(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の左右のそれぞれの目に対応した表示手段を有し、前記表示手段を前記観察者の頭部に固定して使用し、前記表示手段の表示部に表示される画像を観察するようにした頭部装着型表示装置において、
第１の画像データと第２の画像データとを合成する合成手段と、
前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲に前記第１の画像データに係る表示画像を表示し、第２の画像表示範囲に前記第２の画像データに係る表示画像を表示するように前記合成手段における合成動作を制御する表示制御手段と、
前記観察者の頭部に前記表示手段を固定しているときの頭部の変位を検知するための動き検知手段とを設け、
前記動き検知手段によって得られる頭部の変位情報に応じて、前記表示制御手段は、頭部が所定の方向に変位した場合は、頭部の変位に従って前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置が相対的に変化することを有効とし、頭部が所定の方向とは異なる方向に変位した場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置が変化することを禁止し、かつ頭部が所定の方向に変位した場合であって、頭部の変位量が所定の範囲内である場合は、頭部の変位に従って前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化するように制御し、頭部の変位量が前記所定の範囲を超えた場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を固定するように制御することを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の頭部装着型表示装置において、
前記動き検知手段によって得られた頭部の変位情報に応じて前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化させるための、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向にのみ移動させるようにする第１の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向にのみ移動させるようにする第２の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させるとともに、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させ、かつ前記第１の画像表示範囲の中心位置は変化させないようにする第３の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向にのみ移動させるようにする第４の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第５の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第６の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第７の移動制御手段とのうち、いずれかを使用可能であることを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載の頭部装着型表示装置において、
前記第１〜第７の移動制御手段は、観察する映像の種類に応じて自動的に選択されることを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項４】
観察者の左右のそれぞれの目に対応した表示手段を有し、前記表示手段を前記観察者の頭部に固定して使用し、前記表示手段の表示部に表示される画像を観察するようにした頭部装着型表示装置において、
前記表示手段の表示部に第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲とを表示するように制御する表示範囲制御手段と、前記観察者の頭部に前記表示手段を固定しているときの頭部の変位を検知するための動き検知手段とを設け、前記動き検知手段によって得られる頭部の変位情報に応じて、頭部の変位量が所定の範囲内である場合は、頭部の変位に従って前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化させ、頭部の変位量が前記所定の範囲を超えた場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を固定させるよう構成し、
さらに、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向にのみ移動させるようにする第１の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向にのみ移動させるようにする第２の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させるとともに、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させ、かつ前記第１の画像表示範囲の中心位置は変化させないようにする第３の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向にのみ移動させるようにする第４の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第５の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第６の移動制御手段と、
