JP3520592B2 - ビデオカメラ撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、左右眼独立画
像表示方式のディスプレイ装置の完成度を評価するのに
使用して好適なビデオカメラ撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】左右眼独立画像表示方式のディスプレイ
装置としてヘッドマウンテッドディスプレイ（ＨＭＤ）
や立体プロジェクター装置等が知られている。斯かるデ
ィスプレイ装置は、人間の眼に実際に見えるような映像
又は画像を生成するように構成されており、それによっ
て例えば仮想現実を体験することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、左右眼独立画像
表示方式のディスプレイ装置の完成度を客観的に評価す
る適当な手段がなかった。従来の手法では、各個人に口
頭で感想を尋ねたり、アンケートに回答してもらうこと
によってその評価を判定していた。斯かる手法では、個
人の主観的要素が入る余地が大きく、それを設計にフィ
ードバックすることは困難であった。

【０００４】人間の眼の機能又は性能は各個人又は条件
によって異なる。例えば、眼の調節力、視力、ディスプ
レイに対する眼の距離等は、各個人又は環境によって変
化し、一定ではない。従って、同一の画像又は映像であ
っても、人間の眼に実際に見える画像又は映像は異なる
はずである。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑み、所定の映像又は
画像が実際に人間の眼にどのように見えるかを再現する
ことができるビデオカメラ撮像装置を提供することを目
的とする。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、左右眼独立画像
表示方式のディスプレイ装置の完成度を客観的に評価す
るためのビデオカメラ撮像装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１、図２及び図３に示すように、左右眼用の１対のビ
デオカメラと該ビデオカメラの映像信号を入力して画像
処理する画像認識装置と該画像認識装置からの映像信号
を入力してそれを表示するモニタ装置とを有し、人間が
対象物を見たときに又は実際に肉眼で視覚的に得られる
像の模倣像を上記モニタに表示するとともに、上記１対
のビデオカメラを所望の位置に移動させることによって
人間の注視動作を模倣するようにしたことを特徴とす
る。

【０００８】

【０００９】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置に
おいて、上記注視動作は眼球運動と頭部運動を含むこと
を特徴とする。

【００１０】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置に
おいて、上記画像認識装置による画像処理又は上記ビデ
オカメラのピント調節によって人間の視機能を模倣する
ことができるように構成されていることを特徴とする。

【００１１】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置に
おいて、上記人間の視機能は網膜の機能を含むことを特
徴とする。

【００１２】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置に
おいて、上記人間の視機能は眼の水晶体のピント調節機
能を含むことを特徴とする。

【００１３】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置に
おいて、上記人間の視機能は近視機能、遠視機能及び老
眼視機能を含むことを特徴とする。

【００１４】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置に
おいて、上記人間の視機能は弱視機能及び乱視機能を含
むことを特徴とする。

【００１５】

【００１６】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置に
おいて、複数のプロジェクタからの光をそれぞれ複数の
偏向フィルタ及びハーフミラーを経由してスクリーンの
裏側に投影するようにした左右眼独立画像表示方式のデ
ィスプレイ装置の上記光学系の複数の部品により生じた
誤差または上記光学系の複数の部品の組立て誤差を検出
するようにしたことを特徴とする。

【００１７】本発明によると、例えば図１、図２及び図
１０に示すように、左右眼用の１対のビデオカメラと該
ビデオカメラの映像信号を入力して画像処理する画像認
識装置と該画像認識装置からの映像信号を入力してそれ
を表示するモニタ装置とを有し、人間が対象物を見たと
きに又は実際に肉眼で視覚的に得られる像の模倣像を上
記モニタに表示するとともに、上記画像認識装置におけ
る画像処理又は上記ビデオカメラのピント調節によって
人間の視機能を模倣するようにしたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明によれば、ビデオカメラ撮像装置は人間
の注視動作を模倣することができるように構成されてい
る。人間の注視動作には眼球運動と頭部運動がある。

【００１９】（１）眼球運動 図９を参照して眼球運動を説明する。図９Ａは人間の眼
５０３Ｌ、５０３Ｒがある対象物５０１を見た状態を示
し、図９Ｂはその時の視野５０４Ｌ、５０４Ｒの像を示
す。人間の眼がある対象物５０１を注視すると、眼球が
動き、左眼５０３Ｌによる像５０１Ｌはその視野５０４
Ｌの中心位置に移動し、右眼５０３Ｒによる像５０１Ｒ
はその視野５０４Ｒの中心位置に移動する。注視すべき
対象物が他の対象物５０２に変化した場合、同様に、眼
球が動き、左眼５０３Ｌによる像５０２Ｌはその視野５
０４Ｌの中心位置に移動し、右眼５０３Ｒによる像５０
２Ｒはその視野５０４Ｒの中心位置に移動する。

【００２０】斯かる眼球運動には、近くの対象物と遠く
の対象物の間で視点を移動させる輻輳開散運動、次々に
ランダムに対象物を変化させる衝動的運動及び移動する
対象物を追いかけるように視点を移動させる追従運動が
ある。

【００２１】（２）頭部運動 人間が頭部運動なしで、眼球運動だけで自然に注視する
ことができる範囲は水平方向３０度、垂直方向２０度で
あると言われている。頭部運動によって注視範囲はかな
り大きく広がる。

【００２２】本発明によれば、ビデオカメラ撮像装置は
人間の視機能を模倣するように構成されている。人間の
視機能には次のようなものがある。 （１）網膜の機能 人間の網膜に写る像は、中心視部分では光学収差が少な
い像となるがその周囲では光学収差が大きい像となって
いる。

