1(57)【特許請求の範囲】【請求項１】 対象物の立体画像情報を生成する立体画
像情報生成手段と、前記対象物の位置に対応する位置情報を出力する位置情報出力手段と、前記立体画像情報を基に立体画像を表示する立体画像表
示手段とを有し、
前記立体画像情報生成手段は、右目に対応する画像を撮影する右目用カメラと左目に対応する画像を撮影する左目用カメラからなり、
前記立体画像表示手段は、右目に対応する画像を表示す 10
る右目用画像表示手段と、左目に対応する画像を表示する左目用画像表示手段とを有し、
前記右目用および左目用の各画像表示手段は、それぞれ、前記カメラで撮影した画像を画面表示するモニタと、該モニタの正面に順次設けられた対物レンズおよび2
ハーフミラーと、該ハーフミラーで反射された光線を折り返すミラーと、該ミラーの正面に設けられた接眼レン
ズと、眼球を位置させる接眼窓と、前記位置情報に基づいて前記ミラーの位置を変位させる変位手段とを備えるとともに、前記接眼窓は当該接眼窓に位置させた眼球と前記接眼レンズ間の距離が当該接眼レンズの焦点距離に等しく設定され、前記対物レンズと接眼レンズによりモニタ画像の虚像を前記位置情報に対応した位置に前記立体画像情報生成時の視野角と同一の視野角で生成するものであることを特徴とする立体画像提示装置。
【請求項２】 前記モニタがそれぞれ左右方向に向けて配置され、前記ハーフミラーはモニタから前記対物レンズを経た光線を前方へ反射し、前記ミラーはその反射面を後方に向けて配置され、前記

(2)3ハーフミラーで反射された光線を光軸を前後方向に向けた前記接眼レンズへ折り返すものであることを特徴とす
る請求項１記載の立体画像提示装置。
【請求項３】 前記右目用画像表示手段の前記モニタは右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置され、前記左目用画像表示手段の前記モニタは左目用接眼レン
ズより左側に位置して右向きに設置されていることを特徴とする請求項２記載の立体画像提示装置。
【請求項４】 前記右目用画像表示手段の前記モニタは左目用接眼レンズより左側に位置して右向きに設置され、前記左目用画像表示手段の前記モニタは右目用接眼レン
ズより右側に位置して左向きに設置され、前記対物レンズは前記右目用画像表示手段と左目用画像
表示手段に共通で両モニタの中間に設けられ、前記右目用画像表示手段と左目用画像表示手段とで互いに位相をずらせた偏光フィルタが前記モニタの直前、および接眼レンズの前または後に設置されていることを特徴とする請求項２記載の立体画像提示装置。
【請求項５】 前記右目用および左目用の各画像表示手段は、それぞれ、前記モニタが前方に向けて配置され、前記ハーフミラーはモニタから前記対物レンズを経た光線を上方へ反射し、前記ミラーはその反射面を下方に向けて配置され、前記
ハーフミラーで反射された光線を光軸を上下方向に向けた前記接眼レンズへ折り返すとともに、接眼レンズの下方に第２のハーフミラーを備えて、当該第２のハーフミラーの前方の前景と重ね合わせて前記接眼窓方向へ反射させるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の立体画像提示装置。
【請求項６】 前記位置情報出力手段が、前記右目用カ
メラと左目用カメラに隣接して設置され、前記対象物までの距離を測定する測距装置であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の立体画像提示装置。
【請求項７】 前記位置情報出力手段が、前記右目用および左目用の各画像表示手段の前記接眼部に位置させた
眼球の視線方向を求める眼球視線方向計測装置と、前記
視線方向を基に注目点までの距離を算出する注目距離計算装置からなることを特徴とする請求項１、２、３、４
または５記載の立体画像提示装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】この発明は、視覚情報提供に用いられる立体画像提示装置に関する。
【０００２】【従来の技術】視覚情報提供に用いられる従来の立体画
像提示装置としては、例えば「テレイグジスタンスにおける視覚情報提示系の設計と評価」（舘・新井、日本ロボット学会誌７巻４号、機械技術研究所）に示されるよ