前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第７の移動制御手段とのうち、いずれかを用いて前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化させることを特徴とする頭部装着型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は頭部装着型表示装置に関し、特に、頭部装着型表示装置における表示制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭部の動きに応じて頭部装着型表示装置の表示内容が変化するシステムの従来としては、図９に示すように、頭部装着型表示装置の表示画面を移動させるものがあった。図９で、破線で囲まれた部分は、予めメモリ上に用意された広い範囲の画像データ領域である。
【０００３】
そして、図９中において矢印で示すように、頭の動きに応じて太枠で囲まれた部分が移動する。従来の頭部装着型表示装置の場合には、これらの太枠の範囲を切り出して頭部装着型表示装置の表示部全体に表示するようにしていた。
【０００４】
また、別の方法としては、観察者の頭の動きを検出し、前記頭の動きに応じて動きに対応する画像を計算する。そして、前記計算結果に基づいてＣＧ（ＣＯＭＰＵＴＥＲ  ＧＲＡＰＨＩＣＳ）により画像を生成して表示する方法が用いられることもあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、広い範囲の画像データを予め画像メモリ上に用意するシステムの場合、頭の動きが少ない場合は動きに対応する画像データを前記画像メモリから切り出すことができる。しかし、頭の動きが大きい場合は対応するデータが前記画像メモリに存在しない場合がある。
【０００６】
このような不都合が発生しないようにするためには、前記画像データメモリの容量を多くして、より多くの画像データを用意する必要がある。しかし、コストや回路規模の制約から画像データメモリの容量はなるべく少ないほうが望ましい。
【０００７】
そこで、従来は画像データメモリに記憶されている画像データが存在する範囲に移動範囲を限定して表示するようにすることにより、頭の動きが大きい場合に生じる不都合を防止するようにしていた。
【０００８】
しかしながら、前述のように移動範囲を限定すると、頭の動きに対応した自然な表示が困難となってしまい、移動範囲を限定するように構成された頭部装着型表示装置をＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ，仮想現実）へ応用した場合には、臨場感が損なわれてしまう問題があった。
【０００９】
また、頭の動きに対応する画像を計算により生成するようにしたＣＧ（ＣＯＭＰＵＴＥＲ  ＧＲＡＰＨＩＣＳ）生成システムの場合、計算負荷が重いため、リアルタイムな表示ができず、不自然な駒送り画像になってしまう問題があった。また、この場合には特別なプロセッサや回路を必要とするので、コストが高くなったり、装置の大きさが増大したりする問題もあった。
【００１０】
本発明は前述の問題点にかんがみ、限られたメモリ容量の条件下でも、頭部の動きに対応した自然な表示を行うことができるようにするとともに、リアルタイムな表示を行うことができるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の頭部装着型表示装置は、観察者の左右のそれぞれの目に対応した表示手段を有し、前記表示手段を前記観察者の頭部に固定して使用し、前記表示手段の表示部に表示される画像を観察するようにした頭部装着型表示装置において、第１の画像データと第２の画像データとを合成する合成手段と、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲に前記第１の画像データに係る表示画像を表示し、第２の画像表示範囲に前記第２の画像データに係る表示画像を表示するように前記合成手段における合成動作を制御する表示制御手段と、前記観察者の頭部に前記表示手段を固定しているときの頭部の変位を検知するための動き検知手段とを設け、前記動き検知手段によって得られる頭部の変位情報に応じて、前記表示制御手段は、頭部が所定の方向に変位した場合は、頭部の変位に従って前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置が相対的に変化することを有効とし、頭部が所定の方向とは異なる方向に変位した場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置が変化することを禁止し、かつ頭部が所定の方向に変位した場合であって、頭部の変位量が所定の範囲内である場合は、頭部の変位に従って前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化するように制御し、頭部の変位量が前記所定の範囲を超えた場