JP2012165085A - 頭部装着型表示装置および頭部装着型表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】頭部装着型表示装置において、別途の機構を必要とせずに焦点位置を調整可能とする技術を提供する。
【解決手段】頭部装着型表示装置は、観察者の右眼に対応する右眼用画像データと、左眼に対応する左眼用画像データとを調整する画像処理部と、右眼用画像データから画像光を生成する右眼用表示素子と、左眼用画像データから画像光を生成する左眼用表示素子と、生成された画像光から虚像を形成する導光部とを備える。画像処理部は、右眼用表示素子および左眼用表示素子の表示領域に対して、表示領域よりも小さな領域である対象画像表示領域に対象画像を表示させるための調整情報を取得し、調整情報を用いて右眼用画像データに対して、右眼用表示素子における表示領域である右眼領域内の対象画像表示領域の配置位置を調整し、左眼用画像データに対して、左眼用表示素子における表示領域である左眼領域内の対象画像表示領域の配置位置を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、観察者の頭部に装着されて使用されることにより、観察者の視野領域に虚像を形成する頭部装着型表示装置に関する。

近年、観察者の頭部に装着されて用いられることによって、観察者の視野領域に虚像を形成する頭部装着型表示装置が知られている。この頭部装着型表示装置は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）とも呼ばれ、観察者がＨＭＤ装置を装着した状態でも外景を見ることが可能な透過型ＨＭＤと、観察者がＨＭＤ装置を装着した状態において外景が遮断される非透過型ＨＭＤとが知られている。透過型ＨＭＤは、液晶パネル等の光変調素子によって生成された画像光を、観察者の眼前に配置した光学系等で反射させることによって、観察者の視野領域に外景とともに虚像を形成する。

上述のようなＨＭＤ装置は、人間の頭部に装着して使用され、観察者の視野領域、すなわち、非常に眼に近い位置で虚像を形成する構成を採用する。このため、眼の位置の個人差によって虚像の焦点位置がずれ、焦点位置のずれに伴い、虚像の位置がずれてしまうという問題があった。この点に関して、従来では、表示パネル等の位置を移動させることによって、観察者の焦点に合わせた焦点距離で虚像を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開平１０−２６２１６５号公報

しかし、従来のような構成では、表示パネル等の位置を移動させるための機構が別途必要となるため、ＨＭＤ装置の複雑化を招くという問題があった。

本発明は、頭部装着型表示装置において、別途の機構を必要とせずに焦点位置を調整可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
観察者の頭部に装着されて、観察者の左右の眼前に虚像を形成する頭部装着型表示装置であって、
虚像の形成に用いる対象画像から生成された観察者の右眼に対応する右眼用画像データと、観察者の左眼に対応する左眼用画像データとを調整する画像処理部と、
前記右眼用画像データから画像光を生成する右眼用表示素子と、
前記左眼用画像データから画像光を生成する左眼用表示素子と、
前記右眼用表示素子と、前記左眼用表示素子とにより生成された画像光から虚像を形成する導光部と、
を備え、
前記画像処理部は、
前記右眼用表示素子および前記左眼用表示素子の表示領域に対して、前記表示領域よりも小さな領域である対象画像表示領域に前記対象画像を表示させるための調整情報を取得し、
前記調整情報を用いて、前記右眼用画像データに対して、前記右眼用表示素子における前記表示領域である右眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置を調整し、前記左眼用画像データに対して、前記左眼用表示素子における前記表示領域である左眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置を調整する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、画像処理部は、右眼用表示素子および左眼用表示素子の表示領域よりも小さな領域である対象画像表示領域に対象画像を表示させるための調整情報を用いて、右眼用画像データに対して右眼用表示素子における表示領域（右眼領域）内の対象画像表示領域の配置位置を調整し、左眼用画像データに対して左眼用表示素子における表示領域（左眼領域）内の対象画像表示領域の配置位置を調整するため、頭部装着型表示装置において、別途の機構を必要とせずに焦点位置を調整可能とすることができる。

［適用例２］
適用例１記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像処理部は、さらに、
前記対象画像を用いて前記右眼用画像データと、前記左眼用画像データとを生成し、
前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置とを連動させて調整する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、画像処理部は、右眼用画像データと、左眼用画像データとを生成することができる。さらに、画像処理部は、右眼領域内の対象画像表示領域の配置位置と、左眼領域内の対象画像表示領域の配置位置とを連動させて調整するため、右眼用表示素子と、左眼用表示素子とを個別に備える頭部装着型表示装置において、簡易に焦点位置を調整することができる。

［適用例３］
適用例２記載の頭部装着型表示装置であって、
前記調整情報には、
前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の中心部の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の中心部の配置位置とを同一方向に連動させて移動することで、両対象画像表示領域の中心部の位置を変更するための中心位置情報と、
前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の上下方向の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の上下方向の配置位置とを逆方向に連動させて移動することで、両対象画像表示領域の上端部の位置を変更するための上下位置情報と、
前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の左右方向の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の左右方向の配置位置とを逆方向に連動させて移動することで、両対象画像表示領域の間隔を変更するための左右間隔情報と、
のうちの少なくともいずれか１つが含まれる、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、調整情報には、中心位置情報と、上下位置情報と、左右間隔情報とのうちの少なくともいずれか１つを含むことができるため、柔軟な調整が可能となる。

