TW201508332A - 頭部配戴型顯示裝置及頭部配戴型顯示裝置之控制方法 - Google Patents

頭部配戴型顯示裝置及頭部配戴型顯示裝置之控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明不使構成頭部配戴型顯示裝置之構件機械性地移動便可變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離。 本發明之頭部配戴型顯示裝置包括：一對顯示驅動部，其等產生並射出顯示圖像之圖像光；及圖像處理部，其以使圖像光自顯示驅動部之射出區域射出之方式控制顯示驅動部。圖像處理部為了變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，而以如下方式控制一對顯示驅動部，即，使射出區域朝由自一顯示驅動部射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部射出之圖像光形成之像相互連動地接近之第1方向、和由自一顯示驅動部射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部射出之圖像光形成之像相互連動地遠離之第2方向中之任一者移動。

Description

頭部配戴型顯示裝置及頭部配戴型顯示裝置之控制方法
本發明係關於一種頭部配戴型顯示裝置。
已知有作為配戴於頭部之顯示裝置之頭部配戴型顯示裝置(頭戴式顯示器(Head Mounted Display，HMD))。頭部配戴型顯示裝置例如藉由利用液晶顯示器與光源產生顯示圖像之圖像光、並利用投影光學系統或導光板等將所產生之圖像光導引至使用者之眼睛而讓使用者識別虛像。
專利文獻1中記載有此種頭部配戴型顯示裝置可顯示與使用者之焦點對準之距離上之虛像之技術。於專利文獻1所記載之技術中，感測器偵測使用者之左右眼之視線，虛像距離控制機構根據所偵測到之視線方向而移動控制對應於使用者之左右眼之顯示面板。如此般，專利文獻1所記載之技術可變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-262165號公報
於專利文獻1所記載之技術中，藉由使對應於使用者之左右眼之 顯示面板機械性地移動而實現圖像之焦點距離之變更。因此，需要用以使顯示面板移動之構成，從而存在導致頭部配戴型顯示裝置之大型化、重量之增加、成本增加之問題。因此，較理想為不使構成頭部配戴型顯示裝置之構件機械性地移動便可變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離之技術。
本發明係為了解決上述問題之至少一部分而完成者，可作為以下形態而實現。
(1)根據本發明之一形態，提供一種可供使用者同時視認虛像與外景之頭部配戴型顯示裝置。該頭部配戴型顯示裝置包括：一對顯示驅動部，其等產生並射出顯示圖像之圖像光；及圖像處理部，其以使上述圖像光自上述顯示驅動部之射出區域射出之方式控制上述顯示驅動部；上述圖像處理部為了變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，而以如下方式控制上述一對顯示驅動部，即，使上述射出區域朝由自一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像與由自另一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像相互連動地接近之第1方向、和由自一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像與由自另一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像相互連動地遠離之第2方向中之任一者移動。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部藉由以如下方式控制一對顯示驅動部而變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，即，使射出區域朝由自一顯示驅動部射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部射出之圖像光形成之像相互連動地接近之第1方向、和由自一顯示驅動部射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部射出之圖像光形成之像相互連動地遠離之第2方向中之任一者移動。如此一來，不使構成頭部配戴型顯示裝置之構件機械性地移動便可獲得與使對應於使用者之左右眼之顯示元件(例如顯示面板等) 機械性地移動相同之結果。其結果，根據本形態之頭部配戴型顯示裝置，不使構成頭部配戴型顯示裝置之構件機械性地移動便可變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離。
(2)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，上述射出區域亦可為與上述顯示驅動部用於射出上述圖像光之區域即基準區域相比於水平方向上較小之區域。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，可使射出區域較基準區域而於水平方向上較小。
(3)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，上述圖像處理部亦可為了變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，而以使上述射出區域朝上述第1方向移動之方式控制上述一對顯示驅動部。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部為了變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，而以使射出區域向像相互連動地接近之第1方向移動之方式控制一對顯示驅動部。其結果，可變更使用者之右眼與左眼相對於藉由虛像顯示之圖像之收斂角，從而使用者可感知深度。
(4)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，上述圖像處理部亦可進而獲取上述焦點距離之目標值，並自所獲取之上述目標值求出上述射出區域之移動量，基於所求出之上述移動量而使上述一顯示驅動部之上述射出區域與上述另一顯示驅動部之上述射出區域移動。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部獲取焦點距離之目標值，並自所獲取之目標值求出射出區域之移動量，基於所求出之移動量而使一對顯示驅動部之射出區域移動。於一對顯示驅動部中，若由自一顯示驅動部射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部射出之圖像光形成之像相互連動地接近，則使用者之右眼與左眼相對於由兩種圖像光形成之像之收斂角變大。即，使用者可較近地感知圖像。因此，如此一來，圖像處理部可基於焦點距離之目標值而變更圖像之焦點距離。
(5)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，亦可進而包括測定自 上述使用者至存在於上述使用者之眼前之物體之距離之距離測定部，且上述圖像處理部進而獲取所測定出之上述距離作為上述目標值。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部可根據至存在於使用者之眼前之物體之距離而變更圖像之焦點距離。
(6)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，亦可進而包括檢測上述使用者之視線之方向之視線檢測部，且上述距離測定部測定至存在於所檢測出之上述視線之方向上之上述物體之距離。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部可使用至存在於使用者之視線之方向上之物體之距離而變更圖像之焦點距離。
