JPH09138367A - 画像表示装置及びそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 臨場感ある提示画像を実現し、没入感を増大
させると共に、使用者に現実の物体を見ているような画
像を提示することにより、使用者の眼精疲労等を低減す
ること。 【解決手段】 一対の表示パネル69、70と、これらの表
示パネルに表示される画像に対するそれぞれのレンズ系
２Ｌ、２Ｒとを有し、これらのレンズ系を通して得られ
る虚像53を観察するように構成され、提示虚像53の位置
と両眼視差による画像位置52とを一致させるための虚像
距離制御手段が、表示パネル69、70に独立して画像を提
示する画像生成部61と、虚像距離信号ｄを発生する虚像
距離信号生成部62と、虚像距離信号ｄにより虚像距離を
制御する虚像距離制御部63とを有し、提示画像52に連動
して虚像距離53を連続的に制御するように構成された両
眼式頭部固定型画像表示装置60と、これを用いた画像表
示システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置及び
そのシステムに関し、例えば、個人の画像鑑賞に用いら
れる両眼式頭部固定型臨場感画像表示装置及びそのシス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の両眼式頭部固定型画像表示システ
ムとしては、左右眼に画像生成部により提示画像を発生
させ、使用者に様々なことを体験させる、いわゆるシミ
ュレータシステムが知られている。

【０００３】例えば、コンピュータグラフィックス等で
作製した画像を両眼式頭部固定型画像表示装置で観視
し、あたかも画像中の仮想空間に存在するかのような臨
場感（いわゆる仮想現実（ヴァーチャルリアリティ））
を使用者に体験させるように構成されたものがある。

【０００４】こうした表示装置は、それぞれ画像が表示
される左右の表示部を有し、使用者は左右のレンズ系を
通じて、これら左右の表示部の画像の虚像を観視するよ
うになされている。即ち、画像は、使用者の前方の一定
の距離に、虚像として固定して提示され、また、左右の
両眼視差により立体を表示している。

【０００５】また、一般に、姿勢検出器が市販されてい
る。これは、小型のセンサを複数個内蔵しており、水平
回転、垂直回転、傾きなどの情報を電気的な信号で取り
出すことができる。頭部運動検出器として、この姿勢検
出器を用いている。

【０００６】ところで、上述したように、従来の画像表
示システムにおいては、使用者の前方の固定位置に提示
画像を与えているため（即ち、どの画像も固定位置に提
示されるので）、提示画像による臨場感が乏しく、使用
者に違和感を与える、という問題点があった。

【０００７】また、従来の画像表示システムに用いられ
る画像表示装置は、図19（遠距離の場合）及び図20（近
距離の場合）に示すように、左右の眼50と51との両眼視
差による虚像距離52と使用者に提示される虚像の距離53
とが異なっているため（即ち、両眼視差による画像の距
離52と提示画像の距離53とが異なっている状態で画像を
鑑賞するため）、使用者の眼精疲労や、視力の低下、全
身の疲労、頭痛等を招く、という問題点もあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、臨場
感ある提示画像を実現し、没入感を増大させると共に、
使用者に現実の物体を見ているような画像を提示するこ
とにより、使用者の眼精疲労等を低減することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一対の
表示部と、これらの表示部に表示される画像に対するそ
れぞれのレンズ系とを有し、これらのレンズ系を通して
得られる虚像を観察するように構成された画像表示装置
において、提示虚像の位置と両眼視差による画像位置と
を一致させるための虚像距離制御手段が付設されている
ことを特徴とする画像表示装置に係るものである。

【００１０】また、本発明は、一対の表示部と、これら
の表示部に表示される画像に対するそれぞれのレンズ系
とを有し、これらのレンズ系を通して得られる虚像を観
察するように構成された画像表示装置と；この画像表示
装置に付設され、提示虚像の位置と両眼視差による画像
位置とを一致させるための虚像距離制御手段と；を具備
し、前記虚像距離制御手段が、前記一対の表示部に独立
して画像を提示する画像生成部と、虚像距離信号を発生
する虚像距離信号生成部と、虚像距離信号により虚像距
離を制御する虚像距離制御部とを有し、提示画像に連動
して前記画像表示装置における虚像距離を連続的に制御
するように構成された画像表示システムも提供するもの
である。

