(57)【要約】【課題】ビデオシースルー空間の倍率アップを低減し、等倍に近い物体観察を行う。【解決手段】画像表示装置は、第１及び第２の撮像素子５Ｌ，５Ｒ上に外界像をそれぞれ形成する第１及び第２の撮像光学系（３Ｌ，３Ｒ，４Ｌ，４Ｒ）と、第１及び第２の撮像素子により取得した画像をそれぞれ表示する第１及び第２の表示素子２Ｌ，２Ｒと、第１及び第２の表示素子からの光を観察者の一方及び他方の眼にそれぞれ導く第１及び第２の表示光学系１Ｌ，１Ｒとを有する。撮像光学系の輻輳角と表示光学系の輻輳角とは互いに等しい。第１及び第２の撮像光学系の入射瞳７Ｌ，７Ｒは、第１及び第２の表示光学系の射出瞳８Ｌ，８Ｒよりも外界に近い位置に配置されている。そして、第１及び第２の撮像系の基線長ｅが第１及び第２の表示光学系の眼幅Ｅよりも大きい。【選択図】図１
2009116196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の撮像素子及び第２の撮像素子と、
該第１及び第２の撮像素子上に外界像をそれぞれ形成する第１の撮像光学系及び第２の撮像光学系と、
前記第１及び第２の撮像素子により取得した画像をそれぞれ表示する第１の表示素子及び第２の表示素子と、
前記第１及び第２の表示素子からの光を観察者の一方及び他方の眼にそれぞれ導く第１の表示光学系及び第２の表示光学系とを有し、
前記第１及び第２の撮像光学系の輻輳角と前記第１及び第２の表示光学系の輻輳角が互いに等しく、かつ前記第１及び第２の撮像光学系の入射瞳が、前記第１及び第２の表示光学系の射出瞳よりも外界に近い位置に配置されており、
前記第１及び第２の撮像光学系の基線長が前記第１及び第２の表示光学系の眼幅よりも大きいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
特定距離の物体を該画像表示装置を介さずに観察した場合の該物体の大きさを１とし、前記第１及び第２の撮像光学系の基線長と前記第１及び第２の表示光学系の眼幅が同じときに前記画像表示装置を介して該物体の画像を観察した場合の該物体の大きさをβとするとき、
βとの積をβよりも１に近づける倍率αが得られるように、前記第１及び第２の撮像光学系の基線長を前記第１及び第２の表示光学系の眼幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の撮像光学系の基線長を前記第１及び第２の表示光学系の眼幅よりも大きくする使用者操作を許容する構成を有することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
０．９５≦αβ≦１．０５
【請求項５】
前記特定距離をａとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
２００ｍｍ≦ａ≦１１００ｍｍ
【請求項６】
前記第１及び第２の撮像光学系の入射瞳と前記第１及び第２の表示光学系の射出瞳との間の距離をｄとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の画像表示装置。
ｄ＜１００ｍｍ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体カメラを内蔵し、該立体カメラにより取得した画像を観察者に光学系を通して提示するビデオシースルーＨＭＤ（Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオシースルーＨＭＤには、例えば特許文献１にて開示されたものがある。このビデオシースルーＨＭＤでは、カメラにより取得した画像を該カメラと同画角で表示光学系によって観察者に提示するため、カメラの撮像光軸と表示光学系の観察光軸とを同一直線上に配置している。また、このビデオシースルーＨＭＤでは、カメラの入射瞳を表示光学系の射出瞳よりも外界に近い位置（前側）に配置することでカメラの光学系（撮像光学系）を小型化している。
【０００３】
さらに、ビデオシースルーＨＭＤには、例えば特許文献２にて開示されたものがある。このビデオシースルーＨＭＤでは、左右のカメラの基線長と左右の表示光学系の眼幅とを互いに同一としつつ、左側のカメラ及び表示光学系と右側のカメラ及び表示光学系とをそれぞれ一体で左右方向に移動可能としている。これにより、左右のカメラ／表示光学系の位置を個々の観察者の眼幅に合うように調整することができる。
