JP2007116538A - 画像表示プログラム、画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示素子上での画像表示位置を明確に確認でき、簡便な手法で画像表示位置を適正な位置に調整する。
【解決手段】画像表示プログラムは、画像供給装置５０、および該画像供給装置を介して供給された画像を表示する表示素子４１と該画像を観察領域に提示する光学系４２とを有する画像表示装置のうち少なくとも一方に備わるコンピュータ上で動作する。該画像表示プログラムは、表示素子上において画像が表示されている位置を示す指標６１を含む第１の画像６０を、画像供給装置を介して画像表示装置に供給させる指標表示ステップを有する。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、観察者の頭部に装着して画像を観察させるヘッドマウントディスプレイ等の画像表示装置に関するものである。

ヘッドマウントディスプレイは、液晶パネル等の左右一対の表示素子と、該一対の表示素子に表示された画像を拡大して観察者の両眼が置かれた左右一対の観察領域に提示する光学系とを有する。また、いわゆるビデオシースルー型と称されるヘッドマウントディスプレイには、左右の撮像系が備えられ、該撮像系によって撮像された映像が左右の表示素子に表示される。

図９には、液晶パネルを用いた従来のビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイの片眼用の構成を示している。ヘッドマウントディスプレイ１１０は、撮像系１２０と表示系１４０とにより構成されている。

撮像系１２０の撮影ユニット１２１により撮影された画像は、撮影画像出力回路１２２から撮影画像信号として画像供給装置としての情報処理装置１５０に入力される。情報処理装置１５０では、撮影画像入力回路１５１に撮影画像信号が入力される。表示画像生成回路１５２は、該撮影画像信号から表示画像を生成する。表示画像は、表示画像出力回路１５３を通じて表示画像信号としてヘッドマウントディスプレイ１１０の表示系１４０へ入力される。

表示系１４０では、映像入力回路１４５から入力された表示画像信号が画像表示駆動回路１４３へと入力される。該表示画像は液晶モジュール（液晶パネル）１４１に表示され、拡大光学系１４２を通じて観察者の眼Ｅが置かれた観察領域に提示される。

以上のようなヘッドマウントディスプレイを、複合現実空間（Mixed Reality）や仮想現実空間（Virtual Reality）を表示させるアプリケーション用途に用いる場合、表示素子上での表示画像の位置を厳密に調整する必要がある。ヘッドマウントディスプレイを通さない場合の見え方とヘッドマウントディスプレイを通した場合の見え方との誤差を極力軽減させる必要があるからである。

これについてより詳しく説明する。ヘッドマウントディスプレイに対してパーソナルコンピュータのような画像供給装置（情報処理装置）から画像を出力する場合には、画像出力デバイスとしてグラフィックカードが用いられる。但し、グラフィックカードの種類によって画像の出力タイミングが異なり、この出力タイミングの違いを要因として、表示素子上での表示位置にずれが発生することがある。

図１０Ａには、左右の表示素子上での適正な位置に左眼用画像および右眼用画像が表示されている状態を示す。図中のＯＢＪは各画像中の物体像である。この場合、図１０Ｂに示すように、観察者Ｐは、左眼用画像と右眼用画像中の物体像ＯＢＪを無理なく融像して１つの像として観察することができる。

一方、図１１Ａには、左右の表示素子上での左眼用画像および右眼用画像の表示位置が適正位置からずれた状態を示す。この場合、図１１Ｂに示すように、観察者Ｐは通常とは異なる状態（無理した状態）で左眼用画像と右眼用画像中の物体像ＯＢＪを融像する。この状態で融像を続けると、きわめて眼が疲れやすい。

ここで、特許文献１，２には、融像を容易にすることを目的として、左右の表示素子に表示される画像の位置を調整可能としたヘッドマウントディスプレイが開示されている。特許文献１には、左右の表示素子に互いに表示位置が異なる横線を表示し、これらが一組の平行線になるように表示位置の調整を行うことで、適正な表示位置が得られる構成が開示されている。また、特許文献２には、左右の表示素子に互いに異なる画像を表示し、これらの画像に含まれる位置決め用データが融像された際に所定の形状に見えるように表示位置を調整する構成が開示されている。
特開平１１−３５２４３９号公報（段落００２１、図３〜５等） 特開平９−３０４７２９号公報（段落００２４〜００２９、図４〜８等）