【００２３】（２）水晶体のピント調節機能 図１０Ａを参照して人の眼の水晶体のピント調節機能を
説明する。物点８０１の像が網膜上の点８０４に結像さ
れるように、水晶体８０２の厚さは調節される。水晶体
８０２のピント調節力は、物点８０１までの距離、物点
８０１の移動速度、個人の視力、眼の疲労度等、様々な
要因によって変化する。例えば、眼の疲労度が増すと、
物点８０１の移動速度に対して水晶体８０２のピント調
節力が追従することができなくなる。

【００２４】図１１のグラフは、人間の眼の水晶体のピ
ント調節可能な範囲と年齢の関係を示す。斜線の部分の
縦方向の長さは、その年齢における水晶体のピント調節
可能な範囲、即ち、眼の調節力の範囲を表す。眼の調節
力の範囲は年齢とともに狭くなる。これが老眼視であ
る。老眼視では眼の調節力の範囲６０４は、正常視の眼
の調節力の範囲６０１より狭い。

【００２５】近視の眼の調節力の範囲６０２は正常視の
眼の調節力の範囲６０１よりプラス（＋）側に偏倚して
おり、遠視の眼の調節力の範囲６０３は正常視の眼の調
節力の範囲６０１よりマイナス（−）側に偏倚してい
る。

【００２６】（３）弱視機能及び乱視機能 弱視とは、解像力が不十分なため、細かい文字を見るこ
とができない現象をいう。網膜又は視神経の疾患、脳内
部の視覚情報処理機能の異常等を要因とする。乱視と
は、光学収差が非対称となっている現象をいう。通常、
１方向にローパスフィルタをかけたような見え方をす
る。例えば、図１１Ａに示す如きパターンを横方向にロ
ーパスフィルタを通してみると図１１Ｂに示す如き像が
得られる。

【００２７】本発明によれば、ビデオカメラ撮像装置
は、左右眼独立画像表示方式のディスプレイ装置の完成
度を客観的に評価するため、誤差及び収差を検出する。
斯かる誤差及び収差には次のようなものがある。

【００２８】（１）組立誤差 図１３Ａに示す如き十字形の幾何学図形を標準パターン
として使用して組立誤差を検出する。組立誤差にはレン
ズの光軸周りの回転誤差とそれ以外の誤差（ここでは直
線誤差と称する。）がある。

【００２９】回転誤差のみが存在する場合には、図１３
Ｂに示すように、左眼用ビデオカメラ３１Ｌの像７０１
Ｌと右眼用ビデオカメラ３１Ｒの像７０１Ｒは互いに回
転して見える。直線誤差のみが存在する場合には、図１
３Ｃに示すように２つの像７０２Ｌ、７０２Ｒは互に他
方の像に対して縦方向及び横方向にずれている。回転誤
差及び直線誤差の両者が存在する場合には、図１３Ｃに
示すように、左眼用ビデオカメラ３１Ｌの像７０３Ｌは
右眼用ビデオカメラ３１Ｒの像７０３Ｒに対して横方向
に距離ａ縦方向に距離ｂだけ隔置され、更に回転角θだ
け回転している。

【００３０】（２）光学収差 図１４Ａに示す如き点対称の幾何学図形を標準パターン
として使用する。歪曲収差があると図１４Ｂ及び図１４
Ｃに如き画像となり、球面収差があると図１４Ｄに示す
如き、周辺部でボケる。色収差があると図１４Ｅに示す
ように、１本の白い線は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の３本の線となって表れる。

【００３１】

【実施例】図１及び図２を参照して、本発明によるビデ
オカメラ撮像装置の例を説明する。この例は、左右眼独
立画像表示方式のディスプレイ装置、特に、立体プロジ
ェクタの完成度を評価するように構成されている。従っ
て、図１には、本発明によるビデオカメラ撮像装置３０
と立体プロジェクタ装置１０が示されている。

【００３２】先ず、立体プロジェクタ装置１０について
説明する。立体プロジェクタ装置１０はリア型スクリー
ン１１と斯かるスクリーン１１の後方に配置されたプロ
ジェクタ装置１２とを有する。プロジェクタ装置１２は
左右眼用の２つのプロジェクタ１３Ｌ、１３Ｒと斯かる
プロジェクタ１３Ｌ、１３Ｒの前方に配置された偏向フ
ィルタ１４Ｌ、１４Ｒとハーフミラー１５とを有する。
２つのプロジェクタ１３Ｌ、１３Ｒには端子１３ａ、１
３ｂが接続されており、斯かる端子１３ａ、１３ｂより
映像信号が入力される。

【００３３】２つのプロジェクタ１３Ｌ、１３Ｒからの
光はそれぞれ偏向フィルタ１４Ｌ、１４Ｒ及びハーフミ
ラー１５を経由してスクリーン１１の裏側に投影され
る。スクリーン１１には左眼の映像２１Ｌと右眼の映像
２１Ｒが生成される。斯かる像をスクリーン１１の表側
より人間が偏向フィルタ式眼鏡をかけて見るとスクリー
ン１１の前方に立体映像２３が見える。

【００３４】次に、本例のビデオカメラ撮像装置３０に
ついて説明する。本例のビデオカメラ撮像装置３０は左
右眼用の２つのビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒと斯かるビ
デオカメラ３１Ｌ、３１Ｒの前方にそれぞれ配置された
互いに偏向方向が９０度異なる２つの偏向フィルタ３２
Ｌ、３２Ｒとを有し、斯かる偏向フィルタ３２Ｌ、３２
Ｒは偏向フィルタ式眼鏡の機能を有する。ビデオカメラ
３１Ｌ、３１Ｒからの映像信号は出力端子３１ａ、３１
ｂより取り出される。

【００３５】ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒは、例えば、
電動焦点調節式であってよく、それぞれ駆動装置３３
Ｌ、３３Ｒ上に装着されている。斯かる駆動装置３３
Ｌ、３３Ｒによって、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒは所
望の位置に配置されることができるように構成されてい
る。例えは、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒは、上下方向
及び左右方向に且つ所定の回転軸周りに回転することが
できる。それによってビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒは人
間の注視動作を模倣するように構成されている。駆動装
置３３Ｌ、３３Ｒには端子３３ａ、３３ｂが接続されて
おり斯かる端子３３ａ、３３ｂを経由して命令信号が供
給される。

