JPWO2016113951A1 - 頭部装着型表示装置、及び映像表示システム - Google Patents

Abstract

ユーザーの目の前に配置されユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子（３３Ｌ，Ｒ）と、当該光学素子をユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構と、を備える頭部装着型表示装置（３０）。また、前記頭部装着型表示装置（３０）と、当該頭部装着型表示装置に映像を供給する映像供給部及び前記駆動機構を動作させて前記ユーザーの視野内における前記映像の表示位置を変化させる制御指示を出力する表示位置制御部を備える映像供給装置（１０）と、を備える映像表示システム。

Description

本発明は、ユーザーが頭部に装着して使用する頭部装着型表示装置、当該頭部装着型表示装置を含む映像表示システム、当該頭部装着型表示装置に映像を提供する映像提供装置、その制御プログラム、及び情報記憶媒体に関する。

ヘッドマウントディスプレイやスマートグラスなどと呼ばれる、ユーザーが頭部に装着して使用するタイプの表示装置（頭部装着型表示装置）が知られている。このような表示装置は、ユーザーの目の前に画像を結像させることで、その画像をユーザーに閲覧させる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−１０３２６号公報

上述した頭部装着型表示装置では、画像の表示位置が固定されている。その位置は、ユーザーの体型や頭部装着型表示装置の装着の仕方などによっては、必ずしも最適なものになっているとは限らない。

本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、画像の表示位置を調整可能な頭部装着型表示装置、当該頭部装着型表示装置を含む映像表示システム、当該頭部装着型表示装置に映像を提供する映像提供装置、その制御プログラム、及び情報記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る頭部装着型表示装置は、ユーザーの目の前に配置され、ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子と、前記光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る映像表示システムは、頭部装着型表示装置と、映像供給装置と、を備える映像表示システムであって、前記頭部装着型表示装置は、ユーザーの目の前に配置され、ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子と、前記光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構と、を備え、前記映像供給装置は、前記頭部装着型表示装置に映像を供給する映像供給部と、前記駆動機構を動作させて、前記ユーザーの視野内における前記映像の表示位置を変化させる制御指示を出力する表示位置制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る映像供給装置は、ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構を備える頭部装着型表示装置と接続される映像供給装置であって、前記頭部装着型表示装置に映像を供給する映像供給部と、前記駆動機構を動作させて、前記ユーザーの視野内における前記映像の表示位置を変化させる制御指示を出力する表示位置制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構を備える頭部装着型表示装置と接続されるコンピュータを、前記頭部装着型表示装置に映像を供給する映像供給部、及び、前記駆動機構を動作させて、前記ユーザーの視野内における前記映像の表示位置を変化させる制御指示を出力する表示位置制御部、として機能させるためのプログラムである。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されて提供されてよい。

本発明の実施の形態に係る映像表示システムの全体概要図である。 本発明の実施の形態に係る映像表示システムの構成を示す構成ブロック図である。 結像距離の調整制御を説明する図である。 インパクト駆動アクチュエーターを用いた結像距離制御アクチュエーターの実装例を示す図である。 ステッピングモーターを用いた結像距離制御アクチュエーターの実装例を示す図である。 導電性高分子ポリマーを用いた結像距離制御アクチュエーターの実装例を示す図である。 ボールねじを用いた表示位置制御アクチュエーターの実装例を示す図である。 映像供給装置の機能を示す機能ブロック図である。 ２つの映像の表示位置を同じ方向に調整する調整制御の例を示す図である。 ２つの映像の表示位置を逆方向に調整する調整制御の例を示す図である。 ２つの映像の表示位置を逆方向に調整する調整制御の別の例を示す図である。 視線方向に応じた表示位置の調整制御の例を示す図である。 表示位置の調整制御の流れの一例を示すフロー図である。 屈折率調整素子を用いた結像距離制御機構の実装例を示す図である。 表示位置調整機構の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る映像表示システム１の全体概要図である。また、図２は映像表示システム１の構成を示す構成ブロック図である。これらの図に示されるように、映像表示システム１は、映像供給装置１０と、中継装置２０と、頭部装着型表示装置３０と、を含んで構成されている。

映像供給装置１０は、頭部装着型表示装置３０が表示すべき映像を供給する情報処理装置であって、例えば家庭用ゲーム機、携帯型ゲーム機、パーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット等であってよい。図２に示されるように、映像供給装置１０は、制御部１１と、記憶部１２と、インタフェース部１３と、を含んで構成される。また、操作入力デバイス１４と接続されている。

制御部１１は、ＣＰＵ等であって、記憶部１２に記憶されているプログラムを実行して各種の情報処理を実行する。なお、本実施形態において制御部１１が実行する処理の具体例については、後述する。記憶部１２は、ＲＡＭ等のメモリデバイスを含み、制御部１１が実行するプログラム、及び当該プログラムによって処理されるデータを格納する。操作入力デバイス１４は、キーボードやマウス、タッチパネル、家庭用ゲーム機のコントローラなどであって、ユーザーからの操作入力を受け付ける。

インタフェース部１３は、中継装置２０との間のデータ通信のためのインタフェースである。映像供給装置１０は、インタフェース部１３を介して有線又は無線のいずれかで中継装置２０と接続される。インタフェース部１３は、映像供給装置１０が供給する映像を中継装置２０に送信するために、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface：登録商標）などの映像用の通信インタフェースを含んでよい。また、頭部装着型表示装置３０から各種の情報を受信するために、ＵＳＢ等のデータ通信インタフェースを含んでよい。

中継装置２０は、映像供給装置１０から供給される映像のデータを受け付けて、受け付けたデータに応じた映像信号を頭部装着型表示装置３０に対して出力する。中継装置２０は、有線又は無線のいずれかにより頭部装着型表示装置３０と接続される。

図２に示されるように、中継装置２０は、制御ユニット２１と、映像処理ユニット２２と、カメラ画像処理ユニット２３と、を含んで構成される。

制御ユニット２１は、映像供給装置１０からの指示などに応じて、頭部装着型表示装置３０に内蔵される各部を動作させるための各種の制御信号を出力する集積回路である。また、制御ユニット２１は、頭部装着型表示装置３０に内蔵される各種のセンサーによって測定された情報を頭部装着型表示装置３０から受け取って、その内容を映像供給装置１０に対して提供する。

