JP5353361B2 - カラー画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー画像を観察者に対して表示するヘッドマウント型のカラー画像表示装置に関するものであり、特に、光学素子による色収差を原因として、観察者が観察するカラー画像に発生する色ずれまたは色にじみを減少させる技術に関するものである。

カラー画像を光学的に表示するヘッドマウント型のカラー画像表示装置が既に存在する。このカラー画像表示装置の一形式は、色が互いに異なる複数の単色画像の重合せによってカラー画像を形成し、その形成されたカラー画像を観察者に対して表示するカラー画像表示装置である。

この種のカラー画像表示装置は、一般に、（ａ）複数の単色画像を形成する単色画像形成部と、（ｂ）形成された複数の単色画像を互いに重ね合せることにより、カラー画像を形成するカラー画像形成部とを含むように構成される。

カラー画像を光学的に表示する技術として、例えば、表示すべきカラー画像を表す画像光を観察者の網膜上に投影し、それにより、観察者がカラー画像を観察することを可能にする技術が存在する。

また、光源からの光を、表示すべきカラー画像を表す画像光に変換する技術として、例えば、光源から一斉に入射した面状の光を、ＬＣＤ等、空間変調素子を用いて、各画素ごとに空間的に変調し、それにより、面状の画像光を形成する技術や、光源から入射したビーム状の光であって各画素ごとに強度変調されたものを、スキャナを用いて、面状の画像光に変換する技術が存在する。

特許文献１は、カラー画像表示装置として、従来のヘッドマウントディスプレイ装置の一例を開示している。

このヘッドマウントディスプレイ装置は、表示すべきカラー画像を表す画像光を網膜上に投影し、それにより、観察者がカラー画像を観察することを可能にする技術と、光源から一斉に入射した面状の光を、ＬＣＤ等、空間変調素子を用いて、各画素ごとに空間的に変調し、それにより、面状の画像光を形成する技術とを採用している。

特開２００５−３１６３０４号公報

観察者の視度を光学的偏向によって矯正する視度矯正具として、観察者の頭部に装着されるめがねや、観察者の眼球に装着されるコンタクトレンズが存在する。

観察者は、そのような視度矯正具を装着している状態で、前述のカラー画像表示装置によって表示されたカラー画像を観察する場合がある。

この場合には、視度矯正具による色収差（例えば、めがねのレンズの屈折による色収差）を原因として、各画素を構成する複数の色別成分光間の分離が発生する。このような色分離が発生すると、観察者によって観察されるカラー画像に色ずれまたは色にじみが発生してしまう。観察者によって観察されるカラー画像に色ずれが発生すると、観察者は、正規のカラー画像を観察することができず、画質が低下する。

この問題は、照明光の色スペクトル構造が大きく異なることによって生じる。つまり、カラー画像の色スペクトルが離散的である場合（例えば、ＲＧＢレーザによって２次元走査画像が形成された場合や、ＲＧＢレーザによって空間変調器が照明された場合）に、顕著に画質が低下する。これは、色スペクトルが広帯域を有する場合（すなわち、通常の太陽光や白色電灯により照明される場合）に物体が発する色と、色スペクトルが狭帯域であり離散的である場合（すなわち、単色光であるＲＧＢレーザにより照明される場合）に物体が発生する色との間で、色スペクトル構造が大きく異なる事に起因している。このため、ＲＧＢレーザにより画像が形成される場合には、人間は、視覚に関する脳神経処理において知覚的な整合が取れず、単なる白色点を観察する時も、ＲＧＢの各色が、そもそも同一場所から発生して白く見えていると感じるのではなく、ＲＧＢの各色がそれぞれ互いに異なる異なる場所から発生して、ＲＧＢの３色に離散した複数の色に見えていると感じるのである。

以上の説明から明らかなように、観察者が視度矯正具を装着している状態でカラー画像を観察する場合には、視度矯正具による色収差を原因として、観察者が観察するカラー画像に色ずれが発生するが、このような色ずれは、他の光学素子による色収差を原因としても発生する。そのような光学素子は、カラー画像表示装置内に収容される光学素子である。

すなわち、カラー画像の色ずれは、カラー画像表示装置の外部に存在する光学素子を原因として発生する場合もあれば、カラー画像表示装置の内部に存在する光学素子を原因として発生する場合もあるのである。

以上説明した事情を背景として、本発明は、カラー画像を観察者に対して表示するヘッドマウント型のカラー画像表示装置であって、光学素子による色収差を原因として、観察者が観察するカラー画像に発生する色ずれが減少するものを提供することを課題としてなされたものである。

その課題を解決するために、本発明の一側面によれば、色が互いに異なる複数の単色画像を互いに重ね合わせることにより、カラー画像を形成し、その形成されたカラー画像を観察者に対して表示するヘッドマウント型のカラー画像表示装置であって、
前記複数の単色画像を形成する単色画像形成部と、
形成された複数の単色画像を互いに重ね合せることにより、前記カラー画像を形成するカラー画像形成部と、
観察者の操作に基づき、観察者の視界を表す２次元的な表示領域内における前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正する補正装置と
を含み、
その補正装置は、
前記複数の単色画像にそれぞれ対応する複数の位置合わせマークを、それら位置合わせマークが互いに接近する状態で、かつ、各位置合わせマークが、対応する単色画像の表示位置に連動して移動するように、観察者に対して表示する位置合わせマーク表示部であって、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係により、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を視覚的に表現するものと、
前記操作に基づき、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係を変更する第１変更部と、
前記操作に基づき、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を変更する第２変更部と
を含むカラー画像表示装置が提供される。
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。

（１） 色が互いに異なる複数の単色画像を互いに重ね合わせることにより、カラー画像を形成し、その形成されたカラー画像を観察者に対して表示するヘッドマウント型のカラー画像表示装置であって、
前記複数の単色画像を形成する単色画像形成部と、
形成された複数の単色画像を互いに重ね合せることにより、前記カラー画像を形成するカラー画像形成部と、
観察者の操作に基づき、観察者の視界を表す２次元的な表示領域内における前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正する補正装置と
を含むカラー画像表示装置。

このカラー画像表示装置によれば、観察者の操作に基づき、観察者の視界を表す２次元的な表示領域内における複数の単色画像の表示位置間の相対関係が補正される。

したがって、このカラー画像表示装置によれば、観察者は、カラー画像を表す画像光を観察者の眼に誘導するために当該カラー画像表示装置の内部または外部に位置する光学素子による色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが減少するように、複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正することが可能となる。

このカラー画像表示装置の一具体例においては、複数の単色画像の表示位置間の相対関係が、色収差を原因として、複数の単色画像の表示位置間に発生すべき位置ずれ（個々の画素に着目すれば、個々の画素を構成する複数の色別成分光（Ｒ光、Ｇ光およびＢ光）間の位置ずれ）が減少する向きに、その位置ずれの大きさに応じた量で補正される。この補正により、色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが完全にまたは部分的にキャンセルされる。

本項に係るカラー画像表示装置の別の具体例においては、各画素ごとに、すなわち、表示すべき画像を構成する複数の画素について順次、複数の単色画像の形成およびカラー画像の形成が行われる。さらに別の具体例においては、各画像フレームごとに、単色画像の形成およびカラー画像の形成が行われる。

本項に係るカラー画像表示装置のさらに別の具体例においては、各単色画像の表示位置が、１画像単位で、他の単色画像の表示位置に対して相対移動させられ、これにより、各単色画像の表示位置の移動距離が、すべての画素に共通に決定される。

本項に係るカラー画像表示装置のさらに別の具体例においては、各単色画像の表示位置が、１画素単位または１画素グループ単位で、他の単色画像の表示位置に対して相対移動させられ、これにより、各単色画像の表示位置の移動距離が、１画素単位または１画素グループ単位で、ローカルに決定される。