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うなものがある。これは、２台の表示装置の画像を接眼レンズによって適当な距離に投影表示を行い、両眼の視差により立体感を提示するものである。
【０００３】また、本願出願人も先に特開平５−１３９２０９号に示す装置を提案している。これは、図９に示すように、右目接眼窓７５０、左目接眼窓７５１の奥に、ハーフミラー７１０、７１１が設けられ、その上方に凸レンズ７２０、７２１を挟んでミラー７３０、７３１が配置され、ミラー７３０、７３１に対向する左右側
面に液晶テレビ７４０，７４１が配置される。
【０００４】液晶テレビ７４０の映像が横向き（ア）の方向から下向き（イ）方向へと反射されるよう、ミラー
７３０がテレビ表示面に対して４５°の角度をもって配置され、次にこの反射映像が、（イ）の方向から接眼窓
７５０の運転者の目に向かう（ウ）方向へ反射されるように、４５°の角度にハーフミラー７１０が配置されている。左目対応部分についても同様である。
【０００５】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の立体画像提示装置にあっては、投影表示を行う接眼レンズの焦点距離と接眼レンズから表示装置の距離が一定となっていたため、人間の眼球の水晶体調節による距離感が一定となり、視差により得られる距離感と矛盾が生じ、長時間の使用によって眼球の疲労が生じる場合があるという問題があった。この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、眼球疲労の少ない立体画
像を得る立体画像提示装置を提供することを目的としている。
【０００６】【課題を解決するための手段】このため、本発明は、対象物の立体画像情報を生成する立体画像情報生成手段と、対象物の位置に対応する位置情報を出力する位置情
報出力手段と、上記立体画像情報を基に立体画像を表示
する立体画像表示手段とを有し、立体画像情報生成手段
は、右目に対応する画像を撮影する右目用カメラと左目に対応する画像を撮影する左目用カメラからなり、立体
画像表示手段は、右目に対応する画像を表示する右目用
画像表示手段と、左目に対応する画像を表示する左目用
画像表示手段とを有し、右目用および左目用の各画像表
示手段は、それぞれ、上記カメラで撮影した画像を画面表示するモニタと、モニタの正面に順次設けられた対物
レンズおよびハーフミラーと、このハーフミラーで反射された光線を折り返すミラーと、このミラーの正面に設けられた接眼レンズと、眼球を位置させる接眼窓と、位置情報に基づいて上記ミラーの位置を変位させる変位手段とを備えるとともに、接眼窓は当該接眼窓に位置させた眼球と接眼レンズ間の距離が接眼レンズの焦点距離に等しく設定され、対物レンズと接眼レンズによりモニタ
画像の虚像を前記位置情報に対応した位置に立体画像情
報生成時の視野角と同一の視野角で生成するものとし

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た。
【０００７】 とくに、モニタがそれぞれ左右方向に向けて配置され、ハーフミラーはモニタから対物レンズを経た光線を前方へ反射し、前記ミラーはその反射面を後方に向けて配置され、ハーフミラーで反射された光線を
光軸を前後方向に向けた接眼レンズへ折り返すものとすることができる。
【０００８】 この際、右目用画像表示手段のモニタは右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置され、左目用画像表示手段のモニタは左目用接眼レンズより左側に位置して右向きに設置されているものとすることができる。
【０００９】あるいは、右目用画像表示手段のモニタは左目用接眼レンズより左側に位置して右向きに設置され、左目用画像表示手段のモニタは右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置され、対物レンズは右目
用画像表示手段と左目用画像表示手段に共通で両モニタの中間に設けられ、右目用画像表示手段と左目用画像表
示手段とで互いに位相をずらせた偏光フィルタが上記モ
ニタの直前、および接眼レンズの前または後に設置されているものとすることもできる。
【００１０】さらに、右目用および左目用の各画像表示
手段は、それぞれ、モニタが前方に向けて配置され、ハーフミラーはモニタから対物レンズを経た光線を上方へ反射し、ミラーはその反射面を下方に向けて配置され、上記ハーフミラーで反射された光線を光軸を上下方向に向けた接眼レンズへ折り返すとともに、接眼レンズの下方に第２のハーフミラーを備えて、この第２のハーフミ
ラーの前方の前景と重ね合わせて接眼窓方向へ反射させるよう構成することもできる。
【００１１】また好ましくは、位置情報出力手段は、右目用カメラと左目用カメラに隣接して設置され、対象物までの距離を測定する測距装置とし、あるいは、右目用および左目用の各画像表示手段の接眼部に位置させた眼球の輻輳角を求める眼球運動計測装置と、輻輳角を基に注目点までの距離を算出する注目距離計算装置からなるものとすることができる。
【００１２】【作用】立体画像表示手段が、立体画像情報に基づいて
立体画像情報生成手段による立体画像情報生成時の視野角と同一の視野角で立体画像を表示する。そして、その立体画像は位置情報出力手段による対象物の位置情報に対応した位置に表示される。これにより、立体画像が両眼の視差により得られる距離感と一致するので、眼球疲労が低減される。
【００１３】 とくに立体画像情報生成手段を右目用および左目用のカメラで構成し、立体画像表示手段にモニタと対物レンズと接眼レンズを用いているので、モニタの表示画像が対物レンズと接眼レンズで虚像投影される。そして対物レンズと接眼レンズの間に配されたミラ

