(57)【要約】【課題】正常に動作するか否かの動作確認を行う際にＰＣやＷＳ等のコンピュータが不要となり、コンピュータの立ち上げに時間が掛かる等の手間がなくなり、簡易に動作確認を行うことができる頭部装着型映像表示装置を提供すること。【解決手段】外界を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した映像を外部へ出力する映像出力手段を備え、外部から映像信号を入力するための映像入力手段と、当該入力映像信号を表示素子に表示させる映像表示手段と、該映像表示手段により射出された映像光を瞳に導く導光手段とを備えた頭部装着型映像表示装置において、前記映像入力手段への入力信号を外部からの映像信号にするか否かを切り替える映像入力切り替え手段を設け、該映像入力切り替え手段が否の場合は前記撮像手段で撮像した映像信号を直接前記映像表示手段で表示する。【選択図】図１
2006171637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外界を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した映像を外部へ出力する映像出力手段を備え、外部から映像信号を入力するための映像入力手段と、当該入力映像信号を表示素子に表示させる映像表示手段と、該映像表示手段により射出された映像光を瞳に導く導光手段とを備えた頭部装着型映像表示装置において、
前記映像入力手段への入力信号を外部からの映像信号にするか否かを切り替える映像入力切り替え手段を設け、該映像入力切り替え手段が否の場合は前記撮像手段で撮像した映像信号を直接前記映像表示手段で表示するようにしたことを特徴とする頭部装着型映像表示装置。
【請求項２】
前記撮像手段として、ほぼ右眼の位置にあり右眼用の映像を撮像するための右眼用撮像手段と、ほぼ左眼の位置にあり左眼用の映像を撮像するための左眼用撮像手段を共に備えたことを特徴とした請求項１記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項３】
前記映像表示手段及び導光手段として、右眼用の映像を表示するための右眼用表示手段及び該右眼用表示手段により射出された映像光を右眼に導く右眼用導光手段と、左眼用の映像を表示するための左眼用表示手段及び該左眼用表示手段により射出された映像光を左眼に導く左眼用導光手段を備え、前記映像入力切り替え手段が否の場合は前記右眼用撮像手段で撮像した映像信号を直接前記右眼用表示手段で表示するようにし、前記左眼用撮像手段で撮像した映像信号を直接前記左眼用表示手段で表示するようにしたことを特徴とする請求項２記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項４】
前記映像表示手段において、入力される映像信号の解像度及び／又はフレーム周波数が表示可能な解像度／フレーム周波数と異なる場合に、表示素子に合わせて解像度及び／又はフレーム周波数を変換する機能を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項５】
外界を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した映像を外部へ出力する映像出力手段を備え、外部から映像信号を入力するための映像入力手段と、当該入力映像信号を表示素子に表示させる映像表示手段と、該映像表示手段により射出された映像光を瞳に導く導光手段とを備えた頭部装着型映像表示装置において、
前記映像入力手段に映像信号の入力の有無を検知する映像入力検知手段を設け、該映像入力検知手段で検知した結果が「映像入力有り」の場合には入力されている映像信号を前記映像表示手段で表示し、「映像入力無し」の場合には前記撮像手段で撮像した映像信号を直接前記映像表示手段で表示するように自動的に切り替わるようにした前記映像入力切り替え手段を備えたことを特徴とする頭部装着型映像表示装置。
【請求項６】
前記撮像手段として、ほぼ右眼の位置にあり右眼用の映像を撮像するための右眼用撮像手段と、ほぼ左眼の位置にあり左眼用の映像を撮像するための左眼用撮像手段を共に備えたことを特徴とする請求項５記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項７】
前記映像表示手段及び導光手段として、右眼用の映像を表示するための右眼用表示手段及び該右眼用表示手段により射出された映像光を右眼に導く右眼用導光手段と、左眼用の映像を表示するための左眼用表示手段及び該左眼用表示手段により射出された映像光を左眼に導く左眼用導光手段を備え、前記映像入力切り替え手段が否の場合は前記右眼用撮像手段で撮像した映像信号を直接前記右眼用表示手段で表示するようにし、前記左眼用撮像手段で撮像した映像信号を直接前記左眼用表示手段で表示するようにしことを特徴とする請求項６記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項８】
