JP5994768B2

JP5994768B2 - Head mounted display, control method, and control program

Info

Publication number: JP5994768B2
Application number: JP2013252584A
Authority: JP
Inventors: 美和中西; 美佑紀楠田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: JP2015108788A

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイ、制御方法、及び制御プログラムに関する。 The present invention relates to a head mounted display, a control method, and a control program.

従来、使用者の頭部に装着され、外界からの光線に画像を重畳させて提示するシースルー型のヘッドマウントディスプレイ（ＨｅａｄＭｏｕｎｔｅｄＤｉｓｐｌａｙ、ＨＭＤ）が知られている。ＨＭＤから射出される画像光は、目の水晶体によって網膜上に結像することで視認される。例えば、ＨＭＤにおいてピント調整を行う際に、目から対象物までの距離を測定し、その距離に応じて、自動でピント距離を調整するＨＭＤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、「ピント距離」とは、ＨＭＤによって提示される虚像までの距離を意味する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a see-through type head mounted display (HMD) is known that is mounted on a user's head and presents an image superimposed on a light beam from the outside. The image light emitted from the HMD is visually recognized by being imaged on the retina by the crystalline lens of the eye. For example, an HMD that measures the distance from an eye to an object when performing focus adjustment in the HMD and automatically adjusts the focus distance according to the distance has been proposed (for example, see Patent Document 1). “Focus distance” means a distance to a virtual image presented by the HMD.

特開２０１０−１３９９０１号公報JP 2010-139901 A

しかしながら、特許文献１に記載のＨＭＤにおいて、実際には、目から対象物までの距離に対して、ピント距離を一致させたからといって、そのピント距離が、使用者が感覚的に見やすいと感じるピント距離になるとは限らない。そのため、対象物までの距離に応じて使用者が見やすいと感じる位置にピント調整をすることができていない可能性があった。 However, in the HMD described in Patent Document 1, in fact, even if the focus distance is made to coincide with the distance from the eyes to the object, the focus distance feels that the user can easily see it. It is not always the focus distance. Therefore, there is a possibility that focus adjustment cannot be performed at a position where the user feels easy to see according to the distance to the object.

本発明の目的は、使用者の見やすい位置に画像のピント距離を自動で合わせることができるヘッドマウントディスプレイ、制御方法、及び制御プログラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a head mounted display, a control method, and a control program that can automatically adjust the focus distance of an image to a position that is easy for a user to see.

本発明の第１態様に係るヘッドマウントディスプレイは、画像を形成する画像光を第１方向に出力する画像光出力部と、前記画像光を前記第１方向に交差する第２方向に偏向し、前記第２方向と反対側の外界からの光を前記第２方向に透過する偏向部材と、前記第１方向において前記画像光出力部と前記偏向部材との間に配置され、複数の光学面を有する接眼光学部と、前記複数の光学面のうちの何れか一つと、前記画像光出力部との前記第１方向の相対距離を移動する移動機構と、前記外界の対象物までの実距離を測定するセンサと、前記センサによって測定された前記実距離に基づき前記移動機構を制御して、前記接眼光学部によるピント距離を、前記実距離よりも小さい値に設定するピント制御手段とを備え、前記ピント制御手段は、前記センサによって測定された実距離Ｄ１と、前記実距離Ｄ１よりも先に前記センサによって測定される実距離Ｄ２との差分が所定値以上の状態が一定時間以上継続したか否か判断する判断手段と、前記判断手段によって、前記状態が前記一定時間以上継続したと判断されたことに応じて、前記ピント距離を再設定する再設定手段とを備えたことを特徴とする。 The head mounted display according to the first aspect of the present invention includes an image light output unit that outputs image light that forms an image in a first direction, and deflects the image light in a second direction that intersects the first direction. A deflecting member that transmits light from the outside opposite to the second direction in the second direction; and the optical member disposed between the image light output unit and the deflecting member in the first direction. A moving mechanism that moves a relative distance in the first direction between the eyepiece optical unit, any one of the plurality of optical surfaces, and the image light output unit; and an actual distance to the object in the outside world. A sensor for measuring, and a focus control unit that controls the moving mechanism based on the actual distance measured by the sensor and sets a focus distance by the eyepiece optical unit to a value smaller than the actual distance ; The focus control means is Determination means for determining whether or not a state in which a difference between the actual distance D1 measured by the sensor and the actual distance D2 measured by the sensor before the actual distance D1 is equal to or greater than a predetermined value has continued for a predetermined time or more. And a resetting means for resetting the focus distance when the determination means determines that the state has continued for the predetermined time or longer .

第１態様によれば、ピント距離を実距離よりも小さい値に合わせることで、使用者は従来に比して画像をより明確に視認できる。本発明は人間工学的な視点に基づくので、使用者は画像をより快適に視認できる。なお、「ピント距離」とは、ＨＭＤによって提示される虚像までの距離を意味する。第１態様では、センサで測定された実距離Ｄ１に対し、それよりも先に測定された実距離Ｄ２との差分が所定値以上であっても、その状態が一定時間以上継続しなければ、ピント距離を再設定せずに、それまでのピント距離を保持する。これにより、例えば、顔を横方向に一瞬だけ向けたような場合、視点の方向が変更され、対象物までの実距離は変化するが、すぐに顔の位置が元に戻れば、ピント距離は変更されない。よって、ピント距離が短時間に複数回変更されることによって生じる不快感や疲労感を軽減できる。 According to the first aspect, by adjusting the focus distance to a value smaller than the actual distance, the user can visually recognize the image more clearly than in the past. Since the present invention is based on an ergonomic viewpoint, the user can view the image more comfortably. “Focus distance” means a distance to a virtual image presented by the HMD. In the first aspect, even if the difference between the actual distance D1 measured by the sensor and the actual distance D2 measured earlier than that is a predetermined value or more, if the state does not continue for a certain time or more, The focus distance until then is maintained without resetting the focus distance. As a result, for example, when the face is turned sideways for a moment, the direction of the viewpoint is changed, and the actual distance to the object changes, but if the face position immediately returns, the focus distance is Not changed. Therefore, it is possible to reduce discomfort and fatigue caused by changing the focus distance a plurality of times in a short time.

第１態様において、前記ピント制御手段の前記実距離に基づく前記ピント距離の設定において、前記センサによって測定される第１実距離と、前記センサによって測定され、且つ前記第１実距離よりも長い第２実距離との差分は、前記第１実距離に応じて前記ピント制御手段が設定する第１ピント距離と、前記第２実距離に応じて前記ピント制御手段が設定する第２ピント距離との差分よりも大きくしてもよい。この場合、実距離が長ければ長いほど、ピント距離は実距離よりも更に短くなるので、ヒトの眼球が有するピント調節機能に対応させることができる。よって、使用者は、実距離に応じて画像をより快適に視認できる。 In the first aspect, in the setting of the focus distance based on the actual distance of the focus control unit, a first actual distance measured by the sensor, and a first actual distance measured by the sensor and longer than the first actual distance. The difference from the two actual distances is a difference between the first focus distance set by the focus control means according to the first actual distance and the second focus distance set by the focus control means according to the second actual distance. It may be larger than the difference. In this case, the longer the actual distance is, the shorter the focal distance is than the actual distance. Therefore, it is possible to correspond to the focus adjustment function of the human eyeball. Therefore, the user can view the image more comfortably according to the actual distance.

第１態様において、前記ピント制御手段の前記実距離に基づく前記ピント距離の設定において、前記センサによって測定される第１実距離と、前記第１実距離に応じて前記ピント制御手段が設定する第１ピント距離との差分は、前記センサによって測定され、且つ前記第１実距離よりも長い第２実距離と、前記第２実距離に応じて前記ピント制御手段が設定する第２ピント距離との差分よりも小さくしてもよい。この場合、実距離が長ければ長いほど、ピント距離は実距離よりも更に短くなるので、ヒトの眼球が有するピント調節機能に対応させることができる。よって、使用者は、実距離に応じて画像をより快適に視認できる。 In the first aspect, in the setting of the focus distance based on the actual distance of the focus control means, the first actual distance measured by the sensor and the focus control means set according to the first actual distance. The difference from the one focus distance is a second actual distance measured by the sensor and longer than the first actual distance, and a second focus distance set by the focus control means in accordance with the second actual distance. It may be smaller than the difference. In this case, the longer the actual distance is, the shorter the focal distance is than the actual distance. Therefore, it is possible to correspond to the focus adjustment function of the human eyeball. Therefore, the user can view the image more comfortably according to the actual distance.

第１態様において、前記ピント制御手段による前記ピント距離の設定範囲は、５０〜３００ｃｍであってもよい。この場合、実際の現場で使用が想定される対象物までの距離を考慮し、ピント距離を５０〜３００ｃｍの範囲内で設定可能とすることで、現場に見合った仕様とすることができる。 In the first aspect, the setting range of the focus distance by the focus control means may be 50 to 300 cm. In this case, considering the distance to the object that is expected to be used in the actual site, the focus distance can be set within a range of 50 to 300 cm, so that the specification suitable for the site can be obtained.

第１態様において、前記ピント制御手段は、前記実距離と前記ピント距離の対応関係の情報であるピント情報が記憶されたメモリに記憶する前記ピント情報に基づき、前記センサによって測定された前記実距離に対応する前記ピント距離を設定し、前記ピント情報は、前記対象物までの距離をＬ、前記ピント距離をＰ、係数をα、βとした場合に、Ｐ＝αＬ＋βの一次式の情報を含み、前記αの範囲は０＜α＜１であってもよい。この場合、対象物までの距離とピント距離との関係は、一次式の関係に成り立つが、一次式の傾きであるαと切片であるβを設定することで、対象物までの実距離に対し、人間が見やすいと感じるピント距離を容易に算出して求めることができる。さらに、一次式の傾きであるαは１以下の数値であるので、実距離が長ければ長いほど、ピント距離は対象物の位置よりも手前になる。これにより、使用者は、実距離に応じて画像をより明確に視認できる。
果を奏することができる。 In the first aspect, the focus control unit is configured to measure the actual distance measured by the sensor based on the focus information stored in a memory in which focus information that is information on a correspondence relationship between the actual distance and the focus distance is stored. The focus information includes a linear expression of P = αL + β where L is the distance to the object, P is the focus distance, and α and β are coefficients. The range of α may be 0 <α <1. In this case, the relationship between the distance to the object and the focus distance is a linear relationship, but by setting α as the slope of the linear equation and β as the intercept, the actual distance to the object It is possible to easily calculate and obtain a focus distance that humans feel easy to see. Furthermore, since α, which is the slope of the linear expression, is a numerical value of 1 or less, the longer the actual distance is, the closer the focus distance is to the nearer position of the object. Thereby, the user can visually recognize the image more clearly according to the actual distance.
Can play fruit.