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6ーの位置を変化させることで、対物レンズによる実像と接眼レンズ間の距離を変化させ、接眼レンズによる虚像
位置を両眼の視差により得られる距離に一致させる。
【００１４】 ここで対物レンズとミラーの間にハーフミラーを設けてモニタからの光線を反射、折り返すこと
により、立体画像表示手段がコンパクトに構成される。
とくに、右目用のモニタを左目用接眼レンズより左側に位置して右向きに設置し、左目用のモニタを右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置して、対物レン
ズを右目用と左目用とに共通としたときには、対物レン
ズが１個で済み、軽量化される。
【００１５】また、モニタを前方に向け、モニタからの光線をハーフミラーで上方へ反射し、これをミラーで下方に折り返して接眼レンズへ向けるとともに、接眼レン
ズの下方に第２のハーフミラーを備えることにより、モニタ画像による立体画像と前方の前景とがこの第２のハーフミラーで重ね合わされる。
【００１６】【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図１、図２、図３は、例えば車両等における視覚情報提供装置として利用できるこの発明の第１の実施例を示す。図１は全体の構成図、図２は立体画像撮影装置および立体表示装置の上面図、図３は立体表示装置における右目系の縦断面図である。立体表示装置１００は接眼窓を備えて、観察者が覗き込めるようになっている。立体
画像撮影装置２００は例えば車両上に車両前方に向けて取り付けられて前方情景を、あるいは車両後部上端に取り付けられて車両後方情景を立体画像として撮影し、その情報を立体表示装置１００に出力する。
【００１７】立体画像情報生成手段としての立体画像撮影装置２００は、図１に示すように、右目用テレビカメ
ラ２０１と、左目用テレビカメラ２０２を備え、これら両カメラは距離Ｄで平行に設置され、距離Ｄは人間の眼間距離と同じに設定されている。立体画像撮影装置２０
０にはさらに、位置情報出力手段としての測距装置２０３が取り付けられ、撮影している物体までの距離を測定し、その距離情報が立体表示装置１００へ送られる。なお、測距装置２０３としては、超音波やレーザビームによる反射時間に基づいて距離を算出するものが用いられる。その他、測距装置としては、オートフォーカスカメ
ラなどで利用されている画像のぼけを利用した手段も使用可能である。
【００１８】立体画像表示手段としての立体表示装置１００は、図２および図３に詳細を示すように、ケース１
１０の左右方向の両側壁にモニタとしての右目用テレビ
１０１ａと左目用テレビ１０１ｂが設けられ、ケース中心面に関して左右対象にそれぞれ光学系が設けられている。すなわち右目用については、右目用テレビ１０１ａに面してその内方に右目用対物レンズ１０２ａが配置されるとともに、さらに中央側にハーフミラー１０３ａが(4)7設置されている。そして、正面奥側にミラー１０４が配置されるとともに、手前の接眼窓１１２ａ側に接眼レン
ズ１０５ａが設置されている。
【００１９】ハーフミラー１０３ａは、右目用テレビ１０１ａからの光線（映像）が横向き（ア）の方向から奥向き（イ）の方向に反射されるよう、テレビ表示面に対して４５゜の角度をもって配置される。そして、この反射映像が（イ）の方向からミラー１０４で反射されて接眼レンズ１０５ａの（ウ）の方向に折り返される。接眼レンズ１０５ａは右目の正面において、右目から接眼レ
ンズの焦点距離ｆ１だけ離れて位置するように設定されている。
【００２０】左目用についても同様に、左目用対物レン
ズ１０２ｂ、ハーフミラー１０３ｂ、そして接眼レンズ
１０５ｂが設置されている。ミラー１０４は左右の光学系でで共有されており、変位手段としてのスライド機構
１０６により矢印方向（前後方向）に移動可能に設置されている。左目用の接眼レンズ１０５ｂと右目用の接眼レンズ１０５ａの中心間の距離は人間の眼間距離に等しく設定してある。両光学系の間、ケース１１０の中央部には右目用の画像と左目用の画像が互いに他方に見えないように仕切るための仕切板１０７が接眼窓１１２ａ、
１１２ｂ付近まで設けられている。
【００２１】次に図４により、上記立体表示装置１００における光学系について説明する。なお、ここでは右目用、左目用について共通に適用されるから、各符号の添
え字ａ、ｂを省略してある。図４では光学系のうちミラー１０４を省略して、対物レンズ１０２、接眼レンズ１０５、テレビ１０１を直線上に表している。対物レンズ
１０２とテレビ１０１の位置関係は固定であり、これらの間の距離ｂは一定値である。対物レンズ１０２の焦点距離ｆ２により、テレビ１０１に映っている表示物の実
像Ｒが対物レンズ１０２から以下の式に示す距離ａの位置に結像する。
【００２２】接眼レンズ１０５と対物レンズ１０２の距
離（ｙ＋ａ）は、この間におかれた図示省略したミラー（１０４）がｓ移動することにより２ｓ変化し、上に説明したように対物レンズから実像Ｒまでの距離ａは固定なので、ｙがミラーの移動により変化する。眼球Ｇと接眼レンズ１０５と実像Ｒと表示虚像Ｑの関係は以下の式のように決まる。よって、接眼レンズ１０５から実像Ｒまでの距離ｙの変化により、眼球Ｇから表示虚像Ｑまでの距離ｘが決まる。
ｙ＝ｆ１（ｘ−ｆ１）／ｘ
このようにして、ミラー１０４の前後位置変化により、
表示虚像Ｑの位置が変化する。対象物までの距離が立体
画像撮影装置２００の測距装置２０３で計測されているので、ｘがその値になるようなｙの値が算出される。
【００２３】図２に戻って、接眼レンズ１０５ａ（１０５ｂ）と対物レンズ１０２ａ（１０２ｂ）間の距離は、