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を固定するように制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の特徴とするところは、前記に記載の頭部装着型表示装置において、前記動き検知手段によって得られた頭部の変位情報に応じて前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化させるための、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向にのみ移動させるようにする第１の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向にのみ移動させるようにする第２の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させるとともに、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させ、かつ前記第１の画像表示範囲の中心位置は変化させないようにする第３の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向にのみ移動させるようにする第４の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第５の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第６の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第７の移動制御手段とのうち、いずれかを使用可能であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のその他の特徴とするところは、前記に記載の頭部装着型表示装置において、前記第１〜第７の移動制御手段は、観察する映像の種類に応じて自動的に選択されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のその他の特徴とするところは、観察者の左右のそれぞれの目に対応した表示手段を有し、前記表示手段を前記観察者の頭部に固定して使用し、前記表示手段の表示部に表示される画像を観察するようにした頭部装着型表示装置において、前記表示手段の表示部に第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲とを表示するように制御する表示範囲制御手段と、前記観察者の頭部に前記表示手段を固定しているときの頭部の変位を検知するための動き検知手段とを設け、前記動き検知手段によって得られる頭部の変位情報に応じて、頭部の変位量が所定の範囲内である場合は、頭部の変位に従って前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化させ、頭部の変位量が前記所定の範囲を超えた場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を固定させるよう構成し、さらに、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向にのみ移動させるようにする第１の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向にのみ移動させるようにする第２の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させるとともに、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させ、かつ前記第１の画像表示範囲の中心位置は変化させないようにする第３の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向にのみ移動させるようにする第４の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第５の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第６の移動制御手段と、前記第１の画像表示範囲の位置を画面内で水平方向または垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲の大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲内の表示画像の倍率を変化させたりする第７の移動制御手段とのうち、いずれかを用いて前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化させることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明は前記技術手段よりなるので、第１の画像データと第２の画像データとが合成手段により合成されるとともに、前記合成手段の合成動作が表示制御手段により制御されることにより、表示部における第１の画像表示範囲に前記第１の画像データに係る表示画像が表示され、第２の画像表示範囲に前記第２の画像データに係る表示画像が表示される際に、装着する頭の動きに対応して複数の画像表示範囲を相対的に変化させることができ、画像表示範囲を固定した場合と比べてより自然な形態で観やすい表示画像を表現することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の他の特徴によれば、前記動き検知手段によって得られた頭部の変位の方向および量が所定の範囲内である場合に、前記頭部の変位量に応じて前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲とを相対的に変化させるので、前記観察者の頭が不要に動いたときに表示範囲制御手段が過敏に応答するのが防止される。
