JP2016014768A - 画像表示装置および画像表示装置の表示制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シースルー型の頭部装着型画像表示装置において、使い勝手を向上させつつ視認性を向上させることができる画像表示装置および画像表示装置の表示制御方法を提供すること。
【解決手段】画像表示装置１は、観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置であって、前記観察者が視認可能な画像として虚像を形成する画像形成部と、前記観察者の視線の位置を検知する視線検知部と、前記視線検知部が検知した視線の位置から算出された前記観察者の視線の動きに基づいて、前記画像形成部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記視線の動きが前記虚像に近づく動きである場合に、前記虚像の表示位置を変更することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置および画像表示装置の表示制御方法に関する。

観察者の頭部に装着して使用され、観察者が視認する画像を虚像として表示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mount Display）が実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなヘッドマウントディスプレイとしては、観察者が外界像と虚像とを重畳して視認することができる、いわゆるシースルー型のヘッドマウントディスプレイが知られている。

特許文献１に記載の従来のヘッドマウントディスプレイ（表示装置）は、観察者の頭部の変化方向を検知し、その変化方向に表示されている表示要素を選択する構成となっている。

特開２００８−３３８９１号公報

しかしながら、観察者が表示要素を選択するために頭部を動かしたのではなく、頭部を動かした先の外界像（実像）を見ようとしていた場合には、表示要素が邪魔になる。

本発明の目的は、シースルー型の頭部装着型画像表示装置において、使い勝手を向上させつつ視認性を向上させることができる画像表示装置および画像表示装置の表示制御方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示装置は、観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置であって、
前記観察者が視認可能な画像として虚像を形成する画像形成部と、
前記観察者の視線の位置を検知する視線検知部と、
前記視線検知部が検知した視線の位置から算出された前記観察者の視線の動きに基づいて、前記画像形成部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記視線の動きが前記虚像に近づく動きである場合に、前記虚像の表示位置を変更することを特徴とする。

これにより、虚像を外界像と重畳させて観察者に視認させる画像表示装置において、観察者が注視しているものが虚像であるか、外界像であるかを把握することができる。すなわち、視線の動きが虚像に近づく動きである場合に虚像の表示位置を変更することにより、その後も視線の動きが虚像に近づく動きである場合は、観察者が注視しているものが虚像であり、また、視線の動きが虚像に近づく動きでない場合は、観察者が注視しているものが外界像であることが判る。これによって、観察者にとっての使い勝手を優れたものとすることができ、また、視認性を向上させることができる。

本発明の画像表示装置では、前記視線の動きが表示位置を変更した前記虚像に近づく動きである場合に、前記虚像を強調して表示することが好ましい。
これにより、虚像の視認性を向上させることができる。

本発明の画像表示装置では、前記制御部は、前記視線の位置と前記虚像の表示位置との間の距離が所定値以下になった場合に、前記視線の動きが前記虚像に近づく動きであると判定することが好ましい。

これにより、視線の動きが虚像に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。

本発明の画像表示装置では、前記所定値は、画角の１／１０の角度に相当する距離以下の範囲内の値に設定されることが好ましい。

これにより、視線の動きが虚像に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。

本発明の画像表示装置では、前記虚像の表示位置を変更する際の前記虚像の移動方向は、前記視線が前記虚像に近づく方向と異なる方向であることが好ましい。

これにより、観察者が注視しているものが虚像であるか、外界像であるかをより確実に把握することができる。

本発明の画像表示装置では、前記虚像の表示位置を変更する際は、前記虚像の初期位置から目的位置までの間は、前記虚像を連続的に移動させることが好ましい。

これにより、視線の動きが虚像に近づく動きであるか否かをより迅速に判定することができる。

本発明の画像表示装置では、前記虚像の表示位置を変更する際は、前記虚像の初期位置から目的位置までの間は、前記虚像を形成しないことが好ましい。

これにより、視線の動きが虚像に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。

本発明の画像表示装置では、前記虚像の表示位置を変更するタイミングは、前記視線の位置と前記虚像の表示位置とが重なるよりも前であることが好ましい。

これにより、視線の動きが虚像に近づく動きであるか否かをより迅速に判定することができる。

本発明の画像表示装置では、前記虚像の表示位置を変更するタイミングは、前記視線の位置と前記虚像の表示位置とが重なったときであることが好ましい。

これにより、視線の動きが虚像に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。

本発明の画像表示装置では、前記制御部は、前記視線の動きが表示位置を変更した前記虚像に近づく動きではない状態が継続する場合、前記虚像の表示位置を変更したときから所定時間経過後に、前記虚像の表示位置を変更前の位置に戻すことが好ましい。
これにより、視認性を向上させることができる。