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対物レンズ１０２ａ（１０２ｂ）からハーフミラー１０
３ａ（１０３ｂ）までの距離と、ハーフミラー１０３ａ（１０３ｂ）からミラー１０４までの距離に、ミラー１０４から接眼レンズ１０５ａ（１０５ｂ）間の距離を加えたものである。したがって本実施例では、対物レンズ
１０２から実像Ｒまでの距離ａは、対物レンズ１０２の焦点距離と、対物レンズ１０２からテレビ１０１間の距
離ｂで決まっているので、ｙが上で求められた値になる
ようにスライド機構１０６によりミラー１０４をスライドさせる。
【００２４】虚像Ｑは接眼レンズ１０５の主点と実像Ｒの頂点を結ぶ直線が、実像Ｒを光軸に平行に接眼レンズ
１０５まで延ばした位置との交点ｋと眼球Ｇを結ぶ直線との交点に結像される。そのため、虚像Ｑの大きさは、眼球Ｇが接眼レンズ１０５の焦点の位置にあるので、ｙが変化しても常に一定となる。このように、右目用テレ
ビカメラ２０１と左目用テレビカメラ２０２の２台で取り込んだ画像を、諸元が同一の２系統の光学系でそれぞれ同じ視野角になるように表示することにより、撮影系と提示系でのそれぞれの輻輳角が一致する。したがって、立体表示装置における輻輳角と眼球の水晶体調節による距離感が一致し、眼球の疲労感の少ない立体画像提示が実現される。
【００２５】例えば、右目用テレビ１０１ａおよび左目用テレビ１０１ｂとしてそれぞれ１４インチのＣＲＴ（画面の横幅２６６ｍｍ）を使用して、接眼レンズ１０５ａ、１０５ｂの焦点距離を５０ｍｍ、視野角を５３度、右目用対物レンズ１０２ａ、左目用対物レンズ１０２ｂの焦点距離を７５ｍｍ各テレビの表示画面から各対物レンズまでの距離を４７４ｍｍ、右目用対物レンズ１０２ａ、左目用対物レンズ１０２ｂからハーフミラー１
０３ａ、１０３ｂまでの距離を３６ｍｍ、接眼レンズ１０５ａ、１０５ｂからハーフミラーまでの距離は３８．
５ｍｍに設定する。そして、この設定において、ハーフミラー１０３ａ、１０３ｂからミラー１０４間の距離を
２９．７５ｍｍから３２．２５ｍｍの範囲でスライドさせると、提示される表示虚像Ｑの表示位置は５００ｍｍ
から１０ｍの間で可変となる。
【００２６】以上のようにこの実施例によれば、スライド機構１０６によりミラー１０４をスライドさせること
により、対物レンズによる実像Ｒと接眼レンズ１０５との距離を変化させるものとしたから、光学系を簡単な構成に保持しながら表示虚像Ｑの視野角が変わらず輻輳角が一致し、したがって、立体表示装置における表示虚像
Ｑの大きさが変わらず、輻輳角と眼球の水晶体調節による距離感が一致する。
【００２７】なお本実施例では、立体表示装置１００に提示する画像として２台のカメラよりなる立体画像撮影
装置２００で生成された画像を用い、立体画像撮影装置に取付けられた測距装置２０３からの信号に応じてミラ

