JP3787939B2 - 立体映像表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体映像表示装置に関するものであり、例えば、ヘッドマウントディスプレイ{HMD(head mounted display)}等に用いられて、立体映像を虚像として観察することを可能にする立体映像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のHMDは、ある決められた距離に右眼用・左眼用の虚像を投影して、両眼視差に基づいて立体映像の表示を行うように構成されている。この構成よると人間の眼の焦点調節機能が無視されるため、長時間立体映像を観察すると眼が疲れるといった問題が発生する。この問題を解決することを目的とした立体映像表示装置が、特開平6−235885号公報で提案されている。この装置は、両眼の視線方向を検出することにより眼球輻輳位置を求めて、その眼球輻輳位置に虚像を投影する構成をとっている。
【0003】
また、立体映像の表示を行う他の装置として、レーザー走査型(いわゆる網膜直接描画タイプ)のHMDが米国特許第5,355,181号で提案されている。この装置によれば、レーザー走査を行いながら画像の各画素についての距離データに基づくフォーカシングを高速で行うことによって、立体映像の表示が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特開平6−235885号公報で提案されている装置には、左右両眼の輻輳位置の変化に合わせて表示映像の結像位置を自動調整し、眼球輻輳位置に結像位置を一致させるといった原理が採用されている。しかし、眼幅には個人間でバラツキがあるため、観察者の眼球輻輳位置を正確に求めるのは困難である。そして、表示映像の結像位置調整が不正確になると、眼球輻輳位置と結像位置とが一致せず、逆に眼が疲れやすくなるといった問題が発生する。
【0005】
ところで、立体映像表示装置で遠い背景の手前に置かれた近距離の物体を見た場合、ぼやけた背景の前に輪郭のくっきりした手前の物体のエッジがはっきり見えるのが望ましい。しかし、米国特許第5,355,181号で提案されている装置によると、手前の物体のエッジにぼやけた背景の映像が入り込んでオーバーラップした状態に見えることになる。このため、立体映像が不自然になって、現実感が損なわれるといった問題が発生する。
【0006】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、眼の疲労の少ない自然な立体映像を表示することができる立体映像表示装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の立体映像表示装置は、N個の画素から成る原画像の各画素に各1〜N番の番号を与え任意の画素の番号をnとした場合に、画素nについて、観察者の瞳EPから前記瞳EPが焦点を合わせている注視点までの視距離Lを検出する検出手段と、前記検出手段で検出された視距離L並びに色情報および輝度情報を含む画像データA(n)及び前記瞳EPから物点OPまでの距離を示す距離データB(n)から表示データC(n)を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された前記表示データC(n)に基づいて画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段で表示された画像を虚像として投影する画像投影手段と、前記検出手段によって検出された前記注視点の位置に前記虚像が投影されるように前記虚像の投影距離を制御する制御手段と、を備える立体映像表示装置であり、前記画像生成手段は、前記虚像が投影される虚像面における前記物点OPの点像のピンボケ量rnを、前記距離データB(n)と前記視距離Lの差に基づいて算出し、算出された前記ピンボケ量rnに応じて前記画素nに対するm個の周辺画素x(m)を特定し、画素nについての距離データB(n)と前記周辺画素x(m)についての距離データB(x(m))とを比較し、B(x(m))≧B(n)の場合に、前記周辺画素x(m)に対応する表示データC(x(m))に対して、前記画像データA(n)に含まれる輝度情報を足し合わせるピンボケ処理を行うことを特徴とする。