本発明の第２態様に係る制御方法は、ヘッドマウントディスプレイによって行われる制御方法であって、外界の対象物までの実距離を測定するセンサに対して測定指示を送信する送信ステップと、前記測定指示の送信に応じて、前記センサによって測定された前記実距離を示す実距離情報を受信する受信ステップと、前記受信ステップにて受信された前記実距離情報に基づいて、画像光出力部によって出力される画像光の、複数の光学面を含む接眼光学部によるピント距離を、前記実距離よりも小さい値に設定する設定ステップと、前記設定ステップにて設定された前記ピント距離に従って、前記接眼光学部の複数の光学面うちの何れか一つと、前記画像光出力部との間の距離を変更する移動機構を制御する制御ステップとを備え、前記設定ステップは、前記センサによって測定された実距離Ｄ１と、前記実距離Ｄ１よりも先に前記センサによって測定される実距離Ｄ２との差分が所定値以上の状態が一定時間以上継続したか否か判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記状態が前記一定時間以上継続したと判断されたことに応じて、前記ピント距離を再設定する再設定ステップとを備えたことを特徴とする。 The control method according to the second aspect of the present invention is a control method performed by a head-mounted display , wherein a transmission step of transmitting a measurement instruction to a sensor that measures an actual distance to an object in the outside world, and the measurement A reception step of receiving actual distance information indicating the actual distance measured by the sensor in response to transmission of the instruction, and an output by the image light output unit based on the actual distance information received in the reception step A setting step of setting a focus distance of the image light to be reduced by an eyepiece optical unit including a plurality of optical surfaces to a value smaller than the actual distance, and the eyepiece light according to the focus distance set in the setting step comprising a any one plurality of optical surfaces of the faculty, and a control step for controlling the moving mechanism to change the distance between the image light output unit, the setting The step determines whether or not the state where the difference between the actual distance D1 measured by the sensor and the actual distance D2 measured by the sensor before the actual distance D1 is equal to or greater than a predetermined value has continued for a certain time or more. And a resetting step of resetting the focus distance in response to the determination that the state has continued for the predetermined time or longer .

第２態様によれば、上記制御方法を、上記構成を備えるヘッドマウントディスプレイが行うことによって、第１態様と同じ効果を得ることができる。 According to the 2nd aspect, the same effect as a 1st aspect can be acquired by performing the said control method by a head mounted display provided with the said structure.

本発明の第３態様に係る制御プログラムは、外界の対象物までの実距離を測定するセンサに対して測定指示を送信する送信ステップと、前記測定指示の送信に応じて、前記センサによって測定された前記実距離を示す実距離情報を受信する受信ステップと、前記受信ステップにて受信された前記実距離情報に基づいて、画像光出力部によって出力される画像光の、複数の光学面を含む接眼光学部によるピント距離を、前記実距離よりも小さい値に設定する設定ステップと、前記設定ステップにて設定された前記ピント距離に従って、前記接眼光学部の複数の光学面うちの何れか一つと、前記画像光出力部との間の距離を変更する移動機構を制御する制御ステップとをヘッドマウントディスプレイのコンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラムであって、前記設定ステップは、前記センサによって測定された実距離Ｄ１と、前記実距離Ｄ１よりも先に前記センサによって測定される実距離Ｄ２との差分が所定値以上の状態が一定時間以上継続したか否か判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記状態が前記一定時間以上継続したと判断されたことに応じて、前記ピント距離を再設定する再設定ステップとを備えたことを特徴とする。 The control program according to the third aspect of the present invention is measured by the sensor in response to the transmission step of transmitting a measurement instruction to the sensor that measures the actual distance to the object in the outside world and the transmission of the measurement instruction. A receiving step for receiving actual distance information indicating the actual distance, and a plurality of optical surfaces of image light output by the image light output unit based on the actual distance information received in the receiving step. A setting step of setting a focus distance by the eyepiece optical unit to a value smaller than the actual distance; and any one of a plurality of optical surfaces of the eyepiece optical unit according to the focus distance set in the setting step; , characterized in that to execute a control step for controlling the moving mechanism to change the distance between the image light output unit to a head-mounted display computer In the control program, in the setting step, a state where a difference between an actual distance D1 measured by the sensor and an actual distance D2 measured by the sensor before the actual distance D1 is a predetermined value or more is constant. A determination step of determining whether or not the time has continued for a period of time; and a resetting step of resetting the focus distance in response to the determination in the determination step that the state has been continued for the predetermined time or longer. It is characterized by that.

第３態様によれば、上記制御プログラムを、上記構成を備えるヘッドマウントディスプレイのコンピュータに実行させることによって、第１態様と同じ効果を得ることができる。 According to the 3rd aspect, the same effect as a 1st aspect can be acquired by making the computer of the head mounted display provided with the said structure execute the said control program.

ＨＭＤ１の斜視図である。It is a perspective view of HMD1. ＨＭＤ１の断面図である。It is sectional drawing of HMD1. ＨＭＤ１の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of HMD1. 実験１でＨＭＤ１００が提示したテキスト画像を示す図である。It is a figure which shows the text image which HMD100 presented in Experiment 1. FIG. 実験環境を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows experimental environment. 実験１の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Experiment 1. 実験２の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Experiment 2. ピント距離制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of a focus distance control process.

以下、本発明を具体化した一実施形態であるヘッドマウントディスプレイ１（以下、ＨＭＤ１という。）について、図面を参照して説明する。以下説明において、図１の上方、下方、右斜め下方、左斜め上方、右斜め上方、左斜め下方が、夫々、ＨＭＤ１の上方、下方、前方、後方、右方、左方である。本実施形態において、種々の構成における位置関係及び方向関係の理解を助ける為、関連する図面において、ＨＭＤ１の上方、下方、前方、後方、右方及び左方は、三次元デカルト座標系の軸を参照して説明する。 Hereinafter, a head mounted display 1 (hereinafter referred to as HMD 1) that is an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the upper direction, the lower direction, the lower right direction, the upper left direction, the upper right direction, and the lower left direction in FIG. 1 are the upper direction, the lower direction, the front direction, the rear direction, the right direction, and the left direction. In this embodiment, in order to help understanding the positional relationship and the directional relationship in various configurations, in the related drawings, the upper, lower, front, rear, right and left sides of the HMD 1 are axes of a three-dimensional Cartesian coordinate system. The description will be given with reference.

先ず、ＨＭＤ１の構成を説明する。ＨＭＤ１は、投影装置（以下、ヘッドディスプレイ又はＨＤという。）１０及び制御装置（以下、コントロールボックス又はＣＢという。）５０を備える。ＨＤ１０は、例えば、専用の装着具である眼鏡５に装着して使用される。ＨＤ１０は使用者の左の眼球に画像光を照射する。ＨＤ１０はハーネス７を介してＣＢ５０と着脱可能に接続する。ＣＢ５０は例えば使用者の腰ベルト等に装着して使用される。ＣＢ５０はＨＤ１０を制御する。 First, the configuration of the HMD 1 will be described. The HMD 1 includes a projection device (hereinafter referred to as a head display or HD) 10 and a control device (hereinafter referred to as a control box or CB) 50. The HD 10 is used by being mounted on, for example, a spectacle 5 that is a dedicated mounting tool. The HD 10 irradiates the left eyeball of the user with image light. The HD 10 is detachably connected to the CB 50 via the harness 7. The CB 50 is used by being mounted on a user's waist belt, for example. The CB 50 controls the HD 10.

図１，図２を参照して、ＨＤ１０の構成を説明する。ＨＤ１０は筐体２を備える。筐体２は四角筒状の樹脂部材である。筐体２は投影ユニット３０（図２参照）を内蔵する。投影ユニット３０は画像光を生成し、筐体２の左端側の開口部２Ａを通過して左方向に出射する。開口部２Ａには樹脂製のハーフミラーホルダ２５（以下、ＨＭホルダ２５という。）が回動可能に軸支されている。ＨＭホルダ２５は樹脂製のハーフミラー３（以下、ＨＭ３という）を保持する。ハーフミラー３（以下、ＨＭ３という。）は投影ユニット３０の出射光の少なくとも一部（例えば半分）を反射する。ＨＭＤ１が使用者に装着されている場合、反射された出射光は、使用者の左の眼球（図示略）に入射する。入射した光は、目の水晶体によって網膜上に結像することで、虚像（画像）が使用者に視認される。また、ＨＭ３は、外界の実像からの少なくとも一部（例えば半分）の外界光を透過する。ＨＭＤ１が使用者に装着されている場合、透過した外界光は、使用者の左の眼球（図示略）に入射する。よって、使用者は自己の視野内において外界の実像に重畳して画像を視認できる。なお、ＨＭ３の代わりに、プリズムや回折格子のような偏向部材を用いてもよい。 The configuration of the HD 10 will be described with reference to FIGS. The HD 10 includes a housing 2. The housing 2 is a square cylindrical resin member. The housing 2 includes a projection unit 30 (see FIG. 2). The projection unit 30 generates image light, passes through the opening 2A on the left end side of the housing 2, and emits it in the left direction. A resin half mirror holder 25 (hereinafter referred to as HM holder 25) is pivotally supported in the opening 2A so as to be rotatable. The HM holder 25 holds a resin half mirror 3 (hereinafter referred to as HM3). The half mirror 3 (hereinafter referred to as HM3) reflects at least a part (for example, half) of the light emitted from the projection unit 30. When the HMD 1 is worn by the user, the reflected outgoing light is incident on the left eyeball (not shown) of the user. The incident light is imaged on the retina by the crystalline lens of the eye, so that a virtual image (image) is visually recognized by the user. Further, the HM 3 transmits at least a part (for example, half) of external light from a real image of the external world. When the HMD 1 is worn by the user, the transmitted external light enters the left eyeball (not shown) of the user. Therefore, the user can visually recognize the image superimposed on the real image of the outside world within his field of view. A deflecting member such as a prism or a diffraction grating may be used instead of HM3.