［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像処理部は、
前記右眼用画像データと、前記左眼用画像データの少なくとも一部に対して、それぞれダミーデータを挿入することによって、前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置とを調整する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、表示領域内の対象画像表示領域の配置位置の調整を、画像データの変更という手軽な方法で実現することができる。

［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
観察者からの前記調整情報の入力を受け付けるための調整情報入力部を備える、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、観察者からの調整情報の入力を受け付けることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、頭部装着型表示装置および頭部装着型表示装置の制御方法、頭部装着型表示システム、これらの方法、装置またはシステムの機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。

本発明の一実施例における頭部装着型表示装置の外観の構成を示す説明図である。 ヘッドマウントディスプレイの構成を機能的に示すブロック図である。 ヘッドマウントディスプレイによって形成された虚像が観察者によって認識された際のイメージを示す説明図である。 画像位置調整処理における表示領域と対象画像表示領域について説明するための説明図である。 画像位置調整処理の方法を説明するための説明図である。 画像位置調整処理において用いられる調整情報を指定するための指定画面の一例を示す説明図である。 中心位置情報が指定された場合にＬＣＤに形成されるプレビューの一例を示す説明図である。 上下位置情報が指定された場合にＬＣＤに形成されるプレビューの一例を示す説明図である。 左右間隔情報が指定された場合にＬＣＤに形成されるプレビューの一例を示す説明図である。 ヘッドマウントディスプレイが調整情報を用いて虚像を形成する処理の流れを示すフローチャートである。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。

Ａ．実施例：
（Ａ−１）頭部装着型表示装置の構成：
図１は、本発明の一実施例における頭部装着型表示装置の外観の構成を示す説明図である。頭部装着型表示装置（以降、「ヘッドマウントディスプレイ」とも呼ぶ。）ＨＭは、観察者の頭部に装着されて、観察者の左右の眼前に虚像を形成する。ヘッドマウントディスプレイＨＭは、コントローラー１０と、画像表示部２０と、イヤホン３０と、接続部４０とを備えている。

コントローラー１０と画像表示部２０とは、接続部４０によって接続されることで、両者間において各種の信号が伝送される。接続部４０は、右コード４２と、左コード４４と、連結部材４６と、本体コード４８とを含んでいる。連結部材４６には、右表示部２２の端部から延伸する右コード４２と、左表示部２４の端部から延伸する左コード４４と、本体コード４８とが接続されている。本体コード４８は、連結部材４６と接続されている側とは逆側の端部に、コントローラー１０と接続されるためのコネクターが形成されている。右コード４２と、左コード４４と、本体コード４８には、例えば、金属ケーブルや、光ファイバーを採用することができる。

コントローラー１０は、ヘッドマウントディスプレイＨＭを操作するための装置である。コントローラー１０は、点灯部１２と、タッチパネル１４と、十字キー１６と、電源スイッチ１８とを含んでいる。点灯部１２は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの動作状態（例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦ等）を、その発光状態によって通知する。点灯部１２としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。タッチパネル１４は、タッチパネル１４の操作面上での観察者の指の操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。十字キー１６は、上下左右方向に対応するキーへの押下操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。電源スイッチ１８は、スイッチのスライド操作を検出することで、ヘッドマウントディスプレイＨＭの電源投入状態を切り替える。

画像表示部２０は、観察者の頭部に装着される装着体であり、眼鏡形状を有している。画像表示部２０は、耳掛部２１と、右表示部２２と、左表示部２４と、右光学パネル２６と、左光学パネル２８とを含んでいる。なお、以降では、右表示部２２および左表示部２４を総称して単に「表示部」と、右光学パネル２６および左光学パネル２８を総称して単に「光学パネル」とも呼ぶ。耳掛部２１は、右表示部２２および左表示部２４の端部から観察者の耳の上を横断するように設けられた部材であり、テンプル（つる）として機能する。

表示部は、図示しないＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）や、投写光学系等を含む。詳細は後述する。光学パネルは、図示しない導光板と、調光板とを含んでいる。導光板は、光透過性の樹脂材料等によって形成され、表示部から取り込んだ画像光を観察者の眼に向けて射出させる。調光板は、薄板状の光学素子であり、導光板の表側（外界側）を覆うように配置されている。調光板は、導光板を保護し、導光板の損傷や、汚れの付着等を抑制する。

イヤホン３０は、画像表示部２０を観察者の頭部に装着した状態で、さらに、観察者の耳に装着される装着体である。イヤホン３０は、右耳用の右イヤホン３２と、左耳用の左イヤホン３４とを含み、それぞれ、電気信号を音波に変換する。

図２は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの構成を機能的に示すブロック図である。コントローラー１０は、入力情報取得部１１０と、記憶部１２０と、電源１３０と、ＣＰＵ１４０と、インターフェイス１８０とを備え、各部は図示しないバスにより相互に接続されている。

入力情報取得部１１０は、観察者による操作入力、例えば、図１のタッチパネル１４、十字キー１６、電源スイッチ１８に対する操作入力を取得する機能を有する。記憶部１２０は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ハードディスク等を含む記憶部である。電源１３０は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの各部に電源を供給する二次電池である。