しかしながら、前述した特許文献１，２に開示された調整方法は、左右の画像の相対的な表示高さの調整や、立体視をする際の視差の調整に限定されている。このため、画像供給装置からの画像出力タイミングの差に起因した表示画像の表示素子上での位置ずれを解消することはできない。

また、ビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイにおいて、撮像系によって撮像されている映像を見ながら左右の表示画像の表示素子上での位置を正確に調整するのは、実際上困難である。

本発明は、表示素子上での画像表示位置を明確に確認でき、簡便な手法で画像表示位置を適正な位置に調整できるようにした画像表示プログラム、画像表示装置および画像調整方法を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての画像表示プログラムは、画像供給装置、および該画像供給装置を介して供給された画像を表示する表示素子と該画像を観察領域に提示する光学系とを有する画像表示装置のうち少なくとも一方に備わるコンピュータ上で動作する。そして、該画像表示プログラムは、表示素子上において画像が表示されている位置を示す指標を含む第１の画像を、画像供給装置を介して画像表示装置に供給させる指標表示ステップを有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての画像表示装置は、画像供給装置を介して供給された画像を表示する表示素子と、該画像を観察領域に提示する光学系と、表示素子上において画像が表示されている位置を示す指標を含む第１の画像を、画像供給装置を介して該画像表示装置に供給させる制御回路とを有することを特徴とする。

さらに、本発明の他の側面としての画像表示方法は、画像供給装置、および該画像供給装置を介して供給された画像を表示する表示素子と該画像を観察領域に提示する光学系とを有する画像表示装置を含むシステムで用いられる。そして、該画像表示方法は、表示素子上において画像が表示されている位置を示す指標を含む第１の画像を、画像供給装置を介して画像表示装置に供給させる指標表示ステップと、表示素子上での第１の画像の位置が所定位置になるように該表示素子上での画像表示位置を変更する調整ステップと、該調整ステップにより変更された画像表示位置を記憶する記憶ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、画像供給装置を介して供給された画像として、表示素子上での画像の表示位置を示す指標が表示されるので、該指標に基づいて表示位置を調節することができる。したがって、グラフィックカードの種類等によって画像の出力タイミングが異なる様々な画像供給装置から画像表示装置に画像が供給される場合でも、表示素子上での画像の表示位置を適切に設定することができる。

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。

図８には、本発明の実施例である画像表示システムの概略構成を示している。図８において、１０は画像表示装置としてのヘッドマウントディスプレイである。１１はヘッドマウントディスプレイ１０の本体である。該本体１１には、左右一対の表示素子、該表示素子を駆動する電気回路、該一対の表示素子に表示された画像を観察者１７の左右の眼が置かれた観察領域に提示する左右の光学系が内蔵されている。また、１２は撮像窓であり、その内側には、左右の撮像ユニットが搭載されている。１４は本体１１を観察者１７の頭部（眼前）に装着するためのフレームである。

５０はヘッドマウントディスプレイ１０に対して画像（映像）を供給する画像供給装置としての情報処理装置であり、汎用のパーソナルコンピュータ等によって構成される。

１５はヘッドマウントディスプレイ１０に情報処理装置５０からの映像を入力するためのケーブルである。１６は情報処理装置５０から出力された音声を観察者が聞くことができるようにするイヤホンである。

ここで、複合現実感の実現方式には、ビデオシースルー方式とオプティカルシースルー方式とがある。このうち、ビデオシースルー方式では、現実世界の環境を電子カメラ等で実映像としてコンピュータ（情報処理装置５０）に取り込み、該実映像とＣＧによる仮想物体とをコンピュータ内で融合（重畳）させた映像を生成する。そして、この融合映像をヘッドマウントディスプレイを介して観察者に提示する。本実施例では、このビデオシースルー方式による画像表示システムについて説明する。