筐体２の前面の左右方向中央部には縦長のスリット９Ａが設けられている。スリット９Ａにはアジャスタ１６の一部が露出する。アジャスタ１６は後述するモータ２２の駆動によって回転する。ＨＭＤ１はモータ２２の駆動を制御することにより、使用者によって視認される画像のピント距離を調整する。尚、「ピント距離」とは、ＨＭＤ１によって提示される画像までの距離を意味する。また、使用者は、アジャスタ１６を指で上下方向に回転させることによって、手動でも画像のピント距離の調整ができる。 A vertically long slit 9 </ b> A is provided at the center in the left-right direction on the front surface of the housing 2. A part of the adjuster 16 is exposed in the slit 9A. The adjuster 16 rotates by driving a motor 22 described later. The HMD 1 adjusts the focus distance of the image visually recognized by the user by controlling the driving of the motor 22. The “focus distance” means a distance to an image presented by the HMD 1. The user can also adjust the focus distance of the image manually by rotating the adjuster 16 in the vertical direction with a finger.

図２を参照して、投影ユニット３０の構成を説明する。投影ユニット３０は、レンズホルダ１５、接眼光学部１２０、液晶ホルダ１７、液晶装置（ＬＣＤ）１４、アジャスタ１６等を備える。レンズホルダ１５は筒状に形成され、その内側に接眼光学部１２０が保持されている。接眼光学部１２０は、３枚のレンズ１１１，１１２，１１３を備える。レンズ１１１〜１１３の光軸は、レンズホルダ１５の筒状の内部中心を左右方向に延びる軸線上に位置する。接眼光学部１２０は、液晶装置１４から出射される画像光を集光して筐体２の開口部２Ａに導く。なお、「集光」とは、拡散する画像光の拡散度合いを低減する光学的作用のことを意味する。即ち、「集光」とは、接眼光学部１２０によって、画像光が収束光又は平行光に変換される構成に限定されない。液晶ホルダ１７は液晶装置１４を保持する。液晶装置１４は液晶素子と光源を備える。液晶装置１４はコンテンツ画像を表示可能である。コンテンツ画像は静止画像又は動画像である。液晶装置１４は、ＣＢ５０からハーネス７を介して送信される映像信号に基づき、画像光を出射する。 The configuration of the projection unit 30 will be described with reference to FIG. The projection unit 30 includes a lens holder 15, an eyepiece optical unit 120, a liquid crystal holder 17, a liquid crystal device (LCD) 14, an adjuster 16, and the like. The lens holder 15 is formed in a cylindrical shape, and the eyepiece optical unit 120 is held inside thereof. The eyepiece optical unit 120 includes three lenses 111, 112, and 113. The optical axes of the lenses 111 to 113 are located on an axis extending in the left-right direction at the cylindrical inner center of the lens holder 15. The eyepiece optical unit 120 collects the image light emitted from the liquid crystal device 14 and guides it to the opening 2 </ b> A of the housing 2. “Condensing” means an optical action that reduces the degree of diffusion of diffused image light. That is, “collection” is not limited to a configuration in which image light is converted into convergent light or parallel light by the eyepiece optical unit 120. The liquid crystal holder 17 holds the liquid crystal device 14. The liquid crystal device 14 includes a liquid crystal element and a light source. The liquid crystal device 14 can display a content image. The content image is a still image or a moving image. The liquid crystal device 14 emits image light based on the video signal transmitted from the CB 50 via the harness 7.

アジャスタ１６はリング状である。アジャスタ１６は液晶ホルダ１７の外周部に装着して取り付けられている。液晶ホルダ１７の外周面には螺旋状の溝カム１７Ａが設けられている。アジャスタ１６の内周面には係合部（図示略）が設けられている。係合部は液晶ホルダ１７の溝カム１７Ａに係合し、溝カム１７Ａに沿って移動する。アジャスタ１６は筐体２内で上下左右方向に位置決めされている。それ故、アジャスタ１６はその位置で回転する。アジャスタ１６を一方向又は反対方向に回転させると、係合部が溝カム１７Ａを摺動し、液晶ホルダ１７が左右方向に移動する。これにより、液晶装置１４と接眼光学部１２０との距離が変わるので、ＨＭＤ１によって提示される画像のピント距離を調整できる。 The adjuster 16 has a ring shape. The adjuster 16 is attached to and attached to the outer periphery of the liquid crystal holder 17. A spiral groove cam 17 </ b> A is provided on the outer peripheral surface of the liquid crystal holder 17. An engaging portion (not shown) is provided on the inner peripheral surface of the adjuster 16. The engaging portion engages with the groove cam 17A of the liquid crystal holder 17 and moves along the groove cam 17A. The adjuster 16 is positioned in the vertical and horizontal directions within the housing 2. Therefore, the adjuster 16 rotates at that position. When the adjuster 16 is rotated in one direction or the opposite direction, the engaging portion slides on the groove cam 17A, and the liquid crystal holder 17 moves in the left-right direction. Thereby, since the distance between the liquid crystal device 14 and the eyepiece optical unit 120 changes, the focus distance of the image presented by the HMD 1 can be adjusted.

そして、筐体２の内部には、投影ユニット３０に隣接して、ギア２１とモータ２２が設けられている。ギア２１の外形は、円柱状である。ギア２１の外周面には、歯部（図示略）が形成される。一方、アジャスタ１６の外周面にも、歯部（図示略）が形成される。ギア２１の外周面に形成された歯部と、アジャスタ１６の外周面に形成された歯部とは、互いに噛合する。ギア２１はモータ２２の出力軸に連結する。モータ２２は、ＣＢ５０からハーネス７を介して送信される制御信号に基づき、回転する。モータ２２は、例えば、受信したパルス数に応じた角度を回転駆動されるステッピングモータである。モータ２２は、ギア２１を介してアジャスタ１６を回転させる。後述するが、本実施形態のＨＭＤ１は、測距離センサ２０によって測定される外界の対象物までの実距離に応じて、モータ２２の回転量を制御し、アジャスタ１６を回転させる。これにより、ＨＭＤ１は画像のピント調整を自動で行うことができる。 In the housing 2, a gear 21 and a motor 22 are provided adjacent to the projection unit 30. The outer shape of the gear 21 is cylindrical. A tooth portion (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the gear 21. On the other hand, teeth (not shown) are also formed on the outer peripheral surface of the adjuster 16. The tooth portion formed on the outer peripheral surface of the gear 21 and the tooth portion formed on the outer peripheral surface of the adjuster 16 mesh with each other. The gear 21 is connected to the output shaft of the motor 22. The motor 22 rotates based on a control signal transmitted from the CB 50 via the harness 7. The motor 22 is, for example, a stepping motor that is rotationally driven at an angle corresponding to the number of received pulses. The motor 22 rotates the adjuster 16 via the gear 21. As will be described later, the HMD 1 of the present embodiment controls the amount of rotation of the motor 22 and rotates the adjuster 16 according to the actual distance to the external object measured by the distance measuring sensor 20. Thereby, the HMD 1 can automatically adjust the focus of the image.

眼鏡５は、ＨＤ１０を使用者の頭部に保持する。眼鏡５はフレーム６と支持部４を備える。フレーム６の形状は通常の眼鏡と略同一である。フレーム６のうち、左眼用レンズを支えるリム部の上面右端に支持部４が設けられる。支持部４はＨＤ１０の筐体２を保持する。支持部４は筐体２の保持位置を上下方向及び左右方向に移動できる。使用者は、筐体２を上下方向及び左右方向に移動させることにより、左の眼球の位置とＨＭ３の位置とが前後方向に並ぶように位置を調整できる。また、フレーム６の中央上部には、測距離センサ２０が取り付けられている。測距離センサ２０は、外界の対象物までの距離を測定するものであり、例えば、赤外線センサ、超音波センサ等の各種センサを利用できる。 The glasses 5 hold the HD 10 on the user's head. The glasses 5 include a frame 6 and a support portion 4. The shape of the frame 6 is substantially the same as that of normal glasses. A support 4 is provided at the right end of the upper surface of the rim that supports the left-eye lens in the frame 6. The support unit 4 holds the housing 2 of the HD 10. The support part 4 can move the holding position of the housing 2 in the vertical direction and the horizontal direction. The user can adjust the position so that the position of the left eyeball and the position of the HM 3 are aligned in the front-rear direction by moving the housing 2 in the vertical direction and the horizontal direction. A distance measuring sensor 20 is attached to the upper center of the frame 6. The distance measuring sensor 20 measures a distance to an object in the outside world, and for example, various sensors such as an infrared sensor and an ultrasonic sensor can be used.

なお、ＨＤ１０は、使用者が日常的に使用する眼鏡、ヘルメット、ヘッドホンなど、眼鏡５以外の他の装着具に取り付けられてもよい。液晶装置１４は他の空間変調素子であってもよい。例えば、液晶装置１４は、画像信号に応じた強度のレーザ光を２次元走査して画像表示を行う網膜走査型表示部、及び有機ＥＬ（Organic Electro-luminescence）ディスプレイであってもよい。また、図１では、支持部４及びＨＤ１０がフレーム６の右側に設けられるが、支持部４及びＨＤ１０はフレーム６の左側に設けられてもよい。この場合、ＨＭＤ１が使用者に装着されている状態で、画像光は使用者の右の眼球に入射する。 The HD 10 may be attached to a wearing device other than the glasses 5 such as glasses, a helmet, and headphones that are used on a daily basis by the user. The liquid crystal device 14 may be another spatial modulation element. For example, the liquid crystal device 14 may be a retinal scanning display unit that displays an image by two-dimensionally scanning a laser beam having an intensity according to an image signal, and an organic EL (Organic Electro-luminescence) display. In FIG. 1, the support unit 4 and the HD 10 are provided on the right side of the frame 6, but the support unit 4 and the HD 10 may be provided on the left side of the frame 6. In this case, the image light is incident on the right eyeball of the user while the HMD 1 is worn by the user.

