JPWO2009066465A1 - 画像表示装置、その表示方法、プログラム、集積回路、眼鏡型ヘッドマウントディスプレイ、自動車、双眼鏡、及び卓上型ディスプレイ - Google Patents

Abstract

画像表示装置は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用光源（１０１）と、左眼用光源（１０１）で出力された左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部（１０４）と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用光源（１１０）と、右眼用光源（１１０）で出力された右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部（１０７）と、融像効果によって左眼用画像と右眼用画像とからユーザが元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた左眼用画像及び右眼用画像を出力するように、左眼用画像出力部及び右眼用画像出力部を制御する制御部（１０５、１１１）とを備える。

Description

本発明は、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置に関するものである。

従来、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置において、レーザ光を２次元走査して、眼の網膜に直描する方式（以下、レーザ走査方式、と記す）がある。（例えば、特許文献１参照）。レーザ走査方式の表示装置は、網膜走査ディスプレイ（Ｒｅｔｉｎａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＲＳＤ）、網膜照射ディスプレイ、網膜直描ディスプレイ、レーザ走査ディスプレイ、直視型表示装置、仮想網膜ディスプレイ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅｔｉｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＶＲＤ）、などとも呼ばれている。

図１Ａ及び図１Ｂに眼鏡型のＨＭＤの構造の例を示す。図１Ａ及び図１Ｂでは、眼鏡フレームにレーザ光を発光する光源１０１、１１０、レーザ光の波面を制御する波面形状変更部１０２、１０９、及びレーザ光を二次元方向に走査する走査部１０３、１０８を搭載している。レーザ光は、走査部１０３、１０８によって眼鏡のレンズ１１、１２に向かって投影され、レンズ１１、１２の表面に備えられた偏向部１０４、１０７によって反射される。そして、このレーザ光がユーザの眼に入射し、網膜上に画像を形成する。ここで、偏向部１０４、１０７には、ハーフミラーやホログラム光学素子（ＨＯＥ：Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）などが用いられており、ユーザは外の景色とレーザによって描かれる画像の両方を同時に視認することが可能になる。また、走査部１０３、１０８には、一枚の単板ミラーを一軸、もしくは二軸方向に振動させることでレーザ光を二次元方向に走査するミラーデバイスなどが用いられる。

また、両眼に映像を表示するタイプのＨＭＤでは、左右の眼に対して表示する映像の画素を変えることで、見かけ上の解像度を上げる先行例が存在している（例えば特許文献２参照）。この先行例では、右眼に奇数列、左眼に偶数列といったように互いに補完する画素を表示することで、ユーザには左右の表示画素が合成された画像を提示することを可能にしている。
特開平１０−３０１０５５号公報 特開平９−０６１７７６号公報

しかしながら、レーザ走査方式の表示装置においては、表示する画像の解像度や、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難という課題がある。まず、走査部１０３、１０８として単板ミラーを振動させるミラーデバイスを用いると、ミラーの大きさが、表示画像の高画質化の際の課題になる。

ミラーデバイスでは、図７４に示すように、単板ミラー３０１を第一の回転軸Ｘおよび第一の回転軸Ｘと直交する第二の回転軸Ｙにそって振動させることで、ミラーに入射するレーザ光３０４の反射方向を変更し、二次元走査を行う。

図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７５に示す。この図に示されるように、レーザ光は走査軌跡５０２を描くことで、ユーザの眼に対して表示画像５０１を表示するように、走査部１０３によって二次元走査される。この例では、走査部１０３の回転軸Ｘ方向が表示画像５０１の水平方向、回転軸Ｙ方向が表示画像５０１の垂直方向に対応するように図１のＨＭＤが設計されている。また、回転軸Ｘ方向（Ｙ軸回り）にミラーが振動する周波数を、水平方向の駆動周波数Ｈｘ、回転軸Ｙ方向（Ｘ軸回り）にミラーが振動する周波数を垂直方向の駆動周波数Ｈｙで表現する。図７５に示す走査軌跡５０２では、垂直方向にレーザが一回走査される間に、水平方向に複数回走査が行われる。一般に二軸ミラーによる駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙのうち、低速な側が表示画像５０１のフレームレートを決定する。図７５の例では、垂直方向にビームが一回走査される間に、画像の１フレームが表示される。また逆方向にビームが走査される間にも画像の１フレームが表示される場合、垂直方向にレーザが一往復する間に、２フレームの映像が表示されることになるため、駆動周波数Ｈｙと画像のフレームレートｆｐｓの間には、数式（１）の関係が成り立つ。

また、走査部１０３に入射したレーザ光３０４は、図７６に示されるように、ミラーの振動に合わせて回転軸Ｘの方向に走査角α、回転軸Ｙの方向に走査角βで走査されている。ここで走査角α、βとは、走査部１０３によって走査されるレーザ光の範囲を示す角度である。図７６に示すように、レーザ光が一番左側に走査されたときのレーザ光の進路と、一番右側に走査されたときのレーザ光の進路がなす角度を水平走査角αとして表現する。また同様に、レーザ光が一番上方に走査されたときのレーザ光の進路と、レーザ光が一番下方に走査されたときのレーザ光の進路とがなす角度を垂直走査角βとして表現する。

ここで、走査部１０３に含まれる単板ミラー３０１の直径をＤとし、図１のＨＭＤで表示される表示画像５０１の水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、一般に数式（２）および数式（３）の関係が成り立つ。

そのためレーザ走査型の表示装置では、表示の解像度を上げるためには走査角α、βもしくは走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくする必要がある。

しかしながら、走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくした場合、単板ミラー３０１の重量が増加する。その結果、走査角α、βや単板ミラー３０１の駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になり、表示画像５０１のフレームレートｆｐｓの低下を招く。また、走査角α、βを上昇させると、単板ミラー３０１を大きく動かす必要があるため、駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になる。また、単板ミラー３０１を動かすための駆動素子（アクチュエーター）の巨大化や消費電力の増大、駆動音の増大などを招き、走査部１０３を眼鏡型ＨＭＤに搭載することが困難になる。さらに、走査部１０３の駆動周波数と解像度の関係も、ビーム走査表示装置において高画質化を行う上での課題になる。

図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光３０３が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７７に示す。この図に示されるように、レーザ光３０３は、走査部１０３によって二次元走査されることによって、図７７に示すような走査軌跡６０２ｃを描く。その結果、ユーザの眼に対して表示画像６０１ｃを表示する。この時、走査軌跡６０２ｃが、表示画像６０１ｃの表示行と上手く重なるようにオーバースキャン領域Ｏｒ、Ｏｌが設定される。表示画像６０１ｃに対して、一般にオーバースキャン領域を含めた走査軌跡６０２ｃの走査領域に対して、表示画像６０１ｃが占める割合を、オーバースキャン率Ａで示す。

ここで、図１のＨＭＤで表示される表示画像６０１ｂの水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、表示画像の垂直解像度Ｎｙと、フレームレートｆｐｓと、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘの間には、一般に数式（４）の関係が成り立つ。この数式（４）に示されるように、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘに上限がある場合、表示画像の垂直解像度Ｎｙとフレームレートｆｐｓの両方を同時に上昇させることは困難になる。

また、広視野の映像を表示するために、走査部１０３、１０８の走査角α、βを大きくした場合にも、単板ミラー３０１が一周期の間に動く距離が大きくなるため、駆動周波数の低下を招く。そのためミラーデバイスを用いたビーム走査型ＨＭＤでは、広視野の表示画像のフレームレートと解像度を同時に高くすることが困難になる。

また、眼鏡型ＨＭＤのように偏向部１０４、１０７に対して斜めに画像を投影する場合には、画像が台形形状に歪むため、この歪みを補正するために画像の視野角が狭くなるという課題がある。

図１に示されるように、走査部１０３、１０８からの光は、それぞれ偏向部１０４、１０７に対して斜めに投影される。一般に、スクリーンに対して、斜め位置から矩形映像を投影した場合、スクリーンに投影される画像には台形歪み、もしくはキーストーンと呼ばれる歪みが発生するため、眼鏡型ＨＭＤにおいてもユーザの眼に台形に歪んだ画像が投影されることになる。

点光源Ｏからの矩形映像を、スクリーンＳに対して斜めに入射した場合に生じる台形歪みを図７８および図７９を用いて例示する。図７８はスクリーンＳの上方からの図、図７９はスクリーンＳの正面からの図である。この例では、図７８及び図７９に示されるように、光源Ｏからの光は、スクリーンＳに対して左斜め手前から入射される。このため、図７８に示されるように、光源ＯとスクリーンＳまでの距離が、投影画像の左辺Ｌ1と右辺Ｌ２とで異なる。

また、図７９に示されるように、光源Ｏからの投射映像は、縦方向に投射角θで広がるため、点光源Ｏからの距離が離れるほど、スクリーン上の投影画像の辺の長さは長くなる。このためスクリーンＳ上の投影画像４０１ａは、台形形状に歪むことになる。

しかしながら、眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、この斜め投影に関する対策がなされていない。なお、光源Ｏがレーザと走査部ではなく、液晶素子や有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイからなる場合においても、この課題は発生する。

現在市販されているフロントプロジェクタ等では、台形歪みに対応するために画像処理による補正が行われる。図８０に画像処理による台形歪みの補正の例を示す。台形形状の補正前画像５０１ａの上底もしくは下底の内、短い方の辺の長さに合わせて、矩形の表示領域を決定する。そして、矩形領域からはみ出す部分では画像の表示を行わないことで、ユーザに対しては矩形の補正後画像５０２ａを表示できる。しかし、この方法では補正前画像５０１ａの一番短い辺の長さにあわせて、表示画像の大きさが決まるため、結果として視野が狭い画像しか表示できないという課題があった。

このようにビーム走査型表示装置においては、走査部１０３、１０８の大きさや駆動周波数、そして走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係などから解像度、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難になる。眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、広視野化と、画質向上の両立に関する対策がなされていない。

特許文献２では、左右の解像度を落としてもユーザが視認する表示映像の解像度を保つ方法が開示されている。しかしながら、ビーム走査型表示装置特有のフレームレートと解像度に関する課題には触れられていない。また、フレームレートと解像度のどちらかを優先する方が適切なのかは、画像の内容によって異なる。スポーツ番組など動きの激しい映像は、フレームレートを優先するべきだが、静止画像のような場合は、解像度を優先する必要がある。特許文献２では、このような情報の内容によるフレームレートや解像度の変更などについても考慮されていない。

本発明は前記課題を解決するもので、画像表示装置において、左右の映像の表示を適切に変化させることで、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する映像の見かけ上の画質を向上させることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、ユーザの網膜に画像を表示する画像表示装置であって、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。

本構成によって、片方の眼で広い画角の画像を低画質で表示し、他方の眼で狭い画角の画像を高画質表示し、見かけ上の画質向上と表示画像の広視野化を行うことが可能になる。

また、前記左眼用画像出力部は、左眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する左眼用光源と、前記左眼用光源からのビームを前記左眼用偏向部に走査させる左眼用走査部とを含み、前記右眼用画像出力部は、右眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する右眼用光源と、前記右眼用光源からのビームを前記右眼用偏向部に走査する右眼用走査部とを含むようにしてもよい。本構成によって、眼鏡に搭載する画像表示装置を小型化、省電力化しながら、映像の台形歪を防止することができる。

また、前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの一方に前記元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第１の走査角より大きく、且つ前記元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部と、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記走査範囲設定部によって設定された走査角に応じて、画質の異なる前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力させる画質設定部とを備えてもよい。

一実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１のフレームレートの画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させるフレームレート設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高いフレームレートで表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上のフレームレートを向上させることが可能になる。

他の実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１の解像度の画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる解像度設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。

また、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とは、互いにサイズが異なっており、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのサイズが大きい側に前記第１の走査角でビームを走査させ、サイズが小さい側に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。

本発明に係る画像表示装置は、さらに、ユーザの視線を検出する視線検出部を備え、走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの前記第１の走査角が設定された側に、前記視線検出部の検出結果に基づいてユーザの視線位置を含む領域にビームを走査させる。本構成によって、ユーザの視線が動いた場合でも、ユーザの中心視野には高画質の画像を提示することが可能になる。

また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの利き目に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。

また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの視力の高い方の眼に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。

また、前記制御部は、前記元画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれの走査領域が異なるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる前記走査パターン決定部を含んでもよい。本構成によって、右眼と左眼で異なる部分の画素が表示され続けることを防ぎ、ユーザが画像を見るときの違和感を低減することができる。

一実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部が前記第２の方向に隣接する画素を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。

他の実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれが前記第２の方向に連続した走査領域を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。

また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とで前記第２の方向の走査方向が反対向きになるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、右眼と左眼で表示する画素が重なることを避けることができ、両眼による融像効果の効果を上げることができる。

前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の最大駆動周波数に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正した補正画像を生成する表示画質決定部を含み、前記走査パターン決定部は、前記表示画質決定部によって生成された前記補正画像を複数の走査領域に区分し、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、走査部の駆動周波数の上限により、フレームレートを保つために、左右の眼の解像度を下げる場合においても、左右の眼の融像効果を利用することでユーザが視認する画像の解像度の低下を抑えることができる。また倍速駆動など画像の本来のフレームレートより、高速なフレームレートで画像を表示する際の解像度の低下を抑えることが可能になる。

また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記表示画質決定部は、前記元画像のフレームレートを、前記元画像を表示するのに必要とされる前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の駆動周波数、及び前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の最大駆動周波数のうちのいずれか小さいほうの２倍に補正してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によって見かけ上の解像度を保ちながら、表示画像のフレームレートを高く設定することが可能になる。

さらに、前記表示画質決定部は、補正された前記フレームレートと前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の第１の方向の駆動周波数から算出される前記第２の方向の表示画素数が、前記元画像のフレームレートが１以上となる予め定められた値以上で、且つ前記元画像の前記第２の方向の表示画素数以下となるように、補正された前記フレームレートを再補正してもよい。本構成によって、走査部の性能を最大に利用できるように、表示画像のフレームレートや解像度を設定することが可能になる。

また、前記走査パターン決定部は、前記元画像を、前記左眼用画像もしくは前記右眼用画像のいずれかの全画素数を前記表示画質決定部によって補正された各フレームの表示画素数で除した商に該当する数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、最小限のフレーム数で、表示画像の全画素を用事することが可能になる。

また、前記表示画質決定部は、さらに、前記元画像の内容を示すコンテンツ情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によってスポーツなど動きの大きい画像はフレームレートを高くし、ニュースなど文字情報が多い画像は解像度をあげるなど、画像に応じた適切な画質を選択することが可能になる。

制御部は、さらに、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値を保持するユーザプロファイル管理部を含み、前記表示画質決定部は、前記元画像のコンテンツ情報に対応する前記画質補正値に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、スポーツやニュースなど情報の種類ごとにユーザの好みの画質を設定し、それに応じたフレームレートおよび解像度の変更を行うことが可能になる。

また、前記ユーザプロファイル管理部は、さらに、ユーザの視力に関する情報を保持し、前記表示画質決定部は、前記ユーザプロファイル管理部が保持するユーザの視力に関する情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、視力の悪いユーザに対しては解像度よりフレームレートを優先して画質の変更を行う、といった処理を行うことが可能になる。

本発明の画像表示装置は、さらに、該画像表示装置を駆動するためのバッテリーと、前記バッテリーの残量を検出する電源管理部と、前記電源管理部の検出結果に応じて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の両方の駆動周波数の最大値を変更する駆動周波数決定部とを備えてもよい。本構成によって、バッテリー残量が少ないときには走査部によるバッテリーの消費を抑え、表示装置の駆動時間を長く保つことが可能になる。

前記左眼用走査部が走査するビームが前記左眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記左眼用画像が前記左眼用偏向部上で台形形状に歪んだ左眼用歪画像となり、且つ前記右眼用走査部が走査するビームが前記右眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記右眼用画像が前記右眼用偏向部上で台形形状に歪んだ右眼用歪画像となる場合において、前記制御部は、前記左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、前記第１の辺に直交し、且つ前記第１の辺の端点と前記左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域、及び前記右眼用画像の長辺の一部を前記第１の辺と同じ長さの第３の辺とし、前記第３の辺に直交し、且つ前記第３の辺の端点と前記右眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第４の辺とする矩形形状の右眼用矩形領域を決定する矩形領域決定部と、前記第１の辺を高さとし、前記第２の辺と前記第４の辺との和を幅とした補正画像となるように、前記元画像の高さ及び幅のうちの少なくともいずれか一方を調整する縦横比調整部と、前記左眼用偏向部上に前記左眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記左眼用歪画像と反対向きに歪ませた左眼用補正画像、前記右眼用偏向部上に前記右眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記右眼用歪画像と反対向きに歪ませた右眼用補正画像を生成する歪補正部と、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用矩形領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用矩形領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる出力画像制御部とを含んでもよい。

本構成によって、メガネ形のＨＭＤを実現時に生じる画像の台形歪みの補正に、両眼の融像効果を活用でき、従来の台形補正よりも大きな垂直視野角を保った台形歪み補正が可能になる。

一実施形態として、前記矩形領域決定部は、前記左眼用歪画像の短辺が前記右眼用画像の長辺に含まれ、且つ前記右眼用画像の短辺が前記左眼用歪画像の長辺に含まれるように、前記左眼用画像と前記右眼用歪画像とを重ね合わせたときに、前記第２及び第４の辺が、前記左眼用歪画像及び前記右眼用歪画像それぞれの斜辺の交点を通る直線となるように、前記左眼用矩形領域及び前記右眼用矩形領域を決定してもよい。

また、前記制御部は、前記第１の辺の対辺を長辺とし、前記左眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第４の辺より短い左眼用残領域、及び前記第３の辺を長辺とし、前記右眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第２の辺より短い右眼用残領域を決定する残領域決定部を含み、前記出力画像制御部は、さらに、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用残領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用残領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させてもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の右辺と左辺が滑らかな直線になる効果がある。

一実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記左眼用残領域、及び前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させ、且つ前記右眼用残領域、及び前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させてもよい。

他の実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させ、且つ前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させてもよい。

本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像に輝度のムラが生じることを防ぐ効果がある。

また、前記矩形領域決定部は、前記補正画像の幅と高さとが、１６：９または４：３の比率となるように前記左眼矩形領域および前記右眼矩形領域の形状を決定してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の形状がアスペクト比１６：９もしくは４：３の映像視認に適したものになる。

また、前記矩形領域決定部は、ユーザの左右の眼の視力の差が一定値以上の場合に、視力の高い方の眼に対応する矩形領域が最大、且つ視力の低い方の眼に対応する矩形領域が０になるように、前記左眼矩形領域と前記右眼矩形領域の形状を決定し、前記残領域決定部は、視力の高い方の眼に対応する残領域が０、且つ視力の低い方の眼に対応する残領域が最大になるように、前記左眼残領域と前記右眼残領域の形状を決定してもよい。本構成によって、視力の悪いほうの眼の影響を除去して台形歪みの補正を行うことができる。

本発明に係る表示方法は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとを含む。

本発明に係るプログラムは、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる。

本発明に係る集積回路は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。

なお、本発明は、このようなビーム走査型表示装置として実現できるだけでなく、ビーム走査型表示装置の機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。また、本発明は、このような表示装置の機能を実現する集積回路として実現したりもできる。

本発明に係る眼鏡型ヘッドマウントディスプレイは、上記の画像表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置され、ユーザの左眼に対面する位置に前記左眼用偏向部を有する左眼用レンズと、ユーザの右眼の位置に配置され、ユーザの右眼に対面する位置に前記右眼用偏向部を有する右眼用レンズと、一端が前記左眼用レンズに連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプルと、一端が前記右眼用レンズに連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプルとを備える。

本発明に係る自動車は、上記の画像表示装置と、前記左眼用偏向部偏向部及び前記右眼用偏向部を有するフロントガラスとを備える。

本発明に係る双眼鏡は、前記左眼用偏向部を有する左眼用接眼レンズと、前記右眼用偏向部を有する右眼用接眼レンズとを備える。

本発明に係る卓上型ディスプレイは、上記の画像表示装置と、前記表示装置を収納する筐体と、前記筐体の表面に前記左眼用偏向部及び前記右眼用偏向部によって構成される表示面とを備える。

眼鏡型のＨＭＤでの見かけ上の画質向上に、両眼の融像効果を活用でき、走査部の性能を抑えたまま、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートもしくは見かけ上の解像度を向上させることができる。

図１Ａは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の平面図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の側面図である。 図２は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の詳細構成図である。 図３は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。 図４Ａは、ユーザの左眼に投影する左眼用画像の例である。 図４Ｂは、ユーザの右眼に投影する右眼用画像の例である。 図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂを投影したときに、融像効果によってユーザが認識する全体像を示す図である。 図５は、人間の視野と視力の関係を示した表である。 図６は、本発明の実施の形態１における表示画像の見かけ上のフレームを向上させる処理のフローチャートである。 図７Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。 図７Ｂは、図７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。 図７Ｃは、図７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。 図８Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。 図８Ｃは、図８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。 図９Ａは、ユーザの視線位置を中心として中心画像を設定した例を示す図である。 図９Ｂは、図９Ａの元画像とユーザの視線との関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態１において、走査部の水平走査角と、ユーザに表示される画像の水平画角の関係を示した図である。 図１１は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。 図１２は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。 図１３は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。 図１４は、本発明の実施の形態１において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。 図１５は、本発明の実施の形態２における広視野用走査部と偏向部の配置図である。 図１６は、本発明の実施の形態２における狭視野用走査部と偏向部の配置図である。 図１７Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。 図１７Ｂは、図１７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。 図１７Ｃは、図１７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。 図１８Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。 図１８Ｂは、図１８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。 図１８Ｃは、図１８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。 図１９は、本発明の実施の形態２における表示画像の見かけ上の解像度を向上させる処理のフローチャートである。 図２０は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。 図２１は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。 図２２は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。 図２３は、本発明の実施の形態２において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。 図２４は、本発明の実施の形態３におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。 図２５は、偏向部上での投影画像の歪みを示した図である。 図２６は、台形歪みの補正手順を示したフローチャートである。 図２７は、走査部と偏向部の位置関係を示した図である。 図２８は、偏向部上の台形歪みを示した図である。 図２９は、左眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。 図３０は、右眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。 図３１は、ユーザが視認する画像の形状を示す図である。 図３２は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。 図３３は、右眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。 図３４は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。 図３５は、本発明の実施の形態３における左右の眼に表示する画像の変形手順を示したフローチャートである。 図３６Ａは、元画像の縦寸法と横寸法とを示す図である。 図３６Ｂは、図３６Ａの元画像の縦横比を調整して生成した補正画像を示す図である。 図３７は、補正画像のうちの左眼に表示する画像領域を示した図である。 図３８は、補正画像のうちの右眼に表示する画像領域を示した図である。 図３９は、図３７の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。 図４０は、図３８の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。 図４１は、図３９の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。 図４２は、図４０の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。 図４３は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域を抽出した状態を示す図である。 図４４は、右眼用偏向部上の投影像から残領域を抽出した状態を示す図である。 図４５は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。 図４６は、補正画像のうち、左眼に表示する画像領域を示した図である。 図４７は、補正画像のうち、右眼に表示する画像領域を示した図である。 図４８は、本実施の形態３における典型例を説明するための図である。 図４９は、本発明の実施の形態４におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。 図５０は、表示画像のフレームレートと解像度を変更する処理のフローチャートである。 図５１は、表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。 図５２は、元画像に付加されているメタデータの例を示す図である。 図５３は、バッテリー残量と、周波数補正値との関係を示す図である。 図５４は、元画像のコンテンツ情報と、フレームレート係数との関係を示す図である。 図５５は、コンテンツ情報と、フレームレート係数補正値との関係を示す図である。 図５６Ａは、走査部による垂直走査範囲の一例を示す図である。 図５６Ｂは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。 図５６Ｃは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。 図５７は、左右の走査部における走査パターンの一例を示す図である。 図５８は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図５９は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６０は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６１は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６２は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６３は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６４は、本実施の形態５におけるＨＵＤの側面図である。 図６５は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の一例を示す図である。 図６６は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。 図６７は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。 図６８は、図６４に示すＨＵＤの詳細構成図である。 図６９は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の一例を示す図である。 図７０は、図６９に示す双眼鏡の左眼側表示部を示す図である。 図７１は、図６９に示す双眼鏡の右眼側表示部を示す図である。 図７２は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の他の例を示す図である。 図７３は、本実施の形態７における卓上型ディスプレイを示す図である。 図７４は、ビームを二次元走査するミラーの回転軸の例を示す図である。 図７５は、走査部によって走査されたレーザ光が偏向部上に描く軌跡を示した図である。 図７６は、走査部と偏向部の配置図の例を示す図である。 図７７は、オーバースキャン領域を考慮した場合の走査パターンの例を示す図である。 図７８は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の鳥瞰図である。 図７９は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の正面図である。 図８０は、従来技術による台形歪みの補正を示した図である。

符号の説明

１１ 左眼用レンズ
１２ 右眼用レンズ
１３ 左側テンプル
１４ 右側テンプル
１００ 左眼用画像出力部
１０１ 左眼用光源
１０２ 左眼用波面形状変更部
１０３ 左眼用走査部
１０４ 左眼用偏向部
１０５ 左眼用制御部
１０６，１１２ ヘッドホン部
１０７ 右眼用偏向部
１０８ 右眼用走査部
１０９ 右眼用波面形状変更部
１１０ 右眼用光源
１１１ 右眼用制御部
２０１，３００１ 焦点距離水平成分変更部
２０２，３００２ 焦点距離垂直成分変更部
２１１ 赤色レーザ光源
２１２ 青色レーザ光源
２１３ 緑色レーザ光源
２１４ 光検出部
３０１ 単板ミラー
３０３，３０４ レーザ光
４０１ａ 投影画像
５０１，６０１ｃ 表示画像
５０１ａ 補正前画像
５０２ａ 補正後画像
５０２，６０２ｃ 走査軌跡
６０１ 左眼用画像
６０１ａ 左眼用歪画像
６０１ｂ 左眼用表示領域
６０２ 右眼用画像
６０２ａ 右眼用歪画像
６０２ｂ 右眼用表示領域
６０３ 全体像
８０１ｂ 画像分析部
８０２ｂ 駆動周波数決定部
８０３ｂ 電源管理部
８０４ｂ 表示画質決定部
８０５ｂ ユーザプロファイル管理部
８０６ｂ 走査パターン決定部
８０７ｂ 画像制御部
９０１，１９０１，１９０１ａ 元画像
１００１，２００１ 中心画像
１０５１ 走査範囲設定部
１０５２ 画質設定部
１０５３ 解像度設定部
１０５４ フレームレート設定部
１４０１ａ，１４０１ｂ 左眼用矩形領域
１４０１，１４０２，１４０３ 走査パターン
１４０２ａ 左眼用残領域
１５０１ａ 右眼用矩形領域
１５０２ａ，１５０２ｂ 右眼用残領域
１６０１ａ 融像後図形
１８０１ 台形歪み判定部
１８０２ 矩形領域決定部
１８０３ 残領域決定部
１８０４ 画像制御部
１８０５ 縦横比調整部
１８０６ 歪補正部
１８０７ 出力画像制御部
１９０２ａ 補正画像
２００１ａ，２６０１ａ 左眼用部分画像
２１０１ａ，２７０１ａ 右眼用部分画像
２２０１ａ 左眼用台形画像
２３０１ａ 右眼用台形画像
２４０１ａ 左眼投影用画像
２５０１ａ 右眼投影用画像
２２０２ａ，２２０３ａ，２３０２ａ，２３０３ａ 台形領域
２４０２ａ，２５０２ａ 矩形領域
２６０１ 車
２６０２，２６１０ レーザ走査ユニット
２６０３ フロントガラス
２６０４ ハーフミラー
２６０５ ドライバー
２６０６，２６０９ 眼球
２６０７ 天井
２６０８ 支持棒
３１０１ 双眼鏡
３１０１ａ 左眼側表示部
３１０１ｂ 右眼側表示部
３１０２，３５０１ 折り返しミラー
３１０３，３５０２ カメラ
３１０４ 右眼
３１０５ ユーザ
３１０６ 左眼
３４０１ 卓上型ディスプレイ

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１Ａ〜図３を参照して、本発明の実施の形態１に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａはビーム走査型表示装置の正面図、図１Ｂはビーム走査型表示装置の側面図、図２は図１Ａの一部の詳細図、図３は実施の形態１に係るビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る眼鏡型のビーム走査型表示装置は、表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置される左眼用レンズ１１と、ユーザの右眼の位置に配置される右眼用レンズ１２と、一端が左眼用レンズ１１に連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプル１３と、一端が右眼用レンズ１２に連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプル１４とを備える。

表示装置は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示されるように、表示画像を構成する各画素を描画するビームを出力する光源１０１、１１０と、光源１０１、１１０から出力されたビームの波面形状を変更する波面形状変更部１０２、１０９と、波面形状変更部１０２、１０９から出力されたビームを偏向部１０４、１０７に向かって２次元走査する走査部１０３、１０８と、走査部１０３、１０８の走査光をユーザの眼に向かう方向に偏向する偏向部１０４、１０７と、前述の各部を制御する制御部１０５、１１１と、ヘッドホン部１０６、１１２とを備える。