（２） 前記補正装置は、観察者の視度を光学的偏向によって矯正する視度矯正具を観察者が装着している状態で観察者が前記カラー画像を観察する場合に、前記視度矯正具による色収差を原因として、観察者によって観察される前記カラー画像に発生する色ずれが減少するように、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正する（１）項に記載のカラー画像表示装置。

このカラー画像表示装置によれば、視度矯正具による色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが減少するように、観察者の視界を表す２次元的な表示領域内における複数の単色画像の表示位置間の相対関係が補正される。

（３） 前記補正装置は、
前記複数の単色画像にそれぞれ対応する複数の位置合わせマークを、それら位置合わせマークが互いに接近する状態で、かつ、各位置合わせマークが、対応する単色画像の表示位置に連動して移動するように、観察者に対して表示する位置合わせマーク表示部であって、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係により、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を視覚的に表現するものと、
前記操作に基づき、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係を変更する第１変更部と、
前記操作に基づき、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を変更する第２変更部と
を含む（１）または（２）項に記載のカラー画像表示装置。

このカラー画像表示装置によれば、観察者は、複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係を視覚的な媒介として、複数の単色画像の表示位置間の相対関係を認識しつつ、色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが完全にまたは部分的にキャンセルされるように、当該カラー画像表示装置を操作する（例えば、特定の物理的なまたは仮想的な操作部を操作する）ことが可能となる。

その結果、このカラー画像表示装置によれば、色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが完全にまたは部分的にキャンセルされるように、複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係、ひいては、複数の単色画像の表示位置間の相対関係が変更される。

したがって、このカラー画像表示装置によれば、観察者は、複数の位置合わせマークを参照することなく、実際に表示されるカラー画像（色収差によって位置ずれが相互間に発生している複数の単色画像の組合せ）のみを参照しつつ、色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが完全にまたは部分的にキャンセルされるように、当該カラー画像表示装置を操作しなければならない場合より、色収差を補正するための操作を正確にかつ簡単に行うことが可能となる。

（４） 前記複数の位置合わせマークは、位置固定の主スケールとして機能する位置合わせマークと、位置可変の副スケールとして機能する位置合わせマークとを含む（３）項に記載のカラー画像表示装置。

（５） 前記副スケールは、バーニャスケールを含む（４）項に記載のカラー画像表示装置。

このカラー画像表示装置によれば、主スケールに付随する副スケールがバーニャスケールとして構成されているため、観察者は、主スケールの最小目盛以下の精度で、複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正することが可能となる。

したがって、このカラー画像表示装置によれば、観察者は、色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれを高精度でキャンセルすることが容易となる。

（６） 前記複数の単色画像のうちの一つは、前記操作にもかかわらず表示位置が固定された基準単色画像であり、
前記複数の位置合わせマークのうちその基準単色画像に対応するものは、前記操作にもかかわらず表示位置が固定された基準位置合わせマークである（３）ないし（５）項のいずれかに記載のカラー画像表示装置。

（７） 前記操作は、観察者の第１操作および第２操作を含み、
前記補正装置は、
前記第１操作に基づき、前記複数の単色画像の表示位置間の、上下方向における相対関係を補正する上下方向補正部と、
前記第２操作に基づき、前記複数の単色画像の表示位置間の、左右方向における相対関係を補正する左右方向補正部と
を含む（３）ないし（６）項のいずれかに記載のカラー画像表示装置。

このカラー画像表示装置によれば、観察者は、複数の単色画像の表示位置間の、上下方向における相対関係と、左右方向における相対関係との双方を、かつ、互いに分離して、補正することが可能となる。

（８） 前記上下方向補正部は、前記第１操作に基づき、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の、上下方向における相対関係を変更する上下方向変更手段を含む（７）項に記載のカラー画像表示装置。

（９） 前記左右方向補正部は、前記第２操作に基づき、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の、左右方向における相対関係を変更する左右方向変更手段を含む（７）または（８）項に記載のカラー画像表示装置。

（１０） 前記位置合わせマーク表示部は、前記複数の位置合わせマークから成る位置合わせマークセットを少なくとも一つを、前記表示領域のうちの一部にローカルに表示する（３）ないし（９）項のいずれかに記載のカラー画像表示装置。

（１１） 前記位置合わせマーク表示部は、前記複数の位置合わせマークから成る位置合わせマークセットを複数、前記表示領域内において互いに異なる複数の位置にそれぞれローカルに表示する（３）ないし（９）項のいずれかに記載のカラー画像表示装置。

（１２） 前記複数の位置合わせマークセットは、４つの位置合わせマークセットを含み、
前記位置合わせマーク表示部は、それら４つの位置合わせマークセットを、前記表示領域の４個の隅部にそれぞれ表示する（１１）項に記載のカラー画像表示装置。

（１３） さらに、
各単色画像ごとに、各単色画像をそれぞれ表す複数の画素データをビットマップ形式で記憶する複数の単色画像バッファを含み、
前記第２変更部は、前記操作に基づき、少なくとも一つの単色画像につき、対応する複数の画素データを、対応する単色画像バッファ上において移動させる画素データ移動手段を含む（３）項に記載のカラー画像表示装置。

このカラー画像表示装置によれば、観察者の操作に基づき、少なくとも一つの単色画像につき、対応する複数の画素データが、対応する単色画像バッファ上において移動させられる。その移動は、色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが減少する向きに、その位置ずれに応じた距離で行われる。

したがって、このカラー画像表示装置によれば、後述の（１８）項に係るカラー画像表示装置とは異なり、特別の電子回路や特別の信号処理に依存することなく、画素データの集まりである画像データを画像バッファとしての画像メモリ上において移動させるという比較的単純なデータ処理により、複数の単色画像の表示位置間の相対関係が補正される。

（１４） 前記画素データ移動手段は、前記操作に基づき、前記少なくとも一つの単色画像につき、対応する複数の画素データを、対応する単色画像バッファ上において、バイリニア法またはバイキュービック法により、サブピクセル単位で、移動させる（１３）項に記載のカラー画像表示装置。

（１５） 前記位置合わせマーク表示部は、前記複数の位置合わせマークから成る位置合わせマークセットを一つのみ表示し、
当該カラー画像表示装置は、さらに、
前記一つの位置合わせマークセットに関連付けられた操作部であって、観察者により、前記一つの位置合わせマークセットに属する複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係を変更するために操作されるものを含み、
前記画素データ移動手段は、前記操作部の操作に基づき、少なくとも一つの単色画像につき、対応する複数の画素データを、対応する単色画像バッファ上において移動させる距離を、その単色画像バッファ全域において一様に決定する一様移動距離決定手段を含む（１３）または（１４）項に記載のカラー画像表示装置。

本項における「操作部」は、例えば、物理的な操作部としたり、仮想的な操作部とすることが可能である。

（１６） 当該カラー画像表示装置は、さらに、
前記複数の位置合わせマークセットにそれぞれ関連付けられた複数の操作部であって、各操作部は、観察者により、対応する位置合わせマークセットに属する複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係を変更するために操作されるものを含み、
前記画素データ移動手段は、各操作部ごとに、各操作部の操作に基づき、前記少なくとも一つの単色画像につき、対応する複数の画素データを、対応する単色画像バッファ上において移動させる距離を、対応する位置合わせマークセットの表示位置に応じてローカルに決定するローカル移動距離決定手段を含む（１３）または（１４）項に記載のカラー画像表示装置。

本項における「複数の操作部」は、例えば、複数の物理的な操作部としたり、複数の仮想的な操作部としたり、１個の物理的な操作部であってその機能を切換え可能であるものとしたり、１個の仮想的な操作部であってその機能を切換え可能であるものとすることが可能である。

