(57)【要約】【課題】有用な双眼ディスプレイ装備を提案する。【解決手段】光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けると共に、双眼撮像系の光軸幅と同等の光軸幅を有する双眼表示系を備えた双眼ディスプレイを提供する。双眼撮像系の標準被写体距離と同等の距離に表示虚像を提供する。視度調節機能を備える。画像拡大機能又は画像縮小機能を有する。光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けると共に、双眼撮像系の光軸幅と異なる光軸幅を有する双眼表示系と、双眼撮像系の光軸幅と双眼表示系の光軸幅の差に基づく画像シフト機能を有する双眼ディスプレイを提供する。光軸幅調整機能を備えた双眼表示系と、双眼表示系における光軸幅調整に応じた画像シフト機能を有する双眼ディスプレイを提供する。光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けると共に、双眼撮像系と異なる表示光学系を有し、前記表示光学系の差に基づく画像シフト機能を有する双眼ディスプレイを提供する。【選択図】図１１
2017037235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けるとともに、前記双眼撮像系の光軸幅と同等の光軸幅を有する双眼表示系を備えた双眼ディスプレイ。
【請求項２】
前記双眼撮像系の標準被写体距離と同等の距離に表示虚像を提供することを特徴とする請求項１記載の双眼ディスプレイ。
【請求項３】
視度調節機能を備えることを特徴とする請求項１または２記載の双眼ディスプレイ。
【請求項４】
画像拡大機能を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の双眼ディスプレイ。
【請求項５】
画像縮小機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の双眼ディスプレイ。
【請求項６】
光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けるとともに、前記双眼撮像系の光軸幅と異なる光軸幅を有する双眼表示系と、前記双眼撮像系の光軸幅と前記双眼表示系の光軸幅との差に基づく画像シフト機能と、を有する双眼ディスプレイ。
【請求項７】
光軸幅調整機能を備えた双眼表示系と、前記双眼表示系における光軸幅の調整に応じた画像シフト機能と、を有する双眼ディスプレイ。
【請求項８】
光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けるとともに、前記双眼撮像系と異なる表示光学系を有し、前記表示光学系の差に基づく画像シフト機能を有する双眼ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双眼ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
双眼ディスプレイ装置およびその応用は種々検討されている。例えば、視覚障害者のための視覚補助システムとしての応用が検討されている。視覚障害の主な原因には、緑内症例、白内障、夜盲症、加齢黄斑変性などの目の疾患、または幼児期の視力障害などによる発達障害があり、その対策として種々の補助カメラや補助表示装置が提案されている。この場合、双眼ディスプレイ装置は補助表示装置として活用される。一例として、メガネ型の視覚拡張装置において、ＣＣＤカメラで撮像した映像のうち使用者の視野に相当する領域の画像に対して画像処理を行い、これを虚像表示装置により使用者に視認させることが提案されている。（特許文献１）また他の例として、撮像部から得られた画像情報を処理して表示部の表示エリアに表示するとともに、この表示部において外界の映像と表示エリアの処理画像が同時に観察者から見ることができるようにしたものが提案されている。（特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８７７０８号公報
【特許文献２】特許４６００２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、双眼ディスプレイ装備に関してはさらに検討すべき課題が多い。
【０００５】
本発明の課題は、上記に鑑み、より有用な双眼ディスプレイ装備を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、本発明は、光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けるとともに、前記双眼撮像系の光軸幅と同等の光軸幅を有する双眼表示系を備えた双眼ディスプレイを提供する。
【０００７】
具体的な特徴によれば、双眼ディスプレイは、前記双眼撮像系の標準被写体距離と同等の距離に表示虚像を提供する。
【０００８】
他の具体的な特徴によれば、双眼ディスプレイは、視度調節機能を備える。
【０００９】
他の具体的な特徴によれば、双眼ディスプレイは、画像拡大機能または画像縮小機能を有する。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けるとともに、前記双眼撮像系の光軸幅と異なる光軸幅を有する双眼表示系と、前記双眼撮像系の光軸幅と前記双眼表示系の光軸幅との差に基づく画像シフト機能とを有する双眼ディスプレイが提供される。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、光軸幅調整機能を備えた双眼表示系と、前記双眼表示系における光軸幅の調整に応じた画像シフト機能と、を有する双眼ディスプレイが提供される。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、光軸が平行な双眼撮像系から画像情報を受けるとともに、前記双眼撮像系と異なる表示光学系を有し、前記表示光学系の差に基づく画像シフト機能を有する双眼ディスプレイが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、より有用な双眼ディスプレイ装備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の視覚補助システムの実施例１における全体構成を示すブロック図である。（実施例１）
【図２】実施例１における中央制御部の動作を説明する基本フローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２２およびステップＳ２４の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図２のステップＳ２６およびステップＳ２８の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図２のステップＳ３４の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図２のステップＳ１４の詳細を示すフローチャートである。
【図７】本発明の視覚補助システムの実施例２における画像急変緩和処理の詳細を示すフローチャートである。（実施例２）
【図８】本発明の視覚補助システムの実施例３における全体構成を示すブロック図である。（実施例３）
【図９】実施例３における中央制御部の動作を説明する基本フローチャートである。
【図１０】図９のステップＳ２１４の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の視覚補助システムの実施例４における全体構成を示すブロック図である。（実施例４）
【図１２】実施例４の接眼光学系視度調節の基本を説明する断面模式図である。
【図１３】実施例４における３Ｄ画像の撮像と表示の基本構成を示す模式図である。
【図１４】実施例４における近視者についての模式図である。
【図１５】実施例４における遠視者についての模式図。
【図１６】実施例４における近距離物点についての模式図である。
【図１７】実施例４における遠距離物点についての模式図である。
【図１８】実施例４における表示画像拡大についての模式図である。
【図１９】実施例４における表示画像縮小おについての模式図である。
【図２０】本発明の実施例５の断面模式図である。（実施例５）
【図２１】図２１は、本発明の実施例６の断面模式図である。（実施例６）
【図２２】図２２は、本発明の実施例７の断面模式図である。（実施例７）
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る視覚補助システムの実施例１における全体構成を示すブロック図である。実施例１の視覚補助システムは、ゴーグル型ヘッドマウントディスプレイ（以下「ＨＭＤ」）２および、これとケーブルで接続されるコントローラ４を有する。上記ケーブルは、ＨＭＤ２とコントローラ４のパラレルデータ通信ラインおよび電源供給ラインとなる。
【００１６】
ＨＭＤ２は、使用者の右目６および左目８の前にかけられている通常の眼鏡１０のさらに前にかけられる。このように、ＨＭＤ２は、眼鏡１０により使用者の右目６および左目８の屈折上の問題が解決されているという前提で使用される。この目的のため、ＨＭＤ２は、本体部２aおよびツル部２ｂよりなり、ツル部２ｂを眼鏡１０の上から耳にかけたとき、本体部２ａが眼鏡１０のレンズの前に来るよう構成されている。
【００１７】
本体部２ａ内のＨＭＤの右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４はいずれも有機ＥＬ現象を利用したＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイパネルにより構成されている。駆動部１６は、後述のようにコントローラ４から送られる画像信号に基づいて右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４をそれぞれ駆動し、右目用画像および左目用画像を表示する。表示された画像の虚像は、破線矢印で示すように、視線６ａおよび８ａに沿って右目用接眼光学系１８および左目用接眼光学系２０によりそれぞれ右目６および左目８に導かれる。駆動部１６は、また、コントローラ４の制御に基づいて右目用接眼光学系１８および左目用接眼光学系２０のフォーカス調節を行うとともに、その光軸を並行移動させて視線６ａまたは８ａからずらせる視線シフト調節も行う。
【００１８】
本体部２ａ内の右目画像用撮像素子２２には、破線矢印で示すように右目の視線６ａに沿って入射する光を９０度内側（紙面で右側）に屈曲させる右目用屈曲ズームレンズ光学系２４によって被写界の実像が結像させられる。同様に、左目画像用撮像素子２６には、破線矢印で示すように左目の視線８ａに沿って入射する光を９０度内側（紙面で左側）に屈曲させる左目用屈曲ズームレンズ光学系２８によって被写界の実像が結像させられる。右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６で撮像された被写界像は、後述のように駆動部１６を介してコントローラ４に送られる。右目用屈曲ズームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８によるズーミング機能により、右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６には、等倍の画像だけでなく、実際の被写界を拡大した画像や実際の被写界のワイド領域を集約した画像を結像させることができる。前者は拡大観察に、後者は、視野狭窄の使用者のために実際に見えるよりもワイドな被写界像を視野内に提供するのに適する。