【特許文献１】特開２００１−１３３７２５号公報
【特許文献２】特開平０４−２２３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にて開示されたビデオシースルーＨＭＤのようにカメラの入射瞳が表示光学系の射出瞳よりも外界に近い位置にあると、１ｍ以下の近距離外界を撮像及び観察するときに該入射瞳と射出瞳との位置差（瞳ずれ量）が無視できなくなる。具体的には、該ずれ量に応じて、画像を通したビデオシースルー空間での物体が現実空間の物体よりも大きく見えてしまう。
【０００５】
これは、表示光学系の射出瞳の位置が観察者の眼の位置にほぼ一致するため、撮像光学系の入射瞳位置が表示光学系の射出瞳位置から外界側にずれていると、観察者の眼よりも前側で物体を見ていることと等価となるためである。表示光学系の射出瞳位置に対するカメラの入射瞳位置の瞳ずれ量と、ビデオシースルー空間での物体の大きさ（現実空間の物体の大きさを１としたときの倍率）βを表１に示す。例えば、瞳ずれ量ｄが３０ｍｍで、現実空間での物体までの距離ａが３００ｍｍの場合のビデオシースルー空間での該物体の大きさβは、
β＝ａ／（ａ−ｄ）
で表され、１．１１倍になる。
【０００６】
また、瞳ずれ量ｄが３０ｍｍで、現実空間での物体までの距離ａが５００ｍｍの場合のビデオシースルー空間での該物体の大きさβは、１．０６倍になる。
【０００７】
本発明は、ビデオシースルー空間の倍率アップを低減し、等倍に近い物体の観察を可能とする画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての画像表示装置は、第１の撮像素子及び第２の撮像素子と、該第１及び第２の撮像素子上に外界像をそれぞれ形成する第１の撮像光学系及び第２の撮像光学系と、第１及び第２の撮像素子により取得した画像をそれぞれ表示する第１の表示素子及び第２の表示素子と、第１及び第２の表示素子からの光を観察者の一方及び他方の眼にそれぞれ導く第１の表示光学系及び第２の表示光学系とを有する。第１及び第２の撮像光学系の輻輳角と第１及び第２の表示光学系の輻輳角が互いに等しく、かつ第１及び第２の撮像光学系の入射瞳が、第１及び第２の表示光学系の射出瞳よりも外界に近い位置に配置されている。そして、第１及び第２の撮像光学系の基線長が第１及び第２の表示光学系の眼幅よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１及び第２の撮像光学系の入射瞳が第１及び第２の表示光学系の射出瞳よりも外界に近い位置に配置されていることに起因したビデオシースルー空間での物体の倍率アップを低減して等倍に近い物体を観察者に観察させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
まず、実施例の具体的な説明の前に、実施例の基本的な考え方について説明する。
【００１２】
実施例の画像表示装置は、左右の撮像素子（第１の撮像素子及び第２の撮像素子）と、該左右の撮像素子上に外界像をそれぞれ形成する左右の撮像光学系（第１の撮像光学系及び第２の撮像光学系）とにより構成される左右のカメラ（撮像系）を有する。左右のカメラは、ある基線長（後述するように可変の基線長）だけ離れて配置されている。また、左右のカメラの撮像光軸は、これらカメラ間の中央を通る基準軸上にて輻輳している。言い換えれば、基準軸は、左右のカメラの撮像光軸の輻輳角の二等分線に一致する。
【００１３】
また該装置は、左右のカメラにより取得した左右の画像をそれぞれ表示する左右の表示素子（第１の表示素子及び第２の表示素子）を有する。さらに該装置は、左右の表示素子からの光を観察者の左右（一方及び他方）の眼にそれぞれ導く左右の表示光学系（第１の表示光学系及び第２の表示光学系）とを有する。左右の表示素子と左右の表示光学系とにより左右の表示系が構成される。左右の表示光学系は、ある眼幅だけ離れて配置されている。表示光学系の眼幅は、観察者（使用者）の操作により、観察者の眼幅に合わせて調整可能である。
【００１４】