（１７） 前記単色画像形成部は、
光源部と、
その光源部から入射した光を時間的または空間的に変調し、それにより、前記複数の単色画像を形成する変調器であって、時間と共に状態が変化する駆動信号に応じて動作するものと
を含み、
前記補正装置は、前記操作に基づき、前記変調器への前記駆動信号の出力タイミングを調整し、それにより、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正するタイミング調整回路を含む（１）ないし（１６）項のいずれかに記載のカラー画像表示装置。

このカラー画像表示装置によれば、変調器に電子回路としてのタイミング調整回路が設けられ、そのタイミング調整回路により、観察者の操作に基づき、変調器への駆動信号の出力タイミングが調整される。それにより、複数の単色画像の表示位置間の相対関係が補正される。

したがって、このカラー画像表示装置によれば、前述の（１３）項に係るカラー画像表示装置とは異なり、画像メモリ上における画像データの移動に依存することなく、特別の電子回路により、複数の単色画像の表示位置間の相対関係が補正される。

（１８） 前記タイミング調整回路は、前記操作に基づき、前記変調器への前記駆動信号の出力タイミングを、画素の整数倍に対応する周波数で調整する（１７）項に記載のカラー画像表示装置。

（１９） 前記光源部は、前記複数の単色画像をそれぞれ形成する複数の成分光であって色が互いに異なるものをそれぞれ出射する複数の光源を含む（１７）または（１８）項に記載のカラー画像表示装置。

（２０） 前記光源部は、白色光を出射する白色光源を含み、
前記変調器は、その白色光源から出射した白色光を、各画素ごとに、色が互いに異なる複数の成分光に分解したうえで各成分光の透過度を制御するフラットパネルディスプレイを含む（１７）または（１８）項に記載のカラー画像表示装置。

（２１） カラー画像を観察者に対して表示するヘッドマウント型のカラー画像表示装置であって、
前記カラー画像を表す画像光を観察者の眼に誘導するために当該カラー画像表示装置の内部または外部に位置する光学素子による色収差を原因として前記カラー画像に発生する色ずれが少なくとも部分的にキャンセルされるように、前記光学素子への入射光を、各成分光ごとに、前記光学素子による色収差を見込んで、ソフト的に変調する入射光変調装置を含むカラー画像表示装置。

（２２） 当該カラー画像表示装置は、色が互いに異なる複数の単色画像を互いに重ね合わせることにより、前記カラー画像を形成し、
当該カラー画像表示装置は、さらに、前記複数の単色画像をそれぞれ表す複数の画像データをビットマップ形式で記憶するメモリを含み、
前記入射光変調装置は、前記複数の画像データを前記メモリ上において相対移動させることにより、観察者の視界を表す２次元的な表示領域内における前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正し、それにより、前記光学素子への入射光を、各成分光ごとに、ソフト的に変調するデータ移動手段を含む（２１）項に記載のカラー画像表示装置。

本発明の第１実施形態に従うヘッドマウントディスプレイ装置を示す平面図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイ装置内の光路と、そのヘッドマウントディスプレイ装置から観察者の眼球までの光路とを示す光路図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイ装置のうちの電気回路部を概念的に表すブロック図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイ装置を用いて観察者がカラー画像を観察する場合に、色収差補正を実行しないと、めがねの凹レンズによる色収差によって色分離が上下方向に発生する様子を説明するための光路図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイ装置を用いて観察者がカラー画像を観察する場合に、色収差補正を実行しないと、めがねの凹レンズによる色収差によって色分離が左右方向に発生する様子を説明するための光路図である。 図３に示すコンピュータによって実行される色収差補正プログラムを概念的に表すフローチャートである。 図３に示すコンピュータによって実行される画像表示処理プログラムを概念的に表すフローチャートである。 図３に示すＲＡＭの構成を概念的に表すブロック図である。 図９に示す複数の画像バッファを概念的に表す図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイ装置を用いて観察者がカラー画像を観察する場合に、色収差補正が実行されると、観察者の視野内に表示される上下補正用位置合わせマークセットおよび左右補正用位置合わせマークセットを示す図である。 図１０に示す上下補正用位置合わせマークセットを示す図である。 図１０に示す左右補正用位置合わせマークセットを示す図である。 本発明の第２実施形態に従うヘッドマウントディスプレイ装置を用いて観察者がカラー画像を観察する場合に、色収差補正が実行されると、観察者の視野内にそれの四隅にそれぞれ表示される４つの上下補正用位置合わせマークセットおよび４つの左右補正用位置合わせマークセットを示す図である。 本発明の第３実施形態に従うヘッドマウントディスプレイ装置が色収差補正を実行するために用いるタイミング調整回路を概念的に表すブロック図である。

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の第１実施形態に従うカラー画像表示装置としてのヘッドマウントディスプレイ装置１０が、観察者（ユーザ）の頭部１２に装着された状態で、平面図で示されている。

まず、概略的に説明するに、このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、観察者に表示すべきカラー画像を表現する画像光を出射する出射口（図２参照）を有するとともに、観察者の頭部１２に装着された状態で、出射口から画像光を出射して観察者の眼球１４に照射することによって観察者に対してカラー画像を表示するように構成されている。

次に、このヘッドマウントディスプレイ装置１０がカラー画像を形成する原理を説明するに、このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、各画素ごとに、色が互いに異なる複数の単色画像（すなわち、赤色画像（Ｒ画像）と、緑色画像（Ｇ画像）と、青色画像（Ｂ画像））を互いに重ね合わせることにより、カラー画像を形成する。

このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、射出瞳（図２参照）の位置が観察者の瞳孔１６の位置に対して相対的に調整可能であるように構成されている。

さらに、このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、現実外界に重ねて表示画像を観察可能なシースルー型であるように構成されている。

図１に示すように、このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、装置本体２０を備えている。

装置本体２０は、概して矩形状を成すとともに内部空間を有するハウジング２２を備えている。そのハウジング２２内に、図２に光路図で示す全体光学系２４と、図３にブロック図で概念的に表す電気回路部２６とが収容されている。それら全体光学系２４および電気回路部２６は、後に、図２および図３を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、さらに、ジョイント装置３０を備えている。このジョイント装置３０は、ヘッドマウントディスプレイ装置１０の射出瞳（図２参照）の位置を観察者の眼球１４の位置に対して相対的に変位させることを可能にする相対変位装置の一例である。このジョイント装置３０は、装置本体２０を、観察者に装着されているめがね３４に着脱可能に装着するように構成されている。

ここに、「めがね」という用語は、観察者の視度を矯正する機能を有して観察者の両耳３６，３６と鼻３８にかけられるめがねと、観察者の視度を矯正する機能を有することなく観察者の両耳３６，３６と鼻３８にかけられるめがねとを含んでいる。

後者のめがねは、視度を矯正することが不要である観察者や、視度を矯正することが必要であるが矯正のためにコンタクトレンズなどを眼球１４に使用している観察者により、このヘッドマウントディスプレイ装置１０を観察者の頭部１２に装着可能とするために、観察者の頭部１２に装着される。

したがって、本明細書において、「めがね」という用語は、装置本体２０を観察者の頭部１２に装着するために機能することに着目し、アダプタと称したり、アタッチメントと称したり、支持フレームと称することが可能である。

いずれにしても、めがね３４は、観察者の両耳３６，３６にそれぞれかけられる一対のつる４０，４０と、それらつる４０，４０をつなぐブリッジ４２であってパッド部４４を介して観察者の鼻３８にかけられるものとを備えている。それらつる４０，４０とブリッジ４２とは、一般に、折り畳み可能に互いに連結される。ブリッジ４２には、左眼用および右眼用のレンズ４６，４６（例えば、凹レンズ）が装着されている。