【００１８】
また、本発明のその他の特徴によれば、少なくとも２つの移動制御手段を有するので、頭部装着型表示装置の使用目的や使用者の好みに応じてこれらの移動制御手段を最適に使い分けることができるようになり、より効果的な臨場感を得ることが可能になる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の頭部装着型表示装置の一実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本実施例の頭部装着型表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１００Ｌは左目用表示部、１００Ｒは右目用表示部である。また、２００は表示範囲制御手段であり、３００は動き検知手段を構成する角速度検知手段である。
【００２０】
前記左目用表示部１００Ｌは、後述する液晶モニタ１Ｌの表示であり、前記右目用表示部１００Ｒは、後述する液晶モニタ１Ｒの表示である。
また、前記表示範囲制御手段２００は、前記表示部１００Ｌおよび１００Ｒに第１の画像表示範囲Ａ（図３参照）と第２の画像表示範囲Ｂ（図３参照）とを表示するためのものであり、観察者の頭部に固定しているときの角速度変位に基づいて、前記第１の画像表示範囲Ａと第２の画像表示範囲Ｂの位置を相対的に変化させるようにしている。
【００２１】
本実施例の表示範囲制御手段２００は、第１の移動制御手段▲１▼、第２の移動制御手段▲２▼、第３の移動制御手段▲３▼、第４の移動制御手段▲４▼、第５の移動制御手段▲５▼、第６の移動制御手段▲６▼、第７の移動制御手段▲７▼、第８の移動制御手段▲８▼を有している。
【００２２】
前記第１の移動制御手段▲１▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの位置を表示部１００Ｌ，１００Ｒの画面内で水平方向にのみ移動させるようにするためのものである。
【００２３】
前記第２の移動制御手段▲２▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの位置を表示部１００Ｌ，１００Ｒの画面内で垂直方向にのみ移動させるようにするためのものである。
【００２４】
前記第３の移動制御手段▲３▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの大きさを変化させるとともに、前記第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像の倍率を変化させるようにし、かつ前記第１の画像表示範囲Ａの中心位置は変化させないようにするためのものである。
【００２５】
前記第４の移動制御手段▲４▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの位置を画面内で水平方向または垂直方向にのみ移動させるようにするためのものである。
【００２６】
前記第５の移動制御手段▲５▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの位置を表示部１００Ｌ，１００Ｒの画面内で垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲Ａの大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像の倍率を変化させたりするためのものである。
【００２７】
前記第６の移動制御手段▲６▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの位置を表示部１００Ｌ，１００Ｒの画面内で水平方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲Ａの大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像の倍率を変化させたりするためのものである。
【００２８】
前記第７の移動制御手段▲７▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの位置を表示部１００Ｌ，１００Ｒの画面内で水平方向または垂直方向へ移動させたり、前記第１の画像表示範囲Ａの大きさを変化させたり、前記第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像の倍率を変化させたりするためのものである。
【００２９】
前記第８の移動制御手段▲８▼は、前記第１の画像表示範囲Ａの位置の変更を禁止するとともに、前記第１の画像表示範囲Ａの大きさの変化を禁止するようにし、さらに前記第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像の倍率の変化を禁止するためのものである。
【００３０】