左右の表示光学系の観察光軸は、これら表示光学系間の中央を通る上記基準軸上にて輻輳している。言い換えれば、基準軸は、左右の表示光学系の観察光軸の輻輳角の二等分線にも一致する。さらに言えば、撮像光軸の輻輳角の二等分線と観察光軸の輻輳角の二等分線とは同一直線（基準軸）上にある。このことは、左右の撮像光学系（カメラ）と左右の表示光学系（表示系）とがそれぞれ基準軸を含む平面について面対称に配置されていることを意味する。
【００１５】
ここで、左右の撮像光学系の輻輳角と左右の表示光学系の輻輳角とは互いに等しい。また、左右の撮像光学系の入射瞳は、左右の表示光学系の射出瞳よりも外界に近い位置（つまりは、物体に近い前側）に配置されている。
【００１６】
ここにいう「撮像光学系の入射瞳」の位置は、撮像光学系が外界からの入射光を水平方向に導いて撮像素子上に結像させる場合には、該撮像光学系のうち外界からの入射光を取り込む部分の光軸（撮像光軸）上又はその延長線上の位置に換算した位置を意味する。また、表示光学系のうち観察者の眼に向けて光を射出する部分の光軸（観察光軸）に平行な方向での位置に換算した位置としてもよい。以下の説明において、左右の撮像光学系の入射瞳と左右の表示光学系の射出瞳との間の距離を、瞳ずれ量ｄという。
【００１７】
そして、実施例の装置では、近距離物体ではない通常距離物体を該装置（撮像系／表示系）を介して観察する場合には、左右のカメラ（撮像光学系）の基線長ｅを左右の表示光学系の眼幅Ｅと同じに設定する。近距離物体を該装置を介して観察する場合には、左右のカメラ（撮像光学系）の基線長を左右の表示光学系の眼幅よりも大きくする使用者操作を許容する構成を有する。なお使用者が物体距離、瞳ずれ量ｄ等に応じて、左右のカメラ（撮像光学系）の基線長を左右の表示光学系の眼幅よりも大きくできるような構成をとってもよい。また、あらかじめ近距離物体に対応できるように、左右のカメラ（撮像光学系）の基線長ｅを左右の表示光学系の眼幅Ｅより所定量だけ大きく設定し、ユーザーが調整を行わない構成としてもよい。
【００１８】
ここで、装置から特定距離ａに位置する現実空間の物体（以下、現実物体という）を該装置を介さずに観察した場合の現実物体の大きさを１とする。また、左右のカメラの基線長を左右の表示光学系の眼幅よりも大きくする前に該装置（撮像系／表示系）を介して観察したビデオシースルー空間の物体の大きさをβとする。本実施例では、左右のカメラの基線長ｅを左右の表示光学系の眼幅Ｅよりも大きくすることで、βとの積（すなわち倍率αβ）をβよりも１に近づける倍率αが得られるように、左右のカメラの基線長を左右の表示光学系の眼幅よりも大きくする使用者操作を許容する。
【００１９】
すなわち、使用者（観察者）の操作によって、ｅ＞Ｅとなるようにカメラの基線長を変更可能とする。これにより、撮像光学系の入射瞳を表示光学系の射出瞳よりも外界側にずらすことによってβ倍された近距離観察時におけるビデオシースルー空間（輻輳角の２等分線９上での左右の表示光学系の射出瞳位置を原点とした座標系）をα＝Ｅ／ｅ倍に圧縮する。これにより、倍率αβを等倍（＝１）に近づけることができる。
【００２０】
ここで、瞳ずらし量ｄは以下の条件を満足することが好ましい。
【００２１】
ｄ＜１００ｍｍ
ｄが１００ｍｍ以上になると、表１より、特定距離ａが１．１ｍ（１１００ｍｍ）以下であるときの現実空間の大きさに対するビデオシースルー空間の大きさの比（倍率β）が１．１倍以上になる。また、特定距離ａが３００ｍｍのときはβは１．５倍になり、特定距離ａが５００ｍｍのときはβは１．２５倍となる。したがって、左右のカメラの基線長ｅを大きくしてビデオシースルー空間を圧縮すると、圧縮率が高すぎて観察者に眼の疲労感を与える可能性がある。さらに、ｄは以下の条件を満足するのがより好ましい。
【００２２】
２０ｍｍ≦ｄ≦７０ｍｍ
表１からも分かるように、ｄが２０ｍｍより小さいと、カメラの入射瞳位置が表示光学系の射出瞳位置にかなり近づくため、近距離観察時の倍率βが、ａ＝２００ｍｍで１．１１より小さくなる。特に、ａ＝３００ｍｍ，５００ｍｍではβ＜１．０７，１．０４とβが１に近づき、観察者は近距離観察時におけるビデオシースルー空間の現実空間に対する倍率アップをほとんど感じないため、ビデオシースルー空間の倍率補正が必要なくなる。例えば、ビデオシースルー空間で観察者が手を伸ばして作業やトレーニングをする際には、５００ｍｍ前後に観察対象の物体が位置する場合が多い。