【００１９】
上記の右目用屈曲ズームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８を用いた撮像系は入射光軸方向の厚みを薄くし、本体部２ａが前方に過度に飛び出さないようにする。また、右目用屈曲ズームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８は屈曲後の光学系がそれぞれ視線６ａ、８ａに垂直な方向のスペースを占めるとともに、屈曲方向の更に内側に右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６が配置される。この配置により、視線６ａおよび８ａの外側を遮る部品配置を避け、視線６ａおよび８ａの外側の実際の被写界が直接見えるようにしている。人間の目は、２００度程度の広角の被写界の情報が認識できるといわれているが、実施例１において右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４に表示される被写界の情報は約４０度である。このため、実施例１では、右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４に表示される画像情報の外側の被写界についても直接これを見ることにより視覚情報が得られるようにしている。
【００２０】
以上の構成により、実施例１の視覚補助システムは、右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６で撮像された被写界像をコントローラ４に送って使用者の症状に合わせて処理し、コントローラ４から戻される処理画像を右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４に観察可能に表示することにより、被写界を直接目で見るよりも良好な視覚情報が得られるようにする。例えば、夜盲症（暗順応障害）の使用者にはゲインアップを行うとともにガンマ補正により暗部を持ち上げた処理画像を提供する。一方、羞明（明順応障害）の使用者にはガンマ補正により高輝度部分を圧縮した処理画像を提供する。また、文字等の判読性を高めるため、白黒反転画像を提供することも可能である。さらに、上記のように右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４に表示される画像情報の周りの被写界についても直接これを見ることにより視覚情報が得ることができる。なお、直接画像については、後述のように、その透過率を制御することにより、表示画像との調和が図られる。
【００２１】
上記でも触れたように、本発明の実施例１においては、通常状態では、右目用ディスプレイ１２の虚像を右目６に導く右目用接眼光学系１８の光軸は右目用屈曲スームレンズ光学系２４の入射光軸と一致している。同様に、左目用ディスプレイ１４の虚像を左目８に導く左目用接眼光学系２０の光軸は左目用屈曲スームレンズ光学系２８の入射光軸と一致している。そして、必要に応じ、駆動部１６の制御により右目用接眼光学系１８または左目用接眼光学系２０の光軸を並行移動させて視線６ａまたは８ａからずらせることが可能である。これは、例えば加齢黄斑変性等により中心視覚に障害がある場合、右目画像用撮像素子２２または左目画像用撮像素子２６で撮像された被写界中心の像が障害のない網膜の中心部以外に見えるよう視線をシフトするためである。
【００２２】
また、上述のように本発明の実施例１では、視線６ａおよび８ａの外側の実際の被写界が背景として直接見えるように構成している。そして、矢印３０で示す右目外側からの光路中には、右目用可変透過率ＮＤフィルタ３３が設けられている。右目用可変透過率ＮＤフィルタ３３は例えば液晶シャッタにより構成され、駆動部１６の制御により、最大透過率と遮光状態との間で透過率が可変となっている。同様に、矢印３４で示す左目外側からの光路中には、左目用可変透過率ＮＤフィルタ３６が設けられており、駆動部１６の制御により、最大透過率と遮光状態との間で透過率が可変となっている。このように、右目用可変透過率ＮＤフィルタ３２と左目用可変透過率ＮＤフィルタ３６は互いに独立に透過率が変更可能である。透過率の変更は、周囲の明るさ変化に対する瞳孔の順応能力の補助に用いられる他、表示部の明るさの変化に合わせた透過率変更により表示部を見やすくするとともに、表示部の画像と背景としての直接観察画像との調和を図るために活用される。さらに表示部に白黒反転表示を行なったときは右目用可変透過率ＮＤフィルタ３２および左目用可変透過率ＮＤフィルタ３６を遮光状態として、白黒反転画像観察の妨げとならないようにする。
【００２３】
図１からも明らかなように、上記で説明した実施例１における各構成は、すべて本体部２ａ内に収納されており、本体部２ａ前面から突出する部分がない。従って、ＨＭＤ２を装着した使用者に向かい合う人から見たとき、ＨＭＤ２は通常のサングラスに近似したものに感じられ、特別な機器で観察されているという違和感が軽減される。
【００２４】
ＨＭＤ２の本体部２ａにおける駆動部１６は、パラレルデータ通信および電源供給ライン３８でコントローラ４と接続され、相互の通信およびコントローラ４からＨＭＤ２への電源供給をおこなっている。また、環境の明るさに応じて右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４に提供される画像処理を変更するためＨＭＤ２のツル部２ｂには環境光センサ４０が設けられており、通信ライン４２により環境光の情報をコントローラ４に送っている。さらに、顔の向きを変えた場合等における特に拡大時の画像急変を緩和するため加速度センサ４４がツル部２ｂに設けられており、通信ライン４６により顔の動き等の情報をコントローラ４に送っている。パラレルデータ通信および電源供給ライン３８、通信ライン４２、４６は実際には一本の接続ケーブルにまとめられている。また、図１では、環境光センサ４０、加速度センサ４４および生体センサ４５が直接コントローラと通信する構成を図示しているが、駆動部１６を介してパラレルデータ通信および電源供給ライン３８で通信するよう構成してもよい。
【００２５】
コントローラ４は、上記のようなＨＭＤ２との通信およびＨＭＤ２への電源供給のための入出力部４８を有する。コントローラ４の画像処理部５０は、パラレルデータ通信および電源供ＨＭＤ２の右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６から駆動部１６を介して給ライン３８により受信した画像を処理し、使用者の補助に適した画像データとして表示制御部５２に送る。表示制御部５２からの画像データはパラレルデータ通信および電源供給ライン３８により送信され、駆動部１６は受信した画像データに基づいて右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４を駆動し、画像表示する。また、背景制御部５４は、パラレルデータ通信および電源供給ライン３８を通じて目用可変透過率ＮＤフィルタ３２と左目用可変透過率ＮＤフィルタ３６を制御する。
【００２６】
プリセット記憶部５６は、使用者の個別症状および環境光に応じた画像処理情報および可変透過率ＮＤフィルタにおける透過率情報のプリセット値を記憶している。操作部５８はコントローラ表示部６０の表示との連携で上記のプリセット値の入力操作および白黒反転などの画像処理選択操作を行なう。中央制御部６２は、プリセット記憶部５６の画像処理情報に操作部５８の操作、環境光センサ４０および加速度センサ４４からの情報も加味して画像処理部５０を制御する。また、中央制御部５８は、プリセット記憶部５６の透過率情報に環境光センサ４０からの情報も加味して背景制御部５０を制御する。背景制御部５０の制御データはパラレルデータ通信および電源供給ライン３８により送信され、駆動部１６受信したデータに基づき、右目用可変透過率ＮＤフィルタ３２および左目用可変透過率ＮＤフィルタ３６の透過率を変化させて、直接観察される背景の明るさを制御する。中央制御部６２はさらに、以上のような機能に関連して、表示制御部５２、コントローラ表示部６０を制御する。電源部６４は、コントローラ全体に給電するとともに、入出力部４８を介してＨＭＤ２にも給電する。
【００２７】
図２は、実施例１における中央制御部６２の動作を説明する基本フローチャートである。フローは、システムへの給電が開始されるとスタートし、ステップＳ２でプリセット値が記憶されているか否かチェックする。そして記憶があればプリセット値をプリセット記憶部５６から読み出し、ステップＳ６に移行する。一方、ステップＳ２プリセット値の記憶がなければステップＳ８に移行し、画像処理において補正を行わない旨のデフォルト値を読み出してステップＳ６に移行する。
【００２８】
ステップＳ６では、右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６による撮像を開始し、ステップＳ１０に進んで、所定の明るさを基準とした標準状態の表示制御およびこれに見合う標準状態の背景となるよう右目用可変透過率ＮＤフィルタ３２および左目用可変透過率ＮＤフィルタ３６の透過率制御を開始する。
【００２９】
次いでステップＳ１２では、プリセット値を設定する操作が行われたか否かチェックし、設定操作が行われたことが確認されるとステップＳ１４に移行してプリセット値設定処理を行い、ステップＳ１６に移行する。一方、ステップＳ１２でプリセット値設定操作が確認されないときは直接ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１４のプリセット値設定処理の詳細については後述する。
【００３０】
ステップＳ１６では、使用者に中心視野障害があることがプリセット値として記憶されているか否かチェックし、該当すればステップＳ１６に進んで視線シフト処理を行いステップＳ２０に移行する。一方、ステップＳ１６で使用者が中心視野障害に該当しないことが確認されたときは、直接ステップＳ２０に移行する。このときは、通常状態となり、上述のように右目用接眼光学系１８および右目用接眼光学系２０の光軸はそれぞれ右目用屈曲スームレンズ光学系２４および左目用屈曲スームレンズ光学系２６の入射光軸と一致することになる。
【００３１】
ステップＳ１６では、環境光の明るさが変化したか否かチェックし、変化があれば、ステップＳ２２の右目用表示変更処理、およびステップＳ２４の右目用表示変更処理を順次実行してステップＳ２６に至る。このように、右目用と左目用の表示変更処理はそれぞれ独立して行われる。ステップＳ２６では、右目用背景変更処理が行われ、次いでステップＳ２８の左目用背景変更処理が実行されてステップＳ３０に至る。このように、右目用と左目用の背景変更処理についてもそれぞれ独立した処理が行われる。一方、ステップＳ２０で環境光の変化がなかったときは直接ステップＳ３０に移行する。
【００３２】