本発明の画像表示装置の表示制御方法は、観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置の表示制御方法であって、
前記観察者が視認可能な画像として虚像を形成する画像形成工程と、
前記観察者の視線の位置を検知する視線検知工程と、
前記視線検知工程で検知した視線の位置から前記視線の動きを算出し、前記視線の動きが前記虚像に近づく動きであるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程で前記視線の動きが前記虚像に近づく動きであると判定した場合に、前記虚像の表示位置を変更する表示位置変更工程と、を有することを特徴とする。

これにより、虚像を外界像と重畳させて観察者に視認させる画像表示装置の表示制御方法において、観察者が注視しているものが虚像であるか、外界像であるかを把握することができる。すなわち、視線の動きが虚像に近づく動きである場合に虚像の表示位置を変更することにより、その後も視線の動きが虚像に近づく動きである場合は、観察者が注視しているものが虚像であり、また、視線の動きが虚像に近づく動きでない場合は、観察者が注視しているものが外界像であることが判る。これによって、観察者にとっての使い勝手を優れたものとすることができ、また、視認性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す画像表示装置の画像形成部の近傍の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す画像表示装置のリンクの近傍の概略構成を示す図である。 図１に示す画像表示装置のブロック図である。 図１に示す画像表示装置の視線追従動作における制御部の制御動作を示すブロック図である。 図１に示す画像表示装置の視線追従動作を説明するための図である。 図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作における制御部の制御動作を示すブロック図である。 図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作を説明するための図である。 図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作を説明するための図である。 図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作を説明するための図である。 図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作を説明するための図である。 図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作を説明するための図である。

以下、本発明の画像表示装置および画像表示装置の表示制御方法の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す画像表示装置の画像形成部の近傍の概略構成を示す斜視図である。図３は、図１に示す画像表示装置のリンクの近傍の概略構成を示す図である。図４は、図１に示す画像表示装置のブロック図である。図５は、図１に示す画像表示装置の視線追従動作における制御部の制御動作を示すブロック図である。図６は、図１に示す画像表示装置の視線追従動作を説明するための図である。図７は、図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作における制御部の制御動作を示すブロック図である。図８〜図１２は、それぞれ、図１に示す画像表示装置の観察者が注視しているものを判別する動作を説明するための図である。

なお、図１〜図３では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。

図１に示すように、本実施形態の画像表示装置１は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）であって、観察者の頭部に装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させるものである。

図１〜図４に示すように、この画像表示装置１は、フレーム２と、フレーム２に支持された制御部３と、１対の画像形成部４と、視線検知部５と、１対の反射部４４と、１対のモーター６１と、１対のモーター６２と、前記１対のモーター６１に設けられた１対のエンコーダー６３と、前記１対のモーター６２に設けられた１対のエンコーダー６４とを備えている。前記１対の各部は、それぞれ、その一方が右眼用のものであり、使用時に観察者から見て右側に位置するように配置され、他方が左眼用のものであり、使用時に観察者から見て左側に位置するように配置されている。また、視線検知部５は、その種類によって、１つでよい場合と、右眼用と左眼用とに１対必要な場合とがあるが、図示の構成では、１つ設けられている。

また、右眼用の各部と左眼用の各部とは、それぞれ、その形状、姿勢、配置等の構造が左右対称である点を除き、同様であるので、本実施形態では、その一方について説明する。なお、図４には、画像形成部４、モーター６１、６２、エンコーダー６３、６４は、それぞれ、代表的に、１つのみが図示されている。