なお、左眼用光源１０１、左眼用波面形状変更部１０２、及び左眼用走査部１０３で左眼用画像出力部１００を構成する。同様に、右眼用光源１１０、右眼用波面形状変更部１０９、右眼用走査部１０８で右眼用画像出力部（図示省略）を構成する。

なお、この実施形態においては、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、制御部１０５、１１１、及びヘッドホン部１０６、１１２がテンプル１３、１４に収納され、偏向部１０４、１０７がレンズ１１、１２のユーザの眼に対面する側に配置されている。

なお、本明細書においては、「左眼用レンズ１１」と「右眼用レンズ１２」とを総称して「レンズ１１、１２」と称することがある。同様に、他の構成要素（画像等も含む）についても、左眼用と右眼用とを総称するときには、「左眼用」及び「右眼用」の語を省略することがある。

光源１０１、１１０は、ビームを出力する。出力するビームは、図２に示すように、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから出力される各レーザ光を合波したレーザ光であり、各色レーザ光源２１１、２１２、２１３からの出力を適切に変調することで、任意の色のレーザ光を出力できる。さらに、波面形状変更部１０２、１０９や走査部１０３、１０８と連動させて変調することで、ユーザの眼の網膜上に映像を表示できる。

なお、この実施形態における緑色レーザ光源２１３は、赤外線を出力する半導体レーザ光源と、赤外線を緑色に変換するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２次高調波発生）素子とを組み合わせて緑色レーザを出力する。ただし、上記の構成に限ることなく、緑色の半導体レーザ光源２１３を採用してもよい。また、各レーザ光源２１１、２１２、２１３は、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオード等であってもよい。

なお、光源１０１、１１０は、図２に示されるように、光検出部２１４を含んでもよい。光検出部２１４は、ユーザの眼の角膜からの反射光の強度を検出することで、ユーザの視線方向を検出できる。偏向部１０４、１０７により眼の方向へ偏向されたビームの多くは、角膜表面に対して斜めから入射するが、眼球に対して正面からのビームは、角膜表面に対して垂直に入射するために、ビームの反射率が比較的高くなる。このような性質を利用することにより、反射光の強度から視線方向を検出できる。

波面形状変更部１０２、１０９は、光源１０１、１１０からのビームの波面形状をそれぞれ変化させて、偏向部１０４、１０７で偏向されたビームのスポットサイズを所定の範囲内となるようにする。

ビームの「スポットサイズ」とは、ユーザの眼の網膜でのスポットサイズとして、以後説明するが、瞳孔でのスポットサイズ、角膜でのスポットサイズ、偏向部１０４、１０７でのスポットサイズでもよい。網膜でのスポットサイズは、表示する画素サイズと同一である。また、「波面形状」とは、ビーム波面の３次元形状であり、平面、球面、非球面の形状を含む。

図２に示す左眼用波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部と２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。焦点距離水平成分変更部２０１は、シリンドリカルレンズとミラーとの距離を変更することで水平方向の曲率を変更している。焦点距離垂直成分変更部２０２は、焦点距離水平成分変更部２０１のシリンドリカルレンズに対して垂直に配置したシリンドリカルレンズを用いることで、垂直方向の曲率を変更している。また、焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２ともに、曲率の変更に伴い、ビームの直径も変更している。

なお、水平方向の曲率を垂直方向よりも大きく変化させると、水平方向の変化により大きく対応できるので、画面の水平視野角を垂直視野角より大きくしたい場合や、側頭部に走査部１０３、１０８があるＨＭＤのように、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７へのビームの水平入射角が垂直入射角よりも大きい場合に、特に有効となる。

なお、図２では、波面形状を表す項目のなかで、水平方向の曲率と垂直方向の曲率とそれぞれの直径という波面形状の一部のみを変更しているが、他の項目として波面内での曲率の分布や、波面端の形状やサイズなどを変更する手段があってもよい。

なお、本実施の形態における波面形状変更部１０２、１０９では、シリンドリカルレンズとミラーを用いて波面形状を変更するが、他の手段として、液晶レンズや、液体レンズ等の可変形状レンズや、ＥＯ素子（電気−光変換素子）などを用いてもよい。この場合、レンズの位置を動かすこと無しに波面形状を変更することが可能になる。またシリンドリカルレンズの代わりに回折素子などを用いることで、装置全体の小型化を図ることが可能になる。

走査部１０３、１０８は、それぞれ波面形状変更部１０２、１０９からのビームを偏向部１０４、１０８に向かって２次元走査する。走査部１０３、１０８は、角度を２次元的に変更できる単板小型ミラーであり、より具体的には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーである。なお、走査部１０３、１０８は、水平走査用と垂直走査用のように２種以上の走査部の組合せで実現してもよい。偏向部１０４、１０７は、走査部１０３、１０８で走査されたビームの向きをそれぞれユーザの眼に向かう方向へ偏向する。偏向部１０４、１０７では、メガネのレンズ１１、１２の内側（眼の側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製造されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれのレーザ光源２１１、２１２、２１３からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製造することで、透過型のディスプレイとできる。

なお、偏向部１０４、１０７は、ホログラムなどの回折素子による偏向に限定されず、凹面鏡などのミラーや、凸レンズなどのレンズでもよい。また偏向部１０４、１０７は、反射型スクリーンや透過型スクリーンのように、スクリーンにビームが当たって発散する結果、スクリーンからの発散光の一部がユーザの眼の方向へ偏向される方式も含む。

制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、及び走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。また、制御部１０５、１０８はユーザに表示する画像を加工する手段を備える。

図３に示されるように、左眼用制御部１０５は、走査部１０３、１０８のうちの一方に元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に第１の走査角より大きく、且つ元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部１０５１と、走査範囲設定部１０５１によって設定された走査角に応じて、走査部１０３、１０８が走査する画像の画質を設定する画質設定部１０５２とを含む。なお、実施の形態１における第２の走査角は、元画像の全体を走査する走査角（第２の走査角の最大値）に設定される。

また、画質設定部１０５２は、左眼用画像及び右眼用画像の解像度を変更する解像度設定部１０５３と、左眼用画像及び右眼用画像のフレームレートを変更するフレームレート設定部１０５４とを含む。

解像度設定部１０５３は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度の画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる。

フレームレート設定部１０５４は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートの画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させる。

なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。外部機器から画像を取得することで、表示装置内部に映像を記録する記憶装置やデコーダーなどを用意する必要がなくなるため装置の小型化を図ることができる。

制御部１０５、１１１に含まれる画像制御部（図示省略）は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。

なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のうちのいずれか一方が、左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、及びヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ＨＭＤの小型化を図ることができ、また左右の眼に対する映像の同期を取ることなどが容易になる。

ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。

なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。

次に、本発明において表示画像の画質の向上に利用する「融像効果」について説明する。融像効果とは、ユーザが左右の眼でみた映像を一つに合成して認識する現象である。図４Ａ〜図４Ｃに融像効果の例を示す。図４Ａはユーザの左眼に対して表示される左眼用画像６０１、図４Ｂはユーザの右眼に対して表示される右眼用画像６０２である。左右の眼に対して図４Ａ及び図４Ｂに示す画像が提示されたとき、人間の脳は左右の画像を一つに合成して認識する。つまり、ユーザは左眼用画像６０１と右眼用画像６０２とが合成された全体像６０３を表示されている画像として認識する。図４Ｃにおいて点線枠で囲まれた領域は、右眼もしくは左眼のみで視認している領域であるが、ユーザはそれを意識することなく、全体像６０３を視認する。

次に、人間の視野と視力の関係を示す。人間の視力は視野全体において一様ではなく、視野の中心部分は高い視力を保つが、視野中心から離れるほどユーザの視力は低下する。図５にユーザの視野と視力の関係を示す。この図に示すように、人間の眼が高い解像度を保つのは、ユーザの視線方向から±５°程度の中心視野に限定される。そのため、中心視野以外の部分の画像の画質が悪くても、一般に人間の眼は画質の低下に気付きづらい。

本発明では、この両眼の融像効果と視野による視力の変化を利用することで、表示画像の見かけ上の画質を向上させる。ビーム走査型表示装置に表示される画像のうち、ユーザが中心視野で捉える領域の画像を高画質で片方の眼に表示し、他方の眼には広視野の画像を低画質で表示する。しかし、ユーザが画像を高解像度で認識できるのは中心視野のみであるため、広視野の画像が低画質であることには気付かず、結果として、表示された画像を広視野でかつ高画質な画像として認識する。本発明はこの原理を用いて眼鏡型ＨＭＤにおいて見かけ上の画質を向上させる。

以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像の見かけ上の画質を向上させる例を示す。

なお、本実施の形態では走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。

本実施の形態における走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α１度、垂直走査角β１度で走査し、水平解像度Ｎｘ１_max、垂直解像度Ｎｙ１_maxの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ１、垂直方向の駆動周波数をＨｙ１とする。さらに、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。

以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上のフレームレートを向上させる例を示す。この処理は図６に示すステップ８０１〜８０４によって行われる。

（ステップ８０１ 左右の分担）
本ステップでは、走査範囲設定部１０５１が、走査部１０３、１０８のうち、中心視野に対応する中心画像を表示する側を決定する。ここで中心画像を表示する側に選ばれた走査部は、通常よりも狭い走査角（第１の走査角）で、光源１０１、１１０からのレーザを走査する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１には、右眼用走査部１０８を中心画像の表示側とするように予め設定されている。

なお、中央画像を表示する走査部の決定は、ユーザインターフェースからユーザが指定する方法を用いても良い。この場合、ユーザは自分自身が見やすいほうの眼に解像度の高い画像を表示するなどの決定を行うことが出来る。

例えば、ユーザの利き目の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、利き目に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択しても良い。この場合、ユーザが見やすい方の眼に対して高精細な画像を表示することが可能になる。

また、ユーザの視力の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、視力の高い方の眼に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択してもよい。この場合、視力の高いほうの眼により高画質の映像を表示することが可能になる。

（ステップ８０２ 表示範囲決定）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像１００１として表示する領域を決定する。

図７Ａ〜図７Ｃに示す元画像９０１は、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像であり、水平解像度Ｎｘ１、垂直解像度Ｎｙ１、フレームレートｆｐｓ１の画像である。また、図１のＨＭＤでこの画像を視認したときの水平画角をγ１、垂直画角をδ１とする。

走査範囲設定部１０５１は、図８に示すように、元画像９０１の内、中心画像１００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ１_c、垂直画角がδ１_cとなる領域として決定する。

このとき、中心画像１００１の水平解像度Ｎｘ１_cおよび垂直解像度Ｎｙ１_cは、元画像９０１の解像度および画角との関係から、数式（５）および数式（６）を用いて計算される。元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１、画角γ１、δ１の値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。

中心画像１００１の解像度Ｎｘ１_c、Ｎｙ１_cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像９０１の中央の画素を中心に、高さＮｙ１_c、幅Ｎｘ１_cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像１００１として決定する。

なお、元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像９０１の画角γ１、δ１は、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係が変化した場合にも画角γ１、δ１を正しく求めることが可能になる。

なお、走査範囲設定部１０５１は、光検出部２１４が検出したユーザの視線位置に基づいて、中心画像１００１となる領域を決定してもよい。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、光検出部２１４が検出したユーザの視線が元画像９０１と交わる点を交点Ａ（視線位置）として算出する。そして、交点Ａを含む水平解像度Ｎｘ１_c、垂直解像度Ｎｙ１_cの領域を中心画像１００１に決定する。

（ステップ８０３ 表示画素の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が前ステップで決定された中央画像１００１および元画像９０１を表示する際の解像度を決定する。

元画像の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１_max、Ｎｙ１_maxを上回る場合、解像度設定部１０５３は、元画像９０１の画素を荒くすることで、水平解像度Ｎｘ１_max、垂直解像度Ｎｙ１_maxの広視野画像を生成する。元画像９０１の解像度が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１_max、Ｎｙ１_max以下である場合は、元画像９０１を広視野画像として設定する。

中心画像１００１を表示する側の右側走査部１０８が、ユーザに水平画角γ１_c、垂直画角δ１_cの画像を表示するために、レーザ光を走査する走査角（第１の走査角）を、水平走査角α１_c、垂直走査角β１_cとする。画角γ１_c、δ１_cと、走査角α１_c、β１_cの関係は、図１に示すＨＭＤの設計時に定まるため、左眼用制御部１０５は画角γ１_c、δ１_cと、走査角α１_c、β１_cの関係表を記憶部（図示省略）に保存しておくことで、画角に対する走査角の値を計算する。

右眼用走査部１０８が水平走査角α１_c、垂直走査角β１_cでレーザを走査した際に、表示可能な水平方向の解像度をＮｘ１_cmax、垂直方向の解像度Ｎｙ１_cmaxとすると、Ｎｘ１_cmax、Ｎｙ１_cmaxは数式（７）及び数式（８）によって与えられる。

解像度設定部１０５３は、前ステップで求めた中心画像１００１の解像度Ｎｘ１_c、Ｎｙ１_cが、解像度Ｎｘ１_cmax、Ｎｙ１_cmaxを上回っている場合、中心画像１００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ１_cmax、垂直解像度Ｎｙ１_cmaxの画像を狭視野画像として決定する。また、中心画像１００１の解像度Ｎｘ１_c、Ｎｙ１_cが解像度Ｎｘ１_cmax、Ｎｙ１_cmax以下の場合、中心画像１００１を狭視野画像として決定する。

（ステップ８０４ フレームレートの決定）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。

ここで、右眼用走査部１０８を走査角α１_c、β１_cで駆動した場合に、水平方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｘ１_max、垂直方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｙ１_maxとする。フレームレート設定部１０５４は、予め走査角と駆動周波数の関係表を記憶部に備えることで、走査角に対応する実現可能な最大の駆動周波数Ｈｘ１_max、Ｈｙ１_maxの値を計算する。

この時、フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ１_wを２×Ｈｙ１の値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１_nを２×Ｈｙ１_maxの値に設定する。

前述したように、左眼用走査部１０３は、レーザを水平走査角α１、垂直走査角β１で駆動することで、ユーザに水平画角γ１、垂直画角δ１の広視野画像を表示する。また、右眼用走査部１０８は、レーザを水平走査角α１_c、垂直走査角β１_cで駆動することで、ユーザに水平画角γ１_c、垂直画角δ１_cの狭視野画像を表示する。

この走査部１０３、１０８の水平方向に関する各角度α１、α１_c、γ１、γ１_cの関係を図１０に示す。この図に示されるように、画角γ１の画像を表示するために必要な走査角α１（第２の走査角）は、画角γ１_cを表示するために必要な走査角α１_c（第１の走査角）より大きい。同様に垂直方向についても、垂直方向の走査角β１（第２の走査角）はβ１_c（第１の走査角）より大きい。一般に、走査角が小さいほど走査部１０３、１０８の駆動周波数を高くできるため、Ｈｙ１_maxの値をＨｙ１より大きくとることができる。

前述したように、画像のフレームレートｆｐｓと垂直方向の駆動周波数Ｈｙの間には、数式（１）の関係が成り立つ。そのため狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１_nは、広視野画像のフレームレートｆｐｓ１_wより高く設定することができる。

なお、走査部１０３、１０８にセンサーを取り付けることで、所定の走査角で走査部１０３、１０８を駆動したときの駆動周波数の値を測定して、左眼用制御部１０５に通知する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８の実際の駆動周波数を検知することが可能になり、より正確にフレームレートの決定を行うことができる。

（ステップ８０５ 画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。

右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する画像を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α１_c、垂直走査角β１_c、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１_max、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１_maxで走査するように制御を行う。

左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α１、垂直走査角β１、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１で走査するように制御を行う。

この時、ユーザが視認する映像の例を、図１１〜図１４を用いて示す。なお簡単のため、元画像９０１のフレームレートｆｐｓ１と、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１_nが等しく、広視野画像のｆｐｓ１_wは、ｆｐｓ１_nの半分の値であるときの図を例示している。

図１１は元画像９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ１の間隔で切り替えられる。

図１２は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像９０１のフレームの中から、ｆｐｓ１_n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ１_wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１_w／ｆｐｓ１は０．５であるため、元画像９０１のフレームのうち、半数のフレームが選択されて、表示されている。

図１３は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像９０１の中から、ｆｐｓ１_n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ１_nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１_n／ｆｐｓ１は１であるため、元画像９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。

左眼に図１２、右眼に図１３の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図１４に示す。

図１４に示すように、中心画像１００１は高いフレームレートｆｐｓ１_n（第１のフレームレート）で表示され、それ以外の部分は低いフレームレートｆｐｓ１_w（第２のフレームレート）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、フレームレートを上げることで、ユーザに残像感の少ない映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低フレームレートで広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。

なお、ステップ８０３とステップ８０４の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態２）
本実施の形態では、図１の左右の走査部１０３、１０８でミラーデバイスの構造が異なる場合を示す。以下では、左眼用走査部１０３を広視野用走査部、右眼用走査部１０８を狭視野用走査部とする。

図１５に示されるように、広視野用走査部としての左眼用走査部１０３は、左眼用光源１０１からの入射レーザを水平走査角α２_L度、垂直走査角β２_L度で走査し、水平解像度Ｎｘ２_L、垂直解像度Ｎｙ２_Lの画像を表示する能力を持つように設計されている。また左眼用走査部１０３の水平方向の駆動周波数をＨｘ２_L、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２_Lとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘ_L、ΔＮｙ_Lする。さらに、左眼用走査部１０３に含まれる単板ミラーの直径をＤ２_Lとする。

図１６に示されるように、狭視野用走査部としての右眼用走査部１０８は、右眼用光源１１０からの入射レーザを水平走査角α２_R度、垂直走査角β２_R度で走査し、水平解像度Ｎｘ２_R、垂直解像度Ｎｙ２_Rの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、右眼用走査部１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ２_R、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２_Rとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘ_R、ΔＮｙ_Rとする。さらに、右眼用走査部１０８に含まれる単板ミラーの直径をＤ２_Rとする。

図１７Ａ〜図１７Ｃに、ユーザに表示される元画像１９０１を示す。元画像１９０１の水平方向の解像度はＮｘ２、垂直方向の解像度はＮｙ２である。また元画像１９０１のフレームレートはｆｐｓ２である。 本実施の形態においては、左眼用走査部１０３が水平走査角α２_L、垂直走査角β２_Lでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２_L、垂直画角がδ２_Lになるように設計されている。左眼用走査部１０３の水平走査角α２_Lと、ユーザが視認する水平画角γ２_Lの関係を図１５に示す。

本実施の形態においては、右眼用走査部１０８の走査角α２_R、β２_Rは、水平走査角α２_R、垂直走査角β２_Rでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２_R、垂直画角がδ２_Rになるように設計されている。右眼用走査部１０３の水平走査角α２_Rと、ユーザが視認する水平画角γ２_Rの関係を図１６に示す。

ここで、右眼用走査部１０８は、左眼用走査部１０３より狭い視野の画像を高画素で表示するように設計されている。そのため右眼用走査部１０８のミラーの直径Ｄ２_Rは、左眼用走査部１０３のミラーの直径Ｄ２_Lより大きく設計されている。

ミラーデバイスによる解像度は、走査角およびミラーサイズに比例する。そのため、走査角一度あたりの解像度は、ミラーサイズの大きい右眼用走査部１０８の方が高くなる（ΔＮｘ_R＞ΔＮｘ_L、ΔＮｙ_R＞ΔＮｙ_L）。つまり、本実施の形態においては、右眼用走査部１０８によって表示される画像の方が、左眼用走査部１０３によって表示される画像よりも、細かい画素を表示できる。

以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上の解像度を向上させる例を示す。この処理は図１９に示すステップ２１０１〜２１０４によって行われる。

（ステップ２１０１ 中心画像の選択）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像２００１として表示する領域を決定する。

走査範囲設定部１０５１は、図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、元画像１９０１の内、中心画像２００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ２_R、垂直画角がδ２_Rとなる領域として決定する。

このとき、中心画像２００１の水平解像度Ｎｘ２_cおよび垂直解像度Ｎｙ２_cは、元画像１９０１の解像度および画角との関係から、数式（９）および数式（１０）を用いて計算される。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２、画角γ２_L、δ２_Lの値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。

中心画像２００１の解像度Ｎｘ２_c、Ｎｙ２_cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像１９０１中央の画素を中心に、高さＮｙ２_c、幅Ｎｘ２_cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像２００１として決定する。

なお、元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像１９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像１９０１の画角γ２_L、δ２_Lは、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、左眼用走査部１０３と左眼用偏向部１０４の位置関係が変わってしまった場合にも、画角γ２_L、δ２_Lを正確に求めることが可能になる。

なお、光検出部２１４を利用して、実施の形態１で述べたものと同様の方法で、中心画像２００１の領域をユーザの視線から決定しても良い。

（ステップ２１０２ 解像度の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が、前ステップで決定された中央画像２００１および元画像１９０１を表示する際の解像度を決定する。

元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２_L、Ｎｙ２_Lを上回る場合、解像度設定部１０５３は元画像１９０１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２_L、垂直解像度Ｎｙ２_Lの広視野画像を生成する。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２_L、Ｎｙ２_L以下である場合は、元画像１９０１を広視野画像として設定する。

また、前ステップで求めた中心画像２００１の解像度Ｎｘ２_c、Ｎｙ２_cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２_R、Ｎｙ２_Rを上回っている場合、解像度設定部１０５３は、中心画像２００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２_R、垂直解像度Ｎｙ２_Rの狭視野画像を生成する。また、中心画像２００１の解像度Ｎｘ２_c、Ｎｙ２_cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２_R、Ｎｙ２_R以下の場合、中心画像２００１を狭視野画像として決定する。

（ステップ２１０３ フレームレート）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。

フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ２_wを２×Ｈｙ２_Lの値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２_nを２×Ｈｙ２_Rの値に設定する。

（ステップ２１０４ 画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。

右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する中心画像２００１を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α２_R、垂直走査角β２_R、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２_R、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２_Rで走査するように制御を行う。

左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α２_L、垂直走査角β２_L、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２_L、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２_Lで走査するように制御を行う。

この時、ユーザが視認する映像の例を、図２０〜図２３を用いて示す。なお簡単のため、元画像１９０１のフレームレートｆｐｓ２と、広視野画像のフレームレートｆｐｓ２_w、および狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２_nが等しいときの図を例示している。

図２０は元画像１９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ２の間隔で切り替えられる。

図２１は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像１９０１のフレームの中から、ｆｐｓ２_w／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ２_wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２_w／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて、表示されている。

図２２は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像１９０１の中から、ｆｐｓ２_n／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ２_nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２_n／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。

左眼に図２１、右眼に図２２の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図２３に示す。

図２３に示すように、中心画像は高い解像度（第１の解像度）で表示され、それ以外の部分は低い解像度（第２の解像度）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、解像度を上げることで、ユーザに高精細な映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低解像度で広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。

なお、ステップ２１０２とステップ２１０３の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。

また、本実施の形態では右眼で狭視野の画像を、左眼で広視野の画像を表示する例をあげたが、左右が入れ替わった構成で処理を行っても良い。この場合、左眼の視力が高いユーザに対して、視力の高いほうの眼により解像度の高い映像を表示することが可能になる。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態３）
本実施の形態においては、左右の眼に表示する画像の形状をそれぞれ変更することで、台形歪みを補正する際の視野角の減少を抑える方法を示す。

図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図２４を参照して、本発明の実施の形態３におけるメガネ型のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。

制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０３の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。

図２４に制御部１０５の機能のブロック図を示す。制御部１０５は、台形歪み判定部１８０１と、矩形領域決定部１８０２と、残領域決定部１８０３と、画像制御部１８０４と、縦横比調整部１８０５と、歪補正部１８０６と、出力画像制御部１８０７とを備える。なお、制御部１１１も同様の構成である。

台形歪み判定部１８０１は、左眼用走査部１０３が走査するビームが左眼用偏向部１０４に対して斜めに入射することによって生じる台形形状の左眼用歪画像の形状を判定する。同様に、右眼用偏向部１０７の右眼用歪画像の形状を判定する。

矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点と左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域を決定する。右眼用偏向部１０７上に右眼用画像が歪んで投影された場合も同様である。

残領域決定部１８０３は、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を左眼用残領域として決定する。同様に、右眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を右眼用残領域として決定する。

画像制御部１８０４は、画像の大きさの測定や比較を行い、台形歪み判定部１８０４、矩形領域決定部１８０２、残領域決定部１８０３、及び縦横比調整部１８０５との間で制御情報のやり取りを行う。

縦横比調整部１８０４ａは、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域と右眼用矩形領域とを合わせた領域に元画像が収まるように、元画像の高さ及び幅のうちのいずれか一方を調整して補正画像を生成する。

歪補正部１８０４ｂは、左眼用偏向部上に左眼用画像が歪んでいない状態で投影されるように、補正画像を予め左眼用歪画像と反対向きに歪ませた（逆補正）左眼用補正画像を生成する。右眼側についても同様である。

出力画像制御部１８０４ｃは、左眼用補正画像のうちの左眼用矩形領域及び左眼用残領域に対応する部分を出力するように光源１０１を制御する。右眼側の光源１１０についても同様の制御を行う。

なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。画像制御部１８０４は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。

なお、制御部１０５、１１１は一つであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。

ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。

なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、レーザ光源２１１、２１２、２１３を２つのＨＭＤで共有してもよい。

次に、融像効果を利用して、表示画像の台形歪みを補正する方法を説明する。図１に示すビーム走査表示装置における画像の歪みの例を図２５に示す。前述したように、走査部１０３、１０８が偏向部１０４、１０７に対して斜めにビームを投影する結果、本来矩形で表示されるべき画像が、偏向部１０４、１０７において、左眼用歪画像６０１ａ、右眼用歪画像６０２ａのように歪んで投影されている。

本発明では走査部１０３、１０８からの画像が、ユーザの視線と垂直な面に対する形状を判定し、その投影像の形状を制御することで台形歪みの補正を行う。本実施の形態では、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱うため、以後、偏向部１０４、１０７上の左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａは、ユーザの視線に垂直な面に対する投影像と同等なものとして扱う。

以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、図２５に示した台形歪みを補正する例を示す。台形歪みの補正は図２６に示すステップ１００１ａ〜１０１１ａによって行われる。

（ステップ１００１ａ 偏向部上の投影像の形状推定）
本ステップでは、制御部１０５、１１１の台形歪み判定部１８０１が、ユーザの視線と垂直な面に対する画像の歪みの形状を推定する。本実施例では、偏向部１０４、１０７がユーザの視線方向に垂直な面として設計されているため、本ステップでは偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａの形状を判定する。

以下に、左眼用歪画像６０１ａの形状を判定する方法を、図２７、図２８、及び数式（１１）〜数式（１５）を用いて説明する。

（１．走査部と偏向部上の投影像の距離の計算）
図２７は、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４へのレーザの投影を、ＨＭＤ上方から図示したものである。

左眼用走査部１０３からのレーザは、水平方向の投射角θ_x（＝θ_x2−θ_x1）で、左眼用偏向部１０４に向かって投影される。このとき、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢと左眼用走査部１０３との距離ｄ１は、数式（１１）で計算できる。また、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＤ−ＬＣと左眼用走査部１０３との距離ｄ２は、数式（１２）で計算できる。ここで、ＯＣは、走査部１０３から左眼用偏向部１０４に向かって延びる垂線の距離を示す。また、左眼用歪画像６０１ａの左眼用偏向部１０４上での幅Ｗ_Lは、数式（１３）で計算できる。

ここで、数式（１１）〜数式（１３）で用いられるθ_x1、θ_x2、及びＯＣの値は、図１に示すビーム走査型表示装置の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、数式（１１）〜数式（１３）によってｄ１、ｄ２、Ｗ_Lの値が計算できる。

なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることで、投射角θ_x1、θ_x2を取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法でもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、投射角θ_x1、θ_x2の値を正確に求めることが可能になる。

また、左眼用走査部１０３に左眼用偏向部１０４からの反射光を取得する手段を備え、反射光の強度や位相から直接ｄ１、ｄ２を推測する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の形状が設計時から歪んでしまった場合などにも、ｄ１、ｄ２の値を正確に求めることが可能になる。

（２．光源の投射角度から、上底・下底の辺の長さの計算）
次に、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＤ−ＬＣの長さを判定する。

図２８に、左眼用歪画像６０１ａを偏向部１０４に垂直な方向から見た図を示す。図２８に示されるように、走査部１０３からの光は、垂直方向に投射角θ_yで広がるため、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢの長さＨ_L１は数式（１４）で、辺ＬＤ−ＬＣの長さＨ_L２は数式（１５）でそれぞれ計算される。

ここで、数式（１４）、及び数式（１５）で用いられるθ_yの値は、図１の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、Ｈ_L１、Ｈ_L２の値が計算できる。

なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることによって、角度θ_yを取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法を用いてもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、θ_yの値を正確に求めることが可能になる。

