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JP2000098291A - 頭部装着型表示装置 - Google Patents

頭部装着型表示装置

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Publication number
JP2000098291A
JP2000098291A JP28330298A JP28330298A JP2000098291A JP 2000098291 A JP2000098291 A JP 2000098291A JP 28330298 A JP28330298 A JP 28330298A JP 28330298 A JP28330298 A JP 28330298A JP 2000098291 A JP2000098291 A JP 2000098291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
eye
luminance
eye image
visual field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28330298A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukinobu Matsubara
行信 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP28330298A priority Critical patent/JP2000098291A/ja
Publication of JP2000098291A publication Critical patent/JP2000098291A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】視野が広く且つ視認性に優れた頭部装着型表示
装置を提供する。 【解決手段】観察者2の頭部に装着可能なマウント3に
より保持される表示ユニット4は、左眼用画像の表示光
を出射する手段6aと、右眼用画像の表示光を出射する
手段6bと、両表示光の光路を変更して観察者の眼に導
く光学系8とを有する。その左眼用画像が表示される視
野と右眼用画像が表示される視野とが部分的にオーバー
ラップするように、その光学系8により各表示光の光路
が変更される。その左眼用画像と右眼用画像それぞれに
おいて、その視野のオーバーラップ領域に対応する部分
の輝度と、非オーバーラップ領域に対応する部分の輝度
とを、互いに相違させる手段7a、7bを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、左右両方の眼によ
り視認される画像を提供する頭部装着型表示装置に関
し、例えば、ヘリコプタや航空機のパイロット、訓練用
シミュレータの使用者、民生用の遊戯器や情報端末等の
使用者に画像情報を提供するのに適する。
【0002】
【従来の技術】観察者の頭部に装着可能なマウントと、
そのマウントにより保持される表示ユニットとを備え、
その表示ユニットは、左眼用画像の表示光を出射する手
段と、右眼用画像の表示光を出射する手段と、両表示光
の光路を変更して観察者の眼に導く光学系とを有する頭
部装着型表示装置が用いられている。
【0003】一般に、その左眼用画像と右眼用画像は互
いに同一とされている。そのため、その左眼用画像が表
示される視野と右眼用画像が表示される視野とが100
%オーバーラップするように、その光学系によって各表
示光の光路が変更されている。
【0004】しかし、左眼用画像が表示される視野と右
眼用画像が表示される視野とが100%オーバーラップ
する場合、画像が表示される視野を拡大することができ
ない。そこで、左眼用画像が表示される視野と右眼用画
像が表示される視野とが部分的にオーバーラップするよ
うに、その光学系により各表示光の光路を変更すること
が行われている。これにより、左眼用画像と右眼用画像
を、互いに部分的に同一で残部は相違するものとし、そ
の画像の同一部分に対応する視野をオーバーラップさせ
ることで、左眼用画像と右眼用画像の継ぎ目を生じさせ
ることなく視野を拡大できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、その左眼用画像
の輝度は、その左眼用画像の視野全域において均一とさ
れ、また、その右眼用画像の輝度も、その右眼用画像の
視野全域において均一とされていた。そのため、左眼用