ジョイント装置３０は、装置本体２０をめがね３４に装着するために使用される。ヘッドマウントディスプレイ装置１０は、観察者の両眼球１４，１４のうちの一方、例えば、図１に示すように、左眼球１４のみに画像光を投影するように構成されている。

そのため、ジョイント装置３０は、装置本体２０を、一対のつる４０，４０のうちの一方、例えば、図１に示すように、左耳３６にかけられるつる４０のみに、片持ち状で装着するように構成されている。さらに、このジョイント装置３０は、装置本体２０をめがね３４に、少なくとも２軸まわりの相対回動が可能であるように連結するように構成されている。

具体的には、図１に示すように、このジョイント装置３０は、つる４０に着脱可能に装着されるクリップ５０と、第１および第２のリンク５２，５４と、第１および第２のボールジョイント（ユニバーサルジョイントの一例）５６，５８とを備えている。

第１のリンク５２は、それの一端部においてクリップ５０に固定される一方、他端部において、第２のリンク５４の他端部に、第１のボールジョイント５６を介して回動可能に連結されている。これに対し、第２のリンク５４は、それの他端部において、第２のボールジョイント５８を介して、装置本体２０のハウジング２２に形成されたボールジョイント受部６０に回動可能に連結されている。

図１に示すように、このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、さらに、ハーフミラー６４を備えている。このハーフミラー６４は、装置本体２０からの入射光を、観察者の眼球１４に向かって反射するとともに、観察者の前方に位置する現実外界からの光を、観察者の眼球１４に向かって透過させる。

その結果、観察者は、ハーフミラー６４を通して現実外界を観察すると同時に、装置本体２０からの画像光を、ハーフミラー６４の反射によって受光して表示画像を観察することが可能である。すなわち、このヘッドマウントディスプレイ装置１０は、前述のように、現実外界に重ねて表示画像を観察可能なシースルー型なのである。

図１には、観察者が、左眼球１４により、ヘッドマウントディスプレイ装置１０による表示画像を観察する際の観察光軸ＯＡと視野ＦＯＶとが示されている。

次に、図２を参照することにより、装置本体２０のうちの全体光学系２４を説明する。

まず、概略的に説明するに、全体光学系２４は、光源部７０と走査部７２とを有する。この全体光学系２４においては、光源部７０から入射したビーム状の光であって各画素ごとに強度変調されたものが、走査部７２を用いて、面状の画像光に変換される。そのようにして形成された画像光は、観察者の瞳孔１６を経て直接的に観察者の網膜上に投影され、それにより、観察者が画像を虚像として観察することが可能になる。

全体光学系２４は、光源部７０と、色消しコリメートレンズ７４と、水平走査用スキャナ７６と、垂直走査用スキャナ７８と、瞳拡大光学系７９と、アイピース光学系８０とを備えている。水平走査用スキャナ７６は、圧電素子８２（図３参照）を駆動源として備えており、また、垂直走査用スキャナ７８は、圧電素子８４（図３参照）を駆動源として備えている。

水平走査用スキャナ７６に入射した光ビームは、その水平走査用スキャナ７６によって水平走査されてそこから出射する。その出射光は、垂直走査用スキャナ７８に入射し、その垂直走査用スキャナ７８によって垂直走査されてそこから出射する。それら水平走査用スキャナ７６および垂直走査用スキャナ７８が互いに共同して走査部７２を構成している。

本実施形態においては、全体光学系２４の光路の上流側に水平走査用スキャナ７６が高速スキャナとして配置される一方、下流側に垂直走査用スキャナ７８が低速スキャナとして配置されている。

なお付言するに、本実施形態においては、全体光学系２４の光路の上流側に水平走査用スキャナ７６が配置される一方、下流側に垂直走査用スキャナ７８が配置されているが、上流側に垂直走査用スキャナ７８を配置する一方、下流側に水平走査用スキャナ７６を配置してもよい。

さらに付言するに、本実施形態においては、走査部７２が、水平走査用スキャナ７６と垂直走査用スキャナ７８との組合せとして構成されているが、１枚の偏向ミラーを２軸まわりに揺動させることにより、１枚の偏向ミラーによって水平走査と垂直走査とを実現してもよい。

図１に示すように、光源部７０は、カラーレーザ光（画像光）を発生させる複合光源として構成されていて、赤レーザビームを発するＲレーザ（赤光源）９０と、緑レーザビームを発するＧレーザ（緑光源）９２と、青レーザビームを発するＢレーザ（青光源）９４とを備えている、

それらＲレーザ９０，Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４はいずれも、時間と共に状態が変化する各駆動信号に応じて動作し、各駆動信号のレベルに応じた強度で、各レーザビームを出力する。

したがって、それらＲレーザ９０，Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４はいずれも、それ自体、出力レーザビームの強度を時間的に変調する機能を有している。すなわち、それらＲレーザ９０，Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４はいずれも、強度変調器付きのレーザ源であると考えることができるのである。

それらＲレーザ９０，Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４はそれぞれ、図５に示すように、個別のドライバ１００，１０２，１０４によって駆動される。それらレーザ９０，９２，９４から出射する３色のレーザビームは、各瞬間ごとに、対応する画素の色を反映する１本のカラーレーザビーム（画像光）として合成される。その合成されたレーザビームは、色消しコリメートレンズ７４に入射する。

図２に示すように、光源部７０は、さらに、赤レーザビームは透過するが緑レーザビームは反射する上流側ダイクロイックミラー（波長選択性ミラー）１１０と、赤レーザビームおよび緑レーザビームは透過するが青レーザビームは反射する下流側ダイクロイックミラー（波長選択性ミラー）１１２とを備えている。

Ｒレーザ９０から出射した赤レーザビームは、上流側ダイクロイックミラー１１０および下流側ダイクロイックミラー１１２をそれらの順に透過する。Ｇレーザ９２から出射した緑レーザビームは、上流側ダイクロイックミラー１１０で反射した後、下流側ダイクロイックミラー１１２を透過する。Ｂレーザ９４から出射した青レーザビームは、下流側ダイクロイックミラー１１２で反射する。

図２に示すように、赤レーザビームと、上流側ダイクロイックミラー１１０から反射した緑レーザビームと、下流側ダイクロイックミラー１１２から反射した青レーザビームとは、同じ光軸を共有する。その結果、下流側ダイクロイックミラー１１２からは、赤レーザビームと緑レーザビームと青レーザビームとが合成された１本のカラーレーザビーム（画像光）が出射する。

図２に示すように、色消しコリメートレンズ７４から出射したカラーレーザビーム（画像光）は、水平走査用スキャナ７６に入射する。水平走査用スキャナ７６から出射したカラーレーザビームは、垂直走査用スキャナ７８に入射する。

垂直走査用スキャナ７８から出射した画像光は、瞳拡大光学系７９（例えば、回折格子）に入射し、それにより、射出瞳が拡大される。瞳拡大光学系７９から射出した画像光は、アイピース光学系８０を通過する。その結果、ヘッドマウントディスプレイ装置１０は、出射口から画像光を射出する。

出射口から射出した画像光は、めがね３４のレンズ４６を経て、観察者の眼球１４に入射する。画像光がレンズ４６を通過する際に、レンズ４６の屈折による色収差が発生する。

そのため、色収差補正を実行しないと、赤レーザビームと緑レーザビームと青レーザビームの合成光であるカラーレーザビームがレンズ４６に入射すると、そのレンズ４６の屈折（波長に依存した屈折力の違い）による色収差により、色分離が、図４に示すように、上下方向に発生するとともに、図５に示すように、左右方向にも発生してしまう。すなわち、複数の周波数成分を含む入射光が、レンズ４６の屈折により、赤成分光と緑成分光と青成分光とに分離されてしまうのである。

