果を第１の頭
部情報信号として出力する頭部検出手段と、観察者の視
線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出
力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記
視線情報信号とから移動量制御信号を出力する移動量制
御手段と、前記移動量制御信号に基づき、前記第１の頭
部情報信号を変換して第２の頭部情報信号を出力する移
動量変換手段と、前記第１の頭部情報信号と前記第２の
頭部情報信号と前記移動量制御信号とを入力し、前記第
２の頭部情報信号と前記第１の頭部情報信号との差分値
を逐一蓄積したものを誤差信号とし、前記誤差信号の累
積値に基づき誤差補償信号を生成する誤差補償手段と、
前記第２の頭部情報信号と前記誤差補償信号とを加算す
る加算手段と、前記加算手段の出力に基づき画像を生成
する画像生成手段と、を具備することを特徴とするもの
である。

【００２２】本願の請求項１３の発明では、前記移動量
制御手段は、予め観察者の定常時の眼球運動が記録され
ており、前記視線検出手段の視線情報信号から現在の眼
球運動を計測し、この計測された眼球運動と定常時の眼
球運動との差を演算し、この差に応じた移動量制御信号
を出力することを特徴とするものである。

【００２３】本願の請求項１４の発明では、前記移動量
制御手段は、前記視線情報信号に含まれる視線回転角度
と前記第１の頭部情報信号に含まれる頭部回転角度とを
比較し、観察者の視線と頭部の回転方向が互いに逆方向
の場合は、前記第１の頭部情報信号に含まれる頭部回転
角度を抑制する移動量制御信号を前記移動量変換手段に
出力することを特徴とするものである。

【００２４】このような特徴を有する本願の請求項１１
〜１４の発明によれば、頭部検出手段は観察者の頭部位
置及び頭部方向を検出し、この検出結果を第１の頭部情
報信号として出力する。また視線検出手段は観察者の視
線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出
力する。移動量制御手段は第１の頭部情報信号と視線情
報信号とから移動量制御信号を出力する。そして移動量
変換手段は移動量制御信号により第１の頭部情報信号を
変換するに際し、観察者の頭部移動に伴い表示画面が移
動したとき、観察者の視線方向の画像を保持するような
変換頭部情報信号を生成する。画像生成手段はこの変換
頭部情報信号と視線検出手段の出力する視線情報信号と
から画像を生成する。こうすると観察者が表示画像中の
ある物体を注視しながら頭部を回転させた場合、表示画
像の回転は頭部回転量よりも少なくなり、注視物体が視
野からはずれにくくなる。

【００２５】本願の請求項１５の発明は、外光と表示画
像を重ね合わせて観察し、頭の動きに応じて前記表示画
像の表示位置を変化させるシースルータイプの頭部搭載
型画像表示装置であって、映像信号を入力する映像信号
入力手段と、画像の表示倍率を制御する表示倍率信号を
出力する倍率制御手段と、観察者の頭部位置及び頭部方
向を検出し、これらの検出結果を第１の頭部情報信号と
して出力する頭部検出センサと、前記第１の頭部情報信
号と前記表示倍率信号に基づき、画像の表示倍率及び表
示位置を制御する映像制御手段と、前記映像制御手段の
出力信号を画像として表示する表示手段と、前記表示手
段の画像を所定の大きさで投射する投射レンズと、前記
投射レンズにより投射された画像を観察者の視界に入る
ように反射させると共に、外光も観察者の視界に入るよ
うに透過させる所定の透過率を持ったミラーと、を具備
することを特徴とするものである。

【００２６】本願の請求項１６の発明では、前記表示手
段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液
晶パネルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光
領域が変化するバックライトと、を具備することを特徴
とするものである。

【００２７】本願の請求項１７の発明は、観察者の頭部
位置及び頭部方向を検出し、この検出結果を第１の頭部
情報信号として出力する頭部検出手段と、観察者の視線
方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出力
する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視
線情報信号とから前記ミラー上における観察者の視点位
置を演算し、前記ミラー上で前記投射レンズで投射され
た画像部分を観察している場合には所定の帯域通過制御
を行うためのフィルタ制御信号を生成し、前記ミラー上
で前記投射レンズで投射された画像以外の部分を観察し
ている場合には、全域通過となるフィルタ制御信号を生
成するフィルタ制御手段と、前記フィルタ制御信号によ
りフィルタ特性が制御され、第２の頭部情報信号を出力
する可変フィルタ手段と、を具備し、前記映像制御手段
は、前記第２の頭部情報信号と前記表示倍率信号とに基
づき、画像の表示倍率及び表示位置を制御することを特
徴とするものである。

【００２８】本願の請求項１８の発明では、前記表示手
段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液
晶パネルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光
部分を変化させるバックライトと、を具備することを特
徴とするものである。

【００２９】このような特徴を有する本願の請求項１５
〜１８の発明によれば、観察者の頭部位置及び方向が頭
部検出センサにより検出され、入力映像信号が映像制御
手段により頭の動きに応じて表示手段に表示される。こ
の表示手段上では画像が表示されいる部分のみがミラー
に投射される。このミラーは外光を透過させ、表示手段
の画像は反射させる。これにより観察者が頭を動かした
場合でも、外光と表示画像とはオーバーラップされて表
示される。

【００３０】本願の請求項１９の発明は、観察者の頭の
動きに応じて画像の表示位置が変化させるシースルータ
イプの頭部搭載型画像表示装置であって、映像信号を入
力する映像信号入力手段と、画像の表示倍率を制御する
表示倍率信号を出力する倍率制御手段と、観察者の頭部
位置及び頭部方向を検出し、これらの検出結果を第１の
頭部情報信号として出力する頭部検出センサと、観察者
の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号とし
て出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と
前記表示倍率信号に基づき、画像の表示倍率及び表示位
置を制御する映像制御手段と、前記映像制御手段の出力
信号を画像として表示する表示手段と、前記表示手段の
画像を所定の大きさで投射する投射レンズと、透明板と
液晶パネルとが表裏一体として形成され、前記映像制御
信号に基づき前記液晶パネルを透過状態又は反射状態に
制御する反射透過板と、を具備することを特徴とするも
のである。

【００３１】本願の請求項２０の発明では、前記表示手
段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液
晶パネルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光
部分を変化させるバックライトと、を具備することを特
徴とするものである。

【００３２】本願の請求項２１の発明は、観察者の頭部
位置及び頭部方向を検出し、これらの検出結果を第１の
頭部情報信号として出力する頭部検出手段と、観察者の
視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として
出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前
記視線情報信号とから前記反射透過板上における観察者
の視点位置を演算し、前記反射透過板上で前記投射レン
ズにより投射された画像部分を観察している場合には、
所定の帯域通過制御を行うフィルタ制御信号を生成し、
前記反射透過板上で前記投射レンズで投射された画像以
外の部分を観察している場合には、全域通過となるフィ
ルタ制御信号を生成するフィルタ制御手段と、前記フィ
ルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、この結果
を第２の頭部情報信号として出力する可変フィルタ手段
と、を備え、前記映像制御手段は、前記第１の頭部情報
信号の代わりの前記第２の頭部情報信号と前記表示倍率
信号とに基づき、画像の表示倍率及び表示位置を制御す
ることを特徴とするものである。

【００３３】本願の請求項２２の発明では、前記表示手
段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液
晶パネルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光
部分を変化させるバックライトと、を具備することを特
徴とするものである。

【００３４】このような特徴を有する本願の請求項１９
〜２２の発明によれば、観察者の頭部位置及び方向が頭
部検出センサにより検出され、入力映像信号が映像制御
手段により頭の動きに応じて表示手段に表示される。こ
の表示手段上では画像が表示されいる部分のみが反射透
過板に投射される。反射透過板は画像が投射された部分
は外光を遮断して投影された画像を反射し、画像が投射
されない部分は外光を透過する。また視線検出手段によ
り観察者の視線方向が検出されると、映像制御手段によ
り頭部検出センサの出力がフィルタリングされる。視線
の動きが小さい場合、頭部検出センサの出力は低域通過
となり、頭部の微振動による画像のぶれが抑止される。

【００３５】本願の請求項２３の発明は、外光と表示画
像を重ね合わせて観察し、頭の動きに応じて前記表示画
像の表示位置を変化させるシースルータイプの頭部搭載
型画像表示装置であって、映像信号を入力する映像信号
入力手段と、画像の表示倍率を制御する表示倍率信号を
出力する倍率制御手段と、観察者の頭部位置及び頭部方
向を検出し、これらの結果を第１の頭部情報信号として
出力する頭部検出センサと、前記第１の頭部情報信号と
前記表示倍率信号に基づき、画像の表示倍率及び表示位
置を制御する映像制御手段と、前記映像制御手段の出力
信号を画像として表示する表示手段と、前記表示倍率信
号に基づき、前記表示手段に表示された画像を可変倍率
に投射する投射レンズと、前記第１の頭部情報信号に基
づき、前記表示手段と前記投射レンズとを映像の投射方
向に制御する投射ユニット駆動手段と、前記投射レンズ
により投射された画像を観察者の視界に入るように反射
させる共に、外光を観察者の視界に入るように透過させ
る所定の透過率を持ったミラーと、を具備することを特
徴とするものである。

【００３６】本願の請求項２４の発明は、観察者の視線
方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出力
する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視
線情報信号とから前記ミラー上における観察者の視点位
置を演算し、前記ミラー上で前記投射レンズで投射され
た画像部分を観察している場合には、所定の帯域通過制
御を行うためのフィルタ制御信号を生成し、前記ミラー
上で前記投射レンズで投射された画像以外の部分を観察
している場合には、全域通過となるフィルタ制御信号を
生成するフィルタ制御手段と、前記フィルタ制御信号に
よりフィルタ特性が制御され、その結果を第２の頭部情
報信号として出力する可変フィルタ手段と、を具備し、
前記投射ユニット駆動手段は、前記第２の頭部情報信号
に基づき画像の表示倍率及び表示位置を制御することを
特徴とするものである。

【００３７】このような特徴を有する本願の請求項２
３、２４の発明によれば、観察者の頭部位置及び方向が
頭部検出センサにより検出されると、投射ユニット駆動
手段によって表示部と投射レンズとが方向制御される。
そして表示画像が所定の透過率を持つミラーに投射され
る。これにより観察者が頭を動かした場合でも、外光と
表示画像のオーバラップ状態を崩すことなく合成画像を
観察することができる。また視線検出手段により観察者
の視線方向が検出されると、映像制御手段により頭部検
出センサの出力がフィルタリングされる。視線の動きが
小さい場合、頭部検出センサの出力は低域通過となり、
頭部の微振動による画像のぶれが抑止される。

【００３８】本願の請求項２５の発明は、観察者の頭の
動きに応じて画像の表示位置が変化するシースルータイ
プの頭部搭載型画像表示装置であって、映像信号を入力
する映像信号入力手段と、画像の表示倍率を制御する表
示倍率信号を出力する倍率制御手段と、観察者の頭部位
置及び頭部方向を検出し、これらを第１の頭部情報信号
として出力する頭部検出センサと、前記第１の頭部情報
信号と前記表示倍率信号に基づき、画像の表示倍率及び
表示位置を制御する映像制御手段と、前記映像制御手段
の出力信号を画像として表示する表示手段と、前記表示
倍率信号に基づき、前記表示手段に表示された画像を可
変倍率で投射する投射レンズと、前記第１の頭部情報信
号に基づき、前記表示手段と前記投射レンズとを画像の
投射方向に制御する投射ユニット駆動手段と、透明板と
液晶パネルとが表裏一体として形成され、前記映像制御
信号に基づき前記液晶パネルを透過状態又は反射状態に
制御される反射透過板と、を具備することを特徴とする
ものである。

【００３９】本願の請求項２６の発明は、観察者の視線
方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出力
する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視
線情報信号とから前記反射透過板上における観察者の視
点位置を演算し、前記反射透過板上で前記投射レンズで
投射された画像部分を観察している場合には、所定の帯
域通過制御を行うためのフィルタ制御信号を生成し、前
記ミラー上で前記投射レンズで投射された画像以外の部
分を観察している場合には、全域通過となるフィルタ制
御信号を生成するフィルタ制御手段と、前記フィルタ制
御信号によりフィルタ特性が制御され、この結果を第２
の頭部情報信号として出力する可変フィルタ手段と、を
具備し、前記投射ユニット駆動手段は、前記第２の頭部
情報信号に基づき、画像の表示倍率及び表示位置を制御
することを特徴とするものである。

【００４０】このような特徴を有する本願の請求項２
５、２６の発明によれば、観察者の頭部位置及び方向が
頭部検出センサにより検出されると、投射ユニット駆動
手段によって表示部と投射レンズとが方向制御される。
そして表示画像が反射透過板に投射される。反射透過板
は画像が投射された部分は外光を遮断し、且つ投影され
た画像を反射し、画像が投射されない部分は外光を透過
する。また視線検出手段により観察者の視線方向が検出
されると、映像制御手段により頭部検出センサの出力が
フィルタリングされる。視線の動きが小さい場合、頭部
検出センサの出力は低域通過となり、頭部の微振動によ
る画像のぶれが抑止される。

【００４１】本願の請求項２７の発明は、外光と表示画
像を重ね合わせて観察し、頭の動きに応じて前記表示画
像の表示位置を変化させるシースルータイプの頭部搭載
型画像表示装置であって、映像信号を入力する映像信号
入力手段と、前記映像信号入力手段の映像信号を表示す
る液晶パネルと、前記液晶パネルと観察者との間に位置
し、前記液晶パネルの像を観察者の明視距離に結合させ
る接眼レンズと、観察者から見て前記液晶パネルの後方
に位置し、前記接眼レンズの拡大倍率と逆数の倍率を持
つ倍率調整レンズと、観察者の頭部位置及び頭部方向を
検出し、これらの結果を前記第１の頭部情報信号として
出力する頭部検出センサと、前記第１の頭部情報信号に
基づき、前記液晶パネルと前記接眼レンズの位置を変化
させ画像の視野を制御する表示部駆動手段と、を具備す
ることを特徴とするものである。

【００４２】本願の請求項２８の発明は、観察者の視線
方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出力
する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視
線情報信号とから観察者の視点位置を演算し、前記液晶
パネル上に表示されている画像部分を観察している場合
には、所定の帯域通過制御を行うフィルタ制御信号を生
成し、前記液晶パネル上に表示されている画像以外の部
分を観察している場合には、全域通過となるフィルタ制
御信号を生成するフィルタ制御手段と、前記フィルタ制
御信号によりフィルタ特性が制御され、その結果を第２
の頭部情報信号として出力する可変フィルタ手段と、を
具備し、前記表示部駆動手段は、前記第２の頭部情報信
号に基づき、画像の表示倍率及び表示位置を制御するこ
とを特徴とするものである。

【００４３】このような特徴を有する本願の請求項２
７、２８の発明によれば、液晶パネルにより入力映像信
号が表示され、頭部検出センサにより観察者の頭部位置
及び方向が検出されると、この頭部検出センサの出力に
応じて液晶パネル、接眼レンズ、及び倍率調整レンズが
一体に移動する。外界から外光が倍率調整レンズに入る
と、外光が所定の倍率で縮小され、液晶パネルを透過し
て接眼レンズにより所定の倍率だけ拡大される。また液
晶パネルに表示された画像は外光とオーバラップされて
表示される。また視線検出手段により観察者の視線方向
が検出されると、映像制御手段により頭部検出センサの
出力がフィルタリングされる。視線の動きが小さい場
合、頭部検出センサの出力は低域通過となり、頭部の微
振動による画像のぶれが抑止される。

【００４４】本願の請求項２９の発明は、観察者の頭の
動きに応じて画像の表示位置が変化するシースルータイ
プの頭部搭載型画像表示装置であって、映像信号を入力
する映像信号入力手段と、前記映像信号入力手段の映像
信号を表示する表示手段と、前記表示手段と観察者との
間に位置し、前記表示手段の像を観察者の明視距離に結
合させる接眼レンズと、観察者の頭部位置及び頭部方向
を検出し、これらの結果を前記第１の頭部情報信号とし
て出力する頭部検出センサと、前記第１の頭部情報信号
に基づき、前記表示手段と前記接眼レンズとを上下左右
に移動させ所望の位置に制御する表示部駆動手段と、を
具備することを特徴とするものである。

【００４５】本願の請求項３０の発明は、観察者の視線
方向を検出し、この検出結果を視線情報信号として出力
する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視
線情報信号とから観察者の視点位置を演算し、前記表示
手段上に表示されている画像部分を観察している場合に
は、所定の帯域通過制御を行うフィルタ制御信号を生成
し、前記表示手段上に表示されている画像以外の部分を
観察している場合には、全域通過となるフィルタ制御信
号を生成するフィルタ制御手段と、前記フィルタ制御信
号によりフィルタ特性が制御され、その結果を第２の頭
部情報信号として出力する可変フィルタ手段と、を具備
し、前記表示部駆動手段は、前記第２の頭部情報信号に
基づき、画像の表示倍率及び表示位置を制御することを
特徴とするものである。