前記映像表示手段において、入力される映像信号の解像度及び／又はフレーム周波数が表示可能な解像度／フレーム周波数と異なる場合に、表示素子に合わせて解像度及び／又はフレーム周波数を変換する機能を備えることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の頭部装着型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着型映像表示装置に関し、特に観察者の瞳位置に概略等しくなる位置で撮影したカメラの映像をコンピュータ等に取り込み、コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）を撮影したカメラ映像に重ね合わせて表示するビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、観察者の瞳位置に概略等しくなる位置で撮影したカメラの映像をコンピュータ等に取り込み、コンピュータ・グラフィック（ＣＧ）を撮影したカメラ映像に重ね合わせて表示するビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）が幾つか提案されている。その一例として、図４〜図６を用いて従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置に関して簡単に説明する。
【０００３】
図４は従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置における電気的なブロック構成を示したブロック図である。尚、各符号の後ろに付けられたＲ／Ｌの文字は右眼用／左眼用を意味しており、これらは各々ペアになっているため、以下の説明においてはＲ／Ｌを省いた形で説明することにする。
【０００４】
図４において、１１０はＣＣＤやＣＭＯＳエリアセンサのような動画の撮影を行う撮像素子、１１１はアナログ信号において映像信号の画像処理を行うＡＧＣ（自動利得制御）、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等のアナログ画像処理部、１１２はディジタル信号化された後の画像処理を行うγ（ガンマ）補正、色相補正、輪郭補正等のディジタル画像処理部、１１３は画像処理された信号を所定のビデオフォーマットに変換して出力するＮＴＳＣエンコーダ等の撮影映像出力部である。
【０００５】
又、１２０はＰＣからの表示映像を取り込むＰＬＬ（位相同期ループ）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等の表示映像入力部、１２３は表示映像の解像度やフレーム周波数を表示素子に合わせて変換する表示映像変換部、１２４は表示素子に対するコントローラやドライバ等の表示素子駆動部、１２５はＬＣＤ（液晶）、ＥＬ素子等の小型表示素子、４０１は頭部装着型映像表示装置全体であり、４０１Ｒは右眼映像撮像表示ユニット、４０１Ｌは左眼映像撮像表示ユニットである。
【０００６】
図５は従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置における内部構成を示した内部構成図である。尚、図５においては、全体の構成が分かり易いよう図４で示した回路が搭載されている基板は特に図示しておらず、撮像素子１１０及び小型表示素子１２５のみを図示している。
【０００７】
図５において、５１０は外界から入射される入射光である外光の光束、５１１は撮像素子１１０の位置を観察者の眼球５２０の位置に可能な限り近づけるよう入射光の光軸を入射方向と異なる方向へ折り返すと共に距離を稼ぐための楔形プリズム、５１２は外光の光束５１０を撮像素子１１０へ結像させるための撮像レンズであり、又、５２０は観察者の眼球、５２１は表示素子１２５から射出されて観察者の眼球５２０へ入射する表示部映像光の光束、５２２は表示素子１２５から射出される光を拡大すると共に或る程度の太さの光束として観察者の眼球５２０に導くための自由曲面プリズムである。
【０００８】
図６は従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置を観察者が装着したときの外観図である。図６において、２０１は観察者の頭部、２０２は映像表示装置４０１を観察者の頭部２０１へ固定するための頭部装着部である。
【０００９】
以上、３つの図を用いて全体の構成及び流れを説明すると、先ず、観察者は図６に示すように頭部装着型映像表示装置４０１が観察者の眼球５２０の前に来るように観察者の頭部２０１に装着する。装着された頭部装着型映像表示装置４０１には右眼用の右眼映像撮像表示ユニット４０１Ｒ及び左眼用の左眼映像撮像表示ユニット４０１Ｌが含まれており、各々図５に示すような構成／配置となっている。
