JPH09322197A - 立体視ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示装置やレンズを駆動するメカ機構を用い
ることなく、輻輳距離をほぼ固定として視距離にほぼ等
しくすることにより自然の感覚で立体視できる立体視デ
ィスプレイ装置を提供する。 【構成】 左右の映像を表示するＬＣＤ１１Ｌ，１１Ｒ
と、表示される映像の拡大虚像を形成するレンズ１２
Ｌ，１２Ｒ像を持ち、観察者の左眼１０Ｌの注視点を視
線検出器１６で検出し、注視点の座標信号をライン信号
抽出回路１７に入力し、左右映像信号の中から注視点が
含まれる映像ラインを抽出し、抽出した左右のライン信
号の相関から視差を求め、この視差から映像のシフト量
を求める。このシフト量にしたがって左右のシフト回路
３８Ｌ，３８Ｒで映像再生器からの左右の映像信号を水
平方向にシフトさせて右ＬＣＤ１１Ｒ上に表示する。シ
フトは注視点に対する輻輳距離が時間的にほぼ固定され
るとともに視距離とほぼ一致するように映像信号を電気
的にシフトして行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体視ディスプレイ装
置、特に視野の奥行きを自然に感じることができるよう
な状態で立体視を行なう行なうことができる立体視ディ
スプレイ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】視覚表示装置やシステムとして、立体視
できるように映像を表示面に表示する立体視ディスプレ
イは、既知で種々のものが提案されている。例えばシャ
ッタ型の立体視ディスプレイ装置においては、シャッタ
機構によって左右の映像を観察者の左右の眼に交互に導
くようにしている。また、レンチキュラ型の立体視ディ
スプレイ装置においては、表示面の前方にレンチキュラ
レンズを配置して、左右の映像がそれぞれ観察者の左右
の眼に選択的に導かれるようにしている。最近では、左
右の液晶表示装置(LCD) と、これらLCD 上に表示される
左右の映像を左右の拡大レンズを介して観察者の左右の
眼に導くようにした頭部搭載型の立体視ディスプレイ装
置(HMD) が開発されている。

【０００３】今、図１に示すように三角の物体、例えば
三角錐と円形の物体、例えばボールとを含む映像を上述
したHMD で観察するものとする。この場合、映像信号は
画面中の主題であるボールが図1a, 1b, 1cに示すように
観察者に接近してくるように表示するものとする。これ
らの映像では、三角形の物体の位置および大きさは変化
していない。その理由はこの物体は観察者にとって静止
しているように近くされなければならないからである。
一方、ボールの位置とサイズは変化している。すなわ
ち、ボールは観察者の方に近づくのでサイズが大きくな
っている。

【０００４】図２は観察者による左右の映像の融像を示
すものである。左右の拡大レンズ62L および62R は、そ
れぞれ左右の表示装置63L および63R 上に表示される左
右の映像の拡大された虚像を形成し、これらの虚像は観
察者の左右の眼61L および61R によってそれぞれ観察さ
れる。図２において、平面a, b, c は図１a, 1b, 1cに
示す円形物体の像に対応している。融像によって円形物
体はそれぞれ面a, b,c 上に位置しているように見え
る。そのとき、観察者の左眼61L は時計方向に回転し、
右眼61R は反時計方向に回転するので、輻輳角αは大き
くなる。ここで、輻輳角αは、左眼の光軸と右眼の光軸
との間の角度として定義されるものである。本明細書に
おいては、左右の眼の光軸が交叉する点と、眼との間の
距離を輻輳距離と定義する。HMD においては、輻輳距離
は、左右の映像の主光線が交差する点と左右の拡大レン
ズ63L, 63Rの主平面との間の距離に等しい。

【０００５】輻輳がおこると、同時に眼のピント調節も
おこる。輻輳角が大きくなると、観察者の左右の眼は近
くの物体にピントが合うように調節され、輻輳角が小さ
くなると遠くの物体に焦点が合うように調整される。し
かしながら、HMD においては、最良のピントで見ること
ができる平面が固定されている。本明細書においては、
この最良ピント面と眼との間の距離を視距離と定義す
る。HMD においては、拡大レンズ63L, 63Rによって虚像
が形成される面と観察者の眼61L, 61Rとの間の視距離が
一定である。このことは眼の自然の機能とは矛盾してお
り、したがって、立体映像を自然の状態で観察すること
ができず、その結果立体視も損なわれるという問題があ
る。この問題は、HMD に限られるものではなく、上述し
たシャッタ型の立体視ディスプレイ装置はレンチキュラ
型の立体視ディスプレイ装置においても同様に生じるも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
する方法は種々提案されている。例えば、特開平３−２
９２０９３号公報（文献１）には、観察者の注視点を検
出して注視点での奥行き情報から拡大レンズを動かして
視距離を変える方法が示されている。この既知の方法に
よれば、視距離と輻輳距離とを一致させることができ
る。しかし、拡大レンズを駆動するための複雑なメカ駆
動系が要求されるため装置全体が大きくなり、重くなる
欠点がある。

【０００７】一方、特開平５−２９２５４３号公報（文
献２）には、左右の眼それぞれの注視点を検出し、この
注視点の物体が表示映像上で動かないように左右の映像
の一方をシフトする方法が示されている。しかしなが
ら、視距離に対する考慮はなされておらず、視距離と輻
輳距離とは一致しない。すなわち、この文献２に開示さ
れた装置では、視距離と輻輳距離とを一致させるといっ
た機能までは有してはおらず、したがって立体視の不自
然な感覚が損なわれるという欠点がある。

【０００８】また、特公平６−８５５９０号公報（文献
３）には、視点カメラからの信号を処理して映像中の注
視物体を検出し、この注視物体の距離に応じて左右の虚
像１をスライドさせ、このスライドによる視距離のずれ
を拡大レンズの焦点距離を調整することによって補償す
るようにした方法が開示されている。この既知の方法で
も、拡大レンズの焦点距離を調節するためのメカ機構が
必要となり、装置全体が大きく、重くなる欠点がある。

【０００９】アメリカ特許第5,034,809 号明細書（文献
４）には、左右の表示装置を、左右の拡大レンズの光軸
に対してシフトさせることによって視距離と輻輳距離と
を一致させる方法が示されている。しかし、この既知の
方法では、左右の映像が一致するときだけ視距離と輻輳
距離とが一致し、これらの映像が異なる場合にはこの文
献４のFig.3(b)に示されているように視距離を輻輳距離
に一致させることができない欠点がある。立体映像にお
いては、輻輳距離は通常時間とともに変化し、視距離は
映像中の注視物体に応じて変化するものである。この文
献４では、このように変化する輻輳距離をどのようにし
て視距離と等しくするのかについては何も記載されてい
ない。

【００１０】上述したようにメカ機構を設けた従来の立
体視ディスプレイ装置においては、拡大レンズや表示装
置を常時駆動している必要がある。したがって、表示さ
れる映像も変動し、観察者は安定な映像を見ることがで
きない。さらに、メカ機構を駆動するには大型で重いバ
ッテリが必要となり、装置がそれだけ大型化し、重量も
大きいものとなってしまう。このような問題は、上述し
たHMD のような携帯型の立体視ディスプレイ装置におい
ては大きな欠点となる。