なお、本実施例においては前述の各移動制御手段▲１▼〜▲８▼を、後述する図４のポインタ手段３３、アドレス制御部４０、タイミング信号生成手段２６などの設定を表示制御部（ＣＰＵ）２１で制御することによりプログラム的に構成するようにしているが、ハード的に構成するようにしてもよい。
【００３１】
このように構成された本実施例の頭部装着型表示装置は、前記角速度検知手段３００の検出出力に応じて各移動制御手段▲１▼〜▲８▼が動作し、種々の動作モードで動作するようになっている。以下に、本実施例の頭部装着型表示装置の構成および動作を具体的に説明する。
【００３２】
図２は、本実施例の頭部装着型表示装置の具体的な構成例を示す表示部のブロック図である。
図２において、１Ｒ，１Ｌは映像を表示するための液晶モニタ、２Ｒ，２Ｌは観察者が前記液晶モニタの表示部を拡大して観るための拡大光学系である。
３Ｒ，３Ｌは、液晶モニタ１Ｒ，１Ｌを背後から照明するバックライトであり、４Ｒ，４Ｌは映像信号に応じた画像を液晶モニタ１Ｒ，１Ｌに表示させるための液晶ドライバである。
【００３３】
５は、頭部装着型表示装置の加速度を検知するための加速度センサであり、前述した角速度検知手段３００を構成するものである。６Ｒ，６Ｌは観察者Ｕに音声信号に応じた音声等を放音するためのスピーカである。
７は、映像信号や音声信号、その他制御信号を図４に示す別体の表示装置との間で通信するためケーブルである。破線で示した部分は本体を構成し、観察者Ｕの頭部に装着するための筐体である。
【００３４】
次に、本実施例の頭部装着型表示装置の表示部へ画像を表示する方法について説明する。
図３は、液晶モニタ１Ｌおよび１Ｒの表示部の表示領域の説明図であり、図３（ａ）は液晶モニタ１Ｌ、すなわち、観察者の左眼用の表示画面を説明する図である。
【００３５】
また、図３（ｂ）は液晶モニタ１Ｒ、すなわち、観察者の右眼用の表示画面を説明する図である。
図３において、斜線でハッチングした部分が第１の画像表示範囲Ａ、縦線でハッチングした部分が第２の画像表示範囲Ｂを示している。
【００３６】
図４は、表示制御部分のブロックである。図４において、２１は表示制御部であり、図２の加速度センサ５の出力に応じて第１の画像表示範囲Ａと第２の画像表示範囲Ｂとの相対的位置の関係や大きさ、さらには第１の画像表示範囲Ａまたは第２の画像表示範囲Ｂ内の画像の表示内容を変更するためのものである。
【００３７】
２２は、第１の画像表示範囲Ａ用の画像データを一時的に蓄える第１のバッファ手段、２３は第２の画像表示範囲Ｂに表示する画像を一時的に蓄える第２のバッファ手段、２４は前記第１および第２のバッファ２２，２３から読み出された画像データを合成する画像合成手段、２５はディジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器である。
【００３８】
２６は、液晶パネルに画像を表示するために、テレビジョン方式に対応したコンポジット信号である。２８は混合手段であり、Ｄ／Ａ変換された画像データとコンポジット信号２７とを混合するためのものである。２９は画像データとコンポジット信号２７とからなる映像信号である。
【００３９】
３０は、表示すべき画像データが記録されている記憶手段であり、テープや画像メモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体である。
３１は、記録媒体から読み出した数フィールド分の画像データを蓄える第３のバッファ手段である。
【００４０】
３２は、表示画像を拡大、縮小したり、画面内または時間軸方向にフィルタ処理を行うため積和演算手段などで構成されるフィルタ手段である。
３３は、第３のバッファ手段３１から、読み出すべき画像を指定するためのポインタ手段である。
【００４１】
３４は、加速度センサ５からの検出信号４２を受けて頭部に装着された頭部装着型表示装置の動きを解析する動き解析手段である。また、３５は動作モード設定スイッチであり、３６はリセットスイッチである。
４０は、第１の画像表示範囲Ａの位置や大きさを指定するためのアドレス制御部であり、４１は第２の画像表示範囲Ｂに表示すべきデータを外部から入力したり表示制御部２１から設定したりするためのデータ切り替えや、バッファとしての機能を有すインタフェース手段である。
【００４２】
ところで、図４のブロックに示した構成の一部、または全てを頭部の装置に内蔵してもよいが、ここでは、頭部の重量を軽くするとともに小型化するために、頭部の装置とは別体にして、装着者のポケットに収納したり、ベルトなどに装着するようにしている。
【００４３】
次に、前記構成に基づいて動作を説明する。なお、ここでは説明を簡単にするために、本システムは、以下のような前提で動作するものと仮定する。
まず、第１の画像表示範囲Ａには、記録媒体３０上に記録されている動画像を表示するものとする。
【００４４】
したがって、表示制御部２１は記録媒体３０から第１の画像表示範囲Ａに表示したい内容のデータを必要なタイミングで読みだし、第３のバッファ３１に転送されているものとする。
【００４５】
また、ＭＰＥＧ方式などによって記録媒体３０上に圧縮記録されている場合はデコードするなど、記録方式に対応した必要な処理は不図示の手段によって施されるものとするが、本実施例では、この点に関しては直接関係はないので、詳細な説明は省略する。
【００４６】