ＣＰＵ１４０は、予めインストールされたプログラムを実行することで、オペレーティングシステム（ОＳ）１５０としての機能を提供する。また、ＣＰＵ１４０は、ＲＯＭやハードディスクに格納されているファームウェアやコンピュータープログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、画像処理部１６０（詳細は後述）、音声処理部１７０（詳細は後述）としても機能する。

インターフェイス１８０は、コントローラー１０に対して、コンテンツの供給元となる種々の外部機器ＯＡを接続するためのインターフェイスである。インターフェイス１８０としては、例えば、ＵＳＢインターフェイスや、マイクロＵＳＢインターフェイス、メモリーカード用インターフェイス等を備えることができる。また、コンテンツとは、画像（静止画像、動画像）や音声等からなる情報内容を意味する。

画像処理部１６０は、位置調整部１６１（詳細は後述）を含み、右表示部２２に供給するための画像データである右眼用画像データと、左表示部２４に供給するための画像データである左眼用画像データとを生成する機能を有する。具体的には、画像処理部１６０は、コンテンツに含まれる画像信号を取得する。取得した画像信号は、例えば動画像の場合、一般的に、１秒あたり３０枚のフレーム画像から構成されているアナログ信号である。画像処理部１６０は、取得した画像信号から、垂直同期信号ＶＳｙｎｃや水平同期信号ＨＳｙｎｃ等の同期信号を分離する。画像処理部１６０は、同期信号が分離されたアナログ画像信号を、図示しないＡ／Ｄ変換回路等を用いてデジタル画像信号に変換する。その後、画像処理部１６０は、変換後のデジタル画像信号を、対象画像の画像データ（ＲＧＢデータ）として、１フレームごとに記憶部１２０内のＤＲＡＭに格納する。なお、画像処理部１６０は、必要に応じて、記憶部１２０に格納されている対象画像の画像データに対して、解像度変換処理、輝度や彩度の調整といった種々の色調補正処理、キーストーン補正処理等の画像処理を実行してもよい。

音声処理部１７０は、コンテンツに含まれる音声信号を取得し、取得した音声信号を増幅して、右スピーカー３１１、左スピーカー３１２にそれぞれ出力する。

画像表示部２０は、右表示部２２と、左表示部２４と、右光学パネル２６としての右導光板２６１と、左光学パネル２８としての左導光板２６２とを備えている。右表示部２２は、右ＬＣＤ制御部２１１と、右バックライト（ＢＬ）２２１と、右ＬＣＤ２４１と、右投写光学系２５１を含んでいる。左表示部２４は、左ＬＣＤ制御部２１２と、左バックライト（ＢＬ）２２２と、左ＬＣＤ２４２と、左投写光学系２５２を含んでいる。なお、右表示部２２と左表示部２４とは対になっており、左表示部２４の各部は、右表示部２２で説明する各部と同様の構成および動作を有するため詳細な説明は省略する。

右ＬＣＤ制御部２１１は、接続部４０を介して入力された垂直同期信号ＶＳｙｎｃと、水平同期信号ＨＳｙｎｃと、右眼用画像データとに基づいて、右ＬＣＤ２４１を駆動する機能を有する。右眼用表示素子としての右ＬＣＤ２４１は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルである。右ＬＣＤ２４１は、マトリクス状に配置された各画素位置に対応する液晶を駆動することによって、右ＬＣＤ２４１を透過する光の透過率を変化させることにより、右バックライト２２１から照射される照明光を、画像を表す有効な画像光へと変調する機能を有する。右バックライト２２１は、例えば、ＬＥＤ等の発光体である。右投写光学系２５１は、右ＬＣＤ２４１から射出された画像光を並行状態の光束にするコリメートレンズによって構成される。

図３は、ヘッドマウントディスプレイＨＭによって形成された虚像が観察者によって認識された際のイメージを示す説明図である。上述のように、右ＬＣＤ２４１を介して射出された画像光は、右投写光学系２５１によって光束とされ、右導光板２６１によって繰り返し全反射される。光束は、右導光板２６１の光射出面から外部に射出され、画像光として、観察者の右眼に入射する。左ＬＣＤ２４２、左投写光学系２５２、左導光板２６２についても同様である。観察者の左右の眼にそれぞれ入射した画像光は、観察者の網膜において結像する。これにより、観察者は、視野領域に１枚の虚像ＶＩが形成されたように認識することができる。なお、投写光学系と、導光板とを総称して「導光部」とも呼ぶ。導光部は、表示素子（ＬＣＤ）により生成された画像光を観察者の眼に導く、換言すれば、表示素子により生成された画像光から虚像を形成する。