【００１１】本発明は、立体感を保ちながら視距離と輻
輳距離とを一致させ、自然な立体視が可能で、メカ機構
が不要で小型化および軽量化も図れる立体視ディスプレ
イ装置を提供しようとするものである。また、本発明の
他の目的は、小型で軽量であり、しかも自然な立体視感
を得ることができる頭部装着型映像表示装置として構成
するのに好適な立体視ディスプレイ装置を提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の立体視ディスプ
レイ装置は、立体画像を構成する左右の映像を表示面に
表示する表示手段と、輻輳距離が時間的にほぼ固定とな
るように、前記表示手段で表示される左右の映像の少な
くとも一方を水平方向にシフトする映像シフト手段とを
具えることを特徴とするものである。本発明による立体
視ディスプレイ装置の好適な実施例においては、前記表
示手段は、輻輳距離が時間的に変化するような立体映像
を構成する左右の映像を表示するものとし、前記映像シ
フト手段は、前記輻輳距離が視距離とほぼ一致するよう
に左右の映像の少なくとも一方を水平方向にシフトする
ものとする。このような実施例においては、輻輳距離を
ほぼ一定に保つことができるとともに輻輳距離を視距離
とほぼ等しくすることができ、したがって自然な感覚で
立体視を行なうことができる。

【００１３】また、本発明による立体視ディスプレイ装
置の他の好適な実施例においては、前記表示手段が、右
映像を表示する右映像表示装置と、左映像を表示する左
映像表示装置とを具え、ディスプレイ装置はさらに、観
察者の右眼によって観察される前記右映像の拡大虚像を
形成する右拡大光学系と、観察者の左眼によって観察さ
れる前記左映像の拡大虚像を形成する左拡大光学系とを
有し、前記映像シフト手段は、観察者の眼から虚像面ま
での距離をＬ〔ｍ〕、観察者の左眼の視線方向と虚像面
に立てた法線との角度をθ_L 、観察者の右眼の視線方向
と虚像面に立てた法線との角度をθ_R 、その左右の眼の
眼幅をｄ〔ｍ〕とするとき、

【数３】 1/L−２＜（tan θ_L ＋tan θ_R ) ／ｄ＜ 1/L ＋２ (L≦0.5) ０＜（tan θ_L ＋tan θ_R ) ／ｄ＜ 1/L ＋２ (L＞0.5) を満足するように前記左右の映像の少なくとも一方を水
平方向にシフトするものとする。このような実施例にお
いては、視距離と輻輳距離との一致精度は、これを±２
ディオプター内のずれの許容範囲中のものとして構成で
きる。また、この実施例においては、前記映像シフト手
段を、水平方向への映像のシフト後の輻輳角に比例する
値(tanθ_L ＋tan θ_R )/d が、シフト前の輻輳角に比例
する値(tanθ_L '+tanθ_R ' )/d が大きくなるにしたが
って大きくなるように映像のシフトを行なうように構成
するのが好適である。ここで、上述した輻輳角に比例す
る値(tanθ _L ＋tan θ_R )/d は輻輳距離の逆数である。
また、左右の表示装置は液晶表示装置で構成するのが好
適である。

【００１４】上述した本発明による立体視ディスプレイ
装置においては、輻輳距離が時間的にほぼ固定されるよ
うに表示手段上に表示される左右の映像の少なくとも一
方を電気的に水平方向にシフトするものであるが、特に
輻輳距離が視距離とほぼ等しくなるようにシフトするこ
とによって自然な立体視が可能である。したがって、従
来のように表示手段や光学系を機械的に駆動するメカ機
構やそのための電源も不要であるので、容易に小型化お
よび軽量化が図れる。このような利点は、特に頭部装着
型映像表示装置に適用する場合に顕著である。さらに、
このような頭部装着型映像表示装置においては、機械的
に部品を動かすための空間を眼前本体部内に確保する必
要がないので、装置全体を小型とすることができる。さ
らに、観察者が頭部装着した場合に、常時、振動などの
影響を受けて見づらくなることもなくなる。

【００１５】本発明の実施例を説明する前に、本発明に
よる立体視の原理を説明する。図3a, 3b, 3cは本発明に
よる立体視ディスプレイ装置の表示手段の上に表示され
る左右の映像の時間的な変化を示すものである。本発明
においては、左右の映像を従来の装置でシフトしている
のとは反対方向にシフトさせる。すなわち、画面中の円
形物体、ボールの位置が変化しないように右の映像を右
方へシフトし、左の映像を左方へシフトする。したがっ
て、本発明においては、図４に示すようにボールは動か
ず、三角形の物体が移動することになるが、ボールのサ
イズは変化している。すなわち、本発明においてはボー
ルに対する輻輳距離は時間に対して固定されている。し
かしながら、三角形の物体のサイズは変化しないが、観
察者はこの物体が遠去かるように見える。したがって、
ボールに対する輻輳距離は変化しないが、ボールと三角
形の物体との距離が増大するように知覚される。

【００１６】本発明においては、人間の眼の特性を巧み
に利用している。すなわち、人間の眼は相対的な距離の
変化には敏感であるが、絶対的な距離の変化には鈍感で
ある。本発明者等が実験により確認したところによれ
ば、暗い背景中に１個の物体がある場合、この物体の移
動は知覚されないことがわかった。しかし、画面中に他
の物体が存在する場合には、注視されている物体の移動
は知覚されるようになる。この実験から、人間の眼は相
対的な距離の変化には非常に敏感であるが、画面中のた
だ１個の物体が移動する場合のように絶対的な距離の変
化は知覚しないことがわかった。本発明においては、三
角形の物体の大きさを変化させなくても、ボールと三角
形の物体との間の距離を変化させるとともにボールのサ
イズを大きくすることによって、ボールが観察者に向か
って飛んでくるように見えるようにするものである。こ
の場合、ボールに対する輻輳距離はほぼ一定となるの
で、観察者は自然の感覚で立体視することができる。特
に、上述した輻輳距離 L_H が視距離とほぼ等しくなるよ
うに映像をシフトすると常にボールにピントが合うよう
になるので好適である。また、画面中において観察者が
注視している物体を検出し、この物体に対する輻輳距離
がほぼ一定となるように映像をシフトするのが好適であ
る。

【００１７】さらに、本発明においては、図5a, 5b, 5c
に示すように画面の左右の端に黒いストライプを表示
し、その幅を映像シフト量に応じて変化させるようにす
るのが好適である。図5aはボールが観察者から遠くにあ
る状態を示し、図5bは視距離にある状態を示し、図5cは
接近している状態を示す。図5bの状態では映像をシフト
する必要はなく、黒いストライプを左右両端に表示させ
る。また、ボールが観察者から遠去かるように移動する
場合には、図5aに示すように三角形の物体がボールに近
付くように映像をシフトする。さらに、ボールが観察者
に向かって接近してくる場合には、図5cに示すように三
角形の物体がボールから離れるようにシフトする。この
場合、黒いストライプも三角形の物体のシフト量と同じ
だけシフトさせる。このようにして三角形の物体および
画枠として作用する黒いストライプもシフトさせて、観
察者が注視しているボールと画枠との距離が変化するよ
うに見え、したがって立体視の改善されることになる。