映像処理ユニット２２は、映像供給装置１０が供給する映像データを、頭部装着型表示装置３０で表示可能な映像信号に変換して出力するビデオプロセッサである。特に映像処理ユニット２２は、映像供給装置１０が供給する映像データに基づいて、右目用映像の映像信号、及び左目用映像の映像信号をそれぞれ生成して、頭部装着型表示装置３０に対して出力する。ここで、頭部装着型表示装置３０が表示する映像が２Ｄ映像の場合、映像処理ユニット２２は右目用映像及び左目用映像として同一の映像信号を出力する。一方、頭部装着型表示装置３０に３Ｄ映像（立体映像）を表示させる場合、視差を利用してユーザーが立体的に映像を認識できるように、映像処理ユニット２２は、右目用映像及び左目用映像として互いに異なる映像信号を出力する必要がある。このような立体視用の２つの映像は、映像供給装置１０によってそれぞれ生成されて映像処理ユニット２２に提供されてもよいし、映像供給装置１０から提供される情報に基づいて映像処理ユニット２２によって生成されてもよい。後者の場合には、映像供給装置１０自身が立体視に対応していなくとも立体映像をユーザーに閲覧させることができる。

カメラ画像処理ユニット２３は、頭部装着型表示装置３０が備える複数のカメラ（後述）で撮影されたカメラ画像を受信し、受信したカメラ画像に対して必要に応じて画像処理を実行する。カメラ画像処理ユニット２３の処理結果は、制御ユニット２１に出力される。

頭部装着型表示装置３０は、ユーザーが頭部に装着して使用する映像表示装置であって、中継装置２０から入力される映像信号に応じた映像を表示し、ユーザーに閲覧させる。本実施形態では、頭部装着型表示装置３０は両目での映像の閲覧に対応しており、ユーザーの右目及び左目それぞれの目の前に互いに独立に映像を表示するものとする。

頭部装着型表示装置３０は、２つの映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒ、映像表示素子駆動回路３５、２つの液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒ、液晶シャッター駆動回路３７、赤外線センサー３８、照度センサー３９、ＧＰＳモジュール４０、モーションセンサーモジュール４１、センサーハブ４２、前面カメラ４３、２つの背面カメラ４４Ｒ及び４４Ｌ、２個の表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ、及び４５Ｒ、アクチュエーター駆動回路４６、並びに通信インタフェース４７を含んで構成される。

映像表示ユニット３１Ｌは左目用映像を表示し、映像表示ユニット３１Ｒは右目用映像を表示する。ユーザーは、頭部装着型表示装置３０を装着した状態で、左目用映像を左目で、右目用映像を右目で、それぞれ閲覧する。映像表示ユニット３１Ｌは、映像表示素子３２Ｌ、光学素子３３Ｌ、及び結像距離制御アクチュエーター３４Ｌを含み、映像表示ユニット３１Ｒは映像表示素子３２Ｒ、光学素子３３Ｒ、及び結像距離制御アクチュエーター３４Ｒを含んでいる。

映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒは、例えば有機ＥＬ表示パネルなどであって、映像表示素子駆動回路３５から供給される駆動信号に従ってそれぞれ独立に映像を表示する。映像表示素子駆動回路３５は、中継装置２０の映像処理ユニット２２から入力される映像信号に基づいて、映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒを駆動する駆動信号を出力する集積回路である。なお、ここでは一つの映像表示素子駆動回路３５が映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒの双方を駆動することとしているが、頭部装着型表示装置３０は二つの映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒに対応して二つの映像表示素子駆動回路３５を備えてもよい。この場合、各映像表示素子駆動回路３５として従来のものを利用できる。

光学素子３３Ｌ及び３３Ｒは、ホログラムやプリズム、ハーフミラーなどであって、ユーザーの目の前に配置され、映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒが表示する映像の光を屈折させて、ユーザーの目に入射させる。より具体的に、光学素子３３Ｌは映像表示素子３２Ｌの下方に配置されており、頭部装着型表示装置３０をユーザーが装着した際に、ユーザーの左目の前方に位置する。映像表示素子３２Ｌが表示する左目用映像は、光学素子３３Ｌに導かれてユーザーの左目に入射する。また、光学素子３３Ｒは映像表示素子３２Ｒの下方に配置されており、頭部装着型表示装置３０をユーザーが装着した際に、ユーザーの右目の前方に位置する。映像表示素子３２Ｒが表示する右目用映像は、光学素子３３Ｒに導かれてユーザーの右目に入射する。また、光学素子３３Ｌ及び３３Ｒは、頭部装着型表示装置３０の外部から入射する光を透過させるようになっている。そのためユーザーは、外界の様子と映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒが表示する映像とを同時に視認することができる。

結像距離制御アクチュエーター３４Ｌ及び３４Ｒは、映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒと光学素子３３Ｌ及び３３Ｒとの間の光学的距離を変化させる制御機構であって、例えばインパクト駆動アクチュエーター、ステッピングモーター、導電性高分子ポリマーなどの駆動機構によって実現される。具体的に、結像距離制御アクチュエーター３４Ｌは映像表示素子３２Ｌを光学素子３３Ｌに向かう方向に沿って移動させる。この結像距離制御アクチュエーター３４Ｌの制御によって、映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌとの間の物理的な距離が変化する。同様に、結像距離制御アクチュエーター３４Ｒは映像表示素子３２Ｒを光学素子３３Ｒに向かう方向に沿って移動させる。これにより、映像表示素子３２Ｒと光学素子３３Ｒとの間の物理的な距離が変化する。映像表示素子３２と光学素子３３との間の距離が変化すると、ユーザーの目から見た映像の結像位置までの距離が変化する。以下、光学素子３３から映像の結像位置までのユーザーの視線方向に沿った距離を結像距離Ｄという。結像距離制御アクチュエーター３４Ｌ及び３４Ｒのそれぞれを制御することによって、左右それぞれの映像の結像距離Ｄを調整することができる。ここで、映像表示素子３２の移動距離と結像距離Ｄとの間の相関関係は、光学素子３３の光学設計に応じて決定されることになる。図３は、この結像距離Ｄの調整制御を説明するための図であって、横方向から見た映像表示素子３２、光学素子３３、液晶シャッター３６、及びユーザーの目の位置関係を模式的に示している。また、図中のブロック矢印は結像距離制御アクチュエーター３４による映像表示素子３２の移動方向を示している。なお、結像距離Ｄの調整制御の具体例については、後に詳しく説明する。

ここで、結像距離制御アクチュエーター３４のいくつかの具体例について、説明する。図４は、インパクト駆動アクチュエーターを用いた結像距離制御アクチュエーター３４の実装例を模式的に示している。なお、この図においては、左目用映像の結像距離Ｄを調整する結像距離制御アクチュエーター３４Ｌの構成だけを示しているが、結像距離制御アクチュエーター３４Ｒも同様の構成により実装されてよい。この図の例においては、映像表示素子３２Ｌはホルダー３４Ｌ１に固定されている。そして、結像距離制御アクチュエーター３４Ｌはインパクト駆動アクチュエーターであって、その摺動軸がホルダー３４Ｌ１の一端を貫通している。インパクト駆動アクチュエーターを駆動させることによって、ホルダー３４Ｌ１を上下に移動させ、映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌとの間の距離を変化させることができる。なお、この図の例においては、映像表示素子３２Ｌが光学素子３３Ｌを囲むフレームの上部に配置され、結像距離制御アクチュエーター３４Ｌがフレームの向かって右方向の側部に配置されているが、これに限らず、映像表示素子３２Ｌや結像距離制御アクチュエーター３４Ｌは光学素子３３Ｌの周囲の任意の位置に配置されてよい。