なお、ここでは左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの歪みを計算する例をあげたが、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの歪みも同様の計算式で算出可能である。

図２９および図３０に、台形歪み判定部１８０１によって判定された左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａの寸法の例を示す。本ステップによって、左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さＨ_L１、Ｈ_L２、および幅Ｗ_L、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さＨ_R１、Ｈ_R２、および幅Ｗ_Rが判定される。この結果は画像制御部１８０４に通知される。

なお、左右の走査部１０３、１０８から投影される画像の、ユーザの視線に垂直な面上における形状をあらかじめ記憶部に保持しておき、ステップ１００１ａでは記憶部からその形状を読み出す方法を用いてもよい。この場合、ステップ１００１ａの処理を省略することが出来る。

また、ビーム走査型表示装置にカメラを取り付けることで、偏向部１０４、１０７上の投影像を撮影し、投影像の形状から、ユーザの視線方向に垂直な面に対する投影像の形状を判定する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８、偏向部１０４、１０７の位置関係がずれた場合にも、投影像の形状を正確に測定することが可能になる。

（ステップ１００２ａ 左右投影像の大きさ比較）
本ステップでは、前ステップ１００１ａによる判定結果に基づいて、画像制御部１８０４が左眼用歪画像６０１ａと右眼用歪画像６０２ａの高さを比較し、その結果によって台形歪み補正の処理の方法を決定する。

Ｈ_L２≧Ｈ_R２かつ、Ｈ_R１≧Ｈ_L１の場合は、ステップ１００３ａの処理を実行する。一方、Ｈ_L２＜Ｈ_R２、もしくはＨ_R１＜Ｈ_L１の場合は、ステップ１００９ａの処理を実行する。この時、比較結果は矩形領域決定部１８０２および残領域決定部１８０３に通知される。

次に、ステップ１００３ａ〜１００７ａを実行することによって、補正後の画像を表示する領域を決定する。具体的には、左眼用歪画像６０１ａの表示領域のうちから左眼用矩形領域１４０１ａと左眼用残領域１４０２ａとで構成される左眼用表示領域６０１ｂを決定する。同様に、右眼用歪画像６０２ａの表示領域のうちから右眼用矩形領域１５０１ａと右眼用残領域１５０２ａとで構成される右眼用表示領域６０２ｂを決定する。

（ステップ１００３ａ 補正後画像領域の決定）
本ステップでは、画像制御部１８０４が、左右の表示画像を融像した後にユーザが視認する図形（図３１）の高さＨを決定する。高さＨについてはＨ_L１≦Ｈ≦Ｈ_L２、及び、Ｈ_R２≦Ｈ≦Ｈ_R１の関係を満たす範囲で設定される。決定されたＨの値は矩形領域決定部１８０２に通知される。

なお、高さＨの決定については、ユーザがＨＭＤのユーザインターフェースを通じて直接入力する方式をとっても良い。この場合、ユーザの好みに応じた画像サイズを表示することが可能になる。また、あらかじめ望ましい高さＨの値を記憶部に保持しておき、本ステップの実行時に記憶部から読み出す方法を用いても良い。

（ステップ１００４ａ 左眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａを決定する。この方法を図３２を用いて示す。

まず、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＣ−ＬＤと平行で、かつ線分の長さが前ステップで決定した高さＨであるような線Ｘｌ１−Ｘｌ２の位置を決定する。

次に、点Ｘｌ１から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点Ｘｌ２から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。

このとき、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用表示領域６０１ｂの長辺の一部（ＬＤｌ−ＬＣｌ）を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点（ＬＤｌ、ＬＣｌ）と左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（辺ＬＡ−ＬＤ、辺ＬＢ−ＬＣ）とを結ぶ線分（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）を第２の辺とする左眼用矩形領域１４０１ａが決定される（ＬＤｌ−ＬＣｌ−Ｘｌ２−Ｘｌ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１００５ａ 右眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用矩形領域１５０１ａを決定する。この方法を図３３を用いて示す。

まず、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂの辺ＲＡ−ＲＢおよび辺ＲＣ−ＲＤと平行で、かつ線分の長さが高さＨであるような線Ｘｒ１−Ｘｒ２の位置を決定する。

次に、点Ｘｒ１から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＡｒ、点Ｘｒ２から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＢｒとする。

このとき、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用表示領域６０２ｂの長辺の一部（ＲＡｒ−ＲＢｒ）を第３の辺とし、第３の辺に直交し、且つ第３の辺の端点（ＲＡｒ、ＲＢｒ）と右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（辺ＲＡ−ＲＤ、辺ＲＢ−ＲＣ）とを結ぶ線分（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）を第４の辺とする右眼用矩形領域１５０１ａが決定される（ＲＡｒ−ＲＢｒ−Ｘｒ２−Ｘｒ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１００６ａ 左眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用残領域１４０２ａを決定する。左眼用表示領域６０１ｂの左眼用残領域１４０２ａは、矩形領域１４０１ａの左に隣接する領域に設定される。この方法を図３２を用いて示す。

左眼用残領域１４２０ａは、ステップ１００４ａで決定した辺Ｘｌ１−Ｘｌ２（第１の辺の対辺）を右辺（長辺）とし、左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（Ｘｌ１−Ｘｌ３、Ｘｌ２−Ｘｌ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷ_L２で表すと以下のように決定される。

（Ｗ≧Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_L２＝Ｗ_R１として、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２に平行で、かつ距離Ｗ_L２だけ離れた辺Ｘｌ３−Ｘｌ４を決定する。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２、辺Ｘｌ４−Ｘｌ２、辺Ｘｌ３−Ｘｌ４、及び辺Ｘｌ３−Ｘｌ１で囲まれた領域に決定される。

（Ｗ＜Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_L２＝Ｗ−Ｗ_L１とする。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺ＬＢ−Ｘｌ２、辺ＬＡ−ＬＢ、辺ＬＡ−Ｘｌ１、及び辺Ｘｌ１−Ｘｌ２で囲まれた領域に決定される。

この結果は画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１００７ａ 右眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用残領域１５０２ａを決定する。右眼用表示領域６０２ｂの右眼用残領域１５０２ａは、右眼用矩形領域１５０１ａの右に隣接する領域に設定される。この方法を図３３を用いて示す。

右眼用残領域１５０２ａは、ステップ１００５ａで決定した辺Ｘｒ１−Ｘｒ２（第３の辺の対辺）を左辺（長辺）とし、右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（Ｘｒ１−Ｘｒ３、Ｘｒ２−Ｘｒ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷ_R２で表すと以下のように決定される。

（Ｗ≧Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_R２＝Ｗ_L１として、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２と平行で、かつ距離Ｗ_R２だけ離れた辺Ｘｒ３−Ｘｒ４を決定する。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２、辺Ｘｒ２−Ｘｒ４、辺Ｘｒ３−Ｘｒ４、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ３で囲まれた領域に決定される。

（Ｗ＜Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_R２＝Ｗ−Ｗ_R１とする。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ２−ＲＣ、辺ＲＤ−ＲＣ、辺Ｘｒ１−ＲＤ、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ２で囲まれた領域に決定される。

この結果は画像制御部１８０４に通知される。

次に、図３５〜図４２を参照して、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂに表示する画像の画像処理を説明する。

（ステップ１００８ａ 画像処理）
本ステップでは制御部１０５、１１１が、ステップ１００４ａ〜１００６ａで決定した矩形領域１４０１ａ、１５０１ａおよび残領域１４０２ａ、１５０２ａの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、その結果に基づきレーザ出力を制御する。

制御部１０５、１１１は、図３５に示すステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａに従って表示画像の変形を行う。以下、図３６Ａ〜図４２を参照して、画像の変形の例を示す。

（ステップ ２８０１ａ 表示画像の縦横比変更）
本ステップ２８０１ａでは、縦横比調整部１８０５が、ユーザに表示すべき画像の縦横の比率変換を行う。この例を図３６Ａ、図３６Ｂ、及び数式（１６）を用いて説明する。元画像１９０１ａは、画像制御部１８０４内の記憶部（メモリなど）に記憶されている。図１のＨＭＤは、この画像全体をユーザに表示する。

本ステップ２８０１ａにおいて、縦横比調整部１８０５は、元画像１９０１ａの縦横の比が、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂを重ね合わせた時の縦横の比（Ｈ：Ｗ１＋Ｗ２）に等しくなるように変形を行う。本実施例では、横方向の大きさをＸからＸ´に縮小もしくは拡大し、補正画像１９０２ａを生成する。ここでＸ´は数式（１６）によって求められる。

（ステップ ２８０２ａ 表示画像の表示領域の決定）
本ステップ２８０２ａでは、前ステップ２８０１ａで変形された補正画像１９０２ａの内、偏向部１０４、１０７に表示する領域を決定する。この例を図３７、図３８、数式（１７）、及び数式（１８）を用いて説明する。 縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅Ｘ_Lを決定する。ここで、Ｘ_Lは数式（１７）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、右端から幅Ｘ_Lの部分を補正画像１９０２ａから切り出して左眼用部分画像２００１ａを生成する。

同様に、縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅Ｘ_Rを決定する。ここで、Ｘ_Rは数式（１８）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、左端から幅Ｘ_Rの部分を補正画像１９０２ａから切り出して右眼用部分画像２１０１ａを生成する。

（ステップ２８０３ａ 表示画像の変形）
本ステップ２８０３ａでは、歪補正部１８０６が、左眼用偏向部１０４上で左眼用画像６０１となるように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用歪画像６０１ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。同様に、右眼用偏向部１０７上で右眼用画像６０２となるように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用歪画像６０２ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。この例を図３９、図４０、数式（１９）〜数式(２２)を用いて示す。

歪補正部１８０６は、図３９に示すように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用台形画像２２０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで左眼用台形画像２２０１ａの下底Ｙ_L１および上底Ｙ_L２は数式（１９）および数式（２０）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、左眼用部分画像２００１ａの左側（線分Ｐ１−Ｐ２より左の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、右側（線分Ｐ１−Ｐ２より右の領域）の画像が縮小され、左眼用台形画像２２０１ａが生成される。ここで線分Ｐ１−Ｐ２は、図３９で示されるＸ_L１とＸ_L２の長さの比がＷ_L２：Ｗ_L１になる位置に定められる。

同様に、歪補正部１８０６は、図４０に示すように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用台形画像２３０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで右眼用台形画像２３０１ａの下底Ｙ_R１および上底Ｙ_R２は数式（２１）および数式（２２）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、右眼用部分画像２１０１ａの右側（線分Ｐ３−Ｐ４より右の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、左側（線分Ｐ３−Ｐ４より左の領域）の画像が縮小され、右眼用台形画像２３０１ａが生成される。ここで線分Ｐ３−Ｐ４は、図４０で示されるＸ_R１とＸ_R２の長さの比がＷ_R１：Ｗ_R２になる位置に定められる。

（ステップ２８０４ａ 逆台形補正）
本ステップ２８０４ａでは、出力画像制御部１８０７が、前ステップ２８０３ａで変形された左眼用台形画像２２０１ａが左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂに投射されるように補正を行う。同様に、右眼用台形画像２３０１ａが右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂに投射されるように補正を行う。この例を図４１および図４２を用いて示す。

ここで、左眼用台形画像２２０１ａにおいて、点Ｐ１から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ５、点Ｐ２から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ６とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２２０２ａのうち線分Ｐ１−Ｐ５より上の領域、及び線分Ｐ２−Ｐ６より下の領域を切り取って、左眼投影用画像２４０１ａを得る。

左眼投影用画像２４０１ａは、左眼用偏向部１０４上で左眼用残領域１４０２ａとなる矩形領域２４０２ａと、左眼用偏向部１０４上で左眼用矩形領域１４０１ａとなる台形領域２２０３ａとで構成される。そして、左眼用光源１０１の出力を制御して左眼投影用画像２４０１ａを偏向部１０４に投射すると、図３２に示す左眼用表示領域６０１ｂに歪のない画像が表示される。

同様に、右眼用台形画像２３０１ａにおいて、点Ｐ３から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ７、点Ｐ４から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ８とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２３０３ａのうち線分Ｐ３−Ｐ７より上の領域、及び線分Ｐ４−Ｐ８より下の領域を切り取って、右眼投影用画像２５０１ａを得る。

右眼投影用画像２５０１ａは、右眼用偏向部１０７上で右眼用残領域１５０２ａとなる矩形領域２５０２ａと、右眼用偏向部１０７上で右眼用矩形領域１５０１ａとなる台形領域２３０２ａとで構成される。そして、右眼用光源１１０の出力を制御して右眼投影用画像２５０１ａを右眼用偏向部１０７に投射すると、図３３に示す右眼用表示領域６０２ｂに歪のない画像が表示される。

上記ステップ２８０１ａ〜２８０４ａを行うことで、生成された左眼投影用画像２４０１ａおよび右眼投影用画像２５０１ａは、偏向部１０４、１０７上において台形歪みの影響を受け、図３２および図３３の斜線で示される形状になる。

そして、偏向部１０４、１０７に表示された画像を見たユーザは、融像効果によって、図３４に示す融像後図形１６０１ａを認識する。図３４で示される融像後図形１６０１ａの左上隅および左下隅の画素は右眼のみで、右上隅および右下隅の画素は左眼のみで見ることになるが、全体としては台形歪みのない矩形として認識される。この時、表示される画像は、図３６Ｂで示した補正画像１９０２ａに一致する。

また、融像後図形１６０１ａの高さＨは、Ｈ_L１≦Ｈ、Ｈ_R２≦Ｈの関係を満たしているため、従来の台形補正の方法よりも、台形歪みの補正後の画像の高さを大きくする効果がある。

なお、ステップ１００４ａとステップ１００５ａの実行は逆でも良いし、同時に行っても良い。同様にステップ１００６ａとステップ１００７ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。

なお、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げてもよい。また逆に、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げてもよい。上記のいずれかを行うことにより、画面の領域内で明るさのムラが出る事態を避けることができる。

また、画像制御部１８０４は、高さＨの値と、幅Ｗ_L１とＷ_R１の和の比率が特定の比率（例えば１６：９や４：３）になるように高さＨの値を変更してステップ１００４ａ以下の処理を繰り返してもよい。この場合、４：３や１６：９のアスペクト比で放送されるテレビ番組などの映像を違和感無くユーザに表示することが可能になる。 また、出力画像制御部１８０７は、投影用画像２４０１ａ、２５０１ａのうち、偏向部１０４、１０７上で残領域１４０２ａ、１５０２ａとなる矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの任意の画素を表示しないようにしても良い。矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの画素は、他方の眼の台形領域２２０３ａ、２３０３ａの画素と重なるので、表示画素数を削減してもユーザに気づかれにくい。

（ステップ１００９ａ 左眼矩形領域）
本ステップでは、矩形領域決定部１８０２が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの大きいほうの画像から矩形領域を決定する。

以下では左眼用歪画像６０１ａの方が大きい（Ｈ_R１＜Ｈ_L１）場合の実施例を記述するが、Ｈ_L２＜Ｈ_R２の場合は左右の処理が交代するだけで本質的な差異は出ない。

本ステップの処理を図４３を用いて説明する。

矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像６０１ａの点ＬＡから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点ＬＢから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。このとき、左眼用矩形領域１４０１ｂをＬＡ−ＬＢ−ＬＣｌ−ＬＤｌと決定する。また、右眼用矩形領域の面積は０に設定される。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１０１０ａ 右眼台形領域）
本ステップでは、残領域決定部１８０３が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さいほうの画像から残領域を決定する。この方法を図４４を用いて説明する。本ステップの処理はＷ_LとＷ_Rの値によって、場合分けされる。

（Ｗ_R＜Ｗ_Lの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの全領域を右眼用残領域１５０２ｂとする。

（Ｗ_R≧Ｗ_Lの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの辺ＲＡ−ＲＢ（長辺）を左辺として幅Ｗとなる領域ＲＡ−ＲＢ−Ｘｒ４−Ｘｒ３を右眼用残領域１５０２ｂとする。また、左眼用残領域の面積は０とする。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ １０１１ａ）
本ステップでは画像制御部１８０４が、ステップ１００９ａおよび１０１０ａで決定した左眼用矩形領域１４０１ｂおよび右眼用残領域１５０２ｂの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、光源１０１、１１０からのレーザ出力を制御する。

この時ステップ１００８ａと同様に、制御部１０５は左右の画像に対して図３５に示されるステップ２８０１ａ〜２８０４ａを実行する。ただし、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さい方の画像に関してはステップ２８０２ａの代わりに、以下のステップ２８０５ａを実行する。

（ステップ２８０５ａ）
本ステップ２８０５ａにおいては、補正画像１９０２ａから表示領域が決定される。この例を図４６、図４７、数式（２３）、及び数式（２４）を用いて示す。

左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅Ｘ_Lを決定する。ここでＸ_Lは数式（１７）によって求められる。また、左眼用偏向部１０４に表示する領域の高さＹ_Lを決定する。ここでＹ_Lは数式（２３）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４６に示されるように、補正画像１９０２ａの右端から幅Ｘ_Lの部分でかつ、画像中央で高さＹ_Lの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、左眼用部分画像２６０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を右眼用部分画像２７０１ａとして設定する。

一方、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅Ｘ_Rを決定する。ここでＸ_Rは数式（１８）によって求められる。また、右眼用偏向部１０７に表示する領域の高さＹ_Rを決定する。ここでＹ_Rは数式（２４）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４７に示されるように、補正画像１９０２ａの左端から幅Ｘ_Rの部分でかつ、画像中央で高さＹ_Rの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、右眼用部分画像２７０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を左眼用部分画像２６０１ａとして設定する。

上記の処理により、画像制御部１８０４は左眼用画像および右眼用画像の変形を行い、変形画像に対応するビームが偏向部１０４、１０７に投影されるよう、光源１０１、１１０の制御を行う。

その結果、左眼用偏向部１０４上に表示される画像は、図４３の斜線で描かれた形状になり、右眼用偏向部１０７上に表示される画像、図４４の斜線で描かれた形状になる。

この時、前述した両眼の融像効果によって、ユーザが認識する画像の形状を図４５に示す。高さの高い方の投影像にあわせて表示画素を変更することで、視野角の広い台形歪みの補正を行っている。

なお、ステップ１００９ａとステップ１０１０ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。

なお、出力画像制御部１８０７は、図４５において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げて、片眼でのみ見ている画素との明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。また逆に、出力画像制御部１８０７は、図４５において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げて、画像全体に明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。この場合、ユーザに輝度ムラのない良好な画像を表示することが可能になる。

なお、本実施の形態では、左右の偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａは必ずしもで完全な台形である必要は無く、四方の辺に歪みがある場合においても本発明の手法は適用される。この場合、偏向部が平板ではなく凹凸を持っている場合においても両眼の融像効果を利用して見た目の視野角を広げることが可能になる。

なお、ステップ１００２ａにおいては歪画像６０１ａ、６０２ａの高さの比較によって処理を分岐させたが、ユーザの視力に一定の差がある場合にステップ１００９ａへの分岐を行い、視力の高い眼に投影される投影像をステップ１００９ａにおける高さの高い方の投影像として扱っても良い。この時、ステップ１０１０ａにおいても視力の悪いほうの眼に投影される投影像は矩形領域、残領域ともに面積が０になるように制御を行うことで、視力の悪いほうの眼の影響を防ぐことが出来る。なお、視力を判定する手段としては、ユーザが外部インターフェースから入力しても良いし、レーザの波面曲率と網膜上のレーザのスポットサイズから類推する方法を用いても良い。

なお、ユーザの視力は前もってユーザインターフェースなどで入力しても良いし、ランドルト環をユーザに表示することで視力測定を行っても良い。また、眼に投影したビームの戻り光から、網膜上のスポットサイズを検出し、視力の推定を行っても良い。この場合、自身の視力を把握していないユーザに対しても良好な画像を表示することが可能になる。

なお、本実施の形態においては、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱ったが、偏向部１０４、１０７はユーザの視線に対して傾いていても良いし、また平面形状でなくてもよい。その場合、本発明の処理は偏向部１０４、１０７上の像ではなく、ユーザの視線に垂直な平面を仮定し、その仮定された平面上での投影像の形状を制御する。

次に、図４８を参照して、本実施の形態３の典型例を説明する。なお、図４８は、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとを重ね合わせた図（実線部分）であり、実際に画像が表示される部分を斜線で示している。

まず、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとは、典型的には合同図形である。つまり、Ｈ_L１＝Ｈ_R２、Ｈ_L２＝Ｈ_R１、Ｗ_L＝Ｗ_Rが成立する。つまり、ステップ１００２ａにおいて、Ｈ_L２≧Ｈ_R２かつ、Ｈ_R１≧Ｈ_L１をみたすので、ステップ１００３ａ〜１００８ａを実行することになる。

次に、ステップ１００３ａにおいて、左眼用歪画像６０１ａのＷ_L１＝Ｗ_L２＝Ｗ_L／２となる位置における高さをＨとする。同様に、右眼用歪画像６０２ａのＷ_R１＝Ｗ_R２＝Ｗ_R／２となる位置における高さをＨとする。

次に、ステップ１００４ａ〜１００７ａにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａ、右眼用矩形領域１５０１ａ、左眼用残領域１４０２ａ、及び右眼用残領域１５０２ａを決定する。このとき、左眼用表示領域６０１ｂと右眼用表示領域６０２ｂとは合同であり、高さＨをＷ_L１＝Ｗ_L２＝Ｗ_R１＝Ｗ_R２＝Ｗ_L／２＝Ｗ_R／２となる位置に設定したので、両者を重ね合わせると、図４８のようになる。

つまり、左眼用矩形領域１４０１ａの第２の辺（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）と、右眼用矩形領域１５０１ａの第４の辺（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）とが、左眼用画像６０１ｂ及び右眼用画像６０２ｂそれぞれの斜辺の交点を通る直線となる。このとき、ユーザが認識する画像（ＲＡｒ−ＬＤｌ−ＬＣｌ−ＲＢｒ）が最大となる。

次に、ステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａの画像処理を実行する。このとき、ステップ２８０２ａにおいて、Ｘ_L＝Ｘ_R＝Ｘ´となるので、左右とも補正画像１９０２ａの全てが表示対象となる。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態４）
本実施の形態では、左右の眼で表示する画素の数を変更することで、表示画像のフレームレートを向上させる方法について示す。

図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図４９を参照して、本発明の実施の形態４に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。

制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。

図４９に本実施の形態における左眼用制御部１０５の機能ブロック図を示す。左眼用制御部１０５は、画像分析部８０１ｂと、駆動周波数決定部８０２ｂと、電源管理部８０３ｂと、表示画質決定部８０４ｂと、ユーザプロファイル管理部８０５ｂと、走査パターン決定部８０６ｂと、画像制御部８０７ｂとを含む。

画像分析部８０１ｂは、元画像の分析を行う。具体的には、元画像の解像度、フレームレート、及び元画像の内容を示すコンテンツ情報等を取得する。

駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部の検出結果に応じて、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の両方の駆動周波数の最大値を変更する。

電源管理部８０３ｂは、ビーム走査型表示装置に搭載されているバッテリーの残量を検出する。

表示画質決定部８０４ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の最大駆動周波数に基づいて、元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する。

ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値、ユーザの視力に関する情報等を保持する。

走査パターン決定部８０６ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれに所定の走査パターンでビームを走査させる。具体的には、表示画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれの走査領域が異なるように、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれにビームを走査させる。

画像制御部８０７ｂは、走査パターン決定部８０６ｂで決定された走査パターンを実現するために、光源１０１、１１０の出力を制御する。

なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。制御部１０５、１１１は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。

なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ビーム走査型表示装置の大きさを削減することが可能になる。

ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。

なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置していてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。

以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像のフレームレートを向上させながら、見かけ上の画質の低下を抑制する処理の例を示す。

なお、本実施の形態では、走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。

本実施の形態においては、走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α４度、垂直走査角β４度で走査し、水平解像度Ｎｘ４、垂直解像度Ｎｙ４の画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の最大駆動周波数をＨｘ４、垂直方向の最大駆動周波数をＨｙ４とする。また、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。また、本実施の形態においては、走査部１０３、１０８の表示画像のオーバースキャン率をＡとする。

以下、本実施の形態におけるフレームレートと解像度の決定の処理の具体例を示す。この処理は図５０に示すステップ７０１ｂ〜７０５ｂを実行することよって行われる。

（ステップ７０１ｂ）
本ステップでは画像分析部８０１ｂが、ユーザに提示する画像の内容を分析する。図５１に、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像の元データである元画像を例示する。本実施の形態４では、水平解像度Ｎｘ４_orgn（以下、元画像のパラメータを「ｏｒｇｎ（ｏｒｉｇｉｎａｌ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４_orgn、フレームレートｆｐｓ４_orgnの画像が元画像として用意されている。この元画像は、制御部１０５内の記憶部に蓄えられていても良いし、通信を介して外部の機器から取得しても良い。

表示画像分析部８０１ｂは、元画像の画像データを分析することで解像度Ｎｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgn、およびフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を取得する。

また、画像分析部８０１ｂは、スポーツや映画、といった元画像の内容（ジャンル）を、元画像に付与されているメタデータから判定する。図５２に本実施の形態において元画像に付加されているメタデータを例示する。図５２のメタデータが与えられた場合、画像分析部８０１ｂは、元画像のジャンルを「音楽」と判定する。

なお、画像分析部８０１ｂは、元画像に付与されているメタデータから解像度Ｎｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgnおよびフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を取得しても良い。また、図１のＨＭＤで扱う画像の形式を予め設定しておき、その設定値から元画像の解像度Ｎｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgnおよびフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を決定しても良い。この場合、画像を分析するための処理コストを削減することが可能になる。

また、メタデータの形式は図５２に示した独自のＸＭＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式でもよいし、ＭＰＥＧ７（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ７）などの規格化されたＸＭＬフォーマットの書式に従ったものを用いても良い。

また、メタデータは画像データの特定フィールドに埋め込まれているバイナリデータでもよい。この場合、別途、メタデータファイルを扱う必要がなくなるため画像の管理が容易になる。

（ステップ７０２ｂ）
本ステップでは駆動周波数決定部８０２ｂが、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数Ｈｘ４、Ｈｙ４の補正を行う。

駆動周波数決定部８０２ｂは、水平周波数補正値Ｘａ、垂直周波数補正値Ｙａの値を決定し、それぞれをＨｘ４、Ｈｙ４に掛け合わせることで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４_maxおよび垂直方向の許容最大周波数Ｈｙ４_maxの値を生成する。

本実施の形態では、駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部８０３ｂから図１のＨＭＤの現在のバッテリー残量を取得し、バッテリー残量の値に従って、画質補正値の一例としての水平周波数補正値Ｘａおよび垂直周波数補正値Ｙａの値を決定する。図５３に、駆動周波数決定部８０２ｂが、バッテリー残量からＸａ、Ｙａの値を算出するための計算表の例を示す。この例ではバッテリー残量が６０％を切ると、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数を削減し、消費電力の軽減を図るように図５３の計算表の値が決められている。

なお、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの決定は、バッテリー残量以外の値から決定しても良い。例えば、走査部１０３、１０８の使用年数を管理しておくことで、使用年数が長いほど低い周波数で駆動するように処理を行っても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の耐久性を考慮した処理が可能になる。

また、走査部１０３、１０８に、動作状態を検知するセンサーを取り付け、そのセンサーの値から仕様上の最大駆動周波数と実際上の最大駆動周波数の差を検出し、実際上の最大駆動周波数の値に合うように、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの値を決定しても良い。この場合、実際の走査部１０３、１０８の動作が設計値と異なる場合でも、正しく処理を行うことが可能になる。

（ステップ７０３ｂ）
本ステップでは、表示画質決定部８０４ｂが、図１のＨＭＤでユーザに表示する左右それぞれの表示画像の水平解像度Ｎｘ４_disp（以下、表示画像のパラメータを「ｄｉｓｐ（ｄｉｓｐｌａｙ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４_disp、フレームレートｆｐｓ４_dispを決定する。

前述のように、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数Ｈｘ、表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙおよびフレームレートｆｐｓの間には数式（４）の関係が成り立つ。従って、垂直解像度Ｎｙ４_orgnの表示画像を、フレームレートｆｐｓ４_orgnで表示するための水平方向の駆動周波数をＨｘ４_orgnとすると、Ｈｘ４_orgnは数式（２５）で表現される。

ここで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４_maxの値が元画像を表示するのに必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４_orgnを上回る場合、表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の解像度Ｎｘ４_disp、Ｎｙ４_dispに元画像のＮｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgnを設定し、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispに元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を設定し、ステップ７０４ｂの処理を行う。

一方、Ｈｘ４_maxの値がＨｘ４_orgnを下回る場合、走査部１０３、１０８では、垂直解像度Ｎｙ４_orgn、フレームレートｆｐｓ４_orgnの画像を表示することができない。この場合、表示画質決定部８０４ｂは、左右の眼に表示する表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispの値を元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgn以下にする、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispをｆｐｓ４_orgn以下にするといった処理のどちらか、もしくは両方を行う必要がある。

