CN114341703B - 显示装置、显示系统、显示调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够降低使用者的负担的显示装置、显示系统、显示调整方法以及显示调整程序。显示装置包括：左眼用显示部以及右眼用显示部，它们在左右方向上排列配置，能够显示图像；视线检测部，其检测在左眼用显示部以及右眼用显示部中在使用者的前后方向的前方分别显示目标图像的状态下使用者注视目标图像的情况下使用者的左眼球的左图像视线以及右眼球的右图像视线；以及调整部，其根据在与左右方向以及前后方向正交的上下方向上的左图像视线与右图像视线的差分，调整在左眼用显示部以及右眼用显示部显示图像的显示位置。

Description

显示装置、显示系统、显示调整方法
技术领域
本发明涉及显示装置、显示系统、显示调整方法。
背景技术
作为实现虚拟现实(VR：Virtual Reality)或增强现实(AR：Augmented Reality)的技术，已知有使用者佩戴于头部上使用的头戴式显示装置(头戴式显示器：HMD：HeadMounted Display)(例如，参照专利文献1)。在这样的显示装置中，例如配置有与使用者的左眼及右眼分别对应的显示器，让使用者在左眼看到左眼用显示器的影像，在右眼看到右眼用显示器的影像。另外，注视现实空间的物体，将预先设定的虚拟空间的图像分别与现实空间的物体重叠显示于左眼用显示器以及右眼用显示器，能够进行调整以使得现实空间的物体与虚拟空间的图像适当重叠。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-211403号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
在上述那样的显示装置中，存在使用者注视现实空间的物体时的视线与注视虚拟空间的图像时的视线在上下方向上错开的情况。在该情况下，若想要注视现实空间的物体，则虚拟空间的图像不成像。相反地，若想要注视虚拟空间的图像，则现实空间的物体不会成像。因此，会对使用者的眼睛造成负担。另外，在上述那样的显示装置中，存在左眼观察左眼用显示器时的视线与用右眼观察右眼用显示器时的视线在上下方向上错开的情况。在该情况下，在观察作为对象的图像的瞬间，像不成像，通过大脑的指令使左右眼球在上下方向上移动，由此成像。然而，在该情况下，会对使用者的眼睛造成负担。
发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够降低使用者的负担的显示装置、显示系统、显示调整方法。
用于解决课题的手段
本发明的显示装置包括：左眼用显示部和右眼用显示部，在左右方向上排列配置且能够显示图像，视线检测部，所述视线检测部检测在所述左眼用显示部以及所述右眼用显示部中、分别在所述使用者的前后方向上的前方显示目标图像的状态下、所述使用者注视所述目标图像时的、所述使用者的左眼球的左图像视线以及右眼球的右图像视线；以及调整部，根据上下方向上的所述左图像视线与所述右图像视线的差分，调整在所述左眼用显示部以及所述右眼用显示部中显示图像的显示位置，所述上下方向与所述左右方向以及所述前后方向正交。
本发明的显示系统包括显示装置和外部处理装置，所述显示装置包括：左眼用显示部和右眼用显示部，在左右方向上排列配置且能够显示图像；视线检测部，所述视线检测部检测在所述左眼用显示部和所述右眼用显示部中、分别在使用者的前后方向的前方显示目标图像的状态下、所述使用者注视所述目标图像时的、所述使用者的左眼球的左图像视线和右眼球的右图像视线；以及输出部，输出所述左图像视线和所述右图像视线，所述外部处理装置基于所述输出部的输出结果，生成对在所述左眼用显示部以及所述右眼用显示部中显示图像的显示位置进行了调整的图像数据，并输入到所述显示装置。
本发明的显示调整方法包括：在沿左右方向排列配置且能够显示图像的左眼用显示部及右眼用显示部中，分别在使用者的前后方向的前方显示目标图像，检测所述使用者注视所述目标图像时所述使用者的左眼球的左图像视线及右眼球的右图像视线，基于所述左图像视线和所述右图像视线，调整在所述左眼用显示部和所述右眼用显示部中显示图像的显示位置。
本发明的显示调整程序使计算机执行以下处理：在左右方向上排列配置且能够显示图像的左眼用显示部以及右眼用显示部中，分别在所述使用者的前后方向的前方显示目标图像的处理；检测所述使用者注视所述目标图像时的所述使用者的左眼球的左图像视线以及右眼球的右图像视线的处理；以及，基于所述左图像视线和所述右图像视线，，调整在所述左眼用显示部以及所述右眼用显示部中显示图像的显示位置的处理。
发明效果
根据本发明，能够降低使用者的负担。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式中的显示装置的一例的图；
图2是示意性地示出显示装置中的显示部的结构的图；
图3是示意性地示出物体视线的一例的图；
图4是示意性地示出图像视线的一例的图；
图5是示出显示装置的一例的功能模块图；
图6是示意性地示出行存储器的一例的图；
图7是示意性地示出物体视线和图像视线的检测结果的一例的图；
图8是示出本实施方式的显示调整方法的一例的流程图；
图9是示意性地示出左图像视线及右图像视线的检测结果的一例的图；
图10是示出显示调整方法的另一例的流程图；
图11是示出显示装置的另一例的功能模块图；
图12是示出移动机构的一例的图；
图13是示出电机机构的另一例的图；
图14是示出显示装置的另一例的功能模块图；
图15是示出具备显示装置的显示系统的一例的功能模块图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的显示装置、显示系统、显示调整方法的实施方式进行说明。另外，本发明并不限于该实施方式。此外，下述实施方式中的构成要素包括本领域技术人员能够容易替换的构成要素、或者实质上相同的构成要素。
(显示装置)
图1是示意性地示出本实施方式的显示装置100的一例的图。如图1所示，显示装置100例如是使用者能够佩戴于头部的头戴式显示器。
在以下的说明中，左右、前后、上下各方向是使用者将显示装置100佩戴于头部的状态下的方向。左右方向是与使用者的左右眼球对应的方向，将左眼侧设为左方，将右眼侧设为右方。前后方向是将使用者的眼睛朝向的方向作为前方，相反方向作为后方。上下方向是将使用者的头部的头顶部侧作为上方，将使用者的头部的下颚侧作为下方。
如图1所示，显示装置100包括主体部10、显示部20、视线检测部30以及控制部40。主体部10具有框体11、连接器12以及电力供应部13。框体11容纳后述的光学系统OS。在框体11设置有后述的显示部20。电力供应部13经由连接器12对主体部10进行电力的供给、电信号的收发等。