【００３６】図２を参照して本例によるビデオカメラ撮
像装置の構成及び動作を説明する。本例によるビデオカ
メラ撮像装置は画像認識コンピュータ４１を有し、斯か
る画像認識コンピュータ４１には指示用コンソール４
３、キーボード４５及びマウス４７が接続されている。
キーボード４５及びマウス４７より画像認識コンピュー
タ４１に各種指令を入力することができる。

【００３７】本例のビデオカメラ撮像装置は更に２つの
ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒによって撮像された映像を
表示する左右眼用の２つのモニタ５１Ｌ、５１Ｒと２つ
のビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒによって撮像された映像
の合成画像を表示するモニタ５２とを有する。モニタ５
２には、２つのビデオ信号を合成しそれを表示する機能
が設けられている。左右眼用のモニタ５１Ｌ、５１Ｒは
端子３１ａ、３１ｂを経由して２つのビデオカメラ３１
Ｌ、３１Ｒの映像信号をそれぞれ入力する。合成画像用
モニタ５２は端子３１ａ、３１ｂを経由して２つのビデ
オカメラ３１Ｌ、３１Ｒの映像信号を入力する。

【００３８】ビデオカメラ撮像装置は更に、２つのビデ
オカメラ３１Ｌ、３１Ｒによる映像を表示して、画面上
で画像処理するための左右眼用の２つの画像処理用モニ
タ５３Ｌ、５３Ｒを有する。

【００３９】尚、左右眼用のモニタ５１Ｌ、５１Ｒと合
成映像用モニタ５２を１つのモニタによって代用しても
よく、また、左右眼用の画像処理用モニタ５３Ｌ、５３
Ｒを１つのモニタによって代用してもよい。画像処理用
モニタとして左右眼用の画像処理用モニタ５３Ｌ、５３
Ｒに加えて更に合成画像用モニタを設けてもよい。

【００４０】本例のビデオカメラ撮像装置は更に、ビデ
オカメラ駆動制御部６１及び立体像生成コンピュータ６
３を有し、これらは画像認識コンピュータ４１に接続さ
れている。ビデオカメラ駆動制御部６１は端子３３ａ、
３３ｂを経由して駆動装置３３Ｌ、３３Ｒ（図１）に命
令信号を供給する。それによってビデオカメラ３１Ｌ、
３１Ｒは所望の位置に配置される。立体像生成コンピュ
ータ６３は画像認識コンピュータ４１からの信号を入力
し、立体像を生成するための映像信号を生成する。

【００４１】次に本発明のビデオカメラ撮像装置の動作
を説明する。本例によると、人間の注視動作及び視機能
を模倣するように構成されている。

【００４２】（１）注視動作 図３を参照して注視動作を説明する。人間の注視動作に
は眼球運動によるものと頭部運動によるものがある。本
例によると斯かる注視動作の模倣は手動による場合と自
動的に行う場合がある。ここでは手動による場合を説明
する。右眼用の画像処理用モニタ５３Ｒには十字カーソ
ル５６が表示されており、斯かる十字カーソル５６の中
心５６Ａを次に注視する物体上の注視点に移動させる。
十字カーソル５６の移動はマウス４７によって行う。

【００４３】こうして右眼用の注視点が設定されると、
次に画像認識コンピュータ４１によって左眼用の注視点
が求められる。左眼用の画像処理用モニタ５３Ｌには四
角形の枠形の指定範囲５７が表示されており、画像認識
コンピュータ４１は斯かる指定範囲５７を移動させ、次
の注視点を求める。指定範囲５７を、例えば先ず水平方
向に移動して水平方向の位置が求められると、次に垂直
方向に移動して垂直方向の位置が求められる。

【００４４】斯かる水平方向の位置の検出及び垂直方向
の位置の検出は、例えば、指定範囲５７内の画像の類似
度が極大となる位置を求めることによってなされてよ
い。指定範囲５７内において、右眼用の画像処理用モニ
タ５３Ｒの画像の各要素と対応する左眼用の画像処理用
モニタ５３Ｌの画像の要素の差分をとり、それが最小と
なる位置を求めればよい。

【００４５】こうして、左右眼用の画像処理用モニタ５
３Ｌ、５３Ｒにて注視点が求められると、斯かる注視点
が画面の中央に来るように、ビデオカメラ３１Ｌ、３１
Ｒを駆動する。画像認識コンピュータ４１からの命令信
号はビデオカメラ駆動制御部６１を経由して駆動装置３
３Ｌ、３３Ｒに供給される。それによってビデオカメラ
３１Ｌ、３１Ｒは移動し、人間の注視動作が模倣され
る。斯かる駆動機構によって、眼球運動と頭部運動の両
者が提供される。尚、駆動機構の具体例については後に
説明する。

【００４６】手動による場合を説明したが、自動的に行
う場合も同様である。自動的に行う場合には、指示用コ
ンソール４３を見ながら、キーボード４５を操作し、マ
ウス４７によって注視位置を画像処理用モニタ５３Ｌ、
５３Ｒの画像上に設定する。以下、自動的な指示制御系
統によって注視動作がなされる。

【００４７】斯かる指示制御系統によって次々に注視点
を変化させた場合のシミュレーションも可能である。注
視点の変化の態様として、近くの物体を見たり遠くの物
体を見たりする場合（輻輳開散運動）、次々に別の物体
に注視点を移動させる場合（衝動的運動）、移動する物
体を追いかけるように注視点を移動させる場合（追従運
動）等がある。