数式（４）に示される関係より、垂直解像度Ｎｙ４_disp、フレームレートｆｐｓ４_dispの画像を表示するために必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４_dispは数式（２６）で与えられる。

表示画質決定部８０４ｂは、Ｈｘ４_dispの値が、Ｈｘ４_max以下になるように解像度Ｎｙ４_dispおよびフレームレートｆｐｓ４_dispの値を決定する。

なお、本実施の形態においては、表示画質決定部８０４ｂは、前述の両眼融像の効果を想定して表示画像の解像度を決定する。左右の眼に表示される画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispの時、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する融像画像の垂直解像度Ｎｙ４_fusn（以下、融像画像のパラメータを「ｆｕｓｎ（ｆｕｓｉｏｎ）」で示す）と、Ｎｙ４_dispおよび元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの間には、数式（２７）の関係が成り立つ。

数式（２７）は、左右の眼で垂直方向の表示行が重ならないようにした場合、Ｎｙ４_fusnの値がＮｙ４_dispの値の２倍になることを示している。これは右眼に元画像の上半分、左眼に元画像の下半分を提示した場合などに該当する。この融像効果を利用することで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispを高くするために、表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispを元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの半分にまで下げても、左右の表示がその位置を適切に選択することで、ユーザが視認する表示画像の見かけ上の解像度の低下を防ぐことができる。

本実施の形態において表示画質決定部８０４ｂは、画像分析部８０１ｂが得た元画像の情報の内容から、フレームレートｆｐｓ４_dispの値を決定するためのフレームレート係数Ｆを決定する。図５４に表示画質決定部８０４ｂが保持するフレームレート係数Ｆの算出表の例を示す。

ここでフレームレート係数Ｆは、元画像フレームレートｆｐｓ４_orgnに対する左右の眼での表示画像のフレームレートの削減度合いを示す係数であり、表示画質決定部８０４ｂは、フレームレート係数Ｆの決定後、Ｆとｆｐｓ４_orgnを掛け合わせることで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispを決定する。フレームレート係数Ｆの値が１の場合は、表示画像のフレームレートの削減は行われず、元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnを表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispとして設定する。また、フレームレート係数Ｆの値が０に近いほど表示画像のフレームレートの削減が大きくなる。なおｆｐｓ４_dispの値が１を下回った場合には、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４_dispの値を１に設定する。図５４の表を用いた場合、表示画質決定部８０４ｂはスポーツなど動きの大きい映像に対してはフレームレートの削減幅を小さくし、ニュースなど文字情報が多く用いられる情報に対しては解像度を優先するようにフレームレート係数Ｆの値が決定される。

なお、表示画質決定部８０４ｂがフレームレート係数Ｆを算出する際に、フレームレートおよび解像度に対するユーザの嗜好情報を反映させても良い。図５５に画質補正値の一例としてのフレームレート係数補正値Ｆａの例を示す。図５５は、ユーザの嗜好情報とフレームレート係数補正値Ｆａとの関係を示す表であり、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが保持している。

この表を利用すれば、どのような情報に対してユーザがフレームレートを優先するかを設定することができる。つまり、ユーザがフレームレートを重視する情報ほど、フレームレート係数補正値Ｆａの値が高く設定されている。表示画質決定部８０４ｂは、ユーザプロファイル管理部８０５ｂからフレームレート係数補正値Ｆａを受け取り、フレームレート係数Ｆにフレームレート係数補正値Ｆａとを加算してから元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnと掛け合わせることで、修正フレームレートｆｐｓ４_dispを決定する。

なお、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が１を超える場合は、ｆｐｓ４_dispの値をｆｐｓ４_orgnに設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が０以下になる場合は、ｆｐｓ４_dispの値を１に設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａの値は、ユーザがユーザインターフェースを介して直接入力しても良いし、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが自動的に生成しても良い。この場合、ユーザが自分の好みに合ったフレームレートを適時設定することが可能になる。

また、前述のように、走査部１０３、１０８の垂直周波数Ｈｙと、表示画像のフレームレートｆｐｓの間には数式（１）の関係が成り立つ。従って、ユーザに表示する表示画像のフレームレートをｆｐｓ４_dispとした場合の、走査部１０３、１０８に求められる垂直方向の駆動周波数Ｈｙ４_dispは、数式（２８）で与えられる。ここでＨｙ４_dispの値が、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｈｙ４_maxを上回った場合、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４_dispの値を、Ｈｙ４_maxの二倍の値に修正する。

表示画質決定部８０４ｂは、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispの決定後、１フレームにつき、左右の眼にそれぞれ表示される表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙ４_dispを決定する。本実施の形態において、Ｎｙ４_dispの値は、数式（２９）で計算される。

ただし、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４_dispの値が表示画質決定部８０４ｂが定める最小解像度Ｙｍｉｎ以下になる場合は、Ｎｙ４_disp≧Ｙｍｉｎとなるように、数式（３０）に示す計算式でｆｐｓ４_dispの値を修正する。なお、Ｙｍｉｎの値は、ｆｐｓ４_disp≧１となるように設定されているものとする。

また、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４_dispの値が、Ｎｙ４_orgnの値を上回る場合、Ｎｙ４_dispの値をＮｙ４_orgnに設定し、ｆｐｓ４_dispの値を数式（３１）で与えられる計算式の値に設定する。

最後に表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の水平方向の解像度Ｎｘ４_dispを決定する。ここで、元画像の水平解像度Ｎｘ４_orgnが、走査部１０３、１０８が表示可能な垂直解像度Ｎｘ４を上回る場合には、Ｎｘ４の値をＮｘ４_dispの値として設定する。それ以外の場合には、Ｎｘ４_orgnの値をＮｘ４_dispの値として設定する。

なお、表示画質決定部８０４ｂは表示画像の垂直解像度を先に決定しておき、それを実現するためにフレームレートの値を削減する方法を取っても良い。この場合、解像度を優先した画像の表示を行うことが出来る。

なお、表示画像の垂直解像度およびフレームレートは、ユーザインターフェースを介してユーザが直接入力する形態をとっても良い。このユーザからの入力値を基にして、ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、図５５に示す表を自動生成しても良い。

なお、本実施の形態では、元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnを表示画像の解像度ｆｐｓ４_dispの上限として扱っているが、倍速駆動表示のように、元画像の本来のフレームレートｆｐｓ４_orgnより高いフレームレートの値をｆｐｓ４_dispに設定しても良い。この場合でも、数式（３）、数式（４）で示される制約を満たすように表示画像の解像度ｆｐｓ４_dispの値を設定する。この場合、ブレの少ない映像表示を行うことが可能になる。

（ステップ７０４ｂ）
本ステップでは、走査パターン決定部８０６ｂが、走査部１０３、１０８がレーザ光を走査する方法を決定する。

走査パターン決定部８０６ｂは、前ステップ７０３ｂで決定されたフレームレートｆｐｓ４_dispに従って、元画像からｆｐｓ４_disp／ｆｐｓ４_orgnのフレームを抽出して、抽出した各フレームに対して、以下の垂直走査範囲の決定と、表示画素の決定の処理を行う。

（垂直走査範囲の決定）
まず、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８のそれぞれが１フレームの間に、垂直方向にレーザを走査する範囲である垂直走査範囲を決定する。図５６Ａ〜図５６Ｃに垂直走査範囲の例を示す。図５６Ａに示す走査パターン１４０１では、１フレームの間に表示画像の高さと同じ範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｂに示す走査パターン１４０２では、１フレームの間に表示画像の高さの半分の範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｃに示す走査パターン１４０３では、１フレームの間に表示画像の高さの四分の１の範囲を垂直方向に走査している。

なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の眼の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲を別々に定めても良い。特に、垂直走査範囲が表示画像の高さと一致しない場合においては、左右の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲が重ならないようにすることで、両眼の融像効果により見かけ上の解像度を向上させることが出来る。

（表示画素の決定）
次に、前ステップで決定された垂直解像度Ｎｙ４_disp、水平解像度Ｎｘ４_dispに従って、走査部１０３、１０８が前述の垂直走査範囲の内で描画する画素を決定する。

本実施の形態においては、元画像の垂直解像度Ｎｘ４_orgnを表示画像の垂直解像度Ｎｘ４_dispで割った商をフレーム数Ｎｆとした時に、走査パターン決定部８０６ｂが、左右の走査部１０３、１０８のそれぞれが少なくともＮｆ枚のフレームで全画素を描画するように、１フレームでの画素の選択を行う。

例えば、フレーム数Ｎｆの値が２の場合、２フレームで全画素の表示を行うように、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレーム目では画像上半分を、次のフレームでは画像の下半分を描画するように走査パターンを決定する。

また、フレーム数Ｎｆの値が、２以上の場合、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレームで左右に表示される画素が重ならないように走査パターンの決定を行う。例えば、元画像のあるフレームに対して、右眼で上半分の画素を表示した際には、左眼では下半分の画素を表示するように走査パターンの決定を行う。また同様に、右眼で奇数行を表示した際には、左眼で偶数行を表示するように走査パターンの決定を行う。

上記のように左右の眼で１フレームでの表示画素が重ならないように走査パターンの決定を行うと、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する画像の垂直解像度Ｎｙ４_fusnを、Ｎｙ４_dispの倍にすることが可能になり、表示画像のフレームレートを保つために表示画像の解像度を低下させた場合においても、ユーザに表示する画像の見かけ上の解像度を向上させることが出来る。

以下、図５７〜図６３に左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果によってユーザが視認する表示画像の例を示す。

図５７は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの半分とき（Ｎｆ＝２）、つまり、表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。この例では、左眼が表示画像の上半分を表示しているときには、右眼では表示画像の下半分を表示する。また１フレームごとに、表示画像の上半分の表示と、下半分の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの半分である。

つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の３番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。

図５８は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターンおよび、両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に分割している。そして、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで１番上の走査領域を走査し、２番目のフレームで上から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで上から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番下の走査領域を走査する。一方、右眼用走査部１０８は、最初のフレームで１番下の走査領域を走査し、２番目のフレームで下から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで下から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番上の走査領域を走査している。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの四分の一である。

つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。

図５９は、図５８の変形例である。図５８との相違点は、右眼用走査部１０８が４つの走査領域のうち、上から３番目の走査領域、一番下の走査領域、一番上の走査領域、上から２番目の走査領域の順に走査している点である。

この例においても、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。

図５７〜図５９に示したように、各走査領域が垂直走査方向に連続した連続領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査角を小さくすることができる。

図６０は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの半分のとき（Ｎｆ＝２）、つまり表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、左眼が表示画像の奇数行の画素を表示しているときには、右眼では表示画像の偶数行の画素を表示する。また１フレームごとに、表示画像の奇数行の表示と、偶数行の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さと同じである。

図６１は、Ｎｙ４_dispがＮｙ４_orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の上半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の奇数行を、３番目のフレームで下半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の偶数行の画素をそれぞれ走査する。このとき右眼用走査部１０８は、左眼の表示行に隣接する行の表示が行われる。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。

図６２は、図６１の変形例である。図６２との相違点は、右眼用走査部１０８が最初のフレームで表示画像の下半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の偶数行を、３番目のフレームで上半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の奇数行をそれぞれ走査する。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。

図６３は、Ｎｙ４_dispがＮｙ４_orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、２番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、４番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）をそれぞれ走査する。一方、右眼用走査部１０８は、１番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、２番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、４番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）をそれぞれ走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の五である。

図６１〜図６３に示したように、各走査領域が垂直走査方向に離隔した離隔領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３と右眼用走査部１０８とが互いに隣接する画素を走査することになるので、高い融像効果を得ることができる。ただし、図５７〜図５９の例と比較すると、各フレームにおける走査部１０３、１０８の走査範囲は広くなる。

なお、図５７〜図６３は、一例であり、走査パターン決定部８０６ｂは、他の走査パターンを利用しても良い。また、上記の例では、Ｎｆの値が４までの例を示したが、Ｎｆの値が４以上であっても、左右の表示画素が重ならないように、同様の走査パターンを決定することができる。この場合、１フレームで表示するがその密度を上げることが可能になる。

垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４_orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に、右眼は下から順に１フレームごとに表示する方法をとっても良い。この場合、左右の眼で表示される画素の位置を分散させることができる。

また、垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４_orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に表示し、右眼は左眼に表示されている領域に隣接されている領域の画素を表示する方法を取っても良い。

また、垂直走査範囲が元画像の高さと同じで、Ｎｆの値がＮｙ４_dispのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、左眼のＬフレーム目には（ＮＭ−Ｎ＋Ｌ）行目の画素を表示し（Ｍは自然数）、右眼には左眼に表示されている画素と隣接する行の画素を表示する方法をとっても良い。なおこの時、Ｎ＋１以降のフレームの表示は１〜Ｎフレーム目までの表示を繰り返す。

なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の表示画素を完全に異なるように走査するのではなく、一部の画素が重なるように表示画素を選択する方法を用いても良い。この時、左右の融像効果によって得られる表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_fusnの値は低下するが、左右で同一の画素を表示することで、両眼による融像がしやすいという効果が得られる。

また、垂直走査範囲が少ないほど、走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数が少なくなるため、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｎｙ４_maxの値に応じて、垂直走査範囲の値を決定する方法をとっても良い。

なお、倍速駆動のようにｆｐｓ４_dispの値が、元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を上回る場合には、ｆｐｓ４_disp／ｆｐｓ４_orgnの値が１を上回る。その際には、前後のフレームをそのまま表示する、もしくは前後のフレームから差分フレームを生成するなどの処理を行って、ユーザに提示する画像を生成する。

（ステップ７０５ 画像制御）
本ステップでは、画像制御部８０７ｂが、前ステップ７０４ｂの結果に合わせて１フレームごとに光源１０１、１１０、及び走査部１０３、１０８の制御を行い、指定された走査パターンを実現する。

なお、ステップ７０４ｂとステップ７０３ｂは逆に行っても良い。その場合、走査パターンに適すように表示画像の解像度Ｎｘ４_disp、Ｎｙ４_dispとフレームレートｆｐｓ４_dispの決定が行われる。

また、本実施の形態では、垂直方向の走査を低速側として処理を行う例を挙げたが、水平方向と垂直方向を入れ替えた処理を行っても良い。

なお、上記した各実施の形態での制御処理は、専用のＨ／Ｗ（電子回路等）で実現されてもよいし、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクやＳＤカード等のメモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。

また、実施の形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適時変更が可能である。当然、本発明の実施の形態を組み合わせて用いることもできる。

次に、図６４〜図７３を参照して、上記の各実施形態に係るビーム走査型表示装置の代表的な用途を説明する。以降、各用途に実施の形態１に係るビーム走査型表示装置を適用したものとして説明するが、同様に実施の形態２〜４を適用することもできるし、実施の形態１〜４を任意の組み合わせで組み合わせて適用してもよい。また、ビーム走査型表示装置の用途は、下記のものに限定されないことは言うまでもない。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態５）
図６４〜図６８を参照して、本発明の実施の形態５に係るレーザ走査型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）を説明する。なお、図６４はＨＵＤの側面図、図６５はＨＵＤの鳥瞰図、図６６及び図６７は図６６の変形例、図６８は図６４のレーザ走査ユニット２６０２の詳細図である。

車２６０１の内部には、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０が埋め込まれている。レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、車２６０１のフロントガラス２６０３の下方（本実施形態では、インパネの内部）に取り付けられており、表示装置の小型化を図っている。

なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネの内部ではなく、インパネ外部に配置してもよい。この場合、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０の交換や位置の変更が容易になる。

なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネ部分ではなく天井２６０７に配置しても良い。この場合、インパネ部分に必要な容積を削減することが出来、車内の空間を広げることが可能になる。

なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、図６５に示すようにユーザを挟むように配置する方法のほかに、図６６に示すようにユーザの右側に両方ともが配置される方法をとっても良い。この場合、車体中央に走査ユニット２６０２を配置する必要がなくなるため、車中央の空間を広げ、デザイン性を高めることが可能になる（図６５では、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２が助手席との間に配置されている）。

レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって走査された光は、フロントガラス２６０３に取り付けられた偏向部１０４、１０７によって反射され、ハーフミラー２６０４を通過し、ドライバー２６０５の眼球２６０６、２６０９に到達することで映像が視認される。このようなＨＵＤでは、フロントガラス２６０３越しに外界風景を確認しながら、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって表示される地図情報や警告情報を見ることができ、ドライバー２６０５の安全性や利便性を向上させることが可能になる。ユーザの網膜上に投影されたレーザの反射光は、ユーザの眼前に設置されたハーフミラー２６０４によって反射され、光検出部２１４によって検出される。

なお、偏向部１０４、１０７は、図６７に示すようにフロントガラス２６０３上に別々に配置する方法の他に、図６５及び図６６に示すように１つのホログラム上に多重露光することで、一枚のホログラムミラーとして実現する方法を用いても良い。この場合、左眼用偏向部１０４および右眼用偏向部１０７それぞれの面積を広げることが可能になり、ユーザにより広い視野角の映像を表示することが可能になる。

また、ハーフミラー２６０４は、右眼用と左眼用の二つを用意しても良いし、一枚の横長形状のハーフミラーを用いても良い。

左眼用のレーザ走査ユニット２６０２は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、制御部１０５から構成されている。また、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０は、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、制御部１１１から構成されている。図６８に本実施の形態における左眼用のレーザ走査ユニット２６０２内の光源１０１、波面形状変更部１０２、偏向部１０４の構造の例を示す。

図６８における光源１０１は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから構成されている。なお、本実施の形態において光検出部２１４は光源１０１中には含まれず、図６４に示されるように車２６０１の天井２６０７に設置されている。この構成をとることで、ユーザの網膜と光検出部２１４までの距離を短くすることができ、網膜上のスポットサイズを検出することが容易になる。

図６８における波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部３００１と、焦点距離垂直成分変更部３００２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態における焦点距離水平成分変更部３００１および焦点距離垂直成分変更部３００２は、シリンドリカルレンズの位置を変更することによって、水平方向および垂直方向の曲率を変更する。

なお焦点距離水平成分変更部３００１及び焦点距離垂直成分変更部３００２は、図２に示される焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２と同様に、シリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで波面形状の変更を行っても良い。この場合、ミラーを高速に振動させることで、解像度の高い画像やフレームレートの高い動画を表示する際でも波面形状を適切に変更することが可能になる。

なお、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０については、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２と同様の構造をとるため説明は省略する。

また、本実施の形態における偏向部１０４、１０７は、透過型のホログラムによって実現されている。本実施の形態において偏向部１０４、１０７はフロントガラス２６０３の内側（車内側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製作されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれの光源からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製作することで、透過型のディスプレイとできる。

なお、偏向部１０４、１０７は、フロントガラス２６０３に自由に着脱できるようにしてもよい。この場合、ディスプレイの表示が不要な場合は偏向部１０４、１０７を外すことにより、フロントガラス２６０３の透過性を保ち、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。

本発明の実施の形態においては、ユーザの眼前にハーフミラー２６０４を設置することで、ユーザの網膜上からの反射光を光検出部２１４に反射させる。ハーフミラー２６０４は、車２６０１の天井２６０７に支持棒２６０８によって取り付けられている。この構造によってユーザの頭部への装置の装着を強制することなしに、ユーザの網膜上のスポットサイズの検出を行うことができる。なお、ハーフミラー２６０４および光検出部２１４は、車２６０１の天井２６０７に設置するのではなく、ドライバー２６０５の眼鏡や帽子に設置しても良い。この場合、ドライバー２６０５の頭が前後に動いてもハーフミラー２６０４に頭が接触する可能性が減るため、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。なお、光検出部２１４は、左眼用と右眼用の二つを用意する方法のほかに、どちらか片方の眼からの反射光を検出する光検出部２１４を１つだけ設置してもよい。この場合、光検出部２１４を増やすこと無くユーザの視線方向を検出することができるため、ビーム走査型表示装置のコストを削減することができる。

制御部１０５、１１１は、ＨＵＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４の動作が制御部１０５によって制御される。

本実施の形態において光検出部２１４は天井２６０７に配置され、制御部１０５、１１１はインパネ内部に設置されているが、光検出部２１４と制御部１０５、１１１間の通信は車２６０１の内部を有線ケーブルを這わせることで行っても良いし、無線通信で行っても良い。

なお、制御部１０５、１１１は、どちらか片方のみを設置し、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０の両方を制御する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置のサイズを小さくすることが可能になる。

本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。

（実施の形態６）
次に、図６９〜図７２を参照して、実施の形態６に係る双眼鏡３１０１を説明する。なお、図６９は双眼鏡３１０１の鳥瞰図、図７０は双眼鏡３１０１の左眼側表示部３１０１ａの側面図、図７１は双眼鏡３１０１の右眼側表示部３１０１ｂの側面図、図７２は図６９の変形例を示す図である。

まず、図６９に示されるように、双眼鏡３１０１は、ユーザの左眼に画像を表示する左眼側表示部３１０１ａと、ユーザの右眼に画像を表示する右眼側表示部３１０１ｂとを備える。次に、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂは、それぞれカメラ３１０３、３５０２を備えている。そして、ユーザ３１０５は双眼鏡３１０１を覗き込むことでカメラ３１０３、３５０２が撮影した映像や、双眼鏡３１０１の外部入力端子に接続された外部の映像機器からの映像を視認することができる。この構成をとることで、ユーザ３１０５はＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要がなくなり、屋外で簡単にビーム走査型表示装置を利用することが可能になる。

図７０に示されるように、左眼側表示部３１０１ａは、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、制御部１０５、カメラ３１０３、及び折り返しミラー３１０２から構成され、左眼３１０６に映像を表示する。一方、図７１に示されるように、右眼側表示部３１０１ｂは、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、偏向部１０７、制御部１１１、カメラ３５０２、及び折り返しミラー３５０１から構成され、右眼３１０４に映像を表示する。

上記の実施形態においては、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂそれぞれがカメラ３０１３、３５０２を有する例を示したが、これに限ることなく、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとで同一のカメラを共通して使用してもよい。ただし、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとに設置された２台のカメラ３１０３、３５０２で右眼用と左眼用の画像を別々に撮影し、表示するようにしてもよい。これにより、ユーザの両眼に対して視差のある映像を表示することができるため、立体的な映像を表示することが可能になる。

図７０及び図７１における光源１０１、１０９は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３と、光検出部２１４とから構成される。

図７０及び図７１における波面形状変更部１０２、１０９は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態においては、図２に示すようにシリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで垂直方向および水平方向の波面形状の変更を行う。

波面形状変更部１０２、１０９からのビームはそれぞれ、折り返しミラー３１０２、３５０１を経由して、走査部１０３、１０８によって走査されて、偏向部１０４、１０７にそれぞれ入射する。

偏向部１０４、１０７は、双眼鏡３１０１の接眼部分に配置される接眼レンズであり、走査部１０３、１０８からの光をユーザの瞳孔上に集光する。なお、偏向部１０４、１０７は凸レンズではなく、透過型ホログラムであってもよい。この場合、接眼レンズ部分を薄くすることができ双眼鏡３１０１を小型化することができる。

また、偏向部１０４、１０７をホログラムで実現する場合には、図７２に示すように偏向部１０４、１０７を別々に配置するのではなく、図６９に示すように偏向部１０４、１０７を多重露光した一枚のホログラムを用いても良い。この場合、ユーザに対して広視野角の映像を表示することが可能になる。

ユーザの網膜上からの反射光は、入射光と同じ経路を逆向きに辿った後、光検出部２１４によって検出される。

制御部１０５、１１１は、双眼鏡３１０１の各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４、及びカメラ３１０３、３５０２の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。

本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。

なお、光源１０１、１１０については、光源１０１からのビームをプリズムなどで分光し、左右の眼の表示に用いる波面形状変更部１０２、１０９にそれぞれ入射する方法をとっても良い。この場合、必要な光源が減るため双眼鏡３１０１を小型化することができ、また消費電力を抑えることが可能になる。

（実施の形態７）
図７３に、本発明の実施の形態７におけるレーザ走査型の卓上型ディスプレイ３４０１の構成図（側面図）を示す。

卓上型ディスプレイ３４０１は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、及び制御部１０５から構成されている。具体的には、筐体の内部に光源１０１、波面形状偏向部１０２、走査部１０３、及び制御部１０５が収納されており、筐体の表面に偏向部１０４によって構成される表示面を有する。そして、双眼鏡３１０１と同様に、左側表示部と右側表示部とを備える。

そして、ユーザは、この卓上型ディスプレイ３４０１を机に設置して利用する。図７３の構成をとることで、ユーザはＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要が無くなる。また双眼鏡３１０１のように長時間、手で装置を支持する必要もなくなるため負担無く、長時間に亘って卓上型ディスプレイ３４０１を使用することが可能になる。

本発明にかかるビーム走査型表示装置は、右眼用走査部、左眼用走査部などを有し、表示装置、表示システム、表示方法、表示プログラム、などの用途にも応用できる。

本発明は、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置に関するものである。

従来、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置において、レーザ光を２次元走査して、眼の網膜に直描する方式（以下、レーザ走査方式、と記す）がある。（例えば、特許文献１参照）。レーザ走査方式の表示装置は、網膜走査ディスプレイ（Ｒｅｔｉｎａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＲＳＤ）、網膜照射ディスプレイ、網膜直描ディスプレイ、レーザ走査ディスプレイ、直視型表示装置、仮想網膜ディスプレイ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅｔｉｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＶＲＤ）、などとも呼ばれている。

図１Ａ及び図１Ｂに眼鏡型のＨＭＤの構造の例を示す。図１Ａ及び図１Ｂでは、眼鏡フレームにレーザ光を発光する光源１０１、１１０、レーザ光の波面を制御する波面形状変更部１０２、１０９、及びレーザ光を二次元方向に走査する走査部１０３、１０８を搭載している。レーザ光は、走査部１０３、１０８によって眼鏡のレンズ１１、１２に向かって投影され、レンズ１１、１２の表面に備えられた偏向部１０４、１０７によって反射される。そして、このレーザ光がユーザの眼に入射し、網膜上に画像を形成する。ここで、偏向部１０４、１０７には、ハーフミラーやホログラム光学素子（ＨＯＥ：Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）などが用いられており、ユーザは外の景色とレーザによって描かれる画像の両方を同時に視認することが可能になる。また、走査部１０３、１０８には、一枚の単板ミラーを一軸、もしくは二軸方向に振動させることでレーザ光を二次元方向に走査するミラーデバイスなどが用いられる。

また、両眼に映像を表示するタイプのＨＭＤでは、左右の眼に対して表示する映像の画素を変えることで、見かけ上の解像度を上げる先行例が存在している（例えば特許文献２参照）。この先行例では、右眼に奇数列、左眼に偶数列といったように互いに補完する画素を表示することで、ユーザには左右の表示画素が合成された画像を提示することを可能にしている。

特開平１０−３０１０５５号公報 特開平９−０６１７７６号公報

しかしながら、レーザ走査方式の表示装置においては、表示する画像の解像度や、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難という課題がある。まず、走査部１０３、１０８として単板ミラーを振動させるミラーデバイスを用いると、ミラーの大きさが、表示画像の高画質化の際の課題になる。

ミラーデバイスでは、図７４に示すように、単板ミラー３０１を第一の回転軸Ｘおよび第一の回転軸Ｘと直交する第二の回転軸Ｙにそって振動させることで、ミラーに入射するレーザ光３０４の反射方向を変更し、二次元走査を行う。

図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７５に示す。この図に示されるように、レーザ光は走査軌跡５０２を描くことで、ユーザの眼に対して表示画像５０１を表示するように、走査部１０３によって二次元走査される。この例では、走査部１０３の回転軸Ｘ方向が表示画像５０１の水平方向、回転軸Ｙ方向が表示画像５０１の垂直方向に対応するように図１のＨＭＤが設計されている。また、回転軸Ｘ方向（Ｙ軸回り）にミラーが振動する周波数を、水平方向の駆動周波数Ｈｘ、回転軸Ｙ方向（Ｘ軸回り）にミラーが振動する周波数を垂直方向の駆動周波数Ｈｙで表現する。図７５に示す走査軌跡５０２では、垂直方向にレーザが一回走査される間に、水平方向に複数回走査が行われる。一般に二軸ミラーによる駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙのうち、低速な側が表示画像５０１のフレームレートを決定する。図７５の例では、垂直方向にビームが一回走査される間に、画像の１フレームが表示される。また逆方向にビームが走査される間にも画像の１フレームが表示される場合、垂直方向にレーザが一往復する間に、２フレームの映像が表示されることになるため、駆動周波数Ｈｙと画像のフレームレートｆｐｓの間には、数式（１）の関係が成り立つ。

また、走査部１０３に入射したレーザ光３０４は、図７６に示されるように、ミラーの振動に合わせて回転軸Ｘの方向に走査角α、回転軸Ｙの方向に走査角βで走査されている。ここで走査角α、βとは、走査部１０３によって走査されるレーザ光の範囲を示す角度である。図７６に示すように、レーザ光が一番左側に走査されたときのレーザ光の進路と、一番右側に走査されたときのレーザ光の進路がなす角度を水平走査角αとして表現する。また同様に、レーザ光が一番上方に走査されたときのレーザ光の進路と、レーザ光が一番下方に走査されたときのレーザ光の進路とがなす角度を垂直走査角βとして表現する。