【００１０】
即ち、撮像系においては外光の光束５１０が外界から入射され、楔形プリズム５１１により入射光の光軸を入射方向と異なる方向へ折り返すと共に距離を稼いで撮像レンズ５１２により撮像素子１１０へ結像させることにより、撮像素子１１０の位置を観察者の眼球５２０の位置に可能な限り近づけるようにしている。これにより実際に眼で見ている像にほぼ一致する映像を撮影することが可能となる。
【００１１】
又、表示系においては小型表示素子１２５から射出される光を自由曲面プリズム５２２で拡大すると共に或る程度の太さの光束５２１として観察者の眼球５２０に導くことにより、観察者は拡大された小型表示素子１２５の虚像を観察することが可能となる。
【００１２】
又、撮像素子１１０で撮影された映像は、図４に示される回路構成でＰＣやＷＳ等のコンピュータへ転送され、転送された映像にコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）等を重畳した映像を再度図４に示される回路構成により表示素子１２５で表示させる。
【００１３】
即ち、ＣＣＤやＣＭＯＳエリアセンサのような動画の撮影を行う撮像素子１１０で撮影された映像は、先ずアナログ画像処理部１１１においてＡＧＣ（自動利得制御）、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等の画像処理をアナログ信号の状態で施され、次にディジタル画像処理部１１２においてγ（ガンマ）補正、色相補正、輪郭補正等の画像処理をディジタル化された映像に対して行う。
【００１４】
画像処理を施された映像信号は、撮影映像出力部１１３においてＮＴＳＣエンコーダ等により所定のビデオフォーマットに変換してＰＣやＷＳ等のコンピュータへ出力される。撮影映像にコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）等を重畳した映像がＰＣやＷＳ等のコンピュータの標準映像出力からＶＧＡ等所定のフォーマットで出力される。コンピュータからの表示映像は、表示映像入力部１２０において同期信号からＰＬＬ（位相同期ループ）を用いて画素クロックの生成を行ったり、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）でアナログ映像信号をディジタル化して後段の処理回路で使用可能なディジタル・ビデオ信号へ変換して転送する。ディジタル化された映像信号は、次に表示映像変換部１２３にて小型表示素子１２５の解像度や表示に最適なフレーム周波数に変換され、表示素子駆動部１２４におけるコントローラやドライバ等にて小型表示素子１２５を駆動するのに適した信号に加工され、ＬＣＤ（液晶）、ＥＬ素子等の小型表示素子１２５により映像が表示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置においては、頭部装着型映像表示装置が正常に動作するか否かの動作確認を行う際には常にＰＣやＷＳ等のコンピュータが必要となり、又、コンピュータの立ち上げに時間が掛かる等手間が掛かり、簡易に動作確認を行うことができないという問題があった。
【００１６】
又、コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）を重畳させる必要のないアプリケーション動作時においても常にＰＣやＷＳ等のコンピュータに接続して動作させる必要があり、映像信号の転送による画質劣化やフレーム単位の遅延を含んだ低質の映像を観察者に見せなければならないという問題があった。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、正常に動作するか否かの動作確認を行う際にＰＣやＷＳ等のコンピュータが不要となり、コンピュータの立ち上げに時間が掛かる等の手間がなくなり、簡易に動作確認を行うことができる頭部装着型映像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、外界を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した映像を外部へ出力する映像出力手段を備え、外部から映像信号を入力するための映像入力手段と、当該入力映像信号を表示素子に表示させる映像表示手段と、該映像表示手段により射出された映像光を瞳に導く導光手段とを備えた頭部装着型映像表示装置において、前記映像入力手段への入力信号を外部からの映像信号にするか否かを切り替える映像入力切り替え手段を設け、該映像入力切り替え手段が否の場合は前記撮像手段で撮像した映像信号を直接前記映像表示手段で表示するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