【００４８】（２）網膜の機能 人間の網膜に写る像は、中心視部分では光学収差が少な
いがその周囲では光学収差が大きい。斯かる人間の網膜
の機能を模倣するために、画像処理用モニタ５３Ｌ、５
３Ｒの画像の周辺部にてローパスフィルタをかける。例
えば、ローパスフィルタの設定周波数を画像の中心から
周辺に向けて低くなるように設定する。斯かる画像処理
は画像認識コンピュータ４１によってなされ、画像処理
用モニタ５３Ｌ、５３Ｒによって表示される。

【００４９】（３）水晶体のピント調節機能 図１０Ｂに示すように、水晶体８０２のピント調節機能
を模倣するために、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒの結像
レンズ８０３と結像素子８０５の間の距離を制御すれば
よい。例えば、物点８０１が近づいた場合に、水晶体８
０２の厚さが厚くなるが、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒ
では結像レンズ８０３と結像素子８０５の間の距離が大
きくなる。逆に、物点８０１が遠ざかる場合に、水晶体
８０２の厚さが薄くなるが、ビデオカメラ３１Ｌ、３１
Ｒでは結像レンズ８０３と結像素子８０５の間の距離が
小さくなる。こうして画像認識コンピュータ４１によっ
て左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒを制御すること
によって、人間の眼の水晶体のピント調節機能を模倣す
ることができる。

【００５０】近視及び遠視の機能を模倣するためには、
画像認識コンピュータ４１によってビデオカメラ３１
Ｌ、３１Ｒのピント調節範囲を限定すればよい。近視機
能の場合には図１１に示すように、ピント調節範囲をプ
ラス（＋）側に偏倚させ、遠視機能の場合には、ピント
調節範囲をマイナス（−）側に偏倚させればよい。ま
た、老眼視機能の場合には、ピント調節範囲をマイナス
（−）側に偏倚させ且つ狭くすればよい。

【００５１】（４）弱視機能及び乱視機能 人間の眼の弱視機能を模倣するために、上述の網膜の機
能を模倣するための画像処理を施した後に、画像全体に
ローパスフィルタをかける。乱視機能を模倣するため
に、上述の網膜の機能を模倣するための画像処理を施し
た後に、１方向にローパスフィルタをかける。例えば、
図１１の例で示したように、横方向にローパスフィルタ
をかける。

【００５２】本例によれば、左右眼独立画像表示方式の
ディスプレイ装置の完成度を客観的に評価することがで
きるように構成されている。即ち、本例によると、左右
眼独立画像表示方式のディスプレイ装置における誤差及
び収差を検出することができるように構成されている。
左右眼独立画像表示方式のディスプレイ装置として立体
プロジェクタ、ヘッドマウンテッドディスプレイがあ
る。

【００５３】（１）組立誤差 組立誤差を検出するために図１３Ａに示すごとき十字形
の幾何学図形を標準パターンとして使用する。２つのビ
デオカメラ３１Ｌ、３１Ｒによって標準パターンの合成
画像を生成し、斯かる合成画像が画像認識コンピュータ
４１によって生成された理想の標準パターンと一致する
か否かを検出する。両者の差が組立誤差である。組立誤
差には、レンズの光軸周りの回転誤差とそれ以外の誤差
（ここでは直線誤差と言うこととする。）がある。

【００５４】回転誤差のみが存在する場合には、図１３
Ｂに示すように、左眼用ビデオカメラ３１Ｌの像７０１
Ｌと右眼用ビデオカメラ３１Ｒの像７０１Ｒは互いに回
転して見える。直線誤差のみが存在する場合には、図１
３Ｃに示すように２つの像７０２Ｌ、７０２Ｒは互に他
方の像に対して縦方向及び横方向にずれている。即ち、
左眼用ビデオカメラ３１Ｌの像７０２Ｌは右眼用ビデオ
カメラ３１Ｒの像７０２Ｒに対して横方向に距離ａだけ
隔置され、縦方向に距離ｂだけ隔置されている。

【００５５】回転誤差及び直線誤差の両者が存在する場
合には、図１３Ｃに示すように、左眼用ビデオカメラ３
１Ｌの像７０３Ｌは右眼用ビデオカメラ３１Ｒの像７０
３Ｒに対して横方向に距離ａ縦方向に距離ｂだけ隔置さ
れ、更に回転角θだけ回転している。

【００５６】斯かる直線誤差及び回転誤差の検出方法と
しては、左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒの位置を
実際に移動することなく画像認識コンピュータ４１によ
って斯かる距離ａ、ｂ及び回転角θを計算する方法と、
左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒの像７０１Ｒ、７
０１Ｌ、７０２Ｒ、７０２Ｌ、７０３Ｒ、７０３Ｌが一
致するまで左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒの位置
を実際に移動し、その移動量を測定する方法と、があ
る。

【００５７】前者の方法では、求められた誤差量ａ、
ｂ、θだけ光学部品の位置を調節する必要がある。尚、
上述の説明ではビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒを移動させ
たが、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒの代わりにその駆動
装置３３Ｌ、３３Ｒを移動させてもよい。

【００５８】斯かる２つの方法では、左右眼用ビデオカ
メラ３１Ｌ、３１Ｒの像のずれを使用して誤差を求め
た。しかしながら、左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１
Ｒの組立誤差をそれぞれ別個に独立に求めることも可能
である。例えば、光学的に計算して得られた像の位置と
ビデオカメラによって実際に得られた像を比較し、両者
のずれを検出することによって誤差が求められる。

【００５９】例えば、図１３Ｂにおいて、像７０１Ｒが
右眼用ビデオカメラ３１Ｒによって得られるべき像であ
るのに対して像７０１Ｌが右眼用ビデオカメラ３１Ｒに
よって実際に得られた像であるとすれば、右眼用ビデオ
カメラ３１Ｒは回転誤差を有することがわかる。