ここで、走査部１０３に含まれる単板ミラー３０１の直径をＤとし、図１のＨＭＤで表示される表示画像５０１の水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、一般に数式（２）および数式（３）の関係が成り立つ。

そのためレーザ走査型の表示装置では、表示の解像度を上げるためには走査角α、βもしくは走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくする必要がある。

しかしながら、走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくした場合、単板ミラー３０１の重量が増加する。その結果、走査角α、βや単板ミラー３０１の駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になり、表示画像５０１のフレームレートｆｐｓの低下を招く。また、走査角α、βを上昇させると、単板ミラー３０１を大きく動かす必要があるため、駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になる。また、単板ミラー３０１を動かすための駆動素子（アクチュエーター）の巨大化や消費電力の増大、駆動音の増大などを招き、走査部１０３を眼鏡型ＨＭＤに搭載することが困難になる。さらに、走査部１０３の駆動周波数と解像度の関係も、ビーム走査表示装置において高画質化を行う上での課題になる。

図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光３０３が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７７に示す。この図に示されるように、レーザ光３０３は、走査部１０３によって二次元走査されることによって、図７７に示すような走査軌跡６０２ｃを描く。その結果、ユーザの眼に対して表示画像６０１ｃを表示する。この時、走査軌跡６０２ｃが、表示画像６０１ｃの表示行と上手く重なるようにオーバースキャン領域Ｏｒ、Ｏｌが設定される。表示画像６０１ｃに対して、一般にオーバースキャン領域を含めた走査軌跡６０２ｃの走査領域に対して、表示画像６０１ｃが占める割合を、オーバースキャン率Ａで示す。

ここで、図１のＨＭＤで表示される表示画像６０１ｂの水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、表示画像の垂直解像度Ｎｙと、フレームレートｆｐｓと、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘの間には、一般に数式（４）の関係が成り立つ。この数式（４）に示されるように、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘに上限がある場合、表示画像の垂直解像度Ｎｙとフレームレートｆｐｓの両方を同時に上昇させることは困難になる。

また、広視野の映像を表示するために、走査部１０３、１０８の走査角α、βを大きくした場合にも、単板ミラー３０１が一周期の間に動く距離が大きくなるため、駆動周波数の低下を招く。そのためミラーデバイスを用いたビーム走査型ＨＭＤでは、広視野の表示画像のフレームレートと解像度を同時に高くすることが困難になる。

また、眼鏡型ＨＭＤのように偏向部１０４、１０７に対して斜めに画像を投影する場合には、画像が台形形状に歪むため、この歪みを補正するために画像の視野角が狭くなるという課題がある。

図１に示されるように、走査部１０３、１０８からの光は、それぞれ偏向部１０４、１０７に対して斜めに投影される。一般に、スクリーンに対して、斜め位置から矩形映像を投影した場合、スクリーンに投影される画像には台形歪み、もしくはキーストーンと呼ばれる歪みが発生するため、眼鏡型ＨＭＤにおいてもユーザの眼に台形に歪んだ画像が投影されることになる。

点光源Ｏからの矩形映像を、スクリーンＳに対して斜めに入射した場合に生じる台形歪みを図７８および図７９を用いて例示する。図７８はスクリーンＳの上方からの図、図７９はスクリーンＳの正面からの図である。この例では、図７８及び図７９に示されるように、点光源Ｏからの光は、スクリーンＳに対して左斜め手前から入射される。このため、図７８に示されるように、点光源ＯとスクリーンＳまでの距離が、投影画像の左辺Ｌ1と右辺Ｌ２とで異なる。

また、図７９に示されるように、点光源Ｏからの投射映像は、縦方向に投射角θで広がるため、点光源Ｏからの距離が離れるほど、スクリーン上の投影画像の辺の長さは長くなる。このためスクリーンＳ上の投影画像４０１ａは、台形形状に歪むことになる。

しかしながら、眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、この斜め投影に関する対策がなされていない。なお、点光源Ｏがレーザと走査部ではなく、液晶素子や有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイからなる場合においても、この課題は発生する。

現在市販されているフロントプロジェクタ等では、台形歪みに対応するために画像処理による補正が行われる。図８０に画像処理による台形歪みの補正の例を示す。台形形状の補正前画像５０１ａの上底もしくは下底の内、短い方の辺の長さに合わせて、矩形の表示領域を決定する。そして、矩形領域からはみ出す部分では画像の表示を行わないことで、ユーザに対しては矩形の補正後画像５０２ａを表示できる。しかし、この方法では補正前画像５０１ａの一番短い辺の長さにあわせて、表示画像の大きさが決まるため、結果として視野が狭い画像しか表示できないという課題があった。

このようにビーム走査型表示装置においては、走査部１０３、１０８の大きさや駆動周波数、そして走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係などから解像度、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難になる。眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、広視野化と、画質向上の両立に関する対策がなされていない。

特許文献２では、左右の解像度を落としてもユーザが視認する表示映像の解像度を保つ方法が開示されている。しかしながら、ビーム走査型表示装置特有のフレームレートと解像度に関する課題には触れられていない。また、フレームレートと解像度のどちらかを優先する方が適切なのかは、画像の内容によって異なる。スポーツ番組など動きの激しい映像は、フレームレートを優先するべきだが、静止画像のような場合は、解像度を優先する必要がある。特許文献２では、このような情報の内容によるフレームレートや解像度の変更などについても考慮されていない。

本発明は前記課題を解決するもので、画像表示装置において、左右の映像の表示を適切に変化させることで、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する映像の見かけ上の画質を向上させることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、ユーザの網膜に画像を表示する画像表示装置であって、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。

本構成によって、片方の眼で広い画角の画像を低画質で表示し、他方の眼で狭い画角の画像を高画質表示し、見かけ上の画質向上と表示画像の広視野化を行うことが可能になる。

また、前記左眼用画像出力部は、左眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する左眼用光源と、前記左眼用光源からのビームを前記左眼用偏向部に走査させる左眼用走査部とを含み、前記右眼用画像出力部は、右眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する右眼用光源と、前記右眼用光源からのビームを前記右眼用偏向部に走査する右眼用走査部とを含むようにしてもよい。本構成によって、眼鏡に搭載する画像表示装置を小型化、省電力化しながら、映像の台形歪を防止することができる。

また、前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの一方に前記元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第１の走査角より大きく、且つ前記元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部と、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記走査範囲設定部によって設定された走査角に応じて、画質の異なる前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力させる画質設定部とを備えてもよい。

一実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１のフレームレートの画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させるフレームレート設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高いフレームレートで表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上のフレームレートを向上させることが可能になる。

他の実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１の解像度の画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる解像度設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。

また、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とは、互いにサイズが異なっており、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのサイズが大きい側に前記第１の走査角でビームを走査させ、サイズが小さい側に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。

本発明に係る画像表示装置は、さらに、ユーザの視線を検出する視線検出部を備え、走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの前記第１の走査角が設定された側に、前記視線検出部の検出結果に基づいてユーザの視線位置を含む領域にビームを走査させる。本構成によって、ユーザの視線が動いた場合でも、ユーザの中心視野には高画質の画像を提示することが可能になる。

また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの利き目に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。

また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの視力の高い方の眼に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。

また、前記制御部は、前記元画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれの走査領域が異なるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる前記走査パターン決定部を含んでもよい。本構成によって、右眼と左眼で異なる部分の画素が表示され続けることを防ぎ、ユーザが画像を見るときの違和感を低減することができる。

一実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部が前記第２の方向に隣接する画素を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。

他の実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれが前記第２の方向に連続した走査領域を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。

また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とで前記第２の方向の走査方向が反対向きになるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、右眼と左眼で表示する画素が重なることを避けることができ、両眼による融像効果の効果を上げることができる。

前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の最大駆動周波数に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正した補正画像を生成する表示画質決定部を含み、前記走査パターン決定部は、前記表示画質決定部によって生成された前記補正画像を複数の走査領域に区分し、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、走査部の駆動周波数の上限により、フレームレートを保つために、左右の眼の解像度を下げる場合においても、左右の眼の融像効果を利用することでユーザが視認する画像の解像度の低下を抑えることができる。また倍速駆動など画像の本来のフレームレートより、高速なフレームレートで画像を表示する際の解像度の低下を抑えることが可能になる。

また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記表示画質決定部は、前記元画像のフレームレートを、前記元画像を表示するのに必要とされる前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の駆動周波数、及び前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の最大駆動周波数のうちのいずれか小さいほうの２倍に補正してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によって見かけ上の解像度を保ちながら、表示画像のフレームレートを高く設定することが可能になる。

さらに、前記表示画質決定部は、補正された前記フレームレートと前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の第１の方向の駆動周波数から算出される前記第２の方向の表示画素数が、前記元画像のフレームレートが１以上となる予め定められた値以上で、且つ前記元画像の前記第２の方向の表示画素数以下となるように、補正された前記フレームレートを再補正してもよい。本構成によって、走査部の性能を最大に利用できるように、表示画像のフレームレートや解像度を設定することが可能になる。

また、前記走査パターン決定部は、前記元画像を、前記左眼用画像もしくは前記右眼用画像のいずれかの全画素数を前記表示画質決定部によって補正された各フレームの表示画素数で除した商に該当する数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、最小限のフレーム数で、表示画像の全画素を用事することが可能になる。

また、前記表示画質決定部は、さらに、前記元画像の内容を示すコンテンツ情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によってスポーツなど動きの大きい画像はフレームレートを高くし、ニュースなど文字情報が多い画像は解像度をあげるなど、画像に応じた適切な画質を選択することが可能になる。

制御部は、さらに、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値を保持するユーザプロファイル管理部を含み、前記表示画質決定部は、前記元画像のコンテンツ情報に対応する前記画質補正値に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、スポーツやニュースなど情報の種類ごとにユーザの好みの画質を設定し、それに応じたフレームレートおよび解像度の変更を行うことが可能になる。

また、前記ユーザプロファイル管理部は、さらに、ユーザの視力に関する情報を保持し、前記表示画質決定部は、前記ユーザプロファイル管理部が保持するユーザの視力に関する情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、視力の悪いユーザに対しては解像度よりフレームレートを優先して画質の変更を行う、といった処理を行うことが可能になる。

本発明の画像表示装置は、さらに、該画像表示装置を駆動するためのバッテリーと、前記バッテリーの残量を検出する電源管理部と、前記電源管理部の検出結果に応じて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の両方の駆動周波数の最大値を変更する駆動周波数決定部とを備えてもよい。本構成によって、バッテリー残量が少ないときには走査部によるバッテリーの消費を抑え、表示装置の駆動時間を長く保つことが可能になる。

前記左眼用走査部が走査するビームが前記左眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記左眼用画像が前記左眼用偏向部上で台形形状に歪んだ左眼用歪画像となり、且つ前記右眼用走査部が走査するビームが前記右眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記右眼用画像が前記右眼用偏向部上で台形形状に歪んだ右眼用歪画像となる場合において、前記制御部は、前記左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、前記第１の辺に直交し、且つ前記第１の辺の端点と前記左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域、及び前記右眼用画像の長辺の一部を前記第１の辺と同じ長さの第３の辺とし、前記第３の辺に直交し、且つ前記第３の辺の端点と前記右眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第４の辺とする矩形形状の右眼用矩形領域を決定する矩形領域決定部と、前記第１の辺を高さとし、前記第２の辺と前記第４の辺との和を幅とした補正画像となるように、前記元画像の高さ及び幅のうちの少なくともいずれか一方を調整する縦横比調整部と、前記左眼用偏向部上に前記左眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記左眼用歪画像と反対向きに歪ませた左眼用補正画像、前記右眼用偏向部上に前記右眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記右眼用歪画像と反対向きに歪ませた右眼用補正画像を生成する歪補正部と、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用矩形領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用矩形領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる出力画像制御部とを含んでもよい。

本構成によって、メガネ形のＨＭＤを実現時に生じる画像の台形歪みの補正に、両眼の融像効果を活用でき、従来の台形補正よりも大きな垂直視野角を保った台形歪み補正が可能になる。

一実施形態として、前記矩形領域決定部は、前記左眼用歪画像の短辺が前記右眼用画像の長辺に含まれ、且つ前記右眼用画像の短辺が前記左眼用歪画像の長辺に含まれるように、前記左眼用画像と前記右眼用歪画像とを重ね合わせたときに、前記第２及び第４の辺が、前記左眼用歪画像及び前記右眼用歪画像それぞれの斜辺の交点を通る直線となるように、前記左眼用矩形領域及び前記右眼用矩形領域を決定してもよい。

また、前記制御部は、前記第１の辺の対辺を長辺とし、前記左眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第４の辺より短い左眼用残領域、及び前記第３の辺を長辺とし、前記右眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第２の辺より短い右眼用残領域を決定する残領域決定部を含み、前記出力画像制御部は、さらに、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用残領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用残領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させてもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の右辺と左辺が滑らかな直線になる効果がある。

一実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記左眼用残領域、及び前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させ、且つ前記右眼用残領域、及び前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させてもよい。

他の実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させ、且つ前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させてもよい。

本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像に輝度のムラが生じることを防ぐ効果がある。

また、前記矩形領域決定部は、前記補正画像の幅と高さとが、１６：９または４：３の比率となるように前記左眼矩形領域および前記右眼矩形領域の形状を決定してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の形状がアスペクト比１６：９もしくは４：３の映像視認に適したものになる。

また、前記矩形領域決定部は、ユーザの左右の眼の視力の差が一定値以上の場合に、視力の高い方の眼に対応する矩形領域が最大、且つ視力の低い方の眼に対応する矩形領域が０になるように、前記左眼矩形領域と前記右眼矩形領域の形状を決定し、前記残領域決定部は、視力の高い方の眼に対応する残領域が０、且つ視力の低い方の眼に対応する残領域が最大になるように、前記左眼残領域と前記右眼残領域の形状を決定してもよい。本構成によって、視力の悪いほうの眼の影響を除去して台形歪みの補正を行うことができる。

本発明に係る表示方法は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとを含む。

本発明に係るプログラムは、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる。

本発明に係る集積回路は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。

なお、本発明は、このようなビーム走査型表示装置として実現できるだけでなく、ビーム走査型表示装置の機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。また、本発明は、このような表示装置の機能を実現する集積回路として実現したりもできる。

本発明に係る眼鏡型ヘッドマウントディスプレイは、上記の画像表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置され、ユーザの左眼に対面する位置に前記左眼用偏向部を有する左眼用レンズと、ユーザの右眼の位置に配置され、ユーザの右眼に対面する位置に前記右眼用偏向部を有する右眼用レンズと、一端が前記左眼用レンズに連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプルと、一端が前記右眼用レンズに連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプルとを備える。

本発明に係る自動車は、上記の画像表示装置と、前記左眼用偏向部偏向部及び前記右眼用偏向部を有するフロントガラスとを備える。

本発明に係る双眼鏡は、前記左眼用偏向部を有する左眼用接眼レンズと、前記右眼用偏向部を有する右眼用接眼レンズとを備える。

本発明に係る卓上型ディスプレイは、上記の画像表示装置と、前記表示装置を収納する筐体と、前記筐体の表面に前記左眼用偏向部及び前記右眼用偏向部によって構成される表示面とを備える。

眼鏡型のＨＭＤでの見かけ上の画質向上に、両眼の融像効果を活用でき、走査部の性能を抑えたまま、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートもしくは見かけ上の解像度を向上させることができる。

図１Ａは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の平面図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の側面図である。 図２は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の詳細構成図である。 図３は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。 図４Ａは、ユーザの左眼に投影する左眼用画像の例である。 図４Ｂは、ユーザの右眼に投影する右眼用画像の例である。 図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂを投影したときに、融像効果によってユーザが認識する全体像を示す図である。 図５は、人間の視野と視力の関係を示した表である。 図６は、本発明の実施の形態１における表示画像の見かけ上のフレームを向上させる処理のフローチャートである。 図７Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。 図７Ｂは、図７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。 図７Ｃは、図７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。 図８Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。 図８Ｃは、図８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。 図９Ａは、ユーザの視線位置を中心として中心画像を設定した例を示す図である。 図９Ｂは、図９Ａの元画像とユーザの視線との関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態１において、走査部の水平走査角と、ユーザに表示される画像の水平画角の関係を示した図である。 図１１は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。 図１２は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。 図１３は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。 図１４は、本発明の実施の形態１において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。 図１５は、本発明の実施の形態２における広視野用走査部と偏向部の配置図である。 図１６は、本発明の実施の形態２における狭視野用走査部と偏向部の配置図である。 図１７Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。 図１７Ｂは、図１７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。 図１７Ｃは、図１７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。 図１８Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。 図１８Ｂは、図１８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。 図１８Ｃは、図１８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。 図１９は、本発明の実施の形態２における表示画像の見かけ上の解像度を向上させる処理のフローチャートである。 図２０は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。 図２１は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。 図２２は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。 図２３は、本発明の実施の形態２において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。 図２４は、本発明の実施の形態３におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。 図２５は、偏向部上での投影画像の歪みを示した図である。 図２６は、台形歪みの補正手順を示したフローチャートである。 図２７は、走査部と偏向部の位置関係を示した図である。 図２８は、偏向部上の台形歪みを示した図である。 図２９は、左眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。 図３０は、右眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。 図３１は、ユーザが視認する画像の形状を示す図である。 図３２は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。 図３３は、右眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。 図３４は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。 図３５は、本発明の実施の形態３における左右の眼に表示する画像の変形手順を示したフローチャートである。 図３６Ａは、元画像の縦寸法と横寸法とを示す図である。 図３６Ｂは、図３６Ａの元画像の縦横比を調整して生成した補正画像を示す図である。 図３７は、補正画像のうちの左眼に表示する画像領域を示した図である。 図３８は、補正画像のうちの右眼に表示する画像領域を示した図である。 図３９は、図３７の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。 図４０は、図３８の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。 図４１は、図３９の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。 図４２は、図４０の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。 図４３は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域を抽出した状態を示す図である。 図４４は、右眼用偏向部上の投影像から残領域を抽出した状態を示す図である。 図４５は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。 図４６は、補正画像のうち、左眼に表示する画像領域を示した図である。 図４７は、補正画像のうち、右眼に表示する画像領域を示した図である。 図４８は、本実施の形態３における典型例を説明するための図である。 図４９は、本発明の実施の形態４におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。 図５０は、表示画像のフレームレートと解像度を変更する処理のフローチャートである。 図５１は、表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。 図５２は、元画像に付加されているメタデータの例を示す図である。 図５３は、バッテリー残量と、周波数補正値との関係を示す図である。 図５４は、元画像のコンテンツ情報と、フレームレート係数との関係を示す図である。 図５５は、コンテンツ情報と、フレームレート係数補正値との関係を示す図である。 図５６Ａは、走査部による垂直走査範囲の一例を示す図である。 図５６Ｂは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。 図５６Ｃは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。 図５７は、左右の走査部における走査パターンの一例を示す図である。 図５８は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図５９は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６０は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６１は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６２は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６３は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。 図６４は、本実施の形態５におけるＨＵＤの側面図である。 図６５は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の一例を示す図である。 図６６は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。 図６７は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。 図６８は、図６４に示すＨＵＤの詳細構成図である。 図６９は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の一例を示す図である。 図７０は、図６９に示す双眼鏡の左眼側表示部を示す図である。 図７１は、図６９に示す双眼鏡の右眼側表示部を示す図である。 図７２は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の他の例を示す図である。 図７３は、本実施の形態７における卓上型ディスプレイを示す図である。 図７４は、ビームを二次元走査するミラーの回転軸の例を示す図である。 図７５は、走査部によって走査されたレーザ光が偏向部上に描く軌跡を示した図である。 図７６は、走査部と偏向部の配置図の例を示す図である。 図７７は、オーバースキャン領域を考慮した場合の走査パターンの例を示す図である。 図７８は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の鳥瞰図である。 図７９は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の正面図である。 図８０は、従来技術による台形歪みの補正を示した図である。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１Ａ〜図３を参照して、本発明の実施の形態１に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａはビーム走査型表示装置の正面図、図１Ｂはビーム走査型表示装置の側面図、図２は図１Ａの一部の詳細図、図３は実施の形態１に係るビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。本発明の実施の形態１に係る眼鏡型のビーム走査型表示装置は、表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置される左眼用レンズ１１と、ユーザの右眼の位置に配置される右眼用レンズ１２と、一端が左眼用レンズ１１に連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプル１３と、一端が右眼用レンズ１２に連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプル１４とを備える。

表示装置は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示されるように、表示画像を構成する各画素を描画するビームを出力する光源１０１、１１０と、光源１０１、１１０から出力されたビームの波面形状を変更する波面形状変更部１０２、１０９と、波面形状変更部１０２、１０９から出力されたビームを偏向部１０４、１０７に向かって２次元走査する走査部１０３、１０８と、走査部１０３、１０８の走査光をユーザの眼に向かう方向に偏向する偏向部１０４、１０７と、前述の各部を制御する制御部１０５、１１１と、ヘッドホン部１０６、１１２とを備える。

なお、左眼用光源１０１、左眼用波面形状変更部１０２、及び左眼用走査部１０３で左眼用画像出力部１００を構成する。同様に、右眼用光源１１０、右眼用波面形状変更部１０９、右眼用走査部１０８で右眼用画像出力部（図示省略）を構成する。

なお、この実施形態においては、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、制御部１０５、１１１、及びヘッドホン部１０６、１１２がテンプル１３、１４に収納され、偏向部１０４、１０７がレンズ１１、１２のユーザの眼に対面する側に配置されている。

なお、本明細書においては、「左眼用レンズ１１」と「右眼用レンズ１２」とを総称して「レンズ１１、１２」と称することがある。同様に、他の構成要素（画像等も含む）についても、左眼用と右眼用とを総称するときには、「左眼用」及び「右眼用」の語を省略することがある。

光源１０１、１１０は、ビームを出力する。出力するビームは、図２に示すように、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから出力される各レーザ光を合波したレーザ光であり、各色レーザ光源２１１、２１２、２１３からの出力を適切に変調することで、任意の色のレーザ光を出力できる。さらに、波面形状変更部１０２、１０９や走査部１０３、１０８と連動させて変調することで、ユーザの眼の網膜上に映像を表示できる。

なお、この実施形態における緑色レーザ光源２１３は、赤外線を出力する半導体レーザ光源と、赤外線を緑色に変換するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２次高調波発生）素子とを組み合わせて緑色レーザを出力する。ただし、上記の構成に限ることなく、緑色の半導体レーザ光源２１３を採用してもよい。また、各レーザ光源２１１、２１２、２１３は、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオード等であってもよい。

なお、光源１０１、１１０は、図２に示されるように、光検出部２１４を含んでもよい。光検出部２１４は、ユーザの眼の角膜からの反射光の強度を検出することで、ユーザの視線方向を検出できる。偏向部１０４、１０７により眼の方向へ偏向されたビームの多くは、角膜表面に対して斜めから入射するが、眼球に対して正面からのビームは、角膜表面に対して垂直に入射するために、ビームの反射率が比較的高くなる。このような性質を利用することにより、反射光の強度から視線方向を検出できる。

波面形状変更部１０２、１０９は、光源１０１、１１０からのビームの波面形状をそれぞれ変化させて、偏向部１０４、１０７で偏向されたビームのスポットサイズを所定の範囲内となるようにする。

ビームの「スポットサイズ」とは、ユーザの眼の網膜でのスポットサイズとして、以後説明するが、瞳孔でのスポットサイズ、角膜でのスポットサイズ、偏向部１０４、１０７でのスポットサイズでもよい。網膜でのスポットサイズは、表示する画素サイズと同一である。また、「波面形状」とは、ビーム波面の３次元形状であり、平面、球面、非球面の形状を含む。

図２に示す左眼用波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部と２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。焦点距離水平成分変更部２０１は、シリンドリカルレンズとミラーとの距離を変更することで水平方向の曲率を変更している。焦点距離垂直成分変更部２０２は、焦点距離水平成分変更部２０１のシリンドリカルレンズに対して垂直に配置したシリンドリカルレンズを用いることで、垂直方向の曲率を変更している。また、焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２ともに、曲率の変更に伴い、ビームの直径も変更している。

なお、水平方向の曲率を垂直方向よりも大きく変化させると、水平方向の変化により大きく対応できるので、画面の水平視野角を垂直視野角より大きくしたい場合や、側頭部に走査部１０３、１０８があるＨＭＤのように、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７へのビームの水平入射角が垂直入射角よりも大きい場合に、特に有効となる。

なお、図２では、波面形状を表す項目のなかで、水平方向の曲率と垂直方向の曲率とそれぞれの直径という波面形状の一部のみを変更しているが、他の項目として波面内での曲率の分布や、波面端の形状やサイズなどを変更する手段があってもよい。

なお、本実施の形態における波面形状変更部１０２、１０９では、シリンドリカルレンズとミラーを用いて波面形状を変更するが、他の手段として、液晶レンズや、液体レンズ等の可変形状レンズや、ＥＯ素子（電気−光変換素子）などを用いてもよい。この場合、レンズの位置を動かすこと無しに波面形状を変更することが可能になる。またシリンドリカルレンズの代わりに回折素子などを用いることで、装置全体の小型化を図ることが可能になる。

走査部１０３、１０８は、それぞれ波面形状変更部１０２、１０９からのビームを偏向部１０４、１０８に向かって２次元走査する。走査部１０３、１０８は、角度を２次元的に変更できる単板小型ミラーであり、より具体的には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーである。なお、走査部１０３、１０８は、水平走査用と垂直走査用のように２種以上の走査部の組合せで実現してもよい。偏向部１０４、１０７は、走査部１０３、１０８で走査されたビームの向きをそれぞれユーザの眼に向かう方向へ偏向する。偏向部１０４、１０７では、メガネのレンズ１１、１２の内側（眼の側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製造されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれのレーザ光源２１１、２１２、２１３からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製造することで、透過型のディスプレイとできる。

なお、偏向部１０４、１０７は、ホログラムなどの回折素子による偏向に限定されず、凹面鏡などのミラーや、凸レンズなどのレンズでもよい。また偏向部１０４、１０７は、反射型スクリーンや透過型スクリーンのように、スクリーンにビームが当たって発散する結果、スクリーンからの発散光の一部がユーザの眼の方向へ偏向される方式も含む。

制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、及び走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。また、制御部１０５、１０８はユーザに表示する画像を加工する手段を備える。

図３に示されるように、左眼用制御部１０５は、走査部１０３、１０８のうちの一方に元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に第１の走査角より大きく、且つ元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部１０５１と、走査範囲設定部１０５１によって設定された走査角に応じて、走査部１０３、１０８が走査する画像の画質を設定する画質設定部１０５２とを含む。なお、実施の形態１における第２の走査角は、元画像の全体を走査する走査角（第２の走査角の最大値）に設定される。

また、画質設定部１０５２は、左眼用画像及び右眼用画像の解像度を変更する解像度設定部１０５３と、左眼用画像及び右眼用画像のフレームレートを変更するフレームレート設定部１０５４とを含む。

解像度設定部１０５３は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度の画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる。

フレームレート設定部１０５４は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートの画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させる。

なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。外部機器から画像を取得することで、表示装置内部に映像を記録する記憶装置やデコーダーなどを用意する必要がなくなるため装置の小型化を図ることができる。

制御部１０５、１１１に含まれる画像制御部（図示省略）は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。

なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のうちのいずれか一方が、左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、及びヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ＨＭＤの小型化を図ることができ、また左右の眼に対する映像の同期を取ることなどが容易になる。

ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。

なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。

次に、本発明において表示画像の画質の向上に利用する「融像効果」について説明する。融像効果とは、ユーザが左右の眼でみた映像を一つに合成して認識する現象である。図４Ａ〜図４Ｃに融像効果の例を示す。図４Ａはユーザの左眼に対して表示される左眼用画像６０１、図４Ｂはユーザの右眼に対して表示される右眼用画像６０２である。左右の眼に対して図４Ａ及び図４Ｂに示す画像が提示されたとき、人間の脳は左右の画像を一つに合成して認識する。つまり、ユーザは左眼用画像６０１と右眼用画像６０２とが合成された全体像６０３を表示されている画像として認識する。図４Ｃにおいて点線枠で囲まれた領域は、右眼もしくは左眼のみで視認している領域であるが、ユーザはそれを意識することなく、全体像６０３を視認する。

次に、人間の視野と視力の関係を示す。人間の視力は視野全体において一様ではなく、視野の中心部分は高い視力を保つが、視野中心から離れるほどユーザの視力は低下する。図５にユーザの視野と視力の関係を示す。この図に示すように、人間の眼が高い解像度を保つのは、ユーザの視線方向から±５°程度の中心視野に限定される。そのため、中心視野以外の部分の画像の画質が悪くても、一般に人間の眼は画質の低下に気付きづらい。