【００１１】本発明の画像表示装置及び画像表示システ
ムによれば、使用者に対する提示虚像の位置と視差によ
る画像位置とを一致させるための虚像距離制御手段によ
り、虚像距離を連続的に可変にしているので、臨場感あ
る提示画像を実現し、没入感を増大させると共に、使用
者に現実の物体を見ているような画像を提示することに
より、使用者の眼精疲労等を低減することができる。

【００１２】これに反し、従来の画像表示システムに用
いられる画像表示装置は、上述したように、どの画像も
固定位置に提示されるので、提示画像による臨場感が乏
しく、使用者に違和感を与え、両眼視差による虚像距離
と使用者に提示される虚像の距離とが異なっているため
（即ち、両眼視差による画像の距離と提示画像の距離と
が異なっている状態で画像を鑑賞するため）、使用者の
眼精疲労や、視力の低下、全身の疲労、頭痛等を招いて
しまう。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の画像表示装置において
は、前記虚像距離制御手段が、一対の表示部に独立して
画像を提示する画像生成部と、虚像距離信号を発生する
虚像距離信号生成部と、虚像距離信号により虚像距離を
制御する虚像距離制御部とを有し、提示画像に連動して
虚像距離が連続的に制御されることが望ましい。

【００１４】また、本発明の画像表示装置及び画像表示
システムにおいては、具体的には、画像表示装置が、画
像表示パネルとレンズとを使用者の前方左右に配置し、
虚像の距離を連続的に変化できる機構を有する両眼式頭
部固定型臨場感画像表示装置として構成されている。

【００１５】この場合、画像生成部において使用者の瞳
孔間隔に合わせて左眼用及び右眼用カメラが配置され、
これらの左眼用カメラと右眼用カメラとが対称の向きに
なるように互いに逆向きに同じ角度だけ回転し、前記使
用者の前記瞳孔間隔と前記左眼用及び右眼用カメラのな
す角度とにより、対象物までの距離が決定され、その距
離に応じて、頭部固定型画像表示装置における虚像距離
が連続的に制御されることによって、使用者に現実の物
体を見ているような画像を提示して使用者の疲労を一層
低減できる。即ち、画像表示パネルとレンズとにより形
成される虚像の距離を各人の瞳孔間隔に応じて連続的に
調節するため、提示虚像の距離と両眼視差による虚像の
距離を確実に一致させ、使用者の疲労を一層低減させる
ことができるのである。

【００１６】或いは、画像生成部にカメラが用いられて
いて、対象物までの距離が、カメラの焦点距離又は別に
設けた距離測定器により決定され、その距離に応じて、
頭部固定型画像表示装置における虚像距離が連続的に制
御されることも望ましい。

【００１７】この場合、使用者の左右眼に同一の画像を
提示する画像生成部又はカメラを有し、上記のようにし
て決定された距離に応じて虚像が連続的に制御されるの
がよい。

【００１８】本発明の画像表示装置及び画像表示システ
ムにおいては更に、頭部の動きを検出する頭部運動検出
部を有し、画像生成部及び虚像距離制御部に信号を送っ
て提示画像及び提示虚像距離と連動させると、臨場感あ
る画像提示を実現し、没入感を増大させることができ
る。これに対し、頭部固定型画像表示装置では、装置を
使用者の頭部に固定しているため、そのままでは、頭部
の運動によって通常生じる画像の変化がなく、臨場感に
乏しく、違和感を感じることがある。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例について詳細に説明す
る。

【００２０】図１〜図８は、本発明を両眼式頭部固定型
画像表示装置及びそのシステムに適用した第１の実施例
を示すものである。

【００２１】図１は本実施例による画像表示装置を含む
画像表示システムの構成を示す概略図であり、図２はそ
の動作のフロー図である。このシステムは、基本的に
は、頭部固定型画像表示装置60と、画像生成部61と、虚
像距離信号生成部62と、虚像距離制御部63と、頭部運動
検出部64とによって構成されている。画像生成部61とし
て左右眼画像信号生成装置65、66、虚像距離制御部63と
して虚像距離演算装置67を用いている。