ＣＢ５０の構成を説明する。ＣＢ５０は、例えば使用者の腰ベルトや腕等に取り付けられる。ＣＢ５０はＨＤ１０を制御する。ＣＢ５０は、ハーネス７を介してＨＤ１０と着脱可能に接続する。ＣＢ５０は、筐体６０、操作スイッチ６１、電源スイッチ６２等を操作面に備える。筐体６０の形状は、縁部の丸い略直方体である。操作スイッチ６１は、ＨＤ１０における各種設定、及び使用時における各種操作等を行う為のスイッチである。電源スイッチ６２は、ＨＭＤ１の電源をオン又はオフする為のスイッチである。電源スイッチ６２には、電源ランプ６３が内蔵されている。 The configuration of the CB 50 will be described. CB50 is attached to a user's waist belt, an arm, etc., for example. The CB 50 controls the HD 10. The CB 50 is detachably connected to the HD 10 via the harness 7. The CB 50 includes a casing 60, an operation switch 61, a power switch 62, and the like on the operation surface. The shape of the housing 60 is a substantially rectangular parallelepiped with rounded edges. The operation switch 61 is a switch for performing various settings in the HD 10 and various operations during use. The power switch 62 is a switch for turning on or off the power of the HMD 1. A power lamp 63 is built in the power switch 62.

図３を参照し、ＨＭＤ１の電気的構成を説明する。先ず、ＨＤ１０の電気的構成を説明する。ＨＤ１０はＣＰＵ１１を備える。ＣＰＵ１１には、ＲＡＭ１２、プログラムＲＯＭ１３、液晶装置１４、インターフェイス１８、接続コントローラ１９に電気的に接続されている。ＲＡＭ１２は各種データを一時的に記憶する。プログラムＲＯＭ１３はＣＰＵ１１が実行するプログラム及びＯＳを記憶する。プログラムはＯＳ上で実行される。プログラム及びＯＳは、ＨＭＤ１の出荷時にプログラムＲＯＭ１３に記憶される。インターフェイス１８は、測距離センサ２０に接続し、信号の入出力を制御する。接続コントローラ１９は、ハーネス７を介してＣＢ５０の接続コントローラ５８に接続し、有線通信を行う。測距離センサ２０はインターフェイス１８を介して、ＣＰＵ１１に電気的に接続されている。 The electrical configuration of the HMD 1 will be described with reference to FIG. First, the electrical configuration of the HD 10 will be described. The HD 10 includes a CPU 11. The CPU 11 is electrically connected to a RAM 12, a program ROM 13, a liquid crystal device 14, an interface 18, and a connection controller 19. The RAM 12 temporarily stores various data. The program ROM 13 stores a program executed by the CPU 11 and an OS. The program is executed on the OS. The program and the OS are stored in the program ROM 13 when the HMD 1 is shipped. The interface 18 is connected to the distance measuring sensor 20 and controls input / output of signals. The connection controller 19 is connected to the connection controller 58 of the CB 50 via the harness 7 and performs wired communication. The distance measuring sensor 20 is electrically connected to the CPU 11 via the interface 18.

なお、ＨＤ１０は、フラッシュＲＯＭを更に備えてもよい。フラッシュＲＯＭには、ＣＰＵ１１が実行するプログラムが記憶されてもよい。ＣＰＵ１１はフラッシュＲＯＭに記憶されたプログラムを実行してもよい。プログラムＲＯＭ１３及びフラッシュＲＯＭには、ＣＢ５０のＣＰＵ５１が実行するプログラムが記憶されてもよい。ＣＰＵ１１は、ＣＢ５０のＣＰＵ５１が実行する処理と同じ処理を、ＣＰＵ５１の代わりに実行してもよい。 The HD 10 may further include a flash ROM. The flash ROM may store a program executed by the CPU 11. The CPU 11 may execute a program stored in the flash ROM. The program executed by the CPU 51 of the CB 50 may be stored in the program ROM 13 and the flash ROM. The CPU 11 may execute the same process as the process executed by the CPU 51 of the CB 50 instead of the CPU 51.

次に、ＣＢ５０の電気的構成を説明する。ＣＢ５０はＣＰＵ５１を備える。ＣＰＵ５１には、ＲＡＭ５２、プログラムＲＯＭ５３、フラッシュＲＯＭ５４、インターフェイス５５、ビデオＲＡＭ５６、画像処理部５７、接続コントローラ５８、及び無線通信部５９が電気的に接続されている。ＲＡＭ５２は各種データを一時的に記憶する。プログラムＲＯＭ５３はＣＰＵ５１が実行するプログラム及びＯＳを記憶する。プログラムには、本発明の「ピント距離制御プログラム」が含まれる。ピント距離制御プログラムは、後述するピント距離制御処理（図８参照）を実行する為のプログラムである。プログラムはＯＳ上で実行される。プログラム及びＯＳは、ＨＭＤ１の出荷時にプログラムＲＯＭ５３に記憶される。フラッシュＲＯＭは各種情報の他、後述するピント情報を記憶する。 Next, the electrical configuration of the CB 50 will be described. The CB 50 includes a CPU 51. A RAM 52, a program ROM 53, a flash ROM 54, an interface 55, a video RAM 56, an image processing unit 57, a connection controller 58, and a wireless communication unit 59 are electrically connected to the CPU 51. The RAM 52 temporarily stores various data. The program ROM 53 stores a program executed by the CPU 51 and an OS. The program includes the “focus distance control program” of the present invention. The focus distance control program is a program for executing a focus distance control process (see FIG. 8) described later. The program is executed on the OS. The program and OS are stored in the program ROM 53 when the HMD 1 is shipped. The flash ROM stores various information as well as focus information described later.

インターフェイス５５は、操作スイッチ６１、電源スイッチ６２、及び電源ランプ６３に接続し、信号の入出力を制御する。画像処理部５７は、ＨＤ１０の液晶装置１４に表示する画像を形成し、ビデオＲＡＭ５６に一時的に記憶する。接続コントローラ５８は、ハーネス７を介してＨＤ１０の接続コントローラ１９に接続し、有線通信を行う。無線通信部５９は、インターネット、ＬＡＮ等に接続されたアクセスポイント（図示略）を介して、インターネット、ＬＡＮ等に接続された周辺機器と通信を行う。周辺機器の例として、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット型携帯端末、サーバ等が挙げられる。 The interface 55 is connected to the operation switch 61, the power switch 62, and the power lamp 63, and controls signal input / output. The image processing unit 57 forms an image to be displayed on the liquid crystal device 14 of the HD 10 and temporarily stores it in the video RAM 56. The connection controller 58 is connected to the connection controller 19 of the HD 10 via the harness 7 and performs wired communication. The wireless communication unit 59 communicates with peripheral devices connected to the Internet, LAN, and the like via an access point (not shown) connected to the Internet, LAN, and the like. Examples of peripheral devices include personal computers, smartphones, tablet portable terminals, servers, and the like.

なお、ＣＢ５０のフラッシュＲＯＭ５４に、ＣＰＵ５１が実行するプログラムが記憶されてもよい。ＣＰＵ５１は、フラッシュＲＯＭ５４に記憶されたプログラムを実行してもよい。プログラムＲＯＭ５３及びフラッシュＲＯＭ５４には、ＨＤ１０のＣＰＵ１１が実行するプログラムが記憶されてもよい。ＣＰＵ５１は、ＨＤ１０のＣＰＵ１１が実行する処理と同じ処理を、ＣＰＵ１１の代わりに実行してもよい。 Note that a program executed by the CPU 51 may be stored in the flash ROM 54 of the CB 50. The CPU 51 may execute a program stored in the flash ROM 54. The program executed by the CPU 11 of the HD 10 may be stored in the program ROM 53 and the flash ROM 54. The CPU 51 may execute the same process as the process executed by the CPU 11 of the HD 10 instead of the CPU 11.

また、ＨＭＤ１は、プログラムを、無線通信部５９を介してプログラムダウンロード用のサーバからダウンロードし、インストールしてもよい。例えば、サーバの記憶装置に保存されているプログラムは、コンピュータで読み取り可能な一時的な記憶媒体（例えば、伝送信号）として、サーバからＨＭＤ１に送信されてもよい。プログラムは、ＨＭＤ１が備えるコンピュータで読み取り可能な記憶装置、例えば、フラッシュＲＯＭに保存されてもよい。ＣＰＵ１１は、フラッシュＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいてプログラムを実行してもよい。ＣＰＵ５１は、フラッシュＲＯＭ５４に記憶されたプログラムに基づいてプログラムを実行してもよい。記憶装置は、例えばＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＨＤＤ、ＲＡＭなどの、一時的な記憶媒体を除く非一時的な記憶媒体であってもよい。非一時的な記憶媒体は、データを記憶する時間の長さに関わらず、データを留めておくことが可能なものであってもよい。 Further, the HMD 1 may download and install the program from the program download server via the wireless communication unit 59. For example, the program stored in the storage device of the server may be transmitted from the server to the HMD 1 as a computer-readable temporary storage medium (for example, a transmission signal). The program may be stored in a computer-readable storage device provided in the HMD 1, for example, a flash ROM. The CPU 11 may execute a program based on a program stored in the flash ROM. The CPU 51 may execute a program based on the program stored in the flash ROM 54. The storage device may be a non-temporary storage medium excluding a temporary storage medium, such as a ROM, a flash ROM, an HDD, or a RAM. The non-transitory storage medium may be capable of retaining data regardless of the length of time for storing the data.

さらに、ＨＭＤ１の構成は上記実施形態に限定されず、例えば、ＨＤ１０とＣＢ５０とが一体となった構成であってもよい。ＨＤ１０のＣＰＵ１１とＣＢ５０のＣＰＵ５１とは、ハーネス７の代わりに無線によって通信を行ってもよい。 Furthermore, the configuration of the HMD 1 is not limited to the above embodiment, and for example, a configuration in which the HD 10 and the CB 50 are integrated may be used. The CPU 11 of the HD 10 and the CPU 51 of the CB 50 may communicate wirelessly instead of the harness 7.