【００４６】このような特徴を有する本願の請求項２
９、３０の発明によれば、表示手段により入力映像信号
が表示され、頭部検出センサにより観察者の頭部位置及
び方向が検出されると、表示部駆動手段はこの頭部検出
センサの出力に応じて表示手段と接眼レンズとを移動さ
せる。また視線検出手段により観察者の視線方向が検出
されると、映像制御手段により頭部検出センサの出力が
フィルタリングされる。視線の動きが小さい場合は頭部
検出センサの出力は低域通過となり、頭部の微振動によ
る画像のぶれが抑止される。

【００４７】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）本発明の第１実施形態における頭部搭
載型画像表示装置について図面を参照しつつ説明する。
図１は第１実施形態の頭部搭載型画像表示装置の全体構
成を示すブロック図である。本図において、頭部検出器
１０は観察者の頭部位置及び頭部方向を計測し、その絶
対位置及び絶対方向である第１の頭部情報信号ｈ１を出
力する頭部検出手段である。視線検出器１１は観察者の
視線方向を検出し、その絶対方向である視線情報信号ｅ
を出力する視線検出手段である。可変フィルタ回路１２
はフィルタ制御回路１３から出力されるフィルタ制御信
号により係数が設定され、入力された頭部情報信号ｈ１
を平滑化して第２の頭部情報信号ｈ２を出力する可変フ
ィルタ手段である。フィルタ制御回路１３は視線情報信
号ｅと頭部情報信号ｈ１とから、可変フィルタ回路１２
の係数を決定し、フィルタ制御信号を出力するフィルタ
制御手段である。画像生成回路１４は頭部情報信号ｈ２
と視線情報信号ｅとから画像を生成する画像生成手段で
ある。画像表示部１５は画像生成回路１４の出力画像を
表示する装置である。

【００４８】図２は、観察者が装着する眼鏡型画像表示
装置２０の外観及びその周辺回路を示す図である。本図
に示すように頭部検出器１０はソースコイル２２、セン
サコイル（頭部センサともいう）２３、頭部センサ制御
部２４により構成される。また視線検出器１１は左右一
対の視線センサ２１と視線センサ制御部２５とにより構
成される。

【００４９】ここで頭部検出器１０は磁気センサを用い
たものとする。この磁気センサの原理を説明する。ソー
スコイル２２及びセンサコイル２３は直交コイルで構成
される。これらは頭部センサ制御部２４に接続されてお
り、頭部センサ制御部２４からの指令でソースコイル２
２が駆動され、磁界を発生させる。この磁界中を観察者
が動くと、センサコイル２３に電圧が誘起され、この電
圧を頭部センサ制御部２４が検出する。そしてこの誘起
電圧を演算処理することにより頭部の動きに応じた信号
が出力され、この信号が頭部情報信号ｈ１となる。この
頭部情報信号ｈ１には、ソースコイル２２に対するセン
サコイル２３の空間的位置情報（単に位置情報とい
う）、及び空間的回転情報（単に回転情報という）が含
まれている。

【００５０】次に視線センサ２１は例えば強膜反射法に
よるセンサで実現される。強膜反射法は、眼球に赤外光
を照射し、その反射光を受光素子で受光し、黒眼と白眼
との反射率の違いを利用して眼球位置を計測する手法で
ある。このセンサは赤外光照射部と水平及び垂直方向に
並べた受光素子により構成され、受光素子の電圧の変化
を視線センサ制御部２５が演算処理することにより、眼
球の位置に応じた信号が視線情報信号ｅとして出力され
る。この視線情報信号ｅには、眼球の水平及び垂直方向
の回転角の情報が含まれている。

【００５１】図１に示すように頭部検出器１０から出力
される頭部情報信号ｈ１は可変フィルタ回路１２とフィ
ルタ制御回路１３に入力される。また視線検出器１１の
視線情報信号ｅはフィルタ制御回路１３と画像生成回路
１４に入力される。

【００５２】ここで可変フィルタ回路１２及びフィルタ
制御回路１３について図３を用いて説明する。図３は可
変フィルタ回路１２及びフィルタ制御回路１３をまとめ
て表示したブロック図である。本図において入力端子３
０に入力された頭部情報信号ｈ１は信号分離回路３１に
与えられる。信号分離回路３１は頭部情報信号ｈ１から
位置情報又は回転情報を抽出する回路である。以下、位
置情報及び回転情報をいずれも頭部情報信号ｈ１と表記
する。

【００５３】遅延回路部３２は頭部情報信号ｈ１を遅延
させる遅延手段で、複数の遅延回路３２ａ〜３２ｄの直
列接続体で構成される。信号分離回路３１と遅延回路３
２ａ〜３２ｄの各出力は乗算器部３３に与えられる。乗
算器部３３は遅延回路３２ａ〜３２ｄの回路数をｎとす
ると、ｎ＋１個の乗算器から構成される乗算手段であ
り、夫々の乗算器の乗算係数はフィルタ係数演算回路３
９から与えられる。減算器３４は遅延回路３２ａの入力
信号と出力信号との差を演算する回路で、その差分値は
フィルタ係数演算回路３９に与えられる。

【００５４】一方入力端子３５から入力された視線情報
信号ｅは遅延回路３６と減算器３７に与えられる。遅延
回路３６は視線情報信号ｅを単位時間遅延させる回路で
ある。減算器３７は遅延回路３６の入力信号と出力信号
との差分値を演算する回路である。移動量演算回路３８
は減算器３７の出力する差分値を入力し、視線の移動量
を演算する回路である。フィルタ係数演算回路３９は減
算器３４からの出力と移動量演算回路３８の出力とをア
ドレスとし、乗算器部３３の係数情報（フィルタ係数）
を出力する回路である。フィルタ係数演算回路３９は、
例えば夫々の遅延回路のタップ係数を適応的に制御する
ためのデータを格納したＲＯＭテーブルで構成される。

【００５５】加算器４０は乗算器部３３の各乗算器の出
力を加算し、この加算値を変換頭部情報信号として出力
する回路である。信号合成回路４１は頭部情報信号ｈ１
と、加算器４０の加算値を合成し、これを第２の頭部情
報信号ｈ２として出力する回路である。この頭部情報信
号ｈ２は出力端子４２を介して図１の画像生成回路１４
に出力される。

【００５６】このように構成された第１実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について説明する。ＶＲの使
用者（観察者）が図２に示す眼鏡型画像表示装置２０を
頭部に装着し、ゴーグル内に設置された画像表示部１５
の画像を観ている状態を考える。このとき観察者は表示
画面全体を見ると共に、画面内の特定画像を注視してい
るとする。そして特定画像が例えば左又は右に移動すれ
ば、観察者の注視点も一般的には左又は右に移動する。
このとき表示画面の視野は特定画像の移動方向と同じ方
向に移動することが望ましい。また観察者が特定画像を
注視しなくても、自己の頭部を左又は右に向ければ、表
示画面の視野は頭部の回転方向と同じ方向に移動するこ
とが望ましい。これが所謂ＶＲの画像効果である。

【００５７】さて図３の入力端子３０を介して頭部情報
信号ｈ１が信号分離回路３１に入力される。ここで表示
画面の左右方向をｘ軸、上下方向をｙ方向、ｘｙ面と直
角な軸をｚ軸とすると、頭部情報信号ｈ１は頭部の空間
的位置情報（ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標）と空間的回転情
報（ｘ軸回転角、ｙ軸回転角、ｚ軸回転角）の６つの情
報を含んでいる。ここでは信号分離回路３１はその内の
１つの情報、例えばｙ軸回転の信号（表示画面に対する
頭部の左右方向の回転）を処理対象信号として分離する
ものとする。この処理対象信号は遅延回路部３２で遅延
され、遅延時間の異なるｎ＋１（＝５）個の信号は乗算
器部３３に入力される。減算器３４は処理対象信号と遅
延回路３２ａの出力との差分値を演算し、この信号をｙ
軸回転の角度（頭部移動量）としてフィルタ係数演算回
路３９に与える。

【００５８】一方、入力端子３５から入力された視線情
報信号ｅは視線方向（ｘ方向角度、ｙ方向角度）の２つ
の情報を含んでいる。この視線情報信号ｅは遅延回路３
６で遅延されると共に、減算器３７にも直接与えられ
る。減算器３７は遅延した視線情報信号ｅと遅延しない
視線情報信号ｅとの差分値を演算し、この信号を単位時
間当たりの視線の移動角度（視線回転量）として出力す
る。移動量演算回路３８は減算器３７の信号を入力し、
遅延時間当たりの２次元的な視線移動量に変換する演算
をする。ここでの演算結果はフィルタ係数演算回路３９
に与えられる。

【００５９】フィルタ係数演算回路３９は、減算器３４
の出力する頭部移動量と、移動量演算回路３８の出力す
る視線移動量とを入力し、図４に示すようなフィルタ係
数を生成する。図４に示すようにフィルタ係数は、頭部
移動量が大きければ実効的にフィルタの段数が少なくな
るような値（全域通過）を出力し、可変フィルタ回路１
２の通過周波数帯域を広くする。また頭部移動量が小さ
ければ実効的にフィルタの段数が多くなるような値（低
域通過）を出力し、可変フィルタ回路１２の通過周波数
帯域を低域側に制限する。また視線移動量が小さければ
フィルタの段数が多くなり、視線移動量が大きければフ
ィルタの段数が少なくなるようなフィルタ係数を生成す
る。

【００６０】頭部移動量が小さければ、ほとんど観察者
が停止した状態で画像を観察していると見なされるた
め、表示画像の時間的な遅れは観察者にとって認識され
なくなる。むしろ頭部検出器１０のノイズ成分や頭部の
微震動による高周波成分が目立ち易くなる。このため画
像の時間的な遅れがあっても、画像の微震動を押さえる
ことが重要となる。従ってこのような場合は、実効的に
フィルタの段数を増やすことにより、可変フィルタ回路
１２の通過帯域を低周波数帯域に制限するようにフィル
タ係数を決定する。

【００６１】反対に頭部移動量が大きければ、観察者の
視点が定まっていないと考える。この場合は表示画面全
体の振動又は移動の高周波成分は目立ちにくく、むしろ
画像の立ち上がり時の時間遅れが非常に目立ちやすくな
る。従って、実効的にフィルタの段数を減らし、時間遅
れがないように可変フィルタ回路１２のフィルタ係数を
決定する。

【００６２】図４において視線移動量に関しても同様の
考え方をとる。即ち、視線移動量が小さければ、観察者
の視点が一点を注視している状態であるとする。この場
合は表示画面の微震動を抑えるためにフィルタ段数を増
やす。また視線移動量が大きければ、時間遅れを抑える
ためにフィルタ段数を減らすよう、フィルタ係数を決定
する。しかしながら頭部移動量と視線移動量との絶対値
がほぼ等しく移動方向が逆である場合、観察者は特定画
像を注視しながら頭を動かせている状態であるので、低
域通過のフィルタ係数を決定する。

【００６３】このようにして決定されたフィルタ係数が
乗算器部３３に出力され、各乗算器の乗算率が設定され
る。次に各乗算器の出力が加算器４０に入力されて加算
される。ここでの加算値は変換頭部情報信号として信号
合成回路４１に入力され、頭部の位置情報及び回転情報
に合成される。そして信号合成回路４１はこの合成値を
第２の頭部情報信号ｈ２として、出力端子４２を介して
図１の画像生成回路１４に与える。画像生成回路１４は
このように生成された頭部情報信号ｈ２に基づき、次に
生成すべき画像範囲を決定する。そして外部から必要な
画像を取り込み、観察者の意志に基づく画像を画像表示
部１５で表示する。

【００６４】ここで遅延回路３２ａと減算器３４は、第
１の頭部情報信号ｈ１から単位時間毎の頭部移動量又は
頭部回転量を演算する第１の演算手段の機能を有してい
る。また遅延回路３６と減算器３７は、視線情報信号ｅ
から単位時間毎の視線移動量を演算する第２の演算手段
の機能を有している。

【００６５】なお、フィルタ係数演算回路３９は、減算
器３４の出力と移動量演算回路３８の出力のとりうる範
囲の全ての情報を想定し、予め演算しておいたフィルタ
係数をＲＯＭに記憶させておいてもよい。また図３で
は、遅延回路部３２の遅延回路の数は４つとしたが、１
以上の遅延回路であればいずれでも実現可能であり、乗
算器部３３の乗算器の数もこれに対応させればよい。ま
た視線情報信号ｅは画像生成回路１４において、観察者
との視線インターフェースとして利用することもでき
る。

【００６６】また、信号分離回路３１において、ｙ軸回
転のみ分離して動作説明を行ったが、分離する信号は他
の信号でもよく、複数の信号に対して同様の処理を同時
に行うこともできる。この場合、可変フィルタ回路１２
及びフィルタ制御回路１３を複数用意するか、時分割処
理を行うことにより実現できる。

【００６７】また頭部検出器１０は磁気センサを用いて
実現したが、超音波を用いるセンサ等、他のいかなるセ
ンサを用いても実現できる。また視線検出器１１は強膜
反射法によるセンサを用いて実現したが、ＣＣＤカメラ
を用いた画像処理等、他のいかなるセンサを用いたもの
でも実現できる。

【００６８】（実施の形態２）本発明の第２実施形態に
おける頭部搭載型画像表示装置について図面を参照しつ
つ説明する。図５は第２実施形態の頭部搭載型画像表示
装置の構成を示すブロック図である。本図において、頭
部検出器５０はＶＲの観察者の頭部位置及び頭部方向を
計測し、その絶対位置及び絶対方向である第１の頭部情
報信号ｈ１を出力する頭部検出手段である。可変フィル
タ回路５１はフィルタ制御回路５２の出力するフィルタ
制御信号によりフィルタ係数が設定され、頭部情報信号
ｈ１を平滑化した第２の頭部情報信号ｈ２を生成する可
変フィルタ手段である。フィルタ制御回路５２は頭部情
報信号ｈ１からフィルタ制御信号を生成するフィルタ制
御手段である。画像生成回路５３は頭部情報信号ｈ２か
らＶＲの画像を生成する画像生成手段である。画像表示
部５４は画像生成回路５３の出力画像を表示する装置で
ある。

【００６９】図６は、観察者が使用する眼鏡型画像表示
装置６０とその周辺回路部の図である。本図において頭
部検出器５０は、ゴーグルに取りつけたセンサコイル６
１、固定されたソースコイル６２、センサコイル６１と
ソースコイル６２とに接続された頭部センサ制御部６３
により構成される。頭部検出器５０の動作原理について
は第１実施形態のものと同一であるため、ここでは説明
は省略する。

【００７０】ＶＲの観察者が眼鏡型画像表示装置６０を
装着すると、ソースコイル６２に対するセンサコイル６
１の空間的位置情報（ｘ座標位置、ｙ座標位置、ｚ座標
位置）、及び空間的回転情報（ｘ軸回転方向、ｙ軸回転
方向、ｚ軸回転方向）が頭部情報信号ｈ１として出力さ
れる。

【００７１】図５に示すように頭部検出器５０から出力
された頭部情報信号ｈ１は可変フィルタ回路５１及びフ
ィルタ制御回路５２に与えられる。ここで可変フィルタ
回路５１及びフィルタ制御回路５２について図７を参照
しながら説明する。

【００７２】図７は可変フィルタ回路５１及びフィルタ
制御回路５２をまとめて表示したブロック図である。入
力端子７０から入力された頭部情報信号ｈ１は信号分離
回路７１に与えられる。信号分離回路７１は頭部情報信
号ｈ１から所定の信号を分離する回路である。遅延回路
部７２は頭部情報信号ｈ１を所定時間遅延させる遅延手
段であり、ここでは４つの遅延回路７２ａ〜７２ｄの直
列接続体により構成される。第１の遅延回路７２ａと第
２の遅延回路７２ｂにおける入力信号及び出力信号はフ
ィルタ制御回路５２にも与えられる。

【００７３】信号分離回路７１の出力と遅延回路７２ａ
〜７２ｄの各出力は乗算器部７３に与えられる。乗算器
部７３は例えば５つの乗算器７３ａ〜７３ｅにより構成
され、信号分離回路７１の出力と遅延回路７２ａ〜７２
ｄの各出力に対して、フィルタ係数を乗算する乗算手段
である。加算器７４は乗算器部７３の各出力の加算値を
演算し、この信号を変換頭部信号として出力する加算手
段である。