【0009】
また、前記画像表示手段は、前記画像生成手段で生成された表示データに基づいてレーザー光を発するレーザー光源と、前記レーザー光源から発せられたレーザー光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光されたレーザー光を2次元に走査して中間像を形成するレーザー走査手段と、を有し、前記画像投影手段は、前記レーザー走査手段によって形成された中間像を虚像として投影する接眼光学系であり、前記制御手段は、前記注視点の位置に前記虚像が投影されるように前記レーザー光源と前記集光レンズとの間の距離を制御する、ことを特徴とする。
【0010】
また、前記検出手段は、前記観察者の眼の屈折力から前記視距離Lを算出することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した立体映像表示装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、この実施の形態による立体映像の表示には、複数の画素から成る原画像の画像データと、原画像の各画素についての距離データと、から生成した画像の表示データが用いられるが、上記画像データや距離データは、後述するように既存の装置のハードウェア,ソフトウェアで標準的に生成されるものである。
【0012】
《立体映像の表示原理(図1〜図4)》
まず、この実施の形態に採用されている、立体映像の表示原理を説明する。図1は観察者Pが見ている表示物(リンゴと木)と投影距離L1,L2との関係を示しており、図2(a)はそのために準備された原画像(この原画像には全面にわたるピンボケがないものとする。)を示している。この原画像中のリンゴと木の映像を、観察者Pが観察する場合を考える。観察者Pからリンゴまでの距離と木までの距離とが異なって見えるような立体表示を行う場合、眼Eに優しい自然な立体映像が観察されるようにするためには、観察者Pの眼Eの焦点が合っている距離(すなわち観察者Pの視距離)に応じて虚像の投影距離を変えてやる必要がある。そこで、観察者Pからリンゴまでの距離が2mで、観察者Pから木までの距離が50mの場合、眼Eがリンゴに焦点を合わせているときには投影距離(L1)が2mとなるように虚像S1を動かし、眼Eが木に焦点を合わせているときには投影距離(L2)が50mとなるように虚像S2を動かす。
【0013】
このとき同時に、投影する映像に立体感を高めるための画像処理を施す。つまり、観察者Pが2m先のリンゴを見ているときには、図2(b)に示すようにリンゴをくっきり見せて木の方をぼかす画像処理を行い、観察者Pが50m先の木を見ているときには、図2(c)に示すように木をはっきり見せてリンゴをぼかす画像処理を行うのである。このように、原画像中に観察者Pからの距離が異なる表示物が2以上存在する場合には、各表示物を構成する画素について遠近関係(つまり距離データ)を検出し、観察者Pが見ていない表示物をピンボケ表示することによって、自然な遠近感のある立体映像を構成する。
【0014】
さらに、リンゴと木が近接又はオーバーラップして観察されるときには、以下のような画像処理を行う。図3はリンゴと木が近接した映像を示しており、図4はリンゴと木がオーバーラップした映像を示している。図3,図4において、(a)は原画像であり、(b)は観察者Pがリンゴを見ているときの映像であり、(c)は観察者Pが木を見ているときの映像である。
【0015】
観察者Pが2m先のリンゴを見ているときには、図3(b),図4(b)中の部分E1に示すように、遠景のぼけた木のエッジが近景のくっきりしたリンゴに重ならずに観察されるようなピンボケ画像の生成を行う。観察者Pが50m先の木を見ているときには、図3(c),図4(c)中の部分E2に示すように、近景のぼけたリンゴのエッジが遠景のくっきりした木に重なって観察されるようなピンボケ画像の生成を行う。このように、観察者Pからの距離が異なる2以上の表示物が近接又はオーバーラップして観察される場合には、各表示物を構成する画素について遠近関係(つまり距離データ)を検出し、ピンボケさせる表示物が手前にあるときのみオーバーラップした表示を行うことによって、更に自然な遠近感のある立体映像を構成する。