显示部20包括左眼用显示部20L和右眼用显示部20R。左眼用显示部20L和右眼用显示部20R以与使用者的左右眼球对应的方式沿左右方向排列配置。
图2是示意性地示出显示装置100中的显示部20的结构的图。如图2所示，显示部20具有显示面板21、半透半反镜22、组合镜23以及视线检测部30。显示面板21能够应用例如液晶面板、有机EL面板、等离子面板等各种显示面板。在使用者佩戴了显示装置100的状态下，显示部20相对于使用者的左右眼球配置于前方。显示面板21具有显示虚拟空间的图像的显示面21a。
半透半反镜22例如对光的一部分进行反射，使一部分透过。半透半反镜22将从显示面板21照射的显示光Lb的一部分朝向组合镜23反射。另外，半透半反镜22使由组合镜23反射的光的一部分透过。
组合镜23使实像光La透过到半透半反镜22侧，实像光La构成实际空间中存在的物体M的像。实像光La能够透过组合镜23、半透半反镜22而到达使用者的左右眼球。由此，使用者能够透过左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R来注视物体M。另外，组合镜23将被半透半反镜22反射的显示光Lb朝向该半透半反镜22反射。半透半反镜22以及组合镜23构成对实像光La和显示光Lb进行导光的光学系统OS。在本实施方式中，光学系统OS向佩戴了显示装置100的状态的使用者的眼球(右眼ER以及左眼EL：参照图3、图4)引导实像光La以及显示光Lb。
视线检测部30检测使用者的左右眼球的视线。作为视线检测部30，可使用能够检测使用者的视线的各种装置，例如，能够基于使用者的瞳孔位置和角膜反射像的位置来检测视线的视线检测装置、或者能够基于使用者的内眼角的位置和虹膜的位置来检测视线的视线检测装置等。
视线检测部30具有照射部31、受光部32以及处理部33(参照图2、图5)。照射部31向使用者的左右眼球照射红外线。受光部32接收由使用者的左右眼球反射的红外线，生成使用者的左右眼球的图像。处理部33基于所生成的图像，检测使用者的视线作为由三维全局坐标系规定的视线矢量。
处理部33能够检测使用者的左右眼球的物体视线和图像视线。处理部33将检测出的物体视线以及图像视线发送给后述的存储部45。图3是示意性地示出物体视线的一例的图。如图3所示，物体视线E1是使用者透过左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R注视物体M时的使用者的左右眼球(左眼EL、右眼ER)的视线。另外，在区分左右眼球的物体视线E1的情况下，将左眼EL的物体视线E1标记为左物体视线E1L，将右眼ER的物体视线E1标记为右物体视线E1R。图4是示意性地示出图像视线的一例的图。如图4所示，图像视线E2是：在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、分别在与物体M对应的位置PM显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I的时的、使用者的左右眼球(左眼EL、右眼ER)的视线。另外，在区分左右眼球的图像视线E2的情况下，将左眼EL的图像视线E2标记为左图像视线E2L，将右眼ER的图像视线E2标记为右图像视线E2R。在使用者注视目标图像I的情况下，左右的目标图像I以存在于与物体M重叠的位置Ma处的方式成像，从而可见。
图5是示出显示装置100的一例的功能模块图。如图5所示，控制部40具有差分检测部41、调整部42、存储部45和图像处理电路46。控制部40例如是由CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)等构成的运算处理装置。控制部40将所存储的程序加载到存储器中，执行包含在程序中的命令。控制部40包括未图示的内部存储器等。内部存储器存储有用于实现控制部40的各部的程序。在该情况下，控制部40通过展开并执行存储于内部存储器等的程序来实现各部的功能。另外，内部存储器也用于控制部40中数据的临时存储等。
差分检测部41基于视线检测部30的检测结果，求出检测结果的差分。差分检测部41能够使用存储于存储部45的信息来求出差分。存储部45存储由视线检测部30检测出的物体视线E1以及图像视线E2的信息。另外，存储部45存储使计算机执行如下处理的显示调整程序：检测物体视线E1和图像视线E2的处理，其中，所述物体视线E1是透过左眼用显示部20L和右眼用显示部20R注视前后方向上的前方的物体M时的使用者的左右眼球的视线，左眼用显示部20L和右眼用显示部20R在左右方向上排列配置、且能够透过一部分光并且能够显示图像，所述图像视线E2是在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、分别在与物体M对应的位置显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的使用者的左右眼球的视线；以及，根据上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置的处理，其中，上下方向与左右方向以及前后方向正交。
差分检测部41基于在视线检测部30中检测出的物体视线E1以及图像视线E2，求出该物体视线E1与图像视线E2的差分。在该情况下，差分检测部41求出在上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分，其中，上下方向与左右方向以及前后方向正交。该差分例如能够设为作为视线矢量之差而求出的矢量的上下方向上的长度。另外，差分检测部41在左右分别独立地求出物体视线E1与图像视线E2的差分。即，差分检测部分别求出关于左眼的左物体视线E1L与左图像视线E2L的差分、和关于右眼的右物体视线E1R与右图像视线E2R的差分。
差分检测部41也可以在求取物体视线E1与图像视线E2的差分时，求出使用者的注视点的位置的差分。在该情况下，差分检测部41将物体视线E1与设定于显示部20的规定的虚拟平面的交点设为物体注视点P1(参照图7)。另外，差分检测部41将图像视线E2与设定于显示部20的规定的虚拟平面之间的交点设为图像注视点P2(参照图7)。作为虚拟平面，例如可列举出与前后方向垂直的平面且与被测者的左眼以及右眼相距规定距离的平面等。如上所述，物体注视点P1与物体视线E1对应。另外，图像注视点P2与图像视线E2对应。差分检测部41计算物体注视点P1与图像注视点P2在上下方向上的位置的差分。该差分例如能够设为物体注视点P1与图像注视点P2之间在上下方向上的距离。