又、本発明は、外界を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した映像を外部へ出力する映像出力手段を備え、外部から映像信号を入力するための映像入力手段と、当該入力映像信号を表示素子に表示させる映像表示手段と、該映像表示手段により射出された映像光を瞳に導く導光手段とを備えた頭部装着型映像表示装置において、前記映像入力手段に映像信号の入力の有無を検知する映像入力検知手段を設け、該映像入力検知手段で検知した結果が「映像入力有り」の場合には入力されている映像信号を前記映像表示手段で表示し、「映像入力無し」の場合には前記撮像手段で撮像した映像信号を直接前記映像表示手段で表示するように自動的に切り替わるようにした前記映像入力切り替え手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、頭部装着型映像表示装置が正常に動作するか否かの動作確認を行う際にＰＣやＷＳ等のコンピュータが不要となり、コンピュータの立ち上げに時間が掛かる等の手間がなくなり、簡易に動作確認を行うことが可能となる。
【００２１】
又、コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）を重畳させる必要のないアプリケーション動作時においてはＰＣやＷＳ等のコンピュータに接続して動作させる必要がなくなり、映像信号の転送による画質劣化やフレーム単位の遅延のない高質の映像を観察者に見せることが可能となるという効果が生ずる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る頭部装着型映像表示装置のブロック図を図１に、同頭部装着型映像表示装置を観察者が装着したときの外観図を図２に示す。尚、大まかな内部構成は従来の頭部装着型映像表示装置と変わらないため、図５を用いて説明する。
【００２４】
図１はビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置における電気的なブロック構成を示したブロック図である。尚、各符号の後ろに付けられたＲ／Ｌの文字は右眼用／左眼用を意味しており、各々ペアになっているため、以下の説明においてはＲ／Ｌを省いた形で説明することにする。
【００２５】
図１において、１１０はＣＣＤやＣＭＯＳエリアセンサのような動画の撮影を行う撮像素子、１１１はアナログ信号において映像信号の画像処理を行うＡＧＣ（自動利得制御）、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等のアナログ画像処理部、１１２はディジタル信号化された後の画像処理を行うγ（ガンマ）補正、色相補正、輪郭補正等のディジタル画像処理部、１１３は画像処理された信号を所定のビデオフォーマットに変換して出力するＮＴＳＣエンコーダ等の撮影映像出力部である。
【００２６】
又、１２０はＰＣからの表示映像を取り込むＰＬＬ（位相同期ループ）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等の表示映像入力部、１２１は表示映像入力部１２０からの映像信号とディジタル画像処理部１１２からの映像信号を電気的信号により切り替えるセレクタ等の表示映像切替部、１２２は前記表示映像切替部１２１の切り替えを行うための電気的信号を発生させるために筐体上に設けられた表示映像切替スイッチ、１２３は表示映像の解像度やフレーム周波数を表示素子に合わせて変換する表示映像変換部、１２４は表示素子に対するコントローラやドライバ等の表示素子駆動部、１２５はＬＣＤ（液晶）、ＥＬ素子等の小型表示素子であり、又、１０１は頭部装着型映像表示装置全体であり、１０１Ｒは右眼映像撮像表示ユニット、１０１Ｌは左眼映像撮像表示ユニットである。
【００２７】
図２はビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置を観察者が装着したときの外観図である。図２において、２０１は観察者の頭部、２０２は映像表示装置１０１を観察者の頭部２０１へ固定するための頭部装着部であり、映像表示装置１０１上に表示映像切替スイッチ１２２が設けられている。
【００２８】
図５は従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置における内部構成を示した内部構成図である。尚、図５においては、全体の構成が分かり易いよう図１で示した回路が搭載されている基板は特に図示しておらず、撮像素子１１０及び小型表示素子１２５のみを図示している。
【００２９】