但し、本発明は、ビデオシースルー方式に限らず、光学的に取り込んだ現実世界の像とコンピュータから入力された仮想物体とをヘッドマウントディスプレイにおいて融合するオプティカルシースルー方式の画像表示システムにも適用することができる。さらに、これらのシースルー方式に限らず、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビゲーム機等の画像供給装置から供給された画像を観察するのみのヘッドマウントディスプレイにも適用できる。

図１には、図８に示したヘッドマウントディスプレイ１０のうち片眼用の構成と、情報処理装置５０の構成とを示す。ヘッドマウントディスプレイ１０は、撮影セクション２０と操作セクション３０と表示セクション４０とで構成される。

表示セクション４０には、表示素子としての液晶パネル４１と、該液晶パネル４１に表示された画像を拡大して観察領域（観察者の眼Ｅが置かれる空間）に提示する光学系４２とが設けられている。なお、液晶パネル４１は、不図示の光源からの照明光によって照明される。

また、表示セクション４０は、液晶パネル４１を駆動する画像表示駆動回路４３や、後述する表示位置調整ユニット４４や、情報処理装置５０からの画像（映像）が入力される映像入力回路４５を有する。映像入力回路４５を通じて入力された映像は表示位置調整ユニット４４を通って画像表示駆動回路４３に入力され、液晶パネル４１に表示される。

操作セクション３０は、表示位置コントローラ３１と、モード切換スイッチ３２と、映像選択信号出力回路３３とを有する。映像選択信号出力回路３３は、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４などのインターフェース回路により実現される。

表示位置調整ユニット４４は、コンピュータとしての機能を有し、後述するキャリブレーションのための指標画像（第１の画像）の液晶パネル４１上での表示位置を制御する制御部４４１を有する。また、キャリブレーション後の表示位置を記憶する表示位置メモリ４４２を有する。さらに、２次元画像処理部４４３を有する。２次元画像処理部４４３は、例えば、スケーラチップのようなＩＣを用いることでも実現可能である。

表示位置コントローラ３１は、液晶パネル４１上での画像の表示位置を上下左右に調整するための操作用インターフェースであり、例えば、上下左右に配置された４つのプッシュスイッチで実現可能である。

撮像セクション２０は、撮影ユニット２１と撮影画像出力回路２２とを有し、撮影ユニット２１により撮影された映像（撮影画像信号：第２の画像）を情報処理装置５０へ出力する。撮影画像出力回路２２は、例えば、コンピュータに備わったＵＳＢ２．０やＩＥＥＥ１３９４などの画像の転送に対応した高速なインターフェース回路により実現できる。撮影ユニット２１は、撮影光学系と、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等によって構成される撮像素子と、その周辺回路によって構成されている。

情報処理装置５０は、撮影画像入力回路５１と、表示画像生成部５２と、調整用画像出力部５６と、表示画像選択部５５と、映像選択信号入力回路５４と、表示画像出力回路５３とを有する。

映像選択信号入力回路５４は、ヘッドマウントディスプレイ１０の映像選択信号出力回路３３と同種の汎用的なインターフェース回路であり、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４などのインターフェース回路にて実現可能である。また、撮影画像入力回路５１は、ヘッドマウントディスプレイ１０の撮影画像出力回路２２と同種のインターフェース回路であり、ＵＳＢ２．０やＩＥＥＥ１３９４などの画像の転送に対応した高速なインターフェース回路により実現できる。

表示画像生成部５２、表示画像選択部５５および調整用画像出力部５６は、コンピュータである情報処理装置５０上で動作するソフトウェア（コンピュータプログラム）で実現可能である。但し、表示画像選択部５５と調整用画像出力部５６は、ハードウェアにより構成することもできる。表示画像出力回路５３は、グラフィックカード等、ビデオ信号を出力するための回路である。

次に、液晶パネル４１上での表示位置の調整フローについて、図２を用いて説明する。該調整フローは、コンピュータとしての情報処理装置５０およびヘッドマウントディスプレイ１０に搭載されたコンピュータ（表示位置調整ユニット４４）上で動作するソフトウェアとしての画像表示プログラムに従って実行される。