【００２３】
一方、ｄが７０ｍｍより大きいと、ａ＝５００ｍｍでビデオシースルー空間の現実空間に対する倍率アップ（β）が１．１５倍を超える。この場合、左右のカメラの基線長ｅを大きくしてビデオシースルー空間を圧縮しても、圧縮感がやや強くなり、観察者に眼の疲労感を与える可能性がある。
【００２４】
また、特定距離ａは、以下の条件を満足することが好ましい。
【００２５】
２００ｍｍ≦ａ≦１１００ｍｍ
表１に示すように、特定距離ａが１１００ｍｍを超えると、該特定距離ａでの倍率アップがほとんどの場合に１．１倍以下（特に、ａ＝３００ｍｍ〜５００ｍｍでは１．０５倍以下）になる。このため、観察者はビデオシースルー空間の現実空間に対する倍率アップをほとんど感じなくなり、ビデオシースルー空間の倍率補正をする必要がなくなる。また、人間の眼は、明視状態で２５０ｍｍまでの近距離までしかピントを合わせることができないため、ａが２００ｍｍを下回ってビデオシースルー空間の倍率を補正しても、眼のピントを合わせることができず、意味がない。
【００２６】
また、実施例では、以下の条件を満足するのが好ましい。
【００２７】
０．９５≦αβ＝ａ／（ａ−ｄ）×Ｅ／ｅ≦１．０５
αβは、瞳ずらし量に応じて生じる近距離観察時におけるビデオシースルー空間の倍率アップ量βと、ｅ＝Ｅの状態からｅ＞Ｅとなるようにカメラの基線長を大きくすることで得られるビデオシースルー空間の圧縮倍率αとの積である。この条件式の範囲であれば、αβが１でなくても、観察者は、ビデオシースルー空間が現実空間と等倍と感じる。この条件式の下限値を下回ると、観察者はビデオシースルー空間が現実空間より小さいと感じ易く、上限値を超えると、観察者はビデオシースルー空間が現実空間より大きいと感じる可能性が高い。
【００２８】
図１には、本発明の具体的な実施例としてのビデオシースルーＨＭＤ（画像表示装置）の平面図を示している。左右の表示系は、左右の表示光学系１Ｌ，１Ｒと、左右の表示素子２Ｌ，２Ｒとにより構成されている。表示素子２Ｌ，２Ｒは液晶パネルや、有機ＥＬ等の自発光素子により構成され、後述する左右の撮像素子を用いて取得した左右の外界画像を表示する。左右の表示光学系１Ｌ，１Ｒは、プリズム等の光学素子により形成されており、その上面に形成された入射面を通って内部に入射した表示素子２Ｌ，２Ｒからの光を、内面反射を利用して観察者の左右の眼１１Ｌ，１１Ｒに導く。このようにして左右の表示光学系１Ｌ，１Ｒは、左右の外界画像の拡大像を提示する。
【００２９】
本実施例のビデオシースルーＨＭＤには、使用者操作に応じて、左右の表示系の間隔（眼幅）Ｅを該使用者（観察者）の眼幅に合わせて変更するための不図示の眼幅調整機構が設けられている。
【００３０】
左右のカメラとしての撮像系６Ｌ，６Ｒは、左右のプリズム素子３Ｌ，３Ｒ及び左右のレンズ４Ｌ，４Ｒを含む左右の撮像光学系と、左右の撮像素子５Ｌ，５Ｒとにより構成されている。プリズム素子３Ｌ，３Ｒは、入射面及び内面反射面を兼ねる第１面と、内面反射面としての第２面と、射出面としての第３面とを有し、第１面から入射した外界からの光を第１及び第２面の内面反射によって水平方向に進行させ、射出面から射出させる。左右のプリズム素子３Ｌ，３Ｒから射出した光はそれぞれ、左右の撮像素子５Ｌ，５Ｒ上に結像する。
【００３１】
左右の撮像素子５Ｌ，５Ｒは、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成され、その受光面上に形成された左右の外界像を光電変換する。撮像素子５Ｌ，５Ｒからの出力信号は不図示の画像処理回路に入力される。画像処理回路は、撮像素子５Ｌ，５Ｒからの出力信号に基づいて、左右の表示素子２Ｌ，２Ｒに表示する左右の外界画像を生成する。
【００３２】
本実施例のビデオシースルーＨＭＤに、使用者操作に応じて、左右の撮像系６Ｌ，６Ｒの間隔（基線長）ｅを変更するための不図示の基線長調整機構が設けられている場合について説明する。
【００３３】