【００７４】次にフィルタ制御回路５２として、減算器
７５〜７７、フィルタ係数演算回路７８、フィルタ係数
設定回路７９が設けられている。減算器７５は信号分離
回路７１の出力から遅延回路７２ａの出力を減算する第
１の減算器である。減算器７６は遅延回路７２ａの出力
から遅延回路７２ｂの出力を減算する第２の減算器であ
る。また減算器７７は減算器７５の出力から減算器７６
の出力を減算する第３の減算器である。

【００７５】フィルタ係数演算回路７８は、減算器７５
の出力信号と減算器７７の出力信号とから、乗算器部７
３の動作に必要なフィルタ係数を演算し、フィルタ係数
制御信号をフィルタ係数設定回路７９に与える回路であ
る。フィルタ係数設定回路７９は入力されたフィルタ係
数制御信号に基づき、乗算器７３ａ〜７３ｅのフィルタ
係数を夫々設定する回路である。フィルタ係数設定回路
７９は全てのフィルタ係数を記憶するメモリで構成され
る。信号合成回路８０は加算器７４の出力信号と信号分
離回路７１で分離された空間的位置情報とを合成する回
路である。信号合成回路８０で合成された信号は第２の
頭部情報信号ｈ２として出力端子８１を介して図５の画
像生成回路５３に出力される。

【００７６】このように構成された第２実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について説明する。なお、Ｖ
Ｒの観察者の使用環境は第１実施形態と同様である。頭
部検出器５０の出力する頭部情報信号ｈ１が入力端子７
０から入力されると、信号分離回路７１は例えばｙ軸回
転方向の信号を抽出する。この信号を遅延回路部７２、
乗算器７３ｅ、減算器７５に夫々与える。また信号分離
回路７１は前述したｘ軸回転方向以外の５つの信号を信
号合成回路８０に与える。遅延回路７２ａ〜７２ｄで遅
延されたｙ軸回転方向の信号は乗算器部７３内の各乗算
器７３ａ〜７３ｅに夫々入力される。

【００７７】一方、減算器７５では、信号分離回路７１
で抽出された信号から遅延回路７２ａの出力信号が減算
され、ある時刻の頭部位置又は頭部方向の第１次微分値
が出力される。ここではその一例としてあるサンプリン
グタイミングｍにおけるｙ軸方向の回転角速度ω_mが出
力されるものとする。また減算器７６において遅延回路
７２ａの出力信号から遅延回路７２ｂの出力信号が減算
され、他の時刻における頭部位置又は頭部方向の第１次
微分値が出力される。ここではその一例としてサンプリ
ングタイミングｍ−１におけるｙ軸方向の回転角速度ω
_m-1が出力されるものとする。減算器７７は減算器７６
の出力信号を減算器７５の出力信号から減算し、ある時
刻の頭部位置又は頭部方向の第２次微分値を出力する。
ここではこの信号は１サンプリング周期におけるω_m−
ω_m-1の値となるので、ｘ軸方向の回転角加速度Δωが
減算器７７から得られる。この回転角加速度Δωの信号
と回転角速度ωの信号はフィルタ係数演算回路７８に入
力される。

【００７８】フィルタ係数演算回路７８においては例え
ば図８に示されるような演算が行われる。図中の横軸の
速度とは、例えばｙ軸方向の回転角速度ωであり、縦軸
の加速度とは、例えば同方向の回転角加速度Δωであ
る。また図中に記した大、中、小は、フィルタリングの
度合いを示す。例えば小とは、図７の乗算器７３ａ〜７
３ｄの乗算係数を０にし、乗算器７３ｅの係数を１にす
ることを意味する。この場合はフィルタ効果が無くな
り、表示画像の時間遅れを抑えるような制御をする。大
とは、頭部の移動平均を演算するよう、乗算器７３ａ〜
７３ｅの係数を例えばすべて0.2 にすることを意味し、
表示画像の時間遅れはあっても、画面ぶれ等の高域成分
を除去するような制御をする。

【００７９】図８に示されるように、速度が０で加速度
が０の近傍の場合、即ち観察者の頭部がほぼ静止してい
る場合はフィルタ効果を大きくする。また速度、加速度
の絶対値が大きい場合はフィルタ効果を小さくし、表示
画像の時間遅れを抑制するようにフィルタ係数を決定す
る。このようにしてフィルタ係数演算回路７８がフィル
タ係数を決定し、フィルタ係数制御信号をフィルタ係数
設定回路７９に出力する。フィルタ係数設定回路７９は
フィルタ係数制御信号に基づいて乗算器７３ａ〜７３ｅ
の乗算係数を設定する。つぎに加算器７４は乗算器７３
ａ〜７３ｅの信号を加算し、その加算値を信号合成回路
８０に与える。

【００８０】信号合成回路８０は、信号分離回路７１で
分離された５つの情報を含んだ信号と、加算器７４の出
力信号とを合成し、６つの情報を含んだ頭部情報信号ｈ
２を出力端子８１から出力する。図５の画像生成回路５
３は、入力された頭部情報信号ｈ２に基づいて観察者の
頭部位置に応じたＶＲの画像を生成し、画像表示部５４
に出力する。

【００８１】ここで図７の減算器７５、減算器７６、減
算器７７、フィルタ係数演算回路７８、フィルタ係数設
定回路７９は、図５のフィルタ制御回路５２を構成して
いる。またフィルタ係数演算回路７８とフィルタ係数設
定回路７９は、フィルタ係数制御信号を生成するフィル
タ係数制御手段の機能を有している。なお第２実施形態
では、遅延回路部７２を構成する遅延回路の数を４とし
て説明したが、少なくとも１つ以上備えていれば本実施
形態の機能は達成される。また、信号分離回路７１でｙ
軸回転方向の信号を抽出したが、複数の情報を抽出して
もよい。この場合可変フィルタ回路５１及びフィルタ制
御回路５２を複数用意するか、時分割処理を行うことに
より実現可能となる。

【００８２】（実施の形態３）つぎに本発明の第３実施
形態における頭部搭載型画像表示装置について図面を参
照しつつ説明する。図９は第３実施形態の頭部搭載型画
像表示装置の構成を示すブロック図である。本図におい
て、頭部検出器９０は観察者の頭部位置及び頭部方向を
計測し、その絶対位置及び絶対方向である頭部情報信号
ｈ１を出力する頭部検出手段である。視線検出器９１は
観察者の視線方向を検出し、その絶対方向である視線情
報信号ｅを出力する視線検出手段である。

【００８３】閾値処理回路９２は第１の頭部情報信号ｈ
１を入力し、閾値制御回路９６から出力される閾値制御
信号により頭部情報信号ｈ１を閾値処理し、第２の頭部
情報信号ｈ２を出力する第２の頭部情報生成手段であ
る。閾値処理回路９２は、基準位置記憶回路９３と比較
回路９４とにより構成される。基準位置記憶回路９３は
あるタイミングの頭部情報信号ｈ１を基準位置信号とし
て記憶する回路である。比較回路９４は現在の頭部情報
信号ｈ１と、基準位置記憶回路９３に保持された基準位
置信号とを比較し、閾値制御信号に基づいて一方を出力
する回路である。

【００８４】視線移動量演算回路９５は頭部情報信号ｈ
１と視線情報信号ｅとから表示画像に対する観察者の視
線移動量（相対視線移動量）を演算する回路である。閾
値制御回路９６は視線移動量から閾値制御信号を生成
し、比較回路９４に出力する閾値出力手段である。画像
生成回路９７は比較回路９４から出力される頭部情報信
号ｈ２と、視線検出器９１から出力される視線情報信号
ｅとに基づいてＶＲの画像を生成する画像生成手段であ
る。そして画像表示部９８は画像生成回路９７の出力画
像を観察者の装着するゴークル内で表示する装置であ
る。なお本実施形態に用いられる眼鏡型画像表示装置
は、図２に示す第１実施形態のものと同一である。

【００８５】このように構成された第３実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について説明する。頭部検出
器９０及び視線検出器９１の動作原理については第１実
施形態で詳細を述べたので、ここでは説明を省略する。
頭部検出器９０により、観察者の頭部の空間的位置情報
（ｘ座標位置、ｙ座標位置、ｚ座標位置）、及び頭部の
空間的回転情報（ｘ軸回転方向、ｙ軸回転方向、ｚ軸回
転方向）は頭部情報信号ｈ１として閾値処理回路９２に
入力される。基準位置記憶回路９３には最初の位置情報
及び回転情報が格納される。この情報はＶＲの観察者が
眼鏡型画像表示装置を装着し、最初に表示されるＶＲの
画面を見たときの観察者の頭部位置と頭部方向の初期値
である。

【００８６】つぎに観察者がＶＲで提供される画像を見
始めると、視線検出器９１からは観察者の視線情報信号
ｅ（視線のｘ方向角度、ｙ方向角度）が出力され、頭部
情報信号ｈ１と共に視線移動量演算回路９１に入力され
る。視線情報信号ｅは図２に示す視線センサ２１に対す
る観察者の眼球の方向の信号である。視線移動量演算回
路９５は頭部情報信号ｈ１と視線情報信号ｅとを用いて
表示画像に対する眼球の方向を演算する。例えばｙ軸を
中心とする水平方向の頭部回転量がＹｔ度で、眼球の水
平方向の視線回転量がＹｅ度のとき、表示画像に対する
視線の水平方向の移動量は（Ｙｔ−Ｙｅ）の絶対値で与
えられる。これを垂直方向についても同様に演算し、表
示画像に対する視線の移動量が演算される。

【００８７】視線移動量演算回路９５の出力は閾値制御
回路９６に入力され、視線の移動量に応じた閾値制御信
号が生成される。閾値制御回路９６では図１０に示すよ
うな信号の変換を行う。本図において視線移動量｜Ｙｔ
−Ｙｅ｜が小さいとき、すなわち観察者がある画像を注
視している場合は閾値を大きくし、視線移動量が大きい
とき、すなわち観察者が画像を注視してない場合には閾
値が小さくする制御を行う。

【００８８】つぎに比較回路９４の動作を説明すると、
比較回路９４には頭部情報信号ｈ１、基準位置記憶回路
９３の信号、閾値制御回路９６の閾値制御信号が夫々入
力される。ここで例えば頭部の水平方向の回転について
の処理を説明する。あるタイミングにおける頭部情報信
号ｈ１に含まれる頭部回転量をＹｎとし、基準位置記憶
回路９３に記憶されている頭部回転量をＹｓとすれば、
ＹｎとＹｓの差分値を演算する。この差分値が閾値制御
信号によって入力された閾値よりも小さければＹｓを出
力する。この場合基準位置記憶回路９３にはＹｓが記憶
されたままである。逆にＹｎとＹｓの差が閾値よりも大
きければＹｎを出力する。この場合基準位置記憶回路９
３にＹｎを新たに記憶させる。ここでは水平方向の頭部
回転量について比較を行ったが、頭部の他の回転方向や
頭部位置についても同様の処理を行い、頭部情報信号ｈ
２を生成するものとする。

【００８９】このような頭部情報信号ｈ２と視線情報信
号ｅとが画像生成回路９７に入力されると、それらの信
号に基づきＶＲの画像を生成し、画像表示部９８に観察
者の意図に応じた画像を表示する。この際の視線情報信
号ｅは観察者と生成画像間の視線インターフェースとし
て利用できる。なお閾値制御回路９６は視線移動量演算
回路９５の出力である視線移動量｜Ｙｔ−Ｙｅ｜を用い
て演算したが、視線移動量に応じてあらかじめ閾値を記
憶させておくＲＯＭを用いてもよい。

【００９０】この実施形態では、相対視線移動量がほと
んど０の場合は、表示画面内で画像が移動しても、観察
者は画像内の特定のものを注視していると判断してい
る。この場合は頭部検出器９０からノイズが生じても、
表示画像の微震動は抑制され、注視点の画像を安定して
観察することができる。また相対視線移動量が大きい場
合は、閾値を小さくして観察者の頭部移動量に応じた画
像を表示させ、頭部移動に対する応答速度を向上させる
ようにしている。

【００９１】（実施の形態４）つぎに本発明の第４実施
形態における頭部搭載型画像表示装置について図面を参
照しつつ説明する。図１１は第４実施形態の頭部搭載型
画像表示装置の構成を示すブロック図である。本図にお
いて、頭部検出器１１０は観察者の頭部位置及び頭部方
向を計測し、その絶対位置及び絶対方向である第１の頭
部情報信号ｈ１を出力する頭部検出手段である。閾値処
理回路１１１は頭部情報信号ｈ１に対して閾値処理を行
い、第２の頭部情報信号ｈ２を出力する第２の頭部情報
生成手段であり、第３実施形態と同様に基準位置記憶回
路１１２と比較回路１１３とにより構成される。基準位
置記憶回路１１２は頭部情報信号ｈ１を一時的に記憶し
ておく回路である。比較回路１１３は現在の頭部情報信
号ｈ１と、基準位置記憶回路１１１に保持された基準の
頭部位置情報信号とを比較し、閾値制御回路１１９の出
力する閾値情報に基づいて一方の信号を出力する回路で
ある。

【００９２】遅延回路１１４及び遅延回路１１５は頭部
情報信号ｈ１を所定時間遅延させる回路であり、頭部検
出器１１０に対して直列に接続される。減算器１１６は
遅延回路１１４の入力信号から出力信号を減算する回路
である。同様に減算器１１７は遅延回路１１５の入力信
号から出力信号を減算する回路である。減算器１１８は
減算器１１６の出力信号から減算器１１７の出力信号を
減算する回路である。閾値制御回路１１９は減算器１１
６と減算器１１８の出力信号に基づき、比較回路１１３
に閾値情報を出力する閾値出力手段である。画像生成回
路１２０は閾値処理回路１１１から出力される第２の頭
部情報信号ｈ２に基づき、ＶＲの画像を生成する画像生
成手段である。画像表示部１２１は生成された画像を観
察者の装着したゴーグル内で画像を表示する装置であ
る。この頭部搭載型画像表示装置に接続された眼鏡型画
像表示装置の外観図は第２実施形態のものと同一であ
る。

【００９３】このように構成された第４実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について説明する。頭部検出
器１１０の動作原理については、第１実施形態で詳細に
述べたのでここでは説明を省略する。頭部検出器１１０
において観察者の空間的位置情報（ｘ座標位置、ｙ座標
位置、ｚ座標位置）と空間的回転情報（ｘ軸回転方向、
ｙ軸回転方向、ｚ軸回転方向）が頭部情報信号ｈ１とし
て出力される。この頭部情報信号ｈ１は閾値処理回路１
１１に与えられる。一方、頭部情報信号ｈ１は遅延回路
１１４に入力されて所定時間遅延される。遅延された信
号は遅延回路１１５に入力されて更に所定時間遅延され
る。

【００９４】減算器１１６は頭部検出器１１０の出力信
号から遅延回路１１４の出力信号を減算する。頭部情報
信号ｈ１があるタイミングｍにおけるｙ軸方向の頭部位
置の信号であれば、減算器１１６の出力は単位時間にお
ける頭部移動量、即ち頭部移動速度となる。減算器１１
７は遅延回路１１４の出力信号から遅延回路１１５の出
力信号を減算する。従って減算器１１７の出力はタイミ
ングｍ−１における単位時間における頭部移動量、即ち
頭部移動速度ｖとなる。

【００９５】減算器１１８は減算器１１６の出力信号か
ら減算器１１７の出力信号を減算する。従って減算器１
１８の出力は単位時間における頭部移動速度の変化量、
即ち頭部移動加速度αとなる。閾値制御回路１１９には
頭部移動速度ｖと頭部移動加速度αが入力される。閾値
制御回路１１９は頭部移動速度ｖと頭部移動加速度αと
に基づいて、図１２に示すような演算を行い、小、中、
大の閾値情報を閾値処理回路１１１に出力する。

【００９６】閾値処理回路１１１の動作について説明す
る。基準位置記憶回路１１２と比較回路１１３について
は第３実施形態で詳細を述べたので、ここでは説明を省
略する。図１２に示すように頭部移動速度ｖがほとんど
０で、頭部移動加速度αもほとんど０の場合、即ち観察
者の頭部がほとんど静止している場合は閾値を大きくす
る。こうすると頭部検出器１１０からのノイズ等による
画像の微震動を抑制することができる。逆に頭部移動速
度ｖの絶対値が大きく、頭部移動加速度αの絶対値が大
きい場合は、即ち観察者の頭部が急に移動し始めた場合
は閾値を小さくする。こうすると観察者の頭部運動に対
する画像の遅れを抑制することができる。

