JP2015056824A - 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

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 Download PDF

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Abstract

【課題】コンテンツ動画のような画像光を、使用者が視認する外景と一体化させずに、使用者の頭部の動きに応じて使用者に視認させる頭部装着型表示装置を提供する。
【解決手段】頭部装着型表示装置は、画像データに基づいて画像光を生成し射出する画像光生成部を有し、使用者の頭部に装着された状態において、使用者に画像光を虚像として視認させると共に、外景を透過させる画像表示部と；使用者の頭部の動きを検出する検出部と；検出された頭部の動きに基づいて予測された使用者の頭部の位置の周期的な変化に基づいて、画像光生成部が画像光を生成可能な領域における画像光の位置を変化させる画像位置設定部と、を備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、頭部装着型表示装置に関する。
頭部に装着した状態で使用される表示装置である頭部装着型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display）、ＨＭＤ）が知られている。頭部装着型表示装置は、例えば、液晶ディスプレイおよび光源を利用して画像を表わす画像光を生成し、生成された画像光を投写光学系や導光板を利用して使用者の眼に導くことにより、使用者に虚像を視認させる。
特許文献１には、虚像が形成される領域において生成された画像光の位置を、頭部装着型表示装置を透過して視認される外景に対して固定されるように生成することで、画像光と外景とが一体として使用者に視認させる技術について開示されている。
特開２０１１−５９４３５号公報
平崎、鋭矢″歩行中の視線安定を維持する頭部運動と眼球運動″、大阪大学大学院人間科学研究科紀要.26、２０００年３月、p.177-193
特許文献１に記載された頭部装着型表示装置では、画像光と外景とが一体として使用者に視認されるが、例えば、コンテンツ動画のような画像光である場合には、外景と一体化せずに、使用者の頭部の動きに応じて常に画像光が使用者に視認されるような状態にしたい場合があった。その上で、例えば、使用者が歩行中である場合には、外景と一体化せずに、かつ、外景と画像光との位置ずれを低減したいとの課題があった。
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、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、頭部装着型表示装置が提供される。この頭部装着型表示装置は、画像データに基づいて画像光を生成し射出する画像光生成部を有し、使用者の頭部に装着された状態において、使用者に前記画像光を虚像として視認させると共に、外景を透過させる画像表示部と；使用者の頭部の動きを検出する検出部と；検出された前記頭部の動きに基づいて予測された使用者の頭部の位置の周期的な変化に基づいて、前記画像光生成部が前記画像光を生成可能な領域における前記画像光の位置を変化させる画像位置設定部と、を備える。この形態の頭部装着型表示装置によれば、予測された使用者の頭部の位置の変化に合わせて画像光の生成される位置が補正されるため、移動している使用者に同じ大きさの画像光を視認させると共に、画像表示部を透過して使用者に視認される外景と生成された画像光とのずれを低減させることができる。よって、使用者が視認する外景に対する生成された画像光の違和感を抑制でき、使用者に視認される外景と生成された画像光とのずれによって使用者に引き起こされる画像酔いを抑制できる。
（２）上記形態の頭部装着型表示装置において、さらに、使用者の視線方向を特定する視線方向特定部を備え；前記画像位置設定部は、特定された前記視線方向の周期的な変化に基づいて、前記画像光の位置を変化させてもよい。この形態の頭部装着型表示装置によれば、使用者の頭部の位置および向きの変化に加えて、使用者の視線方向も加味して画像光の生成される位置が補正されるため、使用者が視認する外景に対する生成された画像光の違和感をより抑制できる。
（３）上記形態の頭部装着型表示装置において、さらに、使用者の視線方向を特定する視線方向特定部を備え；前記画像位置設定部は、前記頭部の位置の周期的な変化の基点となる使用者の眼から所定の距離だけ離れた頭部基点と、前記視線方向に基づいて特定される使用者の注視点と、に基づいて前記画像光の位置を変化させてもよい。この形態の頭部装着型表示装置によれば、使用者の移動状態に応じて定まる頭部基点と使用者が見ている注視点とに基づいて画像光の生成される位置が補正されるため、使用者が視認する外景に対する生成される画像光の違和感をより抑制できる。
（４）上記形態の頭部装着型表示装置において、前記画像位置設定部は、使用者の眼から前記注視点までの注視点距離が前記所定の距離よりも小さい場合には、予測された前記頭部の位置の変化と同じ方向に前記画像光の位置を変化させ、前記注視点距離が前記所定の距離よりも大きい場合には、予測された前記頭部の位置の変化と逆の方向に前記画像光の位置を変化させてもよい。この形態の頭部装着型表示装置によれば、使用者の移動状態に応じて定まる頭部基点と使用者が見ている注視点とに基づいて画像光の生成される位置が補正されるため、使用者が視認する外景に対する生成される画像光の違和感をより抑制できる。
（５）上記形態の頭部装着型表示装置において、前記画像光生成部は、複数の画素で構成され；前記画像位置設定部は、前記画像光生成部において前記画像光が生成される画素の位置を変化させることで、前記画像光の位置を変化させてもよい。この形態の頭部装着型表示装置によれば、画像光の生成される位置が簡便に設定され、使用者に視認される外景と生成される画像光とのずれを補正しやすい。
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行なうことが可能である。また、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部または全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部または全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