モード切換スイッチ３２が操作されると、キャリブレーションモードが起動され（Ｓ１０１）、映像選択信号出力回路３３を通じて、情報処理装置５０に画像出力切換信号が送信される（Ｓ１０２）。これと同時に、表示位置調整ユニット４４内の制御部４４１が起動し、表示位置コントローラ３１の入力に基づいて表示位置メモリ４４２に表示位置情報を書き込むことができるようになる（Ｓ１０３）。

次に、表示画像選択部５５は、ヘッドマウントディスプレイ１０の撮影ユニット２１により撮影されて、撮像画像入力回路５１および表示画像生成部５２を通じて入力される撮影画像の出力を停止する（Ｓ１０４）。そして、調整用画像出力部５６から出力される調整用画像としての指標画像を、ヘッドマウントディスプレイ１０への出力画像として選択する（Ｓ１０５）。これにより、撮影画像と同様に、指標画像が情報処理装置５０を介して液晶パネル４１に表示される。

図３（ａ）において、６０は指標画像を示す。指標画像６０は、画像の端部（外縁）に配置された画素列と縦横それぞれの中央を通る画素列とが黒の指標６１として、それ以外が白として表示される画像である。指標６１は、液晶パネル４１の１画素に対応する太さを有する線によって構成され、液晶パネル４１の表示領域に対する指標画像６１の位置を示す指標となる。なお、図３（ａ）に示す指標画像６０および指標６１は例にすぎず、液晶パネル４１の表示領域に対する画像位置を示すことができるものであればよい。

図３（ｂ）には、液晶パネル４１の表示領域（以下、パネル表示領域という）内に指標画像６１が偏って表示されている場合を示す。この場合、観察者は、指標６１とパネル表示領域の外縁（外枠）との位置関係によって、指標画像６１の表示位置がパネル表示領域に対してずれていることが分かる。

このような場合、モード切換スイッチ３２がＯＦＦでなければ（Ｓ１０６）、観察者の操作に応じて表示位置コントローラ３１から位置操作信号が送出される（Ｓ１０９）。

制御部４４１は、位置操作信号から表示位置コントローラ３１の操作量（方向を含む）を検出し、該操作量に応じて表示位置メモリ４４２に書き込まれた表示位置情報を更新する（Ｓ１１０）。例えば、操作量が＋１であれば、現在の表示位置情報を１つインクリメントした新たな表示位置情報を記憶する。操作量が−１であれば、現在の表示位置情報を１つデクリメントした新たな表示位置情報を記憶する。表示位置情報のインクリメント、デクリメントは、上下方向と左右方向とでそれぞれ行われる。

２次元画像処理部４４３は、表示位置メモリ４４２に書き込まれた（更新された）表示位置情報を読み込み、パネル表示領域における該表示位置情報に対応した位置に指標画像６０が表示されるよう画像処理を行う（Ｓ１１１）。ここにいう画像処理は、例えば、各画素位置を表示位置情報に基づいてシフトする処理である。画像処理された指標画像６０は、画像表示駆動回路４３を介して液晶パネル４１に表示される。

表示位置コントローラ３１の操作によって、指標画像６０の外縁を示す指標６１とパネル表示領域の外枠とがほぼ合致した適正な表示状態を図３（ｃ）に示す。

以上のようにして画像表示位置が適正化された後は、表示位置メモリ４４２に記憶された該適正表示位置情報に基づいて、液晶パネル４１での画像表示が行われる。

観察者によってモード切換スイッチ３２がＯＦＦされると（Ｓ１０６）と、映像選択信号出力回路３３を通じて情報処理装置５０に画像出力切換信号が送信される。映像選択信号入力回路５４を介して画像出力切換信号を受けた表示画像選択部５５は、調整用画像出力部５６から出力される調整用画像（指標画像）の出力を停止する（Ｓ１０７）。これと同時に、制御部４４１の動作も停止する。

そして、表示画像選択部５５は、ヘッドマウントディスプレイ１０の撮影ユニット２１により撮影されて、撮像画像入力回路５１および表示画像生成部５２を通じて入力される撮影画像をヘッドマウントディスプレイ１０に出力する（Ｓ１０８）。