【００２２】次に、このシステムの動作を説明すると、
まず、画像同期信号ａが右眼用画像信号生成装置66から
左眼用画像信号生成装置65に送られる。これらの画像信
号生成装置は、画像同期信号により同期を保ちながら、
左右眼に適切な視差を与える画像信号右ｂ及び画像信号
左ｃを送る。

【００２３】そして、画像表示パネル駆動装置68によ
り、両眼式頭部固定型画像表示装置60に取り付けられた
右眼画像表示パネル69（後述の表示部１Ｒに対応）と左
眼画像表示パネル70（後述の表示部１Ｌに対応）に画像
を表示して、使用者の左右眼に独立に画像を提示する。

【００２４】ここで、画像信号生成装置65、66としては
ＣＧ画像レンダリングボード内蔵ＵＮＩＸ型コンピュー
ターを使用し、画像表示パネル駆動装置68としてはＮＴ
ＳＣデコーダ回路内蔵ＬＣＤドライバー回路を使用す
る。

【００２５】また、右眼用画像信号生成装置66と兼用と
なっている虚像距離信号生成装置62から、設定された虚
像距離信号ｄを虚像距離演算装置67に送る。虚像距離演
算装置67では、虚像距離信号ｄに応じた適切なモータ制
御信号ｅをインターフェースボード71を介し、両眼式頭
部固定型画像表示装置60に固定されたモータ72に送る。
モータ72の回転によって、使用者は、設定された虚像距
離に画像を鑑賞することができる。

【００２６】ここで、虚像距離信号生成装置62としては
ＵＮＩＸ型コンピューターを使用し、虚像距離演算装置
67としてはＭＳＤＯＳ型コンピューターを使用する。

【００２７】頭部固定型画像表示装置60には、使用者の
頭部運動に応じ、頭部運動信号ｆを一定の周期で発生す
る頭部運動検出器64（例えば圧電振動型回転検出センサ
ー）が設けられている。

【００２８】使用者が、鑑賞している画像に反応して頭
部を運動させると、頭部運動検出器64からの頭部運動信
号ｆが右眼用画像信号生成装置66に送られる。そして、
頭部運動に反映された新たな左右眼の画像信号ｂ、ｃを
発生すると共に、新たな虚像距離信号ｄを発生する。

【００２９】この新しい画像信号ｂ、ｃは、画像表示パ
ネル駆動装置68を介して、左右画像表示パネル69、70に
送られ、使用者に新しい画像が提示される。同時に、虚
像距離信号ｄが虚像距離演算装置67に送られ、使用者の
前方の適切な位置に画像を表示する。

【００３０】本実施例によれば、使用者に提示する画像
信号を左右眼独立に発生させ、かつ、画像信号に応じた
虚像距離を連続的に変化させる手段を設けているので、
図３及び図４に示すように、使用者に対する提示虚像の
位置53と視差による画像位置52とを確実に一致させるこ
とができる。即ち、虚像距離を連続的に可変にしている
ので、臨場感ある提示画像を実現し、没入感を増大させ
ると共に、使用者に現実の物体を見ているような画像を
提示することにより、使用者の眼精疲労等を低減するこ
とができる。

【００３１】特に、使用者の頭部の動きを検出し、提示
される画像及び虚像距離に反映させる機構を設けている
ことは、臨場感ある画像提示を確実に実現し、没入感を
十分に増大させることができる。

【００３２】なお、上記の両眼式頭部固定型画像表示装
置60としては、例えば、図５〜図８に示す如く特開平６
−１２３８５２号に開示された例を採用することができ
る。

【００３３】図５はこの表示装置60の全体の外観、図６
はその光学系、図７はその機構の配置、さらに図８はそ
の機構の外観をそれぞれ示している。図５〜図８におい
て、バックライト及び表示用液晶パネルが組み合わされ
た左右の表示部（表示パネル）１Ｌ、１Ｒに対して、そ
れぞれ左右のレンズ系２Ｌ、２Ｒが設けられている。そ
して、これらのレンズ系２Ｌ、２Ｒの光軸が、45°傾け
て配置されたビームスプリッタ３で反射されて折曲さ
れ、使用者の左右の眼球に入射する。また、ビームスプ
リッタ３の前方には液晶シャッタ４が減光手段として配
置されている。