図５において、５１０は外界から入射される入射光であるところの外光の光束、５１１は撮像素子１１０の位置を観察者の眼球５２０の位置に可能な限り近づけるよう入  射光の光軸を入射方向と異なる方向へ折り返すと共に距離を稼ぐための楔形プリズム、５１２は外光の光束５１０を撮像素子１１０へ結像させるための撮像レンズであり、又、５２０は観察者の眼球、５２１は表示素子１２５から射出されて観察者の眼球５２０へ入射する表示部映像光の光束、５２２は表示素子１２５から射出される光を拡大すると共に或る程度の太さの光束として観察者の眼球５２０に導くための自由曲面プリズムである。
【００３０】
以上、３つの図を用いて全体の構成及び流れを説明すると、先ず、観察者は図２に示すように、頭部装着型映像表示装置１０１が観察者の眼球５２０の前にくるように観察者の頭部２０１に装着し、表示映像切替スイッチ１２２を操作することによりコンピュータからの映像入力を表示するか撮像素子からの映像信号を直接表示するかを切り替える。装着された頭部装着型映像表示装置１０１には右眼用の右眼映像撮像表示ユニット１０１Ｒ及び左眼用の左眼映像撮像表示ユニット１０１Ｌが含まれており、各々図５に示すような構成／配置となっている。
【００３１】
即ち、撮像系においては外光の光束５１０が外界から入射され、楔形プリズム５１１により入射光の光軸を入射方向と異なる方向へ折り返すと共に距離を稼いで撮像レンズ５１２により撮像素子１１０へ結像させることにより、撮像素子１１０の位置を観察者の眼球５２０の位置に可能な限り近づけるようにしている。これにより実際に眼で見ている像にほぼ一致する映像を撮影することが可能となる。
【００３２】
又、表示系においては、小型表示素子１２５から射出される光を自由曲面プリズム５２２で拡大すると共に或る程度の太さの光束５２１として観察者の眼球５２０に導くことにより、観察者は拡大された小型表示素子１２５の虚像を観察することが可能となる。又、撮像素子１１０で撮影された映像は図１に示される回路構成でＰＣやＷＳ等のコンピュータへ転送され、転送された映像にコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）等を重畳した映像を再度図１に示される回路構成により表示素子１２５で表示させる。
【００３３】
即ち、ＣＣＤやＣＭＯＳエリアセンサのような動画の撮影を行う撮像素子１１０で撮影された映像は、先ず、アナログ画像処理部１１１においてＡＧＣ（自動利得制御）、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等の画像処理をアナログ信号の状態で施され、次にディジタル画像処理部１１２においてγ（ガンマ）補正、色相補正、輪郭補正等の画像処理をディジタル化された映像に対して行う。画像処理を施された映像信号は、撮影映像出力部１１３においてＮＴＳＣエンコーダ等により所定のビデオフォーマットに変換してＰＣやＷＳ等のコンピュータへ出力されると共に、表示映像切替部１２１の一方の入力へ入力される。
【００３４】
撮影映像にコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）等を重畳した映像がＰＣやＷＳ等のコンピュータの標準映像出力からＶＧＡ等所定のフォーマットで出力される。コンピュータからの表示映像は表示映像入力部１２０において同期信号からＰＬＬ（位相同期ループ）を用いて画素クロックの生成を行ったり、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）でアナログ映像信号をディジタル化して後段の処理回路で使用可能なディジタル・ビデオ信号へ変換して表示映像切替部１２１のもう一方の入力へ入力される。
【００３５】
表示映像切替部１２１では表示映像切替スイッチ１２２の状態により、ディジタル画像処理部１１２で画像処理された映像信号か表示映像入力部１２０でディジタル化された映像信号のどちらか一方の映像信号を選択して後段の表示映像変換部１２３へ転送する。次に、表示映像変換部１２３にて小型表示素子１２５の解像度や表示に最適なフレーム周波数に変換され、表示素子駆動部１２４におけるコントローラやドライバ等にて小型表示素子１２５を駆動するのに適した信号に加工され、ＬＣＤ（液晶）、ＥＬ素子等の小型表示素子１２５により映像が表示される。
【００３６】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２に係る頭部装着型映像表示装置のブロック図を図３に示す。尚、大まかな内部構成及び頭部装着型映像表示装置を観察者が装着したときの外観図は従来の頭部装着型映像表示装置と変わらないため、図５及び図６を用いて説明する。
【００３７】
図３は本実施の形態に係るビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置における電気的なブロック構成を示したブロック図である。尚、各符号の後ろに付けられたＲ／Ｌの文字は右眼用／左眼用を意味しており各々ペアになっているため、以下の説明においてはＲ／Ｌを省いた形で説明することにする。
【００３８】