以上説明したように、本実施例によれば、パネル表示領域内での画像表示位置を調整するために、表示画像の外縁と同じ大きさ指標を含む指標画像を表示する。しかも、指標は１画素に対応する太さの線によって構成される。これにより、明示的にパネル表示領域の外枠と画像表示位置とのずれの有無およびずれ量を観察者に認識させることができる。しかも、ずれがある場合には、パネル表示領域の外枠という絶対的な指標を基準とすることができるため、容易に表示位置調整を行うことができる。このことにより、ヘッドマウントディスプレイの装着者（観察者）が認識する物体方向と、実際の物体方向とのずれを容易に修正することができる。

図４には、本発明の実施例２である画像表示システムを構成するヘッドマウントディスプレイ１０’のうち片眼用の構成と、情報処理装置５０’の構成とを示す。本実施例において、実施例１と同じ構成要素には、実施例１と同符号を付す。

本実施例では、実施例１に対して、ヘッドマウントディスプレイ１０’の撮像セクション２０’と情報処理装置５０’の構成が異なる。すなわち、本実施例では、実施例１において情報処理装置５０に設けられていた映像選択信号入力回路５４、調整用画像出力部５６および表示画像選択部５５をなくして、情報処理装置５０’としている。そして、代わりに撮像セクション２０’に、調整用画像出力部２３と出力画像選択部２４とが設けられている。

撮像セクション２０’は、撮影ユニット２１、撮影画像出力回路２２、調整用画像出力部２３および出力画像選択部２４により構成される。調整用画像出力部２３および出力画像選択部２４は、ヘッドマウントディスプレイ１０’内において表示位置調整ユニット４４を構成するコンピュータ又はこれとは別に設けられたコンピュータ上で動作するソフトウェアによって実現可能である。但し、調整用画像出力部２３と出力画像選択部２４とはハードウェアとして構成してもよい。

出力画像選択部２４は、撮影ユニット２１からの出力画像（第２の画像）と、調整用画像出力部２３から出力される調整用画像（指標画像：第１の画像）のうち一方を選択的に出力する。この出力は、情報処理装置５０’に撮影画像信号として送られる。

この場合、映像選択信号出力回路３３は、同じくヘッドマウントディスプレイ１０’に搭載された出力画像選択部２４に信号を送るため、映像選択信号出力回路３３はヘッドマウントディスプレイ１０’の外部に通信線を必要としない。このため、実施例１に比べて、ヘッドマウントディスプレイ１０’と情報処理装置５０’との間の通信線の数を減らすことができる。

本実施例での動作は、基本的に実施例１で図２を用いて説明した動作と同様である。但し、本実施例では、モード切換スイッチ３２がＯＮになると、映像選択信号出力回路３３からの画像出力切換信号は、撮像セクション２０内に設けられた出力画像選択部２４へと出力される。

また、モード切換スイッチ３２のＯＮによって表示位置調整ユニット４４の制御部４４１が起動し、液晶パネル４１上での画像表示位置の調整が可能となる。

出力画像選択部２４は、画像出力切換信号を受けると、出力画像を撮影ユニット２１からの撮影画像から調整用画像出力部２３からの指標画像に切り換える。指標画像は、撮影画像出力回路２２を介して、情報処理装置５０’に入力され、該情報処理装置５０’からヘッドマウントディスプレイ１０’に映像入力回路４５を介して供給される。これにより、撮影画像と同様に、指標画像が情報処理装置５０’を介して液晶パネル４１に表示される。そして、表示された指標画像を参照しながらの観察者による表示位置コントローラ３１の操作に応じて、液晶パネル４１上での画像表示位置が適正位置に調整される。

なお、モード切換スイッチ３２がＯＦＦになると、出力画像選択部２４は調整用画像出力部２３からの指標画像の出力を停止し、撮影ユニット２１からの撮影画像を撮影画像出力回路２２を介して情報処理装置５０’に供給する。撮影画像は、情報処理装置５０’からヘッドマウントディスプレイ１０’に映像入力回路４５を介して供給され、液晶パネル４１に表示される。このときの表示位置は、表示位置メモリ４４２に記憶された適正位置となる。