(5)9ー１０４をスライド制御し画像の提示位置、すなわち虚像表示距離を変えるものとしているが、画像はこれに限定されない。例えば、立体表示装置に提示する画像として、計算機により両眼に対応した画像を生成し、その画像内の物体までの距離を距離情報として計算機より出力して使用するようにしてもよい。
【００２８】その場合、例えば出力する画像は３次元座標をもつ点の集合として表わし、表示の視点として同じ座標系内に人間の眼間距離に相当する距離だけ離れた２点を設定し、これらを右目と左目の位置としてその視線方向を平行とし、視点位置からの視野を立体表示装置の左右各々の表示における視野角と同一にして、３次元座標変換と透視変換を左右両眼に対応させ各々実行することにより、画像の生成を行うことができる。その際、距離情報としては上記設定された右目と左目の位置の中点から対象点の位置までの距離を求め、その値を用いることができる。
【００２９】図５は、第２の実施例を示す。この実施例
は、前実施例に対して立体表示装置における左右のテレビの配置を変えたものである。すなわち、立体表示装置
３００は、ケース３１０の左側側壁に右目用テレビ３０
１ａを右側側壁に左目用テレビ３０１ｂを備える。そして中央部に左右兼用の対物レンズ３０２が設けられ、前実施例と同様に左右の光学系で共有のミラー３０４がスライド機構３０６により矢印方向（前後方向）に移動可能に設置されている。
【００３０】立体画像撮影装置２００は第１の実施例の立体画像撮影装置と同じであり、その右目用テレビカメ
ラ２０１からの画像が右目用テレビ３０１ａに表示され、左目用テレビカメラ２０２からの画像が左目用テレ
ビ３０１ｂに表示される。また、測距装置２０３からの信号で後述のスライド機構３０６が制御駆動される。
【００３１】右目用光学系については、対物レンズ３０２を挟んで右目用テレビ３０１ａと反対側で左目用テレ
ビ３０１ｂより中央側にハーフミラー３０３ａが設置されている。そして、ハーフミラー３０３ａの手前の接眼窓３１２ａ側に接眼レンズ３０５ａが設置されている。
ハーフミラー３０３ａは、右目用テレビ３０１ａからの光線が横向き（ア）の方向から奥向き（イ）の方向に反射されるようテレビ表示面に対して４５゜の角度をもって配置される。 左目用光学系についても、対物レンズ
３０２が設置された中央面に関して左右対象に、同様にハーフミラー３０３ｂ、接眼レンズ３０５ｂが設置されている。
【００３２】これにより、右目用テレビ３０１ａからの映像はハーフミラー３０３ｂ、対物レンズ３０２を通ってハーフミラー３０３ａに達し、横向き（ア）の方向か
ら奥向き（イ）の方向に反射される。この反射映像は、（イ）の方向からミラー３０４で反射されて接眼レンズ
３０５ａの（ウ）の方向へ折り返される。ミラー３０４