（Ａ−２）画像位置調整処理：
図４は、画像位置調整処理における表示領域と対象画像表示領域について説明するための説明図である。画像位置調整処理は、表示領域ＰＡ内の対象画像表示領域ＦＡの配置位置を調整するための処理であり、位置調整部１６１により実行される。図４（Ａ）は、右ＬＣＤ２４１の表示領域を示している。図４（Ｂ）は、左ＬＣＤ２４２の表示領域を示している。表示領域ＰＡとは、表示素子（右ＬＣＤ２４１、左ＬＣＤ２４２）において表示可能な最大の領域を意味する。なお、右ＬＣＤ２４１の表示領域ＰＡを「右眼領域」とも呼ぶ。同様に、左ＬＣＤ２４２の表示領域ＰＡを「左眼領域」とも呼ぶ。対象画像表示領域ＦＡとは、コンテンツ中の画像（静止画像、動画像）を実際に表示させる領域を意味する。対象画像表示領域ＦＡは、表示領域ＰＡよりも小さな領域である。位置調整部１６１は、対象画像の画像データ（すなわち、コンテンツに含まれる画像信号により生成され記憶部１２０に格納されている画像データ）に対して、さらに、画像位置調整処理を行うことで、右眼用画像データと、左眼用画像データとを生成し、出力する。

図５は、画像位置調整処理の方法を説明するための説明図である。図５（Ａ）は、ラインごとの画像データが出力される様子を示している。位置調整部１６１は、垂直同期信号ＶＳｙｎｃの立ち下がり後における水平同期信号ＨＳｙｎｃの立ち上がり（タイミングｔ１）に同期して、最初の１ライン分のＲＧＢデータを出力する。その後、位置調整部１６１は、水平同期信号ＨＳｙｎｃの立ち上がりごとに１ライン分のＲＧＢデータを順次出力する。

表示領域ＰＡ内において対象画像表示領域ＦＡを垂直方向ＰＬ（図４（Ａ），（Ｂ））に調整する場合、位置調整部１６１は、対象画像表示領域ＦＡをずらしたい分だけのダミーラインデータを挿入する。具体的には、例えば、図４（Ａ）の右眼領域のように、対象画像表示領域ＦＡを表示領域ＰＡの下端に配置する場合、位置調整部１６１は、所定数のダミーラインデータを出力後、対象画像の画像データを出力する。一方、例えば、対象画像表示領域ＦＡを表示領域ＰＡの上端に配置する場合、位置調整部１６１は、対象画像の画像データを出力後、所定数のダミーラインデータを出力する。なお、挿入するダミーラインデータの数、および、ダミーラインデータを挿入する位置は、調整情報により与えられた値に応じて決定される。調整情報とは、表示領域ＰＡ内の対象画像表示領域ＦＡの配置位置を調整するためのパラメータとなる情報である。詳細は後述する。

図５（Ａ）の例では、タイミングｔ１以降、２ライン分のダミーラインデータが出力され、タイミングｔ２以降に対象画像の画像データのラインデータが出力されている。このため、表示領域ＰＡに対して対象画像表示領域ＦＡが下方向に２ライン分ずれた虚像が形成される。このように、位置調整部１６１は、出力するラインデータの一部にダミーラインデータを含めることによって、表示領域ＰＡ内において対象画像表示領域ＦＡを垂直方向ＰＬに移動させる。

図５（Ｂ）は、ドット（画素）ごとの画像データが出力される様子を示している。換言すれば、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した１つのラインデータをドット単位で表わした図である。位置調整部１６１は、水平同期信号ＨＳｙｎｃの立ち下がり後におけるＥｎａｂｌｅ信号の立ち上がり（タイミングｔ１）に同期して、１ドット目からのＲＧＢデータを順次出力する。

表示領域ＰＡ内において対象画像表示領域ＦＡを水平方向ＨＬ（図４（Ａ），（Ｂ））に調整する場合、位置調整部１６１は、対象画像表示領域ＦＡをずらしたい分だけのダミードットデータを挿入する。具体的には、例えば、図４（Ａ）の右眼領域のように、対象画像表示領域ＦＡを表示領域ＰＡの右端に配置する場合、位置調整部１６１は、所定数のダミードットデータを出力後、対象画像の画像データを出力する。一方、例えば、対象画像表示領域ＦＡを表示領域ＰＡの左端に配置する場合、位置調整部１６１は、対象画像の画像データを出力後、所定数のダミードットデータを出力する。なお、挿入するダミードットデータの数、および、ダミードットデータを挿入する位置は、調整情報により与えられた値に応じて決定される。ダミードットデータの内容は任意に定めることができ、例えば、黒色ドットデータとすることができる。

図５（Ｂ）の例では、タイミングｔ１以降、１ドット分のダミードットデータが出力され、それ以降は対象画像の画像データのドットデータが出力されている。このため、表示領域ＰＡに対して対象画像表示領域ＦＡが右方向に１ドット分ずれた虚像が形成される。このように、位置調整部１６１は、出力するドットデータの一部にダミードットデータを含めることによって、表示領域ＰＡ内において対象画像表示領域ＦＡを水平方向ＨＬに移動させる。なお、位置調整部１６１は、出力するドットデータの一部にダミードットデータを含めることに代えて、Ｅｎａｂｌｅ信号の位置をずらすことによって対象画像表示領域ＦＡの水平方向ＨＬにおける位置を調整してもよい。

このようにすれば、画像処理部１６０は、表示領域ＰＡにおける対象画像表示領域ＦＡの配置位置の調整を、画像データの変更という手軽な方法で実現することができる。

（Ａ−３）調整情報の指定：
図６は、画像位置調整処理において用いられる調整情報を指定するための指定画面の一例を示す説明図である。調整情報入力部としての指定画面ＥＷは、位置調整部１６１が、右表示部２２と、左表示部２４とに虚像ＶＩ（図３）として表示させる画面である。指定画面ＥＷは、中心位置指定部ＣＡと、上下位置指定部ＬＡと、左右間隔指定部ＴＡと、プレビューボタンＰＢと、ＯＫボタンＢＯと、キャンセルボタンＢＮとを含んでいる。