(7)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，亦可進而包括檢測存在於上述使用者之眼前之特定之目標之目標檢測部，且上述圖像處理部於檢測到上述特定之目標之情形時變更上述圖像之焦點距離。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部僅於在使用者之眼前存在特定之目標之情形時，可變更圖像之焦點距離。
(8)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，上述圖像處理部為了將使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離設為無限遠，亦能以將一上述顯示驅動部之上述射出區域設為上述基準區域之右端，且將另一上述顯示驅動部之上述射出區域設為上述基準區域之左端之方式控制上述一對顯示驅動部。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部將一顯示驅動部之射出區域設為基準區域之右端，且將另一顯示驅動部之射出區域設為基準區域之左端。如此，於將圖像之焦點距離設為無限遠之狀態下，換言之，於在使用者之兩眼平行地注視正前方之位置顯示左右之圖像之並行視之狀態下，只要將顯示驅動部之射出區域設為基準區域之左右之端部，圖像處理部便可有效地利用整個基準區域變更圖像與使用者之兩眼之間之收斂角。
(9)於上述形態之頭部配戴型顯示裝置中，上述圖像處理部為了 將使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離設為無限遠，亦能以將上述射出區域之大小設為與上述基準區域相同之大小，且將上述一對顯示驅動部之上述射出區域設為上述基準區域之中央之方式控制上述一對顯示驅動部。根據該形態之頭部配戴型顯示裝置，圖像處理部以使射出區域之大小為與基準區域相同之大小之方式控制顯示驅動部。因此，圖像處理部於使圖像之焦點距離為無限遠之狀態下，換言之，於在使用者之兩眼平行地注視正前方之位置顯示左右之圖像之並行視之狀態下，可增大作為虛像顯示之圖像之尺寸。
上述本發明之各形態所包括之複數個構成要素並非全部為必須的要素，為了解決上述課題之一部分或全部，或者，為了達成本說明書所記載之效果之一部分或全部，可適當地對上述複數個構成要素之一部分構成要素進行其變更、刪除、與新穎之構成要素之替換、刪除限定內容之一部分。又，為了解決上述問題之一部分或全部，或者，為了達成本說明書所記載之效果之一部分或全部，亦可將上述本發明之一形態所包含之技術性特徵之一部分或全部與上述本發明之其他形態所包含之技術性特徵之一部分或全部組合而形成本發明之獨立之一形態。
例如，本發明之一形態可作為包括顯示驅動部、及圖像處理部之2個要素中之一部分或全部之要素之裝置而實現。即，該裝置既可包括顯示驅動部，亦可不包括顯示驅動部。又，該裝置既可包括圖像處理部，亦可不包括圖像處理部。此種裝置例如既可作為頭部配戴型顯示裝置而實現，亦可作為除頭部配戴型顯示裝置以外之其他裝置而實現。上述頭部配戴型顯示裝置之各形態之技術性特徵之一部分或全部均可應用於該裝置。
再者，本發明能以各種態樣實現，例如，能以頭部配戴型顯示裝置及頭部配戴型顯示裝置之控制方法、頭部配戴型顯示系統、用以 實現該等方法、裝置或系統之功能之電腦程式、記錄有該電腦程式之記錄媒體等形態實現。
10‧‧‧控制部(控制器)
10a‧‧‧控制部
10b‧‧‧控制部
12‧‧‧點燈部
14‧‧‧觸控板
16‧‧‧方向鍵
18‧‧‧電源開關
20‧‧‧圖像顯示部
20a‧‧‧圖像顯示部
20b‧‧‧圖像顯示部
20c‧‧‧圖像顯示部
20d‧‧‧圖像顯示部
21‧‧‧右保持部
22‧‧‧右顯示驅動部
23‧‧‧左保持部
24‧‧‧左顯示驅動部
26‧‧‧右光學影像顯示部
26c‧‧‧右光學影像顯示部
26d‧‧‧右光學影像顯示部
28‧‧‧左光學影像顯示部
28c‧‧‧左光學影像顯示部
28d‧‧‧左光學影像顯示部
30‧‧‧耳機插頭
32‧‧‧右耳機
34‧‧‧左耳機
40‧‧‧連接部
42‧‧‧右軟線
44‧‧‧左軟線
46‧‧‧連結構件
48‧‧‧本體軟線
51‧‧‧發送部
52‧‧‧發送部
53‧‧‧接收部(顯示驅動部)
54‧‧‧接收部(顯示驅動部)
61‧‧‧距離測定部
62‧‧‧目標檢測部
66‧‧‧9軸感測器
100‧‧‧頭戴式顯示器(頭部配戴型顯示裝置)
100a‧‧‧頭戴式顯示器
100b‧‧‧頭戴式顯示器
110‧‧‧輸入資訊獲取部
120‧‧‧記憶部
122‧‧‧焦點距離表
130‧‧‧電源
132‧‧‧無線通信部
134‧‧‧GPS模組
140‧‧‧CPU
150‧‧‧操作系統
160‧‧‧圖像處理部
160a‧‧‧圖像處理部
170‧‧‧聲音處理部
180‧‧‧介面
190‧‧‧顯示控制部
201‧‧‧右背光源控制部(顯示驅動部)
202‧‧‧左背光源控制部(顯示驅動部)
211‧‧‧右LCD控制部(顯示驅動部)
212‧‧‧左LCD控制部(顯示驅動部)
221‧‧‧右背光源(顯示驅動部)
222‧‧‧左背光源(顯示驅動部)
241‧‧‧右LCD(顯示驅動部)
242‧‧‧左LCD(顯示驅動部)
251‧‧‧右投影光學系統(顯示驅動部)
252‧‧‧左投影光學系統(顯示驅動部)
261‧‧‧右導光板
262‧‧‧左導光板
AP‧‧‧先端部
BL‧‧‧背光源
CA1‧‧‧射出區域
CA2‧‧‧射出區域
D1‧‧‧第1方向
D2‧‧‧第2方向
Data‧‧‧圖像資料
Data1‧‧‧右眼用圖像資料
Data2‧‧‧左眼用圖像資料
EL‧‧‧端部
ER‧‧‧端部
HSync‧‧‧水平同步信號
IM‧‧‧圖像
IM1‧‧‧圖像
IM2‧‧‧圖像
La‧‧‧焦點距離
LE‧‧‧左眼
MA1‧‧‧基準區域
MA2‧‧‧基準區域
OA‧‧‧外部機器
PC‧‧‧個人電腦
PCLK‧‧‧時脈信號
RE‧‧‧右眼
S102‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
S106‧‧‧步驟
S108‧‧‧步驟
S110‧‧‧步驟
SC‧‧‧外景
VI‧‧‧虛像
VR‧‧‧視野
VSync‧‧‧垂直同步信號
圖1係表示本發明之一實施形態之頭部配戴型顯示裝置之概略構成之說明圖。
圖2係功能性地表示頭戴式顯示器之構成之方塊圖。
圖3係表示焦點距離表之一例之說明圖。
圖4係表示被使用者視認之虛像之一例之說明圖。
圖5係表示焦點距離變更處理之程序之流程圖。
圖6係對顯示驅動部之基準區域之大小與實際上自顯示驅動部射出圖像光之射出區域之大小之關係進行說明之說明圖。
圖7係對焦點距離為無限遠之情形時之由自顯示驅動部射出之圖像光形成之像進行說明之說明圖。
圖8係對焦點距離為0.3m之情形時之由自顯示驅動部射出之圖像光形成之像進行說明之說明圖。
圖9係對焦點距離為0.3m之情形時之使用者所視認之虛像進行說明之說明圖。
圖10係用以對焦點距離變更處理之第1變化進行說明之說明圖。
圖11係用以對焦點距離變更處理之第2變化進行說明之說明圖。
圖12係表示焦點距離變更處理之第2變化中所使用之焦點距離表之一例之說明圖。
圖13係功能性地表示第2實施形態之頭戴式顯示器之構成之方塊圖。
圖14係功能性地表示第3實施形態之頭戴式顯示器之構成之方塊圖。
圖15(A)、(B)係表示變化例之頭戴式顯示器之外觀之構成之說明圖。
A.第1實施形態： A-1.頭部配戴型顯示裝置之構成：