【００１８】上述したように本発明においては、輻輳距
離がほぼ一定となるように水平方向の映像シフトを行う
が、この場合輻輳距離が視距離とほぼ等しくなるように
するのが好適である。しかし、本発明によれば、輻輳距
離と視距離とは或る許容範囲内で相違させることもでき
る。このことを次に説明する。視距離の逆数は一般に視
度、ジオプタと呼ばれている。図６のグラフからわかる
ように、輻輳距離は、±２ジオプタの範囲内で視距離と
は相違させることができる。この図６のグラフそのもの
は、1985年12月発行の「O plus E」, No.73,頁103 の図
138 に示されているものである。このグラフにおいて、
横軸は輻輳( MW: 輻輳角) を示し、縦軸は調節調節（視
度）（Ｄ：ディオプター）を示す。中央の４５°の実線
は輻輳−調節が完全に対応している部分で、その近傍の
領域は、焦点深度などによって許容できる範囲を示す。
外側の曲線は、両眼の融像限界を示し、黒点実線は最大
融像限界、その内側の点線は２重像状態から再度融像が
成立する範囲、更にその内側の破線（一点鎖線）は画像
呈示時間０．５秒にした時の融像限界を示す。この図か
ら分かるように、輻輳は調節値の±２ディオプター内に
あれば短時間提示で可能である。したがって、視距離を
L[m]とし、輻輳距離を L_H [m] とするとき、以下の式を
満足するように映像のシフトを行えば良いことになる。

【数４】 1/L-2＜1/ L_H ＜1/L+2 (L≦0.5) ---(1) 0＜1/ L_H ＜1/L+2 (L＞0.5) ---(2) 今、観察者の左眼の視線方向と虚像面の法線との角度を
θ_L とし、観察者の右眼の視線方向と虚像面の法線との
角度をθ_R とし、左右眼球の眼幅をｄ（ｍ）としたと
き、輻輳距離 L_H の逆数は、（ｔａｎθ_L ＋ｔａｎ
θ_R ）／ｄで表されるので、上述した式は次のように表
すことができる。

【数５】 1/L−2 ＜（tan θ_L ＋tan θ_R )/d ＜ 1/L＋2 (L ≦0.5) ---(1') 0 ＜（tan θ_L ＋tan θ_R )/d ＜ 1/L＋2 (L ＞0.5) ---(2')

【００１９】本発明においては、映像のシフトにあたっ
ては、上述した関係を満足するよう左右の映像の少なく
とも一方を水平方向にシフトさせるようにしてもよい。
本発明においては、表示されている画像中の任意の対象
物において視距離と輻輳距離とが上述した範囲内で一致
するように左右の映像をシフトするのが好適である。そ
のためには、注視点検出を行い、注視している対象物の
輻輳距離が視距離とが上述した範囲内で一致するように
映像をシフトするのが望ましい。つまり、例えば三角錐
を注視していると判断した場合には、三角錐に対する視
距離と輻輳距離とが上述した範囲内で一致するように映
像のシフトを行う。

【００２０】

【発明の実施の形態】図面に基づき本発明の実施例を説
明する。図７は、本発明の一実施例の全体的な構成を示
すものである。本実施例では、立体視ディスプレイ装置
として頭部装着型映像表示装置（以下、ＨＭＤとも称す
る）に適用した場合を例として挙げて説明する。

【００２１】図７は、観察者（使用者）が装着している
状態でのＨＭＤの外観構造を示し、図８は、主に表示光
学系と信号処理系の構成を示す。ＨＭＤ１００は、図７
のように、表示素子である例えばＬＣＤや該ＬＣＤの像
を観察者の眼に誘導するための光学系が組み込まれた本
体と、この本体を観察者の顔面に装着するための支持機
構を備えている。

【００２２】図７中、１０１はディスプレイ本体部を示
し、これは使用時には観察者の顔面に保持されるよう支
持部材が頭部を介して固定している。その支持部材とし
ては、ここでは、一端を前記ディスプレイ本体部１０１
に接合し、観察者のこめかみから耳の上部にかけて延在
する左右の前フレーム１０２と、該前フレーム１０２の
他端に接合され、観察者の側頭部を渡るように延在する
左右の後フレーム１０３と、前記左右の後フレーム１０
３の他端に挟まれるように自らの両端を一方づつ接合
し、観察者の頭頂部を支持する頭頂フレーム１０４とか
ら構成されている。

【００２３】また、前記前フレーム１０２における前記
の後フレーム１０３との接合部近傍には、弾性体からな
るリヤプレート、例えば金属板バネ等で構成されたリヤ
プレート１０５が接合されている。このリヤプレート１
０５は、前記支持部材の一翼を担うリヤカバー１０６が
観察者の後頭部から首のつけねにかかる部分で耳の後方
に位置して支持可能となるように接合されている。

【００２４】また、図７中、１２２は映像・音声信号等
を外部から送信するためのケーブルを示す。該ケーブル
１２２は、一端を電装部品（例えば図８参照）に接続
し、頭部フレーム１０４、後フレーム１０３、前フレー
ム１０２、リヤプレート１０５の内部を介してリヤカバ
ー１０６の後端部より外部に突出している。そして、こ
こでは、このケーブル１２２は、図７に示すようにビデ
オ再生装置１２０に接続されている。また、１２０ａは
ビデオ再生装置１２０のスイッチやボリュウム調整部等
の操作部、１０９はイヤホーンである。

【００２５】なお、ケーブル１２２は先端をジャックに
して、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。更に、ＴＶ電波受信用チューナーに接続してＴＶ観
賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピュ
ータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメッ
セージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪魔
なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部か
らの信号を電波によって受信するようにしてもかまわな
い。更にまた、本ＨＭＤ１００は電源をバッテリーとす
るものでも商用電源を使用するものであってもよい。

【００２６】本体部内部の表示及び光学系は、図８に示
すように、左眼１０Ｌ用の左ＬＣＤ１１Ｌ，左接眼光学
系１２Ｌと、右眼１０Ｒ用の右ＬＣＤ１１Ｒ，右接眼光
学系１２Ｒとを有する構成のものとすることができる。
ＬＣＤ１１Ｌ，１１Ｒが左右の各ＬＣＤドライバー回路
（ＬＣＤドライブ回路）３２Ｌ，３２Ｒにより駆動さ
れ、その各表示面に映像が表示されるとき、左右の映像
は、それぞれの像を拡大する接眼光学系１２Ｌ，１２Ｒ
を通して観察者の眼１０Ｌ，１０Ｒに与えられ、観察者
は拡大虚像を見ることができる。

【００２７】本実施例では、このように、観察者の左眼
１０Ｌ、右眼１０Ｒのそれぞれの前に位置することとな
るように、それぞれ左ＬＣＤ１１Ｌ，右ＬＣＤ１１Ｒを
含む２つの映像表示系と、それぞれ左接眼光学系１２
Ｌ，右接眼光学系１２Ｒによる２つの光学系とを頭部装
着式のディスプレイ本体部１０１内に収納し、一方、映
像再生器３１から立体視の表示映像ソースとなる左右映
像信号が左右ＬＣＤドライバー回路３２Ｌ，３２Ｒへ与
えられ、左右のＬＣＤ表示面に左右の映像を表示させる
ようにする。ここで、映像信号そのものは従来の立体視
ディスプレイ装置における映像信号と同様のものであ
り、したがって映像シフトを行わない場合には、図１に
示すような映像が表示されることになる。本実施例にお
いては、図３および４に付いて説明したように輻輳距離
が時間に対してほぼ固定となるとともに視距離ともほぼ
等しくなるように左右の映像の双方を水平方向にシフト
するものである。

【００２８】図８に示すように、本例では、前述した映
像再生器３１、及び左右ＬＣＤドライバー回路３２Ｌ，
３２を有する構成に加え、映像再生器３１からのＬＣＤ
ドライバー回路への映像信号供給系に対し挿入した左右
の映像シフト回路３８Ｌ，３８Ｒを備える。更に、ＨＭ
Ｄを装着した観察者の視線方向角を検出し、及び映像を
シフトさせるのに必要なシフト量を得るため、光源１５
と視線検出器１６を備えるとともに、これに関連して、
図示の如くライン信号抽出回路３５、相関計算部３６、
シフト量計算部３７を備えている。これらの高原１５お
よび視線検出器１６は、ＬＣＤ１１Ｌ，１１Ｒや拡大レ
ンズ１２Ｌ，１２Ｒなどと一緒にディスプレイ本体部１
０１内に設ける。