次に、ステッピングモーターを用いた結像距離制御アクチュエーター３４の実装例について、説明する。ステッピングモーターを用いる場合、図４と同様に結像距離制御アクチュエーター３４をフレームの側部に配置し、その軸方向に沿ってホルダー３４Ｌ１を移動させることとしてもよい。また、ギア３４Ｌ２を介してステッピングモーターの軸方向と交差する方向にホルダー３４Ｌ１を移動させてもよい。図５は、この場合の配置例を示している。この図の上部は頭部装着型表示装置３０の左側フレーム部分の平面図を示しており、図の下部は左側フレーム部分の正面図を示している。この図の例において、ステッピングモーターである結像距離制御アクチュエーター３４Ｌは、その回転軸が頭部装着型表示装置３０の前後方向に沿うように配置されている。その回転軸にはギア３４Ｌ２が取り付けられており、映像表示素子３２Ｌを支持するホルダー３４Ｌ１の一端に設けられた溝とギア３４Ｌ２がかみ合っている。これにより、ステッピングモーターを駆動することで映像表示素子３２Ｌを上下方向に沿って移動させることができる。

次に、導電性高分子ポリマーを用いた結像距離制御アクチュエーター３４の実装例について説明する。図６は、この場合の配置例を示している。導電性高分子ポリマーは、印加される電圧に応じて伸張、収縮する性質を備えており、この性質によってアクチュエーターとして機能することができる。具体的に図６の例では、基台３４Ｌ３に対して導電性高分子ポリマーである結像距離制御アクチュエーター３４Ｌが固定されており、さらにこの結像距離制御アクチュエーター３４Ｌに対して映像表示素子３２Ｌが固定されている。なお、ここでは基台３４Ｌ３は、その位置が変化しないようにフレーム内に固定されているものとする。また、結像距離制御アクチュエーター３４Ｌには信号出力回路３４Ｌ４が接続されており、この信号出力回路３４Ｌ４が出力する制御信号に応じて伸張、収縮する。この伸張、収縮に伴って映像表示素子３２Ｌが上下方向に移動することで、映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌとの間の距離が変化する。なお、信号出力回路３４Ｌ４は後述するアクチュエーター駆動回路４６の一部として実現されてもよい。

液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒは、光学素子３３Ｌ及び３３Ｒの前面側に配置され、光の透過率を変化させるために用いられる光透過素子である。具体的に、液晶シャッター３６Ｌは光学素子３３Ｌと対向するように配置され、液晶シャッター３６Ｒは光学素子３３Ｒと対向するように配置される。ユーザーが頭部装着型表示装置３０を装着した際には、外部からの光は液晶シャッター３６Ｌ及び光学素子３３Ｌをこの順に通ってユーザーの左目に入射する。また、液晶シャッター３６Ｒ及び光学素子３３Ｒをこの順に通ってユーザーの右目に入射する。ここで、液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒを完全に閉じて光が透過しないようにすると、ユーザーは外界の様子を視認することができなくなり、映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒが表示する映像だけを閲覧することができる。液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒは、それぞれ液晶シャッター駆動回路３７が出力する駆動信号に応じて光の透過率を変化させる。液晶シャッター駆動回路３７は、中継装置２０の制御ユニット２１から入力される制御信号に基づいて、液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒのそれぞれを動作させる集積回路である。

赤外線センサー３８、及び照度センサー３９は、それぞれ頭部装着型表示装置３０の前面に配置されている。赤外線センサー３８は赤外線の信号を検出し、その検出結果をセンサーハブ４２に対して出力する。また、照度センサー３９は頭部装着型表示装置３０周辺の光の照度を検出して、検出結果をセンサーハブ４２に対して出力する。なお、本実施形態では、照度センサーは単に外界の光の照度だけでなく、色温度を検出できるものとする。ＧＰＳモジュール４０は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信することによって、頭部装着型表示装置３０の現在位置を特定する。すなわち、ＧＰＳモジュール４０は位置検出センサーとして機能する。ＧＰＳモジュール４０による現在位置の検出結果は、センサーハブ４２に対して出力される。

モーションセンサーモジュール４１は、頭部装着型表示装置３０の位置や向き、動きに関する各種の情報を測定する。具体的に本実施形態では、モーションセンサーモジュール４１は、３軸の加速度センサー、３軸のジャイロスコープ、３軸の地磁気センサー、及び気圧センサーとしての機能を備えており、計１０種の測定結果をセンサーハブ４２に対して出力するものとする。これらの測定結果を用いることで、頭部装着型表示装置３０の動きや向きの変化が特定される。具体的に、加速度センサーの検出結果を用いることで、頭部装着型表示装置３０の鉛直方向に対する傾きや平行移動を検出できる。また、ジャイロスコープや地磁気センサーを用いることで、頭部装着型表示装置３０の回転運動を検出できる。さらに、気圧センサーを用いることで、頭部装着型表示装置３０の鉛直方向に沿った動きを検出できる。

センサーハブ４２は、赤外線センサー３８、照度センサー３９、ＧＰＳモジュール４０、及びモーションセンサーモジュール４１の出力を統合して、中継装置２０の制御ユニット２１に対して出力する集積回路である。これらのセンサーの測定結果は、それぞれ異なるフォーマットのデータとして互いに非同期に出力される。センサーハブ４２は、これらの多様なフォーマットのデータをまとめてシリアルデータとして出力する。これにより、頭部装着型表示装置３０と中継装置２０との間で広帯域のデータ通信網を確保したり中継装置２０側に複数種類のデータフォーマットに対応したインタフェースを用意したりする必要がなくなり、効率的に各センサーの検出結果を中継装置２０に送信することができる。

前面カメラ４３は、頭部装着型表示装置３０の前面に配置され、ユーザーの前方の様子を撮影する。一方、背面カメラ４４Ｒ及び４４Ｌは頭部装着型表示装置３０の背面側（ユーザー側）を撮影可能な位置に配置されており、ユーザーの左右の目を撮影する。これらのカメラで撮影された画像は、中継装置２０のカメラ画像処理ユニット２３に入力される。