次に、ＨＭＤ１使用時に自動的に調整されるピント距離を検討する為に行った実験１、２について説明する。実験１では、被験者が好むピント距離について検討を行った。実験２では、外界の対象物までの実距離と被験者が合わせるピント距離との関係について検討を行った。 Next, Experiments 1 and 2 performed to examine the focus distance automatically adjusted when the HMD 1 is used will be described. In Experiment 1, the focus distance preferred by the subject was examined. In Experiment 2, the relationship between the actual distance to the object in the outside world and the focus distance adjusted by the subject was examined.

先ず、実験１，２の共通する試験条件について説明する。被験者は、実験１、実験２において、青年層２１名（（年齢：２１±１．３歳）うち女子１１名）とした。なお、被験者から中年層を除いた理由は、ヒトの水晶体の弾力性は加齢とともに弱まることが知られており、近いところを見るときに必要な調整力が不足する所謂「老視」の影響を可能な限り無くす為である。実験開始前に、各被験者の優位眼と視力を測定した。ＨＭＤは、図１に示すＨＭＤ１と同じタイプの単眼シースルー型のＨＭＤ１００（図５参照）を使用した。ＨＭＤ１００は、被験者自身が筐体のアジャスタを操作することによって、３０ｃｍ〜３００ｃｍの間で連続的にピント距離を変化させることができる機能を有する。また、裸眼者用と眼鏡者用のフレームが用意されており、また裸眼者は通常のフレームを、眼鏡者は自身の眼鏡と併用できるフレームを用いた。被験者は非優位眼で情報を視認するようにＨＭＤを装着した。 First, test conditions common to Experiments 1 and 2 will be described. In Experiment 1 and Experiment 2, the subjects were 21 adolescents ((age: 21 ± 1.3 years old, including 11 girls). The reason for excluding the middle-aged group from the subject is that the elasticity of the human lens is known to weaken with aging, and the so-called `` presbyopia '' that lacks the adjustment power required when looking at close places This is to eliminate the influence as much as possible. Prior to the start of the experiment, each subject's dominant eye and visual acuity were measured. As the HMD, a monocular see-through type HMD 100 (see FIG. 5) of the same type as the HMD 1 shown in FIG. 1 was used. The HMD 100 has a function that allows the subject to continuously change the focus distance between 30 cm and 300 cm by operating the adjuster of the housing. In addition, frames for the naked eye and for the eyeglasses are prepared, and for the naked eye, a normal frame is used, and for the eyeglasses, a frame that can be used in combination with their own glasses is used. The test subject wore HMD so that information could be visually recognized with non-dominant eyes.

［実験１］：被験者が好むピント距離の検討
被験者には、ＨＭＤ１００を装着して図４に示すテキスト画像を視認してもらい、最も見易いと感じるピント距離にアジャスタを調整（但し、ピント距離は被験者には分からない。）するように指示した。そして、各被験者が夫々選択したピント距離を記録した。 [Experiment 1]: Examination of the focus distance preferred by the subject The subject wears the HMD 100 and visually recognizes the text image shown in FIG. I don't know.) The focus distance selected by each subject was recorded.

［実験２］：実距離と被験者が合わせるピント距離との関係の検討
図５に示すように、被験者には、ＨＭＤ１００を装着し、１７インチのディスプレイ７１の前に座ってもらい、ディスプレイ７１とＨＭＤ１００の両者に提示される同一のテキストのピントが合致するようにアジャスタを調整（但し、ピント距離は被験者にはわからないようにした。）するように指示した。なお、ディスプレイ７１との実距離Ｌは、４段階（５０ｃｍ，１００ｃｍ，２００ｃｍ，３００ｃｍ）に変化させた。なお、実距離Ｌが変化しても、被験者の視認するテキストの画角（４°７'２４''）が変化しないように、ディスプレイ７１に表示するテキストの画角サイズも変化させた。また、順序効果が相殺されるよう、被験者毎に、各実距離での実験順は異なるものとした。そして、各実距離において、被験者が選択したピント距離を記録した。 [Experiment 2]: Examination of Relationship Between Actual Distance and Focus Distance Adjusted by Subject As shown in FIG. 5, the subject wears HMD 100 and sits in front of 17-inch display 71, and display 71 and HMD 100 Were instructed to adjust the adjuster so that the focus of the same text presented to both of them matched (however, the subject did not know the focus distance). The actual distance L from the display 71 was changed in four steps (50 cm, 100 cm, 200 cm, 300 cm). Note that the angle of view of the text displayed on the display 71 was also changed so that the angle of view (4 ° 7′24 ″) of the text visually recognized by the subject did not change even when the actual distance L changed. In addition, the experiment order at each actual distance was different for each subject so that the order effect was offset. At each actual distance, the focus distance selected by the subject was recorded.

先ず、実験１の結果について説明する。図６は、青年層の各被験者が夫々指定したピント距離をヒストグラムに表したものである。０〜３０（ｃｍ）の範囲にピント距離を調整したのは６人、３１〜４０（ｃｍ）の範囲にピント距離を調整したのは３人、４１〜５０（ｃｍ）の範囲にピント距離を調整したのは３人、５１〜６０（ｃｍ）の範囲にピント距離を調整したのは５人、６１〜７０（ｃｍ）の範囲にピント距離を調整したのは１人、７１〜８０（ｃｍ）の範囲にピント距離を調整したのは３人、８１（ｃｍ）以上にピント距離を調整した被験者はいなかった。つまり、２１名の被験者が選択したピント距離は３０〜８０（ｃｍ）の幅に収まっており、比較的短いピント距離を好む傾向にあることがわかった。なお、各被験者が調整したこれらピント距離の平均値は４５．５（ｃｍ）であった。 First, the result of Experiment 1 will be described. FIG. 6 is a histogram showing the focus distance designated by each subject in the youth group. 6 people have adjusted the focus distance in the range of 0-30 (cm) 3 people have adjusted the focus distance in the range of 31-40 (cm) The focus distance is in the range of 41-50 (cm) Three people adjusted the focus distance in the range of 51 to 60 (cm), five people adjusted the focus distance, 61 to 70 (cm) in the range of one person, 71 to 80 (cm The focus distance was adjusted within the range of 3), and no subject adjusted the focus distance to 81 (cm) or more. In other words, the focus distance selected by the 21 subjects was within a range of 30 to 80 (cm), and it was found that there was a tendency to prefer a relatively short focus distance. In addition, the average value of these focus distances adjusted by each subject was 45.5 (cm).

次に、実験２の結果について説明する。図７は、５０〜３００（ｃｍ）の各実距離において、２１名の被験者が夫々選択したピント距離の平均値を算出して表したものである。実距離＝５０（ｃｍ）に対してピント距離＝５４．２（ｃｍ）、実距離＝１００（ｃｍ）に対してピント距離＝７８．４（ｃｍ）、実距離＝２００（ｃｍ）に対してピント距離＝８７．９（ｃｍ）、実距離＝３００（ｃｍ）に対してピント距離＝１２７．７（ｃｍ）であった。図７を見てわかるように、実距離＝５０（ｃｍ）では、実距離よりもピント距離の方がやや大きくなっているが、それ以外の実距離＝１００，２００，３００（ｃｍ）では、実距離よりもピント距離の方が小さくなっている。そして、実距離が長くなるにつれて、実距離とピント距離との差は徐々に大きくなっている。 Next, the result of Experiment 2 will be described. FIG. 7 shows the average value of the focus distances selected by 21 subjects at each actual distance of 50 to 300 (cm). Focus distance = 54.2 (cm) for actual distance = 50 (cm), Focus distance = 78.4 (cm) for actual distance = 100 (cm), and actual distance = 200 (cm) The focus distance was 127.7 (cm) with respect to the focus distance = 87.9 (cm) and the actual distance = 300 (cm). As can be seen from FIG. 7, when the actual distance is 50 (cm), the focus distance is slightly larger than the actual distance, but at other actual distances = 100, 200, and 300 (cm), The focus distance is smaller than the actual distance. As the actual distance becomes longer, the difference between the actual distance and the focus distance gradually increases.

ここで、図７の各データについて、ピント距離をＰ、実距離をＬとし、上記データを最小二乗法を用いて、Ｐ＝αＬ＋βの一次式（αは傾き、βは切片）で近似したところ、以下の一次式を求めることができた。
・Ｐ＝０．２６７４×Ｌ＋４３．６１５・・・（１）式 Here, for each data in FIG. 7, the focus distance is P, the actual distance is L, and the above data is approximated by a linear expression of P = αL + β (α is a slope, β is an intercept) using the least square method. The following linear expression could be obtained.
・ P = 0.26774 × L + 43.615 (1)

上記（１）式において、αは０．２６７４で１よりも小さい正の値であるから、見やすいピント距離は実距離より短く、実距離が長くなればその差は大きくなる。これは実距離が長ければ長いほど、眼球の水晶体の厚さを調節して行われるピント合わせが徐々に困難になるため、使用者は実距離に対してピント距離をより小さく調整する傾向にあることが推測できる。よって、接眼光学部１２０によるピント距離を実距離よりも小さい値に設定することで、使用者は画像をより快適に視認できる可能性がある。なお、実距離＝５０（ｃｍ）では、実距離よりもピント距離の方が若干大きくなっているが、これは、実距離が近ければ近いほど、一次式の切片βの影響を受けるためである。 In the above equation (1), α is 0.2674, which is a positive value smaller than 1. Therefore, the easy-to-see focus distance is shorter than the actual distance, and the difference increases as the actual distance increases. This is because the longer the actual distance, the more difficult it becomes to focus by adjusting the thickness of the lens of the eyeball, so the user tends to adjust the focus distance smaller than the actual distance. I can guess. Therefore, by setting the focus distance by the eyepiece optical unit 120 to a value smaller than the actual distance, the user may be able to visually recognize the image more comfortably. Note that when the actual distance is 50 (cm), the focus distance is slightly larger than the actual distance. This is because the closer the actual distance is, the more affected by the intercept β of the linear expression. .