【００６０】次に、再び図１を参照して、左右眼用ビデ
オカメラ３１Ｌ、３１Ｒとスクリーン１１の間の距離の
誤差について説明する。左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、
３１Ｒによる映像として最も鮮明な画像が得られるよう
にカメラのレンズを調節したと仮定して、斯かるレンズ
からスクリーン１１の位置までの距離は計算によって求
めることができる。こうして得られた理論的な距離と実
際のスクリーン１１からビデオカメラのレンズまでの距
離との差が誤差である。

【００６１】再び図４を参照して、左右眼用ビデオカメ
ラ３１Ｌ、３１Ｒとヘッドマウンテッドディスプレイ１
００の間の距離の誤差について説明する。ヘッドマウン
テッドディスプレイ１００では、スクリーンは、レンズ
１０３Ｌ、１０３Ｒによって拡大された液晶ディスプレ
イ１０１Ｌ、１０１Ｒの虚像として得られる。

【００６２】左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒのレ
ンズから虚像までの距離は、ヘッドマウンテッドディス
プレイ１００のレンズ１０３Ｌ、１０３Ｒと液晶ディス
プレイ１０１Ｌ、１０１Ｒの間の距離によって決まり、
計算によって求めることができる。従って、左右眼用ビ
デオカメラ３１Ｌ、３１Ｒによって虚像であるスクリー
ンの画像を生成し、左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１
Ｒから斯かるスクリーンの画像までの距離を検出し、そ
れを計算によって求めた距離と比較して誤差が求められ
る。即ち、左右眼用ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒからレ
ンズ１０３Ｌ、１０３Ｒまでの距離の誤差及び左右眼用
ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒから液晶ディスプレイ１０
１Ｌ、１０１Ｒまでの距離の誤差を検出することができ
る。

【００６３】（２）光学収差 レンズの各種収差を検出するために図１４Ａに示す如き
点対称の幾何学図形を標準パターンとして使用する。２
つのビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒによって標準パターン
の合成画像を生成し、斯かる合成画像を画像認識コンピ
ュータ４１によって生成された理想の標準パターンと比
較する。歪曲収差があると図１４Ｂ及び図１４Ｃの如き
画像となり、球面収差があると図１４Ｄの如きが、周辺
部でボケる。色収差があると図１４Ｅに示すように、１
本の白い線は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３本の線
となって表れる。

【００６４】図４を参照して本例のビデオカメラ撮像装
置３０の駆動装置の構成及び動作を説明する。本例の駆
動装置には、人間の眼球運動を模倣する機構が設けられ
ている。ここでは、本発明によるビデオカメラ撮像装置
３０をヘッドマウンテッドディスプレイ１００に適用し
た場合について説明する。ヘッドマウンテッドディスプ
レイ１００は左右両眼用の液晶ディスプレイ１０１Ｌ、
１０１Ｒと左右両眼用の凸レンズ１０３Ｌ、１０３Ｒを
有する。

【００６５】液晶ディスプレイ１０１Ｌ、１０１Ｒの画
像はそれぞれ凸レンズ１０３Ｌ、１０３Ｒを通して人間
の眼によって見られ、立体映像が得られる。この例で
は、ヘッドマウンテッドディスプレイ１００の凸レンズ
１０３Ｌ、１０３Ｒに隣接して左右両眼用のビデオカメ
ラ３１Ｌ、３１Ｒが配置されている。

【００６６】ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒはそれぞれ第
１のステップモータ１１１Ｌ、１１１Ｒによって垂直な
回転軸１１２Ｌ、１１２Ｒ周り回転することができる。
第１のステップモータ１１１Ｌ、１１１Ｒはそれぞれモ
ータ支持用の第１の金具１１３Ｌ、１１３Ｒによって支
持されている。斯かる第１の金具１１３Ｌ、１１３Ｒは
それぞれ第２のステップモータ１１４Ｌ、１１４Ｒによ
って水平な回転軸１１５Ｌ、１１５Ｒ周り回転すること
ができる。第２のステップモータ１１４Ｌ、１１４Ｒは
それぞれモータ支持用の第２の金具１１６Ｌ、１１６Ｒ
によって支持されている。

【００６７】左側の第２の金具１１６Ｌは左側の固定台
１３１Ｌに装着されており、右側の第２の金具１１６Ｒ
は移動台１２１に固定されている。

【００６８】移動台１２１にはボールねじ支持用の金具
１２３Ｌが装着されており、斯かる金具１２３Ｌによっ
て雌ねじ１２５Ａが支持されている。右側の固定台１３
１Ｒには対応する位置にモータ支持用の第３の金具１２
４が装着されており、斯かる第３の金具１２４によって
第３のステップモータ１２６が支持されている。第３の
ステップモータ１２６の回転軸にはボールねじ１２５Ｂ
が取り付けられ、斯かるボールねじ１２５Ｂは雌ねじ１
２５Ａに係合している。

【００６９】両側の固定台１３１Ｌ、１３１Ｒの間に且
つそれらを接続するように互いに平行な且つ水平なスラ
イド軸１３３、１３３が配置されており、斯かるスライ
ド軸１３３、１３３は移動台１２１を貫通している。移
動台１２１は、両側の固定台１３１Ｌ、１３１Ｒの間に
て、斯かるスライド軸１３３、１３３に沿って滑動する
ことができる。第３のステップモータ１２６が作動され
ると、ボールねじ１２５Ｂは雌ねじ１２５Ａに対して回
転し、それによって移動台１２１はスライド軸１３３、
１３３に沿って移動する。