表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させて映像の表示位置を調整するための駆動機構であって、結像距離制御アクチュエーター３３Ｌ及び３３Ｒと同様に、インパクト駆動アクチュエーターやステッピングモーター、導電性高分子ポリマーなどによって実現されてよい。また、ボールねじやボイスコイルモーター、リニアモーターなどによって実現されてもよい。特に表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、カメラのオートフォーカスや手ぶれ補正などに利用される駆動機構を用いて実現することができる。具体的に、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌは、結像距離制御アクチュエーター３４Ｌとは独立に、映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌを含む映像表示ユニット３１Ｌ全体を、ユーザーの視線方向と交差する面内において移動させる。このような移動制御を実現させるために、映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌは共通の支持体に取り付けられており、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌはこの支持体を移動させることとしてもよい。特に本実施形態では、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌは、ユーザーの視線方向と略直交する平面内において、映像表示ユニット３１Ｌを左右方向及び上下方向のいずれにも移動可能に取り付けられている。同様に、表示位置制御アクチュエーター４５Ｒは、映像表示ユニット３１Ｒ全体を、ユーザーの視線方向と交差する面内において移動させる。これら表示位置制御アクチュエーター４５の制御によって、ユーザーの視界内における映像の表示位置を上下左右の方向に調整することができる。この表示位置調整の具体例については、後に詳しく説明する。

なお、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、ユーザーの視線方向と交差する面内だけでなく、ユーザーの視線方向に沿って映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させてもよい。このように視線方向に沿って映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させることで、頭部装着型表示装置３０は、ユーザーの瞳の位置から映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒまでの距離を調整することができる。これにより、頭部装着型表示装置３０が表示する映像の全体をユーザーが正しく見られるようにする、いわゆるアイポイント調整を行うことができる。

ここで、表示位置制御アクチュエーター４５の具体的な実装例について、説明する。図７は、３つのボールねじを組み合わせて表示位置制御アクチュエーター４５を実現する場合の配置例を模式的に示している。この図の向かって左側は頭部装着型表示装置３０の部分正面図であって、右側は部分右側面図を示している。なお、この図においては、左目用映像の表示位置を調整する表示位置制御アクチュエーター４５Ｌの構成だけを示しているが、表示位置制御アクチュエーター４５Ｒも同様の構成により実装されてよい。同図においては、頭部装着型表示装置３０の筐体内に３つのねじ軸４５Ｌ１、４５Ｌ２、及び４５Ｌ３が配置されており、それぞれモーターの駆動によって回転する。そして、これらのねじ軸の回転に応じて、それぞれのねじ軸に対応するステージ４５Ｌ４、４５Ｌ５、及び４５Ｌ６がねじ軸の軸方向に沿って直線移動する。各ステージ４５Ｌ４、４５Ｌ５、及び４５Ｌ６は映像表示ユニット３１Ｌに対して固定されており、これらのステージに連動して映像表示ユニット３１Ｌも移動するように配置されている。より具体的に、ねじ軸４５Ｌ１の回転に応じてステージ４５Ｌ４が左右方向（図のＸ軸方向）に沿って移動する。また、ねじ軸４５Ｌ２の回転に応じてステージ４５Ｌ５が上下方向（図のＹ軸方向）に沿って移動する。さらに、ねじ軸４５Ｌ３の回転に応じてステージ４５Ｌ６が前後方向（図のＺ軸方向）に沿って移動する。これにより頭部装着型表示装置３０は、映像表示ユニット３１Ｌを前後左右上下の任意の方向に一定範囲内で移動させることができる。

アクチュエーター駆動回路４６は、中継装置２０の制御ユニット２１から受け付けた制御信号に基づいて、結像距離制御アクチュエーター３４Ｌ及び３４Ｒ、並びに表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒのそれぞれを動作させる駆動信号を出力する集積回路である。

通信インタフェース４７は、中継装置２０との間でデータ通信を行うためのインタフェースである。例えば頭部装着型表示装置３０が中継装置２０との間で無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信によりデータの送受信を行う場合、通信インタフェース４７は通信用のアンテナ、及び通信モジュールを含む。

次に、映像供給装置１０が実現する機能について図８を用いて説明する。図８に示すように、映像供給装置１０は、機能的に、アプリケーション実行部５１と、結像距離制御部５２と、表示位置制御部５３と、を含む。これらの機能は、制御部１１が記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。このプログラムは、インターネット等の通信ネットワークを介して映像供給装置１０に提供されてもよいし、光ディスク等のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されて提供されてもよい。

アプリケーション実行部５１は、制御部１１がアプリケーションプログラムを実行することにより、当該アプリケーションプログラムのサービスをユーザーに提供する。具体例として、アプリケーション実行部５１は、ゲームプログラムを実行することによりゲームのサービスをユーザーに提供してもよい。また、映像再生プログラムを実行して、情報記憶媒体などに格納されている映像データを再生し、ユーザーに提示してもよい。いずれにせよ、アプリケーション実行部５１はユーザーに提示すべき映像を生成し、中継装置２０を介して生成した映像を頭部装着型表示装置３０に供給する。

結像距離制御部５２は、中継装置２０の制御ユニット２１に対して結像距離Ｄの変更指示を出力する。この変更指示に応じて制御ユニット２１が結像距離制御アクチュエーター３４Ｌ及び３４Ｒの制御信号を出力することで、頭部装着型表示装置３０における映像の結像距離Ｄが変化する。

特に本実施形態では、結像距離制御部５２は、アプリケーション実行部５１からの指示に応じて、結像距離Ｄの変更指示を中継装置２０に送信する。透過型の頭部装着型表示装置３０においては、表示される映像をユーザーが外界に実在する物体と同時に見る場合があるため、同時に見る物体までの距離と近い距離に映像を結像させることで、ユーザーが映像を閲覧しやすくなる。そこで結像距離制御部５２は、アプリケーション実行部５１が実行中のアプリケーションプログラムの種類に応じて、結像距離Ｄを変化させる制御を行う。これにより、実行中のアプリケーションプログラムの内容に適した距離で映像を結像させることができる。

具体例として、アプリケーション実行部５１は複数種類のアプリケーションプログラムを実行し、これらのアプリケーションプログラムはそれぞれ距離指定パラメータを含んでいるものとする。アプリケーション実行部５１は、実行中のアプリケーションプログラムに含まれる距離指定パラメータに応じた結像距離Ｄの値を結像距離制御部５２に出力し、結像距離制御部５２は入力された値に結像距離Ｄを変更させる変更指示を出力する。例えばアプリケーションプログラムが道案内を行うナビゲーションプログラムであって、進行方向などの情報を映像として頭部装着型表示装置３０に表示させる場合、表示される映像は屋外の風景とともに閲覧されることが想定される。この場合、映像の結像距離Ｄを大きく（例えば無限遠に）設定する。また、アプリケーションプログラムが料理レシピを表示するプログラムの場合、ユーザーは表示される情報を比較的近い位置にある食材や調理器具などとともに閲覧することが想定される。この場合、映像の結像距離Ｄを小さく設定する。このように実行するアプリケーションプログラムごとに結像距離Ｄを変更することで、ユーザーが頭部装着型表示装置３０を使用中の場面に応じて望ましい距離で映像を表示させることができる。また、アプリケーション実行部５１は、一つのアプリケーションプログラムを実行中の間にも、その処理内容の変化に応じて結像距離Ｄを変化させる指示を出力してもよい。