圖1係表示本發明之一實施形態之頭部配戴型顯示裝置之概略構成之說明圖。頭部配戴型顯示裝置100係配戴於頭部之顯示裝置，亦被稱作頭戴式顯示器(Head Mounted Display，HMD)。本實施形態之頭戴式顯示器100為使用者於視認虛像之同時亦可直接視認外景之光學透過型頭部配戴型顯示裝置，且為可變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離之頭部配戴型顯示裝置。再者，於本實施形態中，所謂「使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離」係指頭戴式顯示器100之使用者之兩眼與隨著頭戴式顯示器100之使用而使用者所視認之虛像所包含之圖像成像之位置之間之距離。
頭戴式顯示器100包括：圖像顯示部20，其於配戴在使用者之頭部之狀態下使使用者視認虛像；及控制部(控制器)10，其控制圖像顯示部20。
圖像顯示部20係配戴於使用者之頭部之配戴體，於本實施形態中具有眼鏡形狀。圖像顯示部20包括右保持部21、右顯示驅動部22、左保持部23、左顯示驅動部24、右光學影像顯示部26、及左光學影像顯示部28。右光學影像顯示部26及左光學影像顯示部28分別以於使用者配戴圖像顯示部20時位於使用者之右眼及左眼前之方式配置。右光學影像顯示部26之一端與左光學影像顯示部28之一端係在使用者配戴圖像顯示部20時之對應於使用者之眉間之位置相互連接。
右保持部21係自作為右光學影像顯示部26之另一端之端部ER延伸至使用者配戴圖像顯示部20時之對應於使用者之側頭部之位置而設置之構件。同樣地，左保持部23係自作為左光學影像顯示部28之另一端之端部EL延伸至使用者配戴圖像顯示部20時之對應於使用者之側 頭部之位置而設置之構件。右保持部21及左保持部23係如眼鏡之眼鏡腿(掛耳)般將圖像顯示部20保持於使用者之頭部。
右顯示驅動部22係配置於右保持部21之內側、換言之使用者配戴圖像顯示部20時之與使用者之頭部對向之側。又，左顯示驅動部24係配置於左保持部23之內側。再者，以下，不區分右保持部21及左保持部23而均作為「保持部」進行說明。同樣地，不區分右顯示驅動部22及左顯示驅動部24而均作為「顯示驅動部」進行說明，不區分右光學影像顯示部26及左光學影像顯示部28而均作為「光學影像顯示部」進行說明。
顯示驅動部包括液晶顯示器(Liquid Crystal Display，以下稱作「LCD」)241、242或投影光學系統251、252等(參照圖2)。顯示驅動部之構成之詳情將於下文敍述。作為光學構件之光學影像顯示部包括導光板261、262(參照圖2)及調光板。導光板261、262係由透光性之樹脂材料等形成，且將自顯示驅動部輸出之圖像光導引至使用者之眼睛。調光板係薄板狀之光學元件，且以覆蓋圖像顯示部20之表面側(與使用者之眼睛之側相反之側)之方式配置。調光板保護導光板261、262，抑制導光板261、262之損傷或污垢之附著等。又，可藉由調整調光板之透光率而調整進入至使用者之眼睛之外界光量，從而調整虛像之視認之難易。再者，可省略調光板。
圖像顯示部20進而包括用以將圖像顯示部20連接於控制部10之連接部40。連接部40包括連接於控制部10之本體軟線48、本體軟線48分支為2根而成之右軟線42及左軟線44、及設置於分支點之連結構件46。於連結構件46設置有用以連接耳機插頭30之插孔。自耳機插頭30延伸有右耳機32及左耳機34。
圖像顯示部20與控制部10係經由連接部40而進行各種信號之傳輸。於本體軟線48中之與連結構件46為相反側之端部與控制部10之各 者設置有相互嵌合之連接器(省略圖示)，藉由本體軟線48之連接器與控制部10之連接器之嵌合/嵌合解除而將控制部10與圖像顯示部20連接或分離。右軟線42、左軟線44、及本體軟線48可採用例如金屬電纜或光纜。
控制部10係用以控制頭戴式顯示器100之裝置。控制部10包括點燈部12、觸控板14、方向鍵16、及電源開關18。點燈部12係藉由其發光態樣通知頭戴式顯示器100之動作狀態(例如電源之接通/斷開等)。作為點燈部12，可使用例如LED(Light Emitting Diode，發光二極體)。觸控板14檢測於觸控板14之操作面上之接觸操作，並輸出與檢測內容對應之信號。作為觸控板14，可採用靜電式或壓力檢測式、光學式等各種觸控板。方向鍵16檢測對與上下左右方向對應之鍵之按壓操作，並輸出與檢測內容對應之信號。電源開關18藉由檢測開關之滑動操作而切換頭戴式顯示器100之電源之狀態。
圖2係功能性地表示頭戴式顯示器100之構成之方塊圖。控制部10包括輸入資訊獲取部110、記憶部120、電源130、無線通信部132、GPS(Global Position System，全球定位系統)模組134、CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)140、介面180、及發送部(Tx)51及52，各部係藉由未圖示之匯流排而相互連接。
輸入資訊獲取部110獲取例如與對觸控板14或方向鍵16、電源開關18等之操作輸入對應之信號。記憶部120包括ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取記憶體)、硬碟等。於記憶部120儲存有焦點距離表122。焦點距離表122係於圖像處理部160所執行之焦點距離變更處理中使用之表。焦點距離變更處理係變更頭戴式顯示器100之使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離之處理。詳情將於下文敍述。
圖3係表示焦點距離表122之一例之說明圖。焦點距離表122包含移動量與焦點距離。於移動量儲存有自0(像素)至n(像素)為止之數字。此處，n表示任意之整數。於焦點距離儲存有表示於使自顯示驅動部射出之圖像光自初期狀態移動儲存於「移動量」之像素數之情形時之頭戴式顯示器100之使用者所視認之圖像之焦點距離之數字。例如，於圖3之例中，可知，在移動量為0像素之情形時，頭戴式顯示器100之使用者所視認之圖像之焦點距離成為無限遠。又，可知於移動量為1像素之情形時，使用者所視認之圖像之焦點距離為199m。
電源130對頭戴式顯示器100之各部供給電力。作為電源130，可使用例如二次電池。無線通信部132係按照無線LAN(Local Area Network，區域網路)或藍牙等特定之無線通信標準而與其他機器之間進行無線通信。GPS模組134係藉由接收來自GPS衛星之信號而檢測自身之當前位置。
CPU140係藉由讀出並執行儲存於記憶部120之電腦程式而作為操作系統(OS，Operating System)150、圖像處理部160、聲音處理部170、顯示控制部190發揮功能。
圖像處理部160係基於經由介面180或無線通信部132輸入之內容(影像)而產生信號。然後，圖像處理部160藉由將所產生之信號經由連接部40供給至圖像顯示部20而控制圖像顯示部20。用以供給至圖像顯示部20之信號於類比形式與數位形式之情形時不同。於類比形式之情形時，圖像處理部160產生並發送時脈信號PCLK、垂直同步信號VSync、水平同步信號HSync、及圖像資料Data。具體而言，圖像處理部160獲取內容所包含之圖像信號。所獲取之圖像信號例如於為動態圖像之情形時，一般而言係由每1秒30張圖框圖像構成之類比信號。圖像處理部160將垂直同步信號VSync或水平同步信號HSync等同步信號自所獲取之圖像信號分離，並根據其等之週期而藉由 PLL(Phase Locked Loop，鎖相環路)電路等產生時脈信號PCLK。圖像處理部160使用A/D(analog/digital，類比/數位)轉換電路等將分離了同步信號之類比圖像信號轉換為數位圖像信號。圖像處理部160將轉換後之數位圖像信號作為RGB資料之圖像資料Data逐1圖框地儲存於記憶部120內之DRAM。另一方面，於數位形式之情形時，圖像處理部160產生並發送時脈信號PCLK與圖像資料Data。具體而言，於內容為數位形式之情形時，由於與圖像信號同步地輸出時脈信號PCLK，故而不需要垂直同步信號VSync及水平同步信號HSync之產生與類比圖像信號之A/D轉換。再者，圖像處理部160亦可對儲存於記憶部120之圖像資料Data執行解析度轉換處理、或亮度、彩度之調整等各種色調修正處理、或梯形修正處理等圖像處理。