このような画像表示装置１では、１対の画像形成部４および１対の反射部４４により、観察者が視認し得る右眼用の虚像および左眼用の虚像を形成する。なお、画像形成部４をフレーム２の右側にのみ設け、右眼用の虚像のみを形成するようにしてもよいし、画像形成部４をフレーム２の左側にのみ設け、左眼用の虚像のみを形成するようにしてもよい。

以下、画像表示装置１の各部を順次詳細に説明する。
（フレーム）
図１に示すように、フレーム２は、眼鏡フレームのような形状をなし、制御部３と、１対の画像形成部４と、視線検知部５と、１対の反射部４４と、１対のモーター６１および１対のエンコーダー６３と、１対のモーター６２および１対のエンコーダー６４とを支持する機能を有する。

このフレーム２は、支柱２１と、１対のクレードル２２と、観察者の耳に当接する１対のテンプル部（つる部）２３と、１対のリンク（連結部）２４と、観察者の鼻に当接して、画像表示装置１を観察者の頭部に対して支持するノーズパッド部２５とを有している。前述したように、前記１対の各部は、それぞれ、その一方が右眼用のものであり、使用時に観察者から見て右側に位置するように配置され、他方が左眼用のものであり、使用時に観察者から見て左側に位置するように配置されている。また、右眼用の各部と左眼用の各部とは、それぞれ、形状、姿勢、配置等の構造が左右対称である点を除き、同様であるので、本実施形態では、右眼用の各部について説明する。

まず、テンプル部２３は、支柱２１の端部に連結されており、ノーズパッド部２５は、支柱２１の中央部に連結されている。また、反射部４４は、クレードル２２に支持されており、使用時に観察者の眼の前方に位置する。

また、図１および図３に示すように、リンク２４は、テンプル部２３の支柱２１側の端部に、そのテンプル部２３に対して、回動軸（回動中心軸）Ｏ１の回りに回動可能に連結されている。また、クレードル２２は、リンク２４に対して、回動軸Ｏ１と直交する回動軸（回動中心軸）Ｏ２の回りに回動可能に連結されている。なお、回動軸Ｏ１は、Ｘ軸と平行であり、回動軸Ｏ２は、Ｙ軸と平行である。また、反射部４４は、クレードル２２に固定されている。

これにより、反射部４４およびクレードル２２は、一体的に、回動軸Ｏ１の回りに回動し、かつ、回動軸Ｏ２の回りに回動することができる。

また、図２に示すように、画像形成部４は、クレードル２２に設置されている。また、視線検知部５は、支柱２１の中央部に設置されている。

（視線検知部）
視線検知部５は、観察者の視線の位置を検知する機能を有する。この視線検知部５の取り付け位置は、特に限定されないが、本実施形態では、視線検知部５は、クレードル２２以外の部位、すなわち、図１に示すように、支柱２１の中央部に取り付けられている。

なお、視線検知部５は、クレードル２２以外の部位に取り付ける場合、支柱２１以外の部位に取り付けてもよく、また、クレードル２２に取り付けてもよい。

視線検知部５としては、観察者の視線の位置を検知することができるものでれば特に限定されず、例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ、強膜反射法（Ｌｉｍｂｕｓ Ｔｒａｃｋｉｎｇ：リンバストラッキング法）を用いた装置等が挙げられる。可視光カメラを使用する場合は、観察者の眼を撮像し、目頭の位置と眼球の虹彩の位置とに基づいて、視線の位置を求める。また、赤外線カメラを使用する場合は、赤外線を観察者の顔（眼）に照射し、眼を撮像し、角膜における赤外線の反射した部位と眼球の瞳孔の位置とに基づいて、視線の位置を求める。また、強膜反射法とは、眼球の角膜（黒目）と強膜（白目）との反射率の違いを利用する方法である。これらのうちでは、強膜反射法を用いた装置が好ましい。その理由は、構造が簡易であり、容易かつ迅速に視線の位置を検知することができるためである。なお、強膜反射法を用いた装置を使用する場合は、右眼用と左眼用とを設ける必要がある。