また、第２の画像表示範囲Ｂは、第１の画像表示範囲Ａの背景画面として表示するものであり、例えば適当な単一色の表示でよい。あるいは表示制御部２１が、インタフェース４１を介して設定することにより文字や操作のためのパネル表示などが表示されるものでもよい。つまり、表示制御部２１が、第２のバッファ２３のデータを書き換えることで、第２の画像表示範囲Ｂに表示したいデータを変更可能であるよう構成されている。
【００４７】
さらに、本実施例で、頭部装着型表示装置の２つの液晶モニタ１Ｒ，１Ｌの表示部で映像を立体視することも可能な構成となっている。立体視の場合は、左右の表示画像は互いに視差を持った画像にする必要がある。
【００４８】
この場合は、図２に示したブロックで表示制御部２１や、動作モード設定スイッチ３５、リセットスイッチ３６などのような一部を除いた部分を２系統にし、予め視差を持って撮影された画像を記録媒体３０に記録しておくか、或いは不図示の手段で視差画像をＣＧ画像などで生成するようにしてもよい。
【００４９】
このように、本発明は立体視にも適用可能であるが、ここでは、説明を簡単にするために、２つの液晶モニタ１Ｒ，１Ｌの表示画面には同じ映像を表示するものとし、左右一方のみの１系統で説明する。また、頭部装着型表示装置システム全体の電源が予め入っているものとする。
【００５０】
以下、図５のフローチャートを参照しながら、図３および図４で示した本実施例の頭部装着型表示装置の動作を説明する。
まず、ステップＳ１００でリセットスイッチ３６の状態を検出し、リセット状態であれば、次のステップＳ１０１で第１の画像表示範囲Ａの位置と大きさを初期状態に設定する。
【００５１】
ここでは、例えば、図６（ｅ）で、斜線でハッチングした部分で示すように、第１の画像表示範囲Ａの位置は、表示範囲全体の真ん中であり、また、大きさも全体よりやや小さい大きさに設定しておく。この初期化に関しては、電源投入後も自動的に行われるものとする。
【００５２】
この初期化についてさらに詳しく説明する。アドレス制御部４０は、画像合成手段２４に対して、図７に示すようにタイミング信号として、Ｖ−ＷＩＮＤＯＷパルス，Ｈ−ＷＩＮＤＯＷパルスを出力する。
【００５３】
このとき、画像合成手段２４は、Ｈ−ＷＩＮＤＯＷパルスが高レベル（ｈ２−ｈ１の期間）、かつＶ−ＷＩＮＤＯＷパルスが高レベル（ｖ２−ｖ１の期間）の時、第１のバッファ２２からの画像データ、つまり記録媒体３０から読み出された動画データをＤＡ変換器２５に出力する。
【００５４】
Ｈ−ＷＩＮＤＯＷパルスまたはＶ−ＷＩＮＤＯＷパルスのいずれかが低レベルのときは、第２のバッファ２３からの画像データつまり第２の画像表示範囲Ｂに表示する背景画面データをＤＡ変換器２５に出力する。
【００５５】
この結果、画像合成手段２４で合成された後、ＤＡ変換器２５でアナログ信号に変換され、コンポジット信号２７が付加されて映像信号となる。そして、この映像信号に係る画像は、液晶モニタ１Ｒ，１Ｌの表示部に図６（ｅ）のように表示される。
【００５６】
したがって、ここでは前記のようなＨ−ＷＩＮＤＯＷパルス、Ｖ−ＷＩＮＤＯＷパルス信号をアドレス制御部４０に出力するために、表示制御部２１は、Ｈ−ＷＩＮＤＯＷアドレス信号として、期間ｈ１，ｈ２，Ｖ−ＷＩＮＤＯＷアドレス信号として、期間ｖ１，ｖ２をアドレス制御部４０に出力するように構成されている。
【００５７】
次に、ステップＳ１０２では、モードスイッチ３５の状態を調べる。つまり、複数存在するモードのうち、どのモードが設定されているかを調べる。モード設定方法としては、例えば、表示部にモードを選択するため表示するなどしてモードスイッチ３５が押された回数でモードを判断すればよい。あるいは、モード設定用のスイッチをさらに設けてもよい。
【００５８】
以下の説明では、第１の移動制御手段▲１▼によって制御される第１のモードを所定のモードとする。つまり第１の画像表示範囲Ａの位置が画面内で水平方向にのみ移動するモードとする。
【００５９】
そして、動作モードが所定のモードでない時は、第１の画像表示範囲Ａの位置の変更を禁止し、さらに第１の画像表示範囲Ａの大きさの変化も禁止し、さらに第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像の倍率の変化を禁止するものとする。すなわち、請求の範囲でいうところの第８の移動制御手段▲８▼により制御される第８のモードで動作する。
【００６０】
こうして、動作モードが所定のモード（第１のモード）であれば、ステップＳ１０３以降に進む。また、所定のモードでなければ（第８のモードの場合）、ステップＳ１０６へ移行する。
したがって、所定のモード（第１のモード）の場合は、ステップＳ１０３に進んで加速度センサ５は検知状態に入る。
【００６１】
これにより、観察者が首または身体を回転させると、加速度センサ５は、頭部装着型表示装置の変位量と変位方向を検知し、動き解析手段３４に頭部装着型表示装置変位情報として出力する。
【００６２】
また、動き解析手段３４は移動ベクトルｖを演算する。なお、移動ベクトルの演算方式は、従来からのＶＲ装置で用いられている公知の方式でよいので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６３】
ステップＳ１０４では、動き解析手段３４からの移動ベクトル情報をもとに、第１の画面の表示位置、大きさ等を変更する必要があるか否かを判断する。
例えば、仮に方向ベクトルを互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の成分に分解して表現する。この移動ベクトルのＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の成分をそれぞれ、ｖｘ，ｖｙ，ｖｚとする。