【００７０】ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒは、第１のス
テップモータ１１１Ｌ、１１１Ｒによってそれぞれ垂直
な回転軸１１２Ｌ、１１２Ｒ周りに回転し、第２のステ
ップモータ１１４Ｌ、１１４Ｒによってそれぞれ水平な
回転軸１１５Ｌ、１１５Ｒ周りに回転し、第３のステッ
プモータ１２６によって水平なスライド軸１３３、１３
３に沿って直線的に移動する。

【００７１】第１、第２及び第３のステップモータ１１
１Ｌ、１１１Ｒ １１４Ｌ、１１４Ｒ、１２６は、図１
に示したビデオカメラ駆動制御部６１からの命令信号に
よって駆動され、それによって人間の眼の眼球運動が模
倣される。

【００７２】次にヘッドマウンテッドディスプレイ１０
０を支持する機構を説明する。図４に示すように、２つ
の固定台１３１Ｌ、１３１Ｒには、それぞれＬ字形部材
１３５Ｌ、１３５Ｒが装着されている。斯かるＬ字形部
材１３５Ｌ、１３５Ｒの各々には１対のねじ１３６Ｌ、
１３６Ｒが装着されている。

【００７３】図５はヘッドマウンテッドディスプレイ１
００の装着部の詳細を示し、図５Ａはその正面構成を示
し、図５Ｂはその平面構成を示す。ヘッドマウンテッド
ディスプレイ１００の側面には凹部１３７が形成されて
おり、ねじ１３６Ｌ、１３６Ｒは斯かる凹部１３７、１
３７に係合するように構成されている。こうして、ねじ
１３６Ｌ、１３６Ｒの先端がヘッドマウンテッドディス
プレイ１００の凹部１３７、１３７に係合することによ
ってヘッドマウンテッドディスプレイ１００は支持され
ている。

【００７４】図６を参照して、本例のビデオカメラ撮像
装置３０の駆動装置の他の例の構成及び動作を説明す
る。図６Ａは側面構成、図６Ｂは平面構成、図６Ｃは正
面構成を示す。

【００７５】この例では、左右眼用の２つのビデオカメ
ラ３１Ｌ、３１Ｒは、矢印２０１Ａ、２０１Ｂ方向（図
６Ａ）に回転可能な、即ち、水平な回転軸線周り回転可
能な上下回転台２０１Ｌ、２０１Ｒと、矢印２０２Ａ、
２０２Ｂ方向（図６Ｂ）に回転可能な、即ち、垂直な回
転軸線周り回転可能な水平回転台２０２Ｌ、２０２Ｒ
と、矢印２０３Ａ、２０３Ｂ方向（図６Ｃ）に回転可能
な、即ち、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒの光軸に平行な
回転軸線周りに回転可能なカメラ軸方向回転台２０３
Ｌ、２０３Ｒと、によって支持されている。

【００７６】こうして、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒ
は、水平な回転軸線と垂直な回転軸線と光軸に平行な回
転軸線の３軸線周りに回転することができる。この例で
は、ビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒは、手動によって、斯
かる３軸回りに回転するように構成されてよい。尚、ビ
デオカメラ３１Ｌ、３１Ｒに装着されたピストンリング
２０５Ｌ、２０５Ｒを回転させることによってピント調
節し、ピント位置を把握することができる。

【００７７】図７及び図８を参照して、本例のビデオカ
メラ撮像装置の制御装置の構成及び動作を説明する。図
７Ａは側面構成、図７Ｂは平面構成を示す。本例の制御
装置には、人間の頭部運動を模倣する機構が設けられて
いる。

【００７８】本例の制御装置は、ビデオカメラ３１Ｌ、
３１Ｒ及びその駆動装置（全体を参照符号３００にて表
す。）を支持する第１の台３０１と斯かる第１の台３０
１を支持するその下側の第２の台３０３と斯かる第２の
台３０３を支持するその下側の第３の台３０５と斯かる
第３の台３０５を支持する最も下側の第４の台３０７と
を有する。

【００７９】尚、第１の台３０１によって支持されてい
るビデオカメラ３１Ｌ、３１Ｒ及びその駆動装置の全体
３００は、例えば、図４に示したものと同様な構成であ
ってよい。但し、図７において、ヘッドマウンテッドデ
ィスプレイ１００、支持台１３５Ｒ、１３５Ｌ及び調節
ねじ１３６Ｒ、１３６Ｌは省略されている。

【００８０】第１の台３０１は矢印３１１方向に、即
ち、その下側の第２の台３０３に垂直な第１の回転軸線
周りに回転可能に支持され、第２の台３０３は矢印３１
３方向に、即ち、その下側の第３の台３０５の面上に沿
って配置された略水平な第２の回転軸線周りに回転可能
に支持され、第３の台３０５は矢印３１５方向に、即
ち、最も下側の第４の台３０７の面上に沿って配置され
た略水平な第３の回転軸線周りに回転可能に支持されて
いる。

【００８１】第１の回転軸線と第２の回転軸線は互いに
直角な関係にあり、第２の回転軸線と第３の回転軸線は
互いに直角な関係にある。こうしてビデオカメラ３１は
３つの回転軸線周りに回転することができるように構成
されている。

【００８２】第２の台３０３の上には、略中央部にてモ
ータ支持用の第１の金具３２１Ａによって支持されたス
テップモータ３２１が設けられている。斯かるステップ
モータ３２１は第１の回転軸線を中心軸線とする回転軸
３１２を有し、斯かる回転軸３１２の上端部は第１の台
３０１に接続されている。第２の台３０３の上には、更
に、その周囲に複数の車輪、例えば２個の車輪３２２
Ａ、３２２Ｂが設けられ、斯かる車輪３２２Ａ、３２２
Ｂの上で第１の台３０１が回転するように構成されてい
る。こうして、ビデオカメラ３１Ｌ及び第１の台３０１
の重量は、２個の車輪３２２Ａ、３２２Ｂによって担持
されるから、ステップモータ３２１の回転軸３１２のス
ラスト方向の負荷が軽減される。