また、図５に示すように、（１）式の切片β＝４３．６１５は、実距離が０の時のピント距離に相当するが、上記実験１において、実験２と同じ被験者が調整した好みのピント距離の平均値である４５．５（ｃｍ）と非常に近い値となった。ここで両者の関係について検討する。実験１で算出した好みのピント距離は、ＨＭＤ１００で視認できる画像について最も見易いピント距離である。つまり、実験１では、外界の対象物としてのディスプレイ７１を見せることなく、ＨＭＤ１００によって提示される画像を視認させただけであるので、対象物までの実距離は０と考えることができる。これに対し、実験２で求めた一次式の切片βは、上記の通り、実距離が０の時のピント距離であるから、実験１で求めた好みのピント距離と一致する可能性は高い。但し、これらの実験値は、実験１，２において、２１名の被験者夫々の「見易さ」という官能的な判断に基づくものであるから、両者において差異が生じたものと思われる。 Further, as shown in FIG. 5, the intercept β = 43.615 in the equation (1) corresponds to the focus distance when the actual distance is 0, but in the experiment 1, the preference adjusted by the same subject as the experiment 2 It was very close to 45.5 (cm) which is the average value of the focus distance. Here we examine the relationship between the two. The preferred focus distance calculated in Experiment 1 is the easiest focus distance for an image that can be viewed with the HMD 100. That is, in Experiment 1, since the image presented by the HMD 100 is merely viewed without showing the display 71 as the object in the outside world, the actual distance to the object can be considered to be zero. On the other hand, since the intercept β of the linear expression obtained in Experiment 2 is the focus distance when the actual distance is 0 as described above, there is a high possibility that it matches the favorite focus distance obtained in Experiment 1. However, since these experimental values are based on the sensual judgment of “easy to see” of each of the 21 subjects in Experiments 1 and 2, it seems that there is a difference between the two.

そこで、上記実験１，２の結果を踏まえ、本実施形態のＨＭＤ１は、実験２で得られた一次式（Ｐ＝０．２６７４×Ｌ＋４３．６１５）の情報をピント情報としてフラッシュＲＯＭ５４に記憶し、測距離センサ２０で測定された実距離（Ｌ）に応じて最適なピント距離（Ｐ）を、フラッシュＲＯＭ５４に記憶したピント情報に基づき算出する。そして、算出して得られたピント距離に応じて、モータ２２を回転させることで、接眼光学部１２０によるピント距離の自動調整を行う。 Therefore, based on the results of Experiments 1 and 2, the HMD 1 of the present embodiment stores the information of the primary expression (P = 0.26774 × L + 43.615) obtained in Experiment 2 in the flash ROM 54 as focus information, The optimum focus distance (P) is calculated based on the focus information stored in the flash ROM 54 in accordance with the actual distance (L) measured by the distance measuring sensor 20. Then, by automatically rotating the motor 22 according to the calculated focus distance, the focus distance by the eyepiece optical unit 120 is automatically adjusted.

図８を参照し、ＣＰＵ５１によるピント距離制御処理について説明する。使用者によってＣＢ１０の電源スイッチ６２がオンされると、ＣＰＵ５１はプログラムＲＯＭ５３から「ピント距離制御プログラム」を読み込み、本処理を実行する。 The focus distance control process performed by the CPU 51 will be described with reference to FIG. When the power switch 62 of the CB 10 is turned on by the user, the CPU 51 reads the “focus distance control program” from the program ROM 53 and executes this processing.

先ず、ＣＰＵ５１は液晶装置１４がオンか否か判断する（Ｓ１）。液晶装置１４がオンするまでは（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ１に戻って待機する。液晶装置１４がオンした場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、ハーネス７を介して、測距離指示信号を測距離センサ２０に出力する（Ｓ２）。測距離センサ２０は測距離指示信号に基づき、対象物までの実距離を測定する。測距離センサ２０は、測定した実距離の情報（以下、実距離情報という）を、ハーネス７を介してＣＰＵ５１に出力する。例えば、赤外線センサが測距離センサ２０として用いられる場合、測距離センサ２０は、測距離指示信号の受信に応じて、発光素子から赤外線を射出する。そして、測距離センサ２０は、赤外線の射出に応じて受光素子で受光する反射光に基づいて、実距離情報を生成する。測距離センサ２０は、生成した実距離情報をＣＰＵ５１に対して送信する。超音波センサが測距離センサ２０として用いられる場合も同様に、測距離指示信号の受信に応じて超音波が射出され、受信された反射歯に基づいた実距離情報が生成される。
ＣＰＵ５１は実距離情報を受信し（Ｓ３）、受信した実距離情報をＲＡＭ５２に記憶する（Ｓ４）。 First, the CPU 51 determines whether or not the liquid crystal device 14 is on (S1). Until the liquid crystal device 14 is turned on (S1: NO), the CPU 51 returns to S1 and waits. When the liquid crystal device 14 is turned on (S1: YES), the CPU 51 outputs a distance measuring instruction signal to the distance measuring sensor 20 via the harness 7 (S2). The distance measuring sensor 20 measures the actual distance to the object based on the distance instruction signal. The distance measuring sensor 20 outputs information on the measured actual distance (hereinafter referred to as actual distance information) to the CPU 51 via the harness 7. For example, when an infrared sensor is used as the distance measuring sensor 20, the distance measuring sensor 20 emits infrared rays from the light emitting element in response to reception of the distance instruction signal. The distance measuring sensor 20 generates actual distance information based on the reflected light received by the light receiving element in response to the emission of infrared rays. The distance measuring sensor 20 transmits the generated actual distance information to the CPU 51. Similarly, when an ultrasonic sensor is used as the distance measuring sensor 20, an ultrasonic wave is emitted in response to the reception of the distance instruction signal, and actual distance information based on the received reflection teeth is generated.
The CPU 51 receives the actual distance information (S3), and stores the received actual distance information in the RAM 52 (S4).

ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５２に記憶した実距離情報と、フラッシュＲＯＭ５４に記憶したピント情報に基づき、測距離センサ２０が測定した実距離に最適なピント距離を算出する（Ｓ５）。なお、ピント情報とは、ピント距離をＰ、実距離をＬとした場合に、Ｐ＝αＬ＋βで表される一次式（αは傾き、βは切片）の情報を含むものであって、例えば、上記（１）式の情報である。例えば、測距離センサ２０によって測定された実距離が１００（ｃｍ）であった場合、Ｐ＝（０．２６７４×１００）＋４３．６１５＝７０．３５５≒７０であるから、ピント距離は７０（ｃｍ）となる。 The CPU 51 calculates the optimum focus distance for the actual distance measured by the distance measuring sensor 20 based on the actual distance information stored in the RAM 52 and the focus information stored in the flash ROM 54 (S5). The focus information includes information of a linear expression (α is a slope and β is an intercept) represented by P = αL + β where the focus distance is P and the actual distance is L. For example, This is information of the above equation (1). For example, when the actual distance measured by the distance measuring sensor 20 is 100 (cm), since P = (0.2674 × 100) + 43.615 = 70.355≈70, the focus distance is 70 (cm )

ここで、ピント情報としてのＰ＝αＬ＋βで表される一次式について、（１）式には限定されないが、係数αとβについては、０＜α＜１、０＜β＜５０（ｃｍ）の各条件を満たすのが好ましい。また、図７に示す（１）式をピント情報として見た場合、測距離センサ２０によって測定される第１実距離Ｌ１と、第１実距離Ｌ１よりも長い第２実距離Ｌ２との差分は、第１実距離Ｌ１に対応する第１ピント距離Ｐ１と、第２実距離Ｌ２に対応する第２ピント距離Ｐ２との差分よりも大きい。また、第１実距離Ｌ１と第１ピント距離Ｐ１との差分は、第２実距離Ｌ２と第２ピント距離Ｐ２との差分よりも小さい。このように、ピント情報として用いる一次式は、上記これらの特徴を持つ直線であることが必要である。 Here, the linear expression represented by P = αL + β as the focus information is not limited to the expression (1), but the coefficients α and β are 0 <α <1, 0 <β <50 (cm). Each condition is preferably satisfied. When the expression (1) shown in FIG. 7 is viewed as focus information, the difference between the first actual distance L1 measured by the distance measuring sensor 20 and the second actual distance L2 longer than the first actual distance L1 is The difference between the first focus distance P1 corresponding to the first actual distance L1 and the second focus distance P2 corresponding to the second actual distance L2 is larger. Further, the difference between the first actual distance L1 and the first focus distance P1 is smaller than the difference between the second actual distance L2 and the second focus distance P2. Thus, the linear expression used as the focus information needs to be a straight line having these characteristics.

次いで、ＣＰＵ５１は、算出して得られたピント距離に基づき、モータ２２を駆動する（Ｓ６）。ここで、フラッシュＲＯＭ５４には、モータ情報が記憶されている。モータ情報とは、ピント距離に対応するモータ２２の＋方向又は−方向への回転量の情報である。例えば、モータ２２がステッピングモータで構成される場合、モータ情報は、モータ２２に送信する１パルス当たりのピント距離変動量である。ＣＰＵ５１はフラッシュＲＯＭ５４に記憶したモータ情報に基づき、ピント距離に対応するモータ２２の回転量を決定する。ＣＰＵ５１は決定した回転量でモータ２２を回転する。モータの回転量に応じてギア２１（図２参照）が回転し、アジャスタ１６を回転させる。これにより、液晶ホルダ１７が右方向又は左方向へ移動し、液晶装置１４と接眼光学部１２０との距離が所定位置に調整される。このようにして、接眼光学部１２０によるピント距離が自動的に調整される。 Next, the CPU 51 drives the motor 22 based on the calculated focus distance (S6). Here, the flash ROM 54 stores motor information. The motor information is information on the amount of rotation of the motor 22 in the + or − direction corresponding to the focus distance. For example, when the motor 22 is a stepping motor, the motor information is a focus distance fluctuation amount per pulse transmitted to the motor 22. The CPU 51 determines the rotation amount of the motor 22 corresponding to the focus distance based on the motor information stored in the flash ROM 54. The CPU 51 rotates the motor 22 by the determined rotation amount. The gear 21 (see FIG. 2) rotates according to the rotation amount of the motor, and the adjuster 16 is rotated. Thereby, the liquid crystal holder 17 moves rightward or leftward, and the distance between the liquid crystal device 14 and the eyepiece optical unit 120 is adjusted to a predetermined position. In this way, the focus distance by the eyepiece optical unit 120 is automatically adjusted.