【００３４】これらの左右の表示部１Ｌ、１Ｒ、左右の
レンズ系２Ｌ、２Ｒ、ビームスプリッタ３及び液晶シャ
ッタ４は、任意の筐体５内に収納されている。この筐体
５は、内部をつや消し黒で塗装した光を透過しない素材
で形成され、頭部装着部材６の前側ホルダーテーブル７
に配設されている。この頭部装着部材６を頭に装着する
ことにより、虚像を観視し得るようになされている。

【００３５】ホルダーテーブル７の上側には左右の表示
部１Ｌ、１Ｒ及び左右のレンズ系２Ｌ、２Ｒが設けら
れ、その下側にはビームスプリッタ３及び液晶シャッタ
４が設けられている。また図中において、ホルダーテー
ブル７の上側で、眼鏡型ディスプレイ装置の外側のケー
ス部材は省略されている。

【００３６】また、左右の表示部１Ｌ、１Ｒは、それぞ
れリニアスライダ11Ｌ、11Ｒに固定されている。これら
のリニアスライダ11Ｌ、11Ｒは共通のスライダ軸12に取
り付けられ、これによって左右の表示部１Ｌ、１Ｒが左
右に移動し得るようになされている。リニアスライダ11
Ｌ、11Ｒには、それぞれリンク機構に接続されるピン19
Ｌ、19Ｒが設けられている。

【００３７】そして、左右の表示部１Ｌ、１Ｒ、リニア
スライダ11Ｌ、11Ｒ及びスライダ軸12の全体が、スライ
ダ軸13に沿って上下に移動し得るように構成されてい
る。左右の表示部１Ｌ、１Ｒの中間には視度調節用のモ
ータ72が設けられている。このモータ72によって、左右
の表示部１Ｌ、１Ｒ、リニアスライダ11Ｌ、11Ｒ及びス
ライダ軸12の全体を筐体５に対して上下に移動させる。

【００３８】また、左右のレンズ系２Ｌ、２Ｒは、それ
ぞれリニアスライダ21Ｌ、21Ｒに固定されている。これ
らのリニアスライダ21Ｌ、21Ｒは共通のスライダ軸22に
取り付けられ、これによって左右のレンズ系２Ｌ、２Ｒ
が左右に移動し得るようになされている。スライダ軸22
は筐体５に対して固定され、左右のレンズ系２Ｌ、２
Ｒ、リニアスライダ21Ｌ、21Ｒ及びスライダ軸22の全体
が筐体５に対して上下に固定されている。これらのリニ
アスライダ21Ｌ、21Ｒには、それぞれリンク機構に接続
される縦溝29Ｌ、29Ｒが設けられている。

【００３９】また、筐体５の中央上部には、瞳孔間距離
を調節するためのつまみ31が配置され、このつまみ31と
同軸に設けられたギア32の回転が、半円形ギア33を介し
て駆動ギア34Ｌ、34Ｒに伝えられる。これらの駆動ギア
34Ｌ、34Ｒは互いに噛み合わされて逆方向に回転駆動さ
れる。これらの駆動ギア34Ｌ、34Ｒにはそれぞれ扇形ギ
ア35Ｌ、35Ｒが噛み合わされている。

【００４０】更に、それぞれの扇形ギア35Ｌ、35Ｒに
は、一体に第１のスライド用アーム36Ｌ、36Ｒが設けら
れる。これらのスライド用アーム36Ｌ、36Ｒの一端は、
共通の回動軸37に回動自在に軸支されている。また、こ
のスライド用アーム36Ｌ、36Ｒの中間部は、それぞれジ
ョイント板38Ｌ、38Ｒを介して第２のスライド用アーム
39Ｌ、39Ｒの中間部にリンクされている。これらのスラ
イド用アーム39Ｌ、39Ｒの一端は、それぞれ回動軸40
Ｌ、40Ｒに回動自在に軸支されている。

【００４１】そして、このスライド用アーム39Ｌ、39Ｒ
の他端にそれぞれスライドピン41Ｌ、41Ｒが設けられ、
これらのスライドピン41Ｌ、41Ｒはリニアスライダ21
Ｌ、21Ｒに設けられた縦溝29Ｌ、29Ｒに挿入される。ま
た、スライド用アーム36Ｌ、36Ｒの他端には、その基線
に沿って長孔42Ｌ、42Ｒが設けられ、これらの長孔42
Ｌ、42Ｒにはリニアスライダ11Ｌ、11Ｒに設けられたピ
ン19Ｌ、19Ｒが挿入される。