ここで、図３には、本実施例のビデオシースルーＨＭＤの外観を示している。ビデオシースルーＨＭＤは、使用者である観察者の頭部１５に、眼鏡をかけるように装着される。観察者の左眼の前には、前述した表示系１Ｌ，２Ｌ及び撮像系６Ｌ（３Ｌ〜５Ｌ）を収容した左眼用ＨＭＤ部１３Ｌが配置され、右眼の前には、表示系１Ｒ，２Ｒ及び撮像系６Ｒ（３Ｒ〜５Ｒ）を収容した右眼用ＨＭＤ部１３Ｒが配置される。
【００３４】
左眼用ＨＭＤ部１３Ｌの上面には、基線長調整機構の一部である操作ダイヤル１２が設けられている。この操作ダイヤル１２が観察者によって回転操作されることにより、左右の撮像系６Ｌ，６Ｒが左右方向にスライドし、撮像系６Ｌ，６Ｒ間の基線長ｅを変更することができる。基線長調整機構は、撮像系６Ｌ，６Ｒの基線長ｅを、表示系（表示光学系１Ｌ，１Ｒ）の眼幅に一致する長さから、該眼幅よりも長い（大きい）所定の上限長さまでの間で変更することができるように構成されている。
【００３５】
図１において、７Ｌ，７Ｒは左右の撮像光学系（３Ｌ，４Ｌ及び３Ｒ，４Ｒ）の入射瞳位置を示している。これらの入射瞳位置は、前述したように、撮像光学系のうち外界からの入射光を取り込む部分（プリズム素子３Ｌ，３Ｒの入射面）の光軸（撮像光軸）の延長線上の位置に換算して示されている。
【００３６】
また、８Ｌ，８Ｒは左右の表示光学系１Ｌ，１Ｒの射出瞳位置を示している。前述したように、本実施例では、撮像光学系の入射瞳位置が、表示光学系１Ｌ，１Ｒの射出瞳位置よりも瞳ずれ量ｄだけ外界に近い位置にある。
【００３７】
９は左右の撮像光軸がなす輻輳角の二等分線であるとともに左右の観察光軸がなす輻輳角の二等分線としての基準軸である。
【００３８】
１０は基準軸上での左右の表示光学系１Ｌ，１Ｒの射出瞳位置に相当する基準点であり、ビデオシースルー空間の原点（０，０，０）に相当する。
【００３９】
図２には、本実施例のビデオシースルーＨＭＤにおける倍率関係を説明する図であり、図１と同様の平面図である。この図は、左右の表示系の射出瞳８Ｌ，８Ｒ（眼球１１Ｌ，１１Ｒ）から特定距離（近距離）ａの位置に存在する現実の物体（物点）ＲＯを左右のカメラにより撮像する様子を示している。図では、左右のカメラを入射瞳７Ｌ，７Ｒで示し、左右の表示系を射出瞳８Ｌ，８Ｒで示している。入射瞳７Ｌ，７Ｒは、射出瞳８Ｌ，８Ｒよりも瞳ずれ量ｄだけ外界に近い位置に設定されている。
【００４０】
左右の入射瞳７Ｌ，７Ｒから物点ＲＯを見る方向の画像が表示素子２Ｌ，２Ｒに表示される外界画像としての左右のＲＯ画像がそれぞれ得られる。物点ＲＯと左右の入射瞳７Ｌ，７Ｒとを直線で結ぶことにより、物点ＲＯを頂点とする二等辺三角形が形成される。
【００４１】
撮像により得られた左右のＲＯ画像を表示系を通して観察する場合には、左右のカメラの入射瞳７Ｌ，７Ｒ間の基線長ｅを、左右の表示系の射出瞳８Ｌ，８Ｒ間の眼幅Ｅより大きく設定する。このとき、左右の表示系の輻輳角と左右のカメラの輻輳角は同じである。
【００４２】
このように設定すると、左右の表示系を通して左右のＲＯ画像を観察したとき、物点ＲＯの像はＶＯの位置に見える。これは、表示系の輻輳角とカメラの輻輳角とが同一であるために、物点ＲＯを頂点とした二等辺三角形と点ＶＯ及び射出瞳８Ｌ，８Ｒを結ぶ直線により形成される二等辺三角形とが相似になるためである。
【００４３】
点ＶＯを頂点とする二等辺三角形は、物点ＲＯを頂点とする二等辺三角形よりもＥ／ｅ倍小さくなる。したがって、左右のカメラで取得したＲＯ画像を表示系を通して観察したとき、基準点１０を原点とするビデオシースルー空間の倍率は、現実空間よりもα＝Ｅ／ｅ倍圧縮される。補正倍率であるαが、αとβの積であるαβがβよりも１に近づくように設定されることにより、瞳ずれ量ｄに応じた特定距離ａでの倍率アップ（β倍）をほぼキャンセルすることができ、現実空間と概ね等倍のビデオシースルー空間を観察することができる。
【００４４】
表２には、瞳ずれ量ｄを２０ｍｍ〜１００ｍｍとし、左右の表示系の眼幅Ｅを６３ｍｍ（Ｅ１）とした場合の各距離ａ（２００ｍｍ〜１１００ｍｍ）でのビデオシースルー空間を等倍（αβ＝１）とする左右のカメラの基線長ｅを示している。また表２には、眼幅１に対するカメラの基線長ｅの拡大量（ｅ−Ｅ１）も示している。
【００４５】