【0016】
《実施の形態の基本構成・表示手順(図5,図6)》
次に、本発明を実施した立体映像表示装置の基本的な構成を、片眼側について説明する。主な構成要素は、図5に示すように、焦点測定装置1,画像生成装置2,表示素子(液晶パネル等の2次元表示素子)3,接眼光学系4及び投影距離可変機構5である。
【0017】
焦点測定装置1は、観察者Pの眼Eの屈折力を検出して、その屈折力に基づいて眼Eから注視点までの視距離(言い換えれば、眼Eが焦点を合わせている注視点の位置)を算出・出力する検出手段である。検出された視距離から、観察者Pが何メートル先を見ているかを知ることができる。
【0018】
画像生成装置2は、焦点測定装置1で検出された視距離と画像データ及び距離データとに基づいて、後述するピンボケ処理が施された画像の表示データC(n)を生成する画像生成手段である。表示素子3は、画像生成装置2で生成された表示データC(n)に基づいて画像を表示する画像表示手段である。
【0019】
接眼光学系4は、表示素子3で表示された画像を虚像として投影する画像投影手段である。投影距離可変機構5は、原画像中の表示物(例えばリンゴや木)の画角や位置を変えることなく虚像位置を遠近に動かして、眼Eの注視点の位置に前記虚像が投影されるように、虚像の投影距離Lをオートフォーカスで制御する制御手段である。
【0020】
図6に示す基本アルゴリズムは、上記構成要素を用いて行う表示手順を示している。まず、焦点測定装置1によって、眼Eの視距離を検出する($10)。検出された視距離と、原画像の各画素についての距離データと、から各画素のピンボケ度合い(ピンボケ量)を算出し、その結果に基づいて原画像の画像データにピンボケ処理を施して、画像の表示データを生成する($20)。そして、ピンボケ処理が施された画像の表示データを表示素子3で表示し、その画像を接眼光学系4で虚像として投影し、その虚像を投影距離可変機構5で注視点の位置に投影する($30)。
【0021】
《ピンボケ処理(図7〜図12)》
次に、画像生成装置2(図5)によって行われるピンボケ処理を説明する。N個の画素から成る原画像を準備し、各画素に1〜N番の番号を与えて任意の画素の番号をnとする。原画像の映像{図2〜図4の各(a)}には、原画像の各画素nについて、色情報,輝度情報等から成る画像データA(n)と、瞳EPから表示物までの距離を表す距離データB(n)と、が含まれている。例えば、図7に示すリンゴを表示する場合には、表示するリンゴの色情報,輝度情報が画像データA(n)に蓄えられており、2mという距離情報が距離データB(n)に蓄えられている{ただし、B(n)の値は、距離が大きい(遠い)ほど大きいものとする。}。
【0022】
ピンボケ処理の過程(図8)において、データA(n),B(n)と虚像の投影距離(すなわち眼Eの視距離)Lとから算出された表示データC(n)が、表示素子3による画像表示に用いられる。この表示データC(n)を算出するためのピンボケ処理は、後述するように原画像のすべての画素1〜Nについて順次行われる(図9)。なお、データA(n),C(n)は、一般に3原色(R,G,B)各々の輝度情報で表すことができる。
【0023】
以下に、画素nについてのピンボケ処理の手順を、図9のフローチャートに基づいて説明する。なお、C(n)には、初期値として輝度ゼロの情報がピンボケ処理前に入力されているものとする。まず、画素番号の初期設定(#10,n=1)を行った後、画素nについての画像のボケ量rnを算出する(#20)。
【0024】
ここで、ボケ量rnの算出方法を図10に基づいて説明する。図10における各符号は以下のように定義される。
I:観察者Pの眼Eの網膜上の像面。
EP:観察者Pの眼Eの瞳。
r:観察者Pの瞳EPの半径。
S:接眼光学系4を通して観察される虚像面。
R:虚像面Sにおけるボケ像の半径。
OP:ボケ量rnを計算しようとしている画素nを空間的に配置した物点。
H:観察者Pの瞳EPから物点OPまでの距離(距離データB(n)より)。
L:観察者Pの瞳EPから虚像面Sまでの距離(焦点測定装置1より)。
【0025】