【００８３】第３の台３０５の上には直径方向に沿って
配置された第１の回転ヒンジ３３１が設けられ、斯かる
回転ヒンジ３３１は第２の回転軸線を中心軸線とする回
転軸３１４を有する。

【００８４】図８に示すように、第２の台３０３の上に
は、その周辺部にボールねじ支持用の金具３３５が取り
付けられ、斯かる金具３３５によって第１のボールねじ
（雌ねじ）３３４Ａが支持されている。第３の台３０５
の上には、更に、その対応する位置にモータ支持用の第
２の金具３３３が設けられ、斯かる金具３３３によって
第２のステップモータ３３２が支持されている。この第
２のステップモータ３３２の回転軸には雄ねじ３３４Ｂ
が形成され、斯かる雄ねじ３３４Ｂは第１のボールねじ
（雌ねじ）３３４Ａに係合している。

【００８５】第２のステップモータ３３２が駆動される
と回転軸の雄ねじ３３４Ｂが回転し、それによって第１
のボールねじ（雌ねじ）３３４Ａが雄ねじ３３４Ｂに沿
って移動し、第２の台３０３が第３の台３０５に対して
第２の回転軸線周りに回転する。

【００８６】第４の台３０７の上にも同様に第２の回転
ヒンジ３４１が装着され、図８に示した構造は第３の台
３０５と第４の台３０７の間に設けられている。従っ
て、第３の台３０５は第３の回転軸３１６周りに回転す
ることができる。

【００８７】こうして、３つの台３０１、３０３、３０
５はそれぞれ回転軸３１２、３１４、４１６周りに、矢
印３１１、３１３、３１５方向に回転するように構成さ
れており、それによってビデオカメラ３１は人間の眼球
運動及び頭部運動を模倣するように構成されている。

【００８８】以上の例において、本発明が適用される左
右眼独立画像表示方式のディスプレイ装置として立体プ
ロジェクト及びヘッドマウンテッドディスプレイを示し
たが、ホログラフィー、レンチキュラー型立体ディスプ
レイ等の他の形式の左右眼独立画像表示方式のディスプ
レイ装置にも本発明が適用され得ることは勿論である。

【００８９】また、対象物として、ＣＲＴ、液晶テレビ
等の平面型ディスプレイを人間が見た場合にも、本発明
は適用されよう。

【００９０】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００９１】

【発明の効果】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置
のビデオカメラは人間の注視動作、例えば、眼球運動及
び頭部運動を模倣するように構成されているから、所定
の映像又は画像が実際に人間の眼にどのように見えるか
を予想することができる利点がある。

【００９２】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置の
画像認識コンピュータ４１又はビデオカメラのピント調
節によって人間の視機能、例えば、網膜の機能、近視遠
視及び老眼の機能、弱視及び乱視の機能を模倣するよう
に構成されていることから、所定の映像又は画像が実際
に人間の眼にどのように見えるかを予想することができ
る利点がある。

【００９３】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置は
人間の注視動作及び視機能を模倣するように構成され、
左右眼独立画像表示方式のディスプレイ装置によって生
成された映像が実際に人間の眼にどのように見えるかを
予想することができる利点がある。

【００９４】本発明のビデオカメラ撮像装置によると、
左右眼独立画像表示方式のディスプレイ装置によって生
成された映像が実際に人間の眼にどのように見えるかを
予想することができるから、斯かるディスプレイ装置の
設計、改良等の指針を得ることができる利点がある。

【００９５】本発明によると、ビデオカメラ撮像装置の
画像認識コンピュータ４１は左右眼独立画像表示方式の
ディスプレイ装置における組立誤差、回転誤差及び光学
的収差を検出することができるように構成されているか
ら、左右眼独立画像表示方式のディスプレイ装置の完成
度を評価し、ハードウェア及びソフトウェアの改良に寄
与することができる利点がある。

【００９６】本発明によると、所定の映像又は画像が実
際に人間の眼にどのように見えるかを予想することがで
きるから、視覚工学の研究において、定量的且つ直接的
な判断材料を提供するための視覚モデルを提供すること
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるビデオカメラ撮像装置を左右眼独
立画像表示方式のディスプレイ装置に適用した例を示す
図である。