圖像處理部160經由發送部51、52而分別發送所產生之時脈信號PCLK、垂直同步信號VSync、水平同步信號HSync、及儲存於記憶部120內之DRAM之圖像資料Data。再者，亦將經由發送部51而發送之圖像資料Data稱作「右眼用圖像資料Data1」，亦將經由發送部52而發送之圖像資料Data稱作「左眼用圖像資料Data2」。發送部51、52係作為用於控制部10與圖像顯示部20之間之串列傳輸之收發器而發揮功能。
顯示控制部190產生控制右顯示驅動部22及左顯示驅動部24之控制信號。具體而言，顯示控制部190藉由控制信號而個別地控制利用右LCD控制部211進行之右LCD241之驅動開啟/關閉、或利用右背光源控制部201進行之右背光源221之驅動開啟/關閉、利用左LCD控制部212進行之左LCD242之驅動開啟/關閉、或利用左背光源控制部202進行之左背光源222之驅動開啟/關閉等，而控制利用右顯示驅動部22及左顯示驅動部24之各者進行之圖像光之產生及射出。顯示控制部190經由發送部51及52而分別發送對右LCD控制部211與左LCD控制部 212之控制信號。同樣地，顯示控制部190分別發送對右背光源控制部201與左背光源控制部202之控制信號。
聲音處理部170獲取內容中所含之聲音信號，且將所獲取之聲音信號放大，並供給至連接於連結構件46之右耳機32內之未圖示之揚聲器及左耳機34內之未圖示之揚聲器。再者，例如，於採用杜比(Dolby，註冊商標)系統之情形時，進行對聲音信號之處理，自右耳機32及左耳機34分別輸出例如頻率等經改變之不同之聲音。
介面180係用以對控制部10連接內容之供給源之各種外部機器OA之介面。作為外部機器OA，例如有個人電腦PC(personal computer)或行動電話終端機、遊戲終端機等。作為介面180，可使用例如USB(universal serial bus，通用串列匯流排)介面、或微型USB介面、記憶卡用介面等。
圖像顯示部20包括右顯示驅動部22、左顯示驅動部24、作為右光學影像顯示部26之右導光板261、作為左光學影像顯示部28之左導光板262、及9軸感測器66。9軸感測器66係檢測加速度(3軸)、角速度(3軸)、地磁(3軸)之運動感測器。
右顯示驅動部22包括接收部(Rx)53、作為光源而發揮功能之右背光源(BL)控制部201及右背光源(BL)221、作為顯示元件而發揮功能之右LCD控制部211及右LCD241、與右投影光學系統251。再者，亦將右背光源控制部201、右LCD控制部211、右背光源221、及右LCD241總稱為「圖像光產生部」。
接收部53係作為於控制部10與圖像顯示部20之間用於串列傳輸之接收器而發揮功能。右背光源控制部201係基於被輸入之控制信號而驅動右背光源221。右背光源221例如為LED或電致發光(EL，Electroluminescence)等發光體。右LCD控制部211係基於經由接收部53而輸入之時脈信號PCLK、垂直同步信號VSync、水平同步信號 HSync、及右眼用圖像資料Data1而驅動右LCD241。右LCD241係將複數個像素呈矩陣狀配置之透過型液晶面板。右LCD241藉由驅動配置為矩陣狀之各像素位置之液晶而使透過右LCD241之光之透過率產生變化，從而將自右背光源221照射之照明光調變為顯示圖像之有效之圖像光。再者，於本實施形態中，雖設為採用背光源方式，但亦可使用正面光方式、或反射方式射出圖像光。
右投影光學系統251包括使自右LCD241射出之圖像光成為並行狀態之光束之準直透鏡。作為右光學影像顯示部26之右導光板261使自右投影光學系統251輸出之圖像光沿著特定之光路反射並且導引至使用者之右眼RE。光學影像顯示部只要使圖像光於使用者之眼前形成虛像便可使用任意之方式，例如既可使用繞射光柵，亦可使用半透過反射膜。
左顯示驅動部24具有與右顯示驅動部22相同之構成。即，左顯示驅動部24包括接收部(Rx)54、作為光源而發揮功能之左背光源(BL)控制部202及左背光源(BL)222、作為顯示元件而發揮功能之左LCD控制部212及左LCD242、與左投影光學系統252。
圖4係表示被使用者視認之虛像之一例之說明圖。於圖4中，例示使用者之視野VR。如上所述，藉由使導引至頭戴式顯示器100之使用者之兩眼之圖像光於使用者之視網膜成像，而使使用者視認虛像VI。於圖4之例中，虛像VI係頭戴式顯示器100之OS之待機畫面。又，使用者係透過右光學影像顯示部26及左光學影像顯示部28之半透過反射膜而視認外景SC。如此，本實施形態之頭戴式顯示器100之使用者於視野VR中之顯示有虛像VI之部分，可觀察虛像VI與虛像VI之背後之外景SC。又，於視野VR中之未顯示虛像VI之部分，可透過光學影像顯示部而直接觀察外景SC。
A-2.焦點距離變更處理：
圖5係表示焦點距離變更處理之程序之流程圖。焦點距離變更處理係變更頭戴式顯示器100之使用者所視認之虛像中之圖像(例如圖4之虛像VI中之OS之待機畫面)之焦點距離之處理，由圖像處理部160執行。
圖像處理部160判定是否檢測到焦點距離變更處理之開始觸發(步驟S102)。焦點距離變更處理之開始觸發可任意地規定。例如，亦可將啟動頭戴式顯示器100、換言之檢測到電源之接通設為開始觸發。又，例如，亦可將來自OS150或特定之應用系統之處理開始要求設為開始觸發。再者，於自特定之應用系統調出並執行焦點距離變更處理之情形時，焦點距離變更處理係作為特定之應用系統之次常式而進行動作。於未檢測到焦點距離變更處理之開始觸發之情形時(步驟S102：否)，圖像處理部160使處理轉移至步驟S102，繼續開始觸發之檢測。
於檢測到焦點距離變更處理之開始觸發之情形時(步驟S102：是)，圖像處理部160獲取目標焦點距離(步驟S104)。於本實施形態中，所謂「目標焦點距離」係指圖像處理部160變更圖像之焦點距離時之焦點距離之目標值。目標焦點距離例如亦可預先儲存於記憶部120。於該情形時，圖像處理部160可藉由讀出儲存於記憶部120之目標焦點距離而獲取目標焦點距離。再者，於將來自OS150或特定之應用系統之處理開始要求設為開始觸發之情形時，圖像處理部160亦可藉由獲取與處理開始要求一併被賦予之引數而獲取目標焦點距離。
於獲取目標焦點距離之後，圖像處理部160使用焦點距離表122求出顯示驅動部(右顯示驅動部22、左顯示驅動部24)之射出區域之移動量(步驟S106)。具體而言，圖像處理部160將於步驟S104中獲取之目標焦點距離作為關鍵詞而對焦點距離表122之「焦點距離」進行檢索，獲取儲存於一致之輸入值之「移動量」之值(像素)。再者，使用 圖6~圖9對「顯示驅動部之射出區域」進行說明。
於求出射出區域之移動量之後，圖像處理部160使用所求出之值使顯示驅動部(右顯示驅動部22、左顯示驅動部24)之射出區域移動(步驟S108)。再者，使用圖6~圖9說明詳情。
其後，圖像處理部160判定是否檢測到結束觸發(步驟S110)。焦點距離變更處理之結束觸發可任意地規定。例如，亦可與開始觸發同樣地，將結束頭戴式顯示器100之啟動、換言之檢測到電源之斷開設為結束觸發。又，亦可將來自OS150或特定之應用系統之處理結束要求設為結束觸發。於未檢測到焦點距離變更處理之結束觸發之情形時(步驟S110：否)，圖像處理部160使處理轉移至步驟S104，再次獲取目標焦點距離。另一方面，於檢測到焦點距離變更處理之結束觸發之情形時(步驟S110：是)，圖像處理部160結束處理。
圖6係對顯示驅動部之基準區域之大小與實際上自顯示驅動部射出圖像光之射出區域之大小之關係進行說明之說明圖。所謂「顯示驅動部之基準區域」係指顯示驅動部(右顯示驅動部22、左顯示驅動部24)於通常狀態下射出圖像光之區域、換言之成為顯示驅動部射出圖像光之基準之區域。基準區域例如既可設定為稍小於顯示驅動部可射出圖像光之最大之區域，亦可設為顯示驅動部可射出圖像光之最大之區域。此處，所謂「顯示驅動部可射出圖像光之最大之區域」係於如本實施形態般由背光源與LCD構成顯示驅動部之情形時，定義為右LCD241及左LCD242中之配置有液晶之所有區域、且右背光源221及左背光源222可照射照明光之區域。