本発明では、この両眼の融像効果と視野による視力の変化を利用することで、表示画像の見かけ上の画質を向上させる。ビーム走査型表示装置に表示される画像のうち、ユーザが中心視野で捉える領域の画像を高画質で片方の眼に表示し、他方の眼には広視野の画像を低画質で表示する。しかし、ユーザが画像を高解像度で認識できるのは中心視野のみであるため、広視野の画像が低画質であることには気付かず、結果として、表示された画像を広視野でかつ高画質な画像として認識する。本発明はこの原理を用いて眼鏡型ＨＭＤにおいて見かけ上の画質を向上させる。

以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像の見かけ上の画質を向上させる例を示す。

なお、本実施の形態では走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。

本実施の形態における走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α１度、垂直走査角β１度で走査し、水平解像度Ｎｘ１_max、垂直解像度Ｎｙ１_maxの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ１、垂直方向の駆動周波数をＨｙ１とする。さらに、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。

以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上のフレームレートを向上させる例を示す。この処理は図６に示すステップ８０１〜８０４によって行われる。

（ステップ８０１ 左右の分担）
本ステップでは、走査範囲設定部１０５１が、走査部１０３、１０８のうち、中心視野に対応する中心画像を表示する側を決定する。ここで中心画像を表示する側に選ばれた走査部は、通常よりも狭い走査角（第１の走査角）で、光源１０１、１１０からのレーザを走査する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１には、右眼用走査部１０８を中心画像の表示側とするように予め設定されている。

なお、中央画像を表示する走査部の決定は、ユーザインターフェースからユーザが指定する方法を用いても良い。この場合、ユーザは自分自身が見やすいほうの眼に解像度の高い画像を表示するなどの決定を行うことが出来る。

例えば、ユーザの利き目の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、利き目に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択しても良い。この場合、ユーザが見やすい方の眼に対して高精細な画像を表示することが可能になる。

また、ユーザの視力の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、視力の高い方の眼に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択してもよい。この場合、視力の高いほうの眼により高画質の映像を表示することが可能になる。

（ステップ８０２ 表示範囲決定）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像１００１として表示する領域を決定する。

図７Ａ〜図７Ｃに示す元画像９０１は、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像であり、水平解像度Ｎｘ１、垂直解像度Ｎｙ１、フレームレートｆｐｓ１の画像である。また、図１のＨＭＤでこの画像を視認したときの水平画角をγ１、垂直画角をδ１とする。

走査範囲設定部１０５１は、図８に示すように、元画像９０１の内、中心画像１００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ１_c、垂直画角がδ１_cとなる領域として決定する。

このとき、中心画像１００１の水平解像度Ｎｘ１_cおよび垂直解像度Ｎｙ１_cは、元画像９０１の解像度および画角との関係から、数式（５）および数式（６）を用いて計算される。元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１、画角γ１、δ１の値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。

中心画像１００１の解像度Ｎｘ１_c、Ｎｙ１_cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像９０１の中央の画素を中心に、高さＮｙ１_c、幅Ｎｘ１_cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像１００１として決定する。

なお、元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像９０１の画角γ１、δ１は、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係が変化した場合にも画角γ１、δ１を正しく求めることが可能になる。

なお、走査範囲設定部１０５１は、光検出部２１４が検出したユーザの視線位置に基づいて、中心画像１００１となる領域を決定してもよい。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、光検出部２１４が検出したユーザの視線が元画像９０１と交わる点を交点Ａ（視線位置）として算出する。そして、交点Ａを含む水平解像度Ｎｘ１_c、垂直解像度Ｎｙ１_cの領域を中心画像１００１に決定する。

（ステップ８０３ 表示画素の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が前ステップで決定された中央画像１００１および元画像９０１を表示する際の解像度を決定する。

元画像の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１_max、Ｎｙ１_maxを上回る場合、解像度設定部１０５３は、元画像９０１の画素を荒くすることで、水平解像度Ｎｘ１_max、垂直解像度Ｎｙ１_maxの広視野画像を生成する。元画像９０１の解像度が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１_max、Ｎｙ１_max以下である場合は、元画像９０１を広視野画像として設定する。

中心画像１００１を表示する側の右側走査部１０８が、ユーザに水平画角γ１_c、垂直画角δ１_cの画像を表示するために、レーザ光を走査する走査角（第１の走査角）を、水平走査角α１_c、垂直走査角β１_cとする。画角γ１_c、δ１_cと、走査角α１_c、β１_cの関係は、図１に示すＨＭＤの設計時に定まるため、左眼用制御部１０５は画角γ１_c、δ１_cと、走査角α１_c、β１_cの関係表を記憶部（図示省略）に保存しておくことで、画角に対する走査角の値を計算する。

右眼用走査部１０８が水平走査角α１_c、垂直走査角β１_cでレーザを走査した際に、表示可能な水平方向の解像度をＮｘ１_cmax、垂直方向の解像度Ｎｙ１_cmaxとすると、Ｎｘ１_cmax、Ｎｙ１_cmaxは数式（７）及び数式（８）によって与えられる。

解像度設定部１０５３は、前ステップで求めた中心画像１００１の解像度Ｎｘ１_c、Ｎｙ１_cが、解像度Ｎｘ１_cmax、Ｎｙ１_cmaxを上回っている場合、中心画像１００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ１_cmax、垂直解像度Ｎｙ１_cmaxの画像を狭視野画像として決定する。また、中心画像１００１の解像度Ｎｘ１_c、Ｎｙ１_cが解像度Ｎｘ１_cmax、Ｎｙ１_cmax以下の場合、中心画像１００１を狭視野画像として決定する。

（ステップ８０４ フレームレートの決定）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。

ここで、右眼用走査部１０８を走査角α１_c、β１_cで駆動した場合に、水平方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｘ１_max、垂直方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｙ１_maxとする。フレームレート設定部１０５４は、予め走査角と駆動周波数の関係表を記憶部に備えることで、走査角に対応する実現可能な最大の駆動周波数Ｈｘ１_max、Ｈｙ１_maxの値を計算する。

この時、フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ１_wを２×Ｈｙ１の値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１_nを２×Ｈｙ１_maxの値に設定する。

前述したように、左眼用走査部１０３は、レーザを水平走査角α１、垂直走査角β１で駆動することで、ユーザに水平画角γ１、垂直画角δ１の広視野画像を表示する。また、右眼用走査部１０８は、レーザを水平走査角α１_c、垂直走査角β１_cで駆動することで、ユーザに水平画角γ１_c、垂直画角δ１_cの狭視野画像を表示する。

この走査部１０３、１０８の水平方向に関する各角度α１、α１_c、γ１、γ１_cの関係を図１０に示す。この図に示されるように、画角γ１の画像を表示するために必要な走査角α１（第２の走査角）は、画角γ１_cを表示するために必要な走査角α１_c（第１の走査角）より大きい。同様に垂直方向についても、垂直方向の走査角β１（第２の走査角）はβ１_c（第１の走査角）より大きい。一般に、走査角が小さいほど走査部１０３、１０８の駆動周波数を高くできるため、Ｈｙ１_maxの値をＨｙ１より大きくとることができる。

前述したように、画像のフレームレートｆｐｓと垂直方向の駆動周波数Ｈｙの間には、数式（１）の関係が成り立つ。そのため狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１_nは、広視野画像のフレームレートｆｐｓ１_wより高く設定することができる。

なお、走査部１０３、１０８にセンサーを取り付けることで、所定の走査角で走査部１０３、１０８を駆動したときの駆動周波数の値を測定して、左眼用制御部１０５に通知する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８の実際の駆動周波数を検知することが可能になり、より正確にフレームレートの決定を行うことができる。

（ステップ８０５ 画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。

右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する画像を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α１_c、垂直走査角β１_c、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１_max、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１_maxで走査するように制御を行う。

左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α１、垂直走査角β１、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１で走査するように制御を行う。

この時、ユーザが視認する映像の例を、図１１〜図１４を用いて示す。なお簡単のため、元画像９０１のフレームレートｆｐｓ１と、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１_nが等しく、広視野画像のｆｐｓ１_wは、ｆｐｓ１_nの半分の値であるときの図を例示している。

図１１は元画像９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ１の間隔で切り替えられる。

図１２は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像９０１のフレームの中から、ｆｐｓ１_n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ１_wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１_w／ｆｐｓ１は０．５であるため、元画像９０１のフレームのうち、半数のフレームが選択されて、表示されている。

図１３は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像９０１の中から、ｆｐｓ１_n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ１_nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１_n／ｆｐｓ１は１であるため、元画像９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。

左眼に図１２、右眼に図１３の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図１４に示す。

図１４に示すように、中心画像１００１は高いフレームレートｆｐｓ１_n（第１のフレームレート）で表示され、それ以外の部分は低いフレームレートｆｐｓ１_w（第２のフレームレート）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、フレームレートを上げることで、ユーザに残像感の少ない映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低フレームレートで広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。

なお、ステップ８０３とステップ８０４の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態２）
本実施の形態では、図１の左右の走査部１０３、１０８でミラーデバイスの構造が異なる場合を示す。以下では、左眼用走査部１０３を広視野用走査部、右眼用走査部１０８を狭視野用走査部とする。

図１５に示されるように、広視野用走査部としての左眼用走査部１０３は、左眼用光源１０１からの入射レーザを水平走査角α２_L度、垂直走査角β２_L度で走査し、水平解像度Ｎｘ２_L、垂直解像度Ｎｙ２_Lの画像を表示する能力を持つように設計されている。また左眼用走査部１０３の水平方向の駆動周波数をＨｘ２_L、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２_Lとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘ_L、ΔＮｙ_Lする。さらに、左眼用走査部１０３に含まれる単板ミラーの直径をＤ２_Lとする。

図１６に示されるように、狭視野用走査部としての右眼用走査部１０８は、右眼用光源１１０からの入射レーザを水平走査角α２_R度、垂直走査角β２_R度で走査し、水平解像度Ｎｘ２_R、垂直解像度Ｎｙ２_Rの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、右眼用走査部１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ２_R、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２_Rとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘ_R、ΔＮｙ_Rとする。さらに、右眼用走査部１０８に含まれる単板ミラーの直径をＤ２_Rとする。

図１７Ａ〜図１７Ｃに、ユーザに表示される元画像１９０１を示す。元画像１９０１の水平方向の解像度はＮｘ２、垂直方向の解像度はＮｙ２である。また元画像１９０１のフレームレートはｆｐｓ２である。 本実施の形態においては、左眼用走査部１０３が水平走査角α２_L、垂直走査角β２_Lでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２_L、垂直画角がδ２_Lになるように設計されている。左眼用走査部１０３の水平走査角α２_Lと、ユーザが視認する水平画角γ２_Lの関係を図１５に示す。

本実施の形態においては、右眼用走査部１０８の走査角α２_R、β２_Rは、水平走査角α２_R、垂直走査角β２_Rでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２_R、垂直画角がδ２_Rになるように設計されている。右眼用走査部１０３の水平走査角α２_Rと、ユーザが視認する水平画角γ２_Rの関係を図１６に示す。

ここで、右眼用走査部１０８は、左眼用走査部１０３より狭い視野の画像を高画素で表示するように設計されている。そのため右眼用走査部１０８のミラーの直径Ｄ２_Rは、左眼用走査部１０３のミラーの直径Ｄ２_Lより大きく設計されている。

ミラーデバイスによる解像度は、走査角およびミラーサイズに比例する。そのため、走査角一度あたりの解像度は、ミラーサイズの大きい右眼用走査部１０８の方が高くなる（ΔＮｘ_R＞ΔＮｘ_L、ΔＮｙ_R＞ΔＮｙ_L）。つまり、本実施の形態においては、右眼用走査部１０８によって表示される画像の方が、左眼用走査部１０３によって表示される画像よりも、細かい画素を表示できる。

以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上の解像度を向上させる例を示す。この処理は図１９に示すステップ２１０１〜２１０４によって行われる。

（ステップ２１０１ 中心画像の選択）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像２００１として表示する領域を決定する。

走査範囲設定部１０５１は、図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、元画像１９０１の内、中心画像２００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ２_R、垂直画角がδ２_Rとなる領域として決定する。

このとき、中心画像２００１の水平解像度Ｎｘ２_cおよび垂直解像度Ｎｙ２_cは、元画像１９０１の解像度および画角との関係から、数式（９）および数式（１０）を用いて計算される。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２、画角γ２_L、δ２_Lの値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。

中心画像２００１の解像度Ｎｘ２_c、Ｎｙ２_cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像１９０１中央の画素を中心に、高さＮｙ２_c、幅Ｎｘ２_cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像２００１として決定する。

なお、元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像１９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像１９０１の画角γ２_L、δ２_Lは、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、左眼用走査部１０３と左眼用偏向部１０４の位置関係が変わってしまった場合にも、画角γ２_L、δ２_Lを正確に求めることが可能になる。

なお、光検出部２１４を利用して、実施の形態１で述べたものと同様の方法で、中心画像２００１の領域をユーザの視線から決定しても良い。

（ステップ２１０２ 解像度の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が、前ステップで決定された中央画像２００１および元画像１９０１を表示する際の解像度を決定する。

元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２_L、Ｎｙ２_Lを上回る場合、解像度設定部１０５３は元画像１９０１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２_L、垂直解像度Ｎｙ２_Lの広視野画像を生成する。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２_L、Ｎｙ２_L以下である場合は、元画像１９０１を広視野画像として設定する。

また、前ステップで求めた中心画像２００１の解像度Ｎｘ２_c、Ｎｙ２_cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２_R、Ｎｙ２_Rを上回っている場合、解像度設定部１０５３は、中心画像２００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２_R、垂直解像度Ｎｙ２_Rの狭視野画像を生成する。また、中心画像２００１の解像度Ｎｘ２_c、Ｎｙ２_cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２_R、Ｎｙ２_R以下の場合、中心画像２００１を狭視野画像として決定する。

（ステップ２１０３ フレームレート）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。

フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ２_wを２×Ｈｙ２_Lの値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２_nを２×Ｈｙ２_Rの値に設定する。

（ステップ２１０４ 画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。

右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する中心画像２００１を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α２_R、垂直走査角β２_R、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２_R、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２_Rで走査するように制御を行う。

左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α２_L、垂直走査角β２_L、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２_L、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２_Lで走査するように制御を行う。

この時、ユーザが視認する映像の例を、図２０〜図２３を用いて示す。なお簡単のため、元画像１９０１のフレームレートｆｐｓ２と、広視野画像のフレームレートｆｐｓ２_w、および狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２_nが等しいときの図を例示している。

図２０は元画像１９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ２の間隔で切り替えられる。

図２１は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像１９０１のフレームの中から、ｆｐｓ２_w／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ２_wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２_w／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて、表示されている。

図２２は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像１９０１の中から、ｆｐｓ２_n／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ２_nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２_n／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。

左眼に図２１、右眼に図２２の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図２３に示す。

図２３に示すように、中心画像は高い解像度（第１の解像度）で表示され、それ以外の部分は低い解像度（第２の解像度）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、解像度を上げることで、ユーザに高精細な映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低解像度で広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。

なお、ステップ２１０２とステップ２１０３の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。

また、本実施の形態では右眼で狭視野の画像を、左眼で広視野の画像を表示する例をあげたが、左右が入れ替わった構成で処理を行っても良い。この場合、左眼の視力が高いユーザに対して、視力の高いほうの眼により解像度の高い映像を表示することが可能になる。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態３）
本実施の形態においては、左右の眼に表示する画像の形状をそれぞれ変更することで、台形歪みを補正する際の視野角の減少を抑える方法を示す。

図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図２４を参照して、本発明の実施の形態３におけるメガネ型のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。

制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０３の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。

図２４に制御部１０５の機能のブロック図を示す。制御部１０５は、台形歪み判定部１８０１と、矩形領域決定部１８０２と、残領域決定部１８０３と、画像制御部１８０４と、縦横比調整部１８０５と、歪補正部１８０６と、出力画像制御部１８０７とを備える。なお、制御部１１１も同様の構成である。

台形歪み判定部１８０１は、左眼用走査部１０３が走査するビームが左眼用偏向部１０４に対して斜めに入射することによって生じる台形形状の左眼用歪画像の形状を判定する。同様に、右眼用偏向部１０７の右眼用歪画像の形状を判定する。

矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点と左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域を決定する。右眼用偏向部１０７上に右眼用画像が歪んで投影された場合も同様である。

残領域決定部１８０３は、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を左眼用残領域として決定する。同様に、右眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を右眼用残領域として決定する。

画像制御部１８０４は、画像の大きさの測定や比較を行い、台形歪み判定部１８０４、矩形領域決定部１８０２、残領域決定部１８０３、及び縦横比調整部１８０５との間で制御情報のやり取りを行う。

縦横比調整部１８０４ａは、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域と右眼用矩形領域とを合わせた領域に元画像が収まるように、元画像の高さ及び幅のうちのいずれか一方を調整して補正画像を生成する。

歪補正部１８０４ｂは、左眼用偏向部上に左眼用画像が歪んでいない状態で投影されるように、補正画像を予め左眼用歪画像と反対向きに歪ませた（逆補正）左眼用補正画像を生成する。右眼側についても同様である。

出力画像制御部１８０４ｃは、左眼用補正画像のうちの左眼用矩形領域及び左眼用残領域に対応する部分を出力するように光源１０１を制御する。右眼側の光源１１０についても同様の制御を行う。

なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。画像制御部１８０４は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。

なお、制御部１０５、１１１は一つであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。

ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。

なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、レーザ光源２１１、２１２、２１３を２つのＨＭＤで共有してもよい。

次に、融像効果を利用して、表示画像の台形歪みを補正する方法を説明する。図１に示すビーム走査表示装置における画像の歪みの例を図２５に示す。前述したように、走査部１０３、１０８が偏向部１０４、１０７に対して斜めにビームを投影する結果、本来矩形で表示されるべき画像が、偏向部１０４、１０７において、左眼用歪画像６０１ａ、右眼用歪画像６０２ａのように歪んで投影されている。

本発明では走査部１０３、１０８からの画像が、ユーザの視線と垂直な面に対する形状を判定し、その投影像の形状を制御することで台形歪みの補正を行う。本実施の形態では、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱うため、以後、偏向部１０４、１０７上の左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａは、ユーザの視線に垂直な面に対する投影像と同等なものとして扱う。

以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、図２５に示した台形歪みを補正する例を示す。台形歪みの補正は図２６に示すステップ１００１ａ〜１０１１ａによって行われる。

（ステップ１００１ａ 偏向部上の投影像の形状推定）
本ステップでは、制御部１０５、１１１の台形歪み判定部１８０１が、ユーザの視線と垂直な面に対する画像の歪みの形状を推定する。本実施例では、偏向部１０４、１０７がユーザの視線方向に垂直な面として設計されているため、本ステップでは偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａの形状を判定する。

以下に、左眼用歪画像６０１ａの形状を判定する方法を、図２７、図２８、及び数式（１１）〜数式（１５）を用いて説明する。

（１．走査部と偏向部上の投影像の距離の計算）
図２７は、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４へのレーザの投影を、ＨＭＤ上方から図示したものである。

左眼用走査部１０３からのレーザは、水平方向の投射角θ_x（＝θ_x2−θ_x1）で、左眼用偏向部１０４に向かって投影される。このとき、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢと左眼用走査部１０３との距離ｄ１は、数式（１１）で計算できる。また、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＤ−ＬＣと左眼用走査部１０３との距離ｄ２は、数式（１２）で計算できる。ここで、ＯＣは、走査部１０３から左眼用偏向部１０４に向かって延びる垂線の距離を示す。また、左眼用歪画像６０１ａの左眼用偏向部１０４上での幅Ｗ_Lは、数式（１３）で計算できる。

ここで、数式（１１）〜数式（１３）で用いられるθ_x1、θ_x2、及びＯＣの値は、図１に示すビーム走査型表示装置の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、数式（１１）〜数式（１３）によってｄ１、ｄ２、Ｗ_Lの値が計算できる。

なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることで、投射角θ_x1、θ_x2を取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法でもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、投射角θ_x1、θ_x2の値を正確に求めることが可能になる。

また、左眼用走査部１０３に左眼用偏向部１０４からの反射光を取得する手段を備え、反射光の強度や位相から直接ｄ１、ｄ２を推測する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の形状が設計時から歪んでしまった場合などにも、ｄ１、ｄ２の値を正確に求めることが可能になる。

（２．光源の投射角度から、上底・下底の辺の長さの計算）
次に、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＤ−ＬＣの長さを判定する。

図２８に、左眼用歪画像６０１ａを偏向部１０４に垂直な方向から見た図を示す。図２８に示されるように、走査部１０３からの光は、垂直方向に投射角θ_yで広がるため、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢの長さＨ_L１は数式（１４）で、辺ＬＤ−ＬＣの長さＨ_L２は数式（１５）でそれぞれ計算される。

ここで、数式（１４）、及び数式（１５）で用いられるθ_yの値は、図１の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、Ｈ_L１、Ｈ_L２の値が計算できる。

なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることによって、角度θ_yを取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法を用いてもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、θ_yの値を正確に求めることが可能になる。

なお、ここでは左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの歪みを計算する例をあげたが、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの歪みも同様の計算式で算出可能である。

図２９および図３０に、台形歪み判定部１８０１によって判定された左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａの寸法の例を示す。本ステップによって、左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さＨ_L１、Ｈ_L２、および幅Ｗ_L、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さＨ_R１、Ｈ_R２、および幅Ｗ_Rが判定される。この結果は画像制御部１８０４に通知される。

なお、左右の走査部１０３、１０８から投影される画像の、ユーザの視線に垂直な面上における形状をあらかじめ記憶部に保持しておき、ステップ１００１ａでは記憶部からその形状を読み出す方法を用いてもよい。この場合、ステップ１００１ａの処理を省略することが出来る。

また、ビーム走査型表示装置にカメラを取り付けることで、偏向部１０４、１０７上の投影像を撮影し、投影像の形状から、ユーザの視線方向に垂直な面に対する投影像の形状を判定する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８、偏向部１０４、１０７の位置関係がずれた場合にも、投影像の形状を正確に測定することが可能になる。

（ステップ１００２ａ 左右投影像の大きさ比較）
本ステップでは、前ステップ１００１ａによる判定結果に基づいて、画像制御部１８０４が左眼用歪画像６０１ａと右眼用歪画像６０２ａの高さを比較し、その結果によって台形歪み補正の処理の方法を決定する。

Ｈ_L２≧Ｈ_R２かつ、Ｈ_R１≧Ｈ_L１の場合は、ステップ１００３ａの処理を実行する。一方、Ｈ_L２＜Ｈ_R２、もしくはＨ_R１＜Ｈ_L１の場合は、ステップ１００９ａの処理を実行する。この時、比較結果は矩形領域決定部１８０２および残領域決定部１８０３に通知される。

次に、ステップ１００３ａ〜１００７ａを実行することによって、補正後の画像を表示する領域を決定する。具体的には、左眼用歪画像６０１ａの表示領域のうちから左眼用矩形領域１４０１ａと左眼用残領域１４０２ａとで構成される左眼用表示領域６０１ｂを決定する。同様に、右眼用歪画像６０２ａの表示領域のうちから右眼用矩形領域１５０１ａと右眼用残領域１５０２ａとで構成される右眼用表示領域６０２ｂを決定する。

（ステップ１００３ａ 補正後画像領域の決定）
本ステップでは、画像制御部１８０４が、左右の表示画像を融像した後にユーザが視認する図形（図３１）の高さＨを決定する。高さＨについてはＨ_L１≦Ｈ≦Ｈ_L２、及び、Ｈ_R２≦Ｈ≦Ｈ_R１の関係を満たす範囲で設定される。決定されたＨの値は矩形領域決定部１８０２に通知される。

なお、高さＨの決定については、ユーザがＨＭＤのユーザインターフェースを通じて直接入力する方式をとっても良い。この場合、ユーザの好みに応じた画像サイズを表示することが可能になる。また、あらかじめ望ましい高さＨの値を記憶部に保持しておき、本ステップの実行時に記憶部から読み出す方法を用いても良い。

（ステップ１００４ａ 左眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａを決定する。この方法を図３２を用いて示す。

まず、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＣ−ＬＤと平行で、かつ線分の長さが前ステップで決定した高さＨであるような線Ｘｌ１−Ｘｌ２の位置を決定する。

次に、点Ｘｌ１から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点Ｘｌ２から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。

このとき、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用表示領域６０１ｂの長辺の一部（ＬＤｌ−ＬＣｌ）を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点（ＬＤｌ、ＬＣｌ）と左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（辺ＬＡ−ＬＤ、辺ＬＢ−ＬＣ）とを結ぶ線分（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）を第２の辺とする左眼用矩形領域１４０１ａが決定される（ＬＤｌ−ＬＣｌ−Ｘｌ２−Ｘｌ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１００５ａ 右眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用矩形領域１５０１ａを決定する。この方法を図３３を用いて示す。

まず、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂの辺ＲＡ−ＲＢおよび辺ＲＣ−ＲＤと平行で、かつ線分の長さが高さＨであるような線Ｘｒ１−Ｘｒ２の位置を決定する。

次に、点Ｘｒ１から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＡｒ、点Ｘｒ２から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＢｒとする。

このとき、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用表示領域６０２ｂの長辺の一部（ＲＡｒ−ＲＢｒ）を第３の辺とし、第３の辺に直交し、且つ第３の辺の端点（ＲＡｒ、ＲＢｒ）と右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（辺ＲＡ−ＲＤ、辺ＲＢ−ＲＣ）とを結ぶ線分（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）を第４の辺とする右眼用矩形領域１５０１ａが決定される（ＲＡｒ−ＲＢｒ−Ｘｒ２−Ｘｒ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１００６ａ 左眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用残領域１４０２ａを決定する。左眼用表示領域６０１ｂの左眼用残領域１４０２ａは、矩形領域１４０１ａの左に隣接する領域に設定される。この方法を図３２を用いて示す。

左眼用残領域１４２０ａは、ステップ１００４ａで決定した辺Ｘｌ１−Ｘｌ２（第１の辺の対辺）を右辺（長辺）とし、左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（Ｘｌ１−Ｘｌ３、Ｘｌ２−Ｘｌ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷ_L２で表すと以下のように決定される。

（Ｗ≧Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_L２＝Ｗ_R１として、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２に平行で、かつ距離Ｗ_L２だけ離れた辺Ｘｌ３−Ｘｌ４を決定する。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２、辺Ｘｌ４−Ｘｌ２、辺Ｘｌ３−Ｘｌ４、及び辺Ｘｌ３−Ｘｌ１で囲まれた領域に決定される。

（Ｗ＜Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_L２＝Ｗ−Ｗ_L１とする。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺ＬＢ−Ｘｌ２、辺ＬＡ−ＬＢ、辺ＬＡ−Ｘｌ１、及び辺Ｘｌ１−Ｘｌ２で囲まれた領域に決定される。

この結果は画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１００７ａ 右眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用残領域１５０２ａを決定する。右眼用表示領域６０２ｂの右眼用残領域１５０２ａは、右眼用矩形領域１５０１ａの右に隣接する領域に設定される。この方法を図３３を用いて示す。

右眼用残領域１５０２ａは、ステップ１００５ａで決定した辺Ｘｒ１−Ｘｒ２（第３の辺の対辺）を左辺（長辺）とし、右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（Ｘｒ１−Ｘｒ３、Ｘｒ２−Ｘｒ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷ_R２で表すと以下のように決定される。

（Ｗ≧Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_R２＝Ｗ_L１として、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２と平行で、かつ距離Ｗ_R２だけ離れた辺Ｘｒ３−Ｘｒ４を決定する。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２、辺Ｘｒ２−Ｘｒ４、辺Ｘｒ３−Ｘｒ４、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ３で囲まれた領域に決定される。

（Ｗ＜Ｗ_L１＋Ｗ_R１の場合）
Ｗ_R２＝Ｗ−Ｗ_R１とする。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ２−ＲＣ、辺ＲＤ−ＲＣ、辺Ｘｒ１−ＲＤ、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ２で囲まれた領域に決定される。

この結果は画像制御部１８０４に通知される。

次に、図３５〜図４２を参照して、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂに表示する画像の画像処理を説明する。

（ステップ１００８ａ 画像処理）
本ステップでは制御部１０５、１１１が、ステップ１００４ａ〜１００６ａで決定した矩形領域１４０１ａ、１５０１ａおよび残領域１４０２ａ、１５０２ａの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、その結果に基づきレーザ出力を制御する。

制御部１０５、１１１は、図３５に示すステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａに従って表示画像の変形を行う。以下、図３６Ａ〜図４２を参照して、画像の変形の例を示す。

（ステップ ２８０１ａ 表示画像の縦横比変更）
本ステップ２８０１ａでは、縦横比調整部１８０５が、ユーザに表示すべき画像の縦横の比率変換を行う。この例を図３６Ａ、図３６Ｂ、及び数式（１６）を用いて説明する。元画像１９０１ａは、画像制御部１８０４内の記憶部（メモリなど）に記憶されている。図１のＨＭＤは、この画像全体をユーザに表示する。