【００４２】従って、使用者がつまみ31を回すことによ
って、スライド用アーム36Ｌ、36Ｒが回動し、更にジョ
イント板38Ｌ、38Ｒを介してスライド用アーム39Ｌ、39
Ｒが回動する。これによって、スライドピン41Ｌ、41Ｒ
を介してリニアスライダ21Ｌ、21Ｒが左右に対称に移動
し、瞳孔間距離を調節できる。

【００４３】また、モータ72が上述した制御信号ｅによ
って回転すると、その回転軸に係合した送り機構で、表
示部１Ｌ、１Ｒ、リニアスライダ11Ｌ、11Ｒ及びスライ
ダ軸12の全体が筐体５に対して上下に移動する。一方、
レンズ系２Ｌ、２Ｒ、リニアスライダ21Ｌ、21Ｒ及びス
ライダ軸22の全体は筐体５に対して上下に固定されてい
る。これによって、左右の表示部１Ｌ、１Ｒと左右のレ
ンズ系２Ｌ、２Ｒとの間が接近又は離間し、視度を調節
し得る。

【００４４】この場合、左右の表示部１Ｌ、１Ｒは上下
に移動する際、スライド用アーム36Ｌ、36Ｒの他端の長
孔42Ｌ、42Ｒに沿ってその位置が左右に移動する。更
に、スライド用アーム36Ｌ、36Ｒは、その回動軸37が左
右のレンズ系２Ｌ、２Ｒの主点軸上の中央の点とされる
と共に、基線がそれぞれのレンズ系２Ｌ、２Ｒの焦点を
通るようにスライド用アーム36Ｌ、36Ｒ、ジョイント板
38Ｌ、38Ｒ、スライド用アーム39Ｌ、39Ｒのリンク機構
が形成されている。

【００４５】従って、この表示装置において、瞳孔間距
離に応じて左右のレンズ系２Ｌ、２Ｒが左右対称に移動
すると共に、左右のレンズ系２Ｌ、２Ｒの主点軸上の中
央の点とそれぞれのレンズ系２Ｌ、２Ｒの焦点とを結ぶ
線分上で左右の表示部１Ｌ、１Ｒが移動する。

【００４６】図９〜図17は、本発明を両眼式頭部固定型
画像表示装置及びそのシステムに適用した第２の実施例
を示すものである。

【００４７】本実施例は、上述した第１の実施例に比べ
て、画像信号生成装置66、67の代わりにカメラを用いた
システムとしている点で異なるが、共通する部分は共通
符号を付してその説明を省略することがある。

【００４８】図９は、画像信号生成装置の代わりにカメ
ラを用いた場合の構成を示す画像表示システム全体の概
略図であり、図10はその動作のフロー図である。図11〜
図14は左右のカメラと対称物の位置関係を示した説明図
であり、図15は左右のカメラとカメラ台と対象物を示し
た斜視図、図16及び図17は距離決定方法の説明図であ
る。

【００４９】本実施例による画像表示装置を含む画像表
示システムは、基本的には、頭部固定型画像表示装置60
と、画像生成部81と、虚像距離信号生成部82と、虚像距
離制御部83と、頭部運動検出部64とによって構成されて
いる。

【００５０】ここで、虚像距離信号生成部82としては右
眼用カメラ台モーターに内蔵された角度センサー内蔵Ｃ
ＰＵ小型ボードを使用し、虚像距離制御信号部83として
はモーターコントロールボード内蔵ＭＳＤＯＳ型コンピ
ューターを使用する。

【００５１】このシステムの動作を説明すると、まず、
虚像距離制御装置を兼ねたカメラ制御装置87（例えばＭ
ＳＤＯＳ型コンピューター）から、カメラ台制御信号ｇ
が右眼用カメラ台モータ91と左眼用カメラ台モータ90に
送られる（右眼用カメラ86からは距離測定信号ｊが送ら
れてくることもある）。これは、カメラ台同期信号ｈに
より、左右のカメラ85、86の向きの同期を保って（互い
に逆向きに同じ角度だけ回転させ）、図10に示すように
２つのカメラ85、86の角度を調節する。ここで使用する
カメラは例えばＣＣＤエリアセンサー型小型ビデオカメ
ラである。