於圖6之例中，對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22中之基準區域MA1之大小係x像素：y像素。同樣地，對應於使用者之左眼LE之左顯示驅動部24中之基準區域MA2之大小係x像素：y像素。
又，於圖6中，以斜線表示實際上自顯示驅動部(右顯示驅動部 22、左顯示驅動部24)射出圖像光之區域(亦稱作「射出區域」)。於本實施形態中，射出區域較基準區域於水平方向(橫向)上較小。具體而言，對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22中之射出區域CA1之大小係x-n像素：y像素，設定為較基準區域MA1於水平方向上較小。同樣地，對應於使用者之左眼LE之左顯示驅動部24中之射出區域CA2之大小係x-n像素：y像素，設定為較基準區域MA2於水平方向上較小。再者，射出區域CA1、CA2之「n像素」較佳為與圖3所示之焦點距離表122之「移動量」之最大值一致。
又，於本實施形態之頭戴式顯示器100中，在其初期狀態下，對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22中之射出區域CA1係配置於基準區域MA1之右端。另一方面，對應於使用者之左眼LE之左顯示驅動部24之射出區域CA2係配置於基準區域MA2之左端。
為了自作為基準區域MA1、MA2之一部分之射出區域CA1、CA2射出圖像光，圖像處理部160可使用以下所列舉之1、2中之任一方法。
(1)圖像處理部160於產生右眼用圖像資料Data1時，對射出區域CA1插入自基於內容等之圖像而產生之點資料，對除射出區域CA1以外之區域插入黑色之偽點資料。同樣地，圖像處理部160於產生左眼用圖像資料Data2時，對射出區域CA2插入自基於內容等之圖像而產生之點資料，對除射出區域CA2以外之區域插入黑色之偽點資料。
(2)圖像處理部160操作用以切換利用顯示驅動部之圖像光產生部(右LCD241及右背光源221、左LCD242及左背光源222)進行之圖像光產生之有效/無效之信號(Enable信號)。具體而言，圖像處理部160對於與右眼用圖像資料Data1一併發送至發送部51之Enable信號，於射出區域CA1內輸出Hi(有效)值，於除射出區域CA1以外之區域內輸出Lo(無效)值。同樣地，圖像處理部160對於與左眼用圖像資料Data2一 併發送至發送部52之Enable信號，於射出區域CA2內輸出Hi值，於除射出區域CA2以外之區域內輸出Lo值。
若使用上述1、2之方法，則射出區域CA1、CA2中之圖像資料可設為自基於同一內容等之同一圖像產生之圖像資料，因此可減少圖像處理部160之運算處理量。
圖7係對焦點距離為無限遠之情形時之由自顯示驅動部射出之圖像光形成之像進行說明之說明圖。於圖7中，為了區分左右，而對像標註顯示驅動部所包含之LCD之符號。於在焦點距離變更處理之步驟S104中圖像處理部160所獲取之目標焦點距離為「無限遠」之情形時，圖像處理部160於步驟S106中求出之射出區域之移動量成為「0(像素)」。因此，於步驟S108中，圖像處理部160將顯示驅動部之射出區域CA1、CA2保持為初期狀態(圖6)而未變更。其結果，使用者之右眼RE基於自射出區域CA1射出之圖像光而視認之圖像IM1與使用者之左眼LE基於自射出區域CA2射出之圖像光而視認之圖像IM2，成為顯示於使用者之兩眼平行地注視正前方之位置之平行視之狀態，可實現無限遠之焦點距離(圖7)。
圖8係對焦點距離為0.3m之情形時之由自顯示驅動部射出之圖像光形成之像進行說明之說明圖。於圖8中，為了區分左右，而對像標註顯示驅動部所包含之LCD之符號。圖9係對在焦點距離為0.3m之情形時使用者所視認之虛像進行說明之說明圖。於在焦點距離變更處理之步驟S104中圖像處理部160所獲取之目標焦點距離為「0.3(m)」之情形時，圖像處理部160於步驟S106中求出之射出區域之移動量成為「n(像素)」。因此，於步驟S108中，圖像處理部160使對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22中之射出區域CA1與對應於左眼LE之左顯示驅動部24中之射出區域CA2自初期狀態(圖6)向朝向使用者之眉間之方向(圖8之中空箭頭之方向)連動地移動n像素。其結果，使用者之 右眼RE基於自射出區域CA1射出之圖像光而視認之圖像IM1與使用者之左眼LE基於自射出區域CA2射出之圖像光而視認之圖像IM2於與使用者之兩眼隔開距離La之位置作為圖像IM而成像。距離La與目標焦點距離大致相等，於該例中成為0.3m。
如上所述，圖像處理部160可藉由使對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22中之射出區域CA1與對應於左眼LE之左顯示驅動部24中之射出區域CA2移動而變更頭戴式顯示器100之使用者所視認之虛像VI中之圖像IM之焦點距離La(圖9)。又，圖像處理部160可藉由基於焦點距離表122而求出射出區域CA1、CA2之移動量，而將圖像IM之焦點距離La設為於焦點距離變更處理之步驟S104中獲取之目標焦點距離。
如上所述，根據第1實施形態之焦點距離變更處理，圖像處理部160使用較基準區域MA1、MA2之大小於水平方向上較小之射出區域CA1、CA2，並以使射出區域CA1、CA2朝由自一顯示驅動部(右顯示驅動部22)射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部(左顯示驅動部24)射出之圖像光形成之像相互連動地接近之第1方向移動之方式控制一對顯示驅動部(右顯示驅動部22、左顯示驅動部24)，藉此變更使用者所視認之虛像VI中之圖像之焦點距離La。如此一來，不使構成頭部配戴型顯示裝置(頭戴式顯示器100)之構件機械性地移動便可獲得與使對應於使用者之左右眼(右眼RE、左眼LE)之顯示元件(例如背光源與LCD等)機械性地移動相同之結果。又，可變更頭戴式顯示器100之使用者之右眼RE與左眼LE相對於藉由虛像顯示之圖像之收斂角，使用者可感知深度。其結果，根據本形態之頭戴式顯示器100，不使構成頭戴式顯示器100之構件機械性地移動便可變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離。
進而，根據上述焦點距離變更處理，圖像處理部160係獲取焦點 距離之目標值(步驟S104)，並自所獲取之目標值求出射出區域之移動量(步驟S106)，基於所求出之移動量而使一對顯示驅動部(右顯示驅動部22、左顯示驅動部24)中之圖像光之射出區域CA1、CA2移動(步驟S108)。於一對顯示驅動部中，若由自一顯示驅動部射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部射出之圖像光形成之像相互連動地接近，則使用者之右眼RE與左眼LE相對於由兩種圖像光形成之像之收斂角變大。即，頭戴式顯示器100之使用者可較近地感知圖像。因此，如此一來，圖像處理部160可基於焦點距離之目標值而變更圖像之焦點距離La。
進而，根據上述焦點距離變更處理，圖像處理部160將對應於使用者之右眼RE之一顯示驅動部(右顯示驅動部22)中之射出區域CA1設為基準區域MA1之右端，將另一顯示驅動部(左顯示驅動部24)中之射出區域CA2設為基準區域MA2之左端。如此，於將圖像之焦點距離設為無限遠之狀態、換言之於使用者之兩眼平行地注視正前方之位置顯示左右之圖像之並行視之狀態下，只要將顯示驅動部之射出區域CA1、CA2設為基準區域MA1、MA2之左右之端部，圖像處理部160便可有效地利用整個基準區域MA1、MA2變更圖像與使用者之兩眼(右眼RE、左眼LE)之間之收斂角。
A-3.焦點距離變更處理之第1變化：