例えば、本発明の一形態は、画像表示部と、検出部と、画像位置設定部と、の３つ要素の内の一部または全部の要素を備えた装置として実現可能である。すなわち、この装置は、画像表示部を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、検出部を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、画像位置設定部を有していてもよく、有していなくてもよい。画像表示部は、例えば、画像データに基づいて画像光を生成し射出する画像光生成部を有し、使用者の頭部に装着された状態において、使用者に前記画像光を虚像として視認させると共に、外景を透過させてもよい。検出部は、例えば、使用者の頭部の動きを検出してもよい。画像位置設定部は、例えば、検出された前記頭部の動きに基づいて予測された使用者の頭部の位置の周期的な変化に基づいて、前記画像光生成部が前記画像光を生成可能な領域における前記画像光の位置を変化させてもよい。こうした装置は、例えば、頭部装着型表示装置として実現できるが、頭部装着型表示装置以外の他の装置としても実現可能である。このような形態によれば、装置の操作性の向上および簡易化、装置の一体化や、装置を使用する使用者の利便性の向上、等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。前述した頭部装着型表示装置の各形態の技術的特徴の一部または全部は、いずれもこの装置に適用することが可能である。
本発明は、頭部装着型表示装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、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、頭部装着型表示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、そのコンピュータープログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号等の形態で実現できる。
頭部装着型表示装置１００の外観構成を示す説明図である。 頭部装着型表示装置１００の構成を機能的に示すブロック図である。 画像光生成部によって画像光が射出される様子を示す説明図である。 画像位置補正処理の流れを示す説明図である。 頭部装着型表示装置１００の使用者ＵＳが歩行中である場合の頭部の位置の変化の推移を示す説明図である。 頭部装着型表示装置１００の使用者ＵＳが歩行中である場合の頭部の位置の変化の推移を示す説明図である。 使用者ＵＳの頭部の位置および向きの変化と視線方向ＥＤの変化との関係を示す説明図である。 使用者ＵＳの歩行距離に対する使用者ＵＳの頭部の向きおよび視線方向ＥＤの推移を示す説明図である。 使用者ＵＳの歩行距離に対する使用者ＵＳの頭部の向きおよび視線方向ＥＤの推移を示す説明図である。 表示画像ＩＭの位置が補正される前に使用者ＵＳが視認する表示画像ＩＭの一例を示す説明図である。 表示画像ＩＭの位置が補正された後に使用者ＵＳが視認する表示画像ＩＭの一例を示す説明図である。 変形例における頭部装着型表示装置の外観構成を示す説明図である。
Ａ−１．頭部装着型表示装置の構成：
図１は、頭部装着型表示装置１００の外観構成を示す説明図である。頭部装着型表示装置１００は、頭部に装着する表示装置であり、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、ＨＭＤ）とも呼ばれる。本実施形態の頭部装着型表示装置１００は、使用者に虚像を視認させると同時に外景も直接視認させることができる光学透過型の頭部装着型表示装置である。なお、本明細書では、頭部装着型表示装置１００によって使用者が視認する虚像を便宜的に「表示画像」とも呼ぶ。また、画像データに基づいて生成された画像光を射出することを「画像を表示する」ともいう。
頭部装着型表示装置１００は、使用者の頭部に装着された状態において使用者に虚像を視認させる画像表示部２０と、画像表示部２０を制御する制御部１０（コントローラー１０）と、を備えている。
画像表示部２０は、使用者の頭部に装着される装着体であり、本実施形態では眼鏡形状を有している。画像表示部２０は、右保持部２１と、右表示駆動部２２と、左保持部２３と、左表示駆動部２４と、右光学像表示部２６と、左光学像表示部２８と、右眼撮像カメラ３７と、左眼撮像カメラ３８と、を含んでいる。右光学像表示部２６および左光学像表示部２８は、それぞれ、使用者が画像表示部２０を装着した際に使用者の右および左の眼前に位置するように配置されている。右光学像表示部２６の一端と左光学像表示部２８の一端とは、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の眉間に対応する位置で、互いに接続されている。
右保持部２１は、右光学像表示部２６の他端である端部ＥＲから、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。同様に、左保持部２３は、左光学像表示部２８の他端である端部ＥＬから、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。右保持部２１および左保持部２３は、眼鏡のテンプル（つる）のようにして、使用者の頭部に画像表示部２０を保持する。
右表示駆動部２２と左表示駆動部２４とは、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の頭部に対向する側に配置されている。なお、以降では、右保持部２１および左保持部２３を総称して単に「保持部」とも呼び、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４を総称して単に「表示駆動部」とも呼び、右光学像表示部２６および左光学像表示部２８を総称して単に「光学像表示部」とも呼ぶ。
表示駆動部２２，２４は、液晶ディスプレイ２４１，２４２（Liquid Crystal Display、以下「ＬＣＤ２４１，２４２」とも呼ぶ）や投写光学系２５１，２５２等を含む（図２参照）。表示駆動部２２，２４の構成の詳細は後述する。光学部材としての光学像表示部２６，２８は、導光板２６１，２６２（図２参照）を含んでいる。導光板２６１，２６２は、光透過性の樹脂材料等によって形成され、表示駆動部２２，２４から出力された画像光を使用者の眼に導く。調光板は、薄板状の光学素子であり、使用者の眼の側とは反対の側である画像表示部２０の表側を覆うように配置されている。調光板は、導光板２６１，２６２を保護し、導光板２６１，２６２の損傷や汚れの付着等を抑制する。また、調光板の光透過率を調整することによって、使用者の眼に入る外光量を調整して虚像の視認のしやすさを調整できる。なお、調光板は省略可能である。
右眼撮像カメラ３７および左眼撮像カメラ３８（以降、「眼撮像カメラ３７，３８」とも呼ぶ）は、使用者の右眼および左眼のそれぞれを撮像する小型のＣＣＤカメラである。なお、外景とは、所定の範囲に含まれる物体（例えば、建造物等）を反射して、使用者に視認され得る反射光のことをいう。