【００２９】ライン信号抽出回路３５には、左右の映像
信号を入力するとともに視線検出器１６の出力信号を入
力し、そのライン信号抽出回路３５の出力は相関計算部
３６に与える。相関計算部３６の出力はシフト量計算部
３７に入力し、そのシフト量計算部３７の出力を映像シ
フト回路３８に供給する。ここで、ライン信号抽出回路
３５、相関計算部３６及びシフト量計算部３７は、これ
らを含んで、後述の如くに視線検出に基づき観察者の注
視点座標を決定し、左右の映像信号間の相関を取りシフ
ト量を決定する手段を構成する。

【００３０】本実施例では、左右の映像の双方を水平方
向にシフトするが、本発明によれば、いずれか一方の映
像をシフトすることもできる。例えば右映像のみをシフ
トする場合には、視線検出器１６を観察者の左眼１０Ｌ
の視線を検出するものとして設けらることができる。こ
のようにするときは、視線検出する方の右眼の映像シフ
トしないので、シフトによって視線がふらつくといった
ようなことをも避けつつ、より適切に必要な映像シフト
を実現できる。

【００３１】図８にも示されるように、観察者の両眼１
０Ｌ，１０Ｒの前には、ＬＣＤ１１Ｌ，１１Ｒと該ＬＣ
Ｄ面（２２Ｌ，２２Ｒ）上の像を拡大する接眼光学系１
２Ｌ，１２Ｒとがそれぞれ配置されており、拡大像の中
で観察者の注視している部分は、本実施例では左眼１０
Ｌの視線方向を検出することで分かる。実際の構成とし
ては、視線方向の検出の方式は、例えば、赤外線のよう
に見えない波長の光を発する光源を光源１５として用
い、該光源と、角膜で反射した光を捕らえるレンズ部１
７と、光検出器部１８とからなるものとして構成するこ
とができる。そして、これからの信号はライン信号抽出
回路３５に入力する。

【００３２】〔視線検出器〕図９は、視線検出器１６に
適用できる好適構成例を示す。本例では、観察者の眼球
の角膜からの反射光を検出する方法として、シリンドリ
カルレンズと１次元センサ（１次元ＰＳＤ）の組み合わ
せ２つを使用する。同図において、不図示の光源から使
用者の眼球に向けて光が発せられ、その眼球からの反射
光が光検出器で検出されるものとする。かかる装置にお
いて、図示の如く、シリンドリカルレンズとフォトディ
テクタである１次元センサによる光検出系の組と、もう
一方の同様のシリンドリカルレンズと１次元センサとに
よる光検出系の組との２組が用いられる。一方の組は、
それぞれ、図示のような位置関係で配置するシリンドリ
カルレンズ４１ａと１次元ＰＳＤ４２ａとの組み合わせ
からなり、また、他方の組は、それぞれ、図示のような
位置関係で配置するシリンドリカルレンズ４１ｂと１次
元ＰＳＤ４２ｂとの組み合わせからなる。

【００３３】角膜から反射した光（眼球からの反射光）
の一部は、シリンドリカルレンズ４１ａに入射する。こ
のシリンドリカルレンズ４１ａは、垂直方向に球面形状
になっている。そして、該シリンドリカルレンズ４１ａ
と組み合わされる１次元ＰＳＤ４２ａはこの球面の焦点
位置に配置されているので、水平方向に長い光の一部が
１次元ＰＳＤ４２ａに入射する。従って、視線方向の変
化に伴い、眼球の垂直方向の回転によりシリンドリカル
レンズ４１ａへの垂直方向の入射角度が変化し、焦点面
上で光は垂直方向に移動する。つまり、１次元ＰＳＤ４
２ａへの入射位置が変化するので眼球の垂直方向の回転
が検出できる。一方、シリンドリカルレンズ４１ｂと１
次元ＰＳＤ４２ｂは、図示の如く、上記シリンドリカル
レンズ４１ａ及び１次元ＰＳＤ４２ａの組み合わせのも
のとは、それぞれ対応する要素のものが９０°回転した
関係で配置されており、同様の作用により、上記の場合
に準じて眼球の水平方向の回転が検出できる。

【００３４】結果として、上記構成により、眼球の回転
つまり視線方向を検出できる。この方法は、レンズと２
次元ＰＳＤによる視線検出法と比べ安価に構成できると
いうメリットを有する。これは、１次元ＰＳＤは２次元
ＰＳＤと比べ大幅に安価であるからであり、低コストで
視線検出装置が実現できる。

【００３５】しかして、垂直回転検出の１次元ＰＳＤ４
２ａの出力は、観察者が注視している点の垂直座標
（ｙ）つまりラインを示す。一方、水平回転検出の１次
元ＰＳＤ４２ｂの出力は、観察者が注視している点の水
平座標（ｘ）を示す。かくて、これにより観察者の注視
点座標（ｘ，ｙ）を決定することができる。

【００３６】この場合は、上記の如くに１次元ＰＳＤ４
２ａ，４２ｂの使用によって装置コストの低減が図れる
上、一方の１次元ＰＳＤ４２ａが検出した信号をもと
に、左右映像信号から垂直座標（ｙ）に相当する水平ラ
インの映像信号をそれぞれ抽出し、その抽出した左右の
映像信号を他方の１次元ＰＳＤ４２ｂが検出した信号を
もとに相関計算を行いシフト量を決定するよう構成する
場合においても、それぞれのセンサ出力は独立に処理す
ることができ、回路をシンプルにし得て、この点でも低
コスト化が図れる。

【００３７】本例の場合は、上述のようにして得られる
１次元ＰＳＤ４２ａの出力信号は、前記図８におけるラ
イン信号抽出回路３５に入力され、また、１次元ＰＳＤ
４２ｂの出力信号は、同図における相関計算部３６に入
力されて、使用されるものとすることができる。もっと
も、１次元センサを使用する図９の構成例に限られるも
のではなく、本発明は、２次元センサ（２次元ＰＳＤ）
を採用する構成で実施することを妨げるものではないこ
とはいうまでもない。

【００３８】図８の構成に戻り、上記に例示したような
視線検出器１６からの信号が与えられるライン信号抽出
回路３５には、映像再生器３１からの左右の映像信号も
入力され、映像信号の中から左眼が注視している映像ラ
インだけを左右とも抜き出し、次に、抜き出した左右の
ライン信号の相関計算をする。即ち、ここでは、決定し
た注視点座標（ｘ，ｙ）信号をもとに、左右映像信号か
ら垂直座標ｙに相当する水平ラインの映像信号をそれぞ
れ抽出し、抽出した左右の映像信号を水平座標ｘをもと
に相関計算を行い、そしてシフト量を決定する。

【００３９】〔ライン信号抽出及び相関計算〕このよう
なライン信号の抽出と相関計算についての例を説明す
る。まず、図１０に概念図を示す。いま、例えば左右の
映像（前記の原理説明で示した三角錐と球による映像）
があり、観察者の左眼は×印で示したように球に注視し
ているとする。この注視している部分の座標を（ｘ’，
ｙ’）とする。注視点検出は、既述した手法で行われ、
当該部分の座標（ｘ’，ｙ’）は決定される。

