頭部着用ビデオシステムにおける動的視差修正のためのシステムと方法
【課題】表示装置と頭部着用ビデオソースとの間の変位距離に起因する視差を、修正する動的視差修正システムおよび方法を提示する。
【解決手段】上記システムは、表示装置、上記ビデオソース、およびコントローラを備える。上記ビデオソースは、対象を撮像しビデオデータを提供する。コントローラは、オフセット・ビデオデータを形成するために、上記ビデオソースから提供されるビデオデータを電気的にオフセット処理する。表示装置は、上記オフセット・ビデオデータを受信し当該データを表示する。表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼前に直接置かれ、上記ビデオソースは、ユーザの眼の側面に配置される。表示装置は、縦列と横列とからなるピクセルのＸＹ配列を含み、上記オフセット・ビデオデータは、Ｘ方向の何個かのピクセルの縦列のオフセットと、Ｙ方向の何個かのピクセルの横列の別のオフセットと、を含む。
【解決手段】上記システムは、表示装置、上記ビデオソース、およびコントローラを備える。上記ビデオソースは、対象を撮像しビデオデータを提供する。コントローラは、オフセット・ビデオデータを形成するために、上記ビデオソースから提供されるビデオデータを電気的にオフセット処理する。表示装置は、上記オフセット・ビデオデータを受信し当該データを表示する。表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼前に直接置かれ、上記ビデオソースは、ユーザの眼の側面に配置される。表示装置は、縦列と横列とからなるピクセルのＸＹ配列を含み、上記オフセット・ビデオデータは、Ｘ方向の何個かのピクセルの縦列のオフセットと、Ｙ方向の何個かのピクセルの横列の別のオフセットと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に視差修正のためのシステムに関連する。より詳細に言えば、本発明は、頭部装着ディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）における動的視差修正のためのシステムと方法に関するもので、ＨＭＤは、ユーザの眼の前に直接置かれる。
【背景技術】
【０００２】
頭部に着用される視覚支援装置は、一般的に支援する眼の前または両眼の前に置かれる。これらのシステムは、直接的なビュー用光学装置から、デジタルカメラによる支援へと移行しており、これらのシステム構成は、頭部装着ディスプレイ（ＨＭＤ）が、瞳までの距離１インチ（2.54ｃｍ）で、支援するユーザの眼の前に直接置かれることが要求される。このＨＭＤの設置は、支援する眼の前に直接置かれるカメラの開口との共同設置を困難にする。従って、カメラの開口は、ＨＭＤの前またはＨＭＤの片側のいずれかに移動させる必要がある。
【０００３】
例えば、デジタルカメラを、支援する眼の光軸から１００ｍｍほど側面に置いたとき、ディスプレイは、支援する眼の光軸の中央周辺に一般的に置かれるので、したがってデジタルカメラの開口とデジタルカメラのイメージディスプレイとの間に変位（displacement）が生じる。この変位は、カメラを通して見る対象の見かけ上の位置と、対象の空間（即ち、実際の空間）で見る対象の実際の位置との間で、不一致を発生させる。認識空間と対象空間との間で修正すべきこの値（オフセット）は、視差と呼ばれる。
【０００４】
図１は、視差による誤差の例を示す。図に見られるように、ユーザは、頭部装着ビデオ装置を介して、周囲１０を見ている。ユーザは、近い範囲内に道具１２を見て、この道具を取ろうとする。視差のために、道具１２を認識する位置を間違える。対象空間における道具１２の実際の位置は、点線で示す道具１４の箇所に示される。
【０００５】
頭部装着ビデオ装置を介して対象を見るユーザの場合、この視差が、ビデオシステムの実用性を低減させることになる。人間の視覚心理システムは、生まれついての入口開口部を通して認識する世界に、無意識に順応する。この生まれついての入口開口部とは、人間の眼における瞳孔が該当する。手作業における手と眼との特有の連携は、この先天性の特徴に基づいている。人間が行う通常の作業、例えば徒歩または走行は、上記のような潜在意識のプロセスに依存する。いくつかの固定距離で視差を除去するように位置合わせされた固定のシステムは、異なる距離の全てにおいて、位置合わせを誤ることになる。この事象は、次のようなとき特に現実として発生する。例えば、ビデオシステムを、対象との視差を遠方で除去するように位置合わせし、ユーザが、ユーザの腕の範囲内に置かれた図１の道具１２のような対象を、近い範囲に置こうとするときに、位置合わせを誤る事象が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記で説明したように、本発明は、動的なビデオイメージ再調整のためのシステムを提示することで視差問題に対処する。この結果、システムで得られるイメージを、全ての距離において実世界と一致するようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的の観点において、上記ニーズおよび他のニーズにも合うように、本発明は、動的視差修正システムを提示する。なお、このシステムは、対象を撮影し、ビデオデータを提供する頭部着用（head borne）ビデオソースを含む。上記頭部着用ビデオソースから提供される上記ビデオデータを電気的にオフセット処理するために、オフセット・ビデオデータを形成するためのコントローラが、システムに含まれる。表示装置は、上記オフセット・ビデオデータを受信し、上記オフセット・ビデオデータをユーザの眼に対して表示する。上記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、上記頭部着用ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定される。上記オフセット・ビデオデータは、上記表示装置と上記頭部着用ビデオソースとの間の変位に起因する視差を修正する。
【０００８】
上記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、上記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットを含む。もう１つの方法として、上記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列のオフセットを含むことができる。さらに、上記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットと、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列の別のオフセットと、を含むことができる。
【０００９】
幾何学的に、ユーザの眼の光軸は、上記ビデオソースによって撮影される対象の距離Ｄまで延び、上記ビデオソースの開口の光軸は、ユーザの眼の光軸に並行して延びる。側面方向の上記変位は、上記ユーザの眼の光軸と上記ビデオソースの開口の光軸との間のフランクフォート（Frankfort）平面内で、水平方向の変位距離ｄとなる。上記オフセット・ビデオデータは、水平方向の上記変位距離ｄと上記対象までの距離Ｄとに基づく。
【００１０】
さらに、水平オフセット角度θDは、下式で形成され、
θD＝ｔan-1d/Ｄ
ここで、ｄは、上記ユーザの眼の光軸および上記ビデオソースの開口の光軸の間における水平方向の変位距離である。
【００１１】
上記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、上記オフセット・ビデオデータは、下式の水平オフセットを含む。
offsetcolumns＝#Columns/FOVhorz*θD
ここで、offsetcolumnsは、縦列内の水平オフセット量であり、FOVhorzは、上記ビデオソースの水平方向の視野範囲であり、#Columnsは、上記表示装置の縦列の総数である。
【００１２】
さらに加えて、垂直オフセット角度φDは、また下式で形成することができ、
φD＝ｔan-1ｄ’/Ｄ
ここで、ｄ’は、上記ユーザの眼の光軸および上記ビデオソースの開口の光軸の間における垂直方向の変位距離である。上記オフセット・ビデオデータは、下式の垂直オフセットを含む。