ステップＳ３０では、白黒反転操作があったか否かチェックし、操作があればステップＳ３２に移行して白黒反転表示を行うとともに背景については白黒反転表示の観察を妨げないよう遮光状態としてステップＳ３４に移行する。一方、ステップＳ３０で白黒反転操作がかくにんできないときには直接ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では電源供給中か否かがチェックされ、供給中であればステップＳ１２に戻って、以下、ステップＳ３６で電源供給中であること確認される限りステップＳ１２からステップＳ３６を繰り返す。一方、ステップＳ３６で電源供給中であることが確認されなければ直ちにフローを終了する。
【００３３】
図３は、図２のステップＳ２２の右目用表示変更処理およびステップＳ２４の左目用表示変更処理の詳細を示すフローチャートであり、両ステップに共通の内容であるが、図２に示すように右目用および左目用にそれぞれ実行される。フローがスタートすると、ステップＳ４２に進み、図１のステップＳ２０において検知された環境光の変化が表示変更処理用にあらかじめ定められた所定値以上か否かチェックする。そして変化が表示変更処理を必要としない所定値以下であれば直ちにフローを終了し、ステップＳ２６に移行する。
【００３４】
一方、ステップＳ４２で所定以上の変化が検知されるとステップＳ４４に移行し、その変化により環境光が所定値よりも増加したか否かチェックする。ステップＳ４４において環境光が所定値よりも増加したことが検知されるとステップＳ４６で撮像素子のゲインをダウンしてステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８では、使用者に明順応障害があるか否かチェックし、該当すればステップＳ５０に進んで高輝度部分を圧縮するガンマ補正を行ってステップＳ５２に進む。ステップＳ５２ではさらに輪郭強調処理を行ってステップＳ５４に移行する。一方ステップＳ４４において環境光が所定値より増加したことが検知されない場合、またはステップＳ４８において使用者が明順応障害であることが確認されない場合は、直接ステップＳ５４に移行する。
【００３５】
ステップＳ５４では、環境光が所定値よりも減少したか否かがチェックする。そして、環境光が所定値よりも減少したことが検知されるとステップＳ５６で撮像素子のゲインをアップしてステップＳ５８に移行する。ステップＳ５８では、使用者に暗順応障害があるか否かチェックし、該当すれば６０に進んで低輝度部分を持ち上げるガンマ補正を行ってステップＳ６２に進む。ステップＳ６２ではさらに輪郭強調処理を行ってステップＳ６４に移行する。一方ステップＳ５４において環境光が所定値より減少したことが検知されない場合、またはステップＳ５８において使用者が暗順応障害であることが確認されない場合は、直接ステップＳ６４に移行する。
【００３６】
ステップＳ５４では、明るさの変化に瞳孔が反応する時間に応じた表示変更補正を行うためのカウンタをリセットしてスタートさせ、ステップＳ６６に進む。ステップＳ６６では、前回の明るさ変化に基づく瞳孔反応の補正中であるか否かチェックし、該当すればステップＳ６８に進んで前回の瞳孔反応補正をキャンセルしてステップＳ７０に進む。一方、ステップＳ６６で前回瞳孔反応補正中であることが検知されなければ直接ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では瞳孔反応補正を開始させるとともにカウンタに基づき瞳孔反応が終了した時点で瞳孔反応補正を自動終了させる処理をスタートさせてフローを終了する。
【００３７】
図４は、図２のステップＳ２６の右目用背景変更処理およびステップＳ２８の左目用背景変更処理の詳細を示すフローチャートであり、両ステップに共通の内容であるが、図２に示すように右目用および左目用にそれぞれ実行される。フローがスタートすると、ステップＳ８２に進み、図１のステップＳ２０において検知された環境光の変化により環境光が所定値よりも増加したか否かチェックする。通常、図４のステップＳ８２における所定値は、図３のステップＳ４４における所定値よりもレベルが低い。
【００３８】
ステップＳ８２において環境光が所定値よりも増加したことが検知されるとステップＳ８４に進み、環境光の増加に対応して可変透過率ＮＤフィルタの透過率を減少させてステップＳ８６に移行する。ステップＳ８６では、今回の環境光変化に基づいて表示部変更処理が行われたか否かチェックし、該当すればステップＳ８８に進んで表示部変更に対応して可変透過率ＮＤフィルタの透過率を変更してステップＳ９０に至る。一方ステップＳ８２において環境光が所定値より増加したことが検知されない場合、またはステップＳ８６において表示部変更処理があったことが確認されない場合は、直接ステップＳ９０に移行する。
【００３９】
ステップＳ９０では、図１のステップＳ２０において検知された環境光の変化により環境光が所定値よりも減少したか否かチェックする。通常、図４のステップＳ９０における所定値は、図３のステップＳ５４における所定値よりもレベルが高い。ステップＳ９０において環境光が所定値よりも減少したことが検知されるとステップＳ９２に進み、可変透過率ＮＤフィルタの透過率が既に最大になっているか否かチェックする。そして最大値でなければステップＳ９４に進み、環境光の増加に対応して可変透過率ＮＤフィルタの透過率を増加させてステップＳ９６に移行する。但し、この増加は最大透過率が限度である。一方、ステップＳ９２で可変透過率ＮＤフィルタの透過率が既に最大になっていることが検知された場合は直接ステップＳ９６に移行する。
【００４０】
ステップＳ９６では、今回の環境光変化に基づいて表示部変更処理が行われたか否かチェックし、該当すればステップＳ９８に進んで表示部変更に対応して可変透過率ＮＤフィルタの透過率を変更してステップＳ１００に移行する。但し、この増加は最大透過率が限度である。一方ステップＳ９０において環境光が所定値より減少したことが検知されない場合、またはステップＳ９６において表示部変更処理があったことが確認されない場合は、直接ステップＳ９０に移行する。
【００４１】
ステップＳ１００では、図３において表示変更のためにスタートされた瞳孔反応補正処理があるか否かチェックし、該当すればステップＳ１０２に進んで対応する可変透過率ＮＤフィルタの透過率補正を開始させるとともに表示変更のための動向反応補正に対応して補正を自動終了させる処理をスタートさせてフローを終了する。
【００４２】
図５は、図２のステップＳ３４における画像急変緩和処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ１１２で表示倍率が等倍以上か否かチェックする。そしてこれに該当しない場合、すなわち、表示倍率が背景の倍率と等倍かまたはより低倍率であって顔の向きを変えた場合等における画像急変の緩和を必要としない場合は、直ちにフローを終了し、ステップＳ３６に移行する。
【００４３】
これに対し、ステップＳ１１２で表示倍率が等倍以上であることが検知されるとステップＳ１１４に進み、顔の向きを変えたことに基づく加速度が検知されるか否か検知する。そして加速度が検知されるとステップＳ１１６に進み、右目用ディスプレイ１２および左目用ディスプレイ１４における前フレームの表示を維持し、ステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８では表示倍率に対応して予め決められている時間（例えば表示倍率２倍で３フレーム分の時間）が経過したか否かチェックする。そして時間経過がなければステップＳ１１６に戻り、以下、ステップＳ１１８で時間経過が検知されるまでステップＳ１１６およびステップＳ１１８を繰り返し、前フレームを維持する。一方、ステップＳ１１８で時間経過が検知されるとステップＳ１２０に進む。
【００４４】
ステップＳ１２０では、再度加速度検知を行い、顔の動きが止まることにより加速度が検知されなくなった場合はステップＳ１２２に進み、ステップＳ１１６で維持されたフレームの次のフレームを表示してステップＳ１２６に移行する。ステップＳ１２２の次フレーム表示は通常よりも早いフレームレートで行われる。ステップＳ１２６では現フレームの表示に追いついたかどうかチェックが行われ、まだ追いつかない場合はステップＳ１２０に戻る。以下ステップＳ１２０で新たな加速度が検知されずステップＳ１２６で現フレームに追いつかない限りステップＳ１２０からステップＳ１２６が繰り返され、通常フレームレートよりも早いフレームレートで現フレームへの復帰が行われる。そしてステップＳ１２６で現フレームが表示され鵜状態となったことが検知されるとフローを終了する。これにより、倍率が大きい状態で顔の向きを変えた場合の画像の急変が緩和され、画像の動きに遅延がかけられる。なおこの遅延は顔の動きが止まったときに速やかに取り戻される。一方、ステップＳ１２０で加速度が検知され、顔の動きが継続しているときは、ステップＳ１２４に進み、現フレームを表示してフローを終了する。従って顔の動きが継続しているときはフレームの間引かれる形で画像の急変が健和される。
【００４５】
図６は、図２のステップＳ１４におけるプリセット値設定処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ１３２で医師による設定か否かのチェックが行われる。該当すればステップＳ１３４に進み、医師設定処理を実行してステップＳ１３６に移行する。一方、ステップＳ１３２で医師による設定であることが検知されない場合は直接ステップＳ１３６に移行する。ステップＳ１３６では、視能訓練士による設定か否かのチェックが行われる。該当すればステップＳ１３８に進み、視能訓練士設定処理を実行してステップＳ１４０に移行する。一方、ステップＳ１３６で視能訓練士による設定であることが検知されない場合は直接ステップＳ１４０に移行する。
【００４６】
ステップＳ１４０では、使用者本人による設定か否かがチェックされる。そして該当すればステップＳ１４２で右目設定をスタートしステップＳ１４４では環境光初期設定が行われる。本人設定は、実際に本人がＨＭＤ２を装着し、右目用ディスプレイ１２を観察することで設定の適否を判断する。具体的には、ステップＳ１４６において本人による表示補正パラメータの変更が行われる。そしてステップＳ１４８において右目用ディスプレイ１２により観察される画像が最適であるか否かについて本人の判断を求める。そして最適との判断ができなければステップＳ１４６に戻り、以下ステップＳ１４６とステップＳ１４８を繰り返すことでパラメータ変更と本人の判断が繰り返される。そしてステップＳ１４８において本人による最適判断なされて操作部５８が操作されるとステップＳ１５０に進み、その状態におけるパラメータを記憶してステップＳ１５２に移行する。
【００４７】
ステップＳ１５２では、上記のようにして記憶されるパラメータ蓄積記憶が所定回数に達したか否かチェックする。ステップＳ１５２において蓄積記憶が所定数に達していなければステップＳ１４６に戻り、以下蓄積記憶が所定数に達するまでステップＳ１４６からステップＳ１５２が繰り返される。一方、ステップＳ１５２において蓄積記憶が所定数に達するとステップＳ１５４に進み、記憶されたパラメータの平均による設定パラメータの確定を行う。
【００４８】