【００４０】次に、左右の映像信号の中からラインｙ’
の信号だけを左右とも抜き出す。これにより、上記座標
（ｘ’，ｙ’）における垂直座標ｙ’に相当する水平ラ
インの映像信号が左ｙ’ライン映像信号、右ｙ’ライン
映像信号としてそれぞれ抽出される。そして、こうして
抽出したら、次に、その抽出左右ｙ’ライン映像信号を
対象にして、上記座標（ｘ’，ｙ’）における水平座標
ｘ’を基に相関を演算をする。例えば、左ｙ’ライン映
像信号の中からｘ’を中心とした信号（ｘ’±Δｘ分相
当の信号）と右ｙ’ライン映像信号との相関を取る。相
関計算は、好適には、以下の計算式にしたがって行なう
ことができる。

【数６】

【００４１】結果として得られる上式左辺のＳ（τ）か
ら、左映像の水平方向の座標ｘ’に存在する信号と最も
相関の強い右映像信号との時間差が分かる。つまり、こ
の時間差から視差量が分かる。シフト量計算部３７で
は、かくして得られる情報に基づき、映像を水平方向に
シフトさせるべきシフト量を求める。このようにして、
シフト量の決定に際し、左右の映像信号間の相関を取る
ことによってシフト量を決定でき、高い精度で必要なシ
フト量を得ることができる。また、上記の方法に従え
ば、相関計算は２次元の映像信号のうち、１つの水平ラ
イン信号だけで行えるので、計算スピードも速く、処理
も迅速となる。

【００４２】ライン信号抽出回路３５及び相関計算部３
６についての実際の回路例の一つを図１１に示す。本例
では、図示のように、左ラインメモリ４６Ｌ、右ライン
メモリ４６Ｒ、カウンタ４５、掛け算器４７、積分器４
８を備える構成である。各ラインメモリ４６Ｌ，４６Ｒ
には映像再生器３１からそれぞれ左右映像信号が供給さ
れ、また、カウンタ４５からホールド信号が与えられ
る。該カウンタ４５には、水平同期信号を入力するとと
もに、指定ライン情報を入力し、ここでは、そのライン
情報を視線検出で決定された注視点座標のｙ座標情報に
応じて設定する。

【００４３】上記構成においては、水平同期信号のパル
スをカウンタ４５でカウントし、視線検出して得た指定
ライン数になったとき左右の映像信号をラインメモリ４
６Ｌ，４６Ｒに書き込む。そして、ラインメモリに書き
込まれた映像信号の内、必要な信号のみを取り出し、掛
け算器４７、積分器４８で掛け算と積分を行うことによ
って視差信号を取り出すことができる。

【００４４】上述したようにして求めた視差情報に基づ
いて映像シフトのためのシフト量を決定することができ
る。図８において、例えば、ライン信号抽出及び相関計
算によって得られる視差信号はシフト量計算部３７へと
入力され、該シフト量計算部３７では、適用するＨＭＤ
の設定された視度に対応する視差とこの視差信号を比較
し、その差分をシフト量とすることができる。

【００４５】〔シフト〕本発明に従う水平方向への映像
シフトの原理は、図３、図４あるいは図５を参照して既
に述べた通りであるが、更に補足すれば、図１２のよう
に、輻輳距離と視距離とを一致させるためには以下の式
を満足しなければならない。

【数７】 Ｌ（ｔａｎθ_L ＋ｔａｎθ_R ）＝ｄ ---(4) ここで、θ_L は左眼の視線方向角、θ_R は右眼の視線方
向角、Ｌは虚像面２６までの距離（視距離）、ｄは眼幅
である。輻輳角はθ_L ＋θ_R で表されるものである。

【００４６】一方、右ＬＣＤ面（表示面２２Ｒ）上での
表示位置と右眼視線方向角θ_R との関係は、次式で示さ
れる。

【数８】 ｔａｎθ_R ＝ｘ_R ／ｆ ---(5) ここで、ｆは適用する接眼レンズの焦点距離、ｘ_R は表
示の位置を表す。よって、

【数９】 ｘ_R ＝（ｆ／Ｌ）・（ｄ−Ｌｔａｎθ_L ） ---(6) を満足するように映像シフトを行わせればよい。

【００４７】即ち、上記式４は、これをｔａｎθ_R につ
いて整理して、次のように表せる。

【数１０】 （ｔａｎθ_L ＋ｔａｎθ_R ）＝ｄ／Ｌ ---(7) ∴ ｔａｎθ_R ＝（ｄ／Ｌ）−ｔａｎθ_L ---(8)

【００４８】なお、前記式１は、基本的に上記式４の関
係を基礎として導かれ、上記式７の変形、即ち、

【数１１】 （ｔａｎθ_L ＋ｔａｎθ_R ）／ｄ＝１／Ｌ ---(9) の関係に対し、更に±２ジオプタの許容範囲を考慮して
誘導される。

【００４９】しかして、上記式８の右辺部分を、上記式
５の左辺ｔａｎθ_R に代入し、かつ、それをｘ_R につい
て整理すれば、上記に示した式６の関係が得られる。従
って、この式６を満足するように左右のＬＣＤ上に表示
される左右の映像信号（元映像）をシフトすれば輻輳距
離と視距離とを一致させことができる。

【００５０】ここでは、前述の視差計算によりシフト前
における右眼映像の表示位置が分かるので、この表示位
置と上式のｘ_R を比較しその差分をシフトすればよい。
こうしてシフト量を決定でき、これに基づくシフト量信
号が図８の左右の映像シフト回路３８Ｌおよび３８Ｒに
入力され、映像再生器３１から供給される左右の映像信
号を互いに反対方向に等しい量だけ水平にシフトさせ
る。実際のシフト手段は、例えば、ＬＣＤドライブ回路
へ映像信号を入力する前段にその遅延時間を可変制御可
能な遅延回路を挿入し、その遅延時間をシフト量信号に
応じて制御する構成のものとすることができ、本例でも
かかる構成であってよい。

【００５１】上述したようにしてシフトされた左右の映
像信号は、左右のＬＣＤドライバ回路３２Ｌおよび３２
Ｒに入力され左右のＬＣＤ１１Ｒ上にシフトされた映像
を表示する。

【００５２】以上のようにして、ＨＭＤを装着している
観察者に対し、前記図3A, 3B, 3Cに示すように水平方向
にシフトされた映像が表示面２２Ｌ，２２Ｒ上に表示さ
れる。このとき、観察者には図４のようにボールと三角
形の物体との相対距離が変化する映像が与えられ、この
場合、注視しているボールの輻輳距離はほぼ固定となっ
て視距離とほぼ等しくなるので、自然な立体視を適切に
実現することができる。このように、立体感を保ちつつ
視距離と輻輳距離とは一致し、しかも、斯く一致するよ
うに電気的にＬＣＤ表示面上に表示する映像をシフトす
ることができ、本ＨＭＤ１００は、メカ機構も不要であ
り、装置の小型化も図れる等、前掲文献のものの問題も
良好に解消することができ、特に頭部装着式映像表示装
置に適用して好適な立体視ディスプレイ装置を提供でき
る。

【００５３】次に、本発明の他の実施例を説明する。本
実施例（第２実施例）では、左右の視野枠が融像しない
よう光学系を配置することによって、視野枠による立体
感の低下を抑えんとするものである。本発明に従って注
視点の輻輳角を固定にし他の像の輻輳角を変化させる方
式の場合には、視野枠の輻輳角が固定になっていると中
央部分と注視点との距離差は変化しないため、注視点如
何では、場合により注視点の立体感が低下してしまうと
いうおそれがある。そこで、本実施例では、視野枠を立
体融像させないことによりこの問題をも解決しようとす
るものである。