【００９７】このようにして比較回路１１３から出力さ
れた頭部情報信号ｈ２は画像生成回路１２０に入力さ
れ、観察者の頭部位置に応じたＶＲの画像が生成され、
画像表示部１２１に表示される。なお閾値制御回路１１
９は、あらかじめ頭部移動速度と頭部移動加速度の出力
値に応じた閾値を記憶させておくＲＯＭで構成してもよ
い。ここで図１１の遅延回路１１４及び１１５と、減算
器１１６、１１７、１１８と、閾値制御回路１１９とは
閾値制御信号を生成する閾値制御手段を構成している。
また遅延回路１１４及び１１５と減算器１１６、１１
７、１１８とは、第１の頭部情報信号ｈ１から単位時間
の頭部移動速度又は頭部回転速度、及び単位時間の頭部
移動加速度又は頭部回転加速度を夫々演算する第３の演
算手段を構成している。

【００９８】（実施の形態５）つぎに本発明の第５実施
形態における頭部搭載型画像表示装置について図面を参
照しつつ説明する。図１３は第５実施形態の頭部搭載型
画像表示装置の構成を示すブロック図である。本図にお
いて、頭部検出器１３０は観察者の頭部位置及び頭部方
向を計測し、絶対位置及び絶対方向である第１の頭部情
報信号ｈ１を出力する頭部検出手段である。信号分離回
路１３１は第１の頭部情報信号ｈ１を、第２の頭部情報
信号である頭部位置の信号ｈ１１と頭部方向の信号ｈ１
２とに分離する回路である。移動量変換回路１３２は信
号分離回路１３１から出力された頭部方向信号ｈ１２を
入力し、移動量制御回路１３４の出力する移動量制御信
号に基づき変換頭部情報信号に変換する移動量変換手段
である。

【００９９】視線検出器１３３は観察者の視線方向を検
出し、その絶対方向である視線情報信号ｅを出力する視
線検出手段である。移動量制御回路１３４は頭部方向の
信号ｈ１２と視線情報信号ｅとを入力し、移動量制御信
号ｇを生成する移動量制御手段である。減算器１３５は
信号分離回路１３１から出力される頭部方向の信号か
ら、移動量変換回路１３２の変換頭部情報信号を減算
し、誤差信号を出力する回路である。誤差補償回路１３
６は減算器１３５の出力する誤差信号を蓄積し、移動量
制御信号に基づき誤差補償信号を出力する誤差補償手段
である。加算器１３７は誤差補償回路１３６の出力信号
と移動量変換回路１３２の出力信号とを加算する加算手
段である。

【０１００】信号合成回路１３８は加算器１３７の出力
信号に信号分離回路１３１の出力する頭部位置の信号を
合成する回路である。画像生成回路１３９は信号合成回
路１３８の出力信号と視線検出器１３３から出力される
視線情報信号ｅとから、ＶＲの画像を生成する画像生成
手段である。画像表示部１４０は画像生成回路１３９の
出力画像を観察者が装着したゴーグル内で表示する装置
である。なお眼鏡型画像表示装置の外観図は第１実施形
態のものと同一である。

【０１０１】このように構成された第５実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について説明する。頭部検出
器１３０では観察者の空間的位置情報（ｘ座標位置、ｙ
座標位置、ｚ座標位置）、及び空間的回転情報（ｘ軸回
転方向、ｙ軸回転方向、ｚ軸回転方向）が頭部情報信号
ｈ１として出力される。頭部検出器１３０の動作原理に
ついては第１実施形態で詳細を述べたので、ここでは説
明を省略する。この頭部情報信号ｈ１は信号分離回路１
３１に入力され、頭部位置の信号ｈ１１と頭部方向の信
号ｈ１２とに分離される。頭部方向の信号ｈ１２は移動
量変換回路１３２と移動量制御回路１３４に入力され
る。移動量変換回路１３２に入力された頭部方向の信号
ｈ１２は所定時間遅延され、遅延されない頭部方向の信
号ｈ１２との差分値が演算される。この差分値が移動量
制御信号に基づき変換されて変換頭部情報信号として出
力される。一方、信号分離回路１３１の頭部位置の信号
ｈ１１は信号合成回路１３８に直接入力される。

【０１０２】一方、視線検出器１３３では観察者の視線
情報信号ｅ（視線のｘ方向角度、ｙ方向角度）が出力さ
れる。視線検出器１３３の動作原理については第１実施
形態で詳細を述べたので、ここでは説明を省略する。視
線情報信号ｅは頭部方向の信号ｈ１２と共に移動量制御
回路１３４に入力される。移動量制御回路１３４に入力
された頭部方向の信号ｈ１２は所定時間遅延され、遅延
された信号と遅延されない信号の差分値が演算される。
ここで演算された差分値は所定時間に回転した頭部回転
量に変換される。視線情報信号ｅも同様に所定時間に回
転した視線回転量に変換される。その後の演算又は変換
処理については、頭部及び視線の水平方向回転量を例に
挙げて図１４を用いて説明する。

【０１０３】図１４において頭部水平方向回転量は前述
した頭部回転量の水平方向成分を表し、視線水平方向回
転量は前述した視線回転量の水平方向成分を表すものと
する。図中のラインＬ０は視線水平方向回転量と頭部水
平方向回転量とがちょうど逆符号になる境界のライン
で、ラインＬ１及びラインＬ２はラインＬ０と傾きが同
じで、頭部水平方向回転量及び視線水平方向回転量に所
定の幅をもたせたラインである。破線で示すラインＬ３
は、視線水平方向回転量が負の所定値のラインであり、
このときの頭部水平方向回転量に対する出力値の変化を
図１５に示す。このように移動量制御回路１３４は、そ
の出力値がラインＬ０が地形図上の所謂谷線となり、こ
のラインＬ０を挟む両側のラインＬ１、Ｌ２で平野部と
なる等高線分布を有する出力値を生成する。

【０１０４】図１５は図１４のラインＬ３で出力値の分
布を切断した場合の値である。頭部水平方向回転量と視
線水平方向回転量とがラインＬ１とラインＬ２の間の値
をとるとき、観察者は画像中のある物体を注視しながら
視線とは逆方向に頭部を動かしていると考えられる。こ
の場合移動量制御回路１３４は図１５に示すように、画
像の水平方向の移動量を抑制するように移動量制御信号
ｇを出力する。図１５において、点Ｐ１はラインＬ２と
ラインＬ３とが交差する点である。点Ｐ２はラインＬ０
とラインＬ３とが交差する点、点Ｐ３はラインＬ１とラ
インＬ３とが交差する点である。このように移動量制御
回路１３４はラインＬ０近傍で低い値を出力する。な
お、垂直方向の移動量も同様に抑制する。

【０１０５】このような移動量制御回路１３４の移動量
制御信号ｇは、移動量変換回路１３２に入力され、信号
分離回路１３１の出力する頭部方向の移動量と乗算され
る。すなわち観察者が画像中のある点を注視しながら逆
方向に頭部を回転させた場合、頭部回転量を抑制し、注
視点が視界からはずれにくくするような制御を行う。

【０１０６】減算器１３５は、頭部方向の信号と移動量
変換回路１３２の出力信号との差分値を演算し、変換後
の頭部方向の信号と実際に計測された頭部方向の信号と
の誤差信号を生成する。この誤差信号は誤差補償回路１
３６に与えられる。誤差補償回路１３６には、図１５に
示すような移動量制御回路１３４の移動量制御信号ｇも
入力されている。

【０１０７】ここでｇが１よりもある程度小さい場合、
観察者は特定画像を観察している状態であり、生じた誤
差信号を誤差補償回路１３６の内部で加算して蓄積を続
ける。なおこのとき出力値は０である。そしてｇの値が
１に近い場合、観察者は特定画像を見ていない状態であ
るので、誤差補償回路１３６は蓄積した誤差信号の加算
値を出力する。すなわち平滑化によって生じた蓄積誤差
を、観察者の気付かない間に解消し、絶対座標系からの
ずれを極力押さえるような処理である。

【０１０８】加算器１３７において移動量変換回路１３
２の変換頭部情報信号ｈ１２′に誤差補償信号が加えら
れ、頭部方向信号の誤差が補償される。信号合成回路１
３８には信号分離回路１３１の出力する頭部位置の信号
ｈ１１と、加算器１３７の出力する頭部方向の信号ｈ１
２′とが入力され、頭部情報信号ｈ２が生成される。こ
の頭部情報信号ｈ２は画像生成回路１３９に入力され、
この頭部情報信号ｈ２に基づいたＶＲの画像信号が生成
される。そしてＶＲの画像は画像表示部１４０に表示さ
れる。なお画像生成回路１３９には視線情報信号ｅも入
力され、この信号を加えた画像の生成も可能である。ま
た移動量制御回路１３４は予め値を格納しておくＲＯＭ
で構成しても実現できる。

【０１０９】なお、移動量制御回路１３４は、例えば眼
球運動の特性を利用して移動量制御信号ｇを出力しても
よい。例えば眼球運動の一つである前庭動眼反射（Vest
ibulo-Ocular Reflex ：以下ＶＯＲと略記）のゲインを
用いて実現する場合について述べる。

【０１１０】移動量制御回路１３４には、定常時のＶＯ
Ｒゲインを格納しておくメモリがあり、観察開始時に特
定の画像を表示して観察者の定常状態でのＶＯＲゲイン
（Ｖ１）を計測してメモリに格納しておく。そして観察
中にも特定の画像を表示し、観察者のＶＯＲゲインを定
期的に計測する（Ｖ２）。この計測したＶＯＲゲインと
定常状態でのＶＯＲゲインとの差、Ｖ１−Ｖ２（＝Ｖと
する）を計算する。この差Ｖに基づき、図１５で示した
出力値のゲインを変化させる。例えば、Ｖが０に近けれ
ば、図１５に示したような出力をなす。Ｖが正の符号を
有せば図１５で示した出力値に１以上の係数を乗じて出
力を行い、係数の大きさはＶの値に比例させる。Ｖが負
の符号を有せば図１５で示した出力値に０〜１の係数を
乗じて出力を行う。これにより、観察者のＶＯＲゲイン
を常に定常時に戻すような制御が行われる。

【０１１１】（実施の形態６）本発明の第６実施形態に
おける頭部搭載型画像表示装置について、図面を参照し
ながら説明する。図１６は本実施形態の頭部搭載型画像
表示装置の構造を示す概念図であり、図１７はその側部
断面図である。図１６に示すように左眼用と右眼用の画
像表示部があり、夫々の画像表示部に液晶パネル１６
０、１６１、バックライト１６２、１６３、投射レンズ
１６４、１６５、ハーフミラー１６６、１６８が設けら
れている。そして液晶パネル１６０、１６１の画像は投
射レンズ１６６、１６７により所定の倍率で拡大され、
ハーフミラー１６６、１６８での反射により、その反射
像１６８、１６９が観察者の左右の眼に夫々表示される
ようになっている。

【０１１２】図１７に示すように箱状のゴーグルには、
前述した光学部品以外に、外光を取り入れる外窓１７
０、観察者がのぞき込む観察窓１７１が設けられ、観察
者は自分の眼１７２を観察窓１７１の後方にあてて画像
を見るようになっている。

【０１１３】このような構造の頭部搭載型画像表示装置
において、液晶パネル１６０、１６１に図１８( ａ) の
ようなパネル全体に画像が表示された場合は、ハーフミ
ラー１６６、１６７の全面で表示画像が反射されること
になる。しかしながら本実施形態における通常の用途に
対しては、液晶パネル１６０、１６１には図１８( ｂ)
のような縮小された画像が表示され、その周りは黒く表
示される。この画像がハーフミラー１６６、１６７で反
射される。そしてハーフミラー１６６、１６７において
像の無い部分は外窓１７０から外光が通過する。このた
め液晶パネル１６０、１６１に表示された画像と、外光
とが光学的に合成されたものが観察者の眼１７２に入る
ことになる。

【０１１４】図１９は本実施形態の頭部搭載型画像表示
装置の回路部の構成を示すブロック図である。本図に示
すように回路部には、映像信号を入力する映像信号入力
端子１９０、表示する画像の表示倍率を調整する信号を
入力する倍率調整端子１９１が設けられている。そして
表示する画像の大きさ及び位置を制御する映像制御手段
として、倍率制御回路１９２、同期信号抽出回路１９
３、第１のスイッチ回路１９４、第１のメモリ１９６と
第２のメモリ１９７とからなるメモリ回路１９５、第２
のスイッチ回路１９８が設けられている。

【０１１５】倍率制御回路１９２は倍率調整端子１９１
からの入力に応じて入力映像信号の表示倍率を調整する
倍率制御手段である。同期信号抽出回路１９３は映像信
号入力端子１９０に与えられた入力映像信号から垂直同
期信号を抽出する回路である。スイッチ回路１９４は同
期信号抽出回路１９３の出力信号に応じて倍率制御回路
１９２の出力先を切り替える回路である。メモリ回路１
９５は倍率制御回路１９２の出力信号を一時的に記憶さ
せておく回路であり、メモリ１９６と１９７とが交互に
書き込まれ、書き込み時と逆に交互に信号が読み出され
る。

【０１１６】第２のスイッチ回路１９８は同期信号抽出
回路１９３の出力信号に応じてメモリ回路１９５からの
入力を切り替える回路である。一方、頭部センサ１９９
は観察者の頭部位置及び方向を検出するセンサで、その
構成と動作原理はこれまでの実施形態のものと同様であ
る。表示位置制御回路２００は頭部センサ１９９からの
出力に応じてメモリ回路１９５の読み出しアドレスを制
御する回路である。表示部２０１はメモリ回路１９５か
ら出力された画像を表示する表示手段であり、図１６の
液晶パネル１６０、１６１を指す。

【０１１７】このように構成された第６実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について説明する。映像信号
入力端子１９０から映像信号が入力されると、倍率調整
端子１９１への入力信号に基づき、倍率制御回路１９２
は入力映像信号の間引きや補間を行うことにより画角の
倍率を制御する。なお倍率調整端子１９１には任意の表
示倍率を入力することが可能である。入力画像が図１８
( ａ) のようなものとし、ある表示倍率（縮小）が入力
されると、図１８( ｂ) のような出力画像が得られる。
この際、縮小された画像の周辺部分をすべて黒色領域と
してブランキングを行う。

【０１１８】一方、入力映像信号は同期信号抽出回路１
９３にも入力され、垂直同期信号が抽出される。スイッ
チ回路１９４はこの垂直同期信号に応じてフィールドご
とに倍率制御回路１９２の出力信号を切り替え、メモリ
１９６又はメモリ１９７に格納する。

【０１１９】頭部センサ１９９は観察者の頭部位置及び
頭部方向の信号を出力する。頭部センサ１９９は例えば
図２０に示されるような磁気センサで構成され、具体的
には空間的に磁場を発生させるソースコイル２０２、磁
場の変化を検知するセンサコイル２０３、これらのコイ
ルに接続されたコントローラ２０４を有する。コントロ
ーラ２０４はソースコイル２０２に電流を出力したり、
センサコイル２０３から入力される電流を検知し、頭部
の位置及び方向の信号を出力する。ゴーグルにはこのよ
うなセンサコイルが取り付けられており、観察者の頭の
動きに応じてコントローラ２０４から頭部の位置及び方
向の信号が出力される。

【０１２０】図１９の表示位置制御回路２００は、頭部
センサ１９９の出力信号と同期信号抽出回路１９３の出
力信号とが入力され、映像信号の読み出し位置を示すア
ドレス信号をメモリ回路１９５に出力する。この読み出
しアドレス信号に基づき、メモリ回路１９５に格納され
ている映像信号が読み出され、スイッチ回路１９８を通
して表示部２０１に表示される。

【０１２１】例えば垂直同期信号によりスイッチ回路１
９４がメモリ１９６に接続された場合、スイッチ回路１
９８はメモリ１９７に接続される。そして表示位置制御
回路２００から垂直同期信号が入力されると、メモリ１
９７に対する読み出しアドレスが出力され、メモリ１９
７に格納されている映像信号がスイッチ回路１９８を通
して出力される。即ちメモリ１９６とメモリ１９７は垂
直同期信号により夫々書き込み用と読み出し用とに切り
替えられる。

【０１２２】表示位置制御回路２００における表示位置
の制御について図２１及び図２２を用いて説明する。図
２１はメモリ回路１９５に格納された映像信号の模式図
を示している。図２１はスイッチ回路１９８がメモリ１
９６に接続されている場合はメモリ１９７の内容を示す
模式図となり、スイッチ回路１９８がメモリ１９７に接
続されている場合は、メモリ１９６の内容を示す模式図
となる。領域２１０はメモリの全領域を示し、領域２１
１は縮小された入力画像の表示領域、領域２１２は倍率
制御回路１９２で付加された黒色の領域、領域２１３は
入力画像中の対象物体の表示領域、領域２１４は対象物
体の背景の表示領域である。また黒丸で示すＡ〜Ｆは読
み出し開始のアドレス位置を示している。

