【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、仮想現実感を与えるための視覚映像の提示や、ロボットの遠隔操作のための視覚映像の提示に好適な広視野映像提示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のための映像提示装置として、ヘルメットにおける眼前部に液晶ディスプレイを配置し、頭の動きに連動する映像を提示するようにしたヘッドマウントディスプレイ等が開発されている。 しかしながら、それらの映像提示装置は、頭とディスプレイの位置関係が変化しないだけで、映像が視線の動きに対応できないため、視線を動かすことにより提示映像の周辺エッジが見えることになり、窓を通して映像を見ている感覚があって、臨場感に欠けるという問題があった。 また、従来の映像提示装置では、その構造上、液晶ディスプレイを大きくすることが困難であり、液晶ディスプレイの提示画面のみを光学的に拡大して大きくすると解像度が悪くなり、この点でも臨場感に欠けていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる技術的課題は、仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のための映像提示を行うに際し、ディスプレイの位置を頭の動きに連動させることもできるが、それだけではなく、特に視線の動きに対応してディスプレイを動かし、ディスプレイに提示される映像もそれに合わせて変化させることにより、提示映像の周辺エッジが見えないようにし、
それにより、視野を広くして臨場感を高めた広視野映像提示装置を提供することにある。 本発明のさらに他の付帯的な技術的課題は、人の目が視野の中心部分である視線方向だけで解像度が著しく高いことに着目し、上記広視野映像提示装置において、広い視野を有しながらも、
視野の中心部分だけの解像度を高め、それによって全体的に解像度を高く感じさせことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するための本発明の広視野映像提示装置は、ディスプレイ装置に、眼前に提示映像を表示するディスプレイを配設すると共に、視線の方向を検出する視線検出センサを設け、
上記ディスプレイ装置に、上記視線検出センサの出力に基づいて、そのディスプレイ装置の表示の中心を視線方向に一致させるように動かす駆動機構を設け、上記ディスプレイに、視線検出センサの出力に基づいてその視線方向の映像信号を送る映像信号発生装置を接続することにより構成される。

【０００５】上記広視野映像提示装置においては、頭の動きを検出する検出装置を設け、ディスプレイ装置に設けた駆動機構に、ディスプレイ装置の位置を頭の動きに連動させる機能をもたせたることができ、更に、視線方向の中心の高解像度映像を提示映像の中心部に重畳提示するための高解像度ディスプレイを備え、その高解像度ディスプレイに、視線検出センサの出力に基づいて視線方向中心部の映像信号を送る高解像度映像信号発生装置を接続することもできる。

【０００６】

【作用】上記構成を有する広視野映像提示装置は、そのディスプレイ装置の前に頭を配置して、ディスプレイにより眼前に仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のための提示映像を表示するが、その際、視線の方向が視線検出センサで検出され、その出力に基づいて駆動機構を動作させ、ディスプレイの中心を視線方向に一致させるようにディスプレイ装置を動かし、更に、上記視線検出センサの出力に基づいて制御される映像信号発生装置により、ディスプレイにはその視線方向の映像信号が送られる。 そのため、提示映像の周辺エッジが見えたりすることがなく、視野が広くなって臨場感が著しく高められる。

【０００７】また、上記広視野映像提示装置においては、頭の動きを検出する検出装置を設け、その出力に基づいて制御される駆動機構によりディスプレイ装置の位置を頭の動きに連動させ、あるいは、上記視線検出センサの出力に基づいて制御される高解像度映像信号発生装置により高解像度ディスプレイに視線方向中心の高解像度映像を表示し、前記提示映像の中心部にその高解像度映像を重畳提示することにより、より広い視野をもち、
その広い視野範囲で一層臨場感ある提示画像を高解像度で表示することができる。

【０００８】

【実施例】図１及び図２は、本発明に係る広視野映像提示装置の実施例を示している。 図１に概略的に示すように、この広視野映像提示装置は、図示を省略している装置本体に左右一対のディスプレイ装置１を可動に支持させたものである。 この広視野映像提示装置は、ディスプレイ装置１を備えたヘルメット状ではなく、一つの固定的または準固定的な装置として設置され、そのディスプレイ装置１の前に被験者の頭部を挿入する状態で使用されるものである。

【０００９】上記ディスプレイ装置１は、図２にその構成を模式的に示すように、被験者の目Ｅの直前に位置せしめられる接眼レンズ系２と、可視光反射ミラー３と、
レンズ系４と、提示映像を表示するディスプレイ５とを備えている。 これらは、被験者が、接眼レンズ系２、ミラー３及びレンズ系４を介して、ディスプレイ５に表示された所要の提示映像を見られるように、その像を眼前に結像させるものである。 図３には、そのディスプレイ５による提示映像６を例示している。 なお、上記ミラー３は、可視光は全て反射させるが赤外光は透過するものである。

【００１０】また、上記ディスプレイ装置１には、ハーフミラー７、レンズ系８を介して、図３に例示する視線方向の中心の高解像度映像１０を上記提示映像６の中心部に重畳提示するための高解像度ディスプレイ９を備えている。 この高解像度ディスプレイ９による中心部の高解像度映像１０は、人の目が視野の中心部分である視線方向だけで解像度が著しく高いことに着目し、ディスプレイ装置１において、広い視野を有しながらも、視野の中心部分だけの解像度を高め、それによって全体的に解像度を高く感じさせるために有効なものである。