【００６４】
さらに、各成分毎に最大値と最小値（ｖｘｍａｘ，ｖｘｍｉｎ），（ｖｙｍａｘ，ｖｙｍｉｎ），（ｖｚｍａｘ，ｖｚｍｉｎ）を予め設定しておき、各部分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚがそれぞれ最大値と最小値の範囲にあるかどうかを判断する（範囲内であれば条件１を満たすとする）。
【００６５】
さらには、各成分間の差（ｖｘ−ｖｙ，ｖｙ−ｖｚ，ｖｚ−ｖｘ）に対しても差分最大値と差分最小値（ｘｙｍａｘ，ｘｙｍｉｎ），（ｙｚｍａｘ，ｙｚｍｉｎ），（ｚｘｍａｘ，ｚｘｍｉｎ）を予め設定し各成分間の差がそれぞれ差分最大値と差分最小値の範囲にあるかどうかを判断する（範囲内であれば条件２を満たすとする）。
【００６６】
したがって、ステップＳ１０４では前記のように条件１、２などを設定しこれを満たせばその方向と大きさに応じて、第１の画像表示範囲Ａの位置を演算し、その後、ステップＳ１０５へ移行する。
【００６７】
これに対して、方向が前記のような条件１，２を満たさなければ、観察者は視野を変更する意志はなかったものとして、第１の画像表示範囲Ａの変更は必要ないと判断すれば、ステップＳ１０６へ移行する。
【００６８】
ステップＳ１０５では、第１の画像表示範囲Ａの変更をすべく、アドレス制御部４０に新たなアドレスを出力する。したがって、観察者が頭を左にある量だけ動かしたとすると、それに対応する画角分だけ第１の画像表示範囲Ａの位置がシフトする。例えば，図６（ｄ）のような画像になる。
【００６９】
このときの表示位置の変更は、先に説明した初期化の際の設定と同様である。つまり、表示制御部２１は、新たなＨ−ＷＩＮＤＯＷアドレス信号とＶ−ＷＩＮＤＯＷアドレスをアドレス制御部４０に出力すればよい。
【００７０】
ステップＳ１０６では、第１の画像表示範囲Ａ内の表示データまたは必要であれば第２の画像表示範囲Ｂ内の表示データの更新を行う。その後、再びステップＳ１００に戻って、以上の動作を繰り返す。
【００７１】
図６は、頭の動きに対応して表示画像がどのように変化するのかを示したものである。図６（ｅ）を初期位置として、本実施例の頭部装着型表示装置の観察者Ｕの頭が、図中の矢印の方向に頭が動いたときに対応する画面を示している。なお、ここでは、第１のモードを所定のモードとしたので、図６（ｅ）を初期位置として、図６（ｄ）または図６（ｆ）の方向に表示範囲が移動する。
【００７２】
図８は、観察者が頭を前後方向に動かした場合の例を示す図である。つまり、頭部に装着しない普通のテレビジョンモニタを観察しているときにおける、モニタ画面に顔を近づけたり、遠ざけたりする場合に相当する。
【００７３】
したがって、図８の（ｂ）を初期位置として頭を前に動かした場合は、図８（ｃ）に示すように、第１の画像表示範囲Ａが大きくなり、その拡大率に対応して、第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像も拡大する。
逆に、頭を後ろに動かした場合は、図８（ａ）に示すように、第１の画像表示範囲Ａが小さくなりその縮小率に対応して、第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像も縮小するようになる。
【００７４】
この第１の画像表示範囲Ａ内の表示画像の拡大制御または縮小制御は、表示制御部２１が拡大、縮小倍率に相当する計数をフィルタ手段３２に入力することによって実現される。
【００７５】
別のモードとして観察者の頭の動きに対して、表示の位置変化を縦方向のみに規制した場合は、頭が横方向に動いても画面は反応せず、移動ベクトルの縦方向の成分が所定の範囲内で、かつ他の方向の成分との差が所定の範囲内である条件で第１の画像表示範囲Ａの位置が移動する。
【００７６】
すなわち、図６で言えば、図６（ｅ）を初期位置として、頭を上の方向に動かすと表示は（ｂ）のようになり、その反対に頭を下の方向に動かすと図６（ｈ）のようになる。
【００７７】
この動き方向の規制は、先に説明した各成分の最大値と最小値や各成分間の差の差分最大値と差分最小値など設定値を変えればよい。同様に、観察者の頭の動きに対して、その他の方向のみに規制することも可能である。
【００７８】
以上のように、観察者の頭の動きに基づく移動ベクトルに対応して、第１の画像表示範囲Ａの位置、大きさを変化させることが可能である。図６では、頭の動きと画面の変化の関係を示すために８方向を代表させて、説明したが、実際は頭の移動方向に応じてさらに細かく動くものとする。
【００７９】
さらに、移動量も実際の移動量に対応して細かい移動が可能である。同様に拡大、縮小倍率も、実際の移動量に応じて細かな表示倍率の変化が可能である。
また、前記実施例では、初期状態での第１の画像表示範囲Ａを、図６（ｅ）のような大きさと位置としたが、この初期状態は、任意の大きさ、および位置に設定可能である。この場合は、使用状況に応じた適切な設定が可能であるという利点がある。
【００８０】
また、別の実施例として、観察する映像の種類によって各モードが自動的に選択されるようにしてもよい。
このためには、映像にモード選択用の制御コードを付加させて、これを制御部で読み取ってどのモードであるか判断し、表示モードを切り替えればよい。
【００８１】