次いで、ステップＳ１５６では、設定の目的で環境光を自動変更してステップＳ１５８に進む。ステップＳ１５８では、環境光の変更処理が終了したか否かチェックする。変更処理が終了していなければステップＳ１４６に戻り、以下環境光変更が終了しない限りステップＳ１４６からステップＳ１５８を繰り返し、右目用設定が継続される。一方、ステップＳ１５８で環境光変更処理が終了するとステップＳ１６０の左目設定処理に移行する。ステップＳ１６０の左目設定処理の詳細は、ステップＳ１４６からステップＳ１５８における右目用設定処理と同じであるが、煩雑を避けるためステップＳ１６０にまとめて図示している。ステップＳ１６０の左目用設定処理が終了するとフローを終了し、図２のステップＳ１６に移行する。一方ステップＳ１４０で本人による設定であることが検知されなければ、直ちにフローを終了する。
【００４９】
以上の実施例１に示した種々の特徴の実施は、上記の実施例１に限るものではなく、その利点を享受できる限り、他の実施例でも実施可能である。例えば、図３のフローでは、使用者に明順応障害がある場合に輪郭強調を行うとともに、使用者に暗順応障害がある場合にコントラスト強調を行うようにしているが、このような使い分けは任意であり、明順応障害がある場合でも暗順応障害がある場合でも、輪郭強調およびコントラスト強調を採用することが可能である。
【実施例２】
【００５０】
図７は、本発明の実施の形態に係る視覚補助システムの実施例２における画像急変緩和処理の詳細を示すフローチャートである。実施例２の全体構成は図１における実施例１のブロック図と共通である。また、その基本動作は、図における実施例１の基本フローチャートと共通である。従って、共通の部分については、実施例１を援用し、説明を省略する。実施例２が実施例１と異なるのは、図２のステップＳ３４における画像急変緩和処理の具体的構成である。図７のフローチャートはこのような実施例２において援用される図２のステップＳ３４の詳細を示すものである。
【００５１】
図７のフローがスタートすると、ステップＳ１６２で所定量以上の加速度が検知されるか否かチャックされる。加速度の検知があればステップＳ１６４に進み、一連の加速度検知において加速度を最初に検知してから所定時間（例えば２秒）経過したか否かがチェックされる。所定時間が経過していなければステップＳ１６６に進み、一連の加速度検知の履歴分析を行いステップＳ１６８に移行する。ステップＳ１６８では、分析を開始してから所定の時間（例えば０.５秒）が経過したか否化チェックする。所定の時間が経過していなければステップＳ１６６に戻り、以下所定時間が経過するまでステップＳ１６６とステップＳ１６８を繰り返して分析を継続する。
【００５２】
一方、ステップＳ１６８で分析を開始してから所定の時間が経過したことが確認されたときはステップＳ１７０に進み、履歴分析の結果、検知された一連の加速度変化が微小振動に該当するか否かがチェックされる。そして微小振動が検知されたときは、ステップＳ１７２に進んで前フレームの表示を維持し、表示の変更を停止する。これは意図しない体の震えなどによる微小振動による画像のブレを防止するためである。そしてステップＳ１７４において同方向の加速度が検知されたか否かをチェックする。
【００５３】
ステップＳ１７４で同方向の加速度が検知されない場合は、ステップＳ１６４に戻り、加速度を最初に検知してから所定時間が経過したことがステップＳ１６４で検知されない限り、ステップＳ１６４からステップＳ１７４を繰り返す。一方、ステップＳ１７４で同方向の加速度が検知されたときは、顔の向きを変えた等の意図的な動作が行われたものと判断し、表示を変更停止の状態から現フレームに変更しステップＳ１７８に移行する。なお、ステップＳ１７０で履歴分析の結果微小振動でないと判断された場合は、直ちにステップＳ１７８に移行する。
【００５４】
ステップＳ１７８では、現在の表示倍率の確認を行い、ステップＳ１８０に進んで表示倍率が当倍以上か否かチェックする。そして等倍以上であれば、ステップＳ１８２で倍率依存コマ落としを指示してステップＳ１８４に移行する。ステップＳ１８２の倍率依存コマ落としでは、例えば倍率が１．５倍のときフレームレートを半分に落とし、倍率が２倍の時はフレームレートを３分の１に落とすなど、倍率に依存したコマ落としを行い、倍率が高い程フレームレートを落として画像が短時間に細かく動かないようにし、拡大画像による映像酔い等を防止する。一方、ステップＳ１８０で画像が等倍以上でないときはステップＳ１８６に進み、通常フレームレートでの表示を指示してステップＳ１８４に移行する。
【００５５】
ステップＳ１８４では、加速度検知の有無を再度検知し、引き続き加速度が検知されるときはステップＳ１６４に戻り、加速度を最初に検知してから所定時間が経過したことがステップＳ１６４で検知されない限り、ステップＳ１６４からステップＳ１８８を繰り返す。一方、ステップＳ１８４で加速度検知がないことが確認されるとステップＳ１８８に進み、現フレームの表示を指示してフローを終了する。
【００５６】
また、ステップＳ１６４で加速度を最初に検知してから所定時間が経過したことが検知されたときは、たとえ加速度検知が継続していたとしても直ちにフローを終了する。これは図７のフローに長時間留まることによって図２における他のタスクを実行できなくなるのを防止するためである、図２に明らかなように他にタスクなければステップＳ１２からステップＳ３２の繰り返しの中でステップＳ３４に至るので、図７のフローが繰り返され、加速度検知があればこれに対応する図７の機能を継続することができる。なお、ステップＳ１６２で加速度が検知されない場合はステップＳ１９０に移行し、通常フレームレートでの表示を指示してフローを終了する。この場合、図７のフローには実質的に動作は行われないことになるが、通常表示状態以外でステップＳ１６２に至り加速度検知がされない場合のためにステップＳ１９０を置いている。
【実施例３】
【００５７】
図８は、本発明の実施の形態に係る視覚補助システムの実施例３における全体構成を示すブロック図である。図８における実施例３の構成は、図１における実施例１と共通するところが多いので、同一部分には同一の番号を付し、説明を省略する。実施例３が実施例１と異なる第一点目は、ツル部２ｂに脈拍を検知する脈拍センサ６６が設けられており使用者が安静状態にあるか歩行中等の活動状態にあるか等の情報を通信ライン６８によりコントローラ４に送っている点である。実施例１と同様にして、パラレルデータ通信および電源供給ライン３８、通信ライン４２、４６、６８は実際には一本の接続ケーブルにまとめられている。また、図３においても、環境光センサ４０、加速度センサ４４および生体センサ６６が直接コントローラ４と通信する構成を図示しているが、各センサとコントローラ４は、駆動部１６を介してパラレルデータ通信および電源供給ライン３８で通信するよう構成してもよい。
【００５８】
図８に示す実施例３が図１の実施例１と異なる第二点目は、ＨＭＤ２に視線センサが設けられており、使用者の視線の動きを検知する点である。視線センサ７０によって検知された使用者の視線の動き等の情報は駆動部１６を介してパラレルデータ通信によりコントローラ４に送られる。脈拍センサ６６および視線センサ７０の詳細については後述する。実施例３における環境光センサ４０、加速度センサ４４、脈拍センサ６６、視線センサ７０等は、ＨＭＤ２が使用される際の状況を検知するものなので、状況センサと総称する。
【００５９】
図８に示す実施例３が図１の実施例１と異なる第三点目は、コントローラ４がモード記憶部７２を有し、拡大モード、ワイドモード、白黒反転モードなどの各モードがそれぞれ使用される状況を検知する状況センサおよび操作部５８の操作の関係の学習情報とともに登録される点である。そして、中央制御部７４との連携によって操作部５８によるモード選択に制限を加えたり、登録されたモードの自動選択を行ったりする。これらの詳細についても後述する。
【００６０】
図９は、実施例３における中央制御部７４の動作を説明する基本フローチャートである。図９のフローは、実施例３における図のフローと共通するところが多いので、共通するステップには同一ステップ番号を付して説明を省略するとともに、共通するステップ郡についてもこれらをまとめて図示し、説明を省略する。つまり、ステップＳ１９２の立上げ処理は図２のステップＳ２、ステップＳ４およびステップＳ８をまとめたもの、ステップＳ１９４は図２のステップＳ1２からステップＳ１８をまとめたもの、ステップＳ１９４は図２のステップＳ２２からステップＳ２８をまとめたものである。
【００６１】
ステップＳ１９６の表示・拝見変更処理を経てステップＳ１９８に至ると、通常モード以外の拡大モード、ワイドモード、白黒反転モードなどを選択可能なように登録するための手動の
モード登録操作があったか否かをチェックする。モード登録操作があったときはステップＳ２００に進み、操作に従ったモード手動登録処理を実行してステップＳ２０２に移行する。一方ステップＳ１９８でモード登録操作が検知されないときは直接ステップＳ２０２に移行する。
【００６２】
ステップＳ２０２では、モードを選択する手動操作があったか否かチェックする。モード選択操作があったときは、ステップＳ２０４以下に進み、で操作があったときの状況を各センサにて検知する。具体的には、ステップＳ２０４で環境光を環境光センサ４０にて検知するとともに、ステップＳ２０６で加速度を加速度センサ４４にて検知し、さらにステップＳ２０８で脈拍を脈拍センサ６６で検知する。また、ステップＳ２１０で視線の移動状態を視線センサ７０で検知する。
【００６３】
次いでステップＳ２１２では、そのモードが手動選択されたときに各センサの検知状態がどうであったかを学習してそのモードに自動登録するモード自動学習登録処理を行う。この処理では、例えば、拡大モードおよび白黒モードが選択されたときに、加速度検知のない静止状態でかつ脈拍から見て安静状態にあり、視線の移動が限定的であるであれば、このような状態のとき拡大モードかつ白黒モードが選択されるものであることを学習し、拡大モードと白黒モードにこれらの検知状態を登録する。つまり、このような状態の時は、使用者が読書または書類を見るために拡大モードと白黒モードを選択したものと解釈して登録する。
【００６４】
上記ステップＳ２１２のモード自動学習処理による登録情報は、後述のように一般的なモードを自動選択する際の妥当性のクロスチェックに用いられるとともに、使用者に特有の特定の学習結果条件の成立に基づく自動カスタムモード設定に利用される。ステップＳ２１２のモード自動学習処理が終了するとステップＳ２１４に進む。一方、ステップＳ２０２でモード選択操作が検知されない場合は直接ステップＳ２１４に移行する。ステップＳ２１４ではモード変更処理が実行されるがその詳細は後述する。ステップＳ３４以下は図２と共通である。
【００６５】
図１０は、図９のステップＳ２１４におけるモード変更処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ２２２でワイドモードに変更する旨の手動操作が行われたか否かのチェックが行われる。この操作が検知されなければステップＳ２２４に進み、拡大モードに変更する旨の手動操作が行われたか否かのチェックが行われる。拡大モードに変更する旨の手動操作が検知されるとステップＳ２２６に進み、使用者が移動中であることに対応する加速度が検知されているか否かのチェックが行われる。そして加速度検知がなければステップＳ２２８に進み、操作通りの倍率変更（この場合「拡大モード」の倍率）を実行してステップＳ２３０に移行する。
【００６６】