図５には、本発明の実施例３である画像表示システムを構成するヘッドマウントディスプレイ１０″のうち片眼用の構成と、情報処理装置５０の構成とを示す。本実施例において、実施例１と同じ構成要素には、実施例１と同符号を付す。

実施例１では、画像表示位置の調整を観察者が表示位置コントローラ３１を通じてマニュアルで行う場合について説明したが、本実施例では、これを自動化している。したがって、実施例１で操作セクション３０に設けられていた表示位置コントローラ３１は、本実施例の操作セクション３０″には設けられていない。また、本実施例では、表示セクション４０″に、表示ずれ量検出部４６が設けられている。

液晶パネル４１上での表示位置の調整フローについて、図２および図７を用いて説明する。図７は、図２中のステップＳ１０９〜Ｓ１１１を変更したものである。

なお、該調整フローは、コンピュータとしての情報処理装置５０およびヘッドマウントディスプレイ１０″に搭載されたコンピュータ（表示位置調整ユニット４４）上で動作するソフトウェアとしての画像表示プログラムに従って実行される。

図２において、モード切換スイッチ３２が操作されると、キャリブレーションモードが起動され（Ｓ１０１）、映像選択信号出力回路３３を通じて、情報処理装置５０に画像出力切換信号が送信される（Ｓ１０２）。これと同時に、表示位置調整ユニット４４内の制御部４４１が起動し、表示位置メモリ４４２に表示位置情報を書き込むことができるようになる（Ｓ１０３）。

次に、表示画像選択部５５は、ヘッドマウントディスプレイ１０″の撮影ユニット２１により撮影されて、撮像画像入力回路５１および表示画像生成部５２を通じて入力される撮影画像の出力を停止する（Ｓ１０４）。そして、調整用画像出力部５６から出力される調整用画像としての指標画像を、ヘッドマウントディスプレイ１０″への出力画像として選択する（Ｓ１０５）。これにより、撮影画像と同様に、指標画像が情報処理装置５０を介して液晶パネル４１に表示される。

そして、モード切換スイッチ３２がＯＦＦでなければ（Ｓ１０６）、図７に示すように、制御部４４１は、表示ずれ量検出部４６を起動する。表示ずれ量検出部４６は、指標画像を表示するよう液晶パネル４１を駆動している画像表示駆動回路４３でのデータを用いて、パネル表示領域に対する指標画像の上下方向（垂直方向）および左右方向（水平方向）のずれ量を検出する（Ｓ１０９’）。この表示ずれ量の具体的な検出方法については後述する。

そして、制御部４４１は、検出した表示ずれ量（方向を含む）を表示位置メモリ４４２に書き込まれている表示位置情報に加算して、表示位置情報を更新する（Ｓ１１０’）。

２次元画像処理部４４３は、表示位置メモリ４４２に書き込まれた（更新された）表示位置情報を読み込み、パネル表示領域における該表示位置情報に対応した適正位置に指標画像が表示されるよう画像処理を行う（Ｓ１１１’）。画像処理された指標画像は、画像表示駆動回路４３を介して液晶パネル４１に表示される。このように、画像表示位置の調整が自動的に行われることにより、観察者に調整操作の負担をかけることなく画像表示位置を適正にすることができる。

次に、表示ずれ量検出部４６での表示ずれ量の検出方法および画像表示位置の調整方法について説明する。本実施例では、画像表示駆動回路４３において指標画像の輝度エッジを検出し、該輝度エッジと液晶パネル４１の表示領域の外枠に対応する画像端との偏差をフィードバックすることによって表示ずれを修正する。

図３（ａ）に示した指標画像６０を使用した場合、図３（ｃ）に示す適正位置での指標画像表示状態において、パネル表示領域における指標６１を表示している画素の輝度データは、他の画素に比べて高い輝度を示す。

図６は、該指標画像６０を表示した場合の輝度データと時間との関係を示したものである。この場合、指標６１のうち最も上のラインを表示する画素は全て輝度が高く、それより下のラインでは、１つのラインについて３回輝度が高くなるという決まったかたちの輝度データが得られる。そこで、この定型の輝度データと、液晶パネル４１の駆動に使用される垂直同期信号、水平同期信号および画素クロックを用いてずれ量検出および表示位置調整を行う。