図３において、１１０はＣＣＤやＣＭＯＳエリアセンサのような動画の撮影を行う撮像素子、１１１はアナログ信号において映像信号の画像処理を行うＡＧＣ（自動利得制御）、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等のアナログ画像処理部、１１２はディジタル信号化された後の画像処理を行うγ（ガンマ）補正、色相補正、輪郭補正等のディジタル画像処理部、１１３は画像処理された信号を所定のビデオフォーマットに変換して出力するＮＴＳＣエンコーダ等の撮影映像出力部であり、又、１２０はＰＣからの表示映像を取り込むＰＬＬ（位相同期ループ）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等の表示映像入力部、１２１は表示映像入力部１２０からの映像信号とディジタル画像処理部１１２からの映像信号を電気的信号により切り替えるセレクタ等の表示映像切替部である。
【００３９】
又、３１０は前記表示映像入力部１２０に入力される映像信号の有無を検出して前記表示映像切替部１２１の切り替えを行うための電気的信号を発生させる表示映像入力信号の有無検出部、１２３は表示映像の解像度やフレーム周波数を表示素子に合わせて変換する表示映像変換部、１２４は表示素子に対するコントローラやドライバ等の表示素子駆動部、１２５はＬＣＤ（液晶）、ＥＬ素子等の小型表示素子であり、又、１０１は頭部装着型映像表示装置全体であり、１０１Ｒは右眼映像撮像表示ユニット、１０１Ｌは左眼映像撮像表示ユニットである。
【００４０】
図５は従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置における内部構成を示した内部構成図である。尚、図５においては、全体の構成が分かり易いよう図１で示した回路が搭載されている基板は特に図示しておらず、撮像素子１１０及び小型表示素子１２５のみを図示している。
【００４１】
図５において、５１０は外界から入射される入射光であるところの外光の光束、５１１は撮像素子１１０の位置を観察者の眼球５２０の位置に可能な限り近づけるよう入射光の光軸を入射方向と異なる方向へ折り返すと共に距離を稼ぐための楔形プリズム、５１２は外光の光束５１０を撮像素子１１０へ結像させるための撮像レンズである。又、５２０は観察者の眼球、５２１は表示素子１２５から射出されて観察者の眼球５２０へ入射する表示部映像光の光束、５２２は表示素子１２５から射出される光を拡大すると共に或る程度の太さの光束として観察者の眼球５２０に導くための自由曲面プリズムである。
【００４２】
図６は従来のビデオシースルー・タイプの頭部装着型映像表示装置を観察者が装着したときの外観図である。図６において、２０１は観察者の頭部、２０２は映像表示装置４０１を観察者の頭部２０１へ固定するための頭部装着部である。
【００４３】
以上、３つの図を用いて全体の構成及び流れを説明すると、先ず、観察者は図６に示すように頭部装着型映像表示装置１０１が観察者の眼球５２０の前にくるように観察者の頭部２０１に装着する。装着された頭部装着型映像表示装置１０１には右眼用の右眼映像撮像表示ユニット１０１Ｒ及び左眼用の左眼映像撮像表示ユニット１０１Ｌが含まれており、各々図５に示すような構成／配置となっている。
【００４４】
即ち、撮像系においては外光の光束５１０が外界から入射され、楔形プリズム５１１により入射光の光軸を入射方向と異なる方向へ折り返すと共に距離を稼いで撮像レンズ５１２により撮像素子１１０へ結像させることにより、撮像素子１１０の位置を観察者の眼球５２０の位置に可能な限り近づけるようにしている。これにより実際に眼で見ている像にほぼ一致する映像を撮影することが可能となる。
【００４５】
又、表示系においては小型表示素子１２５から射出される光を自由曲面プリズム５２２で拡大すると共に或る程度の太さの光束５２１として観察者の眼球５２０に導くことにより、観察者は拡大された小型表示素子１２５の虚像を観察することが可能となる。又、撮像素子１１０で撮影された映像は図３に示される回路構成でＰＣやＷＳ等のコンピュータへ転送され、転送された映像にコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）等を重畳した映像を再度図３に示される回路構成により表示素子１２５で表示させる。
【００４６】
即ち、ＣＣＤやＣＭＯＳエリアセンサのような動画の撮影を行う撮像素子１１０で撮影された映像は、先ず、アナログ画像処理部１１１においてＡＧＣ（自動利得制御）、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）等の画像処理をアナログ信号の状態で施され、次にディジタル画像処理部１１２においてγ（ガンマ）補正、色相補正、輪郭補正等の画像処理をディジタル化された映像に対して行う。画像処理を施された映像信号は、撮影映像出力部１１３においてＮＴＳＣエンコーダ等により所定のビデオフォーマットに変換してＰＣやＷＳ等のコンピュータへ出力されると共に、表示映像切替部１２１の一方の入力へ入力される。