画像表示部２０は、さらに、画像表示部２０を制御部１０に接続するための接続部４０を有している。接続部４０は、制御部１０に接続される本体コード４８と、右コード４２と、左コード４４と、連結部材４６と、を含んでいる。右コード４２と左コード４４とは、本体コード４８が２本に分岐したコードである。右コード４２は、右保持部２１の延伸方向の先端部ＡＰから右保持部２１の筐体内に挿入され、右表示駆動部２２に接続されている。同様に、左コード４４は、左保持部２３の延伸方向の先端部ＡＰから左保持部２３の筐体内に挿入され、左表示駆動部２４に接続されている。連結部材４６は、本体コード４８と、右コード４２および左コード４４と、の分岐点に設けられ、イヤホンプラグ３０を接続するためのジャックを有している。イヤホンプラグ３０からは、右イヤホン３２および左イヤホン３４が延伸している。
画像表示部２０と制御部１０とは、接続部４０を介して各種信号の伝送を行なう。本体コード４８における連結部材４６とは反対側の端部と、制御部１０と、のそれぞれには、互いに嵌合するコネクター（図示しない）が設けられている。本体コード４８のコネクターと制御部１０のコネクターとの嵌合／嵌合解除により、制御部１０と画像表示部２０とが接続されたり切り離されたりする。右コード４２と、左コード４４と、本体コード４８とには、例えば、金属ケーブルや光ファイバーを採用できる。
制御部１０は、頭部装着型表示装置１００を制御するための装置である。制御部１０は、決定キー１１と、点灯部１２と、表示切替キー１３と、トラックパッド１４と、輝度切替キー１５と、方向キー１６と、メニューキー１７と、電源スイッチ１８と、を含んでいる。決定キー１１は、押下操作を検出して、制御部１０で操作された内容を決定する信号を出力する。点灯部１２は、頭部装着型表示装置１００の動作状態を、その発光状態によって通知する。頭部装着型表示装置１００の動作状態としては、例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦ等がある。点灯部１２としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。表示切替キー１３は、押下操作を検出して、例えば、コンテンツ動画の表示モードを３Ｄと２Ｄとに切り替える信号を出力する。トラックパッド１４は、トラックパッド１４の操作面上での使用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。トラックパッド１４としては、静電式や圧力検出式、光学式といった種々のトラックパッドを採用できる。輝度切替キー１５は、押下操作を検出して、画像表示部２０の輝度を増減する信号を出力する。方向キー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、頭部装着型表示装置１００の電源投入状態を切り替える。
図２は、頭部装着型表示装置１００の構成を機能的に示すブロック図である。図２に示すように、制御部１０は、入力情報取得部１１０と、記憶部１２０と、電源１３０と、操作部１３５と、ＣＰＵ１４０と、インターフェイス１８０と、送信部５１（Ｔｘ５１）および送信部５２（Ｔｘ５２）と、を有している。操作部１３５は、使用者による操作を受け付け、決定キー１１、表示切替キー１３、トラックパッド１４、輝度切替キー１５、方向キー１６、メニューキー１７、電源スイッチ１８、から構成されている。
入力情報取得部１１０は、使用者による操作入力に応じた信号を取得する。操作入力に応じた信号としては、例えば、操作部１３５に配置されたトラックパッド１４、方向キー１６、電源スイッチ１８、に対する操作入力がある。電源１３０は、頭部装着型表示装置１００の各部に電力を供給する。電源１３０としては、例えば二次電池を用いることができる。記憶部１２０は、種々のコンピュータープログラムを格納している。記憶部１２０は、ＲＯＭやＲＡＭ等によって構成されている。ＣＰＵ１４０は、記憶部１２０に格納されているコンピュータープログラムを読み出して実行することにより、オペレーティングシステム１５０（ＯＳ１５０）、表示制御部１９０、音声処理部１７０、状態判定部１４２、視線方向特定部１４５、および、画像処理部１６０として機能する。
表示制御部１９０は、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４を制御する制御信号を生成する。具体的には、表示制御部１９０は、制御信号により、右ＬＣＤ制御部２１１による右ＬＣＤ２４１の駆動ＯＮ／ＯＦＦ、右バックライト制御部２０１による右バックライト２２１の駆動ＯＮ／ＯＦＦ、左ＬＣＤ制御部２１２による左ＬＣＤ２４２の駆動ＯＮ／ＯＦＦ、左バックライト制御部２０２による左バックライト２２２の駆動ＯＮ／ＯＦＦなど、を個別に制御する。これにより、表示制御部１９０は、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４のそれぞれによる画像光の生成および射出を制御する。例えば、表示制御部１９０は、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４の両方に画像光を生成させたり、一方のみに画像光を生成させたり、両方共に画像光を生成させなかったりする。
表示制御部１９０は、右ＬＣＤ制御部２１１と左ＬＣＤ制御部２１２とに対する制御信号のそれぞれを、送信部５１および５２を介して送信する。また、表示制御部１９０は、右バックライト制御部２０１と左バックライト制御部２０２とに対する制御信号のそれぞれを送信する。
視線方向特定部１４５は、眼撮像カメラ３７，３８のそれぞれが撮像した使用者の右眼および左眼の画像を解析することで、視線方向を特定する。また、視線方向特定部１４５は、特定した視線方向によって使用者が見ている位置を推定できるため、使用者の注視点（例えば、図７の注視点ＰＧ１や注視点ＰＧ２）を特定できる。状態判定部１４２は、後述する９軸センサー６６が検出した画像表示部２０の向きや動きを判定することで、使用者の頭部の位置の変化を推定する。例えば、使用者が歩行中の場合には、頭部の位置の変化によって使用者の進行方向が特定され、進行方向に沿って使用者の頭部は鉛直方向および水平方向に周期的に変動している（例えば、図６）。そのため、状態判定部１４２は、使用者の歩行速度を特定し、周期的な使用者の頭部の位置の変化および視線方向の変化を特定し、鉛直方向および水平方向における頭部の位置の変化の周波数と視線方向の変化の周波数とを特定できる。なお、人間の予測された動きとは、人間工学において、人間の各部位の物理的形状といった身体的特徴、歩行等において行なわれる各部位の動作、および、人間の生理的な反応および変化に基づいて予測され得る動きのことである。眼撮像カメラ３７，３８と視線方向特定部１４５とは、請求項における視線方向特定部に相当する。
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。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。また、画像処理部１６０は、分離した垂直同期信号ＶＳｙｎｃや水平同期信号ＨＳｙｎｃの周期に応じて、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路等（図示しない）を利用してクロック信号ＰＣＬＫを生成する。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、Ａ／Ｄ変換回路等（図示しない）を用いてディジタル画像信号に変換する。その後、画像処理部１６０は、変換後のディジタル画像信号を、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、画像データに対して、解像度変換処理、輝度、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。