offsetrows＝#Rows/FOVvert*φD
ここで、offsetrowsは、横列での垂直オフセット量であり、FOVvertは、上記ビデオソースの垂直方向の視野範囲であり、#Rowsは、上記表示装置の横列の総数である。
【００１３】
動的視差修正システムは、上記ビデオソースからの上記ビデオデータをデジタル・ビデオデータに変換するために、上記ビデオソースと上記表示装置との間に配置される表示用電子モジュールを含む。上記表示用電子モジュールは、上記コントローラからのオフセット・コマンドを受信し、上記デジタル・ビデオデータを上記オフセット・ビデオデータに修正するように設定される。前記表示用電子モジュールおよび前記コントローラは、単一ユニットに一体化することができる。焦点位置用エンコーダは、上記ビデオソースによって撮像される対象物までの距離Ｄを決定するために前記コントローラに結合することができ、上記距離Ｄは、視差を修正するのに使用される。
【００１４】
上記表示装置は、頭部搭載ディスプレイ（ＨＭＤ：helmet mounted display）または頭部装着暗視ゴーグル（head mounted night vision goggle）の部品にすることができる。
【００１５】
本発明の別の実施態様は、ビデオソースおよび表示装置を有する頭部着用カメラシステムための動的視差修正方法を含み、上記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、上記ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定される。上記方法は、（ａ）ビデオデータを提供するために、上記ビデオソースで対象を撮像するステップと、（ｂ）対象までの焦点距離を決定するステップと、（ｃ）オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｂ）で決定した前記焦点距離、および前記ユーザの眼と前記ビデオソースの開口との間の変位距離に基づき、前記ビデオデータをオフセット処理するステップと、（ｄ）前記表示装置でオフセット・ビデオデータを表示するステップと、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に記載する一般的な記述および詳細な記述は、典型的な事例ではあるが、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。
【００１７】
本発明は、添付図面を参照して読めば、以下の詳細な記述により最も良く理解することができる。
【００１８】
これから説明するように、本発明は、ビデオイメージを動的に再調整することにより、イメージを全ての方向において現実世界と同一にする。このために、本発明は、興味ある対象が係わる範囲を決定できるので、動的な調整は、この決定した範囲内で遂行することができる。一実施例において、本発明は、ユーザの興味ある対象までの距離を決定するためにカメラ焦点機構の絶対位置（または手動のフォーカスノブ（focus knob）による角度方向）を使用し、そしてユーザの表示装置に示されるイメージに、適切な量の視差修正を適用する。この方法において、興味ある対象の見かけ上の位置は、対象の空間内の真実の位置として正しく認識される。
【００１９】
本発明の一実施例において、ビデオは、ユーザにＬＣＤまたはＬＥＤディスプレイのようなデジタルの表示装置上で提供される。これらのディスプレイは、縦列および横列のピクセルの配列から構成される。ビデオデータをディスプレイに送信するタイミングを制御することで、本発明は、ユーザにイメージを表示するときにイメージ内にオフセット処理を導入する。表示空間でイメージを移動させることで、本発明は、対象の見かけ上の位置と対象空間内の実際の位置との間にある差異を除去する。
【００２０】
表示上でイメージを移動させて得る結果は、イメージを移動させた方向において、横列及び/又は縦列のピクセルを損失することになる。ディスプレイの反対側の端部における横列及び/又は縦列のピクセルは、任意の強度の値で表示する。何故なら、（カメラとディスプレイとの間のピクセル分解が、１対１の関係にあると仮定すると、）端部でのピクセルは、もはやカメラの視野内にないので、イメージデータを提供することはないからである。従って、イメージを移動させることは、使用可能なイメージサイズを削減することなので、ユーザの有効な視野範囲においてイメージの減少を招くことになる。しかしながら、収束用のカメラ位置角度を遠距離よりもより近い距離に設定することにより、この負の効果を、最小化することができる。
【００２１】
次に図２に関連して、頭部着用ビデオシステムにおける動的視差修正システムを示す。動的視差修正システムを、２０として大まかに表す。システム２０は、表示用電子モジュール２４にビデオデータを提供するビデオソース２３を含み、表示用電子モジュール２４は、表示装置２５上に表示するためのデジタル・ピクセルデータを形成する。また、システム２０に含まれるものとして、２１で示される焦点絶対位置用エンコーダがあり、これは、マイクロコントローラ２２に焦点位置データを提供する。焦点絶対位置用エンコーダ２１は、図に示すようにビデオソース２３上に置かれた、フォーカスノブ２６が示す方向を符号化する。マイクロコントローラ２２は、焦点絶対位置用エンコーダ２１から受信した焦点位置データを、後述するＸ、Ｙ方向のオフセット用制御信号に変換する。このＸ、Ｙ方向のオフセット用制御信号は、表示用電子モジュール２４に提供され、この電子モジュールは、表示装置２５上で表示するためのオフセット・ビデオデータを、順番に提供する。
【００２２】
ビデオソース２３は、ユーザの眼の光軸の側面に置くように設定できる、いずれかのカメラ装置であることが好ましい。図２に示す一実施例において、ビデオソース２３は、手動のフォーカスノブ２６を含み、このフォーカスノブは、ユーザが、ビデオカメラのレンズを興味ある対象に焦点を合わせるように調整することを可能にする。表示装置２５は、ユーザの眼の光軸周辺に置くように設定される、いずれかのディスプレイにすることができる。表示装置は、ビデオソース２３から受信したビデオデータで表示されるイメージのオフセット用ピクセルイメージを提供する。表示装置２５上で表示されるピクセルのＸ、Ｙ配列、およびビデオソース２３から提供されるビデオデータは、１対１対応を有することが可能であり、または何か別の関係を有することも可能で、例えば高分解能のビデオカメラに対して低減した分解能のディスプレイから得られる対応にすることも可能である。
【００２３】
別の実施例として、フォーカスノブ２６は、ビデオソース２３のズームレンズ操作を可能にするために、モータ（未表示）によって制御することも可能である。この場合の実施例において、焦点絶対位置用エンコーダ２１は、ズームレンズ筒を含むことにより、興味ある対象までの焦点距離を決定することができる。焦点距離検出回路を、ズームレンズ筒の焦点距離を検出し出力するように含めることができる。更なる実施例として、ビデオソース２３は、赤外線距離計のような距離計を含めることができ、この赤外線距離計は、目標物に赤外線ビームの焦点を合わせ、目標物から反射される赤外線を受信することができる。焦点絶対位置用エンコーダ２１に含まれる位置感知装置は、反射されたビームの変位を検出し、射程範囲の符号化信号すなわち目標物の位置を提供する。
【００２４】
マイクロコントローラは、記録媒体に格納されるソフトウェアプログラムにより提供されるプロセッサ実行機能を有する、いかなるタイプのコントローラにもすることができる。または、マイクロコントローラは、集積回路によって提供されるハードウェアプログラムにより提供される実行機能を有する、いかなるタイプのコントローラにもすることができる。マイクロコントローラ２２が、Ｘ、Ｙ方向のオフセット用制御信号を計算する方法を、以下に説明する。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂに関して、カメラ２３は、ユーザの眼３２からの変位距離によって、オフセットが存在することを示している。図３Ａおよび図３Ｂは、以下のことを除いて互いに類似している。異なることは、図３Ａにおいて、カメラ２３は、ユーザの眼３２の右側に水平方向に変位距離ｄだけずれて、水平面上に置かれ、一方で、図３Ｂにおいて、カメラ２３は、垂直方向においてユーザの眼３２から（上方向または下方向）に変位距離ｄ’だけずれて、垂直面上に置かれている。水平面上の変位距離及び/又は垂直面上の変位距離は、一般的に１００ｍｍ近くの範囲内である。カメラ２３は、図に３７として示す光軸を有し、ユーザの眼は、図に３５として示す光軸を有する。両方の光軸は、互いに並行で示される。