画像が表示される視野と右眼用画像が表示される視野と
が部分的にオーバーラップすると、そのオーバラップ領
域は非オーバラップ領域よりも明るく見え、視認性が低
下するという問題があった。さらに、そのオーバラップ
領域と非オーバラップ領域の境界は、オーバラップ領域
が明るく見えるために実際よりも暗く見え、視認性が低
下するという問題があった。
【0006】本発明は、上記問題を解決することのでき
る頭部装着型表示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】本発明は、観察者の頭部
に装着可能なマウントと、そのマウントにより保持され
る表示ユニットとを備え、その表示ユニットは、左眼用
画像の表示光を出射する手段と、右眼用画像の表示光を
出射する手段と、両表示光の光路を変更して観察者の眼
に導く光学系とを有し、その左眼用画像が表示される視
野と右眼用画像が表示される視野とが部分的にオーバー
ラップするように、その光学系により各表示光の光路が
変更される頭部装着型表示装置に適用される。本発明
は、その左眼用画像と右眼用画像それぞれにおいて、そ
の視野のオーバーラップ領域に対応する部分の輝度と、
非オーバーラップ領域に対応する部分の輝度とを、互い
に相違させる手段を備えることを特徴とする。本発明に
よれば、左眼用画像と右眼用画像それぞれにおいて、頭
部装着型表示装置における視野のオーバーラップ領域に
対応する部分の輝度を、非オーバーラップ領域に対応す
る部分の輝度よりも低くすることで、左眼用画像と右眼
用画像を合成した画像においては、オーバーラップ領域
と非オーバーラップ領域の輝度を均一化して視認性を向
上できる。
【0008】その左眼用画像と右眼用画像それぞれにお
いて、その視野のオーバーラップ領域に対応する部分の
輝度と、非オーバーラップ領域に対応する部分の輝度
と、そのオーバーラップ領域と非オーバーラップ領域の
境界に対応する部分の輝度とを、互いに相違させる手段
を備えるのが好ましい。本発明によれば、左眼用画像と
右眼用画像それぞれにおいて、その視野のオーバーラッ
プ領域に対応する部分の輝度を、非オーバーラップ領域
に対応する部分の輝度よりも低くし、かつ、そのオーバ
ーラップ領域と非オーバーラップ領域の境界に対応する
部分の輝度を非オーバーラップ領域に対応する部分の輝
度よりも高くすることで、左眼用画像と右眼用画像を合
成した画像においては、視野全域に亘り輝度を均一化し
て視認性を向上できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図1、図2に示す頭部装着型表示装
置1は、観察者2の頭部に装着可能なマウント3と、こ
のマウント3により保持される表示ユニット4とを有す
る。
【0010】そのマウント3は、環状とされることで観
察者2の頭部に装着可能とされる。そのマウント3は観
察者の頭部に装着可能なものであれば形態は限定され
ず、また、頭部に直接に装着されるものに限定されず、
頭部にヘルメット等を介して装着されるものであっても
よい。なお、本発明において頭部とは、頸部よりも上方
部分であって顔面を含む。
【0011】その表示ユニット4は、その保持部3に取
り付けられる左右ケーシング5a、5bと、左眼用画像
の表示光Laを出射する左眼用表示器6aと、右眼用画
像の表示光Lbを出射する右眼用表示器6bと、左右信
号処理装置7a、7bと、両表示光La、Lbの光路を
変更して観察者2の眼に導く光学系8とを有する。
【0012】各表示器6a、6bは、本実施形態では公
知のバックライト付き液晶表示装置により構成される
が、特に限定されるものではない。
【0013】上記各信号処理装置7a、7bは、映像信
号発生源(図示省略)にケーブル等を介して接続され、
その映像信号発生源から送られる映像信号に応じて表示
器6a、6bの駆動信号を生成する。その映像信号発生
源は、映像信号を発生可能であれば特に限定されず、例
えば映像信号を出力するコンピュータにより構成でき
る。その信号処理装置7a、7bから送られる駆動信号
に応じた画像表示光La、Lbを表示器6a、6bは出
射する。
【0014】その光学系8は、観察者2の眼の前方に配
置される主光学素子8aと、左眼用表示器6aから出射
される画像表示光Laを主光学素子8aの光路変更領域
に導く左レンズ系8bと、右眼用表示器6aから出射さ
れる画像表示光Lbを主光学素子8aの光路変更領域に
導く右レンズ系8cとを有する。その主光学素子8aに
より光路変更された画像表示光La、Lbが観察者2の
眼に導かれることで、観察者2は画像を視認できる。
【0015】その主光学素子8aは、本実施形態ではコ