画像処理部１６０は、生成されたクロック信号ＰＣＬＫ、垂直同期信号ＶＳｙｎｃ、水平同期信号ＨＳｙｎｃ、記憶部１２０内のＤＲＡＭに格納された画像データＤａｔａ、のそれぞれを、送信部５１、５２を介して送信する。なお、送信部５１を介して送信される画像データＤａｔａを「右眼用画像データ」とも呼び、送信部５２を介して送信される画像データＤａｔａを「左眼用画像データ」とも呼ぶ。送信部５１、５２は、制御部１０と画像表示部２０との間におけるシリアル伝送のためのトランシーバーとして機能する。
また、画像処理部１６０は、状態判定部１４２によって使用者の頭部が周期的に変化する場合には、特定された使用者の頭部の位置の変化および視線方向の変化の周波数に基づいて、画像データを補正して画像表示部２０に送信する。画像データの補正の内容としては、例えば、画像表示部２０を透過して使用者に視認される外景に対して、視線方向の変化の影響を抑制する補正等である。なお、画像処理部１６０および状態判定部１４２は、請求項における画像位置設定部に相当する。
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、連結部材４６に接続された右イヤホン３２内のスピーカー（図示しない）および左イヤホン３４内のスピーカー（図示しない）に対して供給する。なお、例えば、Ｄｏｌｂｙ（登録商標）システムを採用した場合、音声信号に対する処理がなされ、右イヤホン３２および左イヤホン３４のそれぞれからは、例えば周波数等が変えられた異なる音が出力される。
インターフェイス１８０は、制御部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。外部機器ＯＡとしては、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）や携帯電話端末、ゲーム端末等、がある。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、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、を用いることができる。
画像表示部２０は、右表示駆動部２２と、左表示駆動部２４と、右光学像表示部２６としての右導光板２６１と、左光学像表示部２８としての左導光板２６２と、９軸センサー６６と、右眼撮像カメラ３７と、左眼撮像カメラ３８と、を備えている。
９軸センサー６６は、加速度（３軸）、角速度（３軸）、地磁気（３軸）、を検出するモーションセンサーである。９軸センサー６６は、画像表示部２０に設けられているため、画像表示部２０が使用者の頭部に装着されているときには、使用者の頭部の位置および位置の変化を検出する。検出された使用者の頭部の位置から画像表示部２０の向きが特定される。なお、９軸センサー６６と状態判定部１４２とは、請求項における検出部に相当する。
右表示駆動部２２は、受信部５３（Ｒｘ５３）と、光源として機能する右バックライト制御部２０１（右ＢＬ制御部２０１）および右バックライト２２１（右ＢＬ２２１）と、表示素子として機能する右ＬＣＤ制御部２１１および右ＬＣＤ２４１と、右投写光学系２５１と、を含んでいる。右バックライト制御部２０１と右バックライト２２１とは、光源として機能する。右ＬＣＤ制御部２１１と右ＬＣＤ２４１とは、表示素子として機能する。なお、右バックライト制御部２０１と、右ＬＣＤ制御部２１１と、右バックライト２２１と、右ＬＣＤ２４１と、を総称して「画像光生成部」とも呼ぶ。
受信部５３は、制御部１０と画像表示部２０との間におけるシリアル伝送のためのレシーバーとして機能する。右バックライト制御部２０１は、入力された制御信号に基づいて、右バックライト２２１を駆動する。右バックライト２２１は、例えば、ＬＥＤやエレクトロルミネセンス（ＥＬ）等の発光体である。右ＬＣＤ制御部２１１は、受信部５３を介して入力されたクロック信号ＰＣＬＫと、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。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。右光学像表示部２６としての右導光板２６１は、右投写光学系２５１から出力された画像光を、所定の光路に沿って反射させつつ使用者の右眼ＲＥに導く。なお、右投写光学系２５１と右導光板２６１とを総称して「導光部」とも呼ぶ。
左表示駆動部２４は、右表示駆動部２２と同様の構成を有している。左表示駆動部２４は、受信部５４（Ｒｘ５４）と、光源として機能する左バックライト制御部２０２（左ＢＬ制御部２０２）および左バックライト２２２（左ＢＬ２２２）と、表示素子として機能する左ＬＣＤ制御部２１２および左ＬＣＤ２４２と、左投写光学系２５２と、を含んでいる。左バックライト制御部２０２と左バックライト２２２とは、光源として機能する。左ＬＣＤ制御部２１２と左ＬＣＤ２４２とは、表示素子として機能する。なお、左バックライト制御部２０２と、左ＬＣＤ制御部２１２と、左バックライト２２２と、左ＬＣＤ２４２と、を総称して「画像光生成部」とも呼ぶ。また、左投写光学系２５２は、左ＬＣＤ２４２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。左光学像表示部２８としての左導光板２６２は、左投写光学系２５２から出力された画像光を、所定の光路に沿って反射させつつ使用者の左眼ＬＥに導く。なお、左投写光学系２５２と左導光板２６２とを総称して「導光部」とも呼ぶ。
図３は、画像光生成部によって画像光が射出される様子を示す説明図である。右ＬＣＤ２４１は、マトリクス状に配置された各画素位置の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ＩＬを、画像を表わす有効な画像光ＰＬへと変調する。左側についても同様である。なお、図３のように、本実施形態ではバックライト方式を採用したが、フロントライト方式や、反射方式を用いて画像光を射出する構成としてもよい。
Ａ−２．画像位置補正処理：
図４は、画像位置補正処理の流れを示す説明図である。画像位置補正処理は、推定された使用者の頭部の位置の変化および特定された視線方向に基づいて、使用者の周期的な頭部の動きが特定され、使用者の移動に伴う外景と表示画像とのずれがなくなるように表示画像の位置が補正される処理である。
画像位置補正処理では、初めに、状態判定部１４２は、９軸センサー６６が検出した画像表示部２０の向きや動きを判定することで、使用者の頭部の位置の変化を推定する（ステップＳ１１）。次に、視線方向特定部１４５は、眼撮像カメラ３７，３８の撮像画像によって使用者の視線方向および注視点を特定する（ステップＳ１２）。次に、状態判定部１４２は、使用者の頭部の位置の変化および視線方向の変化が周期的であるか否かを判定する（ステップ１３）。