【００２６】
ユーザは、表示装置２５に表示される対象３１を見ることで支援される。図３Ａに示すように、カメラ２３は、対象３１を水平方向のオフセット角度θDで撮像している。一方、図３Ｂにおいて、カメラ２３は、対象３１を垂直方向のオフセット角度φDで撮像している。両方の図において、対象３１は、ユーザが見えるように、表示装置２５上にピクセルイメージで表示される。焦点距離は、調整可能であり、ユーザの眼と興味ある対象３１との間の距離Ｄが該当する。
【００２７】
図３Ａを使用して、マイクロコントローラ２２が、Ｘ方向のオフセット用制御信号を計算する方法を、以下に例証する。この実施例において、Ｘ方向のオフセット単位は、水平方向のピクセルであって、表示装置２５上のピクセルの縦列と同等にすることができる。この例証の目的のために以下のことを仮定する。水平方向の変位距離ｄを、１０３ｍｍとする。カメラ２３の視野（ＦＯＶ：field-of-view）は、水平（ＨＦＯＶ）軸に沿って４０度とする。表示装置２５の水平方向の分解能は、１２８０ピクセルである。カメラ２３の光軸は、未支援の眼３２の光軸と並行である。カメラの開口は、ビューアのフランクフォート平面上で未支援の眼と一致する線上にあり、また、興味ある対象３１は、焦点距離Ｄの所にある。
【００２８】
水平方向のオフセット角度θDは、下記の（式１）で与えられる。
θD＝ｔan-1ｄ/Ｄ ……（式１）
修正率'Ｃhorz'は、（式２）で与えられ、１度当りの縦列の単位において以下のように与えられる（ＦＯＶは４０度で、水平方向の表示分解能は１２８０ピクセルの条件）。
Ｃhorz＝#Columns/FOVhorz ……（式２）
＝１２８０/４０
＝３２縦列/度
ここで、#Columnsは、デジタル表示内の縦列の総数、すなわち１２８０ピクセルの縦列である（この例証の場合）。表示装置上でのイメージ移動は、すなわち縦列におけるオフセットの量は、以下の（式３）で与えられる。ここで、θDは、カメラの視線３６とカメラの光軸３７との間の水平方向のオフセット角度である。
offsetcolumns＝Ｃhorz *θD ……（式３）
【００２９】
同様な方法で、図３Ｂを使用して、マイクロコントローラ２２が、Ｙ方向のオフセット用制御信号を計算する方法を、以下に例証する。この実施例において、Ｙ方向のオフセット単位は、垂直方向のピクセルであって、表示装置２５上のピクセルの横列と同等にすることができる。この例証の目的のために以下のことを仮定する。垂直方向の変位距離ｄ’を、１０３ｍｍとする。カメラ２３の視野（ＦＯＶ：field-of-view）は、垂直（ＶＦＯＶ）軸に沿って３０度とする。表示装置２５の垂直方向の分解能は、１０２４ピクセルである。カメラ２３の光軸は、未支援の眼３２の光軸と並行である。カメラの開口は、未支援の眼の垂直線上にあり、興味ある対象３１は、焦点距離Ｄの所にある。
【００３０】
垂直方向のオフセット角度φDは、下記の（式４）で与えられる。
φD＝ｔan-1ｄ’/Ｄ ……（式４）
修正率'Ｃvert'は、（式５）で与えられ、１度当りの横列の単位において以下のように与えられる（垂直方向のＦＯＶは３０度で、垂直方向の表示分解能は１０２４ピクセルの条件）。
Ｃvert＝#Rows/FOVvert ……（式５）
＝１０２４/３０
＝３４横列/度
ここで、#Rowsは、デジタル表示内の横列の総数、すなわち１０２４ピクセルの横列である（この例証の場合）。表示装置上でのイメージ移動は、すなわち横列におけるオフセットの量は、以下の（式６）で与えられる。ここで、φDは、カメラの視線３６とカメラの光軸３７との間の垂直方向のオフセット角度である。
offsetrows＝Ｃvert*φD ……（式６）
【００３１】
次に図４に関連して、観測者(ユーザの眼)と観測対象(興味ある対象)との間の距離に対応して、#Columnsのオフセット量をプロットした図を示す。より詳細に言えば、図４は、観測者とビデオカメラとの間で水平方向の変位１０３ｍｍにより生じた視差を、補正するのに必要な縦列の数に関する水平方向のイメージオフセットをプロットしている。支援する眼の右側に置かれたカメラのために、ディスプレイ内で視差を修正することは、イメージを右側に移動することになる。
【００３２】
図４に示すプロットは、４０度と同等のＨＦＯＶを有するカメラ/ＨＭＤシステムためのプロットである。見て判るように、視差を除去するのに必要なイメージの移動量は、観測者との距離が短くなるにつれ、非線形的に増加する。２フィート（61ｃｍ）の焦点距離において、ＳＸＧＡ用高分解能ディスプレイの可視領域の２５％が、視野外に移動させることになり、したがって、有効な表示用ＨＦＯＶを、ほぼ２５％を減少させることになる。接近した焦点距離でＨＦＯＶの損失を避けるために、カメラの光軸を左側にバイアス角度（bias angle）をかけることができれば、そこで水平方向のオフセット角度θDを減少させることができる。
【００３３】
図４に示すプロットと類似のプロットを、観測者(ユーザの眼)と観測対象(興味ある対象)との間の距離に対応する#Rowsのオフセット量のために作成することもできる。
【００３４】
最後に、図５は、４.８度のバイアス角度を導入した以外は、図４を作成したときと同一条件で、水平方向の#Columnsでのイメージオフセットを求めた結果を示す。このときのカメラ角度で、視差を除去するのに必要なディスプレイオフセットは、４フィート（122ｃｍ）でゼロに低減される。２フィート（61ｃｍ）において、必要なオフセットは、図４におけるＨＦＯＶの２４％に比較して、１５２縦列すなわちＨＦＯＶの１２％となる。４フィート（122ｃｍ）を超えると、ディスプレイオフセットは負の値となり、このことは、ビデオイメージを反対方向に、すなわちディスプレイの端部側に移動させる必要がある。従って、このときのカメラ角度は、反対の符号と共に視差エラーを招くことになる。１０フィート（305ｃｍ）の焦点距離のために、視差を補正するのに必要な水平方向のディスプレイオフセットは、−９３縦列すなわちＨＦＯＶの７.２％になる。４０フィート（1219ｃｍ）の距離で、水平方向のディスプレイオフセットは、１３９縦列すなわちＨＦＯＶの１１％になる。
【００３５】
上記で説明した実施例は、いかなる頭部着用カメラシステムにも使用することができ、このようなシステムは、頭部装着暗視ゴーグルおよび頭部装着リアリティ・メディエーター装置（reality mediator device）を含むことができる。
【００３６】
ここでは、本発明を、特定の実施例に関連して記述し説明してきたが、本発明は、示した詳細内容に限定されるものではない。むしろ、種々の変形例が、クレームの思考範囲および同等な範囲において詳細な形で実施することができ、かつ本発明の範囲から逸脱することなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】カメラで撮影される対象および観察者によって対象空間で観察される同一対象との間での、視差オフセットの関連配置を示す図である。
【図２】本発明の一実施例において、頭部着用ビデオシステム内で視差を動的に修正するためのシステムのブロック図である。
【図３Ａ】ユーザによって観測され、ビデオカメラによって撮像される対象であって、イメージの表示を、水平方向の変位距離によりカメラの開口から移動させるような対象の平面図である。
【図３Ｂ】ユーザによって観測され、ビデオカメラによって撮像される対象であって、イメージの表示を、垂直方向の変位距離によりカメラの開口から移動させるような対象の側面図である。
【図４】本発明の一実施例において、興味ある対象までの観測距離の関数として、ディスプレイ上で移動させるのに必要な縦列の数をプロットした図である。
【図５】本発明の一実施例において、カメラの撮像角度にバイアス角度を導入した状態で、興味ある対象までの観測距離の関数として、ディスプレイ上で移動させるのに必要な縦列の数をプロットした図である。
【符号の説明】
【００３８】
２１ 焦点絶対位置用エンコーダ
２２ マイクロコントローラ
２３ ビデオソース
２４ 表示用電子モジュール