【０１２３】観察者の頭の位置及び方向によりメモリ１
９６又は１９７からの読み出し開始アドレスが制御され
る。例えば観察者が正面を向いている場合、表示位置制
御回路２００からは図２１におけるＡの位置のアドレス
信号が出力される。また観察者が正面に向かって左方向
にある角度だけ頭を回転させると、図２１におけるＥの
位置のアドレス信号が出力される。このときの表示画像
の様子を図２２を用いて説明する。

【０１２４】図２２（ａ）は観察者が正面を向いている
場合の状態を示している。人物２２０がゴーグルをはめ
た観察者の正面方向に立っているとする。領域２２１は
図１９のメモリ１９６又は１９７の内容をアドレスＡか
ら読み出して液晶パネル１６０又は１６１に表示した状
態を示している。図２２（ａ）の領域２２２〜２２５は
図２１における領域２１１〜２１４に夫々対応してい
る。領域２２２は倍率制御回路１９２により縮小された
入力画像の表示領域、領域２２３は黒色の領域、領域２
２４は例えば人物２２０にオーバーラップさせるための
衣服等の対象物体の表示領域、領域２２５は対象物体の
背景の表示領域である。枠２２６は図１６で説明したハ
ーフミラーの外形を示し、像２２７は人物２２０をハー
フミラーを通過して見た像、像２２８は液晶パネルで表
示された対象物体がハーフミラーで反射された像であ
る。

【０１２５】図２２（ｂ）は観察者が正面に向かって左
方向に頭を回転させた状態を示している。本図は図２１
におけるアドレスＥから映像信号が読み出された場合を
示し、（ａ）と同じものは同一符号を用いている。領域
２２２ａは右方向に移動して液晶パネルで表示された入
力画像の表示領域、領域２２４ａは入力画像中の対象物
体の表示領域、枠２２６はハーフミラーの外形、像２２
７ａは人物２２０のハーフミラー２２６を通過した像、
像２２８ａは液晶パネルで表示された対象物体がハーフ
ミラーで反射された像である。

【０１２６】観察者が正面を向いている場合、すなわち
図２２（ａ）の場合、観察者の正面方向に存在する人物
２２０をハーフミラー１６６又は１６７を通して正面方
向の像２２７として見ることができる。次に液晶パネル
であるが、入力画像の背景が例えば黒色である場合、領
域２２４で示す対象画像の部分のみがハーフミラー１６
６又は１６７で反射される。観察者はこの状態で正面の
人物２２０の透過像２２７に対象画像の反射像２２８を
オーバーラップさせて観察することができる。

【０１２７】次に観察者が頭を左方向に回転させて静止
した場合、すなわち図２２（ｂ）の場合、人物２２０は
観察者に対して相対的に右方向に移動したことになり、
枠２２６で示すハーフミラーの右端の方向に人物像２２
７ａを観察することができる。一方、領域２２１で示す
液晶パネルには、頭部が回転した量に応じて入力画像が
右方向にシフトした領域２２２ａに表示される。観察者
が正面を向いている場合には、頭部センサ１９９からの
出力により図２１において読み出しアドレスがＡとな
り、観察者が左方向を向いている場合にはその角度に応
じて読み出しアドレスがＡ、Ｆ、Ｅ、Ｄの方向へ連続
的に変化する。この読み出しアドレスの変化により、液
晶パネル１６０、１６１上の画像は頭の回転量に応じて
右方向にシフトされる。このシフト量は頭の回転量に応
じたものであるため、観察者は像２２７ａを対象物体の
反射像２２８ａの位置に合わせて見ることができ、頭を
回転させても常に人物２２０に対象物体をオーバーラッ
プさせて観察することができる。

【０１２８】ここで表示位置制御回路２００の出力の範
囲は、図２２の領域２２１において、入力画像の領域２
２２がはみ出さない範囲である。入力画像が液晶パネル
の左端に位置させる場合は、読み出しアドレスが図２１
におけるＣとなり、中央にある場合はＡ又はＦとなり、
右端にある場合はＤとなる。即ち図２１において観察者
が右方向から左方向に頭を回転させると、Ｃ→Ｂ→Ａ(
Ｆ) →Ｅ→Ｄのような方向に読み出しアドレスが変化す
る。それ以上回転させてもＤのままとする。また垂直方
向に頭が回転した場合も同様な処理が行われる。以上の
ような頭の動きが生じても、表示位置制御回路２００か
ら上記のようにアドレス信号が出力されることにより、
スイッチ回路１９８を介してオーバーラップが良好な画
像を見ることができる。

【０１２９】なお、表示位置制御回路２００の出力の範
囲は図２１においてＣ〜（Ａ）〜Ｄとしたが、例えば頭
を左方向に回転させたとき、図２２の領域２２２で示す
入力画像を液晶パネルの表示領域２２１を超えて右方向
にシフトさせたい場合は、表示位置制御回路２００から
出力するアドレス信号を図２１に示すＤを越えた位置に
設定しても良い。ただしこの場合、表示画像が液晶パネ
ルの表示範囲を超えた部分が左端から表示されるので、
この部分を消去する必要がある。これはメモリ回路１９
５に新たなスイッチ回路を設け、左端から表示される画
像を黒色にすることにより実現できる。

【０１３０】また頭部センサ１９９に図２０に示すよう
な磁気センサを用いて説明を行ったが、超音波等を用い
る他のセンサでも良く、更にジャイロセンサ等でも実現
できる。また図２２の説明において、入力画像中の対象
物体以外の領域は黒色であるように説明したが、他の輝
度レベルでも良い。この場合図１６におけるバックライ
ト１６２、１６３を図２２における対象物体の領域２２
４の部分のみ発光させれば実現できる。バックライト１
６２および１６３が面光源で構成されていれば、バック
ライトと液晶パネルとの間に光遮断用液晶パネルを挟
む。そして図１９における表示位置制御回路２００の出
力に基づき、光遮断用液晶パネルを制御することによ
り、領域２２４のみを発光させることができる。

【０１３１】また本実施形態の表示位置制御回路２００
では、頭部センサ１９９の出力に基づき画像の表示位置
を決定していたが、第２実施形態、第４実施形態で詳細
を述べたように、図７、図１１に示されるような可変フ
ィルタ回路及びフィルタ制御回路を含んで頭部の微震動
を抑えた制御を行うこともできる。さらに観察者の視線
を検出するセンサを備えることにより、第１実施形態、
第３実施形態で詳細を述べたように、図３、図９に示さ
れるような可変フィルタ回路及びフィルタ制御回路を含
んで頭部の微震動を抑えた制御を行うこともできる。

【０１３２】（実施の形態７）本発明の第７実施形態に
おける頭部搭載型画像表示装置について図面を参照しな
がら説明する。図２３は本実施形態の頭部搭載型画像表
示装置の構造を示す概念図であり、図２４はその側部断
面図である。図２３に示すように左眼用と右眼用の画像
表示部があり、表示手段である夫々の画像表示部に液晶
パネル２３０、２３１、バックライト２３２、２３３、
投射レンズ２３４、２３５、反射透過板２３６、２３７
が設けられている。そして液晶パネル２３０、２３１の
画像は投射レンズ２３４、２３５により所定の倍率で拡
大され、反射透過板２３６、２３７での反射により、そ
の反射像２３８、２３９が観察者に左右の眼に夫々表示
されるようになっている。

【０１３３】図２４に示すように箱状のゴーグルには、
前述した光学部品以外に、外光を取り入れる外窓２４
２、観察者がのぞき込む観察窓２４３が設けられ、観察
者は自分の眼２４４を観察窓２４３の後方にあてて画像
を見るようになっている。反射透過板２３６、２３７
は、ガラス２４０とモノクロ液晶パネル２４２とが表裏
一体に構成されたものであり、液晶パネル２４２のオン
又はオフにより、液晶パネル２３０、２３１で表示され
た画像を反射させたり、外窓２４２から外光を取り入れ
たりする。

【０１３４】このように構成された本実施形態の頭部搭
載型画像表示装置において、液晶パネル２３０、２３１
の一部分に縮小された画像が表示されると、バックライ
ト２３２、２３３、及び投射レンズ２３４、２３５とに
より反射像２３８、２３９が反射透過板２３６、２３７
に夫々写し出される。ここで図２４に示すモノクロ液晶
パネル２４１の動作について説明する。液晶パネル２４
１はオンのとき光を透過し、オフのとき光を遮蔽すると
する。この液晶パネル２４１が全面にわたりオフのとき
は、観察者は外窓２４２からの外光を取り入れることが
できる。液晶パネル２４１が全面にわたりオンのとき
は、ガラス２４０で反射された液晶パネル２３０、２３
１の像を観察することができる。ここで図２３において
反射像２３８、２３９の領域のみ液晶パネル２４１をオ
ンにし、その周辺領域ではオフにすると、液晶パネル２
３０、２３１に表示された像と外光とを同時に観察する
ことができる。この動作をより詳細に説明する。

【０１３５】図２５は本実施形態の頭部搭載型画像表示
装置の回路部の構成を示すブロック図である。本図に示
すように回路部には、第６実施形態と同様に映像信号を
入力する映像信号入力端子２５０、画像の表示倍率を調
整する信号を入力する倍率調整端子２５１が設けられて
いる。そして表示する画像の大きさ及び位置を制御する
映像制御手段として、倍率制御回路２５２、同期信号抽
出回路２５３、第１のスイッチ回路２５４、第１のメモ
リ２５５、第２のメモリ２５６、第２のスイッチ回路２
５８が設けられている。これらのうち第６実施形態のも
のと同一部分は説明を省略する。

【０１３６】信号発生回路２５７は黒レベルの信号を出
力する回路である。第２のスイッチ回路２５８はメモリ
２５５、メモリ２５６、及び信号発生回路２５７の出力
信号を切り替える回路である。表示位置制御回路２６０
は頭部検出手段である頭部センサ２５９の頭部情報信号
と、同期信号抽出回路２５３の出力信号と、倍率調整端
子２５１の入力とに基づき、表示画像の表示位置を決定
してメモリ２５５又は２５６の読み出しアドレス信号を
生成する共に、スイッチ回路２５８に切り替え制御信号
を出力し、遮蔽用液晶駆動回路２６２に対して表示位置
情報信号を出力する回路である。表示用液晶パネル２６
１はスイッチ回路２５８の出力する映像信号を表示する
液晶パネルであり、図２３の液晶パネル２３０、２３１
に相当する。遮蔽用液晶駆動回路２６２は表示位置情報
信号に基づき、遮蔽用液晶パネル２６３を駆動する回路
である。遮蔽用液晶パネル２６３はモノクロ液晶パネル
で構成されたもので、図２４の液晶パネル２４１に相当
する。

【０１３７】このように構成された第７実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について図２６を用いて説明
する。図２５の映像入力端子２５０から映像信号が入力
されると、倍率制御手段である倍率制御回路２５２は倍
率調整端子２５１からの信号に基づき、第６実施形態で
説明したような画像の縮小を行う。また同期信号抽出回
路２５３は入力映像信号から垂直同期信号を抽出し、ス
イッチ回路２５４に入力する。スイッチ回路２５４はこ
の垂直同期信号により倍率制御回路２５２の出力先を垂
直同期信号毎に切り替え、メモリ２５５又はメモリ５６
２に映像信号を与える。こうして縮小された映像信号が
フレームごとにメモリ２５５又はメモリ２５６に順次格
納される。

【０１３８】頭部センサ２５９からは観察者の頭部位置
及び頭部方向が検出される。これについては第６実施形
態で詳細に述べたので説明は省略する。表示位置制御回
路２６０は、この頭部センサ２５９の出力と同期信号抽
出回路２５３の出力とを入力し、表示位置の制御を行う
ために３つの制御信号を出力する。１番目の信号はメモ
リ２５５又はメモリ２５６に格納された映像信号を読み
出すためのアドレス信号である。２番目の信号はメモリ
２５５、メモリ２５６、又は信号発生回路２５７からの
入力を夫々切り替えるための制御信号であり、スイッチ
回路２５８に出力される。３番目の信号は遮蔽用液晶駆
動回路２６２に出力される表示位置情報信号である。こ
れらの出力信号については図２６を用いて説明する。

【０１３９】図２６（ａ）はメモリ２５５又は２５６の
中身を示す説明図である。この図２６（ａ）において領
域２６５は倍率制御回路２５２で縮小された映像信号の
表示領域を示し、領域２６６は倍率制御回路２５２で黒
色が付加された領域である。黒丸で示すＡ〜Ｋはメモリ
の読み出し開始アドレス位置を示している。表示位置制
御回路２６０から出力されるアドレス信号は、頭部セン
サ２５９からの出力に応じて変化し、観察者が正面方向
から右を向けば向くほど、読み出しアドレスは図２６に
おいてＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈと変化する。また観察者が正面方
向から左を向けば、読み出しアドレスはＤ、Ｃ、Ｂ、Ａ
と変化する。

【０１４０】図２６（ｂ）〜（ｅ）は、観察者が右方向
を向いていった場合の表示画像の説明図である。図２６
（ｂ）は読み出しアドレスがＦの場合、図２６（ｃ）は
Ｇ、図２６（ｄ）はＨの場合を示している。読み出しア
ドレスがＦの場合、最初の読み出し開始アドレスがＦ
で、後は順次シーケンシャルに読み出しが行われるた
め、図２６（ｂ）に示すように表示画像は左側にシフト
する。このことは読み出しアドレスがＧについても同様
である。ところが観察者の頭が更に右方向に回転した場
合、即ち読み出しアドレスがＨまで進んだ場合は、表示
画像が図２６（ｄ）のように右にシフトするだけでな
く、左方向から不要な別の画像が現れることになる。そ
こで図２６（ａ）に示す読み出しアドレスがＡやＨのよ
うにその水平方向位置が入力画像の途中にある場合は、
不要な画像を消去する必要がある。

【０１４１】表示位置制御回路２６０により出力された
アドレスが入力画像の途中にあるかないかは、入力画像
の倍率の変化量により決まる。表示位置制御回路２６０
では倍率調整端子２５１からの入力に基づき、出力アド
レスが画像の途中にあるかないかの判断を行い、スイッ
チ回路２５８を切り替える信号を出力する。例えば読み
出しアドレス位置がＨの場合、Ｈから走査方向に読み出
しが始まる。そして領域２６５で示す映像信号が格納さ
れているアドレスＩまで読み込みが行われる。ここでＨ
から１ラインごとに読み出しが行われるとすると、最初
に入力画像データの読み出しが行われるのはＩからＪで
ある。このＩからＪのデータが図２６（ｄ）で示すよう
な右側の画像の出現の原因となる。そこで読み出しがＩ
からＪの間は、スイッチ回路２５８において入力先を信
号発生回路２５７に切り替える。信号発生回路２５７は
黒レベルの信号を常に発生しているので、出力画像は図
２６（ｅ）のようになり、この画像が表示用液晶パネル
２６１で表示される。尚、ここでは水平方向に関する動
作例を説明したが、垂直方向についても同様のことを行
う。

【０１４２】次に遮蔽用液晶駆動回路２６２には、表示
位置制御回路２６０から表示位置情報信号が入力され
る。これは図２６で説明したように表示用液晶パネル２
６１で表示されている領域の情報である。遮蔽用液晶駆
動回路２６２ではこの表示位置情報信号に基づき、表示
用液晶パネル２６１に表示されている領域のみ遮蔽用液
晶パネル２６３のオン動作を行う。

【０１４３】尚、本実施形態では図２６（ｄ）における
右側画像の消去を図２５の信号発生回路２５７を用いて
行ったが、第６実施形態で述べたようにバックライト２
３２、２３３を部分的に発光させることにより実現する
こともできる。また本実施形態の表示位置制御回路２６
０では、頭部センサ２５９の出力に基づき表示位置を決
定していたが、第２実施形態、第４実施形態で詳細を述
べたように、図７、図１１に示されるような可変フィル
タ回路及びフィルタ制御回路を含んで頭部の微震動を抑
えた制御を行うこともできる。さらに観察者の視線を検
出するセンサを備えることにより、第１実施形態、第３
実施形態で詳細を述べたように、図３、図９に示される
ような可変フィルタ回路及びフィルタ制御回路を含んで
頭部の微震動を抑えた制御を行うこともできる。また、
第５実施形態で詳細を述べたように、図１３に示される
画像表示装置を含むこともできる。

【０１４４】（実施の形態８）本発明の第８実施形態に
おける頭部搭載型画像表示装置について図面を参照しな
がら説明する。図２７は本実施形態の頭部搭載型画像表
示装置の構造を示す概念図であり、図２８はその側部断
面図である。図２７に示すように左眼用と右眼用の画像
表示部があり、表示手段である夫々の画像表示部に液晶
パネル２７０、２７１、バックライト２７２、２７３、
投射レンズ２７４、２７５を夫々含む投射ユニット２７
６、２７７が微動自在に保持されている。