【００４７】
撮影映像にコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）等を重畳した映像がＰＣやＷＳ等のコンピュータの標準映像出力からＶＧＡ等所定のフォーマットで出力される。コンピュータからの表示映像は表示映像入力部１２０において同期信号からＰＬＬ（位相同期ループ）を用いて画素クロックの生成を行ったり、ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換器）でアナログ映像信号をディジタル化して後段の処理回路で使用可能なディジタル・ビデオ信号へ変換して表示映像切替部１２１のもう一方の入力へ入力される。
【００４８】
表示映像入力信号の有無検出部３１０では各表示映像入力部１２０Ｒ／１２０Ｌにおける表示映像入力信号の有無を同期信号の有無により検出し、共に検出されなかった場合は表示映像切替部１２１においてディジタル画像処理部１１２で画像処理された映像信号を選択し、どちらか一方又は両方とも検出された場合には表示映像切替部１２１において表示映像入力部１２０でディジタル化された映像信号を選択して後段の表示映像変換部１２３へ転送する。次に、表示映像変換部１２３にて小型表示素子１２５の解像度や表示に最適なフレーム周波数に変換され、表示素子駆動部１２４におけるコントローラやドライバ等にて小型表示素子１２５を駆動するのに適した信号に加工され、ＬＣＤ（液晶）、ＥＬ素子等の小型表示素子１２５により映像が表示される。
【００４９】
＜他の実施の形態＞
上記実施の形態において、実施の形態１，２を別の実施形態として説明を行っているがこれに限るものでなく、同時に実施することも可能である。この場合、表示画像切替スイッチは３つの状態を取り得るものを使用し、表示映像入力部１２０より入力された映像を常に表示、ディジタル画像処理部１１２で画像処理された映像信号を常に表示、入力信号の検出により自動切替表示、とすることが考えられる。
【００５０】
上記実施の形態において、コンピュータへの撮影映像出力信号をＮＴＳＣ、コンピュータからの表示映像入力信号をＶＧＡとして説明を行っているがこれに限るものでなく、例えばディジタル・インタフェースであるＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢやＤＶＩ等の信号でも同様に実施することが可能である。
【００５１】
上記実施の形態において、右眼用ユニット及び左眼用ユニットを共に備えた両眼用として説明を行っているが、片眼であっても同様に実施することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１の頭部装着型映像表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１の頭部装着型映像表示装置を観察者が装着したときの外観図である。
【図３】本発明の実施の形態２の頭部装着型映像表示装置のブロック図である。
【図４】従来の頭部装着型映像表示装置のブロック図である。
【図５】従来の頭部装着型映像表示装置の内部構成図である。
【図６】従来の頭部装着型映像表示装置を観察者が装着したときの外観図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１，３０１，４０１      頭部装着型映像表示装置
１０１Ｒ，３０１Ｒ，４０１Ｒ  右眼映像撮像表示ユニット
１０１Ｌ，３０１Ｌ，４０１Ｌ  左眼映像撮像表示ユニット
１１０Ｒ，１１０Ｌ    撮像素子
１１１Ｒ，１１１Ｌ    アナログ画像処理部
１１２Ｒ，１１２Ｌ    ディジタル画像処理部
１１３Ｒ，１１３Ｌ    撮影映像出力部
１２０Ｒ，１２０Ｌ    表示映像入力部
１２１Ｒ，１２１Ｌ    表示映像切替部
１２２        表示映像切替スイッチ
１２３Ｒ，１２３Ｌ    表示映像変換部
１２４Ｒ，１２４Ｌ    表示素子駆動部
１２５Ｒ，１２５Ｌ    小型表示素子
２０１        観察者の頭部
２０２        映像表示装置の頭部装着部
３１０        表示映像入力信号の有無検出部
５１０        外光の光束
５１１        楔形プリズム
５１２        撮像レンズ
５２０        観察者の眼球
５２１        表示部映像光の光束
５２２        自由曲面プリズム
【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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