另外，在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、分别在与物体M对应的位置显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的、使用者的左眼球的左图像视线E2L以及右眼球的右图像视线E2R被视线检测部30检测出的情况下，差分检测部41求出上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分。该差分例如能够设为作为视线矢量之差而求出的矢量的上下方向上的长度。
另外，差分检测部41也可以在求出左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分时，求出使用者的注视点的位置的差分。在该情况下，差分检测部41将左图像视线E2L与显示面21a之间的交点设为左图像注视点PL(参照图9)。另外，差分检测部41将右图像视线E2R与显示面21a之间的交点设为右图像注视点PR(参照图9)。如上所述，左图像注视点PL与左图像视线E2L对应。另外，右图像注视点PR与右图像视线E2R对应。差分检测部41计算左图像注视点PL与右图像注视点PR在上下方向上的位置的差分。该差分例如能够设为左图像注视点PL与右图像注视点PR之间的在上下方向上的距离。
调整部42根据由差分检测部41检测出的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置。调整部42能够根据上下方向上的差分，阶段性地调整显示位置。例如，预先对检测出的差分的大小阶段性地进行划分，以与该差分的划分对应的方式阶段性地设定调整量的划分。由此，差分越大，调整量阶段性地变得越大。此外，调整部42也可以仅检测有无差分，在检测到差分的情况下，仅调整预先设定的调整量。
调整部42例如通过对输入到左眼用显示部20L和右眼用显示部20R的图像数据进行校正来调整图像的显示位置。分别针对左眼用显示部20L和右眼用显示部20R设置调整部42。调整部42具有行存储器43以及地址控制部44。行存储器43按照每个行存储要显示在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R上的图像数据。地址控制部44对基准地址进行控制，该基准地址是从行存储器43输出的图像数据开始被读出的地址。
图6是示意性地示出行存储器43的一例的图。如图6所示，在行存储器43中设定与各行对应的地址。例如，图中的最上排的行(第一行)的地址被设定为0，随着抵达下侧的行而依次被设定为1、2、……，最下排的行的地址被设定为Z。行存储器43以与左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R对应的方式设定行数以及地址。
在行存储器43中设定写入地址W及读出地址R。写入地址W表示写入从外部输入的图像数据的行的地址。读出地址R表示将写入到行存储器43的图像数据读出的行的地址。在从外部输入图像数据的情况下，例如从地址0的行依次写入地址Z的行，在到达最大值Z之后返回0。
对写入地址W与读出地址R的关系进行说明。如果设为基准地址a，则读出地址R能够相对于写入地址W表示为R＝W-a(其中，R＜0的情况下为R＝Z-a)。
通过这样设定读出地址R，在W＝a的情况下，即在行存储器43中的与基准地址a对应的行为止写入了图像数据的情况下，读出地址R成为0。在该情况下，读出被写入在行存储器43中的最上排的行(成为地址0的行)中的图像数据。如上所述，输出相对于图像数据的写入而延迟了a行的行的图像数据。
与此相对，在将基准地址a的值减小1行的情况下，读出最上排的行的定时提前1行。因此，在外观上，显示图像向上方偏移1行而显示。另外，在将基准地址a的值增大1行的情况下，读出最上排的行的定时延迟1行。因此，在外观上，显示图像向下方偏移1行而显示。因此，通过由地址控制部44调整基准线a的值，能够使左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R所显示的显示图像的位置在上下方向上移动。
(显示调整方法)
接着，对本实施方式中的显示调整方法进行说明。在本实施方式的显示调整方法中，在使用者将上述的显示装置100佩戴于头部的状态下，对在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置进行调整。
在使用者将上述的显示装置100佩戴于头部的状态下，在使用者的左眼的前方配置有左眼用显示部20L，在使用者的右眼的前方配置有右眼用显示部20R。在本实施方式的显示调整方法中，进行调整以降低物体视线E1与图像视线E2的差分，所述物体视线E1是透过左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R而注视前方的物体M时的视线，所述图像视线E2是在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中在与物体M对应的位置分别显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的使用者的左右眼球的视线。
首先，通过视线检测部30，开始使用者的左眼以及右眼的视线检测。在该状态下，在使用者注视物体M的情况下，显示部20优选不在例如左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像。另外，显示部20也可以显示用于促使使用者注视物体M的信息等。视线检测部30在使得使用者注视物体M的状态下，检测使用者的物体视线E1。
接着，让使用者注视目标图像I。在该情况下，显示部20在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中的与物体M对应的位置(例如，与物体M重叠的位置)显示目标图像I。显示部20也可以与上述同样地，显示用于促使使用者注视目标图像I的信息等。视线检测部30在使得使用者注视目标图像I的状态下，检测使用者的图像视线E2。
图7是示意性地示出物体视线E1以及图像视线E2的检测结果的一例的图。在图7所示的例子中，视线检测部30能够将与物体视线E1对应的使用者的物体注视点P1的位置(X1、Y1)和与图像视线E2对应的使用者的图像注视点P2的位置(X2、Y2)检测为物体视线E1、图像视线E2。