圖10係用以對焦點距離變更處理之第1變化進行說明之說明圖。於圖10中，為了區分左右，而對由自顯示驅動部射出之圖像光形成之像標註顯示驅動部所包含之LCD之符號。於第1變化中，圖像處理部160於在焦點距離變更處理(圖5)之步驟S104中獲取之目標焦點距離為「無限遠」之情形時進行以下a1、a2之處理而代替步驟S106及步驟S108。
(a1)使顯示驅動部之射出區域CA1、CA2與基準區域MA1、MA2 一致。具體而言，將對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22之射出區域CA1之大小設為與基準區域MA1相同之x像素：y像素。同樣地，將對應於使用者之左眼LE之左顯示驅動部24之射出區域CA2之大小設為與基準區域MA2相同之x像素：y像素。又，將射出區域CA1、CA2之配置設為基準區域MA1、MA2之中央。
(a2)不進行由上述程序1所示之偽點資料之插入或由上述程序2所示之Enable信號之操作，而基於自基於內容等之圖像產生之點資料產生右眼用圖像資料Data1與左眼用圖像資料Data2。其原因在於，射出區域CA1、CA2與基準區域MA1、MA2一致。
再者，圖像處理部160於在焦點距離變更處理(圖5)之步驟S104中獲取之目標焦點距離為「無限遠」以外之情形時，進行步驟S106及步驟S108中所說明之處理。
即便如此，使用者之右眼RE基於自射出區域CA1射出之圖像光而視認之圖像IM1與使用者之左眼LE基於自射出區域CA2射出之圖像光而視認之圖像IM2，亦成為顯示於使用者之兩眼平行地注視正前方之位置之平行視之狀態，可實現無限遠之焦點距離(圖10)。
如上所述，根據第1實施形態之焦點距離變更處理之第1變化，圖像處理部160將射出區域CA1、CA2之大小設為與基準區域MA1、MA2相同之大小。如此，只要使圖像光之射出區域之大小與顯示驅動部之基準區域之大小一致，圖像處理部便可增大作為虛像VI而顯示之圖像之尺寸。
A-4.焦點距離變更處理之第2變化：
圖11係用以對焦點距離變更處理之第2變化進行說明之說明圖。於圖11中，為了區分左右，而對由自顯示驅動部射出之圖像光形成之像標註顯示驅動部所包含之LCD之符號。與圖5中所說明之焦點距離變更處理之主要之不同在於初期狀態下之射出區域CA1、CA2之位置 與儲存於焦點距離表122之內容。
如圖11所示，於第2變化中，頭戴式顯示器100係於其初期狀態下將對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22中之射出區域CA1配置於基準區域MA1之中央。同樣地，將對應於使用者之左眼LE之左顯示驅動部24中之射出區域CA2配置於基準區域MA2之中央。
圖12係表示焦點距離變更處理之第2變化中所使用之焦點距離表122之一例之說明圖。於移動量儲存有自-n/2(像素)至n/2(像素)為止之數字。此處，n表示任意之整數。於焦點距離儲存有表示於使自顯示驅動部射出之圖像光自初期狀態移動有儲存於「移動量」之像素數之情形時之頭戴式顯示器100之使用者所視認之圖像之焦點距離之數字。例如，於圖12之例中，可知，於移動量為-n/2像素之情形時，頭戴式顯示器100之使用者所視認之圖像之焦點距離成為無限遠。又，可知，於移動量為0像素之情形時，使用者所視認之圖像之焦點距離為95m，於移動量為n/2像素之情形時，使用者所視認之圖像之焦點距離為1m。
焦點距離變更處理之第2變化中之圖像處理部160之處理與圖5中所說明之內容相同。但，於步驟S108中，圖像處理部160執行以下程序b1、b2。
(b1)於自焦點距離表122求出之移動量為正值之情形時，使射出區域CA1、CA2朝由自右顯示驅動部22射出之圖像光形成之像與由自左顯示驅動部24射出之圖像光形成之像相互連動地接近之第1方向D1(圖11)移動。
(b2)於自焦點距離表122求出之移動量為負值之情形時，使射出區域CA1、CA2朝由自右顯示驅動部22射出之圖像光形成之像與由自左顯示驅動部24射出之圖像光形成之像相互連動地遠離之第2方向D2(圖11)移動。
即便如此，圖像處理部160亦可藉由使對應於使用者之右眼RE之右顯示驅動部22中之射出區域CA1與對應於左眼LE之左顯示驅動部24中之射出區域CA2移動而變更頭戴式顯示器100之使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離。又，圖像處理部160可藉由基於焦點距離表122而求出射出區域CA1、CA2之移動量，而將圖像之焦點距離設為於焦點距離變更處理(圖5)之步驟S104中獲取之目標焦點距離。
如上所述，根據第1實施形態之焦點距離變更處理之第2變化，藉由以如下方式控制一對顯示驅動部而變更頭戴式顯示器100之使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，即，使射出區域CA1、CA2朝由自一顯示驅動部(右顯示驅動部22)射出之圖像光形成之像與由自另一顯示驅動部(左顯示驅動部24)射出之圖像光形成之像相互連動地接近之第1方向D1、和由自右顯示驅動部22射出之圖像光形成之像與由自左顯示驅動部24射出之圖像光形成之像相互連動地遠離之第2方向D2中之任一者移動。即便如此，亦可獲得與第1實施形態之焦點距離變更處理相同之效果。
B.第2實施形態： B-1.頭部配戴型顯示裝置之構成：
於本發明之第2實施形態中，對可根據至存在於頭部配戴型顯示裝置之使用者之眼前之物體之距離而變更圖像之焦點距離之構成進行說明。以下，僅對具有與第1實施形態不同之構成及動作之部分進行說明。再者，圖中，對與第1實施形態相同之構成部分標註與之前已說明之第1實施形態相同之符號，並省略其詳細說明。
圖13係功能性地表示第2實施形態之頭戴式顯示器100a之構成之方塊圖。與圖2所示之第1實施形態之不同點在於包括控制部10a代替控制部10、及包括圖像顯示部20a代替圖像顯示部20。控制部10a包括圖像處理部160a代替圖像處理部160。圖像處理部160a係焦點距離變 更處理(圖5)中之處理內容與第1實施形態不同。詳情將於下文敍述。
圖像顯示部20a除第1實施形態中所說明之各部以外還包括距離測定部61。距離測定部61係配置於配戴頭戴式顯示器100a時之對應於使用者之眉間之位置，且具有測定自使用者至存在於使用者之眼前之物體之距離之功能。距離測定部61例如能以相機與圖像解析模組之組合實現。相機係拍攝圖像顯示部20a之表面側方向、換言之配戴有頭戴式顯示器100a之狀態下之使用者之視野方向之外景(外部之景色)並獲取外景圖像之可見光相機。圖像解析模組對相機所獲取之外景圖像進行圖像識別並求出至外景圖像所包含之任意物體之距離。又，距離測定部61亦可由用以利用反射光獲取存在於使用者之視野方向之物體與圖像顯示部20a之間之距離之測距感測器實現。
B-2.焦點距離變更處理：
第2實施形態之焦點距離變更處理與圖5所示之第1實施形態大致相同。但圖像處理部160a於步驟S104中獲取由距離測定部61測定之距離作為「目標焦點距離」。其他步驟與圖5中所說明之內容相同。
如上所述，根據第2實施形態之焦點距離變更處理，圖像處理部160a可根據至存在於頭戴式顯示器100a之使用者之眼前之物體之距離而變更使用者所視認之虛像VL中之圖像之焦點距離La。
B-3.焦點距離變更處理之第1變化：
第2實施形態之焦點距離變更處理之第1變化與上述第1實施形態相同。
B-4.焦點距離變更處理之第2變化：
第2實施形態之焦點距離變更處理之第2變化與上述第1實施形態相同。
C.第3實施形態：
於本發明之第3實施形態中，對僅於頭部配戴型顯示裝置之使用 者之眼前存在特定之目標之情形時可變更圖像之焦點距離之構成進行說明。以下，僅對具有與第1實施形態不同之構成及動作之部分進行說明。再者，圖中，對與第1實施形態相同之構成部分標註與之前已說明之第1實施形態相同之符號，並省略其詳細說明。
C-1.頭部配戴型顯示裝置之構成：
圖14係功能性地表示第3實施形態之頭戴式顯示器100b之構成之方塊圖。與圖2所示之第1實施形態之不同點在於包括控制部10b代替控制部10、及包括圖像顯示部20b代替圖像顯示部20。控制部10b包括圖像處理部160b代替圖像處理部160。圖像處理部160b係焦點距離變更處理(圖5)中之處理內容與第1實施形態不同。詳情將於下文敍述。