２５ 表示装置
２６ フォーカスノブ
３１ 対象
３２ ユーザの眼
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に視差修正のためのシステムに関連する。より詳細に言えば、本発明は、頭部装着ディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）における動的視差修正のためのシステムと方法に関するもので、ＨＭＤは、ユーザの眼の前に直接置かれる。
【背景技術】
【０００２】
頭部に着用される視覚支援装置は、一般的に支援する眼の前または両眼の前に置かれる。これらのシステムは、直接的なビュー用光学装置から、デジタルカメラによる支援へと移行しており、これらのシステム構成は、頭部装着ディスプレイ（ＨＭＤ）が、瞳までの距離１インチ（2.54ｃｍ）で、支援するユーザの眼の前に直接置かれることが要求される。このＨＭＤの設置は、支援する眼の前に直接置かれるカメラの開口との共同設置を困難にする。従って、カメラの開口は、ＨＭＤの前またはＨＭＤの片側のいずれかに移動させる必要がある。
【０００３】
例えば、デジタルカメラを、支援する眼の光軸から１００ｍｍほど側面に置いたとき、ディスプレイは、支援する眼の光軸の中央周辺に一般的に置かれるので、したがってデジタルカメラの開口とデジタルカメラのイメージディスプレイとの間に変位（displacement）が生じる。この変位は、カメラを通して見る対象の見かけ上の位置と、対象の空間（即ち、実際の空間）で見る対象の実際の位置との間で、不一致を発生させる。認識空間と対象空間との間で修正すべきこの値（オフセット）は、視差と呼ばれる。
【０００４】
図１は、視差による誤差の例を示す。図に見られるように、ユーザは、頭部装着ビデオ装置を介して、周囲１０を見ている。ユーザは、近い範囲内に道具１２を見て、この道具を取ろうとする。視差のために、道具１２を認識する位置を間違える。対象空間における道具１２の実際の位置は、点線で示す道具１４の箇所に示される。
【０００５】
頭部装着ビデオ装置を介して対象を見るユーザの場合、この視差が、ビデオシステムの実用性を低減させることになる。人間の視覚心理システムは、生まれついての入口開口部を通して認識する世界に、無意識に順応する。この生まれついての入口開口部とは、人間の眼における瞳孔が該当する。手作業における手と眼との特有の連携は、この先天性の特徴に基づいている。人間が行う通常の作業、例えば徒歩または走行は、上記のような潜在意識のプロセスに依存する。いくつかの固定距離で視差を除去するように位置合わせされた固定のシステムは、異なる距離の全てにおいて、位置合わせを誤ることになる。この事象は、次のようなとき特に現実として発生する。例えば、ビデオシステムを、対象との視差を遠方で除去するように位置合わせし、ユーザが、ユーザの腕の範囲内に置かれた図１の道具１２のような対象を、近い範囲に置こうとするときに、位置合わせを誤る事象が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記で説明したように、本発明は、動的なビデオイメージ再調整のためのシステムを提示することで視差問題に対処する。この結果、システムで得られるイメージを、全ての距離において実世界と一致するようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的の観点において、上記ニーズおよび他のニーズにも合うように、本発明は、動的視差修正システムを提示する。なお、このシステムは、対象を撮影し、ビデオデータを提供する頭部着用（head borne）ビデオソースを含む。上記頭部着用ビデオソースから提供される上記ビデオデータを電気的にオフセット処理するために、オフセット・ビデオデータを形成するためのコントローラが、システムに含まれる。表示装置は、上記オフセット・ビデオデータを受信し、上記オフセット・ビデオデータをユーザの眼に対して表示する。上記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、上記頭部着用ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定される。上記オフセット・ビデオデータは、上記表示装置と上記頭部着用ビデオソースとの間の変位に起因する視差を修正する。
【０００８】
上記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、上記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットを含む。もう１つの方法として、上記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列のオフセットを含むことができる。さらに、上記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットと、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列の別のオフセットと、を含むことができる。
【０００９】
幾何学的に、ユーザの眼の光軸は、上記ビデオソースによって撮影される対象の距離Ｄまで延び、上記ビデオソースの開口の光軸は、ユーザの眼の光軸に並行して延びる。側面方向の上記変位は、上記ユーザの眼の光軸と上記ビデオソースの開口の光軸との間のフランクフォート（Frankfort）平面内で、水平方向の変位距離ｄとなる。上記オフセット・ビデオデータは、水平方向の上記変位距離ｄと上記対象までの距離Ｄとに基づく。
【００１０】
さらに、水平オフセット角度θDは、下式で形成され、
θD＝ｔan-1d/Ｄ
ここで、ｄは、上記ユーザの眼の光軸および上記ビデオソースの開口の光軸の間における水平方向の変位距離である。
【００１１】
上記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、上記オフセット・ビデオデータは、下式の水平オフセットを含む。
offsetcolumns＝#Columns/FOVhorz*θD
ここで、offsetcolumnsは、縦列内の水平オフセット量であり、FOVhorzは、上記ビデオソースの水平方向の視野範囲であり、#Columnsは、上記表示装置の縦列の総数である。
【００１２】
さらに加えて、垂直オフセット角度φDは、また下式で形成することができ、
φD＝ｔan-1ｄ’/Ｄ
ここで、ｄ’は、上記ユーザの眼の光軸および上記ビデオソースの開口の光軸の間における垂直方向の変位距離である。上記オフセット・ビデオデータは、下式の垂直オフセットを含む。
offsetrows＝#Rows/FOVvert*φD
ここで、offsetrowsは、横列での垂直オフセット量であり、FOVvertは、上記ビデオソースの垂直方向の視野範囲であり、#Rowsは、上記表示装置の横列の総数である。
【００１３】
動的視差修正システムは、上記ビデオソースからの上記ビデオデータをデジタル・ビデオデータに変換するために、上記ビデオソースと上記表示装置との間に配置される表示用電子モジュールを含む。上記表示用電子モジュールは、上記コントローラからのオフセット・コマンドを受信し、上記デジタル・ビデオデータを上記オフセット・ビデオデータに修正するように設定される。前記表示用電子モジュールおよび前記コントローラは、単一ユニットに一体化することができる。焦点位置用エンコーダは、上記ビデオソースによって撮像される対象物までの距離Ｄを決定するために前記コントローラに結合することができ、上記距離Ｄは、視差を修正するのに使用される。
【００１４】
上記表示装置は、頭部搭載ディスプレイ（ＨＭＤ：helmet mounted display）または頭部装着暗視ゴーグル（head mounted night vision goggle）の部品にすることができる。
【００１５】