ンバイナによって構成される。その主光学素子8aをコ
ンバイナにより構成する場合、前方からの光を透過させ
て観察者2の目に導くことができ、観察者2は画像と前
方の実在物の双方を視認できる。そのコンバイナは、ハ
ーフミラーやホログラム素子によって構成でき、ハーフ
ミラーを用いる場合は反射により画像表示光の光路を変
更し、ホログラム素子を用いる場合は回折により画像表
示光の光路を変更する。その主光学素子8aの前方にお
いて、バイザー9が保持部3に上下動可能に取り付けら
れる。そのバイザー9を下方に変位させて主光学素子8
aの前方に配置することで、観察者2は画像のみを視認
できる。そのバイザー9を上方に変位することで、観察
者2は、画像と前方の実在物の双方を視認できる。な
お、その主光学素子8aを全反射ミラーにより構成して
もよい。
【0016】その光学系8は、その左眼用画像が表示さ
れる視野と右眼用画像が表示される視野とが部分的にオ
ーバーラップするように、各表示光La、Lbの光路を
変更する。すなわち、図3に示すように、その主光学素
子8aにおける左眼用画像表示光Laの光路変更領域3
0aと右眼用画像表示光Lbの光路変更領域30bは、
左眼用画像の視野と右眼用画像の視野に対応することか
ら部分的にオーバーラップされる。これにより、左眼用
画像と右眼用画像を、互いに部分的に同一で残部は相違
するものとし、その画像の同一部分に対応する視野をオ
ーバーラップさせることで、左眼用画像と右眼用画像の
継ぎ目を生じさせることなく視野を拡大できる。本実施
形態では、左眼用画像の視野と右眼用画像の視野は円形
領域とされて、その視野角は例えば40°とされる。
【0017】上記各信号処理装置7a、7bによって、
その左眼用画像と右眼用画像それぞれにおいて、その視
野のオーバーラップ領域Cに対応する部分の輝度と、非
オーバーラップ領域A、Bに対応する部分の輝度と、そ
のオーバーラップ領域Cと非オーバーラップ領域A、B
の境界D(図3において破線で囲む領域)に対応する部
分の輝度とを、互いに相違させることが可能とされてい
る。そのため、左信号処理装置7aは、映像信号発生源
から送られる左眼用画像の映像信号を、その左眼用画像
の輝度が左眼用画像の視野全域において均一となるもの
から、その視野における表示位置に応じて互いに相違す
るものに変換する。また、右信号処理装置7bは、映像
信号発生源から送られる右眼用画像の映像信号を、その
右眼用画像の輝度が右眼用画像の視野全域において均一
となるものから、その視野における表示位置に応じて互
いに相違するものに変換する。
【0018】すなわち、上記各信号処理装置7a、7b
は、図4の機能ブロック図に示すように、位置検出部4
0と、補正データ出力部41と、調整部42と、補正信
号出力部43と、駆動信号出力部44を有する。その位
置検出部40は、その映像信号Sによる表示画像の各画
素の表示タイミングに対応して、視野内における各画素
の位置検出信号を出力する。その補正データ出力部41
は、その位置検出信号に応じて、各画素の位置が視野に
おけるオーバーラップ領域C、非オーバーラップ領域
A、B、オーバーラップ領域Cと非オーバーラップ領域
A、Bの境界Dの中の何れに対応するかの判断結果と、
その判断結果に応じた輝度補正量データとに応じた補正
データ信号を出力する。例えば、オーバーラップ領域
C、非オーバーラップ領域A、B、オーバーラップ領域
Cと非オーバーラップ領域A、Bの境界Dに対応する位
置データと、その各領域C、A、B、Dに対応する輝度
補正量データを、予めEEPROM等のメモリにマップ
データとして書き込み、位置検出部40により検出され
た位置信号をEEPROMのアドレスとして入力するこ
とにより、そのメモリから読み出したデータに対応する
補正データ信号を出力できる。その調整部42は外部ト
リマ設定信号等の設定信号を出力する。その補正信号出
力部43は、その補正データ信号と設定信号とに応じて
生成した輝度補正信号を出力する。その駆動信号出力部
44は、映像信号と輝度補正信号とに基づき表示器6
a、6bの駆動信号Pを生成して出力する。
【0019】図5は、その位置検出信号S1と輝度補正
信号S2との関係を示す。すなわち、信号処理装置7
a、7bそれぞれにおいて、その視野のオーバーラップ
領域Cでの画素表示時の輝度補正信号S2のレベルは、
非オーバーラップ領域A、Bでの画素表示時の輝度補正
信号S2のレベルよりも低く、且つ、オーバーラップ領
域Cと非オーバーラップ領域A、Bの境界Dでの画素表
示時の輝度補正信号S2のレベルは、非オーバーラップ
領域A、Bでの画素表示時の輝度補正信号S2のレベル