一方、ステップＳ２２６で、使用者が移動中であることに対応する加速度が検知されるとステップＳ２３２に移行し、拡大が不可である旨の報知表示をコントローラ表示部６０に表示して倍率変更を実行することなくステップＳ２３０に移行する。なお、拡大が不可である旨のメッセージ表示は右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６のいずれかの画像に重畳表示してもよい。
【００６７】
また、ステップＳ２２２で、ワイドモードに変更する旨の手動操作が行われたことが検知されると直接ステップＳ２２８に進み、操作通りの倍率変更（この場合「ワイドモード」の倍率）を実行してステップＳ２３０に移行する。このように、倍率を小さくするための操作であれば、仮に使用者が移動中であっても危険の可能性は少ないので加速度の検知は行わず、直ちに操作を実行する。なお、ステップＳ２２４で拡大モード操作が検知されなければ倍率変更の手動操作はないことを意味するので直ちにステップＳ２３０に移行する。
【００６８】
ステップＳ２３０では、使用者が視野狭窄者であるか否かを確認する。そして視野狭窄者でなければステップＳ２３６に移行して等倍表示を標準モードに設定してステップＳ２３６に移行する。一方、ステップＳ２３０で使用者が視野狭窄者であることが確認されると、ステップＳ２３８に移行し、ワイド表示を標準モードに設定してステップＳ２３６に移行する。
【００６９】
ステップ２３６以下は自動モード変更に関する。まず、ステップＳ２３６では、加速度センサ４４に基づき、使用者が静止状態にあるか否かチェックする。静止状態であればステップＳ２４０に進み、脈拍センサ６６に基づき、使用者が安静状態にあるか否かチェックする。そして静止状態にあればステップＳ２４２に進み、このような状態において自動的に拡大モードに設定することがこれまでの使用者の手動設定行動に矛盾しないかチェックする。この結果矛盾がなければステップＳ２４４で拡大モードを自動設定し、ステップＳ２４６に移行する。一方、ステップＳ２３６で静止状態が検知できないか、ステップＳ２４０で安静状態が検知できないか、またはステップＳ２４２で学習情報との矛盾が検知されるかしたときは拡大モードの自動設定をせず、ステップＳ２４６に移行する。なお、学習情報との矛盾とは、図９のステップＳ２０２からステップＳ２１２の自動登録処理において、静止状態かつ安静状態であるにも関わらず、拡大モードを手動選択した履歴が稀である場合、または、静止状態かつ安静状態であることに基づき自動設定された拡大モードが手動によりキャンセルされた履歴が認められる場合等である。このような場合、静止状態および安静状態であることが検知されても拡大モードを自動設定することは使用者の意向に反する可能性が高いので、拡大モードの自動設定を控えてステップＳ２４６に移行することになる。
【００７０】
ステップＳ２４６では、視線センサ７０の出力に基づく使用者の視線の動と読書パターンの視線移動を示す参照データとを比較し、使用者の視線移動が読書パターンの視線移動に該当するか否かチェックする。読書バターン視線移動であると判断されたときはステップＳ２４０に進み、読書パターンの視線移動がある状態において自動的に白黒反転モードに設定することがこれまでの使用者の手動設定行動に矛盾しないかチェックする。この結果矛盾がなければステップＳ２５０で白黒反転モードを自動設定し、ステップＳ２５２に移行する。一方、ステップＳ２４６で読書バターン視線移動が検知できないときは白黒反転モードの自動設定をせず、ステップＳ２５２に移行する。なお、この場合の学習情報との矛盾とは、ステップＳ２４２の説明と同様にして、図９のステップＳ２０２からステップＳ２１２の自動登録処理において、読書パターン視線移動があるにも関わらず、白黒反転モードを手動選択した履歴が稀である場合、または、読書パターン視線移動に基づき自動設定された白黒反転モードが手動によりキャンセルされた履歴が認められる合等である。このような場合、読書パターン視線移動が検知されても白黒反転モードを自動設定することは使用者の意向に反する可能性が高いので、白黒反転モードの自動設定を控えてステップＳ２５４に移行することになる。
【００７１】
以上のステップＳ２３６からステップＳ２５０の自動設定において、ステップＳ２４４での拡大モード自動設定を経てステップＳ２５０の白黒反転モード自動設定が行われた場合は、拡大された表示が白黒反転される。一方、ステップＳ２４４での拡大モード自動設定が行われてもステップＳ２４６で読書パターンの視線移動が検知されない場合は、例えば椅子に座って組立作業等を行っている可能性があり、文字判読に適した白黒反転を行うことは不適当な場合が多いので、拡大モードの自動設定のみでステップＳ２５２に至ることになる。
【００７２】
また、以上のステップＳ２３６からステップＳ２５０における自動設定は拡大モードや白黒反転モード等の比較的一般的なモードの自動設定に関するものである。これに対し、ステップＳ２５２およびステップＳ２５４は、明暗への順応障害、視野の異常等、使用者の症状に合わせて特定の使用者についてカスタム設定された複数のモード（少なくとも特定条件下での特定モードとその使用者について個別設定された標準モードとを含む）から一つを状況に応じて選択し、自動設定するために設けられているものである。具体的には、ステップＳ２５２においてカスタム設定された所定の条件に該当するか否かがチェクされ、該当すればステップＳ２５４の自動カスタムモード設定処理に入ってモード設定の変更を自動的に行い、ステップＳ２５６に移行する。一方、ステップＳ２５２でカスタム設定条件に該当することが検知されない場合は直接ステップＳ２５６に移行し、現設定モードを維持する。
【００７３】
ステップＳ２５６では、移動加速度が検知されたか否かのチェックを行う。そして移動加速度が検知されたときはステップＳ２５８に移行し、標準モードへの自動復帰を行ってフローを終了する。一方、ステップＳ２５６において移動加速度が検知されない場合は、現設定モードを維持してフローを終了する。ステップＳ２５６において移動加速度が検知された場合は、例えば椅子に座って読書や作業などをしていた人が立ち上がって歩き出した可能性があり、このような場合に拡大モードや白黒反転モードが維持されると危険であるためステップＳ２５８で標準モードへの自動復帰を行う。この標準モードは、ステップＳ２３４またはステップＳ２３８で設定された等倍モードまたはワイドモードである。また、標準モードは、特定の使用者についてカスタム設定しておくことも可能である。
【００７４】
以上の各実施例に示した種々の特徴の実施は、それぞれの実施例に限るものではなく、その利点を享受できる限り、他の実施例でも実施可能である。また、本明細書では、簡単のため、各実施例における説明や図示を他の実施例と異なる部分に集中しているが、各実施例において説明したそれぞれの特徴を兼ね備えた実施、これらを置き換えた実施、または複数の特徴を組み合わせた実施等も可能であることは言うまでもない。
【実施例４】
【００７５】
図１１は、本発明の実施の形態に係る視覚補助システムの実施例４における全体構成を示すブロック図である。図１１における実施例４の構成は、図１における実施例１と共通するところが多いので、同一部分には同一の番号を付し、説明を省略する。実施例４が実施例１と異なる第一点目は、通常の眼鏡１０を用いずに使用できるよう構成された点である。つまり、近視または遠視に対する視度調節は、右目用接眼光学系１８および左目用接眼光学系２０のフォーカス調節により行うとともに、乱視については、挿脱可能な右目用トーリックレンズ７６および左目用トーリックレンズ７８によって矯正を行う。右目用トーリックレンズ７６および左目用トーリックレンズ７８はそれぞれ使用者の度数に合ったものに独立して交換可能であるとともに、必要がないときは除去される。また、右目用トーリックレンズ７６および左目用トーリックレンズ７８が挿入されたときは、それぞれ視線６ａおよび８ａまわりに回転させることにより、使用者の乱視の軸角度に合わせた矯正が行われる。実施例４が実施例１と異なる第一点目は、中央制御部８０および画像処理部が特有の機能を実行する点であるが、これについては後述する。
【００７６】
図１２は、実施例４の接眼光学系１８、２０における近視、遠視に対する視度調節の基本を説明する断面模式図である。簡単のため、図示および説明は右目についてだけ行うが、左目も同様である。図１２（Ａ）において、右目用接眼光学系１８における接眼レンズ１８ａは、視度調節のために視線６ａに沿ってディスプレイ表示面１２ａと右目６との間で移動可能である。接眼レンズ１８ａは、図１２（Ａ）の状態では、標準位置にセットされている。この状態では、ディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｂは、健常者の視力調節範囲８２の中に位置している。一方、ディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｂの位置は、図１２（Ａ）の状態では、近視者の視力調節範囲８４、および遠視者の視力調節範囲８６からいずれも外れている。
【００７７】
図１２（Ｂ）は、ディスプレイ虚像１２ｃが近視者の視力調節範囲８４に入るよう接眼レンズ１８ａをディスプレイ表示面１２ａ側にシフトして視度調節したものである。また、図１２（Ｃ）は、ディスプレイ虚像１２ｄが遠視者の視力調節範囲に入るよう接眼レンズ１８ａを右目側にシフトして視度調節したものである。
【００７８】
図１３から図１９は、図１２の関係を基礎として、実施例４における種々の状態を検討し、主に、３Ｄ画像の撮像と表示における視差と輻輳角の関係を説明するものである。以下に詳細に説明するように、実施例４によれば、撮像系と表示系を互いに所定条件の構成とすることにより、近視および遠視に対する視度調節、物点の距離変化、表示画像の拡大および縮小（周辺画像がある場合はワイド化）において、いずれもほぼ違和感のない３Ｄ表示を可能とすることができる。なお、図１３から図１７は、簡単のため単一の物点と目の輻輳角について検討し、図１８と図１９は、表示画像の拡大および縮小の際の輻輳角に基づく見えのリアリティについて検討している。脳による３Ｄ画像認識処理は、単一の物点に対する目の輻輳角の要素だけによるものではなく、例えば距離の違う複数の物点郡の視差情報も寄与するところが大きい。しかし、検討した要素は、目の動きおよび脳による総合的な３Ｄ認識結果と齟齬のあるものではない。
【００７９】
図１３は、実施例４における３Ｄ画像の撮像と表示の基本構成を示すものである。図１３（Ａ）は、右目用屈曲スームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８よりなる３Ｄの平行双眼撮像系の基本構成を示す。単純化のため、実際には屈曲している光路をこれと等価な直線状の光路に延ばして図示している。図１３（Ａ）から明らかなように、右目用屈曲スームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８の光軸は互いに平行であり、その幅は人間の平均的な眼幅に設定されている。また、右目用屈曲スームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８はともに標準焦点距離にセットされるとともに、標準距離にある物点８８に合焦するようフォーカス調節されている。この物点８８の標準距離は、図１２（ａ）におけるディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｂの位置と同じ距離に設定されている。このような構成により、右目用屈曲スームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８から見た物点８８には視差が生じ、右目画像用撮像素子２２の撮像面２２ａ上に結像される像点９０と左目画像用撮像素子２６の撮像面２６ａ上に結像される像点９２の位置は、光軸からそれぞれ反対側にずれることになる。これが、物点８８の視差情報として右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６により撮像される。