本発明の別の実施態様は、ビデオソースおよび表示装置を有する頭部着用カメラシステムための動的視差修正方法を含み、上記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、上記ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定される。上記方法は、（ａ）ビデオデータを提供するために、上記ビデオソースで対象を撮像するステップと、（ｂ）対象までの焦点距離を決定するステップと、（ｃ）オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｂ）で決定した前記焦点距離、および前記ユーザの眼と前記ビデオソースの開口との間の変位距離に基づき、前記ビデオデータをオフセット処理するステップと、（ｄ）前記表示装置でオフセット・ビデオデータを表示するステップと、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に記載する一般的な記述および詳細な記述は、典型的な事例ではあるが、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。
【００１７】
本発明は、添付図面を参照して読めば、以下の詳細な記述により最も良く理解することができる。
【００１８】
これから説明するように、本発明は、ビデオイメージを動的に再調整することにより、イメージを全ての方向において現実世界と同一にする。このために、本発明は、興味ある対象が係わる範囲を決定できるので、動的な調整は、この決定した範囲内で遂行することができる。一実施例において、本発明は、ユーザの興味ある対象までの距離を決定するためにカメラ焦点機構の絶対位置（または手動のフォーカスノブ（focus knob）による角度方向）を使用し、そしてユーザの表示装置に示されるイメージに、適切な量の視差修正を適用する。この方法において、興味ある対象の見かけ上の位置は、対象の空間内の真実の位置として正しく認識される。
【００１９】
本発明の一実施例において、ビデオは、ユーザにＬＣＤまたはＬＥＤディスプレイのようなデジタルの表示装置上で提供される。これらのディスプレイは、縦列および横列のピクセルの配列から構成される。ビデオデータをディスプレイに送信するタイミングを制御することで、本発明は、ユーザにイメージを表示するときにイメージ内にオフセット処理を導入する。表示空間でイメージを移動させることで、本発明は、対象の見かけ上の位置と対象空間内の実際の位置との間にある差異を除去する。
【００２０】
表示上でイメージを移動させて得る結果は、イメージを移動させた方向において、横列及び/又は縦列のピクセルを損失することになる。ディスプレイの反対側の端部における横列及び/又は縦列のピクセルは、任意の強度の値で表示する。何故なら、（カメラとディスプレイとの間のピクセル分解が、１対１の関係にあると仮定すると、）端部でのピクセルは、もはやカメラの視野内にないので、イメージデータを提供することはないからである。従って、イメージを移動させることは、使用可能なイメージサイズを削減することなので、ユーザの有効な視野範囲においてイメージの減少を招くことになる。しかしながら、収束用のカメラ位置角度を遠距離よりもより近い距離に設定することにより、この負の効果を、最小化することができる。
【００２１】
次に図２に関連して、頭部着用ビデオシステムにおける動的視差修正システムを示す。動的視差修正システムを、２０として大まかに表す。システム２０は、表示用電子モジュール２４にビデオデータを提供するビデオソース２３を含み、表示用電子モジュール２４は、表示装置２５上に表示するためのデジタル・ピクセルデータを形成する。また、システム２０に含まれるものとして、２１で示される焦点絶対位置用エンコーダがあり、これは、マイクロコントローラ２２に焦点位置データを提供する。焦点絶対位置用エンコーダ２１は、図に示すようにビデオソース２３上に置かれた、フォーカスノブ２６が示す方向を符号化する。マイクロコントローラ２２は、焦点絶対位置用エンコーダ２１から受信した焦点位置データを、後述するＸ、Ｙ方向のオフセット用制御信号に変換する。このＸ、Ｙ方向のオフセット用制御信号は、表示用電子モジュール２４に提供され、この電子モジュールは、表示装置２５上で表示するためのオフセット・ビデオデータを、順番に提供する。
【００２２】
ビデオソース２３は、ユーザの眼の光軸の側面に置くように設定できる、いずれかのカメラ装置であることが好ましい。図２に示す一実施例において、ビデオソース２３は、手動のフォーカスノブ２６を含み、このフォーカスノブは、ユーザが、ビデオカメラのレンズを興味ある対象に焦点を合わせるように調整することを可能にする。表示装置２５は、ユーザの眼の光軸周辺に置くように設定される、いずれかのディスプレイにすることができる。表示装置は、ビデオソース２３から受信したビデオデータで表示されるイメージのオフセット用ピクセルイメージを提供する。表示装置２５上で表示されるピクセルのＸ、Ｙ配列、およびビデオソース２３から提供されるビデオデータは、１対１対応を有することが可能であり、または何か別の関係を有することも可能で、例えば高分解能のビデオカメラに対して低減した分解能のディスプレイから得られる対応にすることも可能である。
【００２３】
別の実施例として、フォーカスノブ２６は、ビデオソース２３のズームレンズ操作を可能にするために、モータ（未表示）によって制御することも可能である。この場合の実施例において、焦点絶対位置用エンコーダ２１は、ズームレンズ筒を含むことにより、興味ある対象までの焦点距離を決定することができる。焦点距離検出回路を、ズームレンズ筒の焦点距離を検出し出力するように含めることができる。更なる実施例として、ビデオソース２３は、赤外線距離計のような距離計を含めることができ、この赤外線距離計は、目標物に赤外線ビームの焦点を合わせ、目標物から反射される赤外線を受信することができる。焦点絶対位置用エンコーダ２１に含まれる位置感知装置は、反射されたビームの変位を検出し、射程範囲の符号化信号すなわち目標物の位置を提供する。
【００２４】
マイクロコントローラは、記録媒体に格納されるソフトウェアプログラムにより提供されるプロセッサ実行機能を有する、いかなるタイプのコントローラにもすることができる。または、マイクロコントローラは、集積回路によって提供されるハードウェアプログラムにより提供される実行機能を有する、いかなるタイプのコントローラにもすることができる。マイクロコントローラ２２が、Ｘ、Ｙ方向のオフセット用制御信号を計算する方法を、以下に説明する。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂに関して、カメラ２３は、ユーザの眼３２からの変位距離によって、オフセットが存在することを示している。図３Ａおよび図３Ｂは、以下のことを除いて互いに類似している。異なることは、図３Ａにおいて、カメラ２３は、ユーザの眼３２の右側に水平方向に変位距離ｄだけずれて、水平面上に置かれ、一方で、図３Ｂにおいて、カメラ２３は、垂直方向においてユーザの眼３２から（上方向または下方向）に変位距離ｄ’だけずれて、垂直面上に置かれている。水平面上の変位距離及び/又は垂直面上の変位距離は、一般的に１００ｍｍ近くの範囲内である。カメラ２３は、図に３７として示す光軸を有し、ユーザの眼は、図に３５として示す光軸を有する。両方の光軸は、互いに並行で示される。
【００２６】
ユーザは、表示装置２５に表示される対象３１を見ることで支援される。図３Ａに示すように、カメラ２３は、対象３１を水平方向のオフセット角度θDで撮像している。一方、図３Ｂにおいて、カメラ２３は、対象３１を垂直方向のオフセット角度φDで撮像している。両方の図において、対象３１は、ユーザが見えるように、表示装置２５上にピクセルイメージで表示される。焦点距離は、調整可能であり、ユーザの眼と興味ある対象３１との間の距離Ｄが該当する。
【００２７】
図３Ａを使用して、マイクロコントローラ２２が、Ｘ方向のオフセット用制御信号を計算する方法を、以下に例証する。この実施例において、Ｘ方向のオフセット単位は、水平方向のピクセルであって、表示装置２５上のピクセルの縦列と同等にすることができる。この例証の目的のために以下のことを仮定する。水平方向の変位距離ｄを、１０３ｍｍとする。カメラ２３の視野（ＦＯＶ：field-of-view）は、水平（ＨＦＯＶ）軸に沿って４０度とする。表示装置２５の水平方向の分解能は、１２８０ピクセルである。カメラ２３の光軸は、未支援の眼３２の光軸と並行である。カメラの開口は、ビューアのフランクフォート平面上で未支援の眼と一致する線上にあり、また、興味ある対象３１は、焦点距離Ｄの所にある。
【００２８】
水平方向のオフセット角度θDは、下記の（式１）で与えられる。
θD＝ｔan-1ｄ/Ｄ ……（式１）