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10は外部からの信号により作動するスライド機構３０６で図の矢印方向（前後方向）に移動可能とされている。
【００３３】右目用テレビ３０１ａの直前および右目用接眼レンズ３０５ａの後には偏光フィルタ３０８ａ、３０９ａが設置され、左目用テレビ３０１ｂの直前および
左目用接眼レンズ３０５ｂの後には、偏光フィルタ３０
８ｂ、３０９ｂが設置されている。右目用の偏光フィル
タ３０８ａ、３０９ａと左目用の偏光フィルタ３０８
ｂ、３０９ｂとは、互いに位相を９０度ずらせてある。
これにより、右目系統では左目用テレビ３０１ｂのハーフミラー３０３ａによる反射像が消され、右目用テレビ
３０１ａからの画像のみが見える。
【００３４】本実施例は以上のように構成されているので、第１の実施例と同じ効果を有するとともに、さらに、対物レンズを左右の光学系で共有しているから、全体を小型化、軽量化できるという効果を有する。なお、
各接眼レンズの後に設置した偏光フィルタ３０９ａ、３０９ｂはそれぞれ接眼レンズの前側に配置してもよい。
【００３５】図６および図７は、本発明の第３の実施例を示す。この実施例は前方風景の中に立体像を重ねて提示できるようにしたものである。すなわち、立体画像撮影装置２００は第１の実施例の立体画像撮影装置と同じであり、その右目用テレビカメラ２０１からの画像が立体表示装置４００の右目用テレビ４０１ａに表示され、左目用テレビカメラ２０２からの画像が左目用テレビ４０１ｂに表示される。
【００３６】立体表示装置４００は、上記右目用テレビ
４０１ａと左目用テレビ４０１ｂをケース４１０内後部に互いに眼間距離だけ離してそれぞれ前方に向けて備える。各テレビの前方にはそれぞれ右目用対物レンズ４０２ａ、左目用対物レンズ４０２ｂ、および右目用第１ハーフミラー４０３ａ、左目用第１ハーフミラー４０３ｂが順次配設されている。そして右目用第１ハーフミラー
４０３ａと左目用第１ハーフミラー４０３ｂの上方にはその反射面を下向きにしたミラー４０４が設けられている。ミラー４０４は、右目用と左目用に共用である。
【００３７】また、右目用第１ハーフミラー４０３ａと左目用第１ハーフミラー４０３ｂの下方にはそれぞれ右目用接眼レンズ４０５ａと左目用接眼レンズ４０５ｂ、
および右目用第２ハーフミラー４０８ａと左目用第２ハーフミラー４０８ｂが順次配設されている。上記ミラー
４０４は、立体画像撮影装置２００の測距装置２０３からの信号で制御駆動されるスライド機構４０６により、
図の矢印方向（上下方向）に移動可能とされている。ケース４１０の中央部には仕切板４０７が設けられ、右目用の画像と左目用の画像が互いに他方に見えないようになっている。右目用第２ハーフミラー４０８ａおよび左目用第２ハーフミラー４０８ｂが発明の第２のハーフミ
ラーを構成する。
【００３８】ケース４１０下部には、右目用第２ハーフ