図５および図６は、頭部装着型表示装置１００の使用者ＵＳが歩行中である場合の頭部の位置の変化の推移を示す説明図である。図５には、使用者ＵＳが歩行中である場合に、使用者ＵＳの頭部の位置の鉛直方向における変化の推移が示されている。図５に示すように、歩行中の使用者ＵＳの頭部の位置は、鉛直方向に沿って周期的に変化する。使用者ＵＳの眼の位置は、鉛直方向に沿って変化し、軌跡ＥＳを描く。使用者ＵＳの両足が地面ＧＲに着いている場合には、使用者ＵＳの頭部の位置が鉛直方向に沿って最も低い位置（以下、「最低点」ともいう）にある。また、使用者ＵＳの片足のみが地面ＧＲに着いていて、もう一方の片足が進行方向に沿って地面ＧＲに着いている片足と交差する場合に、使用者ＵＳの頭部の位置が鉛直方向に沿って最も高い位置（以下、「最高点」ともいう）にある。本実施形態では、鉛直方向における最低点と最高点との中間点を通る水平軸ＯＬ上に注視点ＰＧが存在している。
使用者ＵＳの視線方向ＥＤは、周期的な頭部の位置の変化を補正するように変化する。使用者ＵＳが注視点ＰＧを見ながら歩行している場合に、使用者ＵＳの頭部の位置が水平軸ＯＬよりも低い位置にあると、視線方向ＥＤが水平方向よりも上を向く。逆に、使用者ＵＳの頭部の位置が鉛直方向に沿って水平軸ＯＬよりも高い位置にあると、視線方向ＥＤが水平方向よりも下を向く。
図６には、歩行中の使用者ＵＳの頭部の位置の水平方向における変化の推移が示されている。図６に示すように、使用者ＵＳが歩行中である場合に、使用者ＵＳの右足のみが地面ＧＲに着いていて、かつ、最高点である場合には、使用者ＵＳの頭部の中心は、進行方向に直交して右側（以下、「最右点」ともいう）に存在する。使用者ＵＳの左足のみが地面ＧＲに着いていて、かつ、最高点である場合には、使用者ＵＳの頭部の中心は、進行方向に直交して左側（以下、「最左点」ともいう）に存在する。そのため、水平方向における使用者ＵＳの頭部の位置は、最右点と最左点との中間点を通る水平軸ＯＬに沿った軌跡ＥＳのように変化する。なお、使用者ＵＳの頭部の位置は、最右点と最左点との場合に最高点となる。そのため、使用者ＵＳの頭部の位置の変化において、鉛直方向における周期は、水平方向における周期の半分である。すなわち、鉛直方向の周波数は、水平方向における周波数の２倍になる。
図７は、使用者ＵＳの頭部の位置および向きの変化と視線方向ＥＤの変化との関係を示す説明図である。図７には、頭部の位置の鉛直方向における変化に伴って補正される頭部の向きおよび視線方向ＥＤが示されている。非特許文献１には、注視点ＰＧが使用者ＵＳから２メートル離れている場合には、頭部のpitch rotationによって頭部のnaso-occipital axis（前後軸）が焦点を結ぶ点（Head fixation point、以下、「頭部基点ＨＦＰ」と呼ぶ）は、注視点ＰＧよりも使用者ＵＳに近かった。すなわち、この場合には、頭部の向きは、上下動を過度に代償しており、そのずれを補うために、歩行中には周期的な眼のcompensatory rotaionが必要となることが記載されている。また、頭部のピッチ運動は、使用者ＵＳから注視点ＰＧまでの距離によって若干変化するが、その変化量がわずかであることも記載されている。
図７に示すように、使用者ＵＳが頭部基点ＨＦＰよりも使用者ＵＳの眼から遠い位置にある注視点ＰＧ１を見ている場合、使用者ＵＳの視線方向ＥＤは、使用者ＵＳの頭部の向きとは逆向きに変化する。例えば、使用者ＵＳの頭部の位置が最高点にある場合には、使用者ＵＳの頭部の向きは水平軸ＯＬに対して鉛直方向に沿って下向きに角度θｈだけ傾いているが、使用者ＵＳの視線方向ＥＤの向きは、使用者ＵＳの頭部の向きに対して鉛直方向に沿って上向きに角度θ１だけ傾いている。また、図７に示すように、使用者ＵＳが頭部基点ＨＦＰよりも使用者ＵＳの眼から近い位置にある注視点ＰＧ２を見ている場合、使用者ＵＳの視線方向ＥＤは、使用者ＵＳの頭部の向きと同じ向きに変化する。例えば、使用者ＵＳの頭部の位置が最高点にある場合には、使用者ＵＳの頭部の向きは水平軸ＯＬに対して鉛直方向に沿って下向きに角度θｈだけ傾いているが、使用者ＵＳの視線方向ＥＤの向きは、使用者ＵＳの頭部の向きに対して鉛直方向に沿ってさらに下向きに角度θ２だけ傾いている。
図８および図９は、使用者ＵＳの歩行距離に対する使用者ＵＳの頭部の向きおよび視線方向ＥＤの推移を示す説明図である。図８には、使用者ＵＳよりも頭部基点ＨＦＰよりも離れた注視点ＰＧ１を使用者ＵＳが見ている場合において、使用者ＵＳの歩行距離に対する頭部の向きの角度θｈ（図７）、および、頭部の向きに対する視線方向ＥＤの角度θ１（図７）の推移が示されている。図８では、縦軸の角度は、水平軸ＯＬに対して上向きの角度を正の値とされ、下向きの角度を負の値とされている。図８に示すように、使用者ＵＳの視線方向ＥＤの向きは、使用者ＵＳの頭部の向きに対して反対の向きに変化する。そのため、頭部の向きの角度θｈが最大値の場合に、視線方向ＥＤの向きの角度θ１が最小値を取り、頭部の向きの角度θｈと視線方向ＥＤの向きの角度θ１との関係は、位相が１８０度ずれた関係となる。
図９には、使用者ＵＳよりも頭部基点ＨＦＰよりも近い注視点ＰＧ２を使用者ＵＳが見ている場合において、使用者ＵＳの歩行距離に対する頭部の向きの角度θｈ（図７）、および、視線方向ＥＤの角度θ２（図７）の推移が示されている。図９に示すように、使用者ＵＳの視線方向ＥＤの向きは、使用者ＵＳの頭部に対して同じ向きに変化するため、頭部の向きの角度θｈが最大値の場合に、視線方向ＥＤの向きの角度θ２が最大値を取り、頭部の向きの角度θｈと視線方向ＥＤの角度θ２との関係は、位相が全くずれていない関係となる。なお、図８および図９では、使用者ＵＳの頭部の位置の鉛直方向における変化について説明したが、使用者ＵＳの頭部の位置の水平方向における変化については、鉛直方向における変化の周波数の半分の周波数で、振幅となる角度は異なるものの、視線方向ＥＤの変化について同様のことがいえる。
図４のステップＳ１３の処理において、使用者ＵＳの頭部の位置の変化が周期的であると判定された場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、状態判定部１４２は、鉛直方向および水平方向における使用者ＵＳの頭部の位置の変化の周波数を特定する（ステップＳ１４）。次に、画像処理部１６０は、特定された周波数に基づいて視線方向ＥＤの周期的な向きの変化に対応させるように表示画像の位置を補正する（ステップＳ１５）。
図１０は、表示画像ＩＭの位置が補正される前に使用者ＵＳが視認する表示画像ＩＭの一例を示す説明図である。図１０には、頭部基点ＨＦＰよりも使用者ＵＳの眼から離れた注視点ＰＧに視認される表示画像ＩＭが示されている。図１０に示すように、頭部基点ＨＦＰを中心に使用者ＵＳの頭部の位置および向きが変化するため、画像光生成部において生成される表示画像ＩＭの表示位置が変化しない場合には、表示画像ＩＭは、画像表示部２０を透過して視認される外景に対して相対的に動いているように使用者ＵＳに視認される。例えば、使用者ＵＳの頭部の位置が最高点にある場合には、最低点にある場合と比較して、表示画像ＩＭが鉛直方向に沿って下側にあるように使用者ＵＳに視認される。そのため、表示画像ＩＭの中心は、使用者ＵＳの頭部の位置の変化に伴って変化する軌跡ＰＧＬとなる。