修正率'Ｃhorz'は、（式２）で与えられ、１度当りの縦列の単位において以下のように与えられる（ＦＯＶは４０度で、水平方向の表示分解能は１２８０ピクセルの条件）。
Ｃhorz＝#Columns/FOVhorz ……（式２）
＝１２８０/４０
＝３２縦列/度
ここで、#Columnsは、デジタル表示内の縦列の総数、すなわち１２８０ピクセルの縦列である（この例証の場合）。表示装置上でのイメージ移動は、すなわち縦列におけるオフセットの量は、以下の（式３）で与えられる。ここで、θDは、カメラの視線３６とカメラの光軸３７との間の水平方向のオフセット角度である。
offsetcolumns＝Ｃhorz *θD ……（式３）
【００２９】
同様な方法で、図３Ｂを使用して、マイクロコントローラ２２が、Ｙ方向のオフセット用制御信号を計算する方法を、以下に例証する。この実施例において、Ｙ方向のオフセット単位は、垂直方向のピクセルであって、表示装置２５上のピクセルの横列と同等にすることができる。この例証の目的のために以下のことを仮定する。垂直方向の変位距離ｄ’を、１０３ｍｍとする。カメラ２３の視野（ＦＯＶ：field-of-view）は、垂直（ＶＦＯＶ）軸に沿って３０度とする。表示装置２５の垂直方向の分解能は、１０２４ピクセルである。カメラ２３の光軸は、未支援の眼３２の光軸と並行である。カメラの開口は、未支援の眼の垂直線上にあり、興味ある対象３１は、焦点距離Ｄの所にある。
【００３０】
垂直方向のオフセット角度φDは、下記の（式４）で与えられる。
φD＝ｔan-1ｄ’/Ｄ ……（式４）
修正率'Ｃvert'は、（式５）で与えられ、１度当りの横列の単位において以下のように与えられる（垂直方向のＦＯＶは３０度で、垂直方向の表示分解能は１０２４ピクセルの条件）。
Ｃvert＝#Rows/FOVvert ……（式５）
＝１０２４/３０
＝３４横列/度
ここで、#Rowsは、デジタル表示内の横列の総数、すなわち１０２４ピクセルの横列である（この例証の場合）。表示装置上でのイメージ移動は、すなわち横列におけるオフセットの量は、以下の（式６）で与えられる。ここで、φDは、カメラの視線３６とカメラの光軸３７との間の垂直方向のオフセット角度である。
offsetrows＝Ｃvert*φD ……（式６）
【００３１】
次に図４に関連して、観測者(ユーザの眼)と観測対象(興味ある対象)との間の距離に対応して、#Columnsのオフセット量をプロットした図を示す。より詳細に言えば、図４は、観測者とビデオカメラとの間で水平方向の変位１０３ｍｍにより生じた視差を、補正するのに必要な縦列の数に関する水平方向のイメージオフセットをプロットしている。支援する眼の右側に置かれたカメラのために、ディスプレイ内で視差を修正することは、イメージを右側に移動することになる。
【００３２】
図４に示すプロットは、４０度と同等のＨＦＯＶを有するカメラ/ＨＭＤシステムためのプロットである。見て判るように、視差を除去するのに必要なイメージの移動量は、観測者との距離が短くなるにつれ、非線形的に増加する。２フィート（61ｃｍ）の焦点距離において、ＳＸＧＡ用高分解能ディスプレイの可視領域の２５％が、視野外に移動させることになり、したがって、有効な表示用ＨＦＯＶを、ほぼ２５％を減少させることになる。接近した焦点距離でＨＦＯＶの損失を避けるために、カメラの光軸を左側にバイアス角度（bias angle）をかけることができれば、そこで水平方向のオフセット角度θDを減少させることができる。
【００３３】
図４に示すプロットと類似のプロットを、観測者(ユーザの眼)と観測対象(興味ある対象)との間の距離に対応する#Rowsのオフセット量のために作成することもできる。
【００３４】
最後に、図５は、４.８度のバイアス角度を導入した以外は、図４を作成したときと同一条件で、水平方向の#Columnsでのイメージオフセットを求めた結果を示す。このときのカメラ角度で、視差を除去するのに必要なディスプレイオフセットは、４フィート（122ｃｍ）でゼロに低減される。２フィート（61ｃｍ）において、必要なオフセットは、図４におけるＨＦＯＶの２４％に比較して、１５２縦列すなわちＨＦＯＶの１２％となる。４フィート（122ｃｍ）を超えると、ディスプレイオフセットは負の値となり、このことは、ビデオイメージを反対方向に、すなわちディスプレイの端部側に移動させる必要がある。従って、このときのカメラ角度は、反対の符号と共に視差エラーを招くことになる。１０フィート（305ｃｍ）の焦点距離のために、視差を補正するのに必要な水平方向のディスプレイオフセットは、−９３縦列すなわちＨＦＯＶの７.２％になる。４０フィート（1219ｃｍ）の距離で、水平方向のディスプレイオフセットは、１３９縦列すなわちＨＦＯＶの１１％になる。
【００３５】
上記で説明した実施例は、いかなる頭部着用カメラシステムにも使用することができ、このようなシステムは、頭部装着暗視ゴーグルおよび頭部装着リアリティ・メディエーター装置（reality mediator device）を含むことができる。
【００３６】
ここでは、本発明を、特定の実施例に関連して記述し説明してきたが、本発明は、示した詳細内容に限定されるものではない。むしろ、種々の変形例が、クレームの思考範囲および同等な範囲において詳細な形で実施することができ、かつ本発明の範囲から逸脱することなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】カメラで撮影される対象および観察者によって対象空間で観察される同一対象との間での、視差オフセットの関連配置を示す図である。
【図２】本発明の一実施例において、頭部着用ビデオシステム内で視差を動的に修正するためのシステムのブロック図である。
【図３Ａ】ユーザによって観測され、ビデオカメラによって撮像される対象であって、イメージの表示を、水平方向の変位距離によりカメラの開口から移動させるような対象の平面図である。
【図３Ｂ】ユーザによって観測され、ビデオカメラによって撮像される対象であって、イメージの表示を、垂直方向の変位距離によりカメラの開口から移動させるような対象の側面図である。
【図４】本発明の一実施例において、興味ある対象までの観測距離の関数として、ディスプレイ上で移動させるのに必要な縦列の数をプロットした図である。
【図５】本発明の一実施例において、カメラの撮像角度にバイアス角度を導入した状態で、興味ある対象までの観測距離の関数として、ディスプレイ上で移動させるのに必要な縦列の数をプロットした図である。
【符号の説明】
【００３８】
２１ 焦点絶対位置用エンコーダ
２２ マイクロコントローラ
２３ ビデオソース
２４ 表示用電子モジュール
２５ 表示装置
２６ フォーカスノブ
３１ 対象
３２ ユーザの眼
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象を撮像してビデオデータを提供するための頭部着用ビデオソースと、
オフセット・ビデオデータを形成するために、前記頭部着用ビデオソースから提供される前記ビデオデータを電気的にオフセット処理するコントローラと、
前記オフセット・ビデオデータを受信して前記オフセット・ビデオデータをユーザの眼に表示するための表示装置と、を備え、
前記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、前記頭部着用ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定され、
前記オフセット・ビデオデータは、前記表示装置と前記頭部着用ビデオソースとの間の変位に起因する視差を修正する、動的視差修正システム。
【請求項２】
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列のオフセットを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットと、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列の別のオフセットと、を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ユーザの眼の光軸は、前記ビデオソースによって撮影される対象までの距離Ｄまで延び、
前記ビデオソースの開口の光軸は、前記ユーザの眼の前記光軸に並行して延び、