在本实施方式中，物体注视点P1是与前后方向垂直且与被测者的左眼以及右眼相距规定距离的平面与物体视线E1的视线矢量的交点。另外，图像注视点P2是虚拟平面与构成图像视线E2的视线矢量的交点。在求出这样的物体注视点P1以及图像注视点P2时，处理部33首先基于由受光部32得到的信息，作为视线矢量来检测物体视线E1以及图像视线E2。之后，例如将物体视线E1以及图像视线E2与规定的虚拟平面之间的交点设为物体注视点P1以及图像注视点P2。处理部33以虚拟平面上的基准位置的坐标为基准，求出物体注视点P1以及图像注视点P2的坐标。虚拟平面例如可以设置在半透半反镜22的表面，也可以设置在使用者的左右眼球与半透半反镜22之间的空间。处理部33使存储部45存储物体视线E1以及图像视线E2的视线矢量和物体注视点P1以及图像注视点P2的坐标。另外，处理部33也可以先将在使用者注视物体M时取得的物体视线E1的视线矢量以及物体注视点P1的坐标存储于存储部45，再将在使用者注视目标图像I时取得的图像视线E2的视线矢量以及图像注视点P2的坐标直接输出到差分检测部41。
例如，在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R以在上下方向上错开的状态被安装的情况下，存在使用者注视物体M时的视线和注视目标图像I时的视线在上下方向上错开的情况。在该情况下，若想要注视物体M，则目标图像I不成像。相反地，当想要注视目标图像I时，物体M不再成像。因此，会对使用者的眼睛造成负担。因此，在本实施方式中，在使用者的物体视线E1与图像视线E2之间存在上下方向的差分的情况下，通过以降低该差分的方式调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示的图像的位置，从而试图降低使用者的负担。
差分检测部41基于存储于存储部45的信息或从处理部33输出的信息，检测上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分。如图7所示，差分检测部41例如能够将物体注视点P1与图像注视点P2在上下方向上的距离检测为差分S1。此外，差分检测部41在检测物体视线E1的视线矢量与图像视线E2的视线矢量的差分的情况下，例如能够将作为视线矢量之差而求出的矢量在上下方向上的矢量的量检测为差分。差分检测部41输出检测出的差分S1。
调整部42根据从差分检测部41输出的差分S1，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置。例如，调整部42在差分S1为预先设定的阈值以上的情况下，能够进行显示位置的调整。调整部42例如通过地址控制部44选择行存储器43中的开始读取图像数据的行，从而能够调整显示位置。
图8是示出本实施方式的显示调整方法的一例的流程图。在显示装置100佩戴于使用者的头部之后，如图8所示，视线检测部30开始使用者的左右的视线的检测(步骤S101)，在该状态下让使用者注视物体M(步骤S102)。在步骤S102中，视线检测部30在让使用者注视物体M的状态下，检测使用者的物体视线E1。
接着，在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中，在与物体M对应的位置分别显示目标图像I，让使用者注视目标图像I(步骤S103)。在步骤S103中，视线检测部30在让使用者注视目标图像I的状态下，检测使用者的图像视线E2。
接着，差分检测部41检测在上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分(步骤S104)。在差分检测部41中检测到差分的情况下(步骤S104的“是”)，调整部42调整在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R显示图像时的显示位置(步骤S105)，结束处理。在差分检测部41中未检测到差分的情况下(步骤S104的“否”)，不进行显示位置的调整，结束处理。
如上所述，本实施方式的显示装置100包括：左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R，其在左右方向上排列配置，能够透过一部分光并且能够显示图像；视线检测部30，其能够检测物体视线E1和图像视线E2，物体视线E1是在使用者透过左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R而注视前后方向上的前方的物体M时的使用者的左右眼球的视线，图像视线E2是在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、在与物体M对应的位置分别显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的使用者的左右眼球的视线；以及调整部42，其根据上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置，其中，上下方向与左右方向以及前后方向正交。
本实施方式的显示调整方法包括：检测物体视线E1和图像视线E2的步骤，其中，所述物体视线E1是透过左眼用显示部20L和右眼用显示部20R注视前后方向上的前方的物体M时的使用者的左右眼球的视线，左眼用显示部20L和右眼用显示部20R在左右方向上排列配置、且能够透过一部分光并且能够显示图像，所述图像视线E2是在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、在与物体M对应的位置分别显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的使用者的左右眼球的视线；以及，根据上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置的步骤，其中，上下方向与左右方向以及前后方向正交。
本实施方式的显示调整程序使计算机执行以下处理：检测物体视线E1和图像视线E2的处理，其中，所述物体视线E1是透过左眼用显示部20L和右眼用显示部20R注视前后方向上的前方的物体M时的使用者的左右眼球的视线，左眼用显示部20L和右眼用显示部20R在左右方向上排列配置、且能够透过一部分光并且能够显示图像，所述图像视线E2是在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、在与物体M对应的位置分别显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的使用者的左右眼球的视线；以及，根据上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置的处理，其中，上下方向与左右方向以及前后方向正交。