図１１は、表示画像ＩＭの位置が補正された後に使用者ＵＳが視認する表示画像ＩＭの一例を示す説明図である。図１１に示すように、画像処理部１６０は、表示画像ＩＭの中心である軌跡ＰＧＬが軌跡とならずに固定の一点である注視点ＰＧと重なるように、使用者ＵＳの視線方向ＥＤの変化に応じて表示画像ＩＭを表示する位置を補正する。図１１に示すように、使用者ＵＳの眼から注視点ＰＧまでの距離は、使用者ＵＳの眼から頭部基点ＨＦＰまでの距離よりも大きい。この場合には、表示画像ＩＭが補正される角度θｃは、水平軸ＯＬに対する頭部の向きと逆の方向に補正される角度である。図１１に示す例とは異なり、使用者ＵＳの眼から注視点ＰＧまでの距離が使用者ＵＳの眼から頭部基点ＨＦＰまでの距離よりも小さい場合には、補正される角度θｃは、水平軸ＯＬに対する頭部の向きと同じ方向に補正される角度である。
表示画像ＩＭを生成する画像光生成部は、複数の画素で構成されており、表示画像ＩＭを構成する画素を変化させることで、画像光生成部における表示画像ＩＭの表示位置を変化させる。複数の画素のそれぞれは、使用者ＵＳに視認される立体角と予め対応付けられている。そのため、画像処理部１６０は、予測される周期的な使用者ＵＳの頭部の位置の変化と頭部基点ＨＦＰとに応じて表示画像ＩＭを構成する画素を変化させることで、透過されて使用者ＵＳに視認される外景に対する表示画像ＩＭの相対位置を補正できる。なお、本実施形態における画像光生成部を構成する複数の画素は、請求項における画像光を生成可能な領域に相当する。画像光を生成可能な領域としては、使用者に虚像として視認させる光を射出できる虚像光射出領域であってもよいし、画像光を射出する画像光射出領域であってもよい。また、表示画像ＩＭを構成する画素を変化させることは、画像光を射出する位置を変化させる、または、画像光の射出領域を変化させると言い換えることもできる。
図４のステップＳ１４の処理において、使用者ＵＳの頭部の位置の変化が周期的でない、と判定された場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、画像処理部１６０は、画像光生成部における表示画像ＩＭの表示位置を補正しないで、画像位置補正処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、９軸センサー６６と状態判定部１４２とが使用者ＵＳの頭部の動きを検出し、画像処理部１６０と状態判定部１４２とが予測された周期的な使用者ＵＳの頭部の位置の変化に基づいて表示画像ＩＭの表示位置を変化させる。そのため、本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、予測された使用者ＵＳの頭部の位置の変化に合わせて表示画像ＩＭの表示位置が補正されるため、移動している使用者ＵＳに同じ大きさの表示画像ＩＭを視認させると共に、画像表示部２０を透過して使用者ＵＳに視認される外景と表示画像ＩＭとのずれを低減させることができる。よって、使用者ＵＳが視認する外景に対する表示画像ＩＭの違和感を抑制でき、使用者ＵＳに視認される外景と表示画像ＩＭとのずれによって使用者ＵＳに引き起こされる画像酔いを抑制できる。
また、本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、画像処理部１６０と状態判定部１４２とが使用者ＵＳの周期的な視線方向ＥＤの変化に基づいて表示画像ＩＭの表示位置を変化させる。そのため、本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、使用者ＵＳの頭部の位置および向きの変化に加えて、使用者ＵＳの視線方向ＥＤも加味して表示画像ＩＭの表示位置が補正されるため、使用者ＵＳが視認する外景に対する表示画像ＩＭの違和感をより抑制できる。
また、本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、画像処理部１６０と状態判定部１４２とが使用者ＵＳの眼から所定の距離だけ離れた頭部基点ＨＦＰと注視点ＰＧとに基づいて表示画像ＩＭの表示位置を補正する。また、使用者ＵＳの眼から注視点ＰＧまでの距離が使用者ＵＳの眼から頭部基点ＨＦＰまでの距離よりも大きい場合には、表示画像ＩＭの表示位置が補正される角度θｃは、水平軸ＯＬに対する頭部の向きと逆の方向に補正される角度である。逆に、使用者ＵＳの眼から注視点ＰＧまでの距離が使用者ＵＳの眼から頭部基点ＨＦＰまでの距離よりも小さい場合には、表示画像ＩＭの表示位置が補正される角度θｃは、水平軸ＯＬに対する頭部の向きと同じ方向に補正される角度である。そのため、本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、使用者ＵＳの移動状態に応じて定まる頭部基点ＨＦＰと使用者ＵＳが見ている注視点ＰＧとに基づいて表示画像ＩＭの表示位置が補正されるため、使用者ＵＳが視認する外景に対する表示画像ＩＭの違和感をより抑制できる。
また、本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、画像光生成部における表示画像ＩＭを構成する画素を変化させることで、表示画像ＩＭの表示位置が変更されるため、表示画像ＩＭの表示位置が簡便に設定され、使用者ＵＳに視認される外景と表示画像ＩＭとのずれを補正しやすい。
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記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において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
Ｂ１．変形例１：
上記実施形態では、視線方向特定部１４５は、眼撮像カメラ３７，３８が撮像した使用者ＵＳの眼の撮像画像によって、使用者ＵＳの視線方向ＥＤおよび注視点ＰＧを特定したが、必ずしも、使用者ＵＳの視線方向ＥＤおよび注視点ＰＧは特定されなくてもよい。表示画像ＩＭの表示位置の補正は、使用者ＵＳの周期的な頭部の位置の変化に応じて行なわれてもよい。例えば、注視点ＰＧが無限遠（例えば、焦点距離の２０００倍以上の距離）に設定されて、表示画像ＩＭの表示位置が補正されてもよい。この変形例では、使用者ＵＳの視線方向ＥＤが特定されなくても、画像処理部１６０は、使用者ＵＳの頭部の向きに応じて表示画像ＩＭの表示位置を補正できる。
上記実施形態では、視線方向特定部１４５および眼撮像カメラ３７，３８によって使用者ＵＳの視線方向ＥＤが特定されて、頭部基点ＨＦＰが特定されたが、必ずしも、頭部基点ＨＦＰが特定されなくてもよい。表示画像ＩＭの表示位置の補正は、使用者ＵＳの頭部の向きと視線方向ＥＤによって特定された注視点ＰＧとによって行なわれてもよい。