そして、ＣＰＵ５１は、再度、ハーネス７を介して、測距離指示信号を測距離センサ２０に出力する（Ｓ７）。測距離センサ２０は測距離指示信号に基づき、対象物までの実距離を測定する。測距離センサ２０は、測定した実距離情報を、ハーネス７を介してＣＰＵ５１に出力する。ＣＰＵ５１は実距離情報を受信し（Ｓ８）、受信した実距離情報をＲＡＭ５２に記憶する（Ｓ９）。 Then, the CPU 51 again outputs a distance measuring instruction signal to the distance measuring sensor 20 via the harness 7 (S7). The distance measuring sensor 20 measures the actual distance to the object based on the distance instruction signal. The distance measuring sensor 20 outputs the measured actual distance information to the CPU 51 via the harness 7. The CPU 51 receives the actual distance information (S8), and stores the received actual distance information in the RAM 52 (S9).

さらに、ＣＰＵ５１は、液晶装置１４がオフされたか否か判断する（Ｓ１０）。液晶装置１４がオフされていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、実距離の差は一定値以上か否か判断する（Ｓ１１）。例えば、図７において、前回測定した実距離がＬ１で、今回測定した実距離がＬ２であった場合、ＣＰＵ５１はＬ１とＬ２の差が一定値以上か否か判断する。実距離の差が一定値未満の場合（Ｓ１１：ＮＯ）、使用者の頭部は前回測定した時から動かずに、現在の位置を維持しているので、使用者の視野位置は殆ど変わっていない。よって、ピント距離を変更する必要が無いので、ＣＰＵ５１はＳ７に戻り、引き続き、対象物までの実距離が変わっていないか否か監視する為、Ｓ７〜Ｓ１１の処理を繰り返す。 Further, the CPU 51 determines whether or not the liquid crystal device 14 is turned off (S10). When the liquid crystal device 14 is not turned off (S10: NO), the CPU 51 determines whether or not the difference in actual distance is greater than or equal to a certain value (S11). For example, in FIG. 7, when the actual distance measured last time is L1 and the actual distance measured this time is L2, the CPU 51 determines whether or not the difference between L1 and L2 is a certain value or more. If the difference in actual distance is less than a certain value (S11: NO), the user's head position has not changed since the last measurement, and the user's visual field position has almost changed. Absent. Therefore, since there is no need to change the focus distance, the CPU 51 returns to S7 and repeats the processes of S7 to S11 in order to monitor whether or not the actual distance to the object has changed.

これとは反対に、実距離の差が一定値以上であった場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、使用者の頭部は前回測定した時から動いており、使用者の視野位置が変わっている。視野位置の変更が瞬間的なのか持続した状態であるのかを判断する為に、ＣＰＵ５１は図示外のタイマを零に初期化して起動し、タイマが起動してから一定時間（例えば５秒）経過したか否か判断する（Ｓ１２）。そして、一定時間経過していない場合は（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ７に戻り、実距離の差が変わっていないか否か確認する為、Ｓ７〜Ｓ１１の処理を繰り返す。なお、ここでいう「実距離の差」とは、現在設定されているピント距離Ｐ１に対応する実距離Ｌ１を基準とするので、直近で測定した最新の実距離Ｌ３とＬ１の差を意味する。 On the other hand, if the difference in actual distance is greater than or equal to a certain value (S11: YES), the user's head has moved since the last measurement, and the user's visual field position has changed. In order to determine whether the change in the visual field position is instantaneous or in a sustained state, the CPU 51 initializes and starts a timer (not shown) to zero, and a certain time (for example, 5 seconds) has elapsed since the timer started. It is determined whether or not (S12). If the predetermined time has not elapsed (S12: NO), the CPU 51 returns to S7, and repeats the processing of S7 to S11 in order to check whether or not the difference in actual distance has changed. The “difference between actual distances” here refers to the difference between the latest actual distances L3 and L1 measured most recently since the actual distance L1 corresponding to the currently set focus distance P1 is used as a reference. .

使用者は、例えば、頭部を瞬間的に横に振っただけで元の位置に戻すようなことがある。この場合、再度測定した実距離との差は一定値未満となるので（Ｓ１１：ＮＯ）、タイマを停止し、ピント距離は変更せずに、引き続き、対象物までの実距離が変わっていないか否か監視する為、Ｓ７〜Ｓ１１の処理を繰り返す。これにより、例えば、使用者が画像を注視している最中に、頭部を瞬間的に動かしてしまった場合に、ピント距離が突然変わって一時的に視認困難となってしまうことを防止できる。そして、そのような頭部の瞬間的な位置変動があった場合は、画像のピント距離を変更しないので、使用者はそれまで外界の対象物に重畳させて視認していた画像を違和感なく注視できる。また、ピント距離が短時間に複数回変更されることによって生じる不快感や疲労感も軽減できる。 For example, the user may return the head to the original position by simply shaking the head sideways. In this case, since the difference from the actual distance measured again is less than a certain value (S11: NO), the timer is stopped, the focus distance is not changed, and the actual distance to the object has not changed. In order to monitor whether or not, the processes of S7 to S11 are repeated. As a result, for example, when the user instantaneously moves the head while gazing at the image, it is possible to prevent the focus distance from changing suddenly and temporarily becoming difficult to visually recognize. . And if there is such a momentary position change of the head, the focus distance of the image is not changed, so that the user gazes at the image that has been viewed by superimposing it on the object in the external environment without any discomfort. it can. In addition, the discomfort and fatigue caused by changing the focus distance a plurality of times in a short time can be reduced.

そして、実距離の差が一定値以上であって（Ｓ１１：ＹＥＳ）、さらにタイマが起動してから一定時間経過した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、実距離の差が一定値以上の状態が一定時間経過したことになる。そこで、ＣＰＵ５１は、現在の視野位置に最適なピント距離に再設定する為に、Ｓ２に戻り、対象物までの実距離を再度測定し、測定された実距離に最適なピント距離を算出し、算出して得られたピント距離に基づき、モータ２２を駆動する（Ｓ２〜Ｓ６）。これにより、液晶装置１４と接眼光学部１２０との距離が調整され、現在の視野位置において対象物までの実距離に最適なピント距離に再設定される。その後、ＣＰＵ５１は、処理をＳ７に進め、対象物までの実距離が変わっていないか否か監視する為、Ｓ７〜Ｓ１１の処理を繰り返す。そして、液晶装置１４がオフされた場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。 If the actual distance difference is equal to or greater than a certain value (S11: YES), and a certain time has elapsed since the timer was started (S12: YES), the state where the actual distance difference is equal to or greater than a certain value is It has passed. Therefore, the CPU 51 returns to S2 in order to reset the focus distance optimal for the current visual field position, measures the actual distance to the object again, and calculates the optimum focus distance for the measured actual distance. Based on the calculated focus distance, the motor 22 is driven (S2 to S6). As a result, the distance between the liquid crystal device 14 and the eyepiece optical unit 120 is adjusted, and the focus distance optimum for the actual distance to the object at the current visual field position is reset. Thereafter, the CPU 51 advances the processing to S7, and repeats the processing of S7 to S11 in order to monitor whether or not the actual distance to the object has changed. When the liquid crystal device 14 is turned off (S10: YES), the CPU 51 ends this process.

以上説明にて、液晶装置１４が本発明の「画像光出力部」に相当し、ハーフミラー３（ＨＭ３）が本発明の「偏向部材」に相当し、モータ２２、ギア２１、アジャスタ１６及び液晶ホルダ１７が本発明の「移動機構」に相当し、測距離センサ２０が本発明の「センサ」に相当し、Ｓ２〜Ｓ６の処理を実行するＣＰＵ５１が本発明の「ピント制御手段」に相当する。 In the above description, the liquid crystal device 14 corresponds to the “image light output unit” of the present invention, the half mirror 3 (HM3) corresponds to the “deflection member” of the present invention, the motor 22, the gear 21, the adjuster 16, and the liquid crystal. The holder 17 corresponds to the “movement mechanism” of the present invention, the distance measuring sensor 20 corresponds to the “sensor” of the present invention, and the CPU 51 that executes the processes of S2 to S6 corresponds to the “focus control means” of the present invention. .

以上説明したように、本実施形態のＨＭＤ１は、使用者の頭部に装着され、外界からの光線に画像を重畳させて表示するシースルー型のヘッドマウントディスプレイである。ＨＭＤ１は、液晶装置１４、接眼光学部１２０、及びＨＭ３を備える。液晶装置１４は画像光を接眼光学部１２０に向けて出射する。接眼光学部１２０は出射された画像光を集光し、ＨＭ３に導く。ＨＭ３は、接眼光学部１２０を通過した画像光の少なくとも一部を反射する。ＨＭＤ１が使用者に装着されている場合、ＨＭ３によって反射された画像光は、使用者の左の眼球に入射する。入射した光は、目の水晶体によって網膜上に結像することで、虚像（画像）が使用者に視認される。ＨＭＤ１は外界の対象物までの実距離を測定する測距離センサ２０を更に備える。ＨＭＤ１のＣＰＵ５１は、測距離センサ２０に測距離指示信号を出力し、対象物までの実距離を測定させる。ＣＰＵ５１は、測距離センサ２０によって測定された実距離に基づき、接眼光学部１２０によるピント距離を、測定された実距離よりも小さい値に設定するように、モータ２２を駆動する。モータ２２の回転量に応じてギア２１が回転し、アジャスタ１６を回転させる。アジャスタ１６の回転により、液晶ホルダ１７が右方向又は左方向へ移動し、液晶装置１４と接眼光学部１２０との距離が移動される。これにより、対象物までの実距離に最適なピント距離に自動的に調整される。このように、ピント距離を実距離よりも小さい値に合わせることで、使用者は従来に比して画像をより明確に視認できる。これは人間工学的な視点に基づくので、使用者は画像をより快適に視認できる。 As described above, the HMD 1 of the present embodiment is a see-through type head mounted display that is mounted on the user's head and displays an image superimposed on a light beam from the outside. The HMD 1 includes a liquid crystal device 14, an eyepiece optical unit 120, and HM3. The liquid crystal device 14 emits image light toward the eyepiece optical unit 120. The eyepiece optical unit 120 collects the emitted image light and guides it to the HM 3. The HM 3 reflects at least part of the image light that has passed through the eyepiece optical unit 120. When the HMD 1 is worn by the user, the image light reflected by the HM 3 is incident on the left eyeball of the user. The incident light is imaged on the retina by the crystalline lens of the eye, so that a virtual image (image) is visually recognized by the user. The HMD 1 further includes a distance measuring sensor 20 that measures an actual distance to an object in the outside world. The CPU 51 of the HMD 1 outputs a distance measurement instruction signal to the distance sensor 20 to measure the actual distance to the object. The CPU 51 drives the motor 22 so as to set the focus distance by the eyepiece optical unit 120 to a value smaller than the measured actual distance based on the actual distance measured by the distance measuring sensor 20. The gear 21 rotates according to the rotation amount of the motor 22 to rotate the adjuster 16. As the adjuster 16 rotates, the liquid crystal holder 17 moves to the right or left, and the distance between the liquid crystal device 14 and the eyepiece optical unit 120 is moved. As a result, the optimum focus distance is automatically adjusted to the actual distance to the object. Thus, by adjusting the focus distance to a value smaller than the actual distance, the user can visually recognize the image more clearly than in the past. Since this is based on an ergonomic viewpoint, the user can view the image more comfortably.