また、結像距離制御部５２は、ユーザーの前方にある物体までの距離に応じて、結像距離Ｄを変化させてもよい。この場合、頭部装着型表示装置３０は前方の物体までの距離を測定する距離センサーをさらに備えることとする。結像距離制御部５２は、このような距離センサーの測定結果を頭部装着型表示装置３０から取得し、取得した測定結果に応じて結像距離Ｄを変化させる制御を行う。これにより、検出した物体までの距離と近い距離に映像を結像させることができ、より精度よくユーザーが物体と一緒に視認しやすい位置に映像を結像させることができる。

さらに、結像距離制御部５２は、ユーザーが外界の様子とともに映像を閲覧する場合だけでなく、液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒが閉ざされてユーザーが映像だけを閲覧する場合にも、結像距離Ｄの制御を行ってもよい。ユーザーが映像を見やすい距離は、そのユーザーの視力などによっても変化する。そこで結像距離制御部５２は、例えばユーザーが頭部装着型表示装置３０を最初に使用するときなどに、ユーザーが映像を閲覧しやすい結像距離Ｄを決定するキャリブレーション処理を実行する。具体的に、結像距離制御部５２は、まず液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒを閉じてユーザーが外界の様子を見られない状態にし、その状態で結像距離Ｄを少しずつ変化させながらユーザーに映像を閲覧させる。ユーザーは、その映像を閲覧しながら、自分が最も見やすい結像距離Ｄで映像が表示されていると感じる状態で、操作入力デバイス１４に対して所定の操作を行う。結像距離制御部５２は、この操作を受け付けたタイミングにおける結像距離Ｄを、基準結像距離として決定する。そして、その後にユーザーに映像を閲覧させる際には、基準結像距離に映像を結像させるよう指示する。これにより、ユーザーは自分の見やすい結像距離Ｄで映像を閲覧することができる。また、このようにキャリブレーションを行う際に液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒを閉じることによって、ユーザーが映像に集中しやすい環境で基準結像距離を決定することができる。なお、キャリブレーションを行う際、結像距離制御部５２は、自動的に結像距離Ｄを変化させてもよいし、ユーザーの操作入力デバイス１４に対する操作入力に応じて結像距離Ｄを徐々に変更させてもよい。

また、以上の説明では左右の結像距離Ｄを同じように調整することとしたが、本実施形態では結像距離制御アクチュエーター３４Ｌ及び３４Ｒがそれぞれ独立に映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒの位置を調整するため、結像距離制御部５２は左目用映像の結像距離Ｄと右目用映像の結像距離Ｄを互いに異なる値にすることもできる。そのため結像距離制御部５２は、左目用映像の結像距離Ｄのキャリブレーションと右目用映像の結像距離Ｄのキャリブレーションを順次実行することによって、左右それぞれの基準結像距離を決定してもよい。具体的に、例えば結像距離制御部５２は、液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒの両方を閉じた状態で映像表示素子３２Ｌだけに映像を表示させ、上述したのと同様の手順により左目用映像の基準結像距離を決定する。その後、今度は映像表示素子３２Ｒだけに映像を表示させて、右目用映像の基準結像距離を決定する。このように左右の基準結像距離を独立に決定することで、左右の視力が異なるユーザーにとっても見やすい結像距離Ｄになるように、キャリブレーションを行うことができる。なお、左右の結像距離Ｄが大きく異なると、ユーザーから見た映像の大きさも左右で異なる場合がある。そのため、中継装置２０の映像処理ユニット２２は、結像距離制御部５２から指示された左右の結像距離Ｄに応じて、左目用映像及び右目用映像の少なくとも一方を拡大または縮小してもよい。これにより、左右の映像の見かけの大きさを合わせることができる。

さらに、前述したようにアプリケーションプログラムの種類やその処理内容に応じて結像距離Ｄを変化させる場合、アプリケーション実行部５１は、その結像距離Ｄを絶対値で指定するのではなく、基準結像距離に対する相対的な変化量で指定してもよい。この場合、結像距離制御部５２は、キャリブレーションによって決定された基準結像距離を記憶部１２に記憶しておく。そして、アプリケーション実行部５１から結像距離Ｄの変更指示を受け付けた場合には、その変更指示に含まれる変化量に応じて基準結像距離を変化させた値を目標結像距離として決定し、結像距離Ｄを決定した目標結像距離に変化させる指示を中継装置２０に対して出力する。これにより、ユーザーの視力にあった結像距離Ｄを基準として、状況に応じて結像距離Ｄを変化させることができる。

表示位置制御部５３は、中継装置２０に対して表示位置の変更指示を出力する。この変更指示に応じて中継装置２０が表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒの制御信号を出力することで、頭部装着型表示装置３０における映像の表示位置が変化する。特に本実施形態では、表示位置制御部５３は、ユーザーの実際の目の位置に合わせて表示位置を移動させることとする。このような制御を実現するために、表示位置制御部５３は、背面カメラ４４Ｒ及び４４Ｌによって撮影されたカメラ画像を中継装置２０から取得し、取得したカメラ画像を解析することによって、背面カメラ４４Ｒ及び４４Ｌの視野内におけるユーザーの目の位置を特定する。そして、特定されたユーザーの目の位置に応じて、表示位置を変更させる変更指示を中継装置２０に対して出力する。これにより、頭部装着型表示装置３０を装着するユーザーの体型や装着の仕方などの個人差によらず、ユーザーの目の正面に近い位置に映像を表示させることができる。

具体例として、特定された目の位置が各背面カメラの視野範囲内の上方にある場合、ユーザーの目の位置が標準より高めの位置にある（あるいは、ユーザーが頭部装着型表示装置３０を低めの位置に装着している）と想定される。このような場合、表示位置制御部５３は、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒを制御して映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを上方に移動させることによって、映像の表示位置を基準位置ＲＰよりも上方に移動させる。ここで基準位置ＲＰとは、映像を表示させる際の基準としてあらかじめ設定された位置であって、例えば表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒによる可動範囲の中心に映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させた際の左目用映像、及び右目用映像それぞれの表示位置であってよい。図９は、このように基準位置ＲＰの上方に表示位置を移動させた例を示しており、実線が左右の映像の表示位置を、破線が基準位置ＲＰを、それぞれ示している。逆に、ユーザーの目の位置が標準より低めの位置にあると想定される場合、表示位置制御部５３は、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを下方に移動させる変更指示を出力すればよい。