頭部基点ＨＦＰは、使用者ＵＳの視線方向ＥＤによって特定されるのではなく、例えば、使用者ＵＳの移動手段などによって設定されてもよい。使用者ＵＳが歩行中の場合、移動速度によって頭部基点ＨＦＰが変化することが知られているため、９軸センサー６６が検出した使用者ＵＳの移動速度によって頭部基点ＨＦＰが設定されて、表示画像ＩＭの表示位置が補正されてもよい。
上記実施形態では、使用者ＵＳが歩行中の場合を例に挙げたが、周期的な頭部の位置の変化は使用者ＵＳが歩行中である場合に限られず、種々変形可能である。例えば、使用者ＵＳが走行中の場合であってもよい。また、自動車に乗っていて、周期的なエンジンの振動による影響を補正するように表示画像ＩＭの表示位置が補正されてもよい。また、制御部１０の記憶部１２０に予め使用者ＵＳの移動状態における周波数のパターンが記憶され、状態判定部１４２によって検出された周期的な頭部の位置の変化がこれらのパターンと照合されて、使用者ＵＳの移動状態が特定されてもよい。この変形例では、周波数のパターンと照合されることで、ノイズとなる周波数をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）によって除去することで、表示画像ＩＭの表示位置を外景とのずれがより少なくなるように補正できる。
上記実施形態では、鉛直方向および水平方向に沿った使用者ＵＳの頭部の位置の変化が検出されて、表示画像ＩＭの表示位置が補正されたが、検出される方向は必ずしもこれらに限られず、種々変形可能である。例えば、鉛直方向のみにおいて、周期的な頭部の位置の変化が検出されて、表示画像ＩＭの表示位置が補正されてもよい。逆に水平方向のみにおいて、変化の検出と表示画像ＩＭの表示位置の補正が行なわれてもよい。
Ｂ２．変形例２：
上記実施形態では、眼撮像カメラ３７，３８は、小型のＣＣＤカメラが用いられたが、必ずしもこの態様に限られず、種々変形可能である。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー等の撮像素子が用いられてもよいし、その他の撮像素子が用いられてもよい。眼撮像カメラ３７，３８の代わりに、使用者ＵＳの視線方向ＥＤを検出できる機器が頭部装着型表示装置１００に備えられていれば、使用者ＵＳが視認する外景に対する表示画像ＩＭの違和感をより抑制できる。
また、上記実施形態では、制御部１０に操作部１３５を形成したが、操作部１３５の態様については種々変形可能である。例えば、制御部１０とは別体で操作部１３５であるユーザーインターフェースがある態様でもよい。この場合に、操作部１３５は、電源１３０等が形成された制御部１０とは別体であるため、小型化でき、使用者ＵＳの操作性が向上する。また、操作部１３５の動きを検出する９軸センサーを操作部１３５に形成して、検出した動きに基づいて各種操作が行なわれることで、使用者ＵＳは、感覚的に頭部装着型表示装置１００の操作ができる。
例えば、画像光生成部は、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）のディスプレイと、有機ＥＬ制御部とを備える構成としてもよい。また、例えば、画像生成部は、ＬＣＤに代えて、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon, LCoS は登録商標）や、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、例えば、レーザー網膜投影型のヘッドマウントディスプレイに対して本発明を適用することも可能である。レーザー網膜投影型の場合、「画像光生成部における画像光の射出可能領域」とは、使用者ＵＳの眼に認識される画像領域として定義できる。
また、例えば、ヘッドマウントディスプレイは、光学像表示部が使用者ＵＳの眼の一部分のみを覆う態様、換言すれば、光学像表示部が使用者ＵＳの眼を完全に覆わない態様のヘッドマウントディスプレイとしてもよい。また、ヘッドマウントディスプレイは、いわゆる単眼タイプのヘッドマウントディスプレイであるとしてもよい。また、ヘッドマウントディスプレイは、光学透過型に限られず、使用者ＵＳが外景を透過して視認できない非透過型やビデオ透過型であってもよい。
図１２は、変形例における頭部装着型表示装置の外観構成を示す説明図である。図１２（Ａ）の例の場合、図１に示した頭部装着型表示装置１００との違いは、画像表示部２０ａが、右光学像表示部２６に代えて右光学像表示部２６ａを備える点と、左光学像表示部２８に代えて左光学像表示部２８ａを備える点である。右光学像表示部２６ａは、上記実施形態の光学部材よりも小さく形成され、頭部装着型表示装置１００ａの装着時における使用者ＵＳの右眼の斜め上に配置されている。同様に、左光学像表示部２８ａは、上記実施形態の光学部材よりも小さく形成され、頭部装着型表示装置１００ａの装着時における使用者ＵＳの左眼の斜め上に配置されている。図１２（Ｂ）の例の場合、図１に示した頭部装着型表示装置１００との違いは、画像表示部２０ｂが、右光学像表示部２６に代えて右光学像表示部２６ｂを備える点と、左光学像表示部２８に代えて左光学像表示部２８ｂを備える点である。右光学像表示部２６ｂは、上記実施形態の光学部材よりも小さく形成され、ヘッドマウントディスプレイの装着時における使用者ＵＳの右眼の斜め下に配置されている。左光学像表示部２８ｂは、上記実施形態の光学部材よりも小さく形成され、ヘッドマウントディスプレイの装着時における使用者ＵＳの左眼の斜め下に配置されている。このように、光学像表示部は使用者ＵＳの眼の近傍に配置されていれば足りる。また、光学像表示部を形成する光学部材の大きさも任意であり、光学像表示部が使用者ＵＳの眼の一部分のみを覆う態様、換言すれば、光学像表示部が使用者ＵＳの眼を完全に覆わない態様の頭部装着型表示装置１００として実現できる。
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、省略してもよい。また、例えば、自動車や飛行機等の車両に搭載されるヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。また、例えば、ヘルメット等の身体防護具に内蔵されたヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。
上記実施形態における頭部装着型表示装置１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、制御部１０に設けられた方向キー１６やトラックパッド１４の一方を省略したり、方向キー１６やトラックパッド１４に加えてまたは方向キー１６やトラックパッド１４に代えて操作用スティック等の他の操作用インターフェイスを設けたりしてもよい。また、制御部１０は、キーボードやマウス等の入力デバイスを接続可能な構成であり、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、画像表示部として、眼鏡のように装着する画像表示部２０に代えて、例えば帽子のように装着する画像表示部といった他の方式の画像表示部が採用されてもよい。また、イヤホン３２，３４は適宜省略可能である。