そのため、色収差補正を実行しないと、観察者が観察するカラー画像に色ずれが発生して、画質が低下してしまう。

このような色ずれを抑制するために、このヘッドマウントディスプレイ装置１０においては、概略的に説明するに、レンズ４６による色収差の影響である色分離がキャンセルされるように、そのレンズ４６への入射光が、各色別成分光ごとに、そのレンズ４６による色収差を見込んで、ソフト的に変調される。

具体的には、このヘッドマウントディスプレイ装置１０においては、観察者の視界を表す２次元的な表示領域内における複数の単色画像（すなわち、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像）の表示位置が、レンズ４６による色収差を見込んで、互いにずらされることにより、色収差補正が行われる。

したがって、このヘッドマウントディスプレイ装置１０によれば、観察者の視度を光学的偏向によって矯正する視度矯正具の一例を構成するレンズ４６を観察者が装着している状態で観察者がカラー画像を観察する場合に、レンズ４６による色収差を原因として、観察者によって観察されるカラー画像に発生する色ずれが減少する。

次に、図３を参照することにより、電気回路部２６を説明する。

図３に示すように、電気回路部２６は、コンピュータ１７０を主体とするコントローラ１７２を備えている。コンピュータ１７０は、よく知られているように、ＣＰＵ（プロセッサの一例）１７４と、ＲＯＭ（メモリの一例）１７６と、ＲＡＭ（メモリの別の一例）１７８とがバス１８０を介して互いに接続されることによって構成されている。

ＲＯＭ１７６には、図６にフローチャートで概念的に表されている色収差補正プログラムおよび図７にフローチャートで概念的に表されている画像表示処理プログラムを始めとする各種プログラムが予め記憶されている。随時、必要なプログラムがＲＯＭ１７６から読み出されてＣＰＵ１７４によって実行される。

図８には、ＲＡＭ１７８に記憶される複数種類のデータが示されている。

図８に示すように、ＲＡＭ１７８には、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像をそれぞれ、を少なくとも１フレーム分、表示するために必要な画像データ（複数の画素データの集まり）をビットマップ方式で記憶するためのＲ画像バッファ１９０、Ｇ画像バッファ１９２およびＢ画像バッファ１９４が割り当てられている。

いずれのバッファ１９０，１９２，１９４においては、各画素データの記憶位置は、対応する画素の物理的な表示位置に１対１に関連付けられている。したがって、各画素データを、対応するバッファ１９０，１９２，１９４上で移動させれば、それに応じて、対応する画素が、視野ＦＯＶ内において移動させられることになる。

具体的には、図９に概念的に表すように、例えばＧ画像バッファ１９２に記憶されている画像データを基準にして、Ｒ画像バッファ１９０上において、画像データをｘ方向に移動させれば、それに応じて、視野ＦＯＶ内において、Ｒ画像が水平方向に移動させられる。

同様にして、例えばＧ画像バッファ１９２に記憶されている画像データを基準にして、Ｒ画像バッファ１９０上において、画像データをｙ方向に移動させれば、それに応じて、視野ＦＯＶ内において、Ｒ画像が上下方向に移動させられる。

図３に示すように、Ｒレーザ９０、Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４は、それぞれのドライバ１００，１０２，１０４を介して、コントローラ１７２に接続されている。コントローラ１７２は、Ｒレーザ９０、Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４から出射する赤レーザビーム、緑レーザビームおよび青レーザビームのオンオフならびに強度を、それぞれのドライバ１００，１０２，１０４を介して制御する。

図３に示すように、水平走査用スキャナ７６の圧電素子８２および垂直走査用スキャナ７８の圧電素子８４は、それぞれのドライバ１８４，１８４を介してコントローラ１７２に接続されている。コントローラ１７２は、ドライバ１８４，１８４を介して、圧電素子１３４，１３４の駆動を制御する。

図３に示すように、コントローラ１７２には、色収差補正のために観察者によって操作される物理的な操作部材の一例として、十字キー１９６が接続されている。

この十字キー１９６は、観察者により、各単色画像ごとに、前後方向と左右方向とにそれぞれ、互いに独立して操作される。例えば、十字キー１９６は、各単色画像ごとに１つずつ、全体で３つ設けたり、十字キー１９６の数は１つであるが、その機能を別のスイッチによって切り換えることが可能である。

この十字キー１９６が前後方向に操作されると、複数の単色画像の表示位置を上下方向に相対移動させるための信号がコンピュータ１７０に出力される。一方、この十字キー１９６が左右方向に操作されると、複数の単色画像の表示位置を左右方向に相対移動させるための信号がコンピュータ１７０に出力される。

次に、図６を参照することにより、前述の色収差補正プログラムを説明する。

この色収差補正プログラムは、ヘッドマウントディスプレイ装置１０の主電源スイッチ（図示しない）が観察者によってオンに操作されたことを動機として、コンピュータ１７０によって実行される。主電源スイッチがオンに操作されると、水平走査用スキャナ７６および垂直走査用スキャナ７８が駆動される。

この色収差補正プログラムの実行が開始されると、まず、ステップＳ１において、複数の位置合わせマークが観察者の視野ＦＯＶ内に点灯するように、光源部７０が駆動される。

本実施形態においては、図１０に示すように、上下補正用位置合わせマークセット（以下、「上下補正用マークセット」と略称する。）２００と、左右補正用位置合わせマークセット（以下、「左右補正用マークセット」と略称する。）２０２とが、一緒に、同じ視野ＦＯＶ内において、カラー画像に色ずれが発生するとその色ずれが最も目立つ位置、例えば、中央位置に表示される。

図１１に示すように、上下補正用マークセット２００は、Ｒ画像の表示位置を表す位置合わせマーク（以下、「Ｒ用マーク」と略称する。）２１０と、Ｇ画像の表示位置を表す位置合わせマーク（以下、「Ｇ用マーク」と略称する。）２１２と、Ｂ画像の表示位置を表す位置合わせマーク２０４（以下、「Ｂ用マーク」と略称する。）とを有し、かつ、色収差がないと仮定した場合に、それらマーク２１０，２１２，２１４が、連続した水平直線を構成するように、設計されている。

Ｒ用マーク２１０は、赤色で表示され、Ｇ用マーク２１２は、緑色で表示され、Ｂ用マーク２１４は、青色で表示される。

一例においては、図１１に示すように、それらマーク２１０，２１２，２１４のうち、Ｇ用マーク２１２が、十字キー１９６の操作にもかかわらず表示位置が変化しない主スケールとして機能し、一方、Ｒ用マーク２１０とＢ用マーク２１４とが、いずれも、十字キー１９６の操作に連動して表示位置が上下方向に変化する副スケールとして機能する。

したがって、例えば、図１１において左側に示すように、色収差を原因として、３つの位置合わせマーク２１０，２１２，２１４が一直線上にない場合には、観察者は、Ｒ用マーク２１０が上昇してＧ用マーク２１２に一致するとともに、Ｂ用マーク２１０が下降してＧ用マーク２１２に一致するように、十字キー１９６を前後方向に操作する。

なお付言するに、図１１に示す一例においては、３つの位置合わせマーク２１０，２１２，２１４の各々が、１本の直線を成す画像であるが、互いに平行な複数本の直線を成す図形としてもよい。さらに、位置合わせマーク２１２（位置固定の主スケール）が、等間隔にして互いに平行な複数本の直線を成す図形である場合に、位置合わせマーク２１０およびク２１４（いずれも、位置可変の副スケール）を、互いに平行な複数本の直線を用いたバーニャスケールとして構成してもよい。

図１２に示すように、水平補正用マークセット２０２は、Ｒ画像の表示位置を表す位置合わせマーク（以下、「Ｒ用マーク」と略称する。）２２０と、Ｇ画像の表示位置を表す位置合わせマーク（以下、「Ｇ用マーク」と略称する。）２２２と、Ｂ画像の表示位置を表す位置合わせマーク２２４（以下、「Ｂ用マーク」と略称する。）とを有し、かつ、色収差がないと仮定した場合に、それらマーク２２０，２２２，２２４が、連続した垂直直線を構成するように、設計されている。