中心位置指定部ＣＡは、対象画像表示領域ＦＡの中心部の配置位置を指定するためのフィールドである。中心位置指定部ＣＡには、十字キーＢＴ１と、中心位置情報ＶＬ１とを含んでいる。十字キーＢＴ１は、対象画像表示領域ＦＡの中心部の配置位置を上下左右方向（図４：垂直方向ＰＬ、水平方向ＨＬ）に移動させるためのパラメータを入力する入力部である。中心位置情報ＶＬ１は、十字キーＢＴ１により指定された対象画像表示領域ＦＡの中心部の配置位置の、デフォルト位置に対する移動量を示す数値が表示される領域である。

上下位置指定部ＬＡは、対象画像表示領域ＦＡの上下方向における配置位置を指定するためのフィールドである。上下位置指定部ＬＡには、一組の移動ボタンＢＴ２と、上下位置情報ＶＬ２とを含んでいる。移動ボタンＢＴ２は、対象画像表示領域ＦＡの配置位置を上下方向（図４：垂直方向ＰＬ）に移動させるためのパラメータを入力する入力部である。上下位置情報ＶＬ２は、移動ボタンＢＴ２により指定された対象画像表示領域ＦＡの上下位置の、デフォルト位置に対する移動量を示す数値が表示される領域である。

左右間隔指定部ＴＡは、対象画像表示領域ＦＡの左右方向における配置位置を指定するためのフィールドである。左右間隔指定部ＴＡには、一組の移動ボタンＢＴ３と、左右間隔情報ＶＬ３とを含んでいる。移動ボタンＢＴ３は、対象画像表示領域ＦＡの配置位置を左右方向（図４：水平方向ＨＬ）に移動させるためのパラメータを入力する入力部である。左右間隔情報ＶＬ３は、移動ボタンＢＴ３により指定された対象画像表示領域ＦＡの左右位置の、デフォルト位置に対する移動量を示す数値が表示される領域である。

観察者は、指定画面ＥＷを用いて所望の中心位置と、上下位置と、左右間隔とを入力した後、プレビューボタンＰＢを押下する。プレビューボタンＰＢ押下により、位置調整部１６１は、指定画面ＥＷで指定されている中心位置情報ＶＬ１と、上下位置情報ＶＬ２と、左右間隔情報ＶＬ３との値を取得する。なお、中心位置情報ＶＬ１と、上下位置情報ＶＬ２と、左右間隔情報ＶＬ３を総称して「調整情報」と呼ぶ。位置調整部１６１は、取得した調整情報と、予め用意された調整用画像とを用いて、（Ａ−２）画像位置調整処理で説明した処理を行い、右眼用画像データと、左眼用画像データとを生成し、出力する。

図７は、中心位置情報ＶＬ１が指定された場合にＬＣＤに形成されるプレビューの一例を示す説明図である。図７の右側には観察者の右眼に対応する右ＬＣＤ２４１の表示領域ＰＡ（右眼領域）の対象画像表示領域ＦＡを示している。図７の左側には観察者の左眼に対応する左ＬＣＤ２４２の表示領域ＰＡ（左眼領域）の対象画像表示領域ＦＡを示している。右眼領域と、左眼領域の対象画像表示領域ＦＡには、それぞれ調整用画像ＣＤが表示される。調整用画像ＣＤには任意の画像を使用することができるが、図のように、端部付近と中心部にガイドを設けた画像を用いることが好ましい。指定画面ＥＷにおいて中心位置情報ＶＬ１が指定された場合、右眼領域における調整用画像ＣＤと、左眼領域における調整用画像ＣＤとは、調整用画像ＣＤの中心部の配置位置が、指定された中心位置情報ＶＬ１の値に応じて、それぞれ、同一方向（矢印（１）〜（４））に連動して移動した状態で表示される。

このように、中心位置情報ＶＬ１を指定することによって、観察者は、表示領域ＰＡ内の対象画像表示領域ＦＡの中心部の配置位置を指定することができるため、観察者の視線の中心と、観察者の左右の眼にそれぞれ入射する画像光に占める対象画像の中心との位置をあわせることができる。

図８は、上下位置情報ＶＬ２が指定された場合にＬＣＤに形成されるプレビューの一例を示す説明図である。なお、図８においても、右側に右ＬＣＤ２４１の表示領域ＰＡ（右眼領域）の対象画像表示領域ＦＡを示し、左側に左ＬＣＤ２４２の表示領域ＰＡ（左眼領域）の対象画像表示領域ＦＡを示している。指定画面ＥＷにおいて上下位置情報ＶＬ２が指定された場合、右眼領域における調整用画像ＣＤと、左眼領域における調整用画像ＣＤとは、調整用画像ＣＤの上下方向の配置位置が、指定された上下位置情報ＶＬ２の値に応じて、それぞれ、逆方向（矢印（１）、（２））に連動して移動した状態で表示される。