この視線検知部５の検知結果、すなわち、視線検知部５から出力される信号は、制御部３に入力される。

（画像形成部、反射部）
画像形成部４は、観察者が視認可能な画像として虚像を形成する機能を有する。すなわち、画像形成部４は、映像信号（画像信号）に基づいて、虚像を形成する。

この画像形成部４の取り付け位置は、特に限定されないが、本実施形態では、図２に示すように、画像形成部４は、クレードル２２に取り付けられている。これにより、画像形成部４は、反射部４４とともに変位するので、反射部４４と画像形成部４との位置関係を常に一定にすることができる。これによって、反射部４４を変位させた際に、画像形成部４から出射する光信号（光）の反射部４４への入射角度が変化してしまうことを防止することができ、容易かつ確実に適正な画像を形成することができる。なお、画像形成部４と反射部４４とを互いに独立させて変位させるように構成してもよい。但し、この場合は、画像形成部４から出射する光信号の反射部４４への入射角度を調整する。

画像形成部４としては、虚像を形成し得るものであれば特に限定されず、例えば、走査型の装置、非走査型の装置等が挙げられる。

非走査型の装置としては、例えば、液晶等を用いたプロジェクター等の投射型表示装置等が挙げられる。

また、走査型の装置としては、例えば、光信号（光）を走査する光スキャナー等も光走査部と、その光走査部で走査される光信号を生成する生成部とを有する装置等が挙げられる。

このような画像形成部４から出射した光信号は、反射部４４に照射される。
反射部４４は、使用時に観察者の眼の前方に位置するように配置されている。この反射部４４は、画像形成部４から出射した光信号を当該観察者の眼に向けて反射する機能を有する。

本実施形態では、反射部４４は、ハーフミラーであり、外界光を透過させる機能（可視光に対する透光性）をも有する。すなわち、反射部４４は、画像形成部４からの光を反射させるとともに、使用時において反射部４４の外側から観察者の眼に向かう外界光を透過させる機能を有する。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、信号光により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。

この反射部４４は、図示しないが、例えば、外界光を透過させる透明基板（透光部）と、透明基板に支持され、信号光を反射させる回折格子とを有する。これにより、回折格子に様々な光学特性をもたせ、光学系の部品点数を減らしたり、デザインの自由度を高めたりすることができる。例えば、回折格子としてホログラム素子を用いることにより、反射部４４で反射する信号光の出射方向を調整することができる。また、回折格子にレンズ効果をもたせることによって、反射部４４で反射する信号光の結像状態を調整することもできる。

なお、反射部４４は、前述した構成に限定されず、例えば、透明基板上に金属薄膜や誘電体多層膜等で構成された半透過反射膜を形成したものであってもよい。

本実施形態では、反射部４４は、湾曲した形状をなす。なお、反射部４４の形状は、画像形成部４の配置や、反射部４４の光学特性等に応じて決められるものであり、図示のものに限定されない。

（モーター、エンコーダー）
モーター６１は、リンク２４をテンプル部２３に対して回動軸Ｏ１の回りに回動させる駆動力を出力する機能を有する。なお、モーター６１とその駆動対象物との間には、例えば、歯車、ベルト等のモーター６１の駆動力を駆動対象物に伝達する駆動力伝達機構が設けられていてもよい。このモーター６１としては、例えば、ステッピングモーター、交流モーター、直流モーター等の各種のモーターを用いることができる。

また、エンコーダー６３は、モーター６１の図示しないローターの回転角度を検出する機能を有する。このエンコーダー６３の検出結果、すなわち、エンコーダー６３から出力される信号は、制御部３に入力される。

なお、モーター６１およびエンコーダー６３の取り付け位置は、特に限定されないが、本実施形態では、モーター６１およびエンコーダー６３は、フレーム２内、例えば、テンプル部２３内またはリンク２４内に内蔵されている。

モーター６２は、クレードル２２をリンク２４に対して回動軸Ｏ２の回りに回動させる駆動力を出力する機能を有する。なお、モーター６２とその駆動対象物との間には、例えば、歯車、ベルト等のモーター６２の駆動力を駆動対象物に伝達する駆動力伝達機構が設けられていてもよい。このモーター６２としては、例えば、ステッピングモーター、交流モーター、直流モーター等の各種のモーターを用いることができる。