(6)11
ミラー４０８ａおよび左目用第２ハーフミラー４０８ｂと同じ高さで、前壁に透視窓４１１、後壁に眼球を位置させる接眼窓４１２ａ、４１２ｂが形成されている。接眼レンズ４０５ａは、第２ハーフミラー４０８ａで反射した光軸上で、当該接眼レンズの焦点距離だけ接眼窓４１２ａの眼球から離れる位置に設置される。
【００３９】右目用の光学系については、第１ハーフミ
ラー４０３ａは、右目用テレビ４０１ａの映像が前方向
き（ア）の方向から上向き（イ）の方向に反射されるよ
うに、テレビ表示面に対して４５゜の角度をもって配置される。この反射映像はミラー４０４により（イ）の方向から接眼レンズ４０５ａに向かう（ウ）の方向（下方向）に折り返される。そして第２ハーフミラー４０８ａは、（ウ）の方向からの画像を接眼窓方向に反射するよ
うに４５゜の角度で配置されている。第２ハーフミラー
４０８ａでは、透視窓４１１からの前景が上記ミラー４
０４からの反射映像であるテレビ映像と重ね合わされる。左目用の光学系も同様に形成される。そして、左目用の接眼レンズ４０５ｂと右目用接眼レンズ４０５ａの中心間距離は人間の眼間距離に設定してある。
【００４０】本実施例は、以上のように構成されているから、前方風景の中に立体画像撮影装置２００で撮影した立体像を重ねて提示することができる。そして、スラ
イド機構４０６でミラー４０４をスライドさせることにより、前述の各実施例と同じく、対物レンズによる実像と接眼レンズとの距離が変化して、輻輳角と眼球の水晶体調節による距離感が一致するので、水晶体調節による距離感と前方風景の水晶体調節による距離感とを一致させることが可能となり、前方風景内と提示立体像での距離認識の違和感をなくすことができるという効果が得られる。
【００４１】図８には、第４の実施例を示す。これは、立体画像撮影装置における測距装置のかわりに、立体表
示装置において眼球の状態から注目点を求めるようにしたものである。すなわち立体画像撮影装置５００は、右目用テレビカメラ５０１と左目用テレビカメラ５０２を有し、両テレビカメラは人間の眼間距離をもって平行に設置されている。立体表示装置６００は、先の第１の実施例の立体表示装置１００の構成に、観察者の注目点を求める手段を付加したものとなっており、右目用テレビ
カメラ５０１が撮影した画像情報が右目用テレビ１０１
ａに入力され、左目用テレビカメラ５０２が撮影した画像情報が左目用テレビ１０１ｂに入力される。
【００４２】注目点を求める手段はケースの接眼窓部に設置された右眼球視線方向計測装置６０２、左眼球視線方向計測装置６０３、および他の任意部位に設置された注目距離計算装置６０４からなっている。各眼球視線方向計測装置では、それぞれ眼球Ｇａ、Ｇｂに赤外光を投射し、眼球角膜での反射をＣＣＤエリアセンサにより計測して視線方向を計算する。この眼球視線方向の計測法

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特許３３８０６３３12は、例えば「一眼レフカメラの視線入力システムの開発」（自動車技術 Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１２，ｐ３６−３７、１９９３）に説明されている。
【００４３】注目距離計算装置６０４は、各眼球視線方向計測装置６０２、６０３で計測された左右の眼球の視線方向を基にした輻輳角と眼間距離Ｄを用いて三角法により注目距離を求める。スライド機構１０６は、注目距
離計算装置６０４の出力によって虚像の表示距離が上記
注目距離となるようにミラー１０４を移動制御する。その他の構成は第１の実施例と同じである。ここでは、眼球視線方向計測装置６０２、６０３と注目距離計算装置
６０４からなる注目点を求める手段が発明の位置情報出力手段を形成している。本実施例によっても、注目点で水晶体調節による距離感と、輻輳角による距離感とが一致し、距離感による違和感や眼球の疲労が排除できるという効果が得られる。
【００４４】なお、本実施例では第１の実施例の立体表
示装置１００の構成に注目点を求める手段を付加したものとしたが、その他第２の実施例、あるいは第３の実施
例の立体表示装置に上述した注目点を求める手段を付加することができ、これにより、立体画像撮影装置から測距装置を省くことができる。また、注目点を求める手段
としては、赤外光による眼球角膜での反射を利用した方式のほか、本出願人が先に特願平５−１５６７２６により提案しているような、眼球の周辺部の皮膚に接触する電極により眼球を動かす筋肉の動きを計測し、その水平成分と垂直成分から視線方向を算出して求める方式を採用することもできる。
【００４５】【発明の効果】以上のとおり、本発明は立体画像情報を基に立体画像を提示する立体画像提示装置において、対象物の位置情報出力手段を設け、上記立体画像を位置情報に対応した位置に立体画像情報生成時の視野角と同一の視野角で表示するようにしたので、両眼視差による距離感と水晶体調節作用による距離感が一致し、眼球の疲労を軽減できるという効果が得られる。
【００４６】また、立体画像情報生成手段にカメラを用
い、モニタと対物レンズと接眼レンズで立体画像表示
し、対物レンズと接眼レンズの間に配したミラーの位置を変化させることで、立体画像位置制御するものとすれ
ば、対物レンズとミラーの間にハーフミラーを設けてモニタからの光線を反射、折り返すことにより、立体画像
表示部分が小型に構成される効果が得られる。
【００４７】とくに、右目用のモニタを左目用接眼レン
ズより左側に位置して右向きに設置し、左目用のモニタを右目用接眼レンズより右側に位置して左向きに設置して、対物レンズを右目用と左目用とに共通としたときには、対物レンズが１個で済み、軽量化の効果が大きい。
【００４８】また、モニタを前方に向け、モニタからの光線をハーフミラーで上方へ反射し、これをミラーで下(7)