【００５２】右眼用カメラ86及び左眼用カメラ85から画
像信号右ｂ及び画像信号左ｃが送られ、画像表示パネル
駆動装置68により、両眼式頭部固定型画像表示装置60に
取り付けられた右眼画像表示パネル69と左眼画像表示パ
ネル70に画像を表示して、使用者の左右眼に独立に画像
を提示する。

【００５３】これと同時に、虚像距離（演算）制御装置
87（例えばＭＳＤＯＳ型コンピューター）から、カメラ
台制御信号ｇに応じた適切なモータ制御信号ｅをインタ
ーフェースボード71を介し、両眼式頭部固定型画像表示
装置60に固定されたモータ72に送る。モータ72の回転に
よって、使用者は、設定された虚像距離に画像を鑑賞す
ることができる。

【００５４】頭部固定型画像表示装置60には、使用者の
頭部運動に応じ、頭部運動信号ｆを一定の周期で発生す
る頭部運動検出器64が設けられている。

【００５５】使用者が、鑑賞している画像に応じて頭部
を運動させると、頭部運動検出器64からの頭部運動信号
ｆがカメラ方向制御装置88（例えばモーターコントロー
ルボード内蔵ＭＳＤＯＳ型コンピューター）に送られ
る。そして、頭部運動に対応して、カメラ方向制御信号
ｉが発生して、カメラ方向台モータ89に送られ、画像方
向全体を変化させる。

【００５６】図11〜図14に示すように、左右眼のカメラ
85、86は、使用者の瞳孔間隔と同じ間隔に配置してい
る。そして、実物（対象物）92の位置までの距離を虚像
距離と同一にして頭部装置ディスプレイに表示する。

【００５７】図15に示すように、カメラ方向台モータ89
は、左右眼のカメラ85、86を取り付けているカメラ取付
け台（カメラ方向台）93を回転させる。カメラ方向台モ
ータ89が取り付けられているカメラ方向台93の取付け板
94は、垂直ベルト95によって垂直モータ96と連結されて
おり、回転できるようになっている。垂直モータ96が取
り付けられている垂直取付け板97は、水平ベルト98によ
って水平取付け台99上の水平モータ100 に連結されてお
り、回転できるようになっている。これによって、カメ
ラ取付け台93は、使用者の頭部運動に応じて、動くこと
ができる。

【００５８】新しい画像信号は、画像表示パネル駆動装
置68を介して、左右の画像表示パネル69、70に送られ、
使用者に新しい画像が提示される。

【００５９】本実施例によれば、画像表示パネルとレン
ズを各人の瞳孔間隔に合わせながら連続的に虚像の距離
を調節できる機構を有しているので、使用者に現実の物
体を見ているような画像を提示して使用者の疲労を低減
することができる。その他、上述した第１の実施例と同
様の機構によって、同様の優れた効果を得ることができ
る。

【００６０】これらの相互作用によって、使用者の周り
に人工的な空間を形成し、使用者の臨場感を増すことが
できる。

【００６１】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
した実施例は本発明の技術的思想に基づいて種々の変形
が可能である。

【００６２】例えば、次に示すように、上述した方式に
代わる様々な方式を採用することができる。 （１）画像信号生成装置と虚像距離信号生成装置を独立
に設ける方式。 （２）虚像距離信号生成装置と虚像距離演算装置を兼ね
る方式。 （３）使用者の動きに応じた反力を与える機構を別に設
け、使用者の動きに反映された提示画像と併用する方
式。 （４）液晶ではない画像表示パネルを用いて、画像を提
示する方式。 （５）各装置を接続するために、例えば、無線や電話回
線のようなネットワークを用いる方式。 （６）左右のいずれかを画像信号生成装置とし、他の側
をカメラとする方式。 （７）頭部運動検出器の水平回転成分によってのみ、提
示画像を連動させる方式。