本ステップ２８０１ａにおいて、縦横比調整部１８０５は、元画像１９０１ａの縦横の比が、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂを重ね合わせた時の縦横の比（Ｈ：Ｗ１＋Ｗ２）に等しくなるように変形を行う。本実施例では、横方向の大きさをＸからＸ´に縮小もしくは拡大し、補正画像１９０２ａを生成する。ここでＸ´は数式（１６）によって求められる。

（ステップ ２８０２ａ 表示画像の表示領域の決定）
本ステップ２８０２ａでは、前ステップ２８０１ａで変形された補正画像１９０２ａの内、偏向部１０４、１０７に表示する領域を決定する。この例を図３７、図３８、数式（１７）、及び数式（１８）を用いて説明する。 縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅Ｘ_Lを決定する。ここで、Ｘ_Lは数式（１７）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、右端から幅Ｘ_Lの部分を補正画像１９０２ａから切り出して左眼用部分画像２００１ａを生成する。

同様に、縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅Ｘ_Rを決定する。ここで、Ｘ_Rは数式（１８）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、左端から幅Ｘ_Rの部分を補正画像１９０２ａから切り出して右眼用部分画像２１０１ａを生成する。

（ステップ２８０３ａ 表示画像の変形）
本ステップ２８０３ａでは、歪補正部１８０６が、左眼用偏向部１０４上で左眼用画像６０１となるように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用歪画像６０１ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。同様に、右眼用偏向部１０７上で右眼用画像６０２となるように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用歪画像６０２ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。この例を図３９、図４０、数式（１９）〜数式(２２)を用いて示す。

歪補正部１８０６は、図３９に示すように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用台形画像２２０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで左眼用台形画像２２０１ａの下底Ｙ_L１および上底Ｙ_L２は数式（１９）および数式（２０）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、左眼用部分画像２００１ａの左側（線分Ｐ１−Ｐ２より左の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、右側（線分Ｐ１−Ｐ２より右の領域）の画像が縮小され、左眼用台形画像２２０１ａが生成される。ここで線分Ｐ１−Ｐ２は、図３９で示されるＸ_L１とＸ_L２の長さの比がＷ_L２：Ｗ_L１になる位置に定められる。

同様に、歪補正部１８０６は、図４０に示すように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用台形画像２３０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで右眼用台形画像２３０１ａの下底Ｙ_R１および上底Ｙ_R２は数式（２１）および数式（２２）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、右眼用部分画像２１０１ａの右側（線分Ｐ３−Ｐ４より右の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、左側（線分Ｐ３−Ｐ４より左の領域）の画像が縮小され、右眼用台形画像２３０１ａが生成される。ここで線分Ｐ３−Ｐ４は、図４０で示されるＸ_R１とＸ_R２の長さの比がＷ_R１：Ｗ_R２になる位置に定められる。

（ステップ２８０４ａ 逆台形補正）
本ステップ２８０４ａでは、出力画像制御部１８０７が、前ステップ２８０３ａで変形された左眼用台形画像２２０１ａが左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂに投射されるように補正を行う。同様に、右眼用台形画像２３０１ａが右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂに投射されるように補正を行う。この例を図４１および図４２を用いて示す。

ここで、左眼用台形画像２２０１ａにおいて、点Ｐ１から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ５、点Ｐ２から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ６とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２２０２ａのうち線分Ｐ１−Ｐ５より上の領域、及び線分Ｐ２−Ｐ６より下の領域を切り取って、左眼投影用画像２４０１ａを得る。

左眼投影用画像２４０１ａは、左眼用偏向部１０４上で左眼用残領域１４０２ａとなる矩形領域２４０２ａと、左眼用偏向部１０４上で左眼用矩形領域１４０１ａとなる台形領域２２０３ａとで構成される。そして、左眼用光源１０１の出力を制御して左眼投影用画像２４０１ａを偏向部１０４に投射すると、図３２に示す左眼用表示領域６０１ｂに歪のない画像が表示される。

同様に、右眼用台形画像２３０１ａにおいて、点Ｐ３から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ７、点Ｐ４から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ８とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２３０３ａのうち線分Ｐ３−Ｐ７より上の領域、及び線分Ｐ４−Ｐ８より下の領域を切り取って、右眼投影用画像２５０１ａを得る。

右眼投影用画像２５０１ａは、右眼用偏向部１０７上で右眼用残領域１５０２ａとなる矩形領域２５０２ａと、右眼用偏向部１０７上で右眼用矩形領域１５０１ａとなる台形領域２３０２ａとで構成される。そして、右眼用光源１１０の出力を制御して右眼投影用画像２５０１ａを右眼用偏向部１０７に投射すると、図３３に示す右眼用表示領域６０２ｂに歪のない画像が表示される。

上記ステップ２８０１ａ〜２８０４ａを行うことで、生成された左眼投影用画像２４０１ａおよび右眼投影用画像２５０１ａは、偏向部１０４、１０７上において台形歪みの影響を受け、図３２および図３３の斜線で示される形状になる。

そして、偏向部１０４、１０７に表示された画像を見たユーザは、融像効果によって、図３４に示す融像後図形１６０１ａを認識する。図３４で示される融像後図形１６０１ａの左上隅および左下隅の画素は右眼のみで、右上隅および右下隅の画素は左眼のみで見ることになるが、全体としては台形歪みのない矩形として認識される。この時、表示される画像は、図３６Ｂで示した補正画像１９０２ａに一致する。

また、融像後図形１６０１ａの高さＨは、Ｈ_L１≦Ｈ、Ｈ_R２≦Ｈの関係を満たしているため、従来の台形補正の方法よりも、台形歪みの補正後の画像の高さを大きくする効果がある。

なお、ステップ１００４ａとステップ１００５ａの実行は逆でも良いし、同時に行っても良い。同様にステップ１００６ａとステップ１００７ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。

なお、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げてもよい。また逆に、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げてもよい。上記のいずれかを行うことにより、画面の領域内で明るさのムラが出る事態を避けることができる。

また、画像制御部１８０４は、高さＨの値と、幅Ｗ_L１とＷ_R１の和の比率が特定の比率（例えば１６：９や４：３）になるように高さＨの値を変更してステップ１００４ａ以下の処理を繰り返してもよい。この場合、４：３や１６：９のアスペクト比で放送されるテレビ番組などの映像を違和感無くユーザに表示することが可能になる。 また、出力画像制御部１８０７は、投影用画像２４０１ａ、２５０１ａのうち、偏向部１０４、１０７上で残領域１４０２ａ、１５０２ａとなる矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの任意の画素を表示しないようにしても良い。矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの画素は、他方の眼の台形領域２２０３ａ、２３０３ａの画素と重なるので、表示画素数を削減してもユーザに気づかれにくい。

（ステップ１００９ａ 左眼矩形領域）
本ステップでは、矩形領域決定部１８０２が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの大きいほうの画像から矩形領域を決定する。

以下では左眼用歪画像６０１ａの方が大きい（Ｈ_R１＜Ｈ_L１）場合の実施例を記述するが、Ｈ_L２＜Ｈ_R２の場合は左右の処理が交代するだけで本質的な差異は出ない。

本ステップの処理を図４３を用いて説明する。

矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像６０１ａの点ＬＡから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点ＬＢから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。このとき、左眼用矩形領域１４０１ｂをＬＡ−ＬＢ−ＬＣｌ−ＬＤｌと決定する。また、右眼用矩形領域の面積は０に設定される。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ１０１０ａ 右眼台形領域）
本ステップでは、残領域決定部１８０３が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さいほうの画像から残領域を決定する。この方法を図４４を用いて説明する。本ステップの処理はＷ_LとＷ_Rの値によって、場合分けされる。

（Ｗ_R＜Ｗ_Lの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの全領域を右眼用残領域１５０２ｂとする。

（Ｗ_R≧Ｗ_Lの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの辺ＲＡ−ＲＢ（長辺）を左辺として幅Ｗとなる領域ＲＡ−ＲＢ−Ｘｒ４−Ｘｒ３を右眼用残領域１５０２ｂとする。また、左眼用残領域の面積は０とする。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。

（ステップ １０１１ａ）
本ステップでは画像制御部１８０４が、ステップ１００９ａおよび１０１０ａで決定した左眼用矩形領域１４０１ｂおよび右眼用残領域１５０２ｂの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、光源１０１、１１０からのレーザ出力を制御する。

この時ステップ１００８ａと同様に、制御部１０５は左右の画像に対して図３５に示されるステップ２８０１ａ〜２８０４ａを実行する。ただし、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さい方の画像に関してはステップ２８０２ａの代わりに、以下のステップ２８０５ａを実行する。

（ステップ２８０５ａ）
本ステップ２８０５ａにおいては、補正画像１９０２ａから表示領域が決定される。この例を図４６、図４７、数式（２３）、及び数式（２４）を用いて示す。

左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅Ｘ_Lを決定する。ここでＸ_Lは数式（１７）によって求められる。また、左眼用偏向部１０４に表示する領域の高さＹ_Lを決定する。ここでＹ_Lは数式（２３）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４６に示されるように、補正画像１９０２ａの右端から幅Ｘ_Lの部分でかつ、画像中央で高さＹ_Lの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、左眼用部分画像２６０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を右眼用部分画像２７０１ａとして設定する。

一方、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅Ｘ_Rを決定する。ここでＸ_Rは数式（１８）によって求められる。また、右眼用偏向部１０７に表示する領域の高さＹ_Rを決定する。ここでＹ_Rは数式（２４）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４７に示されるように、補正画像１９０２ａの左端から幅Ｘ_Rの部分でかつ、画像中央で高さＹ_Rの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、右眼用部分画像２７０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を左眼用部分画像２６０１ａとして設定する。

上記の処理により、画像制御部１８０４は左眼用画像および右眼用画像の変形を行い、変形画像に対応するビームが偏向部１０４、１０７に投影されるよう、光源１０１、１１０の制御を行う。

その結果、左眼用偏向部１０４上に表示される画像は、図４３の斜線で描かれた形状になり、右眼用偏向部１０７上に表示される画像、図４４の斜線で描かれた形状になる。

この時、前述した両眼の融像効果によって、ユーザが認識する画像の形状を図４５に示す。高さの高い方の投影像にあわせて表示画素を変更することで、視野角の広い台形歪みの補正を行っている。

なお、ステップ１００９ａとステップ１０１０ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。

なお、出力画像制御部１８０７は、図４５において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げて、片眼でのみ見ている画素との明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。また逆に、出力画像制御部１８０７は、図４５において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げて、画像全体に明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。この場合、ユーザに輝度ムラのない良好な画像を表示することが可能になる。

なお、本実施の形態では、左右の偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａは必ずしもで完全な台形である必要は無く、四方の辺に歪みがある場合においても本発明の手法は適用される。この場合、偏向部が平板ではなく凹凸を持っている場合においても両眼の融像効果を利用して見た目の視野角を広げることが可能になる。

なお、ステップ１００２ａにおいては歪画像６０１ａ、６０２ａの高さの比較によって処理を分岐させたが、ユーザの視力に一定の差がある場合にステップ１００９ａへの分岐を行い、視力の高い眼に投影される投影像をステップ１００９ａにおける高さの高い方の投影像として扱っても良い。この時、ステップ１０１０ａにおいても視力の悪いほうの眼に投影される投影像は矩形領域、残領域ともに面積が０になるように制御を行うことで、視力の悪いほうの眼の影響を防ぐことが出来る。なお、視力を判定する手段としては、ユーザが外部インターフェースから入力しても良いし、レーザの波面曲率と網膜上のレーザのスポットサイズから類推する方法を用いても良い。

なお、ユーザの視力は前もってユーザインターフェースなどで入力しても良いし、ランドルト環をユーザに表示することで視力測定を行っても良い。また、眼に投影したビームの戻り光から、網膜上のスポットサイズを検出し、視力の推定を行っても良い。この場合、自身の視力を把握していないユーザに対しても良好な画像を表示することが可能になる。

なお、本実施の形態においては、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱ったが、偏向部１０４、１０７はユーザの視線に対して傾いていても良いし、また平面形状でなくてもよい。その場合、本発明の処理は偏向部１０４、１０７上の像ではなく、ユーザの視線に垂直な平面を仮定し、その仮定された平面上での投影像の形状を制御する。

次に、図４８を参照して、本実施の形態３の典型例を説明する。なお、図４８は、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとを重ね合わせた図（実線部分）であり、実際に画像が表示される部分を斜線で示している。

まず、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとは、典型的には合同図形である。つまり、Ｈ_L１＝Ｈ_R２、Ｈ_L２＝Ｈ_R１、Ｗ_L＝Ｗ_Rが成立する。つまり、ステップ１００２ａにおいて、Ｈ_L２≧Ｈ_R２かつ、Ｈ_R１≧Ｈ_L１をみたすので、ステップ１００３ａ〜１００８ａを実行することになる。

次に、ステップ１００３ａにおいて、左眼用歪画像６０１ａのＷ_L１＝Ｗ_L２＝Ｗ_L／２となる位置における高さをＨとする。同様に、右眼用歪画像６０２ａのＷ_R１＝Ｗ_R２＝Ｗ_R／２となる位置における高さをＨとする。

次に、ステップ１００４ａ〜１００７ａにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａ、右眼用矩形領域１５０１ａ、左眼用残領域１４０２ａ、及び右眼用残領域１５０２ａを決定する。このとき、左眼用表示領域６０１ｂと右眼用表示領域６０２ｂとは合同であり、高さＨをＷ_L１＝Ｗ_L２＝Ｗ_R１＝Ｗ_R２＝Ｗ_L／２＝Ｗ_R／２となる位置に設定したので、両者を重ね合わせると、図４８のようになる。

つまり、左眼用矩形領域１４０１ａの第２の辺（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）と、右眼用矩形領域１５０１ａの第４の辺（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）とが、左眼用画像６０１ｂ及び右眼用画像６０２ｂそれぞれの斜辺の交点を通る直線となる。このとき、ユーザが認識する画像（ＲＡｒ−ＬＤｌ−ＬＣｌ−ＲＢｒ）が最大となる。

次に、ステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａの画像処理を実行する。このとき、ステップ２８０２ａにおいて、Ｘ_L＝Ｘ_R＝Ｘ´となるので、左右とも補正画像１９０２ａの全てが表示対象となる。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態４）
本実施の形態では、左右の眼で表示する画素の数を変更することで、表示画像のフレームレートを向上させる方法について示す。

図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図４９を参照して、本発明の実施の形態４に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。

制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。

図４９に本実施の形態における左眼用制御部１０５の機能ブロック図を示す。左眼用制御部１０５は、画像分析部８０１ｂと、駆動周波数決定部８０２ｂと、電源管理部８０３ｂと、表示画質決定部８０４ｂと、ユーザプロファイル管理部８０５ｂと、走査パターン決定部８０６ｂと、画像制御部８０７ｂとを含む。

画像分析部８０１ｂは、元画像の分析を行う。具体的には、元画像の解像度、フレームレート、及び元画像の内容を示すコンテンツ情報等を取得する。

駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部の検出結果に応じて、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の両方の駆動周波数の最大値を変更する。

電源管理部８０３ｂは、ビーム走査型表示装置に搭載されているバッテリーの残量を検出する。

表示画質決定部８０４ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の最大駆動周波数に基づいて、元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する。

ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値、ユーザの視力に関する情報等を保持する。

走査パターン決定部８０６ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれに所定の走査パターンでビームを走査させる。具体的には、表示画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれの走査領域が異なるように、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれにビームを走査させる。

画像制御部８０７ｂは、走査パターン決定部８０６ｂで決定された走査パターンを実現するために、光源１０１、１１０の出力を制御する。

なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。制御部１０５、１１１は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。

なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ビーム走査型表示装置の大きさを削減することが可能になる。

ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。

なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置していてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。

以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像のフレームレートを向上させながら、見かけ上の画質の低下を抑制する処理の例を示す。

なお、本実施の形態では、走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。

本実施の形態においては、走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α４度、垂直走査角β４度で走査し、水平解像度Ｎｘ４、垂直解像度Ｎｙ４の画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の最大駆動周波数をＨｘ４、垂直方向の最大駆動周波数をＨｙ４とする。また、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。また、本実施の形態においては、走査部１０３、１０８の表示画像のオーバースキャン率をＡとする。

以下、本実施の形態におけるフレームレートと解像度の決定の処理の具体例を示す。この処理は図５０に示すステップ７０１ｂ〜７０５ｂを実行することよって行われる。

（ステップ７０１ｂ）
本ステップでは画像分析部８０１ｂが、ユーザに提示する画像の内容を分析する。図５１に、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像の元データである元画像を例示する。本実施の形態４では、水平解像度Ｎｘ４_orgn（以下、元画像のパラメータを「ｏｒｇｎ（ｏｒｉｇｉｎａｌ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４_orgn、フレームレートｆｐｓ４_orgnの画像が元画像として用意されている。この元画像は、制御部１０５内の記憶部に蓄えられていても良いし、通信を介して外部の機器から取得しても良い。

表示画像分析部８０１ｂは、元画像の画像データを分析することで解像度Ｎｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgn、およびフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を取得する。

また、画像分析部８０１ｂは、スポーツや映画、といった元画像の内容（ジャンル）を、元画像に付与されているメタデータから判定する。図５２に本実施の形態において元画像に付加されているメタデータを例示する。図５２のメタデータが与えられた場合、画像分析部８０１ｂは、元画像のジャンルを「音楽」と判定する。

なお、画像分析部８０１ｂは、元画像に付与されているメタデータから解像度Ｎｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgnおよびフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を取得しても良い。また、図１のＨＭＤで扱う画像の形式を予め設定しておき、その設定値から元画像の解像度Ｎｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgnおよびフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を決定しても良い。この場合、画像を分析するための処理コストを削減することが可能になる。

また、メタデータの形式は図５２に示した独自のＸＭＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式でもよいし、ＭＰＥＧ７（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ７）などの規格化されたＸＭＬフォーマットの書式に従ったものを用いても良い。

また、メタデータは画像データの特定フィールドに埋め込まれているバイナリデータでもよい。この場合、別途、メタデータファイルを扱う必要がなくなるため画像の管理が容易になる。

（ステップ７０２ｂ）
本ステップでは駆動周波数決定部８０２ｂが、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数Ｈｘ４、Ｈｙ４の補正を行う。

駆動周波数決定部８０２ｂは、水平周波数補正値Ｘａ、垂直周波数補正値Ｙａの値を決定し、それぞれをＨｘ４、Ｈｙ４に掛け合わせることで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４_maxおよび垂直方向の許容最大周波数Ｈｙ４_maxの値を生成する。

本実施の形態では、駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部８０３ｂから図１のＨＭＤの現在のバッテリー残量を取得し、バッテリー残量の値に従って、画質補正値の一例としての水平周波数補正値Ｘａおよび垂直周波数補正値Ｙａの値を決定する。図５３に、駆動周波数決定部８０２ｂが、バッテリー残量からＸａ、Ｙａの値を算出するための計算表の例を示す。この例ではバッテリー残量が６０％を切ると、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数を削減し、消費電力の軽減を図るように図５３の計算表の値が決められている。

なお、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの決定は、バッテリー残量以外の値から決定しても良い。例えば、走査部１０３、１０８の使用年数を管理しておくことで、使用年数が長いほど低い周波数で駆動するように処理を行っても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の耐久性を考慮した処理が可能になる。

また、走査部１０３、１０８に、動作状態を検知するセンサーを取り付け、そのセンサーの値から仕様上の最大駆動周波数と実際上の最大駆動周波数の差を検出し、実際上の最大駆動周波数の値に合うように、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの値を決定しても良い。この場合、実際の走査部１０３、１０８の動作が設計値と異なる場合でも、正しく処理を行うことが可能になる。

（ステップ７０３ｂ）
本ステップでは、表示画質決定部８０４ｂが、図１のＨＭＤでユーザに表示する左右それぞれの表示画像の水平解像度Ｎｘ４_disp（以下、表示画像のパラメータを「ｄｉｓｐ（ｄｉｓｐｌａｙ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４_disp、フレームレートｆｐｓ４_dispを決定する。

前述のように、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数Ｈｘ、表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙおよびフレームレートｆｐｓの間には数式（４）の関係が成り立つ。従って、垂直解像度Ｎｙ４_orgnの表示画像を、フレームレートｆｐｓ４_orgnで表示するための水平方向の駆動周波数をＨｘ４_orgnとすると、Ｈｘ４_orgnは数式（２５）で表現される。

ここで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４_maxの値が元画像を表示するのに必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４_orgnを上回る場合、表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の解像度Ｎｘ４_disp、Ｎｙ４_dispに元画像のＮｘ４_orgn、Ｎｙ４_orgnを設定し、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispに元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を設定し、ステップ７０４ｂの処理を行う。

一方、Ｈｘ４_maxの値がＨｘ４_orgnを下回る場合、走査部１０３、１０８では、垂直解像度Ｎｙ４_orgn、フレームレートｆｐｓ４_orgnの画像を表示することができない。この場合、表示画質決定部８０４ｂは、左右の眼に表示する表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispの値を元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgn以下にする、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispをｆｐｓ４_orgn以下にするといった処理のどちらか、もしくは両方を行う必要がある。

数式（４）に示される関係より、垂直解像度Ｎｙ４_disp、フレームレートｆｐｓ４_dispの画像を表示するために必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４_dispは数式（２６）で与えられる。

表示画質決定部８０４ｂは、Ｈｘ４_dispの値が、Ｈｘ４_max以下になるように解像度Ｎｙ４_dispおよびフレームレートｆｐｓ４_dispの値を決定する。

なお、本実施の形態においては、表示画質決定部８０４ｂは、前述の両眼融像の効果を想定して表示画像の解像度を決定する。左右の眼に表示される画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispの時、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する融像画像の垂直解像度Ｎｙ４_fusn（以下、融像画像のパラメータを「ｆｕｓｎ（ｆｕｓｉｏｎ）」で示す）と、Ｎｙ４_dispおよび元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの間には、数式（２７）の関係が成り立つ。

数式（２７）は、左右の眼で垂直方向の表示行が重ならないようにした場合、Ｎｙ４_fusnの値がＮｙ４_dispの値の２倍になることを示している。これは右眼に元画像の上半分、左眼に元画像の下半分を提示した場合などに該当する。この融像効果を利用することで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispを高くするために、表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispを元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの半分にまで下げても、左右の表示がその位置を適切に選択することで、ユーザが視認する表示画像の見かけ上の解像度の低下を防ぐことができる。

本実施の形態において表示画質決定部８０４ｂは、画像分析部８０１ｂが得た元画像の情報の内容から、フレームレートｆｐｓ４_dispの値を決定するためのフレームレート係数Ｆを決定する。図５４に表示画質決定部８０４ｂが保持するフレームレート係数Ｆの算出表の例を示す。

ここでフレームレート係数Ｆは、元画像フレームレートｆｐｓ４_orgnに対する左右の眼での表示画像のフレームレートの削減度合いを示す係数であり、表示画質決定部８０４ｂは、フレームレート係数Ｆの決定後、Ｆとｆｐｓ４_orgnを掛け合わせることで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispを決定する。フレームレート係数Ｆの値が１の場合は、表示画像のフレームレートの削減は行われず、元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnを表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispとして設定する。また、フレームレート係数Ｆの値が０に近いほど表示画像のフレームレートの削減が大きくなる。なおｆｐｓ４_dispの値が１を下回った場合には、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４_dispの値を１に設定する。図５４の表を用いた場合、表示画質決定部８０４ｂはスポーツなど動きの大きい映像に対してはフレームレートの削減幅を小さくし、ニュースなど文字情報が多く用いられる情報に対しては解像度を優先するようにフレームレート係数Ｆの値が決定される。

なお、表示画質決定部８０４ｂがフレームレート係数Ｆを算出する際に、フレームレートおよび解像度に対するユーザの嗜好情報を反映させても良い。図５５に画質補正値の一例としてのフレームレート係数補正値Ｆａの例を示す。図５５は、ユーザの嗜好情報とフレームレート係数補正値Ｆａとの関係を示す表であり、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが保持している。

この表を利用すれば、どのような情報に対してユーザがフレームレートを優先するかを設定することができる。つまり、ユーザがフレームレートを重視する情報ほど、フレームレート係数補正値Ｆａの値が高く設定されている。表示画質決定部８０４ｂは、ユーザプロファイル管理部８０５ｂからフレームレート係数補正値Ｆａを受け取り、フレームレート係数Ｆにフレームレート係数補正値Ｆａとを加算してから元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnと掛け合わせることで、修正フレームレートｆｐｓ４_dispを決定する。

なお、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が１を超える場合は、ｆｐｓ４_dispの値をｆｐｓ４_orgnに設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が０以下になる場合は、ｆｐｓ４_dispの値を１に設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａの値は、ユーザがユーザインターフェースを介して直接入力しても良いし、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが自動的に生成しても良い。この場合、ユーザが自分の好みに合ったフレームレートを適時設定することが可能になる。

また、前述のように、走査部１０３、１０８の垂直周波数Ｈｙと、表示画像のフレームレートｆｐｓの間には数式（１）の関係が成り立つ。従って、ユーザに表示する表示画像のフレームレートをｆｐｓ４_dispとした場合の、走査部１０３、１０８に求められる垂直方向の駆動周波数Ｈｙ４_dispは、数式（２８）で与えられる。ここでＨｙ４_dispの値が、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｈｙ４_maxを上回った場合、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４_dispの値を、Ｈｙ４_maxの二倍の値に修正する。

表示画質決定部８０４ｂは、表示画像のフレームレートｆｐｓ４_dispの決定後、１フレームにつき、左右の眼にそれぞれ表示される表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙ４_dispを決定する。本実施の形態において、Ｎｙ４_dispの値は、数式（２９）で計算される。

ただし、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４_dispの値が表示画質決定部８０４ｂが定める最小解像度Ｙｍｉｎ以下になる場合は、Ｎｙ４_disp≧Ｙｍｉｎとなるように、数式（３０）に示す計算式でｆｐｓ４_dispの値を修正する。なお、Ｙｍｉｎの値は、ｆｐｓ４_disp≧１となるように設定されているものとする。

また、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４_dispの値が、Ｎｙ４_orgnの値を上回る場合、Ｎｙ４_dispの値をＮｙ４_orgnに設定し、ｆｐｓ４_dispの値を数式（３１）で与えられる計算式の値に設定する。

最後に表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の水平方向の解像度Ｎｘ４_dispを決定する。ここで、元画像の水平解像度Ｎｘ４_orgnが、走査部１０３、１０８が表示可能な垂直解像度Ｎｘ４を上回る場合には、Ｎｘ４の値をＮｘ４_dispの値として設定する。それ以外の場合には、Ｎｘ４_orgnの値をＮｘ４_dispの値として設定する。

なお、表示画質決定部８０４ｂは表示画像の垂直解像度を先に決定しておき、それを実現するためにフレームレートの値を削減する方法を取っても良い。この場合、解像度を優先した画像の表示を行うことが出来る。

なお、表示画像の垂直解像度およびフレームレートは、ユーザインターフェースを介してユーザが直接入力する形態をとっても良い。このユーザからの入力値を基にして、ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、図５５に示す表を自動生成しても良い。

なお、本実施の形態では、元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnを表示画像の解像度ｆｐｓ４_dispの上限として扱っているが、倍速駆動表示のように、元画像の本来のフレームレートｆｐｓ４_orgnより高いフレームレートの値をｆｐｓ４_dispに設定しても良い。この場合でも、数式（３）、数式（４）で示される制約を満たすように表示画像の解像度ｆｐｓ４_dispの値を設定する。この場合、ブレの少ない映像表示を行うことが可能になる。

（ステップ７０４ｂ）
本ステップでは、走査パターン決定部８０６ｂが、走査部１０３、１０８がレーザ光を走査する方法を決定する。

走査パターン決定部８０６ｂは、前ステップ７０３ｂで決定されたフレームレートｆｐｓ４_dispに従って、元画像からｆｐｓ４_disp／ｆｐｓ４_orgnのフレームを抽出して、抽出した各フレームに対して、以下の垂直走査範囲の決定と、表示画素の決定の処理を行う。

（垂直走査範囲の決定）
まず、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８のそれぞれが１フレームの間に、垂直方向にレーザを走査する範囲である垂直走査範囲を決定する。図５６Ａ〜図５６Ｃに垂直走査範囲の例を示す。図５６Ａに示す走査パターン１４０１では、１フレームの間に表示画像の高さと同じ範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｂに示す走査パターン１４０２では、１フレームの間に表示画像の高さの半分の範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｃに示す走査パターン１４０３では、１フレームの間に表示画像の高さの四分の１の範囲を垂直方向に走査している。

なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の眼の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲を別々に定めても良い。特に、垂直走査範囲が表示画像の高さと一致しない場合においては、左右の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲が重ならないようにすることで、両眼の融像効果により見かけ上の解像度を向上させることが出来る。

（表示画素の決定）
次に、前ステップで決定された垂直解像度Ｎｙ４_disp、水平解像度Ｎｘ４_dispに従って、走査部１０３、１０８が前述の垂直走査範囲の内で描画する画素を決定する。