根据本实施方式，在使用者的物体视线E1与图像视线E2之间存在上下方向的差分的情况下，以降低该差分的方式，调整要在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示的图像的位置。因此，在显示与物体M对应的图像时，能够使得使用者以与注视物体M时相同的视线注视图像。由此，能够降低使用者的负担。
在本实施方式的显示装置100中，调整部42根据上下方向的差分，阶段性地调整显示位置。根据该构成，能够根据差分来阶段性地调整显示位置，因此能够进行高效的调整。
在本实施方式的显示装置100中，调整部42根据与物体视线E1对应的物体注视点P1的位置和与图像视线E2对应的图像注视点P2的位置之间的上下方向上的差分，调整显示位置。根据该构成，通过基于物体注视点P1以及图像注视点P2来计算差分，能够更高精度地调整显示位置。
在本实施方式的显示装置100中，调整部42具有写入图像的图像数据的行存储器43，根据差分，选择行存储器43中的开始读取图像数据的行，由此调整显示位置。根据该构成，通过选择行存储器43中的开始读取图像数据的行，能够在不变更构成显示部20的构成部件的位置关系的情况下，容易地调整显示位置。
(其他的显示调整方法)
接着，对显示调整方法的另一例进行说明。在使用者将上述的显示装置100佩戴于头部的状态下，在使用者的左眼的前方配置有左眼用显示部20L，在使用者的右眼的前方配置有右眼用显示部20R。在其他例子的显示调整方法中，能够以降低的方式调整以下差分：在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中，分别在使用者的前方显示目标图像I，且使用者注视目标图像I时的、使用者的左眼球的左图像视线E2L与右眼球的右图像视线E2R之间的差分。
首先，通过视线检测部30，开始使用者的左眼以及右眼的视线检测。在该状态下，让使用者注视目标图像I。在该情况下，显示部20在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中的相互对应的位置处显示目标图像I。作为这样的位置，例如可举出在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R中左右对称的位置等。显示部20也可以显示用于促使使用者注视目标图像I的信息等。视线检测部30在让使用者注视目标图像I的状态下，检测使用者的左眼球的左图像视线E2L和右眼球的右图像视线E2R。
图9是示意性地示出左图像视线E2L及右图像视线E2R的检测结果的一例的图。在图9所示的例子中，视线检测部30能够将与左图像视线E2L对应的使用者的左图像注视点PL的位置(XL、YL)、和与右图像视线E2R对应的使用者的右图像注视点PR的位置(XR、YR)检测为左图像视线E2L、右图像视线E2R。
在本实施方式中，左图像注视点PL是与前后方向垂直且与被测者的左右眼球相距规定距离的平面与左图像视线E2L的视线矢量之间的交点。另外，右图像注视点PR是虚拟平面与构成右图像视线E2R的视线矢量之间的交点。在求出这样的左图像注视点PL以及右图像注视点PR时，处理部33首先基于由受光部32得到的信息，将左图像视线E2L以及右图像视线E2R检测为视线矢量。之后，例如将左图像视线E2L及右图像视线E2R与规定的虚拟平面之间的交点设为左图像注视点PL及右图像注视点PR。处理部33以虚拟平面上的基准位置的坐标为基准，求出左图像注视点PL以及右图像注视点PR的坐标。处理部33将左图像视线E2L及右图像视线E2R的视线矢量、以及左图像注视点PL及右图像注视点PR的坐标存储于存储部45。另外，处理部33也可以将在使用者注视目标图像I时取得的左图像视线E2L和右图像视线E2R的视线矢量、以及左图像注视点PL和右图像注视点PR的坐标直接输出到差分检测部41。另外，存储部45存储使计算机执行如下处理的显示调整程序：在左右方向上排列配置、且能够显示图像的左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中，在使用者的前方分别显示目标图像I的处理；检测使用者注视目标图像I时的使用者的左眼球的左图像视线E2L以及右眼球的右图像视线E2R的处理；以及，根据与左右方向以及前后方向正交的上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置的处理。
例如，与上述实施方式同样地，在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R以在上下方向上错开的状态被安装的情况下，有时用左眼观察左眼用显示部20L时的视线和用右眼观察右眼用显示部20R时的视线在上下方向上错开。在该情况下，在观察成为对象的图像的瞬间，不会成像，通过大脑的指令使左右眼球在上下方向上移动，由此成像。然而，在该情况下，会对使用者的眼睛造成负担。因此，在本实施方式中，在使用者的左图像视线E2L与右图像视线E2R之间存在上下方向的差分的情况下，以降低该差分的方式，调整显示于左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R的图像的位置，从而降低使用者的负担。
差分检测部41基于存储于存储部45的信息或从处理部33输出的信息，检测上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分。如图9所示，差分检测部41例如能够将左图像注视点PL与右图像注视点PR在上下方向上的距离检测为差分S2。此外，差分检测部41在检测左图像视线E2L的视线矢量与右图像视线E2R的视线矢量的差分时，例如能够将作为视线矢量之差而求出的矢量的上下方向上的长度检测为差分。差分检测部41输出检测出的差分S2。
调整部42根据从差分检测部41输出的差分S2，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置。例如，在差分S2为预先设定的阈值以上的情况下，调整部42能够进行显示位置的调整。在该情况下，调整部42能够将显示位置调整到上下方向上的左图像注视点PL与右图像注视点PR的中间位置。由此，能够使显示位置的调整量分散于左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R双方。调整部42例如通过地址控制部44选择行存储器43中的开始读取图像数据的行，从而能够调整显示位置。另外，调整部42也可以以使得左眼用显示部20L或者右眼用显示部20R的任意一者与另一者一致的方式调整显示位置。