表示ずれ量は、最初の画素（例えば、１ライン目の１つ目の画素）について理想的な表示タイミングと実際の表示タイミングとの差として時間の単位で検出することができる。このため、表示ずれ量検出部４６は、画像表示駆動回路４３からの出力信号をモニタし、垂直同期信号が検出されてから指標画像のうち最初の画素を表示するための液晶パネル４１の駆動信号が検出されるまでの時間を、垂直方向および水平方向について計測する。時間を数える指標として、垂直方向の位置調整では水平同期信号を、水平方向の位置調整では画素クロックを用いる。

このようにすることで、垂直方向の位置調整では、水平同期信号の何ライン分、水平方向の位置調整では画素クロックのいくつ分というように、理想表示位置からのずれが時間の単位で検出される。

表示ずれ量検出部４６は、この表示位置誤差の検出結果を表示位置調整ユニット４４へ制御信号として出力し、垂直同期信号に対する画像表示位置（タイミング）を調整する。これにより、垂直方向および水平方向共に画像表示タイミングを理想的な表示タイミングに合わせることができる。

なお、理想的な表示タイミングは、該ヘッドマウントディスプレイの工場出荷時に与えておいてもよいし、実施例１，２にて説明したのと同様なマニュアル機構での調整結果に基づいて得るようにしてもよい。

また、本実施例で説明した自動表示位置調整方法を、先に説明した実施例２に適用してもよい。

ここでは、上記実施例１〜３の変形例について説明する。

実施例１，２において、指標画像の液晶パネル４１への表示中に、撮影画像を所定のタイミングで所定時間の間、表示させるようにしてもよい。さらに、指標画像と撮影画像とをタイムシーケンシャルに交互に表示させるようにしてもよい。

また、実施例１，２において、表示画像選択部５５，２４の代わりに画像合成部を設け、撮影画像と指標画像とを合成した画像を液晶パネル４１に表示させるようにしてもよい。

さらに、上記各実施例では、一対の液晶パネル（表示素子）に表示された画像を観察者の両眼に提示する画像表示システムについて説明したが、本発明は、１つの表示素子に表示された画像を観察者の片眼にのみ提示する画像表示システムにも適用することができる。

本発明の実施例１である画像表示システムのブロック図。 実施例１の動作を示すフローチャート。 実施例１における指標画像の説明図。 実施例１における表示位置調整中の液晶パネル外枠と表示画像との関係を示す図。 実施例１における表示位置調整後の液晶パネル外枠と表示画像との関係を示す図。 本発明の実施例２である画像表示システムのブロック図。 本発明の実施例３である画像表示システムのブロック図。 実施例３における指標画像のエッジ検出について説明する図。 実施例３における動作を示すフローチャート。 実施例の画像表示システムの概略図。 従来の画像表示システムのブロック図。 適正な画像表示位置を示す図。 適正な画像表示位置での融像を示す図。 画像表示位置のずれを示す図。 画像表示位置にずれがある場合の融像を示す図。

符号の説明

１０，１０’，１０″ ヘッドマウントディスプレイ
２０，２０’ 撮像セクション
３０，３０″ 操作セクション
４０ 表示セクション
４１ 液晶パネル
４２ 光学系
４４ 表示位置調整ユニット
４４１ 制御部
４４２ 表示位置メモリ
４６ 表示ずれ量検出部
５０ 情報処理装置
６０ 指標画像
６１ 指標

Claims (22)