よりも高くされている。
【0020】上記構成によれば、左眼用画像と右眼用画
像それぞれにおいて、頭部装着型表示装置における視野
のオーバーラップ領域Cに対応する部分の輝度を、非オ
ーバーラップ領域A、Bに対応する部分の輝度よりも低
くすることで、左眼用画像と右眼用画像を合成した画像
においては、オーバーラップ領域Cと非オーバーラップ
領域A、Bの輝度を均一化して視認性を向上できる。さ
らに、左眼用画像と右眼用画像それぞれにおいて、その
オーバーラップ領域Cと非オーバーラップ領域A、Bの
境界Dに対応する部分の輝度を非オーバーラップ領域
A、Bに対応する部分の輝度よりも高くすることで、左
眼用画像と右眼用画像を合成した画像においては、視野
全域に亘り輝度を均一化して視認性を向上できる。
【0021】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、頭部装着型表示装置の視野は円形視野に限定され
ず、上下方向30°、水平方向40°の長方形視野等と
でき、上記マップデータを視野領域に応じたものにすれ
ばよい。また、画像表示光の出射手段は液晶表示装置に
限定されず、例えばCRTディスプレイを用いてもよ
く、画像を形成するための走査信号と輝度信号が別系統
になる場合、その輝度信号を、左眼用画像と右眼用画像
それぞれの輝度を各画像それぞれの視野全域において均
一とするものから、その視野における表示位置に応じて
互いに相違させるものに変換すれば足りる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、視野が広く且つ視認性
に優れた頭部装着型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の斜視
【図2】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の構成
説明図
【図3】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の視野
の説明図
【図4】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の要部
の構成説明図
【図5】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置による
位置検出信号と輝度補正信号との関係を示す図
【符号の説明】
1 頭部装着型表示装置 2 観察者 3 マウント 4 表示ユニット 6a、6b 表示器 7a、7b 信号処理装置 8 光学系

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 観察者の頭部に装着可能なマウントと、
    そのマウントにより保持される表示ユニットとを備え、 その表示ユニットは、左眼用画像の表示光を出射する手
    段と、右眼用画像の表示光を出射する手段と、両表示光
    の光路を変更して観察者の眼に導く光学系とを有し、 その左眼用画像が表示される視野と右眼用画像が表示さ
    れる視野とが部分的にオーバーラップするように、その
    光学系により各表示光の光路が変更される頭部装着型表
    示装置において、 その左眼用画像と右眼用画像それぞれにおいて、その視
    野のオーバーラップ領域に対応する部分の輝度と、非オ
    ーバーラップ領域に対応する部分の輝度とを、互いに相
    違させる手段を備えることを特徴とする頭部装着型表示
    装置。
  2. 【請求項2】 その左眼用画像と右眼用画像それぞれに
    おいて、その視野のオーバーラップ領域に対応する部分
    の輝度と、非オーバーラップ領域に対応する部分の輝度
    と、そのオーバーラップ領域と非オーバーラップ領域の
    境界に対応する部分の輝度とを、互いに相違させる手段
    を備える請求項1に記載の頭部装着型表示装置。
JP28330298A 1998-09-18 1998-09-18 頭部装着型表示装置 Pending JP2000098291A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012115030A1 (ja) * 2011-02-24 2012-08-30 ブラザー工業株式会社 頭部装着型の画像表示装置
CN110402411A (zh) * 2017-11-03 2019-11-01 深圳市柔宇科技有限公司 显示控制方法和头戴显示设备

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