图10是示出显示调整方法的另一例的流程图。在显示装置100佩戴于使用者的头部之后，如图10所示，视线检测部30开始使用者的左右的视线的检测(步骤S201)，在该状态下，在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示目标图像I，让使用者注视目标图像I(步骤S202)。在步骤S202中，视线检测部30在让使用者注视目标图像I的状态下，检测使用者的左图像视线E2L及右图像视线E2R。
接着，差分检测部41检测上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分(步骤S203)。在差分检测部41中检测到差分的情况下(步骤S203的“是”)，调整部42调整在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R显示图像时的显示位置(步骤S204)，结束处理。在差分检测部41中未检测到差分的情况下(步骤S203的“否”)，不进行显示位置的调整，结束处理。
本实施方式的显示装置100包括：左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R，其在左右方向上排列配置且能够显示图像；视线检测部30，其检测在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、在使用者的前后方向上的前方分别显示目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的、使用者的左眼球的左图像视线E2L以及右眼球的右图像视线E2R；以及调整部42，其根据在与左右方向以及前后方向正交的上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中显示图像的显示位置。
本实施方式的显示调整方法包括：在左右方向上排列配置且能够显示图像的左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中，在使用者的前后方向上的前方分别显示目标图像I；检测使用者注视目标图像I时的使用者的左眼球的左图像视线E2L以及右眼球的右图像视线E2R；以及，根据与左右方向以及前后方向正交的上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中显示图像的显示位置。
本实施方式的显示调整程序使计算机执行以下处理：在左右方向上排列配置且能够显示图像的左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中，在使用者的前后方向上的前方分别显示目标图像I的处理；检测使用者注视目标图像I时的使用者的左眼球的左图像视线E2L以及右眼球的右图像视线E2R的处理；以及，根据与左右方向以及前后方向正交的上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中显示图像的显示位置的处理。
根据本实施方式，在使用者的左图像视线E2L与右图像视线E2R之间存在上下方向的差分的情况下，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中显示的图像的位置，以降低该差分。因此，在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R显示图像时，能够以左右相同的视线的方式注视图像。由此，能够降低使用者的负担。
在本实施方式的显示装置100中，调整部42根据与左图像视线E2L对应的左图像注视点PL的位置和与右图像视线E2R对应的右图像注视点PR的位置之间的上下方向的差分，调整显示位置。根据该构成，基于左图像注视点PL以及右图像注视点PR来计算差分，由此能够更高精度地调整显示位置。
在本实施方式的显示装置100中，调整部42将显示位置调整到上下方向上的左图像注视点PL与右图像注视点PR的中间的位置。根据该构成，能够使显示位置的调整量分别分散于左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R。由此，能够抑制显示图像的一部分从左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R的显示区域超出而不显示的情况。
本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当地加以变更。例如，在上述实施方式的显示装置100中，以调整部42通过选择行存储器43中的开始读取图像数据的行来调整显示位置的构成为例进行了说明，但并不限于此。
图11是示出显示装置的另一例的功能模块图。如图11所示，显示装置100A具有视线检测部30以及控制部140。图11所示的显示装置100通过使显示部20的显示面板21移动，使显示图像的位置在上下方向上移动。视线检测部30的构成与上述相同。
控制部140具有差分检测部41、电机控制部142和存储部45。差分检测部41以及存储部45的构成与上述相同。电机控制部142控制电机143M。电机控制部142及移动机构143构成用于使显示面板21移动的调整部141。
图12是示出移动机构143的一例的图。移动机构143具有电机143M、输出轴144、第一齿轮145、第二齿轮146以及移动部件147。电机143M通过电机控制部142的控制而对输出轴144赋予旋转驱动力。输出轴144将来自电机143M的旋转驱动力传递至第一齿轮145。第一齿轮145与输出轴144一体地旋转。第一齿轮145与第二齿轮146啮合。第二齿轮146在外周和内周具有齿。外周的齿与第一齿轮145啮合。内周的齿与移动部件147啮合。移动部件147为圆柱状，在外周形成有齿。移动部件147的外周的齿与第二齿轮146啮合。通过第二齿轮146的旋转，移动部件147能够在前后方向上移动。移动部件147与显示面板21连结。通过移动部件147沿前后方向移动，显示面板21与移动部件147一体地沿前后方向移动，因此显示于显示面板21的图像的显示位置沿前后方向移动。显示于显示面板21的图像被半透半反镜22以及组合镜23反射而到达使用者。在该情况下，在使用者佩戴了显示装置100的状态下，通过显示面板21在前后方向上移动，所显示的图像的显示位置在上下方向上移动。电机控制部142根据上下方向上的差分，阶段性地调整电机143M的旋转量，由此能够阶段性地调整显示面板21的移动量。由此，能够根据上下方向的差分，阶段性地调整显示位置。