物点OPが理想的な点像のとき、虚像面Sに観察される物点OPのボケの大きさは、虚像面Sにおけるボケ像の半径:R=|r×(H−L)/H|で表される。これを角度表示(ラジアン)に直すと、ボケ量の大きさ(半径):rn=|2r(H−L)/LH|(ラジアン)となる。ここで、実際の計算における瞳EPの半径rについては、観察者Pの実際の瞳径を測定してもよいし、予め決められた数値(例えば1mm〜5mm)を用いてもよい。
【0026】
図9のフローチャートに戻り、画素nについてのボケがその周辺に位置する画素(以下「周辺画素」ともいう。)にオーバーラップする領域を求める(#30)。図11に示すように、接眼光学系2(f:焦点距離)の焦点位置近傍に眼Eを置いて、表示素子3上の映像を観察するように構成された光学系を考えた場合、表示素子3上の距離pは、見かけ上、p/f(ラジアン)に相当する。そこで、図12に示すように、画素nからその周辺に位置する任意の画素までの距離を、画素nの中心と上記任意の画素の中心との間隔dで定義し、さらに、式:d/f<rnを満たす位置にある周辺画素を、画素nがピンボケしてそのボケが上記任意の画素にオーバーラップする領域(すなわち、ピンボケ量に相当する領域)内に位置する周辺画素、と定義する。この定義にあてはまる周辺画素の番号を求め、番号の若い方から順に、周辺画素x(1),x(2),…,x(m)とする。図9のステップ#40で、周辺画素番号kの初期設定(k=1)を行った後、求められたm個の周辺画素x(1)〜x(m)について、x(1)から順番にx(m)まで以下の処理(#50〜#100)を施してゆく。
【0027】
周辺画素x(k)が画素nと同じか否かを判定する(#50)。周辺画素x(k)が画素nと異なるときは、画素nの周辺に位置する周辺画素x(k)の距離データB(x(k))と、オーバーラップさせる画素nの距離データB(n)と、を比較する(#70)。この判定(#70)では、B(x(k))とB(n)とがほぼ同じ値のとき{例えばB(x(k))とB(n)との距離の差が10mm以下のとき}には、図3(c),図4(c)に示すようなボケのオーバーラップが発生するように、距離データの桁数を制限した上で距離データの比較演算を行う。距離データの桁数の制限は、例えば10mm以下の桁を切り捨てることによって行う。
【0028】
ステップ#70で、周辺画素x(k)よりも画素nの方が手前にあると判定した場合{B(x(k))≧B(n)の場合}、C(x(k))の3原色の輝度情報に[A(n)の輝度情報/m]を足し合わせる(#80)。これにより、画素nの輝度がm個の周辺画素x(1)〜x(m)に均一に分散される。つまりここでは、画像データA(n)の輝度情報を周辺画素x(1)〜x(m)の数(m)で割って足し合わせることにより、ピンボケしたm個の周辺画素x(1)〜x(m)が集まってもとの画像データA(n)の輝度と同じになるようにする。この処理によって、図3(c),図4(c)に示すように、木のエッジにリンゴのボケが入り込んでオーバーラップした映像が観察されることになる。
【0029】
一方、ステップ#70で、画素nよりも周辺画素x(k)の方が手前にあると判定した場合{B(x(k))<B(n)の場合}、C(x(k))を変化させない。C(x(k))を変化させないことによって、図3(b),図4(b)に示すように、ぼやけた木の前に輪郭のくっきりしたリンゴのエッジがはっきり観察されることになる。このように、もとのピンボケしていない周辺画素x(k)よりも、ピンボケさせようとする画素nの方が観察者Pから見て手前にある場合にのみ、ボケのオーバーラップ{図3(c),図4(c)}が発生するようにするのである。
【0030】
ステップ#50の判定で周辺画素x(k)が画素nと同じときには、距離データの比較を行うまでもなく、既に蓄えられているC(n)に[A(n)の輝度情報/m]を足し合わせる(#60)。ステップ#90でk=mとなるまで上記処理(#50〜#100)を繰り返し、ステップ#110でn=Nとなるまで上記処理(#20〜#120)を繰り返すことによって、1からNまでの全ての画素について表示データC(n)を生成する。得られた表示データC(n)に基づいて表示素子3で画像表示が行われ、接眼光学系4を通してピンボケの発生した映像が観察者Pによって観察される。