【００５４】図１３は、本実施例の要部の構成例であ
る。同図には、本実施例に従う場合の左右のＬＣＤ１１
Ｌ，１１Ｒ、接眼光学系１２Ｌ，１２Ｒの配置を示して
ある。これらは、図示のように、前記実施例（第１実施
例）の場合のもの配置に対し、左右の光学系の光軸が外
向きに広がるよう傾けて配置してある。即ち、左光軸と
右光軸は虚像方向に向かって広がるように設定される。

【００５５】他の構成部分については、第１実施例と基
本的に同様であってよい。従って、例えば図８の如くに
ライン信号抽出及び相関計算、並びにシフト量計算によ
り右映像のシフトを行わせる場合は、次のような処理内
容のものとできる。本実施例でも、映像再生器からの左
右の映像信号もライン信号抽出回路に入り、映像信号の
中から左眼が注視している映像ラインだけを左右とも抜
き出し、抜き出した左右のライン信号の相関計算をし、
その結果得られる視差信号により、ＨＭＤの設定された
視度に対応する視差とその視差信号を比較し、その差分
をシフト量として得る。そして、そのシフト量信号によ
り右映像信号を水平シフトさせ、右ＬＣＤ１１Ｒ上に映
像を表示させる一方、左映像信号については元映像のま
ま左ＬＣＤ１１Ｌ上に映像を表示させることができる。

【００５６】しかして、本実施例においては、この場
合、観察者の両眼１０Ｌ，１０Ｒの前には、図１３の如
くにＬＣＤ１１Ｌ，１１Ｒと光学系１２Ｌ，１２Ｒとが
それぞれ配置されており、結果、このように配置したと
き、中央部分のみが立体融像でき、左端と右端の周辺部
分は片眼でのみ見ていることになり立体融像できない。
よって、本実施例によると、第１実施例の作用効果に加
え、視野枠と中央部分にある注視点との距離感は薄らぎ
注視点の立体感は低下しない。つまり、視野枠が融像さ
れないため注視点と視野枠との距離感は感じられない。
こうして、視野枠による立体感の低下をも抑えるように
することができる。

【００５７】次に、本発明の更に他の実施例について、
図１４により説明する。視線検出については、光源と光
検出器を用いるタイプのものを既に説明してきており、
特に、好適例としてのシリンドリカルレンズと１次元セ
ンサの組み合わせの構成や、また２次元ＰＳＤによるも
のについても触れてきたが、本実施例（第３実施例）
は、観察者の眼の視線方向の角度を計測する場合の変形
例の更に他の手段を示すものでもある。具体的には、観
察者の眼の周りの皮膚上に電極を接触させて眼球の回転
角を測定する視線検出器をＨＭＤに備えるようにした場
合の例を示す。

【００５８】図１４は、このタイプの視線検出器を具備
させたＨＭＤ１００の概略構成を表している。図示例で
は、ＨＭＤ１００の左右接眼部のうち、左接眼部の近く
にネジ５１で位置調整できるパッド５２が備えられてい
て、そのパッド５２の表面には電極５３が設けられてい
る。該電極５３は、観察者の左眼の周りの皮膚上に接触
させることにより、観察者の左眼の視線方向に応じた信
号を得て、その眼球の回転角の測定の用に供される。他
の構成部分については、本実施例でも、第１実施例（ま
たは、第２実施例）と基本的に同様であってよい。

【００５９】本実施例では、装着者（観察者）は本ＨＭ
Ｄ１００を装着したあと、上記ネジ５１を回してパッド
５２の電極５３側の面を眼の周辺の皮膚に当たるように
調整する。この電極５３からの信号は眼球回転角を表し
ており、従って、これにより注視点検出が行え、これま
での第１、第２実施例と同様に、この信号を基にライン
信号抽出や相関計算を行うことができる。本発明は、こ
のようして実施してもよく、前記各実施例と同様の作用
効果を奏する。なお、上記電極５３については、例え
ば、その電極をＨＭＤの内側に向かってのびる板バネに
取り付けるようにしてもよい。

【００６０】次に、本発明の更に他の実施例について説
明する。本実施例（第４実施例）は、更に、次のような
点からの考察に基づくものであり、前記各実施例を発展
させている。これまでに説明してきた実施例では、注視
点の輻輳角は元の映像の注視点の奥行き距離とは関係無
く視度の距離に略一致するよう設定を行って、既述の水
平方向への映像シフトを伴う映像表示をなすことを基礎
としてきたものである。

【００６１】ここで、輻輳角が大きく変動するような映
像が対象となる場合を考えたとき、この方法であると、
例えば、背景がなく単一の物体のみが動く映像の場合に
は、映像の大きさが変わるだけで奥行き方向は変化せず
立体感が損なわれることがあるという可能性があり、そ
れ故に、これをも解消できれば、更に効果的な立体視デ
ィスプレイ装置を実現できる。そこで、本実施例では、
元映像の輻輳距離の変動を視距離の近傍の領域内に圧縮
して輻輳距離に変化を与えるようにするものである。

【００６２】図１５及び図１６は、本実施例において映
像を水平方向にシフトする場合のその内容を説明する図
であり、図１５に、元映像の輻輳（シフト前の輻輳）と
シフトした後の輻輳の関係を示してある。ここでは、元
映像の輻輳（（ｔａｎθ_L ’＋ｔａｎθ_R ’）／ｄ）
が、いま、図中横軸の最小値αから最大値βまで変動す
るとしたとき、縦軸のシフト後の輻輳（（ｔａｎθ_L ＋
ｔａｎθ_R ）／ｄ）は視距離Ｌの逆数（１／Ｌ）を中心
とした±２ジオプタ内（（１／Ｌ）−２〜（１／Ｌ）＋
２）で比例に変化する（値αから値βへと大きくなるに
従い、大きくなる）。

【００６３】このとき、物体の奥行き距離は、図１６に
示したように変換される。図１６（ａ）はシフト前の映
像を示しており、物体が遠距離から近距離まで大きく変
化する。しかし、本実施例に従い、これを図１５に示し
たように変換すると視距離Ｌを中心とした近傍（ジオプ
タ±２）内で変化する物体となる（図（ｂ））。 この
ような変換は、例えば前記図８におけるブロック図のシ
フト量計算部３７内で上記図１５の関数にそって計算を
行えばよい。なお、本実施例においても、他の構成部分
については、第１実施例と同様であってよく、本実施例
（第４実施例）は、この第１実施例の場合のほか、前記
第２、第３実施例でも適用可能である。

【００６４】本実施例によれば、こうして、背景がなく
単一の物体のみが動く映像の場合にも対応でき、第１実
施例（または第２実施例、あるいは第３実施例）と同様
の作用効果を奏するのに加え、たとえ輻輳角が大きく変
動する映像においても、シフトを行うことで設定した視
度の距離Ｌを中心とした狭い輻輳領域（図示例では、Ｌ
±２）だけで変動するので立体感は保ったまま自然な立
体視を表現できる。特に、前記式１を満足するよう左右
の映像の少なくとも一方を水平方向にシフトする方式と
組み合わせて実施するとき、両者の利点の両立を図れて
より効果的である。なお、図１５に例示した態様では、
シフト後の輻輳はシフト前の輻輳に比例しているが、本
発明はこれに限るものではなく、非線型でもよい。