图13是示出电机机构的另一例的图。如图13所示，移动机构143A具有电机143M、输出轴144、第一齿轮145、第二齿轮148以及旋转轴149。关于电机143M、输出轴144、第一齿轮145的结构，可以与图12所示的例子相同。第二齿轮148在外周具有齿，与第一齿轮145啮合。旋转轴149与第二齿轮148一体地旋转。旋转轴149与半透半反镜22连结。另外，在图13中，局部示出了从空心箭头的方向观察半透半反镜22的状态。通过旋转轴149旋转，半透半反镜22与旋转轴149一体地旋转。通过半透半反镜22旋转，朝向使用者的眼球的光的方向在上下方向上变化。因此，能够使左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R所显示的显示图像的位置在上下方向上移动。在该情况下，电机控制部142也能够通过根据上下方向的差分阶段性地调整电机143M的旋转量来阶段性地调整半透半反镜22的旋转角度。由此，能够根据上下方向的差分，阶段性地调整显示位置。
如上所述，在上述显示装置100A中，调整部141通过调整左眼用显示部20L和右眼用显示部20R的上下方向的相对位置关系来调整显示位置。由此，通过直接调整左眼用显示部20L和右眼用显示部20R的上下方向的相对位置关系，能够不限制可用于显示的区域。
另外，在调整部141通过调整左眼用显示部20L和右眼用显示部20R的上下方向的相对位置关系来调整显示位置的构成中，能够直接调整上下方向上的差分。另外，在调整部141通过调整半透半反镜22来调整显示位置的构成中，能够在不变更左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R的位置的情况下调整显示位置。
此外，图12以及图13所示的移动机构143也可以是不设置电机143M而手动旋转输出轴144的结构。在该情况下，例如，也可以将物体视线E1与图像视线E2之间的差分、或者左图像视线E2L与右图像视线E2R之间的差分显示于显示部20。由此，使用者能够容易地掌握在上下方向上手动调整显示图像的位置时的调整量。以下，具体地进行说明。
图14是示出显示装置的其他例子的功能模块图，示出通过手动使输出轴144旋转的结构。如图14所示，显示装置100B具有视线检测部30以及控制部240。视线检测部30的构成与上述相同。控制部240具有差分检测部41、偏移量显示图像生成部241、图像重叠部242、存储部45以及图像处理电路46。差分检测部41、存储部45以及图像处理电路46与上述相同。偏移量显示图像生成部241生成用于将物体视线E1与图像视线E2的差分、或者左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分作为偏移量显示于显示部20的偏移量显示图像。作为偏移量显示图像，能够采用任意的图像。偏移量显示图像生成部241能够根据差分检测部41的检测结果，使偏移量显示图像变化。例如，在图像视线E2相对于物体视线E1向下方偏移的情况下，以蓝色显示偏移量显示图像，在图像视线E2相对于物体视线E1向上方偏移的情况下，以红色显示偏移量显示图像，在没有偏移的情况下，能够以无色的方式进行显示。另外，偏移量越大，偏移量显示图像生成部241将偏移量显示图像的颜色显示得越深。图像重叠部242以对目标图像I重叠偏移量显示图像的方式进行显示。在该构成中，通过让使用者以偏差量显示图像的颜色变淡且直至无色的方式进行调整，能够容易地调整物体视线E1与图像视线E2的差分。
(显示系统)
图15是示出具备显示装置的显示系统的一例的功能模块图。如图15所示，显示系统SYS具备显示装置100C和外部处理装置350。显示装置100C具有显示部20、视线检测部30以及控制部340。显示部20以及视线检测部30的构成与上述相同。
控制部340具有差分检测部41、存储部45和图像处理电路46。差分检测部41、存储部45以及图像处理电路46各部分的构成与上述相同。在图15所示的构成中，差分检测部41具有作为输出部的功能，所述输出部将检测到差分的结果输出到外部处理装置350。
外部处理装置350基于差分检测部41的输出结果，生成对在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置进行了调整的图像数据。外部处理装置350将生成的图像数据输入到显示装置100C。该图像数据被输入到例如图像处理电路46。图像处理电路46将输入的图像数据输出到显示部20(20L、20R)。
如上所述，本实施方式的显示系统SYS从显示装置100输出上下方向上的物体视线E1与图像视线E2的差分，基于输出结果，外部处理装置350生成对在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置进行了调整的图像数据，并输入到显示装置100，因此，能够在不产生图像缺失的情况下调整图像的显示位置。
另外，上述显示系统SYS从显示装置100输出上下方向上的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分，基于输出结果，外部处理装置350生成对在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置进行了调整的图像数据，并输入到显示装置100，因此，能够在不产生图像缺失的情况下调整图像的显示位置。
另外，在上述说明中，在根据上下方向的左图像视线E2L与右图像视线E2R的差分，对在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R显示图像时的显示位置进行调整的方式中，不限于现实的物体M的实像光La能够透过显示部20的显示装置(所谓的增强现实(AR)型)。例如，也可以是不透过实像光La而让使用者看到显示于显示部20的图像的显示装置(所谓的虚拟现实(VR)型)。
如上所述，上述实施方式中的显示装置100包括：左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R，其在左右方向上排列配置且能够显示图像；视线检测部30，其检测在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中、在使用者的前后方向上的前方分别显示了目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的使用者的左眼球的左图像视线E2L以及右眼球的右图像视线E2R；以及，调整部42，基于左图像视线E2L和右图像视线E2R，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中显示图像的显示位置。