1. 画像供給装置、および該画像供給装置を介して供給された画像を表示する表示素子と該画像を観察領域に提示する光学系とを有する画像表示装置のうち少なくとも一方に備わるコンピュータ上で動作する画像表示プログラムであって、
   前記表示素子上において画像が表示されている位置を示す指標を含む第１の画像を、前記画像供給装置を介して前記画像表示装置に供給させる指標表示ステップを有することを特徴とする画像表示プログラム。
2. 前記指標は、前記第１の画像の端部を示すことを特徴とする請求項１に記載の画像表示プログラム。
3. 前記指標の太さは、前記表示素子の１画素に対応する太さを有することを特徴とする請求項２に記載の画像表示プログラム。
4. 前記画像表示装置は、一対の表示素子と、該一対の表示素子に表示された一対の画像を一対の観察領域に提示する光学系とを有し、
   前記指標表示ステップにおいて、前記画像供給装置を介して供給された一対の前記第１の画像を前記一対の表示素子に表示させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像表示プログラム。
5. 前記画像供給装置を介して前記第１の画像を前記画像表示装置に供給させるモードと、前記画像供給装置を介して該第１の画像とは異なる第２の画像を前記画像表示装置に供給させるモードとを切り換えるモード切換えステップを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の画像表示プログラム。
6. 前記モード切換ステップにおいて、モード切換操作部材の操作に応じて前記モードを切り換えることを特徴とする請求項５に記載の画像表示プログラム。
7. 前記画像表示装置は、光学像を光電変換して画像を生成する撮像系を有し、
   前記第２の画像は、前記撮像系により取得された画像であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示プログラム。
8. 前記指標表示ステップにおいて、前記第１の画像の表示中に前記第２の画像を表示させることを特徴とする請求項５から６のいずれか１つに記載の画像表示プログラム。
9. 表示調整操作部材の操作に応じて、前記表示素子上での画像表示位置を変更する調整ステップを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の画像表示プログラム。
10. 前記表示素子上での前記第１の画像の位置を検出し、該位置が所定位置になるように該表示素子上での画像表示位置を変更する調整ステップを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の画像表示プログラム。
11. 前記調整ステップにより変更された画像表示位置を記憶する記憶ステップを有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像表示プログラム。
12. 画像供給装置を介して供給された画像を表示する表示素子と、
    該画像を観察領域に提示する光学系と、
    前記表示素子上において画像が表示されている位置を示す指標を含む第１の画像を、前記画像供給装置を介して該画像表示装置に供給させる制御回路とを有することを特徴とする画像表示装置。
13. 前記指標は、前記第１の画像の端部を示すことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
14. 前記指標の太さは、前記表示素子の１画素に対応する太さを有することを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
15. 該画像表示装置は、一対の表示素子と、該一対の表示素子に表示された画像を一対の観察領域に提示する光学系とを有し、
    前記一対の表示素子は、前記画像供給装置を介して供給された一対の前記第１の画像を表示することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
16. 前記画像供給装置を介して前記第１の画像を前記画像表示装置に供給させるモードと、前記画像供給装置を介して該第１の画像とは異なる第２の画像を前記画像表示装置に供給させるモードとを切り換えるためのモード切換え操作部材を有することを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１つに記載の画像表示装置。
17. 該画像表示装置は、光学像を光電変換して画像を生成する撮像系を有し、
    前記第２の画像は、前記撮像系により取得された画像であることを特徴とする請求項１６に記載の画像表示装置。
18. 前記表示素子は、前記第１の画像の表示中に前記第２の画像を表示することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の画像表示装置。
19. 前記表示素子上での前記第１の画像の位置を検出し、該位置が所定位置になるように該表示素子上での画像表示位置を変更する調整回路を有することを特徴とする請求項１２から１８のいずれか１つに記載の画像表示装置。
20. 表示調整操作部材の操作に応じて、前記表示素子上での画像表示位置を変更する調整回路を有することを特徴とする請求項１２から１８のいずれか１つに記載の画像表示装置。
21. 前記調整回路により変更された画像表示位置を記憶するメモリを有することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の画像表示装置。
22. 画像供給装置、および該画像供給装置を介して供給された画像を表示する表示素子と該画像を観察領域に提示する光学系とを有する画像表示装置を含むシステムでの画像表示方法であって、
    前記表示素子上において画像が表示されている位置を示す指標を含む第１の画像を、前記画像供給装置を介して前記画像表示装置に供給させる指標表示ステップと、
    前記表示素子上での前記第１の画像の位置が所定位置になるように該表示素子上での画像表示位置を変更する調整ステップと、
    前記調整ステップにより変更された画像表示位置を記憶する記憶ステップとを有することを特徴とする画像表示方法。