また、エンコーダー６４は、モーター６２の図示しないローターの回転角度を検出する機能を有する。このエンコーダー６４の検出結果、すなわち、エンコーダー６４から出力される信号は、制御部３に入力される。

なお、モーター６２およびエンコーダー６４の取り付け位置は、特に限定されないが、本実施形態では、モーター６２およびエンコーダー６４は、フレーム２内、例えば、リンク２４内またはクレードル２２内に内蔵されている。

（制御部）
制御部３は、例えば、画像形成部４、モーター６１、６２等の各部の作動、すなわち、画像表示装置１全体の作動を制御する機能を有する。具体的には、制御部３は、例えば、視線検知部５が検知した視線の位置から算出された観察者の視線の動きに基づいて、画像形成部４を制御する。

制御部３の取り付け位置は、特に限定されないが、本実施形態では、制御部３は、フレーム２内、例えば、支柱２１内に内蔵されている。

この制御部３としては、例えば、マイクロコンピューター、ＣＰＵ等を用いることができる。

次に、画像表示装置１の視線追従動作およびその際の制御部３の制御動作について、その一例を示し、図５および図６に基づいて説明する。

視線追従とは、観察者の視線に応じて、光信号の方向を変え、その光信号が観察者の眼に適正に入射すようにすることである。この視線追従を行う理由および視線追従の際の動作は、下記の通りである。

まず、図６（ａ）に示すように、観察者の視線の位置（方向）が変わる、すなわち、図中矢印で示すように視線が視線８４から視線８５に変わると、反射部４４で反射した光信号が観察者の眼に適正に入射せず、「視野のかけ」が生じることがある。なお、図６では、観察者の眼は、「ＥＹ」で示されている。

そこで、視線検知部５により観察者の視線の位置を検知し、観察者の視線の位置が変わると、その視線の位置の変位方向、変位量に応じて反射部４４を変位させ、反射部４４で反射した光信号が観察者の眼に適正に入射するようにする。この反射部４４を変位させる動作は、前記視線の位置の変位方向、変位量に応じて、モーター６１、６２を作動して、クレードル２２（反射部４４）を回動軸Ｏ１の回り、回動軸Ｏ２の回りに回動させて行う。

なお、クレードル２２の回動軸Ｏ１の回りの回動角度の上限値および下限値は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものである。

なお、クレードル２２の回動軸Ｏ２の回りの回動角度の上限値および下限値は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものである。

なお、以上の制御方法は、視線検知部５を支柱２１に取り付ける場合の制御方法であるが、視線検知部５をクレードル２２に取り付ける場合は、視線検知部５の出力が常に所定の基準値になるように、モーター６１、６２を作動して、クレードル２２を回動軸Ｏ１の回り、回動軸Ｏ２の回りに回動させる。そして、この場合は、観察者の視線の位置は、エンコーダー６３、６４を用いて検知する。したがって、この場合の視線検知部は、視線検知部５およびエンコーダー６３、６４により構成される。

また、前記までの動作では、図６（ｂ）に示すように、反射部４４が変位することで表示領域８１が図中右側に移動してしまうので、視線８５の位置の画像が、本来の正しい画像になっていない。

そこで、図６（ｃ）に示すように、視線の位置の変位方向、変位量、すなわち、クレードル２２（反射部４４）の変位方向、変位量に応じて、画像形成部４が形成する画像の表示領域８１を図中左側の正しい位置に移動させる。これにより、視線８５の位置の画像が、本来の正しい画像になる。なお、クレードル２２の変位方向、変位量は、制御部３が、エンコーダー６３、６４の検出結果に基づいて求める。

なお、反射部４４を変位させる動作は、視線の位置が変わる度に行ってもよく、また、視線の位置の変位量が所定値を超えた場合に行うようにしてもよい。以下では、代表的に、反射部４４を変位させる動作を視線の位置の変位量が所定値を超えたときに行う場合について説明する。