このように、上下位置情報ＶＬ２を指定することによって、観察者は、表示領域ＰＡ内の対象画像表示領域ＦＡの上下方向における配置位置を指定することができるため、観察者の左右の眼にそれぞれ入射する画像光に占める対象画像の上下方向における配置位置を調整することができる。

図９は、左右間隔情報ＶＬ３が指定された場合にＬＣＤに形成されるプレビューの一例を示す説明図である。なお、図９においても、右側に右ＬＣＤ２４１の表示領域ＰＡ（右眼領域）の対象画像表示領域ＦＡを示し、左側に左ＬＣＤ２４２の表示領域ＰＡ（左眼領域）の対象画像表示領域ＦＡを示している。指定画面ＥＷにおいて左右間隔情報ＶＬ３が指定された場合、右眼領域における調整用画像ＣＤと、左眼領域における調整用画像ＣＤとは、調整用画像ＣＤの左右方向の配置位置が、指定された左右間隔情報ＶＬ３の値に応じて、それぞれ、逆方向（矢印（１）、（２））に連動して移動した状態で表示される。

このように、左右間隔情報ＶＬ３を指定することによって、観察者は、表示領域ＰＡ内の対象画像表示領域ＦＡの左右方向における配置位置を指定することができるため、観察者の左右の眼の間隔（眼幅）に合った間隔で、観察者の左右の眼にそれぞれ入射する画像光に占める対象画像の間隔を調整することができる。

観察者は、プレビューを確認後、図６の指定画面ＥＷのＯＫボタンＢＯを押下する。ＯＫボタンＢＯ押下により、位置調整部１６１は、指定画面ＥＷで指定されている調整情報（中心位置情報ＶＬ１、上下位置情報ＶＬ２、左右間隔情報ＶＬ３）を取得し、記憶部１２０に記憶させる。記憶部１２０に記憶された調整情報は、以降、画像位置調整処理において使用される。

図１０は、ヘッドマウントディスプレイＨＭが調整情報を用いて虚像を形成する処理の流れを示すフローチャートである。まず、画像処理部１６０は、画像データ（右眼用画像データ、左眼用画像データ）を生成する（ステップＳ１０２）。次に、位置調整部１６１は、記憶部１２０に記憶された調整情報を取得する（ステップＳ１０４）。取得した調整情報を用いて位置調整部１６１は、画像位置調整処理（図５）を行う（ステップＳ１０６）。その後、右ＬＣＤ２４１および左ＬＣＤ２４２は画像光を生成し（ステップＳ１０８）、右投写光学系２５１および左投写光学系２５２は虚像を形成する（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１０２、Ｓ１０８、Ｓ１１０の詳細は、図２で説明した通りである。この結果、指定画面ＥＷにおいて指定された調整情報に基づいた虚像ＶＩが観察者の眼前に形成される（図３）。

以上のように、実施例によれば、画像処理部１６０（位置調整部１６１）は、虚像の形成に用いる対象画像を用いて生成した右眼用画像データと、左眼用画像データとに対して右眼用表示素子（右ＬＣＤ２４１）および左眼用表示素子（左ＬＣＤ２４２）の表示領域ＰＡよりも小さな領域である対象画像表示領域ＦＡに対象画像を表示させるための調整情報（中心位置情報ＶＬ１、上下位置情報ＶＬ２、左右間隔情報ＶＬ３）を用いて、右ＬＣＤ２４１の表示領域ＰＡ（右眼領域）における画像の配置位置と、左ＬＣＤ２４２の表示領域ＰＡ（左眼領域）における画像の配置位置と、を連動させて調整する。表示部（右表示部２２、左表示部２４）は、これらの画像データを用いて虚像を形成する。このため、頭部装着型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）において、別途の機構を必要とせずに焦点位置を調整することが可能となる。

さらに、調整情報には、対象画像表示領域ＦＡの中心部の配置位置を指定するための中心位置情報ＶＬ１と、対象画像表示領域ＦＡの上下方向における配置位置を指定するための上下位置情報ＶＬ２と、対象画像表示領域ＦＡの左右方向における配置位置を指定するための左右間隔情報ＶＬ３とが含まれる。このため、観察者は、指定画面ＥＷによって調整情報を指定することにより、例えば、眼幅等の観察者の眼の位置の個人差に合わせて、観察者の左右の眼にそれぞれ入射する画像光に占める対象画像の位置を調整することができる。この結果、ヘッドマウントディスプレイにおける画像の品質を向上させると共に、観察者の疲労を軽減することができる。さらに、左右の投写光学系（右投写光学系２５１、左投写光学系２５２）に対して、製造時にばらつきが発生した場合、初期状態では画像光に占める対象画像が均一の位置に表示できないことに伴う虚像のぶれが生じる場合がある。このような場合であっても、上記実施例の構成によれば、製造時のばらつきに起因する不具合を簡単に解消することができる。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、ソフトウェアによって実現した機能は、ハードウェアによって実現するものとしてもよい。そのほか、以下のような変形が可能である。

Ｂ１．変形例１：
上記実施例では、ヘッドマウントディスプレイの構成について例示した。しかし、ヘッドマウントディスプレイの構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に定めることが可能であり、例えば、各構成部の追加・削除・変換等を行うことができる。