本実施の形態においては、元画像の垂直解像度Ｎｘ４_orgnを表示画像の垂直解像度Ｎｘ４_dispで割った商をフレーム数Ｎｆとした時に、走査パターン決定部８０６ｂが、左右の走査部１０３、１０８のそれぞれが少なくともＮｆ枚のフレームで全画素を描画するように、１フレームでの画素の選択を行う。

例えば、フレーム数Ｎｆの値が２の場合、２フレームで全画素の表示を行うように、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレーム目では画像上半分を、次のフレームでは画像の下半分を描画するように走査パターンを決定する。

また、フレーム数Ｎｆの値が、２以上の場合、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレームで左右に表示される画素が重ならないように走査パターンの決定を行う。例えば、元画像のあるフレームに対して、右眼で上半分の画素を表示した際には、左眼では下半分の画素を表示するように走査パターンの決定を行う。また同様に、右眼で奇数行を表示した際には、左眼で偶数行を表示するように走査パターンの決定を行う。

上記のように左右の眼で１フレームでの表示画素が重ならないように走査パターンの決定を行うと、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する画像の垂直解像度Ｎｙ４_fusnを、Ｎｙ４_dispの倍にすることが可能になり、表示画像のフレームレートを保つために表示画像の解像度を低下させた場合においても、ユーザに表示する画像の見かけ上の解像度を向上させることが出来る。

以下、図５７〜図６３に左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果によってユーザが視認する表示画像の例を示す。

図５７は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの半分とき（Ｎｆ＝２）、つまり、表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。この例では、左眼が表示画像の上半分を表示しているときには、右眼では表示画像の下半分を表示する。また１フレームごとに、表示画像の上半分の表示と、下半分の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの半分である。

つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の３番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。

図５８は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターンおよび、両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に分割している。そして、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで１番上の走査領域を走査し、２番目のフレームで上から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで上から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番下の走査領域を走査する。一方、右眼用走査部１０８は、最初のフレームで１番下の走査領域を走査し、２番目のフレームで下から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで下から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番上の走査領域を走査している。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの四分の一である。

つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。

図５９は、図５８の変形例である。図５８との相違点は、右眼用走査部１０８が４つの走査領域のうち、上から３番目の走査領域、一番下の走査領域、一番上の走査領域、上から２番目の走査領域の順に走査している点である。

この例においても、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。

図５７〜図５９に示したように、各走査領域が垂直走査方向に連続した連続領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査角を小さくすることができる。

図６０は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４_orgnの半分のとき（Ｎｆ＝２）、つまり表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、左眼が表示画像の奇数行の画素を表示しているときには、右眼では表示画像の偶数行の画素を表示する。また１フレームごとに、表示画像の奇数行の表示と、偶数行の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さと同じである。

図６１は、Ｎｙ４_dispがＮｙ４_orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の上半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の奇数行を、３番目のフレームで下半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の偶数行の画素をそれぞれ走査する。このとき右眼用走査部１０８は、左眼の表示行に隣接する行の表示が行われる。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。

図６２は、図６１の変形例である。図６２との相違点は、右眼用走査部１０８が最初のフレームで表示画像の下半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の偶数行を、３番目のフレームで上半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の奇数行をそれぞれ走査する。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。

図６３は、Ｎｙ４_dispがＮｙ４_orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。

この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、２番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、４番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）をそれぞれ走査する。一方、右眼用走査部１０８は、１番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、２番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、４番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）をそれぞれ走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の五である。

図６１〜図６３に示したように、各走査領域が垂直走査方向に離隔した離隔領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３と右眼用走査部１０８とが互いに隣接する画素を走査することになるので、高い融像効果を得ることができる。ただし、図５７〜図５９の例と比較すると、各フレームにおける走査部１０３、１０８の走査範囲は広くなる。

なお、図５７〜図６３は、一例であり、走査パターン決定部８０６ｂは、他の走査パターンを利用しても良い。また、上記の例では、Ｎｆの値が４までの例を示したが、Ｎｆの値が４以上であっても、左右の表示画素が重ならないように、同様の走査パターンを決定することができる。この場合、１フレームで表示するがその密度を上げることが可能になる。

垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４_orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に、右眼は下から順に１フレームごとに表示する方法をとっても良い。この場合、左右の眼で表示される画素の位置を分散させることができる。

また、垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４_orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に表示し、右眼は左眼に表示されている領域に隣接されている領域の画素を表示する方法を取っても良い。

また、垂直走査範囲が元画像の高さと同じで、Ｎｆの値がＮｙ４_dispのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、左眼のＬフレーム目には（ＮＭ−Ｎ＋Ｌ）行目の画素を表示し（Ｍは自然数）、右眼には左眼に表示されている画素と隣接する行の画素を表示する方法をとっても良い。なおこの時、Ｎ＋１以降のフレームの表示は１〜Ｎフレーム目までの表示を繰り返す。

なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の表示画素を完全に異なるように走査するのではなく、一部の画素が重なるように表示画素を選択する方法を用いても良い。この時、左右の融像効果によって得られる表示画像の垂直解像度Ｎｙ４_fusnの値は低下するが、左右で同一の画素を表示することで、両眼による融像がしやすいという効果が得られる。

また、垂直走査範囲が少ないほど、走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数が少なくなるため、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｎｙ４_maxの値に応じて、垂直走査範囲の値を決定する方法をとっても良い。

なお、倍速駆動のようにｆｐｓ４_dispの値が、元画像のフレームレートｆｐｓ４_orgnの値を上回る場合には、ｆｐｓ４_disp／ｆｐｓ４_orgnの値が１を上回る。その際には、前後のフレームをそのまま表示する、もしくは前後のフレームから差分フレームを生成するなどの処理を行って、ユーザに提示する画像を生成する。

（ステップ７０５ 画像制御）
本ステップでは、画像制御部８０７ｂが、前ステップ７０４ｂの結果に合わせて１フレームごとに光源１０１、１１０、及び走査部１０３、１０８の制御を行い、指定された走査パターンを実現する。

なお、ステップ７０４ｂとステップ７０３ｂは逆に行っても良い。その場合、走査パターンに適すように表示画像の解像度Ｎｘ４_disp、Ｎｙ４_dispとフレームレートｆｐｓ４_dispの決定が行われる。

また、本実施の形態では、垂直方向の走査を低速側として処理を行う例を挙げたが、水平方向と垂直方向を入れ替えた処理を行っても良い。

なお、上記した各実施の形態での制御処理は、専用のＨ／Ｗ（電子回路等）で実現されてもよいし、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクやＳＤカード等のメモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。

また、実施の形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適時変更が可能である。当然、本発明の実施の形態を組み合わせて用いることもできる。

次に、図６４〜図７３を参照して、上記の各実施形態に係るビーム走査型表示装置の代表的な用途を説明する。以降、各用途に実施の形態１に係るビーム走査型表示装置を適用したものとして説明するが、同様に実施の形態２〜４を適用することもできるし、実施の形態１〜４を任意の組み合わせで組み合わせて適用してもよい。また、ビーム走査型表示装置の用途は、下記のものに限定されないことは言うまでもない。

また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。

（実施の形態５）
図６４〜図６８を参照して、本発明の実施の形態５に係るレーザ走査型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）を説明する。なお、図６４はＨＵＤの側面図、図６５はＨＵＤの鳥瞰図、図６６及び図６７は図６６の変形例、図６８は図６４のレーザ走査ユニット２６０２の詳細図である。

車２６０１の内部には、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０が埋め込まれている。レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、車２６０１のフロントガラス２６０３の下方（本実施形態では、インパネの内部）に取り付けられており、表示装置の小型化を図っている。

なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネの内部ではなく、インパネ外部に配置してもよい。この場合、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０の交換や位置の変更が容易になる。

なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネ部分ではなく天井２６０７に配置しても良い。この場合、インパネ部分に必要な容積を削減することが出来、車内の空間を広げることが可能になる。

なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、図６５に示すようにユーザを挟むように配置する方法のほかに、図６６に示すようにユーザの右側に両方ともが配置される方法をとっても良い。この場合、車体中央に走査ユニット２６０２を配置する必要がなくなるため、車中央の空間を広げ、デザイン性を高めることが可能になる（図６５では、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２が助手席との間に配置されている）。

レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって走査された光は、フロントガラス２６０３に取り付けられた偏向部１０４、１０７によって反射され、ハーフミラー２６０４を通過し、ドライバー２６０５の眼球２６０６、２６０９に到達することで映像が視認される。このようなＨＵＤでは、フロントガラス２６０３越しに外界風景を確認しながら、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって表示される地図情報や警告情報を見ることができ、ドライバー２６０５の安全性や利便性を向上させることが可能になる。ユーザの網膜上に投影されたレーザの反射光は、ユーザの眼前に設置されたハーフミラー２６０４によって反射され、光検出部２１４によって検出される。

なお、偏向部１０４、１０７は、図６７に示すようにフロントガラス２６０３上に別々に配置する方法の他に、図６５及び図６６に示すように１つのホログラム上に多重露光することで、一枚のホログラムミラーとして実現する方法を用いても良い。この場合、左眼用偏向部１０４および右眼用偏向部１０７それぞれの面積を広げることが可能になり、ユーザにより広い視野角の映像を表示することが可能になる。

また、ハーフミラー２６０４は、右眼用と左眼用の二つを用意しても良いし、一枚の横長形状のハーフミラーを用いても良い。

左眼用のレーザ走査ユニット２６０２は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、制御部１０５から構成されている。また、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０は、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、制御部１１１から構成されている。図６８に本実施の形態における左眼用のレーザ走査ユニット２６０２内の光源１０１、波面形状変更部１０２、偏向部１０４の構造の例を示す。

図６８における光源１０１は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから構成されている。なお、本実施の形態において光検出部２１４は光源１０１中には含まれず、図６４に示されるように車２６０１の天井２６０７に設置されている。この構成をとることで、ユーザの網膜と光検出部２１４までの距離を短くすることができ、網膜上のスポットサイズを検出することが容易になる。

図６８における波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部３００１と、焦点距離垂直成分変更部３００２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態における焦点距離水平成分変更部３００１および焦点距離垂直成分変更部３００２は、シリンドリカルレンズの位置を変更することによって、水平方向および垂直方向の曲率を変更する。

なお焦点距離水平成分変更部３００１及び焦点距離垂直成分変更部３００２は、図２に示される焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２と同様に、シリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで波面形状の変更を行っても良い。この場合、ミラーを高速に振動させることで、解像度の高い画像やフレームレートの高い動画を表示する際でも波面形状を適切に変更することが可能になる。

なお、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０については、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２と同様の構造をとるため説明は省略する。

また、本実施の形態における偏向部１０４、１０７は、透過型のホログラムによって実現されている。本実施の形態において偏向部１０４、１０７はフロントガラス２６０３の内側（車内側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製作されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれの光源からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製作することで、透過型のディスプレイとできる。

なお、偏向部１０４、１０７は、フロントガラス２６０３に自由に着脱できるようにしてもよい。この場合、ディスプレイの表示が不要な場合は偏向部１０４、１０７を外すことにより、フロントガラス２６０３の透過性を保ち、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。

本発明の実施の形態においては、ユーザの眼前にハーフミラー２６０４を設置することで、ユーザの網膜上からの反射光を光検出部２１４に反射させる。ハーフミラー２６０４は、車２６０１の天井２６０７に支持棒２６０８によって取り付けられている。この構造によってユーザの頭部への装置の装着を強制することなしに、ユーザの網膜上のスポットサイズの検出を行うことができる。なお、ハーフミラー２６０４および光検出部２１４は、車２６０１の天井２６０７に設置するのではなく、ドライバー２６０５の眼鏡や帽子に設置しても良い。この場合、ドライバー２６０５の頭が前後に動いてもハーフミラー２６０４に頭が接触する可能性が減るため、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。なお、光検出部２１４は、左眼用と右眼用の二つを用意する方法のほかに、どちらか片方の眼からの反射光を検出する光検出部２１４を１つだけ設置してもよい。この場合、光検出部２１４を増やすこと無くユーザの視線方向を検出することができるため、ビーム走査型表示装置のコストを削減することができる。

制御部１０５、１１１は、ＨＵＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４の動作が制御部１０５によって制御される。

本実施の形態において光検出部２１４は天井２６０７に配置され、制御部１０５、１１１はインパネ内部に設置されているが、光検出部２１４と制御部１０５、１１１間の通信は車２６０１の内部を有線ケーブルを這わせることで行っても良いし、無線通信で行っても良い。

なお、制御部１０５、１１１は、どちらか片方のみを設置し、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０の両方を制御する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置のサイズを小さくすることが可能になる。

本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。

（実施の形態６）
次に、図６９〜図７２を参照して、実施の形態６に係る双眼鏡３１０１を説明する。なお、図６９は双眼鏡３１０１の鳥瞰図、図７０は双眼鏡３１０１の左眼側表示部３１０１ａの側面図、図７１は双眼鏡３１０１の右眼側表示部３１０１ｂの側面図、図７２は図６９の変形例を示す図である。

まず、図６９に示されるように、双眼鏡３１０１は、ユーザの左眼に画像を表示する左眼側表示部３１０１ａと、ユーザの右眼に画像を表示する右眼側表示部３１０１ｂとを備える。次に、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂは、それぞれカメラ３１０３、３５０２を備えている。そして、ユーザ３１０５は双眼鏡３１０１を覗き込むことでカメラ３１０３、３５０２が撮影した映像や、双眼鏡３１０１の外部入力端子に接続された外部の映像機器からの映像を視認することができる。この構成をとることで、ユーザ３１０５はＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要がなくなり、屋外で簡単にビーム走査型表示装置を利用することが可能になる。

図７０に示されるように、左眼側表示部３１０１ａは、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、制御部１０５、カメラ３１０３、及び折り返しミラー３１０２から構成され、左眼３１０６に映像を表示する。一方、図７１に示されるように、右眼側表示部３１０１ｂは、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、偏向部１０７、制御部１１１、カメラ３５０２、及び折り返しミラー３５０１から構成され、右眼３１０４に映像を表示する。

上記の実施形態においては、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂそれぞれがカメラ３０１３、３５０２を有する例を示したが、これに限ることなく、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとで同一のカメラを共通して使用してもよい。ただし、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとに設置された２台のカメラ３１０３、３５０２で右眼用と左眼用の画像を別々に撮影し、表示するようにしてもよい。これにより、ユーザの両眼に対して視差のある映像を表示することができるため、立体的な映像を表示することが可能になる。

図７０及び図７１における光源１０１、１０９は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３と、光検出部２１４とから構成される。

図７０及び図７１における波面形状変更部１０２、１０９は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態においては、図２に示すようにシリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで垂直方向および水平方向の波面形状の変更を行う。

波面形状変更部１０２、１０９からのビームはそれぞれ、折り返しミラー３１０２、３５０１を経由して、走査部１０３、１０８によって走査されて、偏向部１０４、１０７にそれぞれ入射する。

偏向部１０４、１０７は、双眼鏡３１０１の接眼部分に配置される接眼レンズであり、走査部１０３、１０８からの光をユーザの瞳孔上に集光する。なお、偏向部１０４、１０７は凸レンズではなく、透過型ホログラムであってもよい。この場合、接眼レンズ部分を薄くすることができ双眼鏡３１０１を小型化することができる。

また、偏向部１０４、１０７をホログラムで実現する場合には、図７２に示すように偏向部１０４、１０７を別々に配置するのではなく、図６９に示すように偏向部１０４、１０７を多重露光した一枚のホログラムを用いても良い。この場合、ユーザに対して広視野角の映像を表示することが可能になる。

ユーザの網膜上からの反射光は、入射光と同じ経路を逆向きに辿った後、光検出部２１４によって検出される。

制御部１０５、１１１は、双眼鏡３１０１の各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４、及びカメラ３１０３、３５０２の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。

本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。

なお、光源１０１、１１０については、光源１０１からのビームをプリズムなどで分光し、左右の眼の表示に用いる波面形状変更部１０２、１０９にそれぞれ入射する方法をとっても良い。この場合、必要な光源が減るため双眼鏡３１０１を小型化することができ、また消費電力を抑えることが可能になる。

（実施の形態７）
図７３に、本発明の実施の形態７におけるレーザ走査型の卓上型ディスプレイ３４０１の構成図（側面図）を示す。

卓上型ディスプレイ３４０１は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、及び制御部１０５から構成されている。具体的には、筐体の内部に光源１０１、波面形状偏向部１０２、走査部１０３、及び制御部１０５が収納されており、筐体の表面に偏向部１０４によって構成される表示面を有する。そして、双眼鏡３１０１と同様に、左側表示部と右側表示部とを備える。

そして、ユーザは、この卓上型ディスプレイ３４０１を机に設置して利用する。図７３の構成をとることで、ユーザはＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要が無くなる。また双眼鏡３１０１のように長時間、手で装置を支持する必要もなくなるため負担無く、長時間に亘って卓上型ディスプレイ３４０１を使用することが可能になる。

本発明にかかるビーム走査型表示装置は、右眼用走査部、左眼用走査部などを有し、表示装置、表示システム、表示方法、表示プログラム、などの用途にも応用できる。

１１ 左眼用レンズ
１２ 右眼用レンズ
１３ 左側テンプル
１４ 右側テンプル
１００ 左眼用画像出力部
１０１ 左眼用光源
１０２ 左眼用波面形状変更部
１０３ 左眼用走査部
１０４ 左眼用偏向部
１０５ 左眼用制御部
１０６，１１２ ヘッドホン部
１０７ 右眼用偏向部
１０８ 右眼用走査部
１０９ 右眼用波面形状変更部
１１０ 右眼用光源
１１１ 右眼用制御部
２０１，３００１ 焦点距離水平成分変更部
２０２，３００２ 焦点距離垂直成分変更部
２１１ 赤色レーザ光源
２１２ 青色レーザ光源
２１３ 緑色レーザ光源
２１４ 光検出部
３０１ 単板ミラー
３０３，３０４ レーザ光
４０１ａ 投影画像
５０１，６０１ｃ 表示画像
５０１ａ 補正前画像
５０２，６０２ｃ 走査軌跡
５０２ａ 補正後画像
６０１ 左眼用画像
６０１ａ 左眼用歪画像
６０１ｂ 左眼用表示領域
６０２ 右眼用画像
６０２ａ 右眼用歪画像
６０２ｂ 右眼用表示領域
６０３ 全体像
８０１ｂ 画像分析部
８０２ｂ 駆動周波数決定部
８０３ｂ 電源管理部
８０４ｂ 表示画質決定部
８０５ｂ ユーザプロファイル管理部
８０６ｂ 走査パターン決定部
８０７ｂ 画像制御部
９０１，１９０１，１９０１ａ 元画像
１００１，２００１ 中心画像
１０５１ 走査範囲設定部
１０５２ 画質設定部
１０５３ 解像度設定部
１０５４ フレームレート設定部
１４０１，１４０２，１４０３ 走査パターン
１４０１ａ，１４０１ｂ 左眼用矩形領域
１４０２ａ 左眼用残領域
１５０１ａ 右眼用矩形領域
１５０２ａ，１５０２ｂ 右眼用残領域
１６０１ａ 融像後図形
１８０１ 台形歪み判定部
１８０２ 矩形領域決定部
１８０３ 残領域決定部
１８０４ 画像制御部
１８０５ 縦横比調整部
１８０６ 歪補正部
１８０７ 出力画像制御部
１９０２ａ 補正画像
２００１ａ，２６０１ａ 左眼用部分画像
２１０１ａ，２７０１ａ 右眼用部分画像
２２０１ａ 左眼用台形画像
２２０２ａ，２２０３ａ，２３０２ａ，２３０３ａ 台形領域
２３０１ａ 右眼用台形画像
２４０１ａ 左眼投影用画像
２４０２ａ，２５０２ａ 矩形領域
２５０１ａ 右眼投影用画像
２６０１ 車
２６０２，２６１０ レーザ走査ユニット
２６０３ フロントガラス
２６０４ ハーフミラー
２６０５ ドライバー
２６０６，２６０９ 眼球
２６０７ 天井
２６０８ 支持棒
３１０１ 双眼鏡
３１０１ａ 左眼側表示部
３１０１ｂ 右眼側表示部
３１０２，３５０１ 折り返しミラー
３１０３，３５０２ カメラ
３１０４ 右眼
３１０５ ユーザ
３１０６ 左眼
３４０１ 卓上型ディスプレイ

Claims (35)

1. ユーザの網膜に画像を表示する画像表示装置であって、
   元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、
   前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、
   元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、
   前記右眼用画像出力部で出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、
   融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える
   画像表示装置。
2. 前記左眼用画像出力部は、
   左眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する左眼用光源と、
   前記左眼用光源からのビームを前記左眼用偏向部に走査させる左眼用走査部とを含み、
   前記右眼用画像出力部は、
   右眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する右眼用光源と、
   前記右眼用光源からのビームを前記右眼用偏向部に走査する右眼用走査部とを含む
   請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御部は、
   前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの一方に前記元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第１の走査角より大きく、且つ前記元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部と、
   前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記走査範囲設定部によって設定された走査角に応じて、画質の異なる前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力させる画質設定部とを備える
   請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記画質設定部は、
   前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１のフレームレートの画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させるフレームレート設定部を含む
   請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記画質設定部は、
   前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１の解像度の画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる解像度設定部を含む
   請求項３に記載の画像表示装置。
6. 前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とは、互いにサイズが異なっており、
   前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのサイズが大きい側に前記第１の走査角でビームを走査させ、サイズが小さい側に前記第２の走査角でビームを走査させる
   請求項３に記載の画像表示装置。
7. さらに、ユーザの視線を検出する視線検出部を備え、
   走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの前記第１の走査角が設定された側に、前記視線検出部の検出結果に基づいてユーザの視線位置を含む領域にビームを走査させる
   請求項３に記載の画像表示装置。
8. 前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの利き目に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させる
   請求項３に記載の画像表示装置。
9. 前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの視力の高い方の眼に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させる
   請求項３に記載の画像表示装置。
10. 前記制御部は、前記元画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれの走査領域が異なるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる前記走査パターン決定部を含む
    請求項２に記載の画像表示装置。
11. 前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
    前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部が前記第２の方向に隣接する画素を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分する
    請求項１０に記載の画像表示装置。
12. 前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
    前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれが前記第２の方向に連続した走査領域を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分する
    請求項１０に記載の画像表示装置。
13. 前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
    前記走査パターン決定部は、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とで前記第２の方向の走査方向が反対向きになるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる
    請求項１０に記載の画像表示装置。
14. 前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の最大駆動周波数に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正した補正画像を生成する表示画質決定部を含み、
    前記走査パターン決定部は、前記表示画質決定部によって生成された前記補正画像を複数の走査領域に区分し、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる
    請求項１０に記載の画像表示装置。
15. 前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
    前記表示画質決定部は、前記元画像のフレームレートを、前記元画像を表示するのに必要とされる前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の駆動周波数、及び前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の最大駆動周波数のうちのいずれか小さいほうの２倍に補正する
    請求項１４に記載の画像表示装置。
16. 前記表示画質決定部は、補正された前記フレームレートと前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の第１の方向の駆動周波数から算出される前記第２の方向の表示画素数が、前記元画像のフレームレートが１以上となる予め定められた値以上で、且つ前記元画像の前記第２の方向の表示画素数以下となるように、補正された前記フレームレートを再補正する
    請求項１５に記載の画像表示装置。
17. 前記走査パターン決定部は、前記元画像を、前記左眼用画像もしくは前記右眼用画像のいずれかの全画素数を前記表示画質決定部によって補正された各フレームの表示画素数で除した商に該当する数の走査領域に区分する
    請求項１４に記載の画像表示装置。
18. 前記表示画質決定部は、さらに、前記元画像の内容を示すコンテンツ情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
    請求項１４に記載の画像表示装置。
19. 制御部は、さらに、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値を保持するユーザプロファイル管理部を含み、
    前記表示画質決定部は、前記元画像のコンテンツ情報に対応する前記画質補正値に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
    請求項１８に記載の画像表示装置。
20. 前記ユーザプロファイル管理部は、さらに、ユーザの視力に関する情報を保持し、
    前記表示画質決定部は、前記ユーザプロファイル管理部が保持するユーザの視力に関する情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
    請求項１９に記載の画像表示装置。
21. さらに、該画像表示装置を駆動するためのバッテリーと、
    前記バッテリーの残量を検出する電源管理部と、
    前記電源管理部の検出結果に応じて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の両方の駆動周波数の最大値を変更する駆動周波数決定部とを備える
    請求項１０に記載の画像表示装置。
22. 前記左眼用走査部が走査するビームが前記左眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記左眼用画像が前記左眼用偏向部上で台形形状に歪んだ左眼用歪画像となり、且つ前記右眼用走査部が走査するビームが前記右眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記右眼用画像が前記右眼用偏向部上で台形形状に歪んだ右眼用歪画像となる場合において、
    前記制御部は、
    前記左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、前記第１の辺に直交し、且つ前記第１の辺の端点と前記左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域、及び前記右眼用画像の長辺の一部を前記第１の辺と同じ長さの第３の辺とし、前記第３の辺に直交し、且つ前記第３の辺の端点と前記右眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第４の辺とする矩形形状の右眼用矩形領域を決定する矩形領域決定部と、
    前記第１の辺を高さとし、前記第２の辺と前記第４の辺との和を幅とした補正画像となるように、前記元画像の高さ及び幅のうちの少なくともいずれか一方を調整する縦横比調整部と、
    前記左眼用偏向部上に前記左眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記左眼用歪画像と反対向きに歪ませた左眼用補正画像、前記右眼用偏向部上に前記右眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記右眼用歪画像と反対向きに歪ませた右眼用補正画像を生成する歪補正部と、
    前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用矩形領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用矩形領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる出力画像制御部とを含む
    請求項２に記載の画像表示装置。
23. 前記矩形領域決定部は、前記左眼用歪画像の短辺が前記右眼用画像の長辺に含まれ、且つ前記右眼用画像の短辺が前記左眼用歪画像の長辺に含まれるように、前記左眼用画像と前記右眼用歪画像とを重ね合わせたときに、前記第２及び第４の辺が、前記左眼用歪画像及び前記右眼用歪画像それぞれの斜辺の交点を通る直線となるように、前記左眼用矩形領域及び前記右眼用矩形領域を決定する
    請求項２２に記載の画像表示装置。
24. 前記制御部は、
    前記第１の辺の対辺を長辺とし、前記左眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第４の辺より短い左眼用残領域、及び前記第３の辺を長辺とし、前記右眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第２の辺より短い右眼用残領域を決定する残領域決定部を含み、
    前記出力画像制御部は、さらに、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用残領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用残領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる
    請求項２２に記載の画像表示装置。
25. 前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記左眼用残領域、及び前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させ、且つ前記右眼用残領域、及び前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させる
    請求項２４に記載の画像表示装置。
26. 前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させ、且つ前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させる
    請求項２４に記載の画像表示装置。
27. 前記矩形領域決定部は、前記補正画像の幅と高さとが、１６：９または４：３の比率となるように前記左眼矩形領域および前記右眼矩形領域の形状を決定する
    請求項２２に記載の画像表示装置。
28. 前記矩形領域決定部は、ユーザの左右の眼の視力の差が一定値以上の場合に、視力の高い方の眼に対応する矩形領域が最大、且つ視力の低い方の眼に対応する矩形領域が０になるように、前記左眼矩形領域と前記右眼矩形領域の形状を決定し、
    前記残領域決定部は、視力の高い方の眼に対応する残領域が０、且つ視力の低い方の眼に対応する残領域が最大になるように、前記左眼残領域と前記右眼残領域の形状を決定する
    請求項２２記載の画像表示装置。
29. 元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、
    前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、
    元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、
    前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、
    融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとを備える
    画像表示方法。
30. 元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、
    前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、
    元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、
    前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、
    融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる
    プログラム。
31. 元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、
    前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、
    元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、
    前記右眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、
    融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える
    集積回路。
32. 請求項１に記載の画像表示装置と、
    ユーザの左眼の位置に配置され、ユーザの左眼に対面する位置に前記左眼用偏向部を有する左眼用レンズと、
    ユーザの右眼の位置に配置され、ユーザの右眼に対面する位置に前記右眼用偏向部を有する右眼用レンズと、
    一端が前記左眼用レンズに連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプルと、
    一端が前記右眼用レンズに連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプルと、
    を備える眼鏡型ヘッドマウントディスプレイ。
33. 請求項１に記載の画像表示装置と、
    前記左眼用偏向部偏向部及び前記右眼用偏向部を有するフロントガラスと
    を備える自動車。
34. 請求項１に記載の表示装置と、
    前記左眼用偏向部を有する左眼用接眼レンズと、
    前記右眼用偏向部を有する右眼用接眼レンズと
    を備える双眼鏡。
35. 請求項１に記載の画像表示装置と、
    前記表示装置を収納する筐体と、
    前記筐体の表面に前記左眼用偏向部及び前記右眼用偏向部によって構成される表示面と
    を備える卓上型ディスプレイ。

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