また、表示位置制御部５３は、映像表示ユニット３１Ｌと映像表示ユニット３１Ｒとを互いに逆向きに移動させてもよい。例えば背面カメラ４４Ｒ及び４４Ｌのカメラ画像によってユーザーの両目の間隔が標準よりも狭いと特定された場合、表示位置制御部５３は、映像表示ユニット３１Ｌをユーザーから見て右方向に、映像表示ユニット３１Ｒをユーザーから見て左方向に、それぞれ移動させることによって、両者の間の距離を近づける。図１０は、このようにして左目用画像の表示位置と右目用画像の表示位置を互いに近づけた場合の例を示している。なお、ユーザーの両目の間隔が標準よりも広いと特定された場合には、これとは逆に映像表示ユニット３１Ｒと映像表示ユニット３１Ｌとを互いに遠ざける向きに移動させる。

また、ユーザーが頭部装着型表示装置３０を斜めに装着している場合などにおいては、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒの一方を上方に移動させ、他方を下方に移動させることしてもよい。図１１は、映像表示ユニット３１Ｌを上方に、映像表示ユニット３１Ｒを下方に移動させた場合の表示位置の例を示している。

さらに、表示位置制御部５３は、ユーザーの両目の位置だけでなく、ユーザーの視線方向を特定し、その特定結果に応じて映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させてもよい。表示位置制御部５３は、ユーザーの両目を撮影した画像からユーザーの視線方向を特定する公知の技術を利用することで、背面カメラ４４Ｒ及び４４Ｌの画像からユーザーの視線方向を特定することができる。この例では、表示位置制御部５３は、まずユーザーの目の位置に合わせて映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させる。そして、ユーザーが視線の向きを正面方向から上下左右のいずれかに変化させた場合には、そこからさらに視線の方向に映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させることとする。これにより、頭部装着型表示装置３０は、ユーザーの視線の変化に追随して、ユーザーが見ている方向に映像を表示させることができる。図１２は、ユーザーが向って左上方向に視線を向けている場合の映像の表示位置の例を示している。このように視線方向に追随して映像の表示位置を移動させることによって、実際の映像の大きさよりも大きな範囲に映像が表示されているかのようにユーザーに感じさせることができる。また、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒが表示する映像は、その中心近傍ではひずみが少ないが、外周に近づくにつれて表示内容にひずみが生じるおそれがある。ここで説明したようにユーザーの視線の向きに合わせて映像の表示位置を移動させることによって、常にユーザーの注目する箇所が映像の中心近傍になるように制御することができる。ただし、ユーザーの視線の動きに合わせて表示位置を基準位置ＲＰから移動させると、ユーザーは映像を正面ではなく斜め方向から閲覧することになるため、そのことに起因するひずみが感じられるおそれがある。そこで中継装置２０の映像処理ユニット２２は、表示位置の変化に応じて表示する映像に対するひずみ補正を実行してもよい。

ここで、以上説明した表示位置制御部５３が実行する制御の流れの具体例について、図１３のフロー図を用いて説明する。ユーザーが頭部装着型表示装置３０を装着してその使用開始を操作入力デバイス１４に対して指示すると、表示位置制御部５３は、背面カメラ４４Ｌ及び４４Ｒが撮像した画像を中継装置２０経由で取得し、取得した画像を用いてユーザーの左右の目の位置を特定する（Ｓ１）。そして、Ｓ１で特定した目の位置に応じて映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させる制御指示を出力する（Ｓ２）。この制御指示に応じて、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒが映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させることによって、ユーザーの目の正面に近い位置に映像が表示されるようになる。

その後、表示位置制御部５３は、背面カメラ４４Ｌ及び４４Ｒの画像を用いてユーザーの左右の目の視線方向を特定する（Ｓ３）。そして、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１ＲをＳ３で特定した方向に応じた位置にさらに移動させる制御指示を出力する（Ｓ４）。この制御指示に応じて表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒをユーザーの視線が向いている方向に移動させる。これにより頭部装着型表示装置３０は、ユーザーの視線の先に映像を表示することができる。表示位置制御部５３は、頭部装着型表示装置３０が表示する映像をユーザーが閲覧している間、このＳ３及び３４の処理を繰り返し実行する。これにより、ユーザーが視線を動かすとその視線に追従して映像の表示位置が移動するように制御できる。

以下、本実施形態に係る映像表示システム１によって実現される機能のいくつかの具体例について、説明する。

頭部装着型表示装置３０は、自身が立体映像を表示するだけでなく、別の立体映像表示装置が表示する立体映像を閲覧するための３Ｄメガネとして用いることもできる。この場合、立体映像表示装置はフレームシーケンシャル方式で立体映像を表示する。頭部装着型表示装置３０は、立体映像表示装置が赤外線で送信する切り替え指示の信号を赤外線センサー３８で受信し、受信した信号を中継装置２０に対して出力する。中継装置２０の制御ユニット２１は、この信号の受信タイミングに応じて液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒの駆動信号を頭部装着型表示装置３０に対して出力する。頭部装着型表示装置３０は、この駆動信号に応じて、立体映像表示装置が右目用画像を表示しているタイミングでは液晶シャッター３６Ｌを閉じ、立体映像表示装置が左目用画像を表示しているタイミングでは液晶シャッター３６Ｒを閉じる。これによりユーザーは、立体映像表示装置が表示する立体映像を閲覧することができる。

また、頭部装着型表示装置３０は、内蔵するモーションセンサーモジュール４１によって、ユーザーの頭の動きを検出するヘッドトラッキングを実現することができる。映像供給装置１０のアプリケーション実行部５１は、この検出された頭の動きに合わせて例えば仮想３次元空間に配置された視点の位置や向きを移動させながら、その仮想３次元空間内の様子を示す映像を生成し、頭部装着型表示装置３０に供給する。これにより、ユーザーの頭の動きに合わせて変化する映像をユーザーに提示することができる。

また、中継装置２０は、照度センサー３９の検出結果を用いることにより、外界の光環境に合わせてユーザーが映像を見やすくするための制御を行ってもよい。例えば中継装置２０の制御ユニット２１は、照度センサー３９が検出した照度の値に応じて、液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒの光の透過率を調整する。より具体的に、頭部装着型表示装置３０の周囲が明るい場合には液晶シャッター３６Ｌ及び３６Ｒによる光の透過率を下げることで、外光によるまぶしさを低減し、ユーザーが映像を閲覧しやすくすることができる。また、中継装置２０の映像処理ユニット２２は、照度センサー３９が検出した外光の色温度に応じて、表示する映像の色調を変化させる色変換処理を実行してもよい。これにより、外界の様子とともに映像を閲覧する場合に、映像を見やすい色で表示させることができる。