例えば、図１に示したコントローラー、画像表示部、イヤホン、接続部の構成は任意に変更することができる。具体的には、例えば、コントローラーからタッチパネルを省略し、十字キーのみで操作する構成としてもよい。また、コントローラーに操作用スティック等の他の操作用インターフェイスを備えても良い。また、コントローラーにはキーボードやマウス等のデバイスを接続可能な構成として、キーボードやマウスから入力を受け付けるものとしてもよい。また、コントローラーにＷｉ−Ｆｉ（wireless fidelity）等を用いた通信部を設けてもよい。また、イヤホンは耳掛け型やヘッドバンド型を採用してもよく、省略しても良い。

例えば、ヘッドマウントディスプレイは、両眼タイプの透過型ＨＭＤであるものとしたが、観察者がＨＭＤ装置を装着した状態において外景が遮断される非透過型ＨＭＤとして構成してもよい。また、単眼タイプのＨＭＤとしてもよい。

例えば、表示部は、ＬＣＤと、ＬＣＤ制御部と、バックライトとを用いて構成されるものとしたが、これらに代えて、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）と、有機ＥＬ制御部とを用いても良い。この場合は、有機ＥＬが請求項における「表示素子」に相当する。

例えば、画像処理部、音声処理部等の機能部は、ＣＰＵがＲＯＭやハードディスクに格納されているコンピュータープログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現されるものとして記載した。しかし、これら機能部は、当該機能を実現するために設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）を用いて構成されてもよい。

Ｂ２．変形例２：
上記実施例では、画像位置調整処理の一例を示した。しかし、上記実施例で示した処理の手順等はあくまで一例であり、種々の変更を行うことができる。

例えば、画像位置調整処理において用いられる調整情報は、観察者により指定画面を用いて入力されるものとした。しかし、位置調整部は、他の方法によって調整情報を取得してもよい。例えば、位置調整部は、インターフェイスを介して接続される外部装置（例えば、ＰＣ等）から調整情報を取得してもよい。さらに、例えば、観察者の左右の眼の間隔（眼幅）や、射出瞳と接眼レンズの最終面との距離（アイレリーフ）を検出するためのセンサを設けた上で、位置調整部は、当該センサの検出結果に応じて自動的に調整情報を生成することとしてもよい。

例えば、指定画面は、調整情報を指定するための中心位置指定部と、上下位置指定部と、左右間隔指定部とを含むものとした。しかし、これらは少なくとも１つが含まれていれば足り、一部を省略することもできる。

例えば、指定画面において、位置調整部は、プレビューボタン押下時に調整情報（中心位置情報、上下位置情報、左右間隔情報）を用いて調整されたプレビュー画面を表示部に表示させるものとした。しかし、指定画面のプレビューボタンは省略可能である。具体的には、例えば、位置調整部は、プレビュー画面と指定画面とを重ねて表示し、指定画面において変更された調整情報の値を元にしてリアルタイムに調整されたプレビュー画面を表示させることとしてもよい。

例えば、右眼領域における対象画像表示領域の配置位置と、左眼領域における対象画像表示領域の配置位置とは、必ずしも連動させて調整する必要はなく、個々に調整可能としてもよい。また、左右の対象画像表示領域の配置位置を個々に調整するモードと、左右の対象画像表示領域の配置位置を連動させて調整するモードとを選択可能な構成としてもよい。

例えば、指定画面で指定する調整情報は、観察者を識別するための情報（例えば、ユーザ名等）に割り当てられた上で、記憶部に格納されることとしてもよい。その場合、虚像の形成（図１０）において、観察者ごとに個別に画像位置調整処理を実行することができるため、１台のヘッドマウントディスプレイを複数人で共有する場合であっても、観察者毎に適した焦点位置の調整が可能となる。

例えば、調整情報を指定するための指定画面は、右表示部２２と左表示部２４との両方に、虚像ＶＩとして表示させる画面であるとした。しかし、指定画面は、右表示部２２と左表示部２４とのいずれか一方に表示させてもよい。なお、指定画面を右表示部２２と左表示部２４とのいずれか一方に表示させた場合であっても、プレビューの形成（図７〜図９）や、指定画面によって指定された調整情報を用いた虚像の形成（図１０）は、ヘッドマウントディスプレイの両眼に対して行うことが好ましい。さらに、指定画面は、コントローラーに表示部（液晶ディスプレイ等）を設けた上で、当該表示部に表示されることとしてもよい。

Ｂ３．変形例３：
上記実施例において、画像処理部は、同一の画像から右眼用画像データと左眼用画像データを生成し、これらを個別に調整することとした。しかし、画像処理部は、例えば、異なる画像から異なる右眼用画像データと左眼用画像データを生成、もしくは、同一の画像から３Ｄ表示用の加工を施した異なる右眼用画像データと左眼用画像データを生成し、これらを個別に調整してもよい。３Ｄ表示可能に生成された右眼用画像データと左眼用画像データについては、上述の画像位置調整処理を用いて、３Ｄ表示の立体度合いを変更するための視差調整を行うこともできる。さらに、この場合において、ヘッドマウントディスプレイに２Ｄモードと、３Ｄモードとを設け、２Ｄモード時の調整情報と、３Ｄモード時の調整情報とを個別に記憶部に保持し、虚像の形成（図１０）においていずれか一方を選択して実行可能な構成とすることもできる。