Ｒ用マーク２２０は、赤色で表示され、Ｇ用マーク２２２は、緑色で表示され、Ｂ用マーク２２４は、青色で表示される。

一例においては、図１２に示すように、それらマーク２２０，２２２，２２４のうち、Ｇ用マーク２２２が、十字キー１９６の操作にもかかわらず表示位置が変化しない主スケールとして機能し、一方、Ｒ用マーク２２０とＢ用マーク２２４とが、いずれも、十字キー１９６の操作に連動して表示位置が左右方向に変化する副スケールとして機能する。

したがって、例えば、図１２において上側に示すように、色収差を原因として、３つの位置合わせマーク２２０，２２２，２２４が一直線上にない場合には、観察者は、Ｒ用マーク２２０が左に移動してＧ用マーク２２２に一致するとともに、Ｂ用マーク２２０が右に移動してＧ用マーク２２２に一致するように、十字キー１９６を左右方向に操作する。

図６に示すステップＳ１においては、具体的には、それぞれの位置合わせマーク２１０，２１２，２１４，２２０，２２２，２２４を表示するために、対応する画像データが、３つの画像バッファ１９０，１９２，１９４のうち対応するものから読み出される。

その読み出された画像データに基づいて強度信号が生成され、その生成された強度信号が、３つのレーザ９０，９２，９４のうち対応するものに、対応するドライバ１００，１０２，１０４を介して供給される。その結果、光源部７０が、２つのマークセット２００，２０２が一緒に、同じ視野ＦＯＶ内に表示されるように、駆動されることになる。

次に、ステップＳ２において、表示されている上下補正用マークセット２００を観察しつつ、そのマークセット２００が全体として一直線を描くように、観察者が、Ｒ用マーク２１０とＢ用マーク２１４とについてそれぞれ、十字キー１９６を上下方向に操作した量が、ｙ方向操作量Ａｙ（量のみならず、向きも有するパラメータ）として検出される。

続いて、ステップＳ３において、表示されている左右補正用マークセット２０２を観察しつつ、そのマークセット２０２が全体として一直線を描くように、観察者が、Ｒ用マーク２２０とＢ用マーク２２４とについてそれぞれ、十字キー１９６を左右方向に操作した量が、ｘ方向操作量Ａｘ（量のみならず、向きも有するパラメータ）として検出される。

その後、ステップＳ４において、検出されたｙ方向操作量Ａｙおよびｘ方向操作量Ａｘが反映されるように、上下補正用マークセット２００および左右補正用マークセット２０２のそれぞれのうち該当する位置合わせマークが、視野ＦＯＶ内において、該当する方向に、該当する距離だけ移動させられる。

具体的には、例えば、図１１に示すＲ用マーク２１０については、ｙ方向操作量Ａｙに基づき、Ｒ用マーク２１０を表示するための画像データが、Ｒ画像バッファ１９０上において、例えばバイリニア法（バイキュービック法でも可）により、サブピクセル単位で、移動させられる。

このようにして取得された新たな画像データに基づいて光源部７０が制御されることにより、Ｒ用マーク２１０が、視野ＦＯＶ内において、ｙ方向操作量Ａｙを反映する距離だけ、かつ、そのｙ方向操作量Ａｙの符号の正負を反映する向きに、移動させられる。

続いて、図６に示すステップＳ５において、観察者が十字キー１９６を介して入力したｘ方向操作量Ａｘおよびｙ方向操作量Ａｙのそれぞれの現在値を最終値として確定させる意思を、図示しない操作部を介して、コンピュータ１７０に対して入力したか否かが判定される。

今回は、観察者が、ｘ方向操作量Ａｘおよびｙ方向操作量Ａｙのそれぞれの現在値を最終値として確定させる意思を未だコンピュータ１７０に対して入力していないと仮定すれば、ステップＳ５の判定がＮＯとなり、ステップＳ２に戻る。

これに対し、今回は、観察者が、ｘ方向操作量Ａｘおよびｙ方向操作量Ａｙのそれぞれの現在値を最終値として確定させる意思をコンピュータ１７０に対して入力したと仮定すれば、ステップＳ５の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ６に移行する。

このステップＳ６においては、各位置合わせマーク２２０，２２２，２２４ごとに、ｘ方向操作量Ａｘの最終値が、対応する画像バッファ１９０，１９２，１９４のためのｘ方向移動距離Ｌｘに換算される。

続いて、ステップＳ７において、各位置合わせマーク２１０，２１２，２１４ごとに、ｙ方向操作量Ａｙの最終値が、対応する画像バッファ１９０，１９２，１９４のためのｙ方向移動距離Ｌｙに換算される。

本実施形態においては、ｘ方向移動距離Ｌｘ（各画素を画像バッファ１９０，１９２，１９４上において移動させるべき距離）が、１枚の画像フレームを構成するすべての画素に共通な値を有するように設定されている。したがって、１枚の画像フレームについて指定された１つのｘ方向操作量Ａｘのみから、その画像フレームについての１つのｘ方向移動距離

その後、ステップＳ８において、上記のようにして取得されたｘ方向移動距離Ｌｘおよびｙ方向移動距離Ｌｙが、図８に示すように、ＲＡＭ１７８にストアされる。

続いて、ステップＳ９において、上下補正用マークセット２００および左右補正用マークセット２０２がいずれも、視野ＦＯＶ内において、消灯される。以上で、この色収差補正プログラムの一回の実行が終了する。

次に、図７を参照することにより、前述の画像表示処理プログラムを説明する。この画像表示処理プログラムは、前述の色収差補正プログラムの実行後に実行が開始される。

この画像表示処理プログラムの実行が開始されると、まず、ステップＳ１０１において、これから表示すべきカラー画像を表す映像信号が外部から入力される。

次に、ステップＳ１０２において、入力された映像信号に基づき、Ｒ画像を表示する画像データが元画像データとして生成されてＲ画像バッファ１９０に保存され、Ｇ画像を表示する画像データが元画像データとして生成されてＧ画像バッファ１９２に保存され、そして、Ｂ画像を表示する画像データが元画像データとして生成されてＢ画像バッファ１９４に保存される。

続いて、ステップＳ１０３において、ＲＡＭ１７８から、ｘ方向移動距離Ｌｘが取り込まれる。その後、ステップＳ１０４において、Ｒ画像につき、それのｘ方向移動距離Ｌｘに基づき、Ｒ画像を表示するための画像データが、Ｒ画像バッファ１９０上において、例えばバイリニア法（バイキュービック法でも可）により、サブピクセル単位で、左右方向に移動させられる。

以上のようにして、Ｒ画像についての元画像データが、ｘ方向移動距離Ｌｘを反映するように補正される。同様にして、Ｂ画像についての元画像データが、ｘ方向移動距離Ｌｘを反映するように補正される。

なお付言するに、Ｇ画像は、本実施形態においては、位置不変の基準単色画像であるため、Ｇ画像についての元画像データは補正されない。

続いて、ステップＳ１０５において、ＲＡＭ１７８から、ｙ方向移動距離Ｌｙが取り込まれる。その後、ステップＳ１０６において、Ｒ画像につき、それのｙ方向移動距離Ｌｙに基づき、Ｒ画像を表示するための画像データが、Ｒ画像バッファ１９０上において、例えばバイリニア法（バイキュービック法でも可）により、サブピクセル単位で、上下方向に移動させられる。

以上のようにして、Ｒ画像についての元画像データが、ｙ方向移動距離Ｌｙを反映するように補正される。同様にして、Ｂ画像についての元画像データが、ｙ方向移動距離Ｌｙを反映するように補正される。