【００６３】（８）図16及び図17に示すように、虚像の
距離を左右眼のカメラ85と86の間隔と向きによって決め
るのではなく、いずれかの焦点距離又は別に設けた距離
測定器101(例えばモーター角度センサー内蔵小型ＣＰＵ
ボード）により決定し、虚像距離制御装置87に虚像距離
測定信号ｊを送って虚像距離を制御する方式。

【００６４】（９）図18に示すように、使用者の左右眼
に同一の画像を提示し、虚像距離信号生成器、両眼用カ
メラ102(例えばＣＣＤエリアセンサー型オートフォーカ
スビデオカメラ）の焦点距離又は距離測定器101 により
決定された虚像距離に応じて、使用者に提示する画像の
虚像距離を制御する方式。

【００６５】なお、上述した両眼式頭部固定型画像表示
装置の構造や形状等は種々変化させてよい。更に、上述
の実施例においては、本発明をヴァーチャルリアリティ
に用いる表示装置に適用したが、本発明はこれに限ら
ず、例えばコンピュータの表示装置等、種々のディスプ
レイ装置に適用することもできる。

【００６６】

【発明の作用効果】本発明による画像表示装置及びその
システムは、上述した如く、一対の表示部と、これらの
表示部に表示される画像に対するそれぞれのレンズ系と
を有し、これらのレンズ系を通して得られる虚像を観視
するように構成され、提示虚像の位置と両眼視差による
画像位置とを一致させるための虚像距離制御手段が付設
されており、また、虚像距離制御手段が、前記一対の表
示部に独立して画像を提示する画像生成部と、虚像距離
信号を発生する虚像距離信号生成部と、虚像距離信号に
より虚像距離を制御する虚像距離制御部とを有し、提示
画像に連動して虚像距離を連続的に制御するように構成
されているので、次の如き顕著な効果を得ることができ
る。

【００６７】即ち、使用者に対する提示虚像の位置と視
差による画像位置とを一致させるための虚像距離制御手
段により、虚像距離を連続的に可変にしているので、臨
場感ある提示画像を実現し、没入感を増大させると共
に、使用者に現実の物体を見ているような画像を提示す
ることにより、使用者の眼精疲労等を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による両眼式頭部固定型
画像表示システムの概略図である。