【0031】
上記のように、画像生成装置2は、原画像{図2〜図4の各(a)}の各画素についてのピンボケ量rnを、距離データB(n)及び視距離Lから求め(#20)、各画素nについての距離データB(n)と周辺画素x(k)についての距離データB(x(k))とを較べて(#70)、周辺画素x(k)よりも観察者Pに近い距離データB(n)を有する画素nについてのみ、その画素nがピンボケになるように周辺画素x(k)の表示データC(x(k))に処理(#80)を施している。この処理(#80)では、視距離L及び距離データB(n)に基づいて決まる複数の周辺画素x(k)に、画像データA(n)の輝度情報が分配され、周辺画素x(k)よりも観察者Pから遠い距離データB(n)を有する画素nについては、この処理(#80)は施されない。このように予め生成された画像データA(n)及び距離データB(n)に対してピンボケ処理を施すことによって、立体映像の立体感を向上させることができる。
【0032】
上記ピンボケ処理に用いる画像データA(n)や距離データB(n)は、従来より様々な立体映像表示に用いられているものである。例えば、3次元スキャナで取り込まれた映像は、画像を構成する各画素の距離データを画像データと共に持っている。本実施の形態によれば、そういった画像でも自然な立体映像観察が可能である。また、3次元グラフィックスを生成するコンピュータやゲーム機では、画像データを生成する過程で各画素の距離データを生成し、その距離データをZバッファと呼ばれるメモリーに蓄えている。したがって、本実施の形態によれば、それらの既存の装置のハードウェア,ソフトウェアを活かして、自然な立体映像を観察することが可能である。
【0033】
《レーザー走査型HMDの光学構成(図13)》
図13に、本発明を実施したレーザー走査型のHMDの光学構成を示す。このHMDは、画像表示手段及び制御手段を構成する表示ユニット10と、画像投影手段(接眼光学系)を構成するハーフミラー16及び凹面鏡17と、検出手段を構成する赤外透過フィルター18及び焦点調節検出ユニット19と、を備えている。そして、前述した立体映像表示装置における2次元の表示素子3(図5)の代わりに、レーザー走査装置14等が画像表示手段として用いられている。
【0034】
表示ユニット10は、画像生成装置2(図5)で生成された表示データに基づいてレーザー光を発するレーザー光源(ドライバーを含む。)11,レーザー光源11から発せられたレーザー光を集光する集光レンズ12,フォーカシング装置(例えば、リニアモーター等から成る)13,レーザー走査装置(例えば、ポリゴンミラー,ガルバノミラー等から成る)14及びハーフミラー15から成っている。表示データに基づいて画像表示を行う画像表示手段は、レーザー光源11,集光レンズ12,レーザー走査装置14及びハーフミラー15で構成されている。また、眼Eの注視点の位置に虚像が投影されるようにレーザー光源11と集光レンズ12との間の距離を制御する制御手段は、集光レンズ12とフォーカシング装置13とで構成されている。
【0035】
レーザー光源11からのレーザー光は、集光レンズ12で収束光となり、ハーフミラー15を透過する。集光レンズ12は、フォーカシング装置13に結合されており、フォーカシング装置13からの制御信号に応じて光軸方向に駆動される。ハーフミラー15を透過したレーザー光は、レーザー走査装置14によって2次元に走査され、中間像が形成される。レーザー走査装置14から出たレーザー光は、ハーフミラー15で反射されてハーフミラー16へ向かう。そして、レーザー光はハーフミラー16,凹面鏡17で反射されて、ハーフミラー16を透過した後、観察者Pの瞳EPの位置に導かれる。
【0036】
このように、ハーフミラー16及び凹面鏡17から成る接眼光学系は、レーザー走査装置14によって形成された中間像を虚像として投影する。凹面鏡17の反射面は、ほぼ瞳EP位置を中心とした球面状を成しており、レーザー走査装置14は、凹面鏡17の反射面の球面中心とほぼ等価な位置に配置されている。また、表示ユニット10によってほぼ球面状の中間像が形成されるが、その中間像と凹面鏡17の反射面とはほぼ同心になっている。
【0037】