【図２】本発明によるビデオカメラ撮像装置を左右眼独
立画像表示方式のディスプレイ装置に適用した例を示す
図である。

【図３】本発明のビデオカメラ撮像装置における画像処
理の例を説明するための説明図である。

【図４】本発明のビデオカメラ撮像装置におけるビデオ
カメラ駆動装置の例を示す図である。

【図５】図４の例においてヘッドマウンテッドディスプ
レイの装着部を説明するための説明図である。

【図６】本発明のビデオカメラ撮像装置におけるビデオ
カメラ駆動装置の他の例を示す図である。

【図７】本発明のビデオカメラ撮像装置におけるビデオ
カメラ制御装置を示す図である。

【図８】図７の例の一部詳細を示す図である。

【図９】人間の眼の眼球運動を説明するための説明図で
ある。

【図１０】眼の水晶体のピント調節機能とビデオカメラ
のピント調節機能を比較するための説明図である。

【図１１】近視、遠視及び老眼視を説明するための説明
図である。

【図１２】乱視機能を説明するための説明図である。

【図１３】組立誤差の検出に使用する十字形の標準パタ
ーンの例を示す図である。

【図１４】光学収差の検出に使用する点対称な図形から
なる標準パターンの例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 立体プロジェクタ装置 １１ スクリーン １２ プロジェクタ装置 １３Ｌ、１３Ｒ プロジェクタ １３ａ、１３ｂ 端子 １４Ｌ、１４Ｒ 偏向フィルタ １５ ハーフミラー ２１Ｌ、２１Ｒ 映像 ２３ 立体像 ３０ ビデオカメラ撮像装置 ３１Ｌ、３１Ｒ ビデオカメラ ３１ａ、３１ｂ 端子 ３２Ｌ、３２Ｒ 偏向フィルタ ３３Ｌ、３３Ｒ 駆動装置 ３３ａ、３３ｂ 端子 ４１ 画像認識コンピュータ ４３ 指示用コンソール ４５ キーボード ４７ マウス ５１Ｌ、５１Ｒ 左右眼用モニタ ５２ 合成画像用モニタ ５３Ｌ、５３Ｒ 画像処理用モニタ ５６ 十字カーソル ６１ ビデオカメラ駆動制御部 ６３ 立体像生成コンピュータ １００ ヘッドマウンテッドディスプレイ １０１Ｌ、１０１Ｒ 液晶ディスプレイ １０３Ｌ、１０３Ｒ 凸レンズ １１１Ｌ、１１１Ｒ 第１のステップモータ １１２Ｌ、１１２Ｒ 回転軸 １１３Ｌ、１１３Ｒ 第１の金具 １１４Ｌ、１１４Ｒ 第２のステップモータ １１５Ｌ、１１５Ｒ 回転軸 １１６Ｌ、１１６Ｒ 第２の金具 １２１ 移動台 １２３Ｌ 金具 １２３Ｒ １２４ 第３の金具 １２５ ボールねじ １２６ 第３のステップモータ １３１Ｌ、１３１Ｒ 固定台 １３３ スライド軸 １３５ Ｌ字形部材 １３６Ｌ、１３６Ｒ ねじ １３７ 凹部 ２０１Ｌ、２０１Ｒ 回転台 ２０１Ａ、２０１Ｂ 回転方向 ２０２Ｌ、２０２Ｒ 回転台 ２０２Ａ、２０２Ｂ 回転方向 ２０３Ｌ、２０３Ｒ 回転台 ２０３Ａ、２０３Ｂ 回転方向 ２０５Ｌ、２０５Ｒ ピストンリング ３０１、３０３、３０５、３０７ 台 ３０１ａ 破線 ３１１、３１３、３１５ 回転方向 ３１２、３１４、３１６ 回転軸 ３２１ 第１のステップモータ ３２２Ａ、３２２Ｂ 車輪 ３３１ 第１の回転ヒンジ ３３２ 第２のステップモータ ３３３ 第１の金具 ３３４Ａ 第１のボールねじ ３３４Ｂ 雄ねじ ３３５ 第２の金具 ３４１ 第２の回転ヒンジ ３４２ 第３のステップモータ ３４３ 第３の金具 ３４４Ａ 第２のボールねじ ３４４Ｂ 雄ねじ ３４５ 第４の金具 ５０１ 対象物 ５０１Ｌ、５０１Ｒ 像 ５０２ 対象物 ５０２Ｌ、５０２Ｒ 像 ５０３Ｌ 左眼 ５０３Ｒ 右眼 ５０４Ｌ、５０４Ｒ 視野 ７０１ 標準パターン ８０１ 物点 ８０２ 水晶体 ８０３ 結像レンズ ８０４ 結像点 ８０５ 結像素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 35/00 - 37/06 H04N 13/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右眼用の１対のビデオカメラと該ビデ
   オカメラの映像信号を入力し画像処理する画像認識装置
   と該画像認識装置からの映像信号を入力してそれを表示
   するモニタ装置とを有し、人間が対象物を見たときに又は実際に肉眼で視覚的に得
   られる像の模倣像を上記モニタに表示するとともに、上
   記１対のビデオカメラを所望の位置に移動させることに
   よって人間の注視動作を模倣する ようにしたことを特徴
   とするビデオカメラ撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のビデオカメラ撮像装置に
   おいて、上記注視動作は眼球運動と頭部運動を含む ことを特徴と
   するビデオカメラ撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のビデオカメラ撮像
   装置において、上記画像認識装置における画像処理又は上記ビデオカメ
   ラのピント調節によって人間の視機能を模倣する ように
   構成されていることを特徴とするビデオカメラ撮像装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のビデオカメラ撮像装置に
   おいて、上記人間の視機能は網膜の機能を含む ことを特徴とする
   ビデオカメラ撮像装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４記載のビデオカメラ撮像
   装置において、上記人間の視機能は眼の水晶体のピント調節機能を含む
   ことを特徴とするビデオカメラ撮像装置。
6. 【請求項６】 請求項３、４又は５記載のビデオカメラ
   撮像装置において、上記人間の視機能は近視機能、遠視機能及び老眼視機能
   を含む ことを特徴とするビデオカメラ装置。
7. 【請求項７】 請求項３、４、５又は６記載のビデオカ
   メラ撮像装置において、上記人間の視機能は弱視機能及び乱視機能を含む ことを
   特徴とするビデオカメラ装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６、７のい
   ずれかに記載のビデオカメラ撮像装置において、複数のプロジェクタからの光をそれぞれ複数の偏向フィ
   ルタ及びハーフミラーを経由してスクリーンの裏側に投
   影するようにした左右眼独立画像表示方式のディスプレ
   イ装置の上記光学系の複数の部品により生じた誤差また
   は上記光学系の複数の部品の組立て誤差を検出するよう
   にした ことを特徴とするビデオカメラ撮像装置。
9. 【請求項９】 左右眼用の１対のビデオカメラと該ビデ
   オカメラの映像信号を入力して画像処理する画像認識装
   置と該画像認識装置からの映像信号を入力してそれを表
   示するモニタ装置とを有し、 人間が対象物を見たときに又は実際に肉眼で視覚的に得
   られる像の模倣像を上記モニタに表示するとともに、上
   記画像認識装置における画像処理又は上記ビデオカメラ
   のピント調節によって人間の視機能を模倣するようにし
   たことを特徴とするビデオカメラ撮像装置。