上述实施方式的显示系统SYS包括显示装置100和外部处理装置350，所述显示装置100具有：左眼用显示部20L和右眼用显示部20R，其在左右方向上排列配置且能够显示图像；视线检测部30，其检测在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R中、在使用者的前后方向上的前方分别显示了目标图像I的状态下、使用者注视目标图像I时的使用者的左眼球的左图像视线E2L和右眼球的右图像视线E2R；以及差分检测部41，其输出左图像视线E2L和右图像视线E2R，所述外部处理装置350根据差分检测部41的输出结果，生成在左眼用显示部20L和右眼用显示部20R中显示图像的显示位置被调整后的图像数据，并输入到显示装置100。
上述实施方式中的显示调整方法包括：在沿左右方向排列配置且能够显示图像的左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中，在使用者的前后方向上的前方分别显示目标图像I；检测使用者注视目标图像I时的使用者的左眼球的左图像视线E2L以及右眼球的右图像视线E2R；以及，基于左图像视线E2L和右图像视线E2R，调整在左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R中显示图像的显示位置。
根据上述实施方式的构成，基于使用者的左图像视线E2L和右图像视线E2R，调整显示于左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R的图像的位置。因此，在用左右眼分别观看显示于左眼用显示部20L以及右眼用显示部20R的图像时，能够降低使用者的负担。
工业实用性
本发明的显示装置、显示系统和显示调整方法可以用于例如头戴式显示装置等。
(符号说明)
(符号说明)
E…眼球，E1…物体视线，E2…图像视线，EL…左图像视线，I…目标图像，ER…右图像视线，M…物体，P1…物体注视点，P2…图像注视点，PL…左图像注视点，PR…右图像注视点，S1，S2…差分，OE…光学元件，PM，Ma…位置，OS…光学系统，La…实像光，Lb…显示光，SYS…显示系统，10…主体部，11…框体，12…连接器，13…电力供应部，20…显示部，20L…左眼用显示部，20R…右眼用显示部，21a…显示面，21…显示面板，22…半透半反镜，23…合成镜，30…视线检测部，31…照射部，32…受光部，33…处理部，40，140，240，340…控制部，41…差分检测部，42，141…调整部，43…行存储器，44…地址控制部，45…存储部，46…图像处理电路，100，100A，100B，100C…显示装置，142…电机控制部，143，143A…移动机构，143M…电机，144…输出轴，145…第一齿轮，146，148…第二齿轮，147…移动部件，149…旋转轴，241…偏移量显示图像生成部，242…图像重叠部，350…外部处理装置。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括：
左眼用显示部和右眼用显示部，在左右方向上排列配置且能够显示图像，所述左眼用显示部和右眼用显示部能够使一部分的光透过；
视线检测部，检测物体视线和图像视线，所述物体视线为使用者透过所述左眼用显示部和所述右眼用显示部注视前后方向上的前方的物体时所述使用者的左右眼球的物体视线，所述图像视线包含在所述左眼用显示部以及所述右眼用显示部中、分别在使用者的前后方向上的前方与所述物体对应的位置显示目标图像的状态下、所述使用者注视所述目标图像时的、所述使用者的左眼球的左图像视线以及右眼球的右图像视线；以及
调整部，根据所述物体视线和所述图像视线之间的第二差分，调整在所述左眼用显示部以及所述右眼用显示部中显示图像的显示位置。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，
所述调整部根据所述左图像视线和所述右图像视线之间的第一差分和所述第二差分，调整所述显示位置。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中，
所述第一差分是与所述左图像视线对应的左图像注视点的位置和与所述右图像视线对应的右图像注视点的位置在上下方向上的差分。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中，
所述第二差分是与所述物体视线对应的所述使用者的注视点的位置和与所述图像视线对应的所述使用者的注视点的位置在上下方向上的差分。
5.如权利要求1所述的显示装置，其中，
所述调整部在上下方向上将所述显示位置调整为所述左图像视线与所述右图像视线的中间的位置。
6.如权利要求2所述的显示装置，其中，
所述调整部根据上下方向上的所述第一差分或所述第二差分，阶段性地调整所述显示位置。
7.如权利要求1至5中任一项所述的显示装置，其中，
所述调整部通过调整所述左眼用显示部及所述右眼用显示部在上下方向上的相对位置关系来调整所述显示位置。
8.如权利要求2所述的显示装置，其中，
所述调整部具有行存储器，其中写入所述图像的图像数据，
所述调整部根据所述第一差分和/或所述第二差分，选择所述行存储器中的开始读取所述图像数据的行，由此调整所述显示位置。
9.如权利要求2所述的显示装置，其中，
所述左眼用显示部和所述右眼用显示部包括光学系统，所述光学系统引导包含所述图像的光，
所述调整部根据所述第一差分或所述第二差分，调整所述光学系统，从而调整所述显示位置。
10.一种显示系统，包括显示装置和外部处理装置，其中，
所述显示装置包括：
左眼用显示部和右眼用显示部，在左右方向上排列配置且能够显示图像，所述左眼用显示部和右眼用显示部能够使一部分的光透过；
视线检测部，所述视线检测部检测物体视线和图像视线，所述物体视线为使用者透过所述左眼用显示部和所述右眼用显示部注视前后方向上的前方的物体时所述使用者的左右眼球的物体视线，所述图像视线包含在所述左眼用显示部和所述右眼用显示部中、分别在使用者的前后方向的前方与所述物体对应的位置显示目标图像的状态下、所述使用者注视所述目标图像时的、所述使用者的左眼球的左图像视线和右眼球的右图像视线；以及
输出部，输出所述左图像视线和所述右图像视线，
所述外部处理装置基于所述输出部的输出结果，根据所述物体视线和所述图像视线之间的第二差分，或者，根据所述左图像视线和所述右图像视线之间的第一差分和所述物体视线和所述图像视线之间的第二差分，生成对在所述左眼用显示部以及所述右眼用显示部中显示图像的显示位置进行了调整的图像数据，并输入到所述显示装置。
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