側面への前記変位は、前記ユーザの眼の前記光軸と前記ビデオソースの開口の前記光軸との間のフランクフォート（Frankfort）平面内で、水平方向の変位距離ｄとなり、
前記オフセット・ビデオデータは、前記水平方向の変位距離ｄと前記対象までの距離Ｄとに基づく請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
水平オフセット角度θDは、下式で形成され、
θD＝ｔan-1ｄ/Ｄ、
ここで、ｄは、前記ユーザの眼の前記光軸と前記ビデオソースの開口の前記光軸との間の水平方向の変位距離であり、
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、下式の水平オフセットを含み、
offsetcolumns＝#Columns/FOVhorz*θD
ここで、offsetcolumnsは、縦列内の水平オフセット量であり、
FOVhorzは、前記ビデオソースの水平方向の視野範囲であり、
#Columnsは、前記表示装置内の縦列の総数である請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
垂直オフセット角度φDは、下式で形成され、
φD＝ｔan-1ｄ’/Ｄ、
ここで、ｄ’は、前記ユーザの眼の前記光軸と前記ビデオソースの開口の前記光軸との間の垂直方向の変位距離であり、
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、下式の垂直オフセットを含み、
offsetrows＝#Rows/FOVvert*φD
ここで、offsetrowsは、横列内での垂直オフセット量であり、
FOVvertは、前記ビデオソースの垂直方向の視野範囲であり、
#Rowsは、前記表示装置内の横列の総数である請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記ビデオソースからの前記ビデオデータをデジタル・ビデオデータに変換するために、前記ビデオソースと前記表示装置との間に配置される表示用電子モジュールを含み、
前記表示用電子モジュールは、前記コントローラからのオフセット・コマンドを受信し、前記デジタル・ビデオデータを前記オフセット・ビデオデータに修正するように設定される請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記表示用電子モジュールおよび前記コントローラは、単一ユニットに一体化される請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ビデオソースによって撮像される対象物までの距離Ｄを決定するために、前記コントローラに結合された焦点位置用エンコーダを含み、
前記距離Ｄは、前記視差を修正するのに使用される請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記表示装置は、頭部搭載ディスプレイ（ＨＭＤ：helmet mounted display）である請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記表示装置および前記ビデオソースは、頭部装着暗視ゴーグル（head mounted night vision goggle）の部分である請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
ビデオソースおよび表示装置を有する頭部着用カメラシステムであって、前記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、前記ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定されるカメラシステムにおいて、
（ａ）ビデオデータを提供するために、前記ビデオソースで対象を撮像するステップと、
（ｂ）対象までの焦点距離を決定するステップと、
（ｃ）オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｂ）で決定した前記焦点距離、および前記ユーザの眼と前記ビデオソースの開口との間の変位距離に基づき、前記ビデオデータをオフセット処理するステップと、
（ｄ）前記表示装置で前記オフセット・ビデオデータを表示するステップと、を備え、
前記ビデオデータをオフセットする処理が、視差を修正する、動的視差修正方法。
【請求項１４】
前記ビデオデータは、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を形成するのに使用され、
前記オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｃ）は、前記ＸＹ配列のＸ方向において、いくつかの縦列ピクセルによって前記ビデオデータを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ビデオデータは、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を形成するのに使用され、
前記オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｃ）は、前記ＸＹ配列のＹ方向において、いくつかの横列ピクセルによって前記ビデオデータを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ビデオデータは、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を形成するのに使用され、
前記オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｃ）は、前記ＸＹ配列の前記Ｘ方向のいくつかの縦列ピクセル、および前記Ｙ方向のいくつかの横列ピクセルによって、前記ビデオデータを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ａ）は、アナログ・ビデオデータを提供することを含み、
ステップ（ｃ）は、前記ビデオデータをオフセット処理する前に、前記アナログ・ビデオデータをデジタル・ビデオデータに変換することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビデオソースは、前記ユーザの眼の右側に変位して設定され、
ステップ（ｃ）は、前記表示装置の右側に前記対象のイメージを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（ｃ）で生成されるオフセット量を最小化するために、前記ビデオソースの前記開口を前記ユーザの眼の光軸方向にバイアス（bias）させるステップを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記対象までの焦点距離を決定するために、ステップ（ｂ）が、前記ビデオソース上に置かれたフォーカスノブ（focus knob）の角度方向を符号化することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
対象を撮像してビデオデータを提供するための頭部着用ビデオソースと、
オフセット・ビデオデータを形成するために、前記頭部着用ビデオソースから提供される前記ビデオデータを電気的にオフセット処理するコントローラと、
前記オフセット・ビデオデータを受信して前記オフセット・ビデオデータをユーザの眼に表示するための表示装置と、を備え、
前記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、前記頭部着用ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定され、
前記オフセット・ビデオデータは、前記表示装置と前記頭部着用ビデオソースとの間の変位に起因する視差を修正する、動的視差修正システム。
【請求項２】
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列のオフセットを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、ＸＹ配列のＸ方向内にいくつかのピクセルの縦列のオフセットと、ＸＹ配列のＹ方向内にいくつかのピクセルの横列の別のオフセットと、を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ユーザの眼の光軸は、前記ビデオソースによって撮影される対象までの距離Ｄまで延び、