このようにすれば、映像の作成者が意図した表示方法で、観察者が自動的に観察できるので、複雑な操作を必要とせずに映像に特有の映像の作成者が意図した撮影効果を堪能することが可能となる。なお、前述の実施例においては、角速度検知手段３００により観察者の頭の動きを検知するようにした例を示したが、この他に、例えば観察者の頭の角度を検出することにより、頭部の動き検出を行うようにしてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は前述したように、第１の画像データと第２の画像データとを合成手段により合成するとともに、前記合成手段の合成動作を表示制御手段により制御することにより、表示部における第１の画像表示範囲に前記第１の画像データに係る表示画像を表示し、第２の画像表示範囲に前記第２の画像データに係る表示画像が表示することができる。そして、頭部が所定の方向に変位した場合は、頭部の変位に従って表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置が相対的に変化するようにして、頭部が所定の方向とは異なる方向に変位した場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置が変化することを禁止し、かつ頭部が所定の方向に変位した場合であって、頭部の変位量が所定の範囲内である場合は、頭部の変位に従って前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を相対的に変化させるとともに、頭部の変位量が前記所定の範囲を超えた場合は、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置を固定するようにしたので、画像表示範囲を固定した場合と比べてより自然な形態で観やすい表示画像を表現することが可能となり、例えば第２の画像表示範囲に背景画像を表示することができ、例えば単一色の画像や、文字やパネル等を表示することが可能となり、視認性や操作性の向上に大きく寄与することができる。
【００８４】
また、本発明のその他の特徴によれば、使用者の首の運動による表示の移動を可能にする移動制御手段を適宜用いるので、頭部装着型表示装置の使用目的や使用者の好みに応じて表示移動制御手段を最適に使い分けることができる。したがって、より効果的な臨場感を得ることが可能になり、観察者の疲労をさらに低減させることも可能になる。
【００８６】
また、本発明のその他の特徴によれば、検知手段によって得られた頭部の変位情報に応じて、前記表示手段の表示部における第１の画像表示範囲と第２の画像表示範囲の位置が相対的に変化させられることにより、観察者の頭の動きが大きくかつ、限られたメモリの容量の制約がある条件下でも、頭の動きに対応した自然な表示を行うことができる。これらにより、特別なプロセッサや回路を設ける必要をなくして、低コストで装置を構成することができるようになるとともに、装置の大型化を招くこともないという利点も得ることができる。また、使用者の首の運動による表示の移動を可能にする移動制御手段を適宜用いるので、頭部装着型表示装置の使用目的や使用者の好みに応じて表示移動制御手段を最適に使い分けることができる。したがって、より効果的な臨場感を得ることが可能になり、観察者の疲労をさらに低減させることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示し、頭部装着型表示装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例を示し、頭部に装着する表示部のブロック図である。
【図３】実施例の表示部１Ｌおよび１Ｒの表示領域の説明図である。
【図４】本発明の実施例を示した表示制御部分のブロック図である。
【図５】本発明の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図６】頭の動きと対応する表示画像の関係を示す図である。
【図７】アドレス制御部４０のタイミング信号を説明する図である。
【図８】頭の前後の動きと対応する表示画像の関係を示す図である。
【図９】従来の表示画面の移動例を説明する図である。
【符号の説明】
▲１▼  第１の移動制御手段
▲２▼  第２の移動制御手段
▲３▼  第３の移動制御手段
▲４▼  第４の移動制御手段
▲５▼  第５の移動制御手段
▲６▼  第６の移動制御手段
▲７▼  第７の移動制御手段
▲８▼  第８の移動制御手段
１Ｒ，１Ｌ  液晶モニタ
２Ｒ，２Ｌ  拡大光学系
３Ｒ，３Ｌ  バックライト
４Ｒ，４Ｌ  液晶ドライバ
５  加速度センサー
６Ｒ，６Ｌ  スピーカ
７  ケーブル
２１  表示制御部
２２  第１のバッファ手段
２３  第２のバッファ手段
２４  画像合成手段
２５  ＤＡ変換器
２６  タイミング信号生成手段
２７  コンポジット信号
２８  混合手段
２９  映像信号
３０  記録媒体
３１  バッファ手段
３２  フィルタ手段
３３  ポインタ手段
３４  動き解析手段
３５  動作モード設定スイッチ
３６  リセットスイッチ
４０  アドレス制御部
４１  インタフェース手段
１００Ｌ  左目用表示部
１００Ｒ  右目用表示部
２００  表示範囲制御手段
３００  角速度検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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