【０１４５】駆動部２７８、２７９は投射ユニット２７
６、２７７を夫々前後左右に微動させる投射ユニット駆
動手段であり、この部分が新たに設けられたことが本実
施形態の特徴であるる。図２７、図２８に示すように箱
状のゴーグルには、前述した光学部品以外に、液晶パネ
ル２７０、２７１に表示された画像を反射させるハーフ
ミラー２８０、２８１が取り付けられている。そしてこ
れらのハーフミラー２８０、２８１の任意の場所に反射
像２８２、２８３が写し出されるようになっている。

【０１４６】図２８に示すようにゴーグルには、外部を
見るための外窓２８５、観察者がのぞき込む観察窓２８
６が設けられ、観察者は自分の眼２８７を観察窓２８６
の後方にあてて画像を見るようになっている。またゴー
グルの上部に取り付けられた頭部センサ２８４は観察者
の頭部位置及び頭部方向を検出するセンサである。

【０１４７】このように構成された第８実施形態の頭部
搭載型画像表示装置の動作について説明する。映像信号
が入力されると、液晶パネル２７０、２７１はその画像
を表示する。またこの頭部搭載型画像表示装置には図示
しない倍率調整端子が備えられており、この倍率調整端
子からの入力に基づき、ハーフミラー２８０、２８１上
の反射像２８２及び２８３の表示画角の大きさが調整さ
れる。即ち倍率調整端子からの入力により投射レンズ２
７４、２７５でズーム倍率が制御され、反射像２８２、
２８３の大きさが変化する。

【０１４８】頭部センサ２８４については第１実施形態
で詳細を述べたので、ここでは説明は省略する。駆動部
２７８、２７９は頭部センサ２８４の出力に応じて投射
ユニット２７６、２７７を前後左右に駆動する。これに
よりハーフミラー２８０、２８１上の反射像２８２、２
８３が上下左右に移動する。この動作について図２９を
用いて説明する。

【０１４９】図２９（ａ）は、観察者が正面を向いてい
るときのハーフミラー２８０又は２８１で透過反射され
た像を模式的に示した図である。人物２９０は観察者の
正面方向にいる対象である。枠２９１は図２７のハーフ
ミラー２８０又は２８１の外形を示す。反射像２９２は
図２７の液晶パネル２７０又は２７１で表示された反射
像であり、透過像２９３は人物２９０の透過像である。
このように観察者はハーフミラー２８０、２８１によ
り、外界の対象と液晶パネル２７０、２７１に映し出さ
れた画像とをオーバーラップして観察している状態にあ
る。

【０１５０】ここで観察者が少し左方向に頭を回転させ
た場合の状態を図２９（ｂ）に示す。本図において、枠
２９１で示すハーフミラーに、図２７の液晶パネル２７
０、２７１で表示された反射像２９２ａがやや右側に写
し出される。観察者が少し左方向に頭を回転させると、
外にいる人物２９０は静止しているので、ハーフミラー
上ではその人物２９０の透過像２９３ａは相対的に右方
向に移動する。ここで頭部センサ２８４は観察者の頭部
が左方向に回転した角度を駆動部２７８、２７９に出力
する。駆動部２７８、２７９は、観察者から見てハーフ
ミラー上の反射像２９２ａが頭部回転量に等しくなるよ
うに投射ユニット２７６、２７７を右方向に駆動する。
これにより観察者は、透過像２９３ａと液晶パネルから
の反射像２９２ａとをオーバーラップさせた像を観察す
ることができる。この動作は垂直方向に頭を回転、又は
左右上下に頭が移動しても同様に行われ、オーバーラッ
プが良好に行われる。

【０１５１】なお、本実施形態では頭部センサ２８４の
出力に基づき表示位置を決定していたが、第２実施形
態、第４実施形態で詳細を述べたように、図７、図１１
に示されるような可変フィルタ回路及びフィルタ制御回
路を含んで頭部の微震動を抑えた制御を行うこともでき
る。さらに観察者の視線を検出するセンサを備えること
により、第１実施形態、第３実施形態で詳細に述べたよ
うに、図３、図９に示されるような可変フィルタ回路及
びフィルタ制御回路を含んで頭部の微震動を抑えた制御
を行うこともできる。また第７実施形態と同様に映像制
御手段が設けられていることはいうまでもない。

【０１５２】（実施の形態９）本発明の第９実施形態に
おける頭部搭載型画像表示装置について図面を参照しな
がら説明する。本実施形態における頭部搭載型画像表示
装置の外観図は第８実施形態における図２７と同じであ
り、その断面図を図３０に示す。ここでは図２８と同一
のものは同一の符号を付けて説明を省略する。ここでは
ハーフミラーの代わりに遮蔽用液晶パネル３００と透明
板３０１とが一体になった反射透明板が取り付けられて
いる。液晶パネル３００は外窓２８５からの入力光を遮
蔽する機能を有し、オンされた部分は外光を遮蔽し、オ
フされた部分は外光を透過する。透明板３０１は透明な
ガラス板又はアクリル板である。

【０１５３】図３１は本実施形態における頭部搭載型画
像表示装置の回路部の構成を示すブロック図である。倍
率調整端子３１０は液晶パネルに画像を表示する際のズ
ーム倍率である倍率情報を入力する入力端子である。ズ
ーム倍率制御回路３１１は倍率情報により投射レンズ２
７４（３１２）のズーム倍率を変化させる倍率制御手段
である。投射レンズ３１２はズーム倍率制御回路３１１
で投射倍率が制御されるレンズであり、図３０の投射レ
ンズ２７４に相当する。また投射レンズ３１２と駆動部
３１５は画像の表示倍率と表示位置を制御する映像制御
手段を構成している。

【０１５４】頭部センサ３１３は観察者の頭部位置及び
頭部回転方向を検出するセンサで、図３０の頭部センサ
２８４と同一である。駆動制御回路３１４は頭部センサ
３１３の出力に基づき駆動制御信号を駆動部３１５に出
力する回路である。駆動部３１５は図２７の駆動部２７
８、２７９に相当する駆動部である。駆動制御回路３１
４と駆動部３１５とは画像の投射方向を制御する投射ユ
ニット駆動手段を構成している。この駆動制御信号によ
り投射ユニット２７６、２７７が特定の方向に動かされ
る。遮蔽用液晶制御回路３１６は倍率情報及び頭部セン
サ３１３の出力に基づき、遮蔽用液晶パネル３１７を制
御する回路である。遮蔽用液晶パネル３１７は図３０の
液晶パネル３００で示されるものである。

【０１５５】このように構成された第９実施形態におけ
る頭部搭載型画像表示装置の動作について説明する。倍
率調整端子３１０からズーム倍率を調整する倍率情報が
入力されると、ズーム倍率制御回路３１１は投射レンズ
３１２に対してズーム制御信号を出力する。そして表示
手段である液晶パネル２７０、２７１に表示された像が
所望の大きさで投射される。次に頭部センサ３１３から
観察者の頭部位置及び頭部回転方向が出力されると、駆
動制御回路３１４は制御信号を出力し、駆動部３１５に
与える。この様子を図３２を用いて説明する。

【０１５６】図３２（ａ）は観察者が正面を向いている
状態で、反射透過板を観察した場合の模式図である。枠
３２０は図３０の液晶パネル３００と透明板３０１とで
構成された反射透過板の外形である。反射像３２１は投
射レンズ２７４により投射された液晶パネル２７０の像
である。また図３２（ｂ）は観察者が正面方向から左へ
ｘ度頭を回転させた場合の模式図である。枠３２０で示
す反射透過板には、投射レンズ２７４の方向制御により
液晶パネル２７０の画像が右側に投射され、その像３２
１ａが写し出されている。

【０１５７】観察者が正面を向いている場合、すなわち
図３２（ａ）の場合、液晶パネル２７０に表示された画
像は、枠３２０で示す反射透過板の中央部に投射され
る。次に観察者の頭部が左方向に角度ｘ度だけ回転した
場合、図３２（ｂ）に示すように観察者からみて右方向
にｘ度投射画像が移動するように駆動部３１５が制御さ
れる。

【０１５８】一方、頭部センサ３１３の出力と倍率調整
端子３１０からの信号は遮蔽用液晶制御回路３１６にも
入力され、遮蔽用液晶パネル３１７を制御する信号が出
力される。図３２において反射透過板に投射された反射
像３２１又は３２１ａの領域に対して遮蔽用液晶パネル
３１７をオンにし、それ以外の領域に対して遮蔽用液晶
パネル３１７をオフにする。これにより図３２において
反射像３２１又は３２１ａの領域で外光が遮断される。
そして液晶パネル２７０に表示された画像のみが観察者
の方へ反射され、それ以外の領域では外光が観察者の方
へ透過されることになる。

【０１５９】なお本実施形態では、頭部センサの出力に
基づき表示位置を決定していたが、第２実施形態、第４
実施形態で詳細を述べたように、図７、図１１に示され
るような可変フィルタ回路及びフィルタ制御回路を含ん
で頭部の微震動を抑えた制御を行うこともできる。さら
に観察者の視線を検出するセンサを備えることにより、
第１実施形態、第３実施形態で詳細に述べたように、図
３、図９に示されるような可変フィルタ回路及びフィル
タ制御回路を含んで頭部の微震動を抑えた制御を行うこ
ともできる。また第５実施形態で詳細に述べたように、
図１３に示される画像表示装置を含むこともできる。

【０１６０】（実施の形態１０）本発明の第１０実施形
態における頭部搭載型画像表示装置について図面を参照
しながら説明する。図３３は本実施形態における頭部搭
載型画像表示装置の外観図であり、図３４はその側部断
面図である。図３３においてゴーグルである頭部搭載型
画像表示装置本体３３０には、液晶パネルを備えた左眼
用表示部３３１及び左眼用表示部３３２が設けられてい
る。垂直移動用モータ３３３〜３３５は表示部３３１及
び３３２を垂直方向に移動させる超小型のモータであ
る。支え３３６及び３３７は表示部３３１及び３３２を
垂直方向に移動する際の支えである。水平移動用モータ
３３８〜３４１は表示部３３１及び３３２を水平方向に
移動させる超小型のモータである。支え３４２及び３４
３は表示部３３１及び３３２を水平方向に移動する際の
支えである。ガイド３４４は垂直移動用モータ３３３〜
３３５、及び水平移動用モータ３３８〜３４１のガイド
である。以上の垂直移動用モータ３３３〜３３５、水平
移動用モータ３３８〜３４１、支え３３６、３３７、３
４２、３４３は画像の視野を制御する表示部駆動手段を
構成している。頭部センサ３４５は観察者の頭部位置及
び頭部方向を検出するセンサである。

【０１６１】図３４の断面図では、図３３と同一のもの
は同一の符号をつけている。本図において、表示部には
液晶パネル３４６、接眼レンズ３４７、倍率調整レンズ
３４８が同軸に設けられている。外窓３４９は外光を入
射する窓であり、観察者は観察窓３５０に眼３５１をあ
てがって画像を観察することは、これまでの実施形態と
同一である。

【０１６２】このように構成された第１０実施形態の頭
部搭載型画像表示装置の動作について説明する。映像信
号が入力されると、図３４の液晶パネル３４６に画像が
表示される。外窓３４９から入ってきた外界の像は倍率
調整レンズ３４８の周辺部においては観察窓３５０を通
り、観察者の眼３５１に届く。一方、倍率調整レンズ３
４８を通過した外界からの入射光は、液晶パネル３４６
のバックライトの役割を兼ねる。そして外界の像は液晶
パネル３４６で表示された像と共に、接眼レンズ３４７
を通して観察者の眼３５１に届く。

【０１６３】ここで倍率調整レンズ３４８の拡大率は接
眼レンズ３４７の拡大率の逆数に等しい。このため倍率
調整レンズ３４８及び接眼レンズ３４７を通して観察者
の眼に届いた外界の像は、倍率調整レンズ３４８を通ら
ずに観察者の眼に届いた外界の像と同じ状態で観察され
る。すなわち観察者は、外界の像と液晶パネル３４６に
表示されて接眼レンズで拡大された像とをオーバーラッ
プして観察することができる。

【０１６４】観察者が正面を向いているとき、頭部セン
サ３４５からの出力に基づき、水平垂直移動用モータは
夫々観察者の正面位置に表示部３３１及び３３２が来る
ように位置制御する。次に観察者が左方向に頭をｘ度回
転させた場合、頭部センサ３４５から頭部左回転ｘ度と
いう情報が出力される。この場合、水平移動用モータ３
３８〜３４１は表示部３３１及び３３２を観察者の右方
向ｘ度の位置まで移動させる。また頭を上方向にｘ度回
転させた場合は、垂直移動用モータ３３３〜３３５によ
り表示部３３１及び３３２を観察者の下方向ｘ度の位置
まで移動する。観察者の頭が右方向及び下方向に回転し
た場合も、夫々同様に表示部は左方向及び上方向に移動
する。このように周囲の風景と表示部との相対的な位置
関係が同一であるように制御される。また頭の位置が上
下方向や左右方向に移動しても、相対的な位置関係がず
れないようにモータが制御される。

【０１６５】尚、本実施形態においては液晶パネル３４
６のバックライトとして外光を用いたが、液晶パネル３
４６の周囲に線光源を設けることにより、暗所で使用す
る場合に表示画像を見易くすることもできる。また本実
施形態では、頭部センサの出力に基づき画像の表示位置
を決定していたが、第２実施形態、第４実施形態で詳細
を述べたように、図７、図１１に示されるような可変フ
ィルタ回路及びフィルタ制御回路を含んで頭部の微震動
を抑えた制御を行うこともできる。さらに観察者の視線
を検出するセンサを備えることにより、第１実施形態、
第３実施形態で詳細に述べたように、図３、図９に示さ
れるような可変フィルタ回路及びフィルタ制御回路を含
んで頭部の微震動を抑えた制御を行うこともできる。

【０１６６】（実施の形態１１）本発明の第１１実施形
態における頭部搭載型画像表示装置について図面を参照
しながら説明する。図３５は本実施形態における頭部搭
載型画像表示装置の側部断面図である。尚、正面から見
た外観図は図３３に示したものと同じであり、図３３と
同一部分である表示部駆動手段等は同一の符号を付け
る。図３５において、液晶パネル３５０は入力画像を表
示する表示手段である。バックライト３５１は液晶パネ
ル３５０の照明源である。液晶パネル３５０の前面に接
眼レンズ３５２が取り付けられ、このレンズを通して観
察窓３５４から観察者が画像を見る。眼３５５の位置に
も外光を入射する外窓３５３があることも第１０実施形
態と同様である。

【０１６７】このように構成された第１１実施形態にお
ける頭部搭載型画像表示装置の動作について説明する。
映像信号が入力されると、画像が液晶パネル３５０に表
示され、バックライト３５１の照明により接眼レンズ３
５２を通して観察者の眼３５５に届く。また外窓３５３
から入射された外光はバックライト３５１の部分では遮
断されるが、その周辺部においては観察窓３５４を通し
て観察者の眼３５５に届く。観察者は外界の像と液晶パ
ネル３５０に表示されて接眼レンズ３５２で拡大された
像とを同時に観察することができる。液晶パネル３５０
とバックライト３５１と接眼レンズ３５２は一体となり
上下左右に移動する。この制御については第１０実施形
態で述べたとおりである。

【０１６８】なお、本実施形態では表示部に液晶パネル
を用いて説明を行ったが、小型のＣＲＴ等他の表示装置
でも実現できる。また、頭部センサ３４５の出力に基づ
き表示位置を決定していたが、第２実施形態、第４実施
形態に詳細を述べたように、図７、図１１に示されるよ
うな可変フィルタ回路及びフィルタ制御回路を含んで頭
部の微震動を抑えた制御を行うこともできる。さらに観
察者の視線を検出するセンサを備えることにより、第１
実施形態、第３実施形態で詳細に述べたように、図３、
図９に示されるような可変フィルタ回路及びフィルタ制
御回路を含んで頭部の微震動を抑えた制御を行うことも
できる。また、第５実施形態で詳細を述べたように、図
１３に示される画像表示装置を含むこともできる。

【０１６９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜４の発明によれば、観察者の視線移動量が小さくか
つ頭部移動量も小さい場合は、表示画像の微震動が抑止
されるので、観察者は表示画像を安心して注視すること
ができる。また観察者の視線移動量が大きい場合、又は
頭部移動量が大きくなった場合は、頭部の動きに素早く
反応して表示画像が変化する。このため観察者の表示画
像に対する違和感がより少なくなる。また視線情報信号
を画像表示装置のインターフェースとして利用すること
もできる。