特許３３８０６３３

13
14
方に折り返して接眼レンズへ向けるとともに、接眼レン
＊ １１０
ケース
ズの下方に第２のハーフミラーを備えることにより、モ
１１２ａ、１１２ｂ
接眼窓
ニタ画像による立体画像と前方の前景とがこの第２のハ２００
立体画像撮影装置（立体画像情報生成手段）
ーフミラーで重ね合わされるので、車両等において前方
２０１、２０２
テレビカメラ
視野とともに車両後方の視覚情報を同時に得ることがで
２０３
測距装置（位置情報出力手段）
きるなど高い有用性を有する。そしてこの場合にも、提３００
立体表示装置（立体画像表示手段）
示立体像の距離可変によりすることで水晶体調節による
３０１ａ、３０１ｂ
テレビ（モニタ）
距離感が前方風景と立体画像とで一致させることが可能
３０２
対物レンズ
で、距離認識の違和感がない。
３０３ａ、３０３ｂ
ハーフミラー【図面の簡単な説明】
10 ３０４
ミラー【図１】本発明の第１の実施例を示す全体構成図であ３０５ａ、３０５ｂ
接眼レンズ
る。
３０６
スライド機構（変位手段）【図２】第１の実施例の立体画像撮影装置および立体表
３０８ａ、３０８ｂ、３０９ａ、３０９ｂ
偏光フィ
示装置の上面図である。
ルタ【図３】第１の実施例の立体表示装置の縦断面図であ
３１０
ケース
る。
３１２ａ、３１２ｂ
接眼窓【図４】第１の実施例の立体表示装置における光学系を
４００
立体表示装置（立体画像表示手段）
示す説明図である。
４０１ａ、４０１ｂテレビ（モニタ）【図５】第２の実施例を示す上面図である。
４０２ａ、４０２ｂ
対物レンズ【図６】第３の実施例を示す図である。
20 ４０３ａ、４０３ｂ
第１ハーフミラー【図７】第３の実施例の立体表示装置の拡大縦断面図で
４０４
ミラー
ある。
４０５ａ、４０５ｂ
接眼レンズ【図８】第４の実施例を示す上面図である。
４０６
スライド機構（変位手段）【図９】先に提案した立体画像を提示する視覚情報提供
４０７
仕切板
装置を示す図である。
４０８ａ、４０８ｂ
第２ハーフミラー【符号の説明】
４１０
ケース
１００
立体表示装置（立体画像表示手段）
４１１
透視窓
１０１、１０１ａ、１０１ｂ
テレビ（モニタ）
４１２ａ、４１２ｂ
接眼窓
１０２、１０２ａ、１０２ｂ
対物レンズ
５００
立体画像撮影装置（立体画像情報生成手段）
１０３ａ、１０３ｂ
ハーフミラー30 ５０１、５０２
テレビカメラ１０４
ミラー
６００
立体表示装置（立体画像表示手段）
１０５、１０５ａ、１０５ｂ
接眼レンズ
６０２
右眼球視線方向計測装置
１０６
スライド機構（変位手段）
６０３
左眼球視線方向計測装置
１０７
仕切板
＊
６０４
注目距離計算装置
【図１】

【図３】

(8)

【図２】

特許３３８０６３３

【図７】

【図４】

【図６】

(9)

【図５】

【図９】

特許３３８０６３３(10)特許３３８０６３３【図８】─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き(73)特許権者 000003997
日産自動車株式会社
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地(72)発明者▲舘▼ ▲章▼茨城県つくば市梅園２丁目31−14(72)発明者
前田 太郎
茨城県つくば市千現１丁目13番地の32
寿限無荘１棟101号(72)発明者
柳田 康幸
東京都杉並区高井戸東４丁目28番12号
すばる荘(72)発明者
高田 雅行
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内(72)発明者(72)発明者(56)参考文献赤塚 健
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内
岸 則政
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内
特開
特開
特開
特開

平６−276552（ＪＰ，Ａ)
平３−119890（ＪＰ，Ａ)
平８−111878（ＪＰ，Ａ)
平７−30928（ＪＰ，Ａ)
7(58)調査した分野(Int.Cl. ，ＤＢ名)
H04N 13/00