【００８０】
図１３（Ｂ）は、眼幅が平行双眼レンズ２４、２８の光軸間の幅と等しい平行双眼ディスプレイを用い、図１３（Ａ）において右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６により撮像した画像情報を、それぞれ右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示したものである。図１３（Ｂ）において、右目用ディスプレイ表示面１２ａと右目用接眼レンズ１８ａの位置は、図１２（Ａ）と同様にセットされ、左目用ディスプレイ表示面１４ａと左目用接眼レンズ２０ａの位置も同様である。そして、右目用ディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｂおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａの虚像１４ｂの位置は、
標準距離にある物点８８と同じ位置に見えることになる。
【００８１】
また、図１３（Ａ）において撮像面２２ａ上に結像される像点９０と撮像面２６ａ上に結像される像点９２はそれぞれ実像であり、上下左右が逆転している。従って、これらを右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示して虚像観察する際には、上下左右とも正立状態となるよう、それぞれ画像を１８０度回転させて表示する。この結果、撮像面２２ａ上の像点９０と撮像面２６ａ上の像点９２の画像情報は、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ上では、それぞれ、表示点９４、９６として表示される。
【００８２】
このように、表示点９４、９６がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａは、右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズ２０によって、虚像表示点９４ａ、９６ａがそれぞれ表示されたディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂとして見える。このとき、虚像表示点９４ａ、９６ａが一致するよう、中央制御部８０が画像処理部８１を制御して表示点９４、９６の表示点のシフト調節を行う。図１３（Ｂ）では、このような虚像表示点９４ａおよび９６ａを右目６および左目８が注視することによって、虚像表示点９４ａ、９６ａの実像９４ｂおよび９６ｂが右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像している状態を示している。この注視により右目６および左目８に輻輳角が生じ、一致している虚像表示点９４ａおよび９６ａまでの距離を感じることができる。
【００８３】
図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）の物点８８を健常者が裸眼で実視した場合の右目６と左目８の輻輳角の状態を示している。図１３（Ｂ）の輻輳角は図１３（Ｃ）の輻輳角とほぼ一致するので、図１３（Ｂ）の観察は、使用者にとって図１３（Ｃ）に等しい感覚を与えることになる。以上が健常者についての説明であり、視力調節範囲との関係で言えば、図１２（Ａ）で説明した状態に対応する。
【００８４】
図１４は、実施例４において同様のことを近視者について検討したものである。図１２（Ａ）で説明したように、図１３（Ｂ）の状態におけるディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂは近視者の視力調節範囲８４を外れており、はっきりと見ることができない。そこで、図１４（Ａ）は、図１２（Ｂ）と同様にして、ディスプレイ虚像１２ｃ，１４ｃがそれぞれ近視者の視力調節範囲８４に入るよう右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズをディスプレイ表示面１２ａ、１４ａ側にシフトして視度調節したものである。右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａおよびこれらに表示される表示点９４、９６は、それぞれ図１３（Ｂ）と同じである。
【００８５】
図１４（Ａ）では、図１２（Ｂ）と同様にして、表示点９４、９６がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｃおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａの虚像１４ｃが右目６および左目８に近づき、近視者の視力調節範囲８４に入る。但し、このときはディスプレイ表示面の虚像１２ｃ、１４ｃ上に表示されて見える虚像表示点９４ｃおよび９６ｃは視力調節範囲８４にある虚像１２ｃ、１４ｃ上では一致していない。しかしながら、これら虚像表示点９４ｃおよび９６ｃを同一の点として見ようとする右目６および左目８は、虚像表示点９４ｃおよび９６ｃの実像９４ｂおよび９６ｂが右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像するような輻輳角をとる。この結果、見えているものは、一致点９４ｄおよび９６ｄであると認識する。
【００８６】
図１４（Ｂ）は、図１３（Ａ）の物点８８を近視者が凹レンズの眼鏡９８を掛けて矯正することにより日常で実視している右目６と左目８の輻輳角の状態を示している。図１４（Ａ）の輻輳角は図１４（Ｂ）の輻輳角とほぼ一致するので、裸眼で視度調節した図１４（Ａ）における一致点９４ｄおよび９６ｄの観察は、使用者にとって図１４（Ｂ）におけるような眼鏡９８をかけた日常における物点８８の観察に等しい感覚を与えることになる。厳密に言えば、図１４（Ａ）における一致点９４ｄおよび９６ｄの位置は、図１３における虚像表示点９４ａ、９６ａとは異なるが、著しい差ではないので、図１３と図１４との間の視度調整に応じて右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示される表示点９４、９６の位置をシフトして補正することは省略できる。
【００８７】
図１５は、実施例４において上記と同様のことを遠視者について検討したものである。図１２（Ａ）で説明したように、図１３（Ｂ）の状態におけるディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂは遠視者の視力調節範囲８６を外れており、はっきりと見ることができない。そこで、図１５（Ａ）は、図１２（Ｃ）と同様にして、ディスプレイ虚像１２ｄ，１４ｄがそれぞれ遠視者の視力調節範囲８６内に入るよう右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズを右目６および左目８側にシフトして視度調節したものである。右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａおよびこれらに表示される表示点９４、９６は、それぞれ図１３（Ｂ）と同じである。
【００８８】
図１５（Ａ）では、図１２（Ｃ）と同様にして、表示点９４、９６がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｄおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａの虚像１４ｄが右目６および左目８から遠ざかり、遠視者の視力調節範囲に入る。但し、このときはディスプレイ表示面の虚像１２ｄ、１４ｄ上に表示されて見える虚像表示点９４ｅおよび９６ｅは視力調節範囲にある虚像１２ｄ、１４ｄ上では一致していない。（位置がクロスして逆転している。）しかしながら、これら虚像表示点９４ｅおよび９６ｅを同一の点として見ようとする右目６および左目８は、虚像表示点９４ｅおよび９６ｅの実像９４ｂおよび９６ｂが右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像するような輻輳角をとる。この結果、見えているものは、一致点９４ｆおよび９６ｆであると認識する。
【００８９】
図１５（Ｂ）は、図１３（Ａ）の物点８８を、遠視者が凸レンズの眼鏡１００を掛けて矯正することにより日常で実視している右目６と左目８の輻輳角の状態を示している。図１５（Ａ）の輻輳角についても、図１５（Ｂ）の輻輳角とほぼ一致するので、裸眼で視度調節した図１５（Ａ）における一致点９４ｆおよび９６ｆの観察は、使用者にとって図１５（Ｂ）におけるような眼鏡１００をかけた日常における物点８８の観察に等しい感覚を与えることになる。厳密に言えば、図１５（Ａ）における一致点９４ｆおよび９６ｆの位置は、図１３における虚像表示点９４ａ、９６ａとは異なるが、近視の場合と同様にして、視度調整に応じて右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示される表示点９４、９６の位置をシフトして補正することは省略できる。
【００９０】
以上が、図１３（Ａ）において撮像された同じ画像情報に基づく右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａの表示を、健常者、近視者および遠視者がそれぞれ観察した場合の説明である。このように実施例４では、光軸が互いに平行でその幅が人間の平均的な眼幅に設定されている平行双眼撮像系により物点８８の視差情報を得る。そしてこの視差情報を含む画像情報を、眼幅が平行双眼双眼撮像系の光軸間の幅と等しい平行双眼ディスプレイ上にそれぞれに表示し、左右の表示上の物点が一致するように見ようとする眼の輻輳角により立体視を再現する。そして、視度調節によって近視者、遠視者に対応し、健常者に準じた再現を可能とする。
【００９１】
次に、図１６および図１７により、物点の位置が、ディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｂの位置と同じ距離に設定されている物点８８とは異なる場合について説明する。簡単のために、健常者についてのみ説明するが、図１４、図１５に準じて近視者および遠視者についても同様に理解できる。
【００９２】