【０１７０】また本願の請求項５〜７の発明によれば、
頭部検出手段の出力する頭部位置又は頭部方向の少なく
とも１次微分値を用いることにより、視線検出手段を用
いた場合と同等に観察者の意図を類推することができ
る。例えば頭部方向の１次微分値の変化がほとんどない
場合は観察者の頭部が静止していると判断できる。この
場合は頭部情報信号が平滑化されるので、表示画像の微
震動は抑制される。頭部方向の１次微分値又はその変化
が大きい場合、観察者の頭部が変化していると判断され
る。この場合は観察者の頭部移動に対する表示画像の遅
れをなくすことができる。このように高価な視線検出手
段を使用しないので頭部搭載型画像表示装置を実現でき
る。

【０１７１】また本願の請求項８〜１０の発明によれ
ば、第１の頭部情報信号と視線情報信号とを用いて第１
の頭部情報信号を閾値処理することにより、観察者があ
る物体を注視している場合には微震動を抑えることがで
き、視線が移動している場合又は頭部が移動した場合は
表示画像の時間遅れを抑えることができる。このように
可変フィルタ手段のような回路構成の複雑なディジタル
フィルタを用いることなく、安価な回路構成で第１の頭
部情報信号を第２の頭部情報信号に変換することができ
る。この場合も表示画像の微震動及び観察者の頭部移動
に対する表示画像の遅れを感じさせることなく画像を表
示できる。

【０１７２】また本願の請求項１０、１１の発明によれ
ば、頭部検出手段の第１の頭部情報信号のみで、表示画
像の微震動及び観察者の頭部移動に対する表示画像のレ
スポンスを最適に制御することができる。この場合も表
示画像の微震動は抑制され、観察者の頭部が意図的に移
動したときにのみ、表示画像の視野を変化させることが
できる。

【０１７３】また本願の請求項１２〜１４の発明によれ
ば、観察者が表示画像中のある物体を注視しながら頭部
を回転させた場合、表示画像の回転は頭部回転量よりも
少ない回転になり、注視物体が視野からはずれにくくす
ることができる。このため眼鏡型画像表示装置等の限定
された視野の中でも、違和感なく表示画像を観察でき
る。

【０１７４】また本願の請求項１５〜１８の発明によれ
ば、外光と表示画像をオーバラップして表示させる画像
表示装置において、外光に対して任意の位置に入力映像
信号を拡大又は縮小して表示部の一部分に表示すること
により、容易な構成で頭部搭載型画像表示装置を実現で
きる。また観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、そ
の情報を映像制御手段にフィードバックすることによ
り、観察者の頭が移動しても、外光に対してずれのない
自然な画像のオーバラップ表示を行うことができる。ま
た視線検出手段により観察者の視線方向が検出される
と、その出力がフィルタリングされ、視線の動きが小さ
い場合は頭部の微動による表示画像の移動が自動的に抑
止される。

【０１７５】また本願の請求項１９〜２２の発明によれ
ば、入力画像を表示する領域を外光から遮断することに
より、外光と反射像の双方の光量を減少させずに観察す
ることができる。また周囲の風景又は環境を見ながら入
力映像信号を拡大又は縮小して表示部の一部分に表示す
ることにより、容易な構成で頭部搭載型画像表示装置を
実現できる。また観察者の頭部位置及び頭部方向を検出
し、その情報を映像制御手段にフィードバックすること
により、観察者の頭が移動しても周囲の景色の中で常に
同じ位置に画像を見ることができる。例えば部屋の中で
観察する場合、右をむいても左をむいても部屋の風景と
表示画像の位置関係が崩れない。このため、あたかも観
察者が向く方向に常にＴＶが実在しているようになり、
違和感のない自然な状態でＶＲの画像を観察することが
できる。また視線検出手段により観察者の視線方向が検
出されると、その出力がフィルタリングされ、視線の動
きが小さい場合は頭部の微動による表示画像の移動は自
動的に抑止される。

【０１７６】また本願の請求項２３、２４の発明によれ
ば、外光と表示画像をオーバラップして表示させる画像
表示装置において、表示部の全面を用いて画像の表示を
行い、投射ユニット駆動手段により外光に対して任意の
位置に高精細な画像をオーバラップさせることができ
る。また観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、その
情報を映像制御手段にフィードバックすることにより、
観察者の頭が移動してもこの動きに応じた自然な位置に
画像を見ることができる。また視線検出手段により観察
者の視線方向が検出されると、その出力がフィルタリン
グされ、視線の動きが小さい場合は頭部の微動による表
示画像の移動が自動的に抑止される。

【０１７７】また本願の請求項２５、２６の発明によれ
ば、入力画像を表示する領域を外光から遮断することに
より、外光と反射像の双方の光量を減少させずに観察す
ることができる。表示部の全面を用いて画像の表示を行
い、投射ユニット駆動手段により周囲の風景に対して任
意の位置に高精細な画像を見ることができる。例えば部
屋の中で観察する場合、右をむいても左をむいても部屋
の風景と表示画像の位置関係が崩れない。このため、あ
たかも観察者が向く方向に常にＴＶが実在しているよう
になり、違和感のない自然な状態でＶＲの画像を観察す
ることができる。また視線検出手段により観察者の視線
方向が検出されると、その出力がフィルタリングされ、
視線の動きが小さい場合は頭部の微動による表示画像の
移動は自動的に抑止される。

【０１７８】また本願の請求項２７、２８の発明によれ
ば、外光と表示画像をオーバラップして表示させる画像
表示装置において、表示部の全面を用いて画像の表示を
行い、投射機構の代わりに表示部駆動手段を用いて周囲
の風景に対して任意の位置に高精細な画像を見ることが
できる。また観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、
その情報を映像制御手段にフィードバックすることによ
り、観察者の頭が移動しても、この動きに応じた自然な
位置に画像を見ることができる。また視線検出手段によ
り観察者の視線方向が検出されると、その出力がフィル
タリングされ、視線の動きが小さい場合は頭部の微動に
よる表示画像の移動が自動的に抑止される。

【０１７９】また本願の請求項２９、３０の発明によれ
ば、入力映像信号を観察者に対して表示手段に直接表示
することにより、投射機構を用いないで外光と反射像の
双方を光量を減少させずに観察することができる。表示
部の全面を用いて画像の表示を行い、表示部駆動手段に
より外光に対して任意の位置に高精細な画像をオーバラ
ップさせることができる。例えば部屋の中で観察する場
合、右をむいても左をむいても部屋の風景と表示画像の
位置関係が崩れない。このため、あたかも観察者が向く
方向に常にＴＶが実在しているようになり、違和感のな
い自然な状態でＶＲの画像を観察することができる。ま
た視線検出手段により観察者の視線方向が検出される
と、その出力がフィルタリングされ、視線の動きが小さ
い場合は頭部の微動による表示画像の移動が自動的に抑
止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における頭部搭載型画像
表示装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施形態の頭部搭載型画像表示装置に用い
られる眼鏡型画像表示装置の外観及びその周辺回路を示
す図である。