例えば、ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍでαβ＝１となるカメラの基線長ｅは７２．７ｍｍであり、表示系の眼幅Ｅ１よりも９．７ｍｍ大きくすればよい。
【００４６】
また、表２には、左右の表示系の眼幅Ｅを個々の観察者の眼幅（例えば、５６ｍｍ〜７０ｍｍ）に合わせるように調整可能とした場合に、αβ＝１が得られる左右のカメラの基線長ｅも示している。Ｅ２は表示系の眼幅を５６ｍｍとした場合を、Ｅ３は眼幅を７０ｍｍとした場合をそれぞれ示している。
【００４７】
例えば、Ｅ２＝５６ｍｍ、ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍの場合、αβ＝１となるカメラの基線長ｅは６４．６ｍｍであり、表示系の眼幅よりも８．６ｍｍ（ｅ−Ｅ２）大きくすればよい。また、Ｅ３＝７０ｍｍ、ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍの場合は、αβ＝１となるカメラの基線長ｅは８０．８ｍｍであり、表示系の眼幅よりも１０．８ｍｍ（ｅ−Ｅ３）大きくすればよい。
【００４８】
このように、表示系の眼幅Ｅを調整可能とした場合は、同じ距離ａ及び同じ瞳ずれ量ｄであっても、αβ＝１を得るために必要なカメラの基線長ｅの拡大量（ｅ−Ｅ）が異なる。したがって、表示系の眼幅調整機構とは独立したカメラの基線長調整機構が必要となる。
【００４９】
例えば、ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍで、表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合は、αβ＝１となるカメラの基線長調整範囲として７２．７ｍｍ±８．１ｍｍが必要となる。また、ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍで、表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合は、αβ＝１となるカメラの基線長調整範囲として７５．６ｍｍ±８．４ｍｍが必要となる。
【００５０】
また、ａ＝５００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍで、表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能な場合は、αβ＝１となるカメラの基線長調整範囲として６８．５ｍｍ±７．６ｍｍが必要となる。さらに、ａ＝５００ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍで、表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能な場合は、αβ＝１となるカメラの基線長調整範囲として７０．０ｍｍ±７．８ｍｍとなる。
【００５１】
このように、瞳ずれ量ｄが大きくなるほど、表示系の眼幅調整範囲に対するカメラの基線長調整範囲が大きくなり、独立性が強くなる。
【００５２】
表３には、瞳ずれ量ｄを２０ｍｍ〜１００ｍｍとし、左右の表示系の眼幅Ｅを６３ｍｍ（Ｅ１），５６ｍｍ（Ｅ２），７０ｍｍ（Ｅ３）とした場合の各距離ａ（２００ｍｍ〜１１００ｍｍ）でαβ＝０．９５とする左右のカメラの基線長ｅを示している。また表３にも、眼幅Ｅ（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）に対するカメラの基線長ｅの拡大量（ｅ−Ｅ）も示している。
【００５３】
ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍで表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝０．９５となるカメラの基線長調整範囲として７６．５ｍｍ±８．５ｍｍが必要である。また、ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍで表示系の眼幅調整が７６．５ｍｍ±８．５ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝０．９５となるカメラの基線長調整範囲として７９．６ｍｍ±８．９ｍｍが必要である。