また、上記実施形態において、頭部装着型表示装置１００は、使用者ＵＳの左右の眼に同じ画像を表わす画像光を導いて使用者ＵＳに二次元画像を視認させるとしてもよいし、使用者ＵＳの左右の眼に異なる画像を表わす画像光を導いて使用者ＵＳに三次元画像を視認させるとしてもよい。
また、上記実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、上記実施形態では、画像処理部１６０や音声処理部１７０は、ＣＰＵ１４０がコンピュータープログラムを読み出して実行することにより実現されるとしているが、これらの機能部はハードウェア回路により実現されるとしてもよい。
また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
また、上記実施形態では、図１および図２に示すように、制御部１０と画像表示部２０とが別々の構成として形成されているが、制御部１０と画像表示部２０との構成については、これに限られず、種々変形可能である。例えば、画像表示部２０の内部に、制御部１０に形成された構成の全てが形成されてもよいし、一部が形成されてもよい。また、上記実施形態における電源１３０が単独で形成されて、交換可能な構成であってもよいし、制御部１０に形成された構成が重複して画像表示部２０に形成されていてもよい。例えば、図２に示すＣＰＵ１４０が制御部１０と画像表示部２０との両方に形成されていてもよいし、制御部１０に形成されたＣＰＵ１４０と画像表示部２０に形成されたＣＰＵとが行なう機能が別々に分けられている構成としてもよい。
また、制御部１０と画像表示部２０とが一体化して、使用者ＵＳの衣服に取り付けられるウェアラブルコンピューターの態様であってもよい。
本発明は、上記実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行なうことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…制御部
１１…決定キー
１２…点灯部
１３…表示切替キー
１４…トラックパッド
１５…輝度切替キー
１６…方向キー
１７…メニューキー
１８…電源スイッチ
２０…画像表示部（画像表示部）
２１…右保持部
２２…右表示駆動部
２３…左保持部
２４…左表示駆動部
２６…右光学像表示部
２８…左光学像表示部
３０…イヤホンプラグ
３２…右イヤホン
３４…左イヤホン
３７…右眼撮像カメラ（視線方向特定部）
３８…左眼撮像カメラ（視線方向特定部）
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
５１，５２…送信部
５３，５４…受信部
６６…９軸センサー（検出部）
１００…頭部装着型表示装置
１１０…入力情報取得部
１２０…記憶部
１３０…電源
１３５…操作部
１４０…ＣＰＵ
１４２…状態判定部（画像位置設定部、検出部）
１４５…視線方向特定部（視線方向特定部）
１５０…オペレーティングシステム
１６０…画像処理部（画像位置設定部）
１７０…音声処理部
１８０…インターフェイス
１９０…表示制御部
２０１…右バックライト制御部（画像光生成部）
２０２…左バックライト制御部（画像光生成部）
２１１…右ＬＣＤ制御部（画像光生成部）
２１２…左ＬＣＤ制御部（画像光生成部）
２２１…右バックライト（画像光生成部）
２２２…左バックライト（画像光生成部）
２４１…右ＬＣＤ（画像光生成部）
２４２…左ＬＣＤ（画像光生成部）
２５１…右投写光学系
２５２…左投写光学系
２６１…右導光板
２６２…左導光板
ＶＳｙｎｃ…垂直同期信号
ＨＳｙｎｃ…水平同期信号
ＰＣＬＫ…クロック信号
θ１，θ２，θｈ，θｃ…角度
ＯＡ…外部機器
ＥＤ…視線方向
ＲＥ…右眼
ＬＥ…左眼
ＰＧ，ＰＧ１，ＰＧ２…注視点
ＩＬ…照明光
ＰＬ…画像光
ＯＬ…水平軸
ＥＬ，ＥＲ…端部
ＩＭ…表示画像
ＡＰ…先端部
ＧＲ…地面
ＵＳ…使用者
ＥＳ…軌跡
ＰＧＬ…軌跡
ＨＦＰ…頭部基点

Claims (6)

  1. 頭部装着型表示装置であって、
    画像データに基づいて画像光を生成し射出する画像光生成部を有し、使用者の頭部に装着された状態において、使用者に前記画像光を虚像として視認させると共に、外景を透過させる画像表示部と、
    使用者の頭部の動きを検出する検出部と、
    検出された前記頭部の動きに基づいて予測された使用者の頭部の位置の周期的な変化に基づいて、前記画像光生成部が前記画像光を生成可能な領域における前記画像光の位置を変化させる画像位置設定部と、を備える、頭部装着型表示装置。
  2. 請求項１に記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
    使用者の視線方向を特定する視線方向特定部を備え、
    前記画像位置設定部は、特定された前記視線方向の周期的な変化に基づいて、前記画像光の位置を変化させる、頭部装着型表示装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
    使用者の視線方向を特定する視線方向特定部を備え、
    前記画像位置設定部は、前記頭部の位置の周期的な変化の基点となる使用者の眼から所定の距離だけ離れた頭部基点と、前記視線方向に基づいて特定される使用者の注視点と、に基づいて前記画像光の位置を変化させる、頭部装着型表示装置。
  4. 請求項３に記載の頭部装着型表示装置であって、
    前記画像位置設定部は、使用者の眼から前記注視点までの注視点距離が前記所定の距離よりも小さい場合には、予測された前記頭部の位置の変化と同じ方向に前記画像光の位置を変化させ、前記注視点距離が前記所定の距離よりも大きい場合には、予測された前記頭部の位置の変化と逆の方向に前記画像光の位置を変化させる、頭部装着型表示装置。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置であって、
    前記画像光生成部は、複数の画素で構成され、
    前記画像位置設定部は、前記画像光生成部において前記画像光が生成される画素の位置を変化させることで、前記画像光の位置を変化させる、頭部装着型表示装置。
  6. 画像データに基づいて画像光を生成し射出する画像光生成部を有し、使用者の頭部に装着された状態において、使用者に前記画像光を虚像として視認させると共に、外景を透過させる画像表示部を備える、頭部装着型表示装置の制御方法であって、
    使用者の頭部の動きを検出する工程と、
    検出された前記頭部の動きに基づいて予測された使用者の頭部の位置の周期的な変化に基づいて、前記画像光生成部が前記画像光を生成可能な領域における前記画像光の位置を変化させる工程と、を備える、方法。
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