【図３】第１実施形態の可変フィルタ回路及びフィルタ
制御回路の構成を示すブロック図である。

【図４】第１実施形態のフィルタ係数演算回路の機能説
明図である。

【図５】本発明の第２実施形態における頭部搭載型画像
表示装置の全体構成を示すブロック図である。

【図６】第２実施形態の頭部搭載型画像表示装置に用い
られる眼鏡型画像表示装置の外観及びその周辺回路を示
す図である。

【図７】第２実施形態の可変フィルタ回路及びフィルタ
制御回路の構成を示すブロック図である。

【図８】第２実施形態のフィルタ係数演算回路の機能説
明図である。

【図９】本発明の第３実施形態における頭部搭載型画像
表示装置の全体構成を示すブロック図である。

【図１０】第３実施形態における閾値制御回路の機能説
明図である。

【図１１】本発明の第４実施形態における頭部搭載型画
像表示装置の全体構成を示すブロック図である。

【図１２】第４実施形態における閾値制御回路の機能説
明図である。

【図１３】本発明の第５実施形態における頭部搭載型画
像表示装置の全体構成を示すブロック図である。

【図１４】第５実施形態における移動量制御回路の機能
説明図である。

【図１５】第５実施形態における移動量制御回路の機能
説明図である。

【図１６】本発明の第６実施形態における頭部搭載型画
像表示装置の外観図である。

【図１７】第６実施形態の頭部搭載型画像表示装置の断
面図である。

【図１８】第６実施形態の表示部における表示の模式図
である。

【図１９】第６実施形態の頭部搭載型画像表示装置にお
ける回路部の構成を示すブロック図である。

【図２０】第６実施形態の頭部センサの外観図である。

【図２１】第６実施形態のメモリの格納状態を示す模式
図である。

【図２２】第６実施形態の頭部搭載型画像表示装置の画
像表示の動作説明図である。

【図２３】本発明の第７実施形態における頭部搭載型画
像表示装置の外観図である。

【図２４】第７実施形態の頭部搭載型画像表示装置の断
面図である。

【図２５】第７実施形態の頭部搭載型画像表示装置にお
ける回路部の構成を示すブロック図である。

【図２６】第７実施形態の頭部搭載型画像表示装置の画
像表示の動作説明図である。

【図２７】本発明の第８実施形態及び第９実施形態にお
ける頭部搭載型画像表示装置の外観図である。

【図２８】第８実施形態の頭部搭載型画像表示装置の断
面図である。

【図２９】第８実施形態の頭部搭載型画像表示装置の画
像表示の動作説明図である。

【図３０】本発明の第９実施形態の頭部搭載型画像表示
装置の断面図である。

【図３１】第９実施形態の頭部搭載型画像表示装置の回
路部の構成を示すブロック図である。

【図３２】第９実施形態の頭部搭載型画像表示装置の画
像表示の動作説明図である。

【図３３】本発明の第１０実施形態及び第６実施形態に
おける頭部搭載型画像表示装置の外観図である。

【図３４】第１０実施形態の頭部搭載型画像表示装置の
断面図である。

【図３５】本発明の第１１実施形態の頭部搭載型画像表
示装置の断面図である。

【符号の説明】

１０，５０，９０，１１０，１３０頭部検出器１１，９１，１３３視線検出器１２，５１可変フィルタ回路１３，５２フィルタ制御回路１４，５３，９７，１２０，１３９画像生成回路１５，５４，９８，１２１，１４０画像表示部２０，６０眼鏡型画像表示装置２１視線センサ２２，６２，２０２ソースコイル２３，６１，２０３センサコイル２４，６３頭部センサ制御部２５視線センサ制御部３０，３５，７０入力端子３１，７１，１３１信号分離回路３２，７２遅延回路部３２ａ〜３２ｄ，３６，７２ａ〜７２ｄ，１１４，１１
５遅延回路３３，７３乗算器部３４，３７，７５，７６，７７，１１６，１１７，１１
８，１３５減算器３８移動量演算回路３９フィルタ係数演算回路４０，７４，１３７加算器４１，８０，１３８信号合成回路４２，８１出力端子７３ａ〜７３ｄ乗算器７８フィルタ係数演算回路７９フィルタ係数設定回路９２，１１１閾値処理回路９３，１１２基準位置記憶回路９４，１１３比較回路９５視線移動量演算回路９６，１１９閾値制御回路１３２移動量変換回路１３４移動量制御回路１３６誤差補償回路１６０，１６１，２３０，２３１，２７０，２７１，３
４０，３５０液晶パネル１６２，１６３，２３２，２３３，２７２，２７３，３
５１バックライト１６４，１６５，２３４，２３５，２７４，２７５，３
１２投射レンズ１６６，１６７，２８０，２８１ハーフミラー１６８，１６９，２３８，２３９，２８２，２８３，２
９２，２９２ａ，３２１，３２１ａ反射像１７０，２４２，２８５，３４９，３５３外窓１７１，２４３，２８６，３５０，３５４観察窓１７２，２４４，２８７，３５１，３５５眼１９０，２５０映像信号入力端子１９１，２５１，３１０倍率調整端子１９２，２５２倍率制御回路１９３，２５３同期信号抽出回路１９４，２５４第１のスイッチ回路１９５メモリ回路１９６，２５５第１のメモリ１９７，２５６第２のメモリ１９８，２５８第２のスイッチ回路１９９，２５９，２８４，３１３，３４５頭部センサ２００，２６０表示位置制御回路２０４コントローラ２１０〜２１４，２２１〜２２５，２２２ａ，２２４
ａ，２２５ａ，２６５，２６６領域２２０，２９０人物２２６，２９１，３２０枠２２７，２２８，２２７ａ，２２８ａ像２３６，２３７反射透過板２４０ガラス板２４１モノクロ液晶パネル２５７信号発生回路２６１表示用液晶パネル２６２，３１６遮蔽用液晶駆動回路２６３，３１７遮蔽用液晶パネル２７６，２７７投射ユニット２７８，２７９，３１５駆動部２９３，２９３ａ透過像３００透過液晶パネル３０１透明板３１１ズーム倍率制御回路３１６駆動制御回路３３０頭部搭載型画像表示装置本体（ゴーグル）３３１左眼用表示部３３２右眼用表示部３３３〜３３５垂直移動用モータ３３６，３４２，３４３支え３３８〜３４１水平駆動用モータ３４４ガイド３４７接眼レンズ３４８倍率調整レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察者の頭部位置、頭部方向、及び視線
方向に基づいて表示画像の画角と表示画像全体の移動速
度とを制御して画像表示部に画像を表示する頭部搭載型
画像表示装置であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を頭部情報信号として出力する頭部検出手段と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記頭部検出手段の頭部情報信号と前記視線検出手段の
視線情報信号とを利用して画像を生成する画像生成手段
と、を具備することを特徴とする頭部搭載型画像表示装
置。
【請求項２】観察者の頭部位置、頭部方向、及び視線
方向に基づいて表示画像の画角と表示画像全体の移動速
度とを制御して画像表示部に画像を表示する頭部搭載型
画像表示装置であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、この検出結果
を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、第１の頭部情報信号を入力とし、フィルタ制御信号によ
りフィルタ特性が制御され、その結果を第２の頭部情報
信号として出力する可変フィルタ手段と、前記頭部検出手段の第１の頭部情報信号と前記視線検出
手段の視線情報信号とから頭部移動量と視線移動量を演
算し、前記頭部移動量と前記視線移動量とから前記可変
フィルタ手段の通過帯域を制御するフィルタ制御信号を
生成するフィルタ制御手段と、前記可変フィルタ手段の第２の頭部情報信号と前記視線
検出手段の視線情報信号とを用いて画像を生成する画像
生成手段と、を具備することを特徴とする頭部搭載型画
像表示装置。
【請求項３】前記可変フィルタ手段は、前記頭部検出手段の出力する第１の頭部情報信号を単位
時間ずつ順次遅延させる少なくともｎ（ｎ≧１）個の遅
延回路から成る遅延手段と、前記フィルタ制御手段の出力するフィルタ制御信号によ
りｎ組みフィルタ係数が決定され、前記遅延手段の入力
と前記遅延回路の各出力とに前記フィルタ係数を乗ずる
ｎ＋１個の乗算器から成る乗算手段と、前記ｎ＋１個の乗算器の各出力値を加算して変換頭部情
報信号を出力する加算手段と、前記加算手段の変換頭部情報信号と前記頭部検出手段の
第１の頭部情報信号とを合成して第２の頭部情報信号を
生成する頭部信号合成手段と、を有するものであること
を特徴とする請求項２記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項４】前記フィルタ制御手段は、前記頭部検出手段の出力する第１の前記頭部情報信号か
ら単位時間毎の頭部移動量又は頭部回転量を演算する演
算手段を有し、前記視線方向が前記頭部方向と同じ場合、前記演算手段
の出力する頭部回転量が小さいときにその値が大きい場
合に比較してより低域通過となるフィルタ係数を設定
し、前記視線方向が前記頭部方向と異なる場合に低域通
過となるフィルタ係数を設定するフィルタ制御信号を前
記可変フィルタ手段に与えるものであることを特徴とす
る請求項２又は請求項３記載の頭部搭載型画像表示装
置。
【請求項５】観察者の頭部位置及び頭部方向に基づい
て表示画像の画角と表示画像全体の移動速度とを制御し
て画像表示部に画像を表示する頭部搭載型画像表示装置
であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段
と、前記頭部検出手段の第１の頭部情報信号から、頭部位置
又は頭部方向の単位時間に対する少なくとも第１次微分
値を演算し、前記第１次微分値が所定値未満のときは低
域通過となるフィルタ制御信号を生成し、前記第１次微
分値が所定値以上のときは全域通過となるフィルタ制御
信号を生成するフィルタ制御手段と、前記フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、
その結果を第２の頭部情報信号として出力する可変フィ
ルタ手段と、前記可変フィルタ手段の第２の頭部情報信号を用いて画
像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴と
する頭部搭載型画像表示装置。
【請求項６】前記可変フィルタ手段は、前記頭部検出手段の出力する第１の頭部情報信号を単位
時間ずつ順次遅延させる少なくともｎ（ｎ≧１）個の遅
延回路から成る遅延手段と、前記フィルタ制御手段の出力するフィルタ制御信号によ
りｎ組みフィルタ係数が決定され、前記遅延手段の入力
と前記遅延回路の各出力とに前記フィルタ係数を乗ずる
ｎ＋１個の乗算器から成る乗算手段と、前記ｎ＋１個の乗算器の各出力値を加算して変換頭部情
報信号を出力する加算手段と、前記加算手段の変換頭部情報信号と前記頭部検出手段の
第１の頭部情報信号とを合成して第２の頭部情報信号を
生成する頭部信号合成手段と、を有するものであること
を特徴とする請求項５記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項７】前記フィルタ制御手段は、前記頭部検出
手段の第１の頭部情報信号から頭部位置又は頭部方向の
単位時間に対する少なくとも第１次微分値を演算し、前記遅延手段を構成する第１の遅延回路の入力信号から
出力信号を減算する第１の減算器と、前記遅延手段を構成する第２の遅延回路の入力信号から
出力信号を減算する第２の減算器と、前記第１の減算器の出力から前記第２の減算器の出力を
減算する第３の減算器と、前記第１の減算器の出力を頭部位置又は頭部方向の単位
時間に対する第１次微分値とし、前記第３の減算器の出
力を頭部位置又は頭部方向の単位時間に対する第２次微
分値として夫々入力し、フィルタ係数制御信号を生成す
るフィルタ係数制御手段と、を有し、前記頭部位置又は頭部方向の第１次微分値と前記２次微
分値とが共に所定値以上のときは低域通過となるフィル
タ係数を設定し、前記頭部位置又は頭部方向の第１次微
分値と前記２次微分値とが共に所定値未満のときは全域
通過となるフィルタ係数を設定するフィルタ制御信号を
前記可変フィルタ手段に与えるものであることを特徴と
する請求項５又は請求項６記載の頭部搭載型画像表示装
置。
【請求項８】観察者の頭部位置、頭部方向、及び視線
方向に基づいて表示画像の画角と表示画像全体の移動速
度とを制御して画像表示部に画像を表示する頭部搭載型
画像表示装置であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段
と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記視線検出手段の出力する視線情報信号を利用してそ
の視線移動量が所定値のときには小さい閾値を出力し、
所定値未満のときには大きい閾値を出力する閾値出力手
段と、前記閾値出力手段の閾値と前記頭部検出手段の第１の頭
部情報信号とを比較して、画像をそのまま生成するか画
像を停止させるかを判断し、その結果を第２の頭部情報
信号として出力する第２の頭部情報生成手段と、前記第２の頭部情報生成手段の第２の頭部情報信号と視
線検出手段の視線情報信号とを用いて画像を生成する画
像生成手段と、を具備することを特徴とする頭部搭載型
画像表示装置。
【請求項９】観察者の頭部位置及び頭部方向に基づい
て表示画像の画角と表示画像全体の移動速度とを制御し
て画像表示部に画像を表示する頭部搭載型画像表示装置
であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段
と、前記頭部検出手段の出力を利用して、少なくとも頭部移
動加速度又は頭部回転角速度が所定値以上のときには小
さい閾値を出力し、所定値未満のときには大きい閾値を
出力する閾値出力手段と、前記閾値出力手段の閾値と前記頭部検出手段の第１の頭
部情報信号とを比較して、画像をそのまま生成するか画
像を停止させるかを判断し、その結果を第２の頭部情報
信号として出力する第２の頭部情報生成手段と、前記第２の頭部情報生成手段の第２の頭部情報信号を用
いて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを
特徴とする頭部搭載型画像表示装置。
【請求項１０】前記閾値出力手段は、前記頭部情報信号から単位時間の頭部移動速度又は頭部
回転速度、及び単位時間の頭部移動加速度又は頭部回転
加速度を夫々演算し、その出力に基づき前記閾出力する
ものであることを特徴とする請求項９記載の頭部搭載型
画像表示装置。
【請求項１１】観察者の頭部位置、頭部方向、及び視
線方向に基づいて表示画像の画角と表示画像全体の移動
速度とを制御して画像表示部に画像を表示する頭部搭載
型画像表示装置であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段
と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから移動
量制御信号を出力する移動量制御手段と、前記移動量制御手段の移動量制御信号に基づき、前記第
１の頭部情報信号を変換して第２の頭部情報信号を出力
する移動量変換手段と、前記移動量変換手段の第２の頭部情報信号に基づき画像
を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とす
る頭部搭載型画像表示装置。
【請求項１２】観察者の頭部位置、頭部方向、及び視
線方向に基づいて表示画像の画角と表示画像全体の移動
速度とを制御して画像表示部に画像を表示する画像制御
装置であって、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出手段
と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから移動
量制御信号を出力する移動量制御手段と、前記移動量制御信号に基づき、前記第１の頭部情報信号
を変換して第２の頭部情報信号を出力する移動量変換手
段と、前記第１の頭部情報信号と前記第２の頭部情報信号と前
記移動量制御信号とを入力し、前記第２の頭部情報信号
と前記第１の頭部情報信号との差分値を逐一蓄積したも
のを誤差信号とし、前記誤差信号の累積値に基づき誤差
補償信号を生成する誤差補償手段と、前記第２の頭部情報信号と前記誤差補償信号とを加算す
る加算手段と、前記加算手段の出力に基づき画像を生成する画像生成手
段と、を具備することを特徴とする頭部搭載型画像表示
装置。
【請求項１３】前記移動量制御手段は、予め観察者の定常時の眼球運動が記録されており、前記
視線検出手段の視線情報信号から現在の眼球運動を計測
し、この計測された眼球運動と定常時の眼球運動との差
を演算し、この差に応じた移動量制御信号を出力するも
のであることを特徴とする請求項１２記載の頭部搭載型
画像表示装置。
【請求項１４】前記移動量制御手段は、前記視線情報信号に含まれる視線回転角度と前記第１の
頭部情報信号に含まれる頭部回転角度とを比較し、観察
者の視線と頭部の回転方向が互いに逆方向の場合は、前
記第１の頭部情報信号に含まれる頭部回転角度を抑制す
る移動量制御信号を前記移動量変換手段に出力するもの
であることを特徴とする請求項１２記載の頭部搭載型画
像表示装置。
【請求項１５】外光と表示画像を重ね合わせて観察
し、頭の動きに応じて前記表示画像の表示位置を変化さ
せるシースルータイプの頭部搭載型画像表示装置であっ
て、映像信号を入力する映像信号入力手段と、画像の表示倍率を制御する表示倍率信号を出力する倍率
制御手段と、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出セン
サと、前記第１の頭部情報信号と前記表示倍率信号に基づき、
画像の表示倍率及び表示位置を制御する映像制御手段
と、前記映像制御手段の出力信号を画像として表示する表示
手段と、前記表示手段の画像を所定の大きさで投射する投射レン
ズと、前記投射レンズにより投射された画像を観察者の視界に
入るように反射させると共に、外光も観察者の視界に入
るように透過させる所定の透過率を持ったミラーと、を
具備することを特徴とする頭部搭載型画像表示装置。
【請求項１６】前記表示手段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液晶パネ
ルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光領域が変化す
るバックライトと、を具備するものであることを特徴と
する請求項１５記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項１７】観察者の頭部位置及び頭部方向を検出
し、この検出結果を第１の頭部情報信号として出力する
頭部検出手段と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから前記
ミラー上における観察者の視点位置を演算し、前記ミラ
ー上で前記投射レンズで投射された画像部分を観察して
いる場合には所定の帯域通過制御を行うためのフィルタ
制御信号を生成し、前記ミラー上で前記投射レンズで投
射された画像以外の部分を観察している場合には、全域
通過となるフィルタ制御信号を生成するフィルタ制御手
段と、前記フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、
第２の頭部情報信号を出力する可変フィルタ手段と、を
具備し、前記映像制御手段は、前記第２の頭部情報信号と前記表
示倍率信号とに基づき、画像の表示倍率及び表示位置を
制御することを特徴とする請求項１５記載の頭部搭載型
画像表示装置。
【請求項１８】前記表示手段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液晶パネ
ルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光部分を変化さ
せるバックライトと、を具備することを特徴とする請求
項１５記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項１９】観察者の頭の動きに応じて画像の表示
位置が変化させるシースルータイプの頭部搭載型画像表
示装置であって、映像信号を入力する映像信号入力手段と、画像の表示倍率を制御する表示倍率信号を出力する倍率
制御手段と、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの検出
結果を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出セン
サと、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記表示倍率信号に基づき、
画像の表示倍率及び表示位置を制御する映像制御手段
と、前記映像制御手段の出力信号を画像として表示する表示
手段と、前記表示手段の画像を所定の大きさで投射する投射レン
ズと、透明板と液晶パネルとが表裏一体として形成され、前記
映像制御信号に基づき前記液晶パネルを透過状態又は反
射状態に制御する反射透過板と、を具備することを特徴
とする頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２０】前記表示手段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液晶パネ
ルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光部分を変化さ
せるバックライトと、を具備することを特徴とする請求
項１９記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２１】観察者の頭部位置及び頭部方向を検出
し、これらの検出結果を第１の頭部情報信号として出力
する頭部検出手段と、観察者の視線方向を検出し、この検出結果を視線情報信
号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから前記
反射透過板上における観察者の視点位置を演算し、前記
反射透過板上で前記投射レンズにより投射された画像部
分を観察している場合には、所定の帯域通過制御を行う
フィルタ制御信号を生成し、前記反射透過板上で前記投
射レンズで投射された画像以外の部分を観察している場
合には、全域通過となるフィルタ制御信号を生成するフ
ィルタ制御手段と、前記フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、
この結果を第２の頭部情報信号として出力する可変フィ
ルタ手段と、を備え、前記映像制御手段は、前記第１の頭部情報信号の代わり
の前記第２の頭部情報信号と前記表示倍率信号とに基づ
き、画像の表示倍率及び表示位置を制御することを特徴
とする請求項１５記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２２】前記表示手段は、前記映像制御手段の出力信号を画像に変換する液晶パネ
ルと、前記映像制御手段の出力信号に基づき発光部分を変化さ
せるバックライトと、を具備することを特徴とする請求
項２１記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２３】外光と表示画像を重ね合わせて観察
し、頭の動きに応じて前記表示画像の表示位置を変化さ
せるシースルータイプの頭部搭載型画像表示装置であっ
て、映像信号を入力する映像信号入力手段と、画像の表示倍率を制御する表示倍率信号を出力する倍率
制御手段と、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの結果
を第１の頭部情報信号として出力する頭部検出センサ
と、前記第１の頭部情報信号と前記表示倍率信号に基づき、
画像の表示倍率及び表示位置を制御する映像制御手段
と、前記映像制御手段の出力信号を画像として表示する表示
手段と、前記表示倍率信号に基づき、前記表示手段に表示された
画像を可変倍率に投射する投射レンズと、前記第１の頭部情報信号に基づき、前記表示手段と前記
投射レンズとを映像の投射方向に制御する投射ユニット
駆動手段と、前記投射レンズにより投射された画像を観察者の視界に
入るように反射させる共に、外光を観察者の視界に入る
ように透過させる所定の透過率を持ったミラーと、を具
備することを特徴とする頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２４】観察者の視線方向を検出し、この検出
結果を視線情報信号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから前記
ミラー上における観察者の視点位置を演算し、前記ミラ
ー上で前記投射レンズで投射された画像部分を観察して
いる場合には、所定の帯域通過制御を行うためのフィル
タ制御信号を生成し、前記ミラー上で前記投射レンズで
投射された画像以外の部分を観察している場合には、全
域通過となるフィルタ制御信号を生成するフィルタ制御
手段と、前記フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、
その結果を第２の頭部情報信号として出力する可変フィ
ルタ手段と、を具備し、前記投射ユニット駆動手段は、前記第２の頭部情報信号
に基づき画像の表示倍率及び表示位置を制御することを
特徴とする請求項２３記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２５】観察者の頭の動きに応じて画像の表示
位置が変化するシースルータイプの頭部搭載型画像表示
装置であって、映像信号を入力する映像信号入力手段と、画像の表示倍率を制御する表示倍率信号を出力する倍率
制御手段と、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらを第１
の頭部情報信号として出力する頭部検出センサと、前記第１の頭部情報信号と前記表示倍率信号に基づき、
画像の表示倍率及び表示位置を制御する映像制御手段
と、前記映像制御手段の出力信号を画像として表示する表示
手段と、前記表示倍率信号に基づき、前記表示手段に表示された
画像を可変倍率で投射する投射レンズと、前記第１の頭部情報信号に基づき、前記表示手段と前記
投射レンズとを画像の投射方向に制御する投射ユニット
駆動手段と、透明板と液晶パネルとが表裏一体として形成され、前記
映像制御信号に基づき前記液晶パネルを透過状態又は反
射状態に制御される反射透過板と、を具備することを特
徴とする頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２６】観察者の視線方向を検出し、この検出
結果を視線情報信号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから前記
反射透過板上における観察者の視点位置を演算し、前記
反射透過板上で前記投射レンズで投射された画像部分を
観察している場合には、所定の帯域通過制御を行うため
のフィルタ制御信号を生成し、前記ミラー上で前記投射
レンズで投射された画像以外の部分を観察している場合
には、全域通過となるフィルタ制御信号を生成するフィ
ルタ制御手段と、前記フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、
この結果を第２の頭部情報信号として出力する可変フィ
ルタ手段と、を具備し、前記投射ユニット駆動手段は、前記第２の頭部情報信号
に基づき、画像の表示倍率及び表示位置を制御すること
を特徴とする請求項２５記載の頭部搭載型画像表示装
置。
【請求項２７】外光と表示画像を重ね合わせて観察
し、頭の動きに応じて前記表示画像の表示位置を変化さ
せるシースルータイプの頭部搭載型画像表示装置であっ
て、映像信号を入力する映像信号入力手段と、前記映像信号入力手段の映像信号を表示する液晶パネル
と、前記液晶パネルと観察者との間に位置し、前記液晶パネ
ルの像を観察者の明視距離に結合させる接眼レンズと、観察者から見て前記液晶パネルの後方に位置し、前記接
眼レンズの拡大倍率と逆数の倍率を持つ倍率調整レンズ
と、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの結果
を前記第１の頭部情報信号として出力する頭部検出セン
サと、前記第１の頭部情報信号に基づき、前記液晶パネルと前
記接眼レンズの位置を変化させ画像の視野を制御する表
示部駆動手段と、を具備することを特徴とする頭部搭載
型画像表示装置。
【請求項２８】観察者の視線方向を検出し、この検出
結果を視線情報信号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから観察
者の視点位置を演算し、前記液晶パネル上に表示されて
いる画像部分を観察している場合には、所定の帯域通過
制御を行うフィルタ制御信号を生成し、前記液晶パネル
上に表示されている画像以外の部分を観察している場合
には、全域通過となるフィルタ制御信号を生成するフィ
ルタ制御手段と、前記フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、
その結果を第２の頭部情報信号として出力する可変フィ
ルタ手段と、を具備し、前記表示部駆動手段は、前記第２の頭部情報信号に基づ
き、画像の表示倍率及び表示位置を制御することを特徴
とする請求項２７記載の頭部搭載型画像表示装置。
【請求項２９】観察者の頭の動きに応じて画像の表示
位置が変化するシースルータイプの頭部搭載型画像表示
装置であって、映像信号を入力する映像信号入力手段と、前記映像信号入力手段の映像信号を表示する表示手段
と、前記表示手段と観察者との間に位置し、前記表示手段の
像を観察者の明視距離に結合させる接眼レンズと、観察者の頭部位置及び頭部方向を検出し、これらの結果
を前記第１の頭部情報信号として出力する頭部検出セン
サと、前記第１の頭部情報信号に基づき、前記表示手段と前記
接眼レンズとを上下左右に移動させ所望の位置に制御す
る表示部駆動手段と、を具備することを特徴とする頭部
搭載型画像表示装置。
【請求項３０】観察者の視線方向を検出し、この検出
結果を視線情報信号として出力する視線検出手段と、前記第１の頭部情報信号と前記視線情報信号とから観察
者の視点位置を演算し、前記表示手段上に表示されてい
る画像部分を観察している場合には、所定の帯域通過制
御を行うフィルタ制御信号を生成し、前記表示手段上に
表示されている画像以外の部分を観察している場合に
は、全域通過となるフィルタ制御信号を生成するフィル
タ制御手段と、前記フィルタ制御信号によりフィルタ特性が制御され、
その結果を第２の頭部情報信号として出力する可変フィ
ルタ手段と、を具備し、前記表示部駆動手段は、前記第２の頭部情報信号に基づ
き、画像の表示倍率及び表示位置を制御することを特徴
とする請求項２９記載の頭部搭載型画像表示装置。