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公開番号2025133191
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024030980
出願日2024-03-01
発明の名称画像表示装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20250904BHJP(光学)
要約【課題】画像表示装置において、高精細な撮像画像を取得し、自然で高品位な合成画像を表示する。
【解決手段】画像表示装置は、外界を撮像光学系103を通して撮像することで撮像画像を生成する撮像デバイスと、撮像画像と仮想画像との合成画像を表示する表示素子106と、該表示素子からの光を観察者の眼に導く表示光学系107と、外界における観察者の注視点までの距離である注視距離を取得する取得手段108と、注視距離に応じて撮像デバイスのフォーカシングを制御する制御手段205とを有する。撮像光学系の瞳径を、1.3mm以上、4.0mm以下とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
外界を撮像光学系を通して撮像することで撮像画像を生成する撮像デバイスと、
前記撮像画像と仮想画像との合成画像を表示する表示素子と、
該表示素子からの光を観察者の眼に導く表示光学系と、
前記外界における前記観察者の注視点までの距離である注視距離を取得する取得手段と、
前記注視距離に応じて前記撮像デバイスのフォーカシングを制御する制御手段とを有し、
前記撮像光学系の瞳径が、１．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下であることを特徴とする画像表示装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記合成画像を生成する生成手段をさらに有する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】
前記撮像デバイスは、前記撮像光学系により形成された外界像を撮像する撮像素子を有し、
前記撮像光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記撮像素子の画素ピッチをｐ（ｍｍ）とするとき、
πｆ／（３６０ｐ）≧１５．０
なる条件を満足する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４】
前記制御手段は、前記フォーカシングにおける調整量に応じて前記合成画像を生成する生成手段におけるカメラパラメータを変更する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５】
前記制御手段は、前記撮像デバイスの撮像倍率を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記合成画像を生成する生成手段に、前記撮像画像のうち前記注視点に対応する位置を含む領域をその外側の領域よりも高解像度とする処理を行わせる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７】
前記制御手段は、前記合成画像を生成する生成手段に、前記仮想画像のうち前記注視点に対応する位置を含む領域をその外側の領域よりも高解像度とする処理を行わせる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８】
前記制御手段は、前記合成画像を生成する生成手段に、前記仮想画像のうち前記注視距離より遠い距離に対応する領域にぼかし処理を行わせる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９】
前記撮像光学系の光軸と前記表示光学系の光軸とが互いに一致し、
前記撮像光学系の瞳と前記表示光学系の瞳とが光軸方向において６０ｍｍ以下の距離だけ離れている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１０】
前記取得手段は、前記観察者の視線を検出し、該視線に基づいて前記注視距離を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラと表示素子とを用いて映像を表示する画像表示装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）技術や拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）技術では、ビデオカメラにより撮像された外界の撮像画像である現実画像とＣＧ（Computer Graphics）等により作成された仮想画像とを融合させた合成画像を表示する。このような表示を行うビデオシースルー型の画像表示装置として、特許文献１、２等に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１３３７２５号公報
米国特許第１０，７３３，８００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ビデオシースルー型の表示装置では、人間にとって自然で高品位な合成画像を表示するために、仮想画像だけでなく、撮像映像の高精細化が必要となる。しかしながら、特許文献１、２等には、このような高精細な撮像映像を取得するための具体的な方法は開示されていない。
【０００５】
本発明は、高精細な撮像画像を取得でき、自然で高品位な合成画像を表示可能な画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての画像表示装置は、外界を撮像光学系を通して撮像することで撮像画像を生成する撮像デバイスと、撮像画像と仮想画像との合成画像を表示する表示素子と、該表示素子からの光を観察者の眼に導く表示光学系と、外界における観察者の注視点までの距離である注視距離を取得する取得手段と、注視距離に応じて撮像デバイスのフォーカシングを制御する制御手段とを有する。撮像光学系の瞳径が、１．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高精細な撮像画像を取得でき、自然で高品位な合成画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例１の画像表示装置の構成を示す図。
輻輳角と注視点との距離との関係を示す図。
実施例１におけるフォーカシングを示す図。
実施例１におけるフォーカシングを示す別の図。
撮像光学系の瞳径とベストピントＭＴＦとの関係を示す図。
撮像光学系の瞳径と被写界深度との関係を示す図。
実施例１における撮像光学系のＭＴＦを示す図。
実施例１における現実画像を示す図。
実施例１における現実画像を示す別の図。
実施例１における合成画像を示す図。
実施例１におけるカメラパラメータとしての撮像光学系の焦点距離と物体距離との関係を示す図。
実施例１における物体距離と撮像素子の画素数との関係を示す図。
実施例２における撮像光学系のＭＴＦを示す図。
実施例２における現実画像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は、実施例１の画像表示装置としてのビデオシースルー型ＨＭＤ（Head Mounted Display）１００の構成を示している。図１は、垂直断面図であり、観察者の眼１０２の視軸方向に＋Ｚ軸を定義し、Ｚ軸に対してＸ軸（水平方向）とＹ軸（垂直方向）を右手系座標で定義する。
（【００１１】以降は省略されています）

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