ハーフミラー16の下側に配置されている焦点調節検出ユニット19は、赤外線の指標を眼Eの網膜上に投影し、そのコントラストを計測することで眼Eの焦点調節の様子を検出し、その検出結果から視距離を得る仕組みになっている。焦点調節検出ユニット19から眼Eまでの光路は、ハーフミラー16で折り曲げられるが、表示ユニット10からハーフミラー16を通って焦点調節検出ユニット19へ直接入射してくるレーザー光を避けるために、ハーフミラー16と焦点調節検出ユニット19との間に、赤外線のみを透過させる赤外透過フィルター18が配置されている。この赤外透過フィルター18によって、ノイズを低減することができる。
【0038】
フォーカシングは、フォーカシング装置13で集光レンズ12を移動させることによって行われるが、フォーカシングにより虚像位置を調節しても、レーザー走査装置14の走査角度で決まる像の見た目の大きさ(網膜上の像点位置)は変化しない。このように小さな集光レンズ12を移動させることによって、像の大きさを変えることなく虚像位置を調節することができるため、立体映像表示装置全体を非常に小さくすることができる。また、このHMDはレーザー光源11を表示ユニット10に備えた構成になっているが、表示ユニット10とは別に光源ユニットを設け、3つのレーザー光源からの光(R,G,B)をファイバーに入力し、ファイバーの出力側端面を図13における光源位置に配置することによって、立体映像表示装置のカラー化を達成することも可能である。
【0039】
表示素子3(図5)のような2次元の表示素子(液晶パネル等)を用いた場合には、投影距離Lを変えるために表示素子3や接眼光学系4を動かすことになる。これらの構成要素は比較的サイズが大きいため、十分な精度を保って動かすことは容易ではない。また、表示素子3と接眼光学系4との間隔を変えるときに収差による像の劣化が起こらないようにするため、複雑な光学系が必要になる。図13に示すようにレーザー走査で表示を行う表示装置を用いれば、レーザー光源11や集光レンズ12のように比較的小さな構成要素を動かせば済むため、より簡単に精度良く投影距離Lを変えることができる。しかも、接眼光学系4(図5)がハーフミラー16と凹面鏡17とから成っているため、簡単な構成であるにもかかわらず、像劣化のない投影が可能である。
【0040】
《両眼視HMDの具体的構成(図14)》
図14は、上記HMD(図13)を両眼視用に構成したHMDの外観を示している。このHMDは、表示ユニット10,ハーフミラー16及び凹面鏡17から成る観察光学系を左右両眼用にそれぞれ備えており、立体映像の観察が可能になっている。焦点調節検出ユニット19は右眼側にのみ設けられており、この焦点調節検出ユニット19からの信号に基づいてフォーカシング装置13が制御されて、左右両眼のフォーカシングが行われる。また、焦点調節検出ユニット19からの信号と画像生成装置2からの信号とに基づいて、前述したピンボケ処理が行われる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察者の注視点位置に虚像が投影されるため、観察者の眼の疲労が少ないという効果がある。また、視距離に応じたピンボケ処理が映像に施されるため、臨場感のある自然な立体映像の観察が可能である。
【0042】
また、ピンボケした背景にくっきりした前景が見えるという自然な遠近感が得られるため、更に臨場感の増した立体映像を観察することが可能である。この自然な遠近感表示によって、立体映像観察時の疲労が更に軽減されるという効果もある。
【0043】
また、例えばフォーカシングのために移動させる集光レンズ等を小型化することができるので、装置全体を非常に小さくすることができる。また、接眼光学系を球面鏡,ハーフミラー等で構成することができるため、フォーカシングにおいて網膜上での投影画像の位置ずれを発生させることなく、投影距離のみを変えることができる。しかも、虚像の全面にわたって良好な結像性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した立体映像表示装置に採用されている表示原理を説明するための模式図。
【図2】図1における原画像及び観察される映像を示す図。
【図3】表示物が近接した原画像についてのピンボケ画像の発生状態を示す図。