上記実施形態ではさらに、ＣＰＵ５１は、測距離センサ２０によって測定した実距離情報と、フラッシュＲＯＭ５４に記憶したピント情報に基づき、測定した実距離に最適なピント距離を算出する。ピント情報とは、ピント距離をＰ、実距離をＬとした場合に、Ｐ＝αＬ＋βで表される一次式（αは傾き、βは切片）の情報を含む。係数αとβについては、０＜α＜１、０＜β＜５０（ｃｍ）の各条件を満たすのが好ましい。上記の通り、対象物までの距離とピント距離との関係は、一次式の関係に成り立つが、一次式の傾きであるαと切片であるβを設定することで、対象物までの実距離に対し、人間が見やすいと感じるピント距離を容易に算出して求めることができる。さらに、一次式の傾きであるαは１以下の数値であるので、実距離が長ければ長いほど、ピント距離は対象物の位置よりも手前になる。これにより、使用者は、実距離に応じて画像をより明確に視認できる。 Further, in the above embodiment, the CPU 51 calculates the optimum focus distance for the measured actual distance based on the actual distance information measured by the distance measuring sensor 20 and the focus information stored in the flash ROM 54. The focus information includes information of a linear expression (α is an inclination and β is an intercept) represented by P = αL + β, where P is a focus distance and L is an actual distance. The coefficients α and β preferably satisfy the following conditions: 0 <α <1, 0 <β <50 (cm). As described above, the relationship between the distance to the object and the focus distance is a linear relationship, but by setting α which is the slope of the linear equation and β which is the intercept, the actual distance to the object is set. On the other hand, it is possible to easily calculate and obtain a focus distance that humans feel easy to see. Furthermore, since α, which is the slope of the linear expression, is a numerical value of 1 or less, the longer the actual distance is, the closer the focus distance is to the nearer position of the object. Thereby, the user can visually recognize the image more clearly according to the actual distance.

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。上記実施形態では、実験１，２において、青年層（年齢：２１±１．３歳）を被験者とし、実距離とピント距離との関係を一次式に近似してピント情報として利用したが、一次式のα、βは、年齢層によって夫々異なることが分かっている。よって、例えば、各年齢層に対応する一次式の情報をピント情報としてフラッシュＲＯＭ５４に記憶しておき、ＨＭＤ１使用時に、使用者に年齢を入力させることで、入力した年齢に応じたピント情報を利用して、実距離に応じたピント距離を算出するようにしてもよい。また、この他に、デフォルトとして、ピント距離を実距離に合わせるモードを設定できるようにしてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. In the above embodiment, in Experiments 1 and 2, the youth group (age: 21 ± 1.3 years) is the subject, and the relationship between the actual distance and the focus distance is approximated to a linear expression and used as focus information. It has been found that α and β in the equation differ depending on the age group. Therefore, for example, information on a primary expression corresponding to each age group is stored in the flash ROM 54 as focus information, and when the HMD 1 is used, the user can input the age to use the focus information corresponding to the input age. Then, the focus distance corresponding to the actual distance may be calculated. In addition to this, as a default, a mode for adjusting the focus distance to the actual distance may be set.

また、上記実施形態では、図７において、実距離Ｌ１とその後に測定された実距離Ｌ２とを比較し、その差が一定値以上で、その状態が一定時間経過した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ、Ｓ１２：ＹＥＳ）は、実距離を再測定し、その再測定結果を用いてピント距離の調整を行うが（Ｓ２〜Ｓ６）、例えば、比較に用いられた２つの実距離で、後に測定された実距離を利用して、ピント距離の調整を行うようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, in FIG. 7, the actual distance L1 is compared with the actual distance L2 measured thereafter, and the difference is equal to or greater than a certain value, and the state has elapsed for a certain time (S11: YES, S12 : YES), the actual distance is re-measured, and the focus distance is adjusted using the re-measurement result (S2 to S6). For example, two actual distances used for comparison are actually measured later. The focus distance may be adjusted using the distance.

また、上記実施形態では、ピント距離の設定範囲を５０〜３００ｃｍの範囲内としているが、この範囲よりも大きくしても小さくしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the setting range of focus distance is made into the range of 50-300 cm, you may make it larger or smaller than this range.

また、上記実施形態において、測距離センサ２０とインターフェイス１８とは、無線によって通信が行われてもよい。 In the above embodiment, the distance measurement sensor 20 and the interface 18 may communicate wirelessly.

１ＨＭＤ
３ＨＭ（ハーフミラー）
１４液晶装置
１６アジャスタ
１７液晶ホルダ
２０測距離センサ
２１ギア
２２モータ
５１ＣＰＵ
１２０接眼光学部
Ｐピント距離
Ｌ実距離
α 傾き
β 切片 1 HMD
3 HM (half mirror)
14 Liquid crystal device 16 Adjuster 17 Liquid crystal holder 20 Distance sensor 21 Gear 22 Motor 51 CPU
120 Eyepiece optics P Focus distance L Actual distance α Slope β Intercept

Claims

An image light output unit that outputs image light forming an image in the first direction;
A deflecting member that deflects the image light in a second direction intersecting the first direction and transmits light from the outside on the opposite side of the second direction in the second direction;
An eyepiece optical unit disposed between the image light output unit and the deflection member in the first direction and having a plurality of optical surfaces;
A moving mechanism for moving a relative distance in the first direction between any one of the plurality of optical surfaces and the image light output unit;
A sensor for measuring an actual distance to the object in the outside world;
A focus control means for controlling the moving mechanism based on the actual distance measured by the sensor and setting a focus distance by the eyepiece optical unit to a value smaller than the actual distance ;
The focus control means is
Judgment means for judging whether or not a state in which a difference between the actual distance D1 measured by the sensor and the actual distance D2 measured by the sensor before the actual distance D1 is a predetermined value or more has continued for a certain time or more. When,
Resetting means for resetting the focus distance in response to the determination that the state has continued for the predetermined time or more;
Head-mounted display, characterized by comprising a.

In the setting of the focus distance based on the actual distance of the focus control means, a first actual distance measured by the sensor and a second actual distance measured by the sensor and longer than the first actual distance. The difference is larger than a difference between a first focus distance set by the focus control unit according to the first actual distance and a second focus distance set by the focus control unit according to the second actual distance. The head-mounted display according to claim 1.

In setting the focus distance based on the actual distance of the focus control means, a first actual distance measured by the sensor and a first focus distance set by the focus control means according to the first actual distance. The difference is smaller than the difference between the second actual distance measured by the sensor and longer than the first actual distance and the second focus distance set by the focus control unit according to the second actual distance. The head-mounted display according to claim 1.

The head mounted display according to any one of claims 1 to 3 , wherein a setting range of the focus distance by the focus control means is 50 to 300 cm.

The focus control means is
Based on the focus information stored in a memory in which focus information that is information on the correspondence between the actual distance and the focus distance is stored, the focus distance corresponding to the actual distance measured by the sensor is set.
The focus information includes linear information of P = αL + β where L is the distance to the object, P is the focus distance, and α and β are coefficients, and the range of α is 0 <α < head-mounted display according to any one of claims 1 to 4, characterized in that 1 is.

A control method performed by a head mounted display,
A transmission step of transmitting a measurement instruction to a sensor that measures an actual distance to an object in the outside world;
A reception step of receiving actual distance information indicating the actual distance measured by the sensor in response to transmission of the measurement instruction;
Based on the actual distance information received in the receiving step, the focus distance by the eyepiece optical unit including a plurality of optical surfaces of the image light output by the image light output unit is set to a value smaller than the actual distance. A setting step to set;
A control step for controlling a moving mechanism that changes a distance between any one of the plurality of optical surfaces of the eyepiece optical unit and the image light output unit according to the focus distance set in the setting step; equipped with a,
The setting step includes
A determination step of determining whether or not a state where a difference between the actual distance D1 measured by the sensor and the actual distance D2 measured by the sensor before the actual distance D1 is equal to or greater than a predetermined value has continued for a predetermined time or more. When,
A resetting step of resetting the focus distance in response to the determination that the state has continued for the predetermined time or more in the determination step;
That control how to be, comprising the.

A transmission step of transmitting a measurement instruction to a sensor that measures an actual distance to an object in the outside world;
A reception step of receiving actual distance information indicating the actual distance measured by the sensor in response to transmission of the measurement instruction;
Based on the actual distance information received in the receiving step, the focus distance by the eyepiece optical unit including a plurality of optical surfaces of the image light output by the image light output unit is set to a value smaller than the actual distance. A setting step to set;
A control step for controlling a moving mechanism that changes a distance between any one of the plurality of optical surfaces of the eyepiece optical unit and the image light output unit according to the focus distance set in the setting step;
Is a control program that causes a computer of a head mounted display to execute,
The setting step includes
A determination step of determining whether or not a state where a difference between the actual distance D1 measured by the sensor and the actual distance D2 measured by the sensor before the actual distance D1 is equal to or greater than a predetermined value has continued for a predetermined time or more. When,
A resetting step of resetting the focus distance in response to the determination that the state has continued for the predetermined time or more in the determination step;
Control program comprising the.