また、映像供給装置１０は、頭部装着型表示装置３０の前面カメラ４３によって撮影されたカメラ画像を用いて映像を生成してもよい。この場合、映像供給装置１０のアプリケーション実行部５１は、中継装置２０から前面カメラ４３のカメラ画像を受信し、受信したカメラ画像に別の画像を重畳することで頭部装着型表示装置３０に表示させる映像を生成する。特にカメラ画像を解析してその中から目標物の特徴点などを抽出し、抽出された特徴点に応じた位置に画像を重畳することで、目標物に合わせた映像を生成することができる。

また、頭部装着型表示装置３０は各種のセンサーを備えているので、これらのセンサーの検出結果をユーザーの行動記録として収集し、映像供給装置１０に蓄積することとしてもよい。特にＧＰＳモジュール４０やモーションセンサーモジュール４１によって収集されるユーザーの移動記録と、前面カメラ４３のカメラ画像とを組み合わせることで、カメラ画像をその画像が撮影された位置とともに記録することができる。

さらに、これらのセンサー群は頭部装着型表示装置３０から着脱可能に構成されてもよい。具体的には、赤外線センサー３８、照度センサー３９、ＧＰＳモジュール４０、モーションセンサーモジュール４１、センサーハブ４２、及び前面カメラ４３の一部又は全部をユニット化し、頭部装着型表示装置３０から着脱可能にする。また、このセンサーユニットは、それ自体が無線通信インタフェースを備え、中継装置２０又は頭部装着型表示装置３０のいずれかに取得したデータを送信可能とする。これにより、各種の情報を検出可能なセンサーユニットを頭部装着型表示装置３０の一部として用いたり、他の物体（例えば自律的に移動する玩具や、ペットなど）に取り付けてその物体のモニターなどに利用することができる。この場合にも、センサーユニットがセンサーハブ４２を備えていることにより、複数種類のセンサーの検出結果を統合して他の装置に容易に送信することができる。

本発明の実施の形態は、以上説明したものに限られない。例えば以上の説明において中継装置２０が実現するとした映像信号の出力などの処理の少なくとも一部は、映像供給装置１０によって実現されてもよい。逆に、以上の説明において映像供給装置１０が実現するとした処理の少なくとも一部は、中継装置２０によって実現されてもよい。また、以上の説明において中継装置２０が実現するとした処理の一部は、頭部装着型表示装置３０に内蔵される集積回路によって実現されてもよい。さらに、以上の説明において中継装置２０が実現するとした処理の全てが映像供給装置１０及び頭部装着型表示装置３０によって実現される場合、中継装置２０が存在せずともよい。

また、以上の説明では頭部装着型表示装置３０は二つの映像表示ユニット３１を備えることとしたが、頭部装着型表示装置３０は片目で閲覧するための一つの映像表示ユニット３１のみを備える単眼式の表示装置であってもよい。また、以上の説明では頭部装着型表示装置３０はユーザーが外界を視認することのできる透過型であることとしたが、外界を視認することのできないタイプのものであってもよい。これらの場合であっても、結像距離制御アクチュエーター３４によって結像距離Ｄを調整したり、表示位置制御アクチュエーター４５によって映像の表示位置を変化させたりすることで、頭部装着型表示装置３０はユーザーや表示内容に適した状態で映像を閲覧させることができる。

また、以上の説明では、結像距離制御アクチュエーター３４が映像表示素子３２を物理的に移動させることによって映像表示素子３２と光学素子３３との間の光学的距離を変化させることとしたが、結像距離制御アクチュエーター３４は映像表示素子３２ではなく光学素子３３を移動させて両者の間の光学的距離を変化させてもよい。また、頭部装着型表示装置３０は、映像表示素子３２と光学素子３３との間の物理的な距離を変化させる駆動機構の代わりに、両者の間の光路の屈折率を変化させる結像距離制御機構を用いて、両者の間の光学的距離を変化させてもよい。この場合、例えば結像距離制御機構は、映像表示素子３２と光学素子３３との間に配置される液晶レンズや液体レンズなどの屈折率調整素子によって実現される。図１４は、このような結像距離制御機構の実装例を模式的に示している。この図の例では、映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌとの間に屈折率調整素子３４Ｌ５が配置されている。この屈折率調整素子３４Ｌ５は、信号出力回路３４Ｌ６と接続されており、信号出力回路３４Ｌ６が出力する制御信号に応じてその屈折率が変化する。屈折率調整素子３４Ｌ５の屈折率が変化すると、映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌとの間の光学的距離が変化するため、これに応じて左目用映像の結像距離Ｄも変化する。このような結像距離制御機構によれば、映像表示素子３２や光学素子３３を物理的に移動させることなく結像距離Ｄを制御することができるため、駆動音の発生などを回避することができる。

また、以上の説明では、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、ユーザーの視線方向と略直交する平面内で映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを上下左右に平行移動させることとした。この場合、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒの映像表示面の向きは変化せず、常に同じ方向を向いていることになる。しかしながら、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒのそれぞれをユーザーの視線方向と交差する曲面に沿って移動させることとしてもよい。この曲面は、ユーザーと逆側（頭部装着型表示装置３０の前面側）に凸の曲面であって、ユーザーの目の位置を中心とした球面に近い形状を持つことが望ましい。このような曲面に沿って映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させると、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒの移動に伴って表示面の向きも変化することになる。図１５はこのような制御を行う場合の映像表示ユニット３１Ｌの移動経路の一例を模式的に示す図である。この図は横方向から見た映像表示ユニット３１Ｌとユーザーの左目との間の位置関係を示しており、図中の破線は、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌの駆動によって映像表示ユニット３１Ｌが移動する移動経路を示している。表示位置制御部５３がユーザーの視線方向に応じてこのような移動経路に沿って映像表示ユニット３１Ｌを移動させることで、ユーザーの視線が上を向いたときも下を向いたときも、ユーザーの視線に対して正対する向きに映像表示ユニット３１Ｌを移動させることができ、ユーザーから見た映像の歪みを小さくすることができる。同様に表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを左右方向に移動させる際にも、できるだけユーザーの視線と正対する向きになるように映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを回転移動させてもよい。このような曲面に沿った駆動は、ボールねじ、曲面ねじ、ボイスコイルモーターやリニアモーターなどを用いて実現できる。

さらに、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、ユーザーの視線方向と交差する平面に沿った移動、及び曲面に沿った移動を組み合わせて、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒの位置を制御してもよい。例えば表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒは、図１３の例におけるＳ２のようにユーザーの目の位置に応じて映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させる場合、ユーザーの顔と相対する平面（ユーザーの視線方向と略直交する平面）に沿って各映像表示ユニット３１を移動させることとする。一方、図１３の例におけるＳ４のようにユーザーの視線方向に応じて映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒを移動させる場合、ユーザーの眼球の回転に合わせるため、図１５で例示したようにユーザーの正面方向に凸な曲面に沿って各映像表示ユニット３１を移動させる。これにより、常にユーザーの目の向けられる向きに相対するように各表示ユニット３１の位置を制御できる。なお、以上説明したいずれの場合にも、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒによる各映像表示ユニット３１の移動は、ユーザーの視線方向と交差する方向への移動となっている。