次に、画像表示装置１の視線追従動作の際の制御部３の制御動作を説明する。
まず、図５に示すように、視線検知部５により、観察者の視線の位置を検知し（ステップＳ１）、その結果に基づいて、観察者の視線の位置の変位量（ずれ量）が予め設定された許容範囲を超えているか否かを判断する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、前記変位量が許容範囲を超えていないと判断した場合には、ステップＳ１に戻り、再度、ステップＳ１以降を実行する。

また、ステップＳ２において、前記変位量が許容範囲を超えていると判断した場合には、クレードルを変位させ（ステップＳ３）、クレードルの変位方向、変位量を検出する（ステップＳ４）。

次いで、前記クレードルの変位方向、変位量の検出結果に基づいて、表示領域８１を移動し（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻り、再度、ステップＳ１以降を実行する。

次に、画像表示装置１の表示制御方法（観察者が注視しているものを判別する動作における制御部３の制御動作）について、その一例を示し、図７〜図１２に基づいて説明する。なお、この例では、画像表示装置１により形成される描画要素の虚像が１つのメニュー８３のみとする。

まず、画像表示装置１の表示制御方法の概要を説明する。
この表示制御方法では、観察者が注視しているものが画像形成部４により形成された虚像であるか、外界像であるかを判定する。この判定では、観察者の視線の動きが虚像に近づく動きである場合に虚像の表示位置を変更することにより、その後も視線の動きが虚像に近づく動きである場合は、観察者が注視しているものが虚像であると判定する。また、視線の動きが虚像に近づく動きでない場合は、観察者が注視しているものが外界像であると判定する。

そして、観察者が注視しているものが虚像であると判定した場合は、その虚像を強調して表示する。また、観察者が注視しているものが外界像であると判定した場合は、外界像が見易いように、前記虚像の強調表示は行わない。

以下、具体例を挙げて説明する。
まず、図８に示すように、表示領域８１の所定の位置にメニュー８３が表示されるように、その虚像を形成する（画像形成工程）。なお、図８〜図１２では、観察者の視線の位置を視点８２として表示する。

ここで、図９に示すように、観察者の視線の位置が、メニュー８３の表示位置に向かって移動する場合があるが、その観察者が注視しているものが、メニュー８３であるか、そのメニュー８３の方向の外界像であるかは不明である。この表示制御方法では、このような場合、観察者が注視しているものが、メニュー８３であるか、そのメニュー８３の方向の外界像であるかを以下のようにして判定する。

まず、図７に示すように、視線検知部５により、観察者の視線の位置を検知し（視線検知工程）、その結果に基づいて、観察者の視線の位置とメニュー８３の表示位置との間の距離Ｌを算出する（ステップＳ１０１）。なお、ステップＳ１０１では、この他、例えば、観察者の視線の移動方向等を求めてもよい。

次いで、メニュー８３の表示位置を既に移動（変更）しているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２において、メニュー８３の表示位置を移動していないと判断した場合には、距離Ｌが所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）（判定工程）。距離Ｌが所定値以下である場合は、観察者の視線の動きがメニュー８３に近づく動きであると判定され、所定値よりも長い場合は、観察者の視線の動きがメニュー８３に近づく動きではない（視線が動いていない場合も含む）と判定される。

前記所定値は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、画角の１／１０の角度に相当する距離以下の範囲内の値に設定されることが好ましい。

前記所定値が前記上限値よりも大きいと、他の条件によっては、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるとする判定の信頼性が低下する。

なお、前記所定値の下限値は、０でもよく、その「０」は、観察者の視線の位置を視点８２とメニュー８３とが接触した状態である。

前記所定値を０に設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。また、前記所定値を０よりも大きく設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否をより迅速に判定することができる。

換言すれば、メニュー８３の表示位置を変更するタイミングは、視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なるよりも前であってもよく、また、重なったときであってもよい。なお、視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なったときとは、距離Ｌが０のときである。

前記タイミングを視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なるよりも前に設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをより迅速に判定することができる。また、前記タイミングを視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なったときに設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。