図１６は、図１３と同様のものであるが、図１６（Ａ）に示すように、右目用屈曲スームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８が、図１３における標準距離の物点８８よりも近い近距離物点１０２に合焦するようフォーカス調節されている。なお、この近距離物点１０２は後述するように健常者の視力調節範囲内にあるものとする。この状態において右目用屈曲ズームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８から見た近距離物点１０２の視差は図１３の場合よりも大きくなり、右目画像用撮像素子２２の撮像面２２ａ上に結像される像点１０４と左目画像用撮像素子２６の撮像面２６ａ上に結像される像点１０６の位置は、光軸から互いに反対側により大きくずれることになる。これが、近距離物点１０２の視差情報として右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６により撮像される。
【００９３】
図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の状態において右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６により撮像した画像情報を、それぞれ右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示したものである。図１６（Ｂ）において、右目用ディスプレイ表示面１２ａと右目用接眼レンズ１８ａの位置は、図１２（Ａ）と同様にセットされ、左目用ディスプレイ表示面１４ａと左目用接眼レンズ２０ａの位置も同様である。この点では、図１６（Ｂ）は、図１３（Ｂ）と同じである。
【００９４】
しかしながら、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示される表示点１０８、１１０は、近距離物点１０２が近くなったため表示中心からより大きく互いに反対側にずれている。従って、このような表示点１０８、１１０がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａが右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズ２０によってディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂとして見えるとき、その上での虚像表示点１０８ａ、１１０ａは一致しない。（位置がクロスして逆転している。）しかしながら、これら虚像表示点１０８ａ、１１０ａを同一の点として見ようとする右目６および左目８は、虚像表示点１０８ａ、１１０ａの実像１０８ｂ、１１０ｂが右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像するようなよりきつい輻輳角をとる。この結果、見えているものは、より近い距離にある一致点１０８ｃ、１１０ｃであると認識する。
【００９５】
図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）の近距離物点１０２を健常者が裸眼で実視した場合の右目６と左目８の輻輳角の状態を示している。上述のように近距離物点１０２は健常者の視力調節範囲内にある。図１６（Ｂ）の輻輳角は図１６（Ｃ）の輻輳角とほぼ一致するので、図１６（Ｂ）における一致点１０８ｃ、１１０ｃの観察は、使用者にとって図１６（Ｃ）における近距離物点１０２の観察と等しい感覚を与えることになる。
【００９６】
図１７は、図１３および図１６と同様のものであるが、図１７（Ａ）に示すように、右目用屈曲スームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８が、図１３における標準距離の物点８８よりも遠い遠距離物点１１２に合焦するようフォーカス調節されている。なお、遠距離近距離物点１１２についても健常者の視力調節範囲内にあるものとする。この状態において右目用屈曲ズームレンズ光学系２４および左目用屈曲ズームレンズ光学系２８から見た遠距離物点１１２の視差は図１３の場合よりも小さくなり、右目画像用撮像素子２２の撮像面２２ａ上に結像される像点１１４と左目画像用撮像素子２６の撮像面２６ａ上に結像される像点１１６の位置は、ずれてはいるが、より光軸に近づくことになる。これが、遠距離物点１１２の視差情報として右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６により撮像される。
【００９７】
図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）の状態において右目画像用撮像素子２２および左目画像用撮像素子２６により撮像した画像情報を、それぞれ右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示したものである。図１７（Ｂ）において、右目用ディスプレイ表示面１２ａと右目用接眼レンズ１８ａの位置は、図１２（Ａ）と同様にセットされ、左目用ディスプレイ表示面１４ａと左目用接眼レンズ２０ａの位置も同様である。この点では、図１７（Ｂ）は、図１３（Ｂ）および図１６（Ｂ）と同じである。
【００９８】
しかしながら、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａに表示される表示点１１８、１２０は、遠距離物点１１２が遠くなったため表示中心により近づく。従って、このような表示点１１８、１２０がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａが右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズ２０によってディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂとして見えるとき、その上での虚像表示点１１８ａ、１２０ａは一致しない。しかしながら、これら虚像表示点１１８ａ、１２０ａを同一の点として見ようとする右目６および左目８は、虚像表示点１１８ａ、１２０ａの実像１１８ｂ、１２０ｂが右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像するようなよりゆるい輻輳角をとる。この結果、見えているものは、より遠い距離にある一致点１１８ｄ、１２０ｄであると認識する。
【００９９】
図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）の遠距離物点１１２を健常者が裸眼で実視した場合の右目６と左目８の輻輳角の状態を示している。上述のように近距離物点１１２は健常者の視力調節範囲内にある。図１７（Ｂ）の輻輳角は図１７（Ｃ）の輻輳角とほぼ一致するので、図１７（Ｂ）における一致点１１８ｄ、１２０ｄの観察は、使用者にとって図１７（Ｃ）における遠距離物点１１２の観察と等しい感覚を与えることになる。
【０１００】
このように、光軸が互いに平行でその幅が人間の平均的な眼幅に設定されている平行双眼撮像系により撮像した画像情報を、眼幅が平行双眼双眼撮像系の光軸間の幅と等しい平行双眼ディスプレイ上にそれぞれに表示する実施例４の構成は、左右の表示上の物点が一致するように見ようとする眼の輻輳角により物点の距離が異なっても、立体視を再現することができる。
【０１０１】
図１８および図１９は、中央制御部８０が画像処理部８１を制御して右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａによる表示画像をそれぞれ拡大、縮小（ワイド化）する場合に関するものであり、輻輳角の観点から拡大および縮小の際の見えのリアリティについて検討している。
【０１０２】
図１８は、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａによる表示画像をそれぞれ拡大した場合に関する。まず、図１８（Ａ）は、拡大前の標準倍率状態を示しており、図１３（Ｂ）の状態に相当する。このとき、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａには、それぞれ表示画像１２２および表示画像１２４が表示される。（拡大、縮小を示すため大きさのある画像として示す。）図１３（Ｂ）と同様にして、表示画像１２２および表示画像１２４が表示右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａは、右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズ２０によって、虚像表示画像１２２ａ、１２４ａがそれぞれ表示されたディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂとして見える。このとき、図１３（Ｂ）と同様にして、虚像表示画像１２２ａ、１２４ａは一致する。図１８（Ｂ）では、このような虚像表示画像１２２ａ、１２４ａを右目６および左目８が注視することによって、虚像表示画像１２２ａ、１２４ａの実像１２２ｂおよび１２４ｂ（位置のみを示すため、点で図示）が右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像している状態を示している。この注視により右目６および左目８に輻輳角が生じ、一致している虚像表示画像１２２ａ、１２４ａまでの距離を感じることができるのは、図１３（Ｂ）と同様である。
【０１０３】
これに対し、図１８（Ｂ）は、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ上の表示画像を拡大し、それぞれ拡大表示画像１２６、１２８とした場合を示す。この時重要なのは、拡大表示画像１２６、１２８自体をそれぞれ中心として拡大するのではなく、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ全体の中央部を中心として画像全体を拡大することである。これによって、図１８（Ａ）の状態において右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ全体の中央部になかった表示画像１２２、１２４が、図１８（Ｂ）の拡大表示画像１２６、１２８となったとき、拡大とともに、より大きく互いに反対側にずれる。（画像中央部から離れる。）
【０１０４】
従って、このような拡大表示画像１２６、１２８がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａが右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズ２０によってディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂとして見えるとき、その上での虚像拡大表示画像１２６ａ、１２８ａは一致しない。（位置がクロスして逆転している。）しかしながら、これら虚像拡大表示画像１２６ａ、１２８ｂを同一の点として見ようとする右目６および左目８は、虚像拡大表示画像１２６ａ、１２８ｂの実像１２６ｂ、１２８ｂ（位置のみを示すため、点で図示）が右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像するようなよりきつい輻輳角をとる。この結果、見えているものは、より近い距離にある一致画像１２６ｃ、１２８ｃであると２認識する。これによって、一致画像１２６ｃ、１２８ｃは拡大とともにより近くに見え、３Ｄ画像としてのリアリティを実現できる。
【０１０５】