前記ビデオソースの開口の光軸は、前記ユーザの眼の前記光軸に並行して延び、
側面への前記変位は、前記ユーザの眼の前記光軸と前記ビデオソースの開口の前記光軸との間のフランクフォート（Frankfort）平面内で、水平方向の変位距離ｄとなり、
前記オフセット・ビデオデータは、前記水平方向の変位距離ｄと前記対象までの距離Ｄとに基づく請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
水平オフセット角度θDは、下式で形成され、
θD＝ｔan-1ｄ/Ｄ、
ここで、ｄは、前記ユーザの眼の前記光軸と前記ビデオソースの開口の前記光軸との間の水平方向の変位距離であり、
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、下式の水平オフセットを含み、
offsetcolumns＝#Columns/FOVhorz*θD
ここで、offsetcolumnsは、縦列内の水平オフセット量であり、
FOVhorzは、前記ビデオソースの水平方向の視野範囲であり、
#Columnsは、前記表示装置内の縦列の総数である請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
垂直オフセット角度φDは、下式で形成され、
φD＝ｔan-1ｄ’/Ｄ、
ここで、ｄ’は、前記ユーザの眼の前記光軸と前記ビデオソースの開口の前記光軸との間の垂直方向の変位距離であり、
前記表示装置は、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を含み、
前記オフセット・ビデオデータは、下式の垂直オフセットを含み、
offsetrows＝#Rows/FOVvert*φD
ここで、offsetrowsは、横列内での垂直オフセット量であり、
FOVvertは、前記ビデオソースの垂直方向の視野範囲であり、
#Rowsは、前記表示装置内の横列の総数である請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記ビデオソースからの前記ビデオデータをデジタル・ビデオデータに変換するために、前記ビデオソースと前記表示装置との間に配置される表示用電子モジュールを含み、
前記表示用電子モジュールは、前記コントローラからのオフセット・コマンドを受信し、前記デジタル・ビデオデータを前記オフセット・ビデオデータに修正するように設定される請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記表示用電子モジュールおよび前記コントローラは、単一ユニットに一体化される請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ビデオソースによって撮像される対象物までの距離Ｄを決定するために、前記コントローラに結合された焦点位置用エンコーダを含み、
前記距離Ｄは、前記視差を修正するのに使用される請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記表示装置は、頭部搭載ディスプレイ（ＨＭＤ：helmet mounted display）である請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記表示装置および前記ビデオソースは、頭部装着暗視ゴーグル（head mounted night vision goggle）の部分である請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
ビデオソースおよび表示装置を有する頭部着用カメラシステムであって、前記表示装置は、視覚支援用としてユーザの眼の前に直接置くように設定され、前記ビデオソースは、ユーザの眼の側面に変位して設定されるカメラシステムにおいて、
（ａ）ビデオデータを提供するために、前記ビデオソースで対象を撮像するステップと、
（ｂ）対象までの焦点距離を決定するステップと、
（ｃ）オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｂ）で決定した前記焦点距離、および前記ユーザの眼と前記ビデオソースの開口との間の変位距離に基づき、前記ビデオデータをオフセット処理するステップと、
（ｄ）前記表示装置で前記オフセット・ビデオデータを表示するステップと、を備え、
前記ビデオデータをオフセットする処理が、視差を修正する、動的視差修正方法。
【請求項１４】
前記ビデオデータは、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を形成するのに使用され、
前記オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｃ）は、前記ＸＹ配列のＸ方向において、いくつかの縦列ピクセルによって前記ビデオデータを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ビデオデータは、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を形成するのに使用され、
前記オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｃ）は、前記ＸＹ配列のＹ方向において、いくつかの横列ピクセルによって前記ビデオデータを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ビデオデータは、縦列および横列の各々のピクセルからなるＸＹ配列を形成するのに使用され、
前記オフセット・ビデオデータを形成するために、ステップ（ｃ）は、前記ＸＹ配列の前記Ｘ方向のいくつかの縦列ピクセル、および前記Ｙ方向のいくつかの横列ピクセルによって、前記ビデオデータを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ａ）は、アナログ・ビデオデータを提供することを含み、
ステップ（ｃ）は、前記ビデオデータをオフセット処理する前に、前記アナログ・ビデオデータをデジタル・ビデオデータに変換することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビデオソースは、前記ユーザの眼の右側に変位して設定され、
ステップ（ｃ）は、前記表示装置の右側に前記対象のイメージを移動させることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（ｃ）で生成されるオフセット量を最小化するために、前記ビデオソースの前記開口を前記ユーザの眼の光軸方向にバイアス（bias）させるステップを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記対象までの焦点距離を決定するために、ステップ（ｂ）が、前記ビデオソース上に置かれたフォーカスノブ（focus knob）の角度方向を符号化することを含む請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１３４６１６（Ｐ２００８−１３４６１６Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２６３３２８（Ｐ２００７−２６３３２８）
【出願日】平成１９年１０月９日（２００７．１０．９）
【出願人】（５０５１９４０７７）アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ， インコーポレイテッド (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６３３２８（Ｐ２００７−２６３３２８）
【出願日】平成１９年１０月９日（２００７．１０．９）
【出願人】（５０５１９４０７７）アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ， インコーポレイテッド (114)
【Ｆターム（参考）】
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