なお付言するに、Ｇ画像は、本実施形態においては、位置不変の基準単色画像であるため、Ｇ画像についての元画像データは補正されない。

続いて、ステップＳ１０７において、Ｒ画像については、補正された元画像データに基づき、Ｒレーザ９０のための強度信号（すなわち、前述の駆動信号）が生成され、Ｂ画像についても、同様に、補正された元画像データに基づき、Ｂレーザ９４のための強度信号が生成される。ただし、Ｇ画像については、基準単色画像であるため、元画像データそのものに基づき、Ｇレーザ９２のための強度信号が生成される。

その後、ステップＳ１０８において、そのようにして生成された強度信号がＲレーザ９０、Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４に対して出力される。

その結果、Ｒ画像が、視野ＦＯＶ内において、ｘ方向移動量Ｌｘおよびｙ方向移動量Ｌｙを反映する距離だけ、かつ、それらｘ方向移動量Ｌｘおよびｙ方向移動量Ｌｙの各符号の正負を反映する向きに、移動させられる。

同様にして、Ｂ画像が、視野ＦＯＶ内において、ｘ方向移動量Ｌｘおよびｙ方向移動量Ｌｙを反映する距離だけ、かつ、それらｘ方向移動量Ｌｘおよびｙ方向移動量Ｌｙの各符号の正負を反映する向きに、移動させられる。

その結果、Ｒ画像およびＢ画像をそれぞれ再現するための画像データおよび強度信号が、レンズ４６による色収差を見込んで、その色収差を原因とするカラー画像の色ずれが少なくとも部分的にキャンセルされるように、補正される。以上で、この画像表示処理プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、３つのレーザ９０，９２，９４と、色消しコリメートレンズ７４と、走査部７２とが互いに共同して、前記（１）項における「単色画像形成部」の一例を構成し、ダイクロイックミラー１１０，１１２と、色消しコリメートレンズ７４と、走査部７２とが互いに共同して、同項における「カラー画像形成部」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図６に示す色収差補正プログラムならびに図７に示すステップＳ１０３ないしＳ１０６を実行する部分が同項における「補正装置」の一例を構成していると考えることが可能である。

さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、コンピュータ１７０のうち、図６に示す色収差補正プログラムならびに図７に示すステップＳ１０３ないしＳ１０６を実行する部分が前記（２）項における「補正装置」の一例を構成していると考えることが可能である。

さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、コンピュータ１７０のうち、図６に示すステップＳ１を実行する部分が前記（３）項における「位置合わせマーク表示部」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図６に示すステップＳ２ないしＳ５を実行する部分が同項における「第１変更部」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図６に示すステップＳ６ないしＳ８ならびに図７に示すステップＳ１０３ないしＳ１０６を実行する部分が同項における「第２変更部」の一例を構成していると考えることが可能である。

さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、観察者による十字キー１９６の前後方向操作が前記（７）項における「第１操作」の一例を構成し、観察者による十字キー１９６の左右方向操作が同項における「第２操作」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図７に示すステップＳ１０５およびＳ１０６を実行する部分が前記（８）項における「上下方向補正部」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図６に示すステップＳ１０３およびＳ１０４を実行する部分が同項における「左右方向補正部」の一例を構成していると考えることが可能である。

さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、コンピュータ１７０のうち、図６に示すステップＳ２およびＳ４を実行する部分が前記（８）項における「上下方向変更手段」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図６に示すステップＳ３およびＳ４を実行する部分が同項における「左右方向変更手段」の一例を構成していると考えることが可能である。

さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、３つの画像バッファ１９０，１９２，１９４が前記（１３）項における「複数の単色画像バッファ」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図７に示すステップＳ１０３ないしＳ１０６を実行する部分が同項における「画素データ移動手段」の一例を構成していると考えることが可能である。

さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、十字キー１９６が前記（１５）項における「操作部」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図６に示す色収差補正プログラムを実行する部分が同項における「一様移動距離決定手段」の一例を構成していると考えることが可能である。

さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、例えば、コンピュータ１７０のうち、図６に示す色収差補正プログラムならびに図７に示すステップＳ１０３ないしＳ１０６を実行する部分が前記（２１）項における「入射光変調装置」の一例を構成し、３つの画像バッファ１９０，１９２，１９４が前記（２２）項における「メモリ」の一例を構成し、コンピュータ１７０のうち、図７に示すステップＳ１０３ないしＳ１０６を実行する部分が同項における「データ移動手段」の一例を構成していると考えることが可能である。

なお付言するに、本実施形態においては、光源部７０が、Ｒレーザ９０とＧレーザ９２とＢレーザ９４とを含むように構成され、かつ、各レーザ９０，９２，９４は、それ自体、出力レーザビームの強度を時間的に変調する機能を有するように構成されている。

これに対し、光源部７０を、白色光を出射する白色光源を含むように構成し、かつ、その白色光源から出射した白色光を空間的に変調する空間変調素子、すなわち、白色光を、各画素ごとに、色が互いに異なる複数の成分光に分解したうえで各成分光の透過度を制御するフラットパネルディスプレイを用いるように構成して、本発明を実施することが可能である。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の名称または符号を使用して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。

第１実施形態においては、図１０に示すように、１つの上下補正用マークセット２００と、１つの左右補正用マークセット２０２とが、視野ＦＯＶ内において、中央位置に、互いに近接して表示される。

これに対し、本実施形態においては、図１３に示すように、１つの上下補正用マークセット２００と１つの左右補正用マークセット２０２とが互いに近接して配置されたマークユニットが４つ、視野ＦＯＶ内において、互いに異なる４つの位置にそれぞれローカルに表示される。

具体的には、それら４つのマークユニットは、視野ＦＯＶの４つの隅部にそれぞれ表示される。

第１実施形態においては、１枚の画像フレームに対してｘ方向操作量とｙ方向操作量とが一つずつ指定される。すなわち、同じ方向については、１つの操作量のみ指定されるのである。そして、同じ方向については、指定された１つの操作量のみから、１枚の画像フレームを構成するすべての画素に共通に１つの移動量が決定される。

したがって、第１実施形態においては、同じ方向については、各画素データの、対応する画像バッファ１９０，１９２，１９４上における移動量が、すべての画素について一様に決定される。

これに対し、本実施形態においては、１枚の画像フレームに対してｘ方向操作量とｙ方向操作量とが４つずつ指定される。すなわち、同じ方向については、互いに異なる４つの位置について４つの操作量がそれぞれみ指定されるのである。そして、同じ方向については、指定された４つの操作量から、１枚の画像フレームを構成するすべての画素に個々に移動量が決定される。

さらに、本実施形態においては、各マークユニットごとに、少なくとも１つの十字キー１９６が関連付けられる。その結果、４つのマークユニット全体としては、少なくとも４つの十字キー１９６が用いられる。

したがって、本実施形態においては、同じ方向については、各画素データの、対応する画像バッファ１９０，１９２，１９４上における移動量が、すべての画素について非一様に決定される。

そのために、本実施形態においては、各方向について指定された４つの操作量Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と任意の１つの画素の２次元位置ｐｘ，ｐｙとを引数とする関数ｆ（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，ｐｘ，ｐｙ）であって、４つの操作量Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と任意の１つの画素の２次元位置ｐｘ，ｐｙとを一意に特定すると、その位置における画素移動量が誘導されるものが用いられる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の名称または符号を使用して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。

第１実施形態においては、レンズ４６（カラー画像を表す画像光を観察者の眼に誘導するために当該カラー画像表示装置の内部または外部に位置する光学素子の一例）による色収差を原因としてカラー画像に発生する色ずれが少なくとも部分的にキャンセルされるように、レンズ４６への入射光が、各成分光ごとに、レンズ４６による色収差を見込んで、ソフト的に変調される。