圖像顯示部20b除第1實施形態中所說明之各部以外還包括目標檢測部62。目標檢測部62係配置於配戴頭戴式顯示器100b時對應於使用者之眉間之位置，且具有檢測存在於使用者之眼前之特定之目標(標記)之存在之功能。目標檢測部62例如能以相機與圖像解析模組之組合實現。相機係拍攝圖像顯示部20b之表面側方向、換言之配戴有頭戴式顯示器100b之狀態下之使用者之視野方向之外景並獲取外景圖像之可見光相機。圖像解析模組對相機所獲取之外景圖像進行圖像識別，並求出預先規定之目標是否存在。
C-2.焦點距離變更處理：
第3實施形態之焦點距離變更處理與圖5所示之第1實施形態大致相同。但圖像處理部160b於步驟S102中將由目標檢測部62檢測到特定之目標之存在設為處理之開始觸發。其他步驟與圖5中所說明之內容相同。
如上所述，根據第3實施形態之焦點距離變更處理，圖像處理部160b僅於在頭戴式顯示器100b之使用者之眼前存在特定之目標之情形時可變更使用者所視認之虛像VI中之圖像之焦點距離La。其結果，可 實現例如於美術館、博物館、遊樂園、電影院等設施中，僅於檢測到設置於展示物之附近之標記之情形時變更圖像之焦點距離等使用態樣。
C-3.焦點距離變更處理之第1變化：
第3實施形態之焦點距離變更處理之第1變化與上述第1實施形態相同。
C-4.焦點距離變更處理之第2變化：
第3實施形態之焦點距離變更處理之第2變化與上述第1實施形態相同。
D.變化例：
於上述實施形態中，既可將設為由硬體實現之構成之一部分替換為軟體，亦可相反地，將設為由軟體實現之構成之一部分替換為硬體。此外，亦可實現如下所述之變化。
變化例1：
於上述實施形態中，例示了頭戴式顯示器之構成。然而，頭戴式顯示器之構成可於不脫離本發明之主旨之範圍內任意地規定，例如可進行各構成部之追加、刪除、轉換等。
上述實施形態中之相對於控制部與圖像顯示部之構成要素之分配僅為一例，可採用各種態樣。例如，亦可設為如下所述之態樣。(i)對控制部搭載CPU或記憶體等之處理功能、對圖像顯示部僅搭載顯示功能之態樣、(ii)對控制部與圖像顯示部之兩者搭載CPU或記憶體等之處理功能之態樣、(iii)使控制部與圖像顯示部一體化之態樣(例如圖像顯示部包含控制部且作為眼鏡型隨身電腦而發揮功能之態樣)、(iv)使用智慧型手機或攜帶型遊戲機代替控制部之態樣、(v)藉由將控制部與圖像顯示部設為可進行無線通信且無線供電之構成而卸除連接部(軟線)之態樣。
於上述實施形態中，為了方便進行說明，而設為控制部包括發送部，且圖像顯示部包括接收部。然而，上述實施形態之發送部及接收部均具備可進行雙向通信之功能，可作為收發部而發揮功能。又，例如，圖2所示之控制部係設為經由有線信號傳輸路徑而與圖像顯示部連接。然而，控制部與圖像顯示部亦可藉由經由無線LAN或紅外線通信或藍牙(Bluetooth，註冊商標)等無線信號傳輸路徑之連接而連接。
例如，圖2所示之控制部、圖像顯示部之構成可任意地變更。具體而言，例如亦可設為自控制部省略觸控板而僅利用方向鍵進行操作之構成。又，控制部中亦可包括操作用桿等其他操作用介面。又，亦可設為作為可對控制部連接鍵盤或滑鼠等裝置之構成而自鍵盤或滑鼠接受輸入。又，例如，除獲取藉由觸控板或方向鍵而進行之操作輸入以外，亦可獲取藉由腳踏開關(由使用者之腳進行操作之開關)而進行之操作輸入。例如，亦可於在圖像顯示部設置紅外線感測器等視線偵測部之後，偵測使用者之視線，並獲取藉由對應於視線之移動之命令而進行之操作輸入。例如，亦可使用相機偵測使用者之手勢，並獲取利用對應於手勢之命令而進行之操作輸入。於偵測手勢時，可將使用者之指尖、或戴在使用者之手上之戒指、或作為使用者之手之醫療器具等作為用於移動檢測之目標。只要可獲取藉由腳踏開關或視線而進行之操作輸入，即便於使用者難以騰出手之作業中，輸入資訊獲取部亦可獲取來自使用者之操作輸入。
例如，頭戴式顯示器為雙眼型透過型頭戴式顯示器，但亦可設為單眼型頭戴式顯示器。又，亦可構成為於使用者配戴有頭戴式顯示器之狀態下將外景之透過遮斷之非透過型頭戴式顯示器。
圖15係表示變化例之頭戴式顯示器之外觀之構成之說明圖。於圖15(A)之例之情形時，與圖1所示之頭戴式顯示器100之不同點在於 圖像顯示部20c包括右光學影像顯示部26c代替右光學影像顯示部26、及包括左光學影像顯示部28c代替左光學影像顯示部28。右光學影像顯示部26c形成為較第1實施形態之光學構件小，且配置於配戴頭戴式顯示器時之使用者之右眼之斜上方。同樣地，左光學影像顯示部28c形成為較第1實施形態之光學構件小，且配置於配戴頭戴式顯示器時之使用者之左眼之斜上方。於圖15(B)之例之情形時，與圖1所示之頭戴式顯示器100之不同點在於圖像顯示部20d包括右光學影像顯示部26d代替右光學影像顯示部26、及包括左光學影像顯示部28d代替左光學影像顯示部28。右光學影像顯示部26d形成為較第1實施形態之光學構件小，且配置於配戴頭戴式顯示器時之使用者之右眼之斜下方。左光學影像顯示部28d形成為較第1實施形態之光學構件小，且配置於配戴頭戴式顯示器時之使用者之左眼之斜下方。如此，光學影像顯示部只要配置於使用者之眼睛之附近即可。又，形成光學影像顯示部之光學構件之大小亦為任意的，且亦可作為光學影像顯示部僅覆蓋使用者之眼睛之一部分之態樣、換言之光學影像顯示部未完全覆蓋使用者之眼睛之態樣之頭戴式顯示器而實現。
例如，圖像處理部、顯示控制部、聲音處理部等功能部係作為藉由CPU將儲存於ROM或硬碟之電腦程式向RAM展開並執行而實現者被記載。然而，該等功能部亦可構成為使用為了實現該功能而設計之ASIC(Application Specific Integrated Circuit：特定應用積體電路)。
例如，於上述實施形態中，設為如眼鏡般配戴圖像顯示部之頭戴式顯示器，但亦可設為圖像顯示部為通常之平面型顯示裝置(液晶顯示器裝置、電漿顯示裝置、有機EL顯示裝置等)。於該情形時，控制部與圖像顯示部之間之連接亦既可為經由有線信號傳輸路徑之連接，亦可為經由無線信號傳輸路徑之連接。如此一來，亦可將控制部作為通常之平面型顯示裝置之遙控器而利用。
又，亦可採用例如如帽子般配戴之圖像顯示部等其他形狀之圖像顯示部代替如眼鏡般配戴之圖像顯示部作為圖像顯示部。又，耳機既可採用耳掛型或頭戴型，亦可省略。又，例如亦可作為搭載於汽車或飛機等載具之抬頭顯示器(HUD，Head-Up Display)而構成。又，例如，亦可作為內置於頭盔等身體防護具之頭戴式顯示器而構成。
例如，於上述實施形態中，使用二次電池作為電源，但作為電源，並不限於二次電池，可使用各種電池。例如，亦可使用一次電池、或燃料電池、太陽電池、熱電池等。
例如，於上述實施形態中，顯示驅動部構成為使用背光源、背光源控制部、LCD、LCD控制部、及投影光學系統。然而，上述態樣僅為例示。顯示驅動部亦可包括用以與該等構成部一併、或代替該等構成部而實現其他方式之構成部。例如，顯示驅動部亦可設為包括有機EL(有機電致發光，Organic Electro-Luminescence)顯示裝置、有機EL控制部、及投影光學系統之構成。例如，顯示驅動部亦可使用DMD(Digital Micromirror Device，數位微鏡裝置)等代替LCD。例如，顯示驅動部亦可構成為包括：信號光調變部，其包含用以產生RGB之各色光之色光源與中繼透鏡；掃描光學系統，其包含MEMS(microelectromechanical system，微機電系統)鏡；及驅動控制電路，其驅動該等。如此，即便使用有機EL或DMD或MEMS鏡，所謂「顯示驅動部之射出區域」亦仍舊為實際上自顯示驅動部射出圖像光之區域，藉由與上述實施形態同樣地控制各元件(顯示驅動部)之射出區域，亦可獲得與上述實施形態相同之效果。又，例如，顯示驅動部亦可構成為將與像素信號對應之強度之雷射出射至使用者之視網膜之1個以上之雷射。於該情形時，所謂「顯示驅動部之射出區域」表示實際上自顯示驅動部射出顯示圖像之雷射光之區域。藉由與上述實施形態同樣地控制雷射(顯示驅動部)中之雷射光之射出區域，可獲得 與上述實施形態相同之效果。