一方、図１９は、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａによる表示画像をそれぞれ縮小（周辺画像がある場合はワイド化）した場合に関する。図１９（Ａ）は、図１８（Ａ）と同じもので、拡大前の標準倍率状態を示している。
【０１０６】
これに対し、図１９（Ｂ）は、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ上の表示画像を縮小し、それぞれ縮小表示画像１３０、１３２とした場合を示す。この時重要なのは、図１８と同様にして、縮小表示画像１３０、１３２自体をそれぞれ中心として縮小するのではなく、右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ全体の中央部を中心として画像全体を縮小することである。これによって、図１９（Ａ）の状態における表示画像１２２、１２４が、図１９（Ｂ）の縮小表示画像１３０、１３２となったとき、縮小とともに、互いに画像中央部に近づく。
【０１０７】
従って、このような縮小表示画像１３０、１３２がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａが右目用接眼レンズ１８ａおよび左目用接眼レンズ２０によってディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂとして見えるとき、その上での虚像縮小表示画像１３０ａ、１３２ａは一致しない。しかしながら、これら虚像縮小表示画像１３０ａ、１３２ａを同一の点として見ようとする右目６および左目８は、虚像縮小表示画像１３０ａ、１３２ａの実像１３０ｂ、１３２ｂ（位置のみを示すため、点で図示）が右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像するようなよりゆるい輻輳角をとる。この結果、見えているものは、より遠い距離にある一致画像１３０ｃ、１３２ｃであると認識する。これによって、一致画像１３２ｃ、１３２ｃは縮小とともにより遠のいて見え、３Ｄ画像としてのリアリティを実現できる。
【０１０８】
図２０から図２２は、図１３から図１９で説明した条件とは異なる相互関係にある撮像系と表示系用いた場合の視差・輻輳を説明するものである。
【実施例５】
【０１０９】
図２０は、本発明の実施例５の断面模式図である。図２０の実施例５は、光軸が互いに平行でその幅が人間の平均的な眼幅より狭く設定されている小型の平行双眼撮像系により撮像した画像情報を、人間の平均的な眼幅に設定された平行双眼ディスプレイ上にそれぞれに表示するものである。以下このように、平行双眼撮像系と平行双眼双眼撮像系の光軸幅が異なる場合の実施例５の処理について説明する。なお、上記以外の構成は、実施例４と共通であるため、構成の詳細は図１１を援用する。
【０１１０】
図２０（Ａ）は、右目用屈曲スームレンズ光学系１３４および左目用屈曲ズームレンズ光学系１３６よりなる３Ｄの平行双眼撮像系の基本構成を示す。図１３と同様にして、単純化のため、光路を延ばして図示している。実施例４と同様にして、右目用屈曲スームレンズ光学系１３４および左目用屈曲ズームレンズ光学系１３６の光軸は互いに平行であるが、その幅は人間の平均的な眼幅よりも狭い。なお、右目用屈曲スームレンズ光学系１３４および左目用屈曲ズームレンズ光学系１３６はともに標準焦点距離にセットされるとともに、標準距離にある物点８８に合焦するようフォーカス調節されている。この物点８８の標準距離は、図１２（ａ）におけるディスプレイ表示面１２ａの虚像１２ｂの位置と同じ距離に設定されている。
【０１１１】
このような右目用屈曲スームレンズ光学系１３４および左目用屈曲ズームレンズ光学系１３６により右目画像用撮像素子の撮像面１３８ａおよび右目画像用撮像素子の撮像面１４０ａにそれぞれ結像される像点１４２、１４４は、光軸からそれぞれ反対側にずれる。しかしながら、そのずれ量は、右目用屈曲スームレンズ光学系１３４と左目用屈曲ズームレンズ光学系１３６との光軸幅が狭いため、図１３（Ａ）よりも小さくなっている。
【０１１２】
図２０（Ｂ）は、上記のように、眼幅が人間の平均的な眼幅と等しい平行双眼ディスプレイであって、構成としては、図１３（Ｂ）と同じものである。しかしながら、図２０（Ａ）のように像点１４２、１４４のずれ量が小さい画像情報に基づいてそれぞれ右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａの表示が行われるとすると、表示点１４６、１４８は、より表示中心により近づくことになる。従って、このような表示点１４６、１４８がそれぞれ表示された右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａがディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂとして見えるとき、虚像表示点１４６ａ、１４８ａは一致しない。右目６および左目８は、これら虚像表示点１４６ａ、１４８ａを同一の点として見ようとしてその実像１４６ｂ、１４８ｂが右目６および左目８のそれぞれ網膜の中心に結像するようなよりゆるい輻輳角をとる。この結果、見えているものは、物点８８より遠い距離にある一致点１４６ｃ、１４８ｃであると認識してしまう。このように、平行双眼撮像系と平行双眼双眼撮像系の光軸間の幅が一致しない場合、表示される一致点１４６ｃ、１４８ｃは、撮像対象の物点８８と異なる距離に見え、違和感が生じる。
【０１１３】
図２０（Ｃ）は、上記のような違和感を解消するための構成を示す。具体的には、図２０（Ｃ）の示すように、ディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂ上において虚像表示点１５０ｄ、１５２ｄが一致するよう、中央制御部８０が画像処理部８１を制御してそれぞれ右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ上の表示点のシフトを行う。つまり、図２０に示す表示点１４６、１４８を、図２０（Ｃ）に矢印で示す画像の外側方向に向けてシフトし、表示点１５０、１５２としたとき、ディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂ上において虚像表示点１５０ｄ、１５２ｄが一致する。これによって、表示される一致点１５０ｄ、１５２ｄが撮像対象の物点８８と同じ位置に見える輻輳角の状態となり、違和感を解消することができる。
【実施例６】
【０１１４】
図２１は、本発明の実施例６の断面模式図である。実施例６では、平行双眼ディスプレイの眼幅が調節可能に構成される。具体的には、図２１の実施例５は、光軸が互いに平行でその幅が人間の平均的な眼幅より狭く設定されている小型の平行双眼撮像系により撮像した画像情報を、眼幅が調節可能な平行双眼ディスプレイ上にそれぞれに表示する。
【０１１５】
図２１（Ａ）は、図２０（Ａ）と同じものである。つまり、実施例６にあっても、右目用屈曲スームレンズ光学系１３４および左目用屈曲ズームレンズ光学系１３６の光軸の幅は人間の平均的な眼幅よりも狭く、右目画像用撮像素子の撮像面１３８ａおよび右目画像用撮像素子の撮像面１４０ａにそれぞれ結像される像点１４２、１４４のずれ量は、右目用屈曲スームレンズ光学系１３４と左目用屈曲ズームレンズ光学系１３６との光軸幅が狭いため、図１３（Ａ）よりも小さくなっている。
【０１１６】
図２1（Ｂ）は、図２０（Ｂ）と同様の平行双眼ディスプレイの断面模式図であるが、眼幅調整により、左目用ディスプレイ表示面１４ａと左目用接眼レンズ２０ａが右目用ディスプレイ表示面１２ａと右目用接眼レンズ１８ａにそれぞれ近づけられ、平行双眼ディスプレイの眼幅が平行双眼双眼撮像系の光軸間の幅と等しくなっている。このような状態は、眼幅の狭い子供用のディスプレイとして好適である。そして、平行双眼撮像系と平行双眼双眼撮像系の光軸間の幅が一致させられた結果、図２１（Ａ）と図２１（Ｂ）の関係は、図１３（Ａ）と図（１３Ｂ）の関係と同様となり、ディスプレイ表示面の虚像１２ｂ、１４ｂ上においける虚像表示点１４６ａ、１４８ａが一致する。そしてその位置は、撮像対象の物点８８と同じ距離に見え、違和感は生じない。このように、違和感の解消は、光軸間の幅の調節によっても可能である。
【０１１７】
図２１（Ｃ）は、図２０（Ｃ）と同じものであって、眼幅調整によって例えば大人用に平行双眼ディスプレイの眼幅を広げた場合を示す。そしてこの場合は実施例５と同様にして、中央制御部８０が画像処理部８１を制御してそれぞれ右目用ディスプレイ表示面１２ａおよび左目用ディスプレイ表示面１４ａ上の表示点のシフトを行い、違和感を解消する。
【実施例７】
【０１１８】
図２２は、本発明の実施例７の断面模式図である。実施例７は、平行双眼双眼撮像系と平行双眼ディスプレイを別体とし、種々の平行双眼双眼撮像系と平行双眼ディスプレイを組み合わせる場合に好適である。
【０１１９】
図２２（Ａ）は、基本組み合わせに用いられる平行双眼ディスプレイであり、その構成は、図２１（Ｂ）と同じものである。但し、眼幅は狭い状態に固定される。実施例７の基本組み合わせにおいて、図２２（Ａ）の平行双眼ディスプレイは、図２１（Ａ）に示す平行双眼双眼撮像系と組み合わされる。この組み合わせは、および図２１（Ｂ）と図２１（Ａ）の関係と同等であるため、表示に違和感はない。
【０１２０】
図２２（Ｂ）は、図２１（Ａ）に示す平行双眼双眼撮像系と組み合わされる他の平行双眼ディスプレイを示す。図２２（Ｂ）の平行双眼ディスプレイは、光軸間の幅が平行双眼双眼撮像系と一致しているが、ディスプレイ表示面１５４ａ、１５６ａが右目６および左眼８１２から遠い位置にあり、これに伴って接眼レンズ１５８ａ、１６０ａも異なる光学系となっている。このため、この組み合わせにおける平行双眼双眼撮像系と平行双眼ディスプレイの関係は図２０（Ａ）と図２０（Ｂ）と同様の関係となる。このため、図２２（Ｃ）に示すように、図２０（Ｃ）と同様の補正を行い、違和感を解消する。この目的のため、各平行双眼双眼撮像系と平行双眼ディスプレイは補正に必要な情報を保持し、相互に伝達しあう。
【０１２１】
以上の各実施例に示した種々の特徴の実施は、それぞれの実施例に限るものではなく、その利点を享受できる。
【０１２２】
例えば双眼撮像系と双眼ディスプレイ装置が一体となり、眼前にある視野をリアルタイムで見る視覚補助システムとして構成されている実施例の種々の特徴は、実施例７のように双眼撮像系と双眼ディスプレイ装置をそれぞれ３Ｄカメラおよび３Ｄヘッドマウントディスプレイからなる互いに別体の構成としたものにも、応用可能である。この場合、３Ｄカメラで撮影済みの３Ｄ動画コンテンツを、異なった時間に、および／または異なった場所でヘッドマウント３Ｄディスプレイにて鑑賞することができるシステムとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、視覚補助システムおよび双眼ディスプレイ装備に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
２４、２８、１３４、１３６  双眼撮像系 
１２ａ、１４ａ、１８ａ、２０ａ  双眼表示系
８０、８１  画像シフト機能
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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