１０…コントローラー
１２…点灯部
１４…タッチパネル
１６…十字キー
１８…電源スイッチ
２０…画像表示部
２１…耳掛部
２２…右表示部
２４…左表示部
２６…右光学パネル
２８…左光学パネル
３０…イヤホン
３２…右イヤホン
３４…左イヤホン
４０…接続部
４２…右コード
４４…左コード
４６…連結部材
４８…本体コード
１１０…入力情報取得部
１２０…記憶部
１３０…電源
１４０…ＣＰＵ
１６０…画像処理部
１６１…位置調整部
１７０…音声処理部
１８０…インターフェイス
２１１…右ＬＣＤ制御部
２１２…左ＬＣＤ制御部
２２１…右バックライト
２２２…左バックライト
２４１…右ＬＣＤ（右眼用表示素子）
２４２…左ＬＣＤ（左眼用表示素子）
２５１…右投写光学系
２５２…左投写光学系
２６１…右導光板
２６２…左導光板
３１１…右スピーカー
３１２…左スピーカー
ＥＷ…指定画面
ＯＡ…外部機器
ＰＡ…表示領域（右眼領域、左眼領域）
ＦＡ…対象画像表示領域
ＴＡ…左右間隔指定部
ＣＡ…中心位置指定部
ＬＡ…上下位置指定部
ＰＢ…プレビューボタン
ＣＤ…調整用画像
ＶＩ…虚像
ＨＭ…ヘッドマウントディスプレイ
ＢＮ…キャンセルボタン
ＶＬ１…中心位置情報
ＶＬ２…上下位置情報
ＶＬ３…左右間隔情報
ＢＴ１…十字キー
ＢＴ２…移動ボタン
ＢＴ３…移動ボタン

Claims (6)

1. 観察者の頭部に装着されて、観察者の左右の眼前に虚像を形成する頭部装着型表示装置であって、
   虚像の形成に用いる対象画像から生成された観察者の右眼に対応する右眼用画像データと、観察者の左眼に対応する左眼用画像データとを調整する画像処理部と、
   前記右眼用画像データから画像光を生成する右眼用表示素子と、
   前記左眼用画像データから画像光を生成する左眼用表示素子と、
   前記右眼用表示素子と、前記左眼用表示素子とにより生成された画像光から虚像を形成する導光部と、
   を備え、
   前記画像処理部は、
   前記右眼用表示素子および前記左眼用表示素子の表示領域に対して、前記表示領域よりも小さな領域である対象画像表示領域に前記対象画像を表示させるための調整情報を取得し、
   前記調整情報を用いて、前記右眼用画像データに対して、前記右眼用表示素子における前記表示領域である右眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置を調整し、前記左眼用画像データに対して、前記左眼用表示素子における前記表示領域である左眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置を調整する、頭部装着型表示装置。
2. 請求項１記載の頭部装着型表示装置であって、
   前記画像処理部は、さらに、
   前記対象画像を用いて前記右眼用画像データと、前記左眼用画像データとを生成し、
   前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置とを連動させて調整する、頭部装着型表示装置。
3. 請求項２記載の頭部装着型表示装置であって、
   前記調整情報には、
   前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の中心部の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の中心部の配置位置とを同一方向に連動させて移動することで、両対象画像表示領域の中心部の位置を変更するための中心位置情報と、
   前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の上下方向の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の上下方向の配置位置とを逆方向に連動させて移動することで、両対象画像表示領域の上端部の位置を変更するための上下位置情報と、
   前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の左右方向の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の左右方向の配置位置とを逆方向に連動させて移動することで、両対象画像表示領域の間隔を変更するための左右間隔情報と、
   のうちの少なくともいずれか１つが含まれる、頭部装着型表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
   前記画像処理部は、
   前記右眼用画像データと、前記左眼用画像データの少なくとも一部に対して、それぞれダミーデータを挿入することによって、前記右眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置と、前記左眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置とを調整する、頭部装着型表示装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
   観察者からの前記調整情報の入力を受け付けるための調整情報入力部を備える、頭部装着型表示装置。
6. 観察者の頭部に装着されて、観察者の左右の眼前に虚像を形成する頭部装着型表示装置の制御方法であって、
   （ａ）虚像の形成に用いる対象画像から生成された観察者の右眼に対応する右眼用画像データと、観察者の左眼に対応する左眼用画像データとを調整する工程と、
   （ｂ）前記右眼用画像データから画像光を生成する工程と、
   （ｃ）前記左眼用画像データから画像光を生成する工程と、
   （ｄ）前記工程（ｂ）と、前記工程（ｃ）とにより生成された画像光から虚像を形成する工程と、
   を備え、
   前記工程（ａ）は、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）で用いられる表示素子の表示領域に対して、前記表示領域よりも小さな領域である対象画像表示領域に前記対象画像を表示させるための調整情報を取得し、
   前記調整情報を用いて、前記右眼用画像データに対して、前記工程（ｂ）で用いられる表示素子における前記表示領域である右眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置を調整し、前記左眼用画像データに対して、前記工程（ｃ）で用いられる表示素子における前記表示領域である左眼領域内の前記対象画像表示領域の配置位置を調整する、頭部装着型表示装置の制御方法。

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