變化例2：
於上述實施形態中，示出了焦點距離變更處理之一例。然而，焦點距離變更處理之程序僅為一例，可實施各種變化。例如，既可省略一部分之步驟，亦可進而追加其他步驟。又，亦可變更所執行之步驟之順序。
例如，於第2實施形態之焦點距離變更處理之步驟S104中，圖像處理部亦可獲取存在於使用者之視線之前方之物體與圖像顯示部之間之距離作為「目標焦點距離」。具體而言，設為圖像顯示部中包括檢測使用者之視線之方向之視線檢測部之構成。視線檢測部例如可藉由紅外線感測器或拍攝使用者之眼睛之相機等而實現。距離測定部之圖像解析模組對相機所獲取之外景圖像進行圖像識別，並求出至包含於外景圖像且存在於由視線檢測部檢測出之視線之方向之物體之距離。如此一來，圖像處理部可使用至存在於頭戴式顯示器之使用者之視線之方向之物體之距離變更圖像之焦點距離。
例如，於第3實施形態之焦點距離變更處理之步驟S104中，圖像處理部亦可獲取頭戴式顯示器之使用者與存在於使用者之眼前之特定之目標(標記)之間之距離作為「目標焦點距離」。具體而言，目標檢測部設為可檢測存在於使用者之眼前之特定之目標之存在並且可測定自使用者至特定之目標之距離之構成。例如，可藉由目標檢測部之圖像解析模組對相機所獲取之外景圖像進行圖像識別並求出至外景圖像所包含之特定之目標之距離而實現。如此一來，圖像處理部可使用至存在於頭戴式顯示器之使用者之眼前之特定之目標之距離變更圖像之焦點距離。
例如，於第1~第3實施形態之焦點距離變更處理之步驟S102中，圖像處理部亦可將滿足以下至少任一條件設為焦點距離變更處理 之開始觸發。再者，於該情形時，設為圖像顯示部中包括檢測使用者之視線之方向之視線檢測部之構成。視線檢測部例如可藉由紅外線感測器或拍攝使用者之眼睛之相機等而實現。
所檢測出之視線之方向為水平約200°、垂直約125°(例如下方向75°、上方向50°)之視角之範圍內時。
所檢測出之視線之方向為資訊接受能力優異之有效視野即水平約30°、垂直約20°之範圍內時。
所檢測出之視線之方向為迅速且穩定地觀察到注視點之穩定注視視野即水平60°~90°、垂直45°~70°之範圍內時。
所檢測出之視線之方向為自開始產生由影像誘發之相對運動錯覺(vection)之誘發之水平約20°至相對運動錯覺飽和之約110°之範圍內時。
變化例3：
於上述實施形態中，示出了焦點距離表之一例。然而，焦點距離表之詳情係僅為一例，可實施各種變更。例如，可進行欄之追加、刪除、變更。又，焦點距離表亦可分為複數個表而標準化。
例如，移動量亦可由像素以外之單位表現。又，焦點距離亦可由米以外之單位表現。
可省略焦點距離表。於省略焦點距離表之情形時，圖像處理部可藉由運算而求出移動量。
變化例4：
本發明並不限於上述實施形態或實施例、變化例，可於不脫離其主旨之範圍內以各種構成實現。例如，對應於發明之概要之欄所記載之各形態中之技術性特徵之實施形態、實施例、變化例中之技術性特徵係為了解決上述問題之一部分或全部、或者為了達成上述效果之一部分或全部，可適當地進行替換或組合。又，只要該技術性特徵並 非為本說明書中必須說明者，便可適當地刪除。
241‧‧‧右LCD(顯示驅動部)
242‧‧‧左LCD(顯示驅動部)
CA1‧‧‧射出區域
CA2‧‧‧射出區域
IM‧‧‧圖像
IM1‧‧‧圖像
IM2‧‧‧圖像
La‧‧‧焦點距離
LE‧‧‧左眼
MA1‧‧‧基準區域
MA2‧‧‧基準區域
RE‧‧‧右眼

Claims (10)

  1. 一種頭部配戴型顯示裝置，其係可供使用者視認虛像與外景者，且包括：一對顯示驅動部，其等產生並射出顯示圖像之圖像光；及圖像處理部，其以使上述圖像光自上述顯示驅動部之射出區域射出之方式控制上述顯示驅動部；且上述圖像處理部為了變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，而以如下方式控制上述一對顯示驅動部，即，使上述射出區域朝如下兩個方向之任一者移動：第1方向，即由自一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像、與由自另一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像相互連動地接近；及第2方向，即由自一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像、與由自另一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像相互連動地遠離。
  2. 如請求項1之頭部配戴型顯示裝置，其中上述射出區域係與上述顯示驅動部用於射出上述圖像光之區域即基準區域相比於水平方向上較小之區域。
  3. 如請求項1或2之頭部配戴型顯示裝置，其中上述圖像處理部為了變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，而以使上述射出區域朝上述第1方向移動之方式控制上述一對顯示驅動部。
  4. 如請求項1至3中任一項之頭部配戴型顯示裝置，其中上述圖像處理部進而：獲取上述焦點距離之目標值；自所獲取之上述目標值求出上述射出區域之移動量；及 基於所求出之上述移動量，而使上述一顯示驅動部之上述射出區域與上述另一顯示驅動部之上述射出區域移動。
  5. 如請求項4之頭部配戴型顯示裝置，其進而包括：距離測定部，其測定自上述使用者至存在於上述使用者之眼前之物體之距離；且上述圖像處理部進而獲取測定出之上述距離作為上述目標值。
  6. 如請求項5之頭部配戴型顯示裝置，其進而包括：視線檢測部，其檢測上述使用者之視線之方向；且上述距離測定部測定至存在於檢測出之上述視線之方向上之上述物體之距離。
  7. 如請求項1至6中任一項之頭部配戴型顯示裝置，其進而包括：目標檢測部，其檢測存在於上述使用者之眼前之特定之目標；且上述圖像處理部於檢測到上述特定之目標之情形時變更上述圖像之焦點距離。
  8. 如依附於請求項2之請求項3至7中任一項之頭部配戴型顯示裝置，其中上述圖像處理部：為了將使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離設為無限遠，而以將一上述顯示驅動部之上述射出區域設為上述基準區域之右端，且將另一上述顯示驅動部之上述射出區域設為上述基準區域之左端之方式控制上述一對顯示驅動部。
  9. 如依附於請求項2之請求項3至7中任一項之頭部配戴型顯示裝置，其中上述圖像處理部：為了將使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離設為無限 遠，而以將上述射出區域之大小設為與上述基準區域相同之大小，且將上述一對顯示驅動部之上述射出區域設為上述基準區域之中央之方式控制上述一對顯示驅動部。
  10. 一種頭部配戴型顯示裝置之控制方法，該頭部配戴型顯示裝置包括產生並射出顯示圖像之圖像光之一對顯示驅動部，且可供使用者視認虛像與外景，且該控制方法包括：(a)以使上述圖像光自上述顯示驅動部之射出區域射出之方式控制上述顯示驅動部之步驟；於上述步驟(a)中，為了變更使用者所視認之虛像中之圖像之焦點距離，而以如下方式控制上述一對顯示驅動部，即，使上述射出區域向如下兩個方向之任一者移動：第1方向，即由自一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像、與由自另一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像相互連動地接近；及第2方向，即由自一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像、與由自另一上述顯示驅動部射出之上述圖像光形成之像相互連動地遠離。
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