【００６５】以上、図を参照して、特定の実施例、変形
例等について述べたが、本発明は、それらに限定される
ものではい。例えば、主に頭部装着式映像表示装置を例
に説明したが、その他これ以外の立体視ディスプレイの
ための視覚表示システムに適用できる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、立体視のため映像を表
示手段の表示面に表示する場合に、輻輳距離が実時間で
ほぼ固定となるように表示面上に表示する映像を電気的
に水平方向にシフトさせることにより自然な立体視が可
能となる。さらに、この輻輳距離が視距離とほぼ一致す
るようにシフトする場合にはさらに自然の立体感を改善
することができる。本発明では、映像を電気的にシフト
するものであるから従来のようなメカ機構が不要とな
り、したがって装置全体を容易に小型かつ軽量とするこ
とができる。

【００６７】また、従来のような使用表示パネルやレン
ズ等を機械的に移動しないことから、頭部装着型映像表
示装置に適用する場合であっても、その移動に要する部
品を動かすための空間をこの種装置の眼前本体部内に確
保したり、しかも、そのための移動機構も当該本体部に
組み込んだり、あるいはまた、観察者が頭部装着したそ
の使用観察中に、常時、振動などの影響を受けて見づら
くなるなどすることもなくなる。さらに、小型、軽量、
部品点数の減少を実現することができ、更には装置電源
がバッテリー駆動の場合も不必要な電力消費も回避し得
て、特にこの種装置に適用して好適な立体視ディスプレ
イ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａ〜１ｃは従来の立体視ディスプレイ装置
における映像の変化を示す線図である。

【図２】図１に示す映像の変化に対応する見え方を示す
線図である。

【図３】図３ａ〜３ｃは本発明による立体視ディスプレ
イ装置における映像の変化を示す線図である。

【図４】同じく、本発明における映像の見え方を示す線
図である。

【図５】図５ａ〜５ｃは、本発明における映像の変化の
他の例を示す線図である。

【図６】人間の眼の輻輳と調節との関係を示すグラフで
ある。

【図７】本発明による立体視ディスプレイ装置の１実施
例の構成を示す図である。

【図８】同じくその詳細な構成を示すブロック図であ
る。

【図９】同じくその視線検出器の一例の構成を示す図で
ある。

【図１０】同じく、ライン信号抽出、及び相関計算にお
ける処理内容の説明に供する線図である。

【図１１】ライン信号抽出、及び相関計算のための具体
的回路例を示すブロック図である。

【図１２】本発明による映像のシフトの説明に供する線
図である。

【図１３】本発明の他の実施例の要部の構成を示す線図
である。

【図１４】本発明の更に他の実施例の要部の構成を示す
線図である。

【図１５】同じく、本発明の更に他の実施例を示すもの
で、シフト前の輻輳とシフト後の輻輳との関係を示すグ
ラフである。

【図１６】図１６ａおよび１６ｂは同例の説明に供する
線図である。

【符号の説明】

１０Ｌ 左眼 １０Ｒ 右眼 １１Ｌ 左ＬＣＤ １１Ｒ 右ＬＣＤ １２Ｌ 左接眼光学系 １２Ｒ 右接眼光学系 １５ 視線検出器 １６ 光源 １７ レンズ １８ 光検出器 ２１Ｌ 左ＬＣＤ枠 ２１Ｒ 右ＬＣＤ枠 ２２Ｌ 左表示面 ２２Ｒ 右表示面 ２５ 黒表示（非画像部分） ２６ 虚像面 ３１ 映像再生器 ３２Ｌ 左ＬＣＤドライバ回路 ３２Ｒ 右ＬＣＤドライバ回路 ３５ ライン信号抽出部 ３６ 相関計算部 ３７ シフト量計算部 ３８Ｌ，３８Ｒ 左右の映像シフト回路 ４１ａ，４１ｂ シリンドリカルレンズ ４２ａ，４２ｂ １次元ＳＰＤ ４５ カウンタ ４６Ｌ 左ラインメモリ ４６Ｒ 右ラインメモリ ４７ 掛け算器 ４８ 積分器 ５１ ネジ ５２ パッド ５３ 電極 １００ ＨＭＤ １０１ ディスプレイ本体部 １０２ 前フレーム １０３ 後フレーム １０４ 頭頂フレーム １０５ リヤプレート １０６ リヤカバー １２０ ビデオ再生装置 １２０ａ 操作部 １２２ ケーブル