【００１１】一方、視線の方向を検出するため、上記ディスプレイ装置１には、視線検出センサ１５を設けている。 この視線の方向の検出は、赤外発光ＬＥＤ１６から投射される赤外光を、集光レンズ１７を通して赤外光用ハーフミラー１８において反射させ、更に被験者の目Ｅ
で反射した反射光をミラー３、ハーフミラー１８及びレンズ系１９を通して、上記視線検出センサ１５で受光することにより行うものである。 視線検出センサ１５としては、ＣＣＤカメラを用いて視線方向を検知することもできるが、４分割のフォトダイオードを用いることもできる。 このフォトダイオードは、計測対象の光を４つのフォトダイオードの交差する中心部に結像させ、それらのフォトダイオードの出力の差により目の動き（向き）
を検出するものである。

【００１２】また、上記ディスプレイ装置１には、視線の方向を検出する上記視線検出センサ１５の出力に基づいて、そのディスプレイ装置１の表示の中心を視線方向に一致させるように動かす駆動機構２０を設けている。
この駆動機構２０は、装置本体に可動に支持させたディスプレイ装置１を、被験者の目Ｅに対して上下に動かすと共に、左右にも動かせるようにしたもので、上下方向の駆動のためには、ディスプレイ装置１をそれに固定した円弧状の駆動部材２１における左右両側の軸２２のまわりに回転させるために、その軸２２上に固定した部分歯車２３に対して装置本体側に設けた駆動歯車２４を噛合させ、また、左右方向の駆動のためには、上記駆動部材２１をその円弧に沿って駆動するために、駆動部材２
１上に設けた歯２５に駆動歯車２６を噛合させている。
なお、上記駆動歯車２４及び駆動歯車２６の一方は、他の駆動歯車で駆動される部材上に配設しておく必要がある。

【００１３】上記ディスプレイ５に提示映像を表示するため、そのディスプレイ５には、視線検出センサ１５の出力に基づいて制御され、検出された視線方向の映像６
（図３）を表示するための映像信号を送る図示しない映像信号発生装置を接続し、また、上記高解像度ディスプレイ９には、同様に視線検出センサ１５の出力に基づいて制御され、検出された視線方向中心部の高解像度映像１０の映像信号を送るための図示しない高解像度映像信号発生装置を接続している。

【００１４】従って、上記ディスプレイ装置１の前の駆動部材２１内に頭を配置して、ディスプレイ５，９により眼前に仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のための提示映像６，１０を表示する際に、視線検出センサ１
５の出力に基づいて駆動機構２０を動作させ、ディスプレイ５，９の中心をセンサ１５で検出した視線方向に一致させるようにディスプレイ装置１を動かし、更に、上記視線検出センサ１５の出力に基づいて制御される映像信号発生装置により、ディスプレイ５，９にはその視線方向の映像信号が送られ、そのため、目Ｅを動かしても提示映像の周辺エッジが見えたりすることがなく、視野が広くなって臨場感が著しく高められた映像を提示することが可能になる。 図３中には、視線の中心位置をＣ ₀
からＣ ₁に移動させた時の提示映像６ａ及び高解像度映像１０ａを付記している。

【００１５】前記提示映像６及び高解像度映像１０を得るための映像信号は、コンピュータグラフィックスの利用により発生させることもできるが、図４に示すように、ディスプレイ５に表示するための映像信号を得るＣ
ＣＤカメラ３０と、ディスプレイ９に表示するための映像信号を得るＣＣＤカメラ３１を、ハーフミラー３２により同軸配置とし、それらによって、ディスプレイ５，
９と同様に目Ｅの視線の動きに合わせて、即ち、視線検出センサ１５の出力に基づいて上下、左右に動かしながら撮像することにより発生させることもできる。

【００１６】また、上記広視野映像提示装置においては、図示していないが、従来の装置と同様に、被験者の頭の動きを検出する検出装置を設けることもできる。 この検出装置は、頭にバンド等を直接的に固定して、その動きを装置本体側で機械的に検出できるようにした機構や、頭の複数個所に取り付けた信号発生器からの信号を受信して頭の動きを検出するような機構によって構成することができる。 この検出装置は、その出力によりディスプレイ装置１に設けた駆動機構２０を動作させ、ディスプレイ装置１の位置を頭の動きに連動させるために機能することになる。 勿論、頭の動きに応じて提示映像を変える必要があるため、その検出装置の出力は、ディスプレイ５，９の映像を動かすためにも利用されることになる。

【００１７】

【発明の効果】以上に詳述した本発明の広視野映像提示装置によれば、仮想現実感の提示やロボットの遠隔操作のための映像提示を行うに際し、ディスプレイの位置を頭の動きに連動させることもできるが、それだけではなく、特に視線の動きに対応してディスプレイを動かし、
ディスプレイに提示される映像もそれに合わせて変化させることにより、提示映像の周辺エッジが見えないようにし、それにより、視野を広くして臨場感を高めた広視野映像提示装置を得ることができる。 また、人の目が視野の中心部分である視線方向だけで解像度が著しく高いことを考慮し、上記広視野映像提示装置においては、広い視野を有しながらも、視野の中心部分だけの解像度を高めているので、全体的に解像度を非常に高いものと感じさせことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る広視野映像提示装置の全体的構成の概要を示す斜視図である。

【図２】上記広視野映像提示装置の要部の構成を模式的に示す部分構成図である。

【図３】上記ディスプレイに表示する映像についての説明図である。

【図４】上記広視野映像提示装置におけるディスプレイに表示するための映像を得るための撮像装置の構成図である。

【符号の説明】

１ ディスプレイ装置 ５ ディスプレイ ９ 高解像度ディスプレイ １５ 視線検出センサ ２０ 駆動機構