【００５４】
ａ＝５００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍで表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝０．９５となるカメラの基線長調整範囲として７２．１ｍｍ±８．０ｍｍが必要である。さらに、ａ＝５００ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍで表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝０．９５となるカメラの基線長調整範囲として７３．７ｍｍ±８．２ｍｍが必要である。
【００５５】
表４には、瞳ずれ量ｄを２０ｍｍ〜１００ｍｍとし、左右の表示系の眼幅Ｅを６３ｍｍ（Ｅ１），５６ｍｍ（Ｅ２），７０ｍｍ（Ｅ３）とした場合の各距離ａ（２００ｍｍ〜１１００ｍｍ）でαβ＝１．０５とする左右のカメラの基線長ｅを示している。また表４にも、眼幅Ｅ（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）に対するカメラの基線長ｅの拡大量（ｅ−Ｅ）も示している。
【００５６】
ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍで表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝１．０５となるカメラの基線長調整範囲として６９．２ｍｍ±７．７ｍｍが必要である。ａ＝３００ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍで表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝１．０５となるカメラの基線長調整範囲として７２．０ｍｍ±８．０ｍｍが必要である。
【００５７】
また、ａ＝５００ｍｍ、ｄ＝４０ｍｍで表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝１．０５となるカメラの基線長調整範囲として６５．２ｍｍ±７．２ｍｍが必要である。さらに、ａ＝５００ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍで表示系の眼幅調整が６３ｍｍ±７ｍｍの範囲で可能である場合、αβ＝１．０５となるカメラの基線長調整範囲として６６．７ｍｍ±７．４ｍｍが必要である。
【００５８】
以上説明したように、撮像光学系の入射瞳が表示光学系の射出瞳よりも外界近くに位置するために生じるビデオシースルー空間の倍率アップを、撮像光学系の基線長を表示光学系の眼幅よりも大きくなるように変更することでキャンセルすることができる。したがって、ビデオシースルー空間の倍率を現実空間の倍率に近づけることができ、ビデオシースルー空間を観察する観察者が持つ違和感を低減することができる。
【００５９】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【００６０】
【表１】
2009116196.tif 000003
【００６１】
【表２】
2009116196.tif 000004
【００６２】
【表３】
2009116196.tif 000005
【００６３】
【表４】
2009116196.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例であるビデオシースルーＨＭＤの構成を示す平面図。
【図２】実施例のビデオシースルーＨＭＤにおける倍率関係を説明する図。
【図３】実施例のビデオシースルーＨＭＤの外観図。
【符号の説明】
【００６５】
１Ｌ，１Ｒ  表示光学系
２Ｌ，２Ｒ  表示素子
３Ｌ，３Ｒ  プリズム素子
４Ｌ，４Ｒ  レンズ
５Ｌ，５Ｒ  撮像素子
６Ｌ，６Ｒ  撮像系（カメラ）
７Ｌ，７Ｒ  撮像光学系の入射瞳
８Ｌ，８Ｒ  表示光学系の射出瞳
１１Ｌ，１１Ｒ  眼球
【図１】
2009116196.tif 000007
【図２】
2009116196.tif 000008
【図３】
2009116196.tif 000009