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立体画像を構成する左右の映像を表示面に
   表示する表示手段と、輻輳距離が時間的にほぼ固定とな
   るように、前記表示手段で表示される左右の映像の少な
   くとも一方を水平方向にシフトする映像シフト手段とを
   具えることを特徴とする立体視ディスプレイ装置。
2. 【請求項２】前記表示手段は、輻輳距離が時間的に変化
   するような立体映像を構成する左右の映像を表示するも
   のとし、前記映像シフト手段は、前記輻輳距離が視距離
   とほぼ一致するように左右の映像の少なくとも一方を水
   平方向にシフトするものとしたことを特徴とする請求項
   １に記載の立体視ディスプレイ装置。
3. 【請求項３】前記表示手段で表示される左右の映像をそ
   れぞれ拡大して観察者の右眼および左眼へ導く光学手段
   と、前記表示手段および光学手段を観察者の頭部または
   顔面上に支持する支持手段とを設けたことを特徴とする
   請求項２に記載の立体視ディスプレイ装置。
4. 【請求項４】前記輻輳距離を L_H [m〕とし、視距離をL
   [m]とするとき、前記映像シフト手段は、前記表示手段
   で表示される左右の映像の少なくとも一方を、 【数１】 １／Ｌ−２＜１／L _H ＜１／Ｌ＋２ （Ｌ≦０．５） ０＜１／L _H ＜１／Ｌ＋２ （Ｌ＞０．５） なる条件を満足するようにシフトすることを特徴とする
   請求項２に記載の立体視ディスプレイ装置。
5. 【請求項５】前記映像シフト手段は、映像シフト後の輻
   輳距離が、シフト前の輻輳距離が大きくなるにしたがっ
   て大きくなるように映像のシフトを行なうものであるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の立体視ディスプレイ装
   置。
6. 【請求項６】前記表示手段の表示面の中の特定の一部分
   の領域を指定する領域指定手段と、前記指定した一部分
   領域の視差を演算する視差演算手段と、この演算された
   視差に基づいて映像シフト量を決定するシフト量決定手
   段とを具え、前記映像シフト手段は、前記一部分領域に
   存在する像に対する輻輳距離と、視距離とがほぼ一致す
   るように映像をシフトするものであることを特徴とする
   請求項２に記載の立体視ディスプレイ装置。
7. 【請求項７】前記領域指定手段が、観察者が注視してい
   る領域を検出する注視領域検出手段を具えることを特徴
   とする請求項６に記載の立体視ディスプレイ装置。
8. 【請求項８】前記注視領域検出手段が、観察者の何れか
   一方の眼の視線方向の角度を検出する視線方向角計測手
   段と、この視線方向角計測手段からの出力に基づいて観
   察者の注視点の座標(x, y)を検出する手段とを具え、前
   記視差演算手段が、前記注視点の座標に基づいて左右の
   映像信号間の相関を取って視差を求めるものとしたこと
   を特徴とする請求項７に記載の立体視ディスプレイ装
   置。
9. 【請求項９】前記検出した注視点の座標(x, y)に基づい
   て視差を求める前記視差演算手段が、左右の映像信号か
   ら、注視点の垂直座標 yに相当するラインの映像信号を
   それぞれ抽出し、これら抽出した映像信号に対して水平
   座表 xに基づいて相関計算を行って視差を求めるもので
   あることを特徴とする請求項８に記載の立体視ディスプ
   レイ装置。
10. 【請求項１０】前記映像シフト手段は、左右の映像の双
    方を同じシフト量だけ互いに反対方向にシフトするもの
    であることを特徴とする請求項８に記載の立体視ディス
    プレイ装置。
11. 【請求項１１】前記映像シフト手段は、観察者の他方の
    眼で観察される映像のみをシフトするものであることを
    特徴とする請求項８に記載の立体視ディスプレイ装置。
12. 【請求項１２】前記視線方向角計測手段が、観察者の一
    方の眼に向けて光を放射する光源と、眼から反射される
    光を検出する光検出器とを有する視点カメラを具え、前
    記光検出器は、第１のシリンドリカルレンズおよび第１
    の１次元センサと、第２のシリンドリカルレンズおよび
    第２の１次元センサとを有することを特徴とする請求項
    ８に記載の立体視ディスプレイ装置。
13. 【請求項１３】前記視差演算手段が、前記第１の１次元
    センサの出力信号の基づいて、左右の映像信号から垂直
    座標ｙに相当する水平ラインの映像信号をそれぞれ抽出
    し、これら抽出した左右の映像信号を、前記第２の１次
    元センサの出力信号に基づいて相関計算を行って視差を
    求めるものであることを特徴とする請求項１２に記載の
    立体視ディスプレイ装置。
14. 【請求項１４】映像を左方向にシフトする場合には、表
    示面の右端に、シフト量とほぼ同じ幅を有する黒いスト
    ライプを表示し、映像を右方向にシフトする場合には、
    表示面の左端に、シフト量とほぼ同じ幅を有する黒いス
    トライプを表示することを特徴とする請求項２に記載の
    立体視ディスプレイ装置。
15. 【請求項１５】左右映像の視野枠を非融像状態とするこ
    とを特徴とする請求項２に記載の立体視ディスプレイ装
    置。
16. 【請求項１６】前記表示手段が、右映像を表示する右映
    像表示装置と、左映像を表示する左映像表示装置とを具
    え、ディスプレイ装置はさらに、観察者の右眼によって
    観察される前記右映像の拡大虚像を形成する右拡大光学
    系と、観察者の左眼によって観察される前記左映像の拡
    大虚像を形成する左拡大光学系とを有し、前記映像シフ
    ト手段は、観察者の眼から虚像面までの距離をＬ
    〔ｍ〕、観察者の左眼の視線方向と虚像面に立てた法線
    との角度をθ_L 、観察者の右眼の視線方向と虚像面に立
    てた法線との角度をθ_R 、その左右の眼の眼幅をｄ
    〔ｍ〕とするとき、 【数２】 1/L−２＜（tan θ_L ＋tan θ_R ) ／ｄ＜ 1/L ＋２ (L≦0.5) ０＜（tan θ_L ＋tan θ_R ) ／ｄ＜ 1/L ＋２ (L＞0.5) を満足するように前記左右の映像の少なくとも一方を水
    平方向にシフトするものとしたことを特徴とする請求項
    １に記載の立体視ディスプレイ装置。
17. 【請求項１７】前記左右の映像表示装置および左右の拡
    大光学系を観察者の頭部または顔面に支持する支持手段
    を設けたことを特徴とする請求項１６に記載の立体視デ
    ィスプレイ装置。
18. 【請求項１８】前記映像シフト手段は、水平方向への映
    像のシフト後の輻輳角に比例する値(tanθ_L ＋tan
    θ_R )/d が、シフト前の輻輳角に比例する値(tanθ_L '+
    tanθ_R ' )/d が大きくなるにしたがって大きくなるよ
    うに映像のシフトを行なうものであることを特徴とする
    請求項１６に記載の立体視ディスプレイ装置。
19. 【請求項１９】前記表示手段の表示面の中の特定の一部
    分の領域を指定する領域指定手段と、前記指定した一部
    分領域の視差を演算する視差演算手段と、この演算され
    た視差に基づいて映像シフト量を決定するシフト量決定
    手段とを具え、前記映像シフト手段は、前記一部分領域
    に存在する像に対する輻輳距離と、視距離とがほぼ一致
    するように映像をシフトするものであることを特徴とす
    る請求項１６に記載の立体視ディスプレイ装置。
20. 【請求項２０】前記領域指定手段が、観察者が注視して
    いる領域を検出する注視領域検出手段を具えることを特
    徴とする請求項１９に記載の立体視ディスプレイ装置。
21. 【請求項２１】前記注視領域検出手段が、観察者の何れ
    か一方の眼の視線方向の角度を検出する視線方向角計測
    手段と、この視線方向角計測手段からの出力に基づいて
    観察者の注視点の座標(x, y)を検出する手段とを具え、
    前記視差演算手段が、前記注視点の座標に基づいて左右
    の映像信号間の相関を取って視差を求めるものとしたこ
    とを特徴とする請求項２０に記載の立体視ディスプレイ
    装置。
22. 【請求項２２】前記検出した注視点の座標(x, y)に基づ
    いて視差を求める前記視差演算手段が、左右の映像信号
    から、注視点の垂直座標 yに相当するラインの映像信号
    をそれぞれ抽出し、これら抽出した映像信号に対して水
    平座表 xに基づいて相関計算を行って視差を求めるもの
    であることを特徴とする請求項２１に記載の立体視ディ
    スプレイ装置。
23. 【請求項２３】前記映像シフト手段は、左右の映像の双
    方を同じシフト量だけ互いに反対方向にシフトするもの
    であることを特徴とする請求項２１に記載の立体視ディ
    スプレイ装置。
24. 【請求項２４】前記映像シフト手段は、観察者の他方の
    眼で観察される映像のみをシフトするものであることを
    特徴とする請求項２１に記載の立体視ディスプレイ装
    置。
25. 【請求項２５】前記視線方向角計測手段が、観察者の一
    方の眼に向けて光を放射する光源と、眼から反射される
    光を検出する光検出器とを有する視点カメラを具え、前
    記光検出器は、第１のシリンドリカルレンズおよび第１
    の１次元センサと、第２のシリンドリカルレンズおよび
    第２の１次元センサとを有することを特徴とする請求項
    ２１に記載の立体視ディスプレイ装置。
26. 【請求項２６】前記視差演算手段が、前記第１の１次元
    センサの出力信号の基づいて、左右の映像信号から垂直
    座標ｙに相当する水平ラインの映像信号をそれぞれ抽出
    し、これら抽出した左右の映像信号を、前記第２の１次
    元センサの出力信号に基づいて相関計算を行って視差を
    求めるものであることを特徴とする請求項２５に記載の
    立体視ディスプレイ装置。
27. 【請求項２７】映像を左方向にシフトする場合には、表
    示面の右端に、シフト量とほぼ同じ幅を有する黒いスト
    ライプを表示し、映像を右方向にシフトする場合には、
    表示面の左端に、シフト量とほぼ同じ幅を有する黒いス
    トライプを表示することを特徴とする請求項１６に記載
    の立体視ディスプレイ装置。
28. 【請求項２８】左右映像の視野枠を非融像状態とするこ
    とを特徴とする請求項１６に記載の立体視ディスプレイ
    装置。
29. 【請求項２９】前記第１の拡大光学系および第２の拡大
    光学系を、それらの光軸が虚像面に向かって発散するよ
    うに配置したことを特徴とする請求項２８に記載の立体
    視ディスプレイ装置。