また、以上の説明では、面状の映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒが映像を表示し、その映像を表す光を光学素子３３Ｌ及び３３Ｒがユーザーの左右の目に入射させることとした。しかしながら、頭部装着型表示装置３０はこのような方式に限られず、各種の方式でユーザーに映像を提示する装置であってよい。例えば頭部装着型表示装置３０は、ユーザーの網膜に直接映像を投影する網膜照射型（網膜投影型）の装置であってもよい。この場合、例えば映像表示素子３２Ｌ及び３２Ｒは、光を発するレーザーとその光を走査するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーなどによって実現される。この光は、ハーフミラーなどの光学素子３３Ｌ及び３３Ｒによってユーザーの目に導かれる。このようにして走査された光をユーザーの目に入射させることによって、ユーザーの網膜に像を直接結像することができる。この網膜照射型の表示装置においても、映像表示素子３２Ｌ及び光学素子３３Ｌを含む映像表示ユニット３１Ｌと、映像表示素子３２Ｒ及び光学素子３３Ｒを含む映像表示ユニット３１Ｒのそれぞれを、ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させることによって、ユーザーが認識する映像の位置を上下左右任意の方向に移動させることができる。特に網膜照射型の場合、正確にユーザーの目の位置、及び視線方向に合わせて光を入射させることが求められるため、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒによる表示位置の制御が効果的である。

さらに、これまでの説明では表示位置制御アクチュエーター４５Ｌは映像表示素子３２Ｌと光学素子３３Ｌを含む映像表示ユニット３１Ｌの全体を移動させ、同様に表示位置制御アクチュエーター４５Ｒも映像表示素子３２Ｒと光学素子３３Ｒをともに移動させることとした。しかしながら、各表示位置制御アクチュエーター４５は、映像に係る光を最終的にユーザーの目に入射させる光学素子３３Ｌ又は３３Ｒをユーザーの視線方向と交差する方向に移動させることができれば、ユーザーの目に映像が提示される際の映像の表示位置を変化させることができる。そのため、映像の提示方式によっては、表示位置制御アクチュエーター４５Ｌ及び４５Ｒのそれぞれは、映像表示ユニット３１Ｌ及び３１Ｒの全体を移動対象とするのではなく、光学素子３３Ｌ又は３３Ｒを少なくとも含む一部のコンポーネントのみを移動させることとしてもよい。

１ 映像表示システム、１０ 映像供給装置、１１ 制御部、１２ 記憶部、１３ インタフェース部、１４ 操作入力デバイス、２０ 中継装置、２１ 制御ユニット、２２
映像処理ユニット、２３ カメラ画像処理ユニット、３０ 頭部装着型表示装置、３１Ｌ及び３１Ｒ 映像表示ユニット、３２Ｌ及び３２Ｒ 映像表示素子、３３Ｌ及び３３Ｒ
光学素子、３４Ｌ及び３４Ｒ 結像距離制御アクチュエーター、３５ 映像表示素子駆動回路、３６Ｌ及び３６Ｒ 液晶シャッター、３７ 液晶シャッター駆動回路、３８ 赤外線センサー、３９ 照度センサー、４０ ＧＰＳモジュール、４１ モーションセンサーモジュール、４２ センサーハブ、４３ 前面カメラ、４４Ｌ及び４４Ｒ 背面カメラ、４５Ｌ及び４５Ｒ 表示位置制御アクチュエーター、４６ アクチュエーター駆動回路、４７ 通信インタフェース、５１ アプリケーション実行部、５２ 結像距離制御部、５３ 表示位置制御部。

Claims (10)

1. ユーザーの目の前に配置され、ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子と、
   前記光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構と、
   を備えることを特徴とする頭部装着型表示装置。
2. 請求項１に記載の頭部装着型表示装置において、
   前記映像を表示する映像表示素子をさらに含み、
   前記光学素子は、前記映像表示素子が表示する映像をユーザーの目に入射させ、
   前記駆動機構は、前記映像表示素子と前記光学素子をともに前記視線方向と交差する方向に移動させる
   ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の頭部装着型表示装置において、
   前記駆動機構は、前記頭部装着型表示装置の外部から入力される制御信号に応じて、前記映像表示素子及び前記光学素子を移動させる
   ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置において、
   前記ユーザーの目を含む画像を撮影するカメラをさらに備える
   ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
5. 頭部装着型表示装置と、映像供給装置と、を備える映像表示システムであって、
   前記頭部装着型表示装置は、
   ユーザーの目の前に配置され、ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子と、
   前記光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構と、
   を備え、
   前記映像供給装置は、
   前記頭部装着型表示装置に映像を供給する映像供給部と、
   前記駆動機構を動作させて、前記ユーザーの視野内における前記映像の表示位置を変化させる制御指示を出力する表示位置制御部と、
   を備えることを特徴とする映像表示システム。
6. 請求項５に記載の映像表示システムにおいて、
   前記頭部装着型表示装置は、前記ユーザーの目を含む画像を撮影するカメラをさらに備え、
   前記表示位置制御部は、前記カメラが撮影した画像に基づいて、前記映像の表示位置を変化させる
   ことを特徴とする映像表示システム。
7. 請求項６に記載の映像表示システムにおいて、
   前記表示位置制御部は、前記カメラが撮影した画像内における前記ユーザーの目の位置に応じて決まる位置に、前記映像の表示位置を変化させる
   ことを特徴とする映像表示システム。
8. 請求項６又は７に記載の映像表示システムにおいて、
   前記表示位置制御部は、前記カメラが撮影した画像に基づいて特定される前記ユーザーの視線方向に応じて決まる位置に、前記映像の表示位置を変化させる
   ことを特徴とする映像表示システム。
9. ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構を備える頭部装着型表示装置と接続される映像供給装置であって、
   前記頭部装着型表示装置に映像を供給する映像供給部と、
   前記駆動機構を動作させて、前記ユーザーの視野内における前記映像の表示位置を変化させる制御指示を出力する表示位置制御部と、
   を備えることを特徴とする映像供給装置。
10. ユーザーに提示する映像に係る光をユーザーの目に入射させる光学素子を前記ユーザーの視線方向と交差する方向に移動させる駆動機構を備える頭部装着型表示装置と接続されるコンピュータを、
    前記頭部装着型表示装置に映像を供給する映像供給部、及び、
    前記駆動機構を動作させて、前記ユーザーの視野内における前記映像の表示位置を変化させる制御指示を出力する表示位置制御部、
    として機能させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体。

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