ステップＳ１０３において、距離Ｌが所定値以下ではないと判断した場合には、ステップＳ１０１に戻り、再度、ステップＳ１０１以降を実行する。

また、ステップＳ１０３において、距離Ｌが所定値以下であると判断した場合には、図１０に示すように、メニュー８３の表示位置を移動（変更）し（ステップＳ１０４）（表示位置変更工程）、ステップＳ１０１に戻り、再度、ステップＳ１０１以降を実行する。これにより、次回のステップＳ１０２では、「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０５に移行する。

ここで、前記メニュー８３の表示位置を変更する際のメニュー８３の移動方向は、視線がメニュー８３に近づく方向と同じ方向でもよく、異なる方向でもよいが、異なる方向であることが好ましい。

前記メニュー８３の表示位置を変更する際のメニュー８３の移動方向が、視線がメニュー８３に近づく方向と異なる方向の場合は、観察者が注視しているものがメニュー８３であるか、外界像であるかをより確実に判定することができる。

また、メニュー８３の表示位置を変更する際は、メニュー８３を初期位置（表示位置を変更する前の位置）から目的位置（表示位置を変更したときの位置）まで連続的に（徐々に）移動させてもよく、また、初期位置から目的位置までの間は、メニュー８３を表示（形成）しなくてもよい。

前記メニュー８３を連続的に移動させることにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。また、初期位置から目的位置までの間は、メニュー８３を表示しない場合は、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをさらに確実に判定することができる。

ステップＳ１０２において、メニュー８３の表示位置を移動していると判断した場合には、予め設定された所定時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。この時間の計測は、すなわち、ステップＳ１０４においてメニュー８３の表示位置を変更したときに開始される。

ステップＳ１０５において、所定時間を経過していないと判断した場合には、距離Ｌが所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。距離Ｌが所定値以下である場合は、観察者の視線の動きがメニュー８３に近づく動きであると判定し、所定値よりも長い場合は、観察者の視線の動きがメニュー８３に近づく動きではない（視線が動いていない場合も含む）と判定する。

前記所定値は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、画角の１／１００の角度に相当する距離以上、画角の１／１０の角度に相当する距離以下の範囲内の値に設定されることが好ましい。

前記所定値が前記上限値よりも大きいと、他の条件によっては、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるとする判定の信頼性が低下する。

なお、前記所定値の下限値は、０でもよく、その「０」は、観察者の視線の位置を視点８２とメニュー８３とが接触した状態である。

前記所定値を０に設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。また、前記所定値を０よりも大きく設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否をより迅速に判定することができる。

換言すれば、メニュー８３の表示位置を変更するタイミングは、視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なるよりも前であってもよく、また、重なったときであってもよい。なお、視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なったときとは、距離Ｌが０のときである。

前記タイミングを視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なるよりも前に設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをより迅速に判定することができる。また、前記タイミングを視線の位置とメニュー８３の表示位置とが重なったときに設定することにより、視線の動きがメニュー８３に近づく動きであるか否かをより確実に判定することができる。

ステップＳ１０６において、距離Ｌが所定値以下ではないと判断した場合は、ステップＳ１０１に戻り、再度、ステップＳ１０１以降を実行する。この場合は、図１２に示すように、メニュー８３の表示は変更しない。

また、ステップＳ１０６において、距離Ｌが所定値以下であると判断した場合は、予め設定された所定時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。この時間の計測は、距離Ｌが所定値以下になったとき、すなわち、ステップＳ１０６において「ＹＥＳ」になったときに開始される。

ステップＳ１０７において、所定時間を経過していないと判断した場合には、ステップＳ１０６に戻り、再度、ステップＳ１０６以降を実行する。

また、ステップＳ１０７において、所定時間を経過したと判断した場合には、観察者が注視しているものがメニュー８３であると認定し、メニュー８３を強調して表示する（ステップＳ１０８）。強調表示としては、例えば、図１１に示すように、輝度を高くする、大きく表示する等が挙げられる。

次いで、メニュー８３を実行し（ステップＳ１０９）、終了処理を行う（ステップＳ１１０）。終了処理としては、例えば、メニュー８３を初期（元）の位置（変更前の位置）に戻す、メニュー８３を強調して表示している場合は、初期（元）の表示に戻す等が挙げられる。