具体的には、Ｒ画像を表す画像データおよびＢ画像を表す画像データを、Ｒ画像バッファ１９０およびＢ画像バッファ１９４上においてそれぞれ移動させることにより、観察者の視界ＦＯＶ内におけるＲ画像、Ｇ画像およびＢ画像の表示位置間の相対関係を補正し、それにより、レンズ４６への入射光が、各成分光ごとに、ソフト的に変調される。

これに対し、本実施形態においては、各レーザ９０，９２，９４（正確には、各レーザ９０，９２，９４のうち強度変調器として機能する部分）への各駆動信号の出力タイミングが水平方向（左右方向）と垂直方向（上下方向）とにそれぞれ調整され、それにより、観察者の視界ＦＯＶ内におけるＲ画像、Ｇ画像およびＢ画像の表示位置間の相対関係が水平方向と垂直方向とにおいてそれぞれ補正される。

図１４に示すように、Ｒレーザ９０，Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４には、水平方向タイミング発生回路２４０が接続されている。この水平方向タイミング発生回路２４０は、Ｒレーザ９０，Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４にそれぞれ、水平方向タイミング信号を供給する。

一方、本実施形態においては、各レーザ９０，９２，９４から連続的に出力されるレーザビームが、水平走査用スキャナ７６によって水平方向に走査される。したがって、水平方向タイミング発生回路２４０により、複数の単色画像の表示位置間の相対関係を、水平走査用スキャナ７６の走査方向と同じ方向すなわち水平方向に変更することが可能である。

図１４に示すように、垂直走査用スキャナ７８には、垂直方向タイミング発生回路２４２が接続されている。この垂直方向タイミング発生回路２４２は、垂直走査用スキャナ７８に、垂直方向タイミング信号を供給する。

水平方向タイミング発生回路２４０は、Ｒレーザ９０，Ｇレーザ９２およびＢレーザ９４にそれぞれ水平方向タイミング信号を、互いに異なる遅延時間のもとに（互いに異なるタイミングで）供給することが可能である。したがって、この水平方向タイミング発生回路２４０は、視界ＦＯＶ内におけるＲ画像、Ｇ画像およびＢ画像の、水平方向における表示位置を、各単色画像ごとに個別に変更することが可能である。

さらに、この水平方向タイミング発生回路２４０は、視界ＦＯＶ内におけるＲ画像、Ｇ画像およびＢ画像の、垂直方向における表示位置も、各単色画像ごとに個別に変更することが可能である。例えば、この水平方向タイミング発生回路２４０が、Ｒレーザ９０に、水平方向タイミング信号を、１本の水平走査線に見合う時間より長い時間遅延するように供給すれば、Ｒ画像の、垂直方向における表示位置も個別に変更することが可能である。

一方、垂直方向タイミング発生回路２４２から出力される垂直方向タイミング信号を参照すれば、画像フレームの表示開始点の、垂直方向における位置が特定される。

図１４に示すように、コントローラ１７２は、タイミング調整部２４４を備えている。このタイミング調整部２４４は、水平方向タイミング発生回路２４０と垂直方向タイミング発生回路２４２とに接続されている。このタイミング調整回路２４４は、水平方向タイミング発生回路２４２から各レーザ９０，９２，９４への駆動信号の出力タイミングを、画素の整数倍に対応する周波数で調整する。

具体的には、タイミング調整部２４４は、各単色画像ごとに、前述のｘ方向移動量Ｌｘおよびｙ方向移動量Ｌｙと、垂直方向タイミング発生回路２４２から出力された垂直方向タイミング信号とに基づき、水平方向タイミング発生回路２４２から各レーザ９０，９２，９４への駆動信号の出力タイミングの遅延量を決定する。このタイミング調整部２４４は、各単色画像ごとに、決定した遅延量を表す電気信号、各レーザ９０，９２，９４に出力する。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記［発明の開示］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

Claims (11)

1. 色が互いに異なる複数の単色画像を互いに重ね合わせることにより、カラー画像を形成し、その形成されたカラー画像を観察者に対して表示するヘッドマウント型のカラー画像表示装置であって、
   前記複数の単色画像を形成する単色画像形成部と、
   形成された複数の単色画像を互いに重ね合せることにより、前記カラー画像を形成するカラー画像形成部と、
   観察者の操作に基づき、観察者の視界を表す２次元的な表示領域内における前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正する補正装置と
   を含み、
   その補正装置は、
   前記複数の単色画像にそれぞれ対応する複数の位置合わせマークを、それら位置合わせマークが互いに接近する状態で、かつ、各位置合わせマークが、対応する単色画像の表示位置に連動して移動するように、観察者に対して表示する位置合わせマーク表示部であって、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係により、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を視覚的に表現するものと、
   前記操作に基づき、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の相対関係を変更する第１変更部と、
   前記操作に基づき、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を変更する第２変更部と
   を含むカラー画像表示装置。
2. 前記複数の位置合わせマークは、位置固定の主スケールとして機能する位置合わせマークと、位置可変の副スケールとして機能する位置合わせマークとを含む請求項１に記載のカラー画像表示装置。
3. 前記副スケールは、バーニャスケールを含む請求項２に記載のカラー画像表示装置。
4. 前記複数の単色画像のうちの一つは、前記操作にもかかわらず表示位置が固定された基準単色画像であり、
   前記複数の位置合わせマークのうちその基準単色画像に対応するものは、前記操作にもかかわらず表示位置が固定された基準位置合わせマークである請求項１ないし３のいずれかに記載のカラー画像表示装置。
5. 前記操作は、観察者の第１操作および第２操作を含み、
   前記補正装置は、
   前記第１操作に基づき、前記複数の単色画像の表示位置間の、上下方向における相対関係を補正する上下方向補正部と、
   前記第２操作に基づき、前記複数の単色画像の表示位置間の、左右方向における相対関係を補正する左右方向補正部と
   を含む請求項１ないし４のいずれかに記載のカラー画像表示装置。
6. 前記上下方向補正部は、前記第１操作に基づき、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の、上下方向における相対関係を変更する上下方向変更手段を含む請求項５に記載のカラー画像表示装置。
7. 前記左右方向補正部は、前記第２操作に基づき、前記複数の位置合わせマークの表示位置間の、左右方向における相対関係を変更する左右方向変更手段を含む請求項５または６に記載のカラー画像表示装置。
8. 前記位置合わせマーク表示部は、前記複数の位置合わせマークから成る位置合わせマークセットを少なくとも一つを、前記表示領域のうちの一部にローカルに表示する請求項１ないし７のいずれかに記載のカラー画像表示装置。
9. 前記位置合わせマーク表示部は、前記複数の位置合わせマークから成る位置合わせマークセットを複数、前記表示領域内において互いに異なる複数の位置にそれぞれローカルに表示する請求項１ないし７のいずれかに記載のカラー画像表示装置。
10. 前記複数の位置合わせマークセットは、４つの位置合わせマークセットを含み、
    前記位置合わせマーク表示部は、それら４つの位置合わせマークセットを、前記表示領域の４個の隅部にそれぞれ表示する請求項９に記載のカラー画像表示装置。
11. 前記単色画像形成部は、
    光源部と、
    その光源部から入射した光を時間的または空間的に変調し、それにより、前記複数の単色画像を形成する変調器であって、時間と共に状態が変化する駆動信号に応じて動作するものと
    を含み、
    前記補正装置は、前記操作に基づき、前記変調器への前記駆動信号の出力タイミングを調整し、それにより、前記複数の単色画像の表示位置間の相対関係を補正するタイミング調整回路を含む請求項１ないし１０のいずれかに記載のカラー画像表示装置。

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