【図２】同システムの動作フロー図である。

【図３】同システムにおける虚像距離（遠距離）の制御
を説明するための概略図である。

【図４】同システムにおける虚像距離（近距離）の制御
を説明するための概略図である。

【図５】同システムに用いる両眼式頭部固定型画像表示
装置の一例の斜視図である。

【図６】同表示装置の光学系の斜視図である。

【図７】同表示装置の機構を示す斜視図である。

【図８】同表示装置の機構部を説明するための斜視図で
ある。

【図９】本発明の第２の実施例による両眼式頭部固定型
画像表示システムの概略図である。

【図10】同システムの動作フロー図である。

【図11】同システムにおける対象物の距離（遠距離での
カメラ側）を決める状況を説明するための概略図であ
る。

【図12】同システムにおける虚像距離（遠距離での表示
側）の制御を説明するための概略図である。

【図13】同システムにおける対象物の距離（近距離での
カメラ側）を決める状況を説明するための概略図であ
る。

【図14】同システムにおける虚像距離（近距離での表示
側）の制御を説明するための概略図である。

【図15】同システムにおける対象物の距離を決めるため
の機構を示す概略斜視図である。

【図16】本発明の他の実施例による虚像距離の制御を説
明するための概略図である。

【図17】本発明の他の実施例による虚像距離の制御を説
明するための概略図である。

【図18】本発明の更に他の実施例による虚像距離の制御
を説明するための概略図である。

【図19】従来例における対象物の距離と虚像距離との関
係（遠距離）を説明するための概略図である。

【図20】同関係（近距離）を説明するための概略図であ
る。

【符号の説明】 50、51・・・眼球 52、92・・・対象物の位置（像位置） 53・・・虚像位置 60・・・両眼式頭部固定型画像表示装置 61、81・・・画像生成部 62、82・・・虚像距離信号生成部又は装置 63・・・虚像距離制御部 64・・・頭部運動検出部又は検出器 65、85・・・左眼用信号生成装置 66、86・・・右眼用信号生成装置 67・・・虚像距離演算装置 68・・・画像表示パネル駆動装置 69・・・右眼画像表示パネル 70・・・左眼画像表示パネル 71・・・インターフェースボード 72・・・モータ 85・・・左眼用カメラ 86・・・右眼用カメラ 87・・・虚像距離制御装置／カメラ制御装置 88・・・カメラ方向制御装置 89・・・カメラ方向台モータ 90・・・左眼用カメラ台モータ 91・・・右眼用カメラ台モータ 93・・・カメラ方向台 95・・・垂直ベルト 96・・・垂直モータ 98・・・水平ベルト 99・・・水平モータ 101 ・・・距離測定器 102 ・・・両眼用カメラ ａ・・・画像同期信号 ｂ・・・画像信号右 ｃ・・・画像信号左 ｄ・・・虚像距離信号 ｅ・・・モータ制御信号 ｆ・・・頭部運動信号 ｇ・・・カメラ台制御信号 ｈ・・・カメラ台同期信号 ｉ・・・カメラ方向制御信号 ｊ・・・虚像距離測定信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 彰 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の表示部と、これらの表示部に表示
   される画像に対するそれぞれのレンズ系とを有し、これ
   らのレンズ系を通して得られる虚像を観察するように構
   成された画像表示装置において、 提示虚像の位置と両眼視差による画像位置とを一致させ
   るための虚像距離制御手段が付設されていることを特徴
   とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 虚像距離制御手段が、 一対の表示部に独立して画像を提示する画像生成部と、 虚像距離信号を発生する虚像距離信号生成部と、 虚像距離信号により虚像距離を制御する虚像距離制御部
   とを有し、提示画像に連動して虚像距離が連続的に制御
   される、請求項１に記載した画像表示装置。
3. 【請求項３】 一対の表示部と、これらの表示部に表示
   される画像に対するそれぞれのレンズ系とを有し、これ
   らのレンズ系を通して得られる虚像を観察するように構
   成された画像表示装置と；この画像表示装置に付設さ
   れ、提示虚像の位置と両眼視差による画像位置とを一致
   させるための虚像距離制御手段と；を具備し、前記虚像
   距離制御手段が、 前記一対の表示部に独立して画像を提示する画像生成部
   と、 虚像距離信号を発生する虚像距離信号生成部と、 虚像距離信号により虚像距離を制御する虚像距離制御部
   とを有し、提示画像に連動して前記画像表示装置におけ
   る虚像距離を連続的に制御するように構成された画像表
   示システム。
4. 【請求項４】 画像表示装置が、画像表示パネルとレン
   ズとを使用者の前方左右に配置し、虚像の距離を連続的
   に変化できる構造を有する両眼式頭部固定型臨場感画像
   表示装置として構成されている、請求項１又は３に記載
   した画像表示装置又はそのシステム。
5. 【請求項５】 画像生成部において使用者の瞳孔間隔に
   合わせて左眼用及び右眼用カメラが配置され、 これらの左眼用カメラと右眼用カメラとが対称の向きに
   なるように互いに逆向きに同じ角度だけ回転し、 前記使用者の前記瞳孔間隔と前記左眼用及び右眼用カメ
   ラのなす角度とにより、対象物までの距離が決定され、 その距離に応じて、頭部固定型画像表示装置における虚
   像距離が連続的に制御される、請求項４に記載した画像
   表示装置又はそのシステム。
6. 【請求項６】 画像生成部にカメラが用いられていて、 対象物までの距離が、カメラの焦点距離又は別に設けた
   距離測定器により決定され、 その距離に応じて、頭部固定型画像表示装置における虚
   像距離が連続的に制御される、請求項４に記載した画像
   表示装置又はそのシステム。
7. 【請求項７】 使用者の左右眼に同一の画像を提示する
   画像生成部又はカメラを有し、請求項６において決定さ
   れた距離に応じて虚像が連続的に制御される、請求項４
   に記載した画像表示装置又はそのシステム。
8. 【請求項８】 頭部の動きを検出する頭部運動検出部を
   有し、画像生成部及び虚像距離制御部に信号を送って提
   示画像及び提示虚像距離と連動させる、請求項４、５、
   ６又は７に記載した画像表示装置又はそのシステム。