また、ステップＳ１０５において、所定時間を経過したと判断した場合には、観察者が注視しているものがメニュー８３ではない、すなわち、外界像であると認定し、終了処理を行う（ステップＳ１１０）。

なお、ステップＳ１０５において所定時間を経過したと判断した場合は、視線の動きが表示位置を変更したメニュー８３に近づく動きではない状態がその所定時間継続したことと等価である。

以上説明したような画像表示装置１およびその表示制御方法によれば、観察者が注視しているものが虚像であるか、外界像であるかを把握することができ、これにより、観察者にとっての使い勝手を優れたものとすることができ、また、視認性を向上させることができる。

以上、本発明の画像表示装置およびその表示制御方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、前述した実施形態では、眼鏡型の頭部装着型画像表示装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明は、観察者が視認する画像として虚像を形成するものであれば、これに限定されず、例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型の頭部装着型画像表示装置や、観察者の首や肩等の身体で支持される形態の画像表示装置にも適用可能である。

また、前述した実施形態では、画像表示装置全体が観察者の頭部に装着される場合を例に説明したが、本発明では、画像表示装置は、観察者の頭部に装着される部分と、観察者の頭部以外の部分に装着または携帯される部分とを有していてもよい。

１‥‥画像表示装置 ２‥‥フレーム ３‥‥制御部 ４‥‥画像形成部 ５‥‥視線検知部 ６１、６２‥‥モーター ６３、６４‥‥エンコーダー ８１‥‥表示領域 ８２‥‥視点 ８３‥‥メニュー ８４、８５‥‥視線 ２１‥‥支柱 ２２‥‥クレードル ２３‥‥テンプル部 ２４‥‥リンク ２５‥‥ノーズパッド部 ４４‥‥反射部 Ｓ１〜Ｓ５‥‥ステップ Ｓ１０１〜Ｓ１１０‥‥ステップ ＥＹ‥‥眼 Ｏ１、Ｏ２‥‥回動軸

Claims (11)

1. 観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置であって、
   前記観察者が視認可能な画像として虚像を形成する画像形成部と、
   前記観察者の視線の位置を検知する視線検知部と、
   前記視線検知部が検知した視線の位置から算出された前記観察者の視線の動きに基づいて、前記画像形成部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記視線の動きが前記虚像に近づく動きである場合に、前記虚像の表示位置を変更することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記視線の動きが表示位置を変更した前記虚像に近づく動きである場合に、前記虚像を強調して表示する請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御部は、前記視線の位置と前記虚像の表示位置との間の距離が所定値以下になった場合に、前記視線の動きが前記虚像に近づく動きであると判定する請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記所定値は、画角の１／１０の角度に相当する距離以下の範囲内の値に設定される請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記虚像の表示位置を変更する際の前記虚像の移動方向は、前記視線が前記虚像に近づく方向と異なる方向である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記虚像の表示位置を変更する際は、前記虚像の初期位置から目的位置までの間は、前記虚像を連続的に移動させる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記虚像の表示位置を変更する際は、前記虚像の初期位置から目的位置までの間は、前記虚像を形成しない請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記虚像の表示位置を変更するタイミングは、前記視線の位置と前記虚像の表示位置とが重なるよりも前である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 前記虚像の表示位置を変更するタイミングは、前記視線の位置と前記虚像の表示位置とが重なったときである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
10. 前記制御部は、前記視線の動きが表示位置を変更した前記虚像に近づく動きではない状態が継続する場合、前記虚像の表示位置を変更したときから所定時間経過後に、前記虚像の表示位置を変更前の位置に戻す請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置の表示制御方法であって、
    前記観察者が視認可能な画像として虚像を形成する画像形成工程と、
    前記観察者の視線の位置を検知する視線検知工程と、
    前記視線検知工程で検知した視線の位置から前記視線の動きを算出し、前記視線の動きが前記虚像に近づく動きであるか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程で前記視線の動きが前記虚像に近づく動きであると判定した場合に、前記虚像の表示位置を変更する表示位置変更工程と、を有することを特徴とする画像表示装置の表示制御方法。

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