【図4】表示物がオーバーラップした原画像についてのピンボケ画像の発生状態を示す図。
【図5】本発明を実施した立体映像表示装置の基本的構成要素を示すブロック図。
【図6】本発明を実施した立体映像表示装置の基本的アルゴリズムを示すフローチャート。
【図7】原画像の画像データ,距離データを説明するための図。
【図8】ピンボケ処理の過程を説明するためのブロック図。
【図9】画像に施すピンボケ処理の手順を示すフローチャート。
【図10】ボケ量の算出を説明するための図。
【図11】ある画素についてのボケが周辺画素にオーバーラップする領域を説明するための図。
【図12】画素nについてのボケが周辺画素x(1)〜x(m)にオーバーラップする領域を説明するための図。
【図13】本発明を実施したレーザー走査型HMDの光学構成を模式的に示す縦断面図。
【図14】本発明を実施した両眼視HMDの外観構成を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
1 …焦点測定装置
2 …画像生成装置
3 …表示素子
4 …接眼光学系
5 …投影距離可変機構
10 …表示ユニット
11 …レーザー光源
12 …集光レンズ
13 …フォーカシング装置
14 …レーザー走査装置
15 …ハーフミラー
16 …ハーフミラー
17 …凹面鏡
18 …赤外透過フィルター
19 …焦点調節検出ユニット
Claims (3)
- N個の画素から成る原画像の各画素に各1〜N番の番号を与え任意の画素の番号をnとした場合に、画素nについて、
観察者の瞳EPから前記瞳EPが焦点を合わせている注視点までの視距離Lを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された視距離L並びに色情報および輝度情報を含む画像データA(n)及び前記瞳EPから物点OPまでの距離を示す距離データB(n)から表示データC(n)を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された前記表示データC(n)に基づいて画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段で表示された画像を虚像として投影する画像投影手段と、
前記検出手段によって検出された前記注視点の位置に前記虚像が投影されるように前記虚像の投影距離を制御する制御手段と、
を備える立体映像表示装置であり、
前記画像生成手段は、
前記虚像が投影される虚像面における前記物点OPの点像のピンボケ量rnを、前記距離データB(n)と前記視距離Lの差に基づいて算出し、
算出された前記ピンボケ量rnに応じて前記画素nに対するm個の周辺画素x(m)を特定し、
画素nについての距離データB(n)と前記周辺画素x(m)についての距離データB(x(m))とを比較し、
B(x(m))≧B(n)の場合に、
前記周辺画素x(m)に対応する表示データC(x(m))に対して、前記画像データA(n)に含まれる輝度情報を足し合わせるピンボケ処理を行う
ことを特徴とする立体映像表示装置。 - 前記画像表示手段は、
前記画像生成手段で生成された表示データに基づいてレーザー光を発するレーザー光源と、
前記レーザー光源から発せられたレーザー光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズで集光されたレーザー光を2次元に走査して中間像を形成するレーザー走査手段と、を有し、
前記画像投影手段は、前記レーザー走査手段によって形成された中間像を虚像として投影する接眼光学系であり、
前記制御手段は、前記注視点の位置に前記虚像が投影されるように前記レーザー光源と前記集光レンズとの間の距離を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。 - 前記検出手段は、前記観察者の眼の屈折力から前記視距離Lを算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の立体映像表示装置。
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