WO2010098274A1 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

ＣＣＤセンサで装着者の目を撮像する。その撮像画像を取得する（Ｓ１３）。その撮像画像に基づいて、装着者の視線が画像の向きか否かを判定する（Ｓ１４）。画像の向きである場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、装着者は画像を視認していると判断できる時間として予め定められた視認時間Ｔ０が経過したか否かを判断する（Ｓ１７）。視認時間Ｔ０が経過している場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、装着者が画像を視認している判断して、反対側の目に入る実像からの光量を、液晶からなるＬＣＤレンズで徐々に減少させる（Ｓ１８～Ｓ２０）。

Description

ヘッドマウントディスプレイ

　本開示は、装着者の片側の目の視野の所定範囲に、実像に重畳して画像を表示することが可能なヘッドマウントディスプレイに関する。

　従来、装着者の片側の目の視野の所定範囲において、実像に重畳して画像を表示するヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ　Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ：以下ＨＭＤ）が知られている。このＨＭＤを使用した場合には、装着者が画像を視認しているにもかかわらず、反対側の目には実像からの光が入ってしまう。その結果、このＨＭＤにおいては、装着者は表示されている画像を集中して視認できないという問題点があった。この問題に関連した発明として、実像からの光を遮断して画像を表示することを前提としつつ、装着者の目の前にシャッターを設けて、必要に応じてそのシャッターを開放することによって、装着者が実像を視認できるようなＨＭＤが提案されている（特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のＨＭＤでは、装着者が画像を視認しているときに、反対側の目の前のシャッターを下ろすことによって、装着者は表示されている画像を集中して視認できる。

特開平７－３６０１０号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の発明では、シャッターの開閉は装着者の操作に基づいてなされるので、装着者の操作負担となっていた。すなわち、作業の途中で表示画像を見る場合、装着者は、一旦作業から手を離し、シャッターを閉じる操作を行う。そして、装着者は、表示画像を見た後、再びシャッターを開ける操作を行い、作業に手を戻す。即ち、装着者は、前記した一連の動作を小刻みに繰り返さなければならなかった。

　本開示によれば、装着者の片側の目の視野の所定範囲において、実像に重畳して画像を表示するヘッドマウントディスプレイにおいて、装着者の操作負担を低減しつつ、装着者が表示されている画像を集中して視認できるヘッドマウントディスプレイが提供される。

　本開示の実施態様に係るヘッドマウントディスプレイは、装着者の第一の目の視野の所定範囲において、実像に重畳して画像を表示することが可能なヘッドマウントディスプレイであって、前記装着者の第一の目を撮像する撮像手段と、当該撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記装着者が前記画像を視認しているかを判断する視認判断手段とを備え、当該視認判断手段によって、前記装着者が前記画像を視認していると判断されたことに基づいて、前記第一の目の反対側の第二の目に入る実物からの光量を減少させる光量調節手段を前記第二の目に対向する位置に設けている。

　本実施態様によれば、撮像手段は装着者の第一の目を撮像する。視認判断手段は、撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、装着者が画像を視認しているかを判断する。そして、光量調節手段は、視認判断手段によって、装着者が画像を視認していると判断されたことに基づいて、第一の目の反対側の目である第二の目に入る実物からの光量を減少させる。つまり、ヘッドマウントディスプレイの装着者が画像を視認しているときには、第一の目で画像、第二の目で実像を同時に見ることになるが、自動で反対側の目に入る実物からの光量が減少される。したがって、その装着者の操作負担を低減しつつ、光量が減少した実物は画像に対して気にならなくなるので、装着者は表示されている画像を集中して視認できる。

　また、本実施態様において、前記撮像手段により、連続して前記装着者の目を撮像し、前記視認判断手段は、前記撮像手段によって撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記画像を視認するための時間として予め定められた視認時間以上、前記装着者の視線方向が前記画像の向きであると判断した場合に、前記装着者が前記画像を視認していると判断してもよい。装着者が画像を視認するつもりはないにもかかわらず、偶然に装着者の視線方向が画像の向きになる場合がある。このような場合、装着者はその画像を視認するつもりはないので、すぐに視線方向がその画像から外れると考えられる。そこで、視認判断手段は、画像を視認するための時間として予め定められた視認時間以上、装着者の視線方向が画像の向きであると判断した場合に、装着者が画像を視認していると判断している。これにより、装着者が画像を視認しているかを確実に判断できる。

　また、本実施態様において、前記画像が表示されている前記第一の目の視野のうちの、前記所定範囲以外の視野からその目に入る前記光量も減少させる第二の光量調節手段を設けてもよい。画像が表示されている第一の目であっても、その視野の全部が表示されている画像と対応しているとは限らない。このような場合、画像に対応する視野以外の視野から目に入る光によって、装着者は表示されている画像を集中して視認できないことがある。請求項３のヘッドマウントディスプレイによれば、光量調節手段は、画像が表示されている第一の目の視野のうちの、所定範囲以外の視野からその目に入る光量も減少させている。これにより、装着者は、実物に注意をそらされることなく表示されている画像をより一層集中して視認できる。

　また、本実施態様において、前記光量調節手段は、前記装着者の目の前に設けられた液晶の配列を変えて前記光量を調節するものであって、徐々にその液晶の配列を変えることによって、前記光量を徐々に減少させてもよい。液晶を利用することによって、光量を段階的に調節できる。したがって、光量が一気に減少されることによって、突然に実物を視認できなくなることによる装着者の違和感を防止し、状態変化に対応して装着者が順応することができる。

　また、本実施態様において、前記光量調節手段は、前記光量を減少させた後、前記視認判断手段によって、前記装着者が前記画像を視認していないと判断されたことに基づいて、瞬時に前記光量を元に戻してもよい。装着者が画像を視認したとして光量を減少させた後、装着者が画像の視認を辞めた場合には、瞬時に光量を元に戻すことができる。よって、装着者は瞬時に実像が視認できるようになる。従って、画像を視認していないにも拘らず実像が視認できないことによる装着者の不快感を防止できる。

ＨＭＤ１００の使用状態を示した斜視図である。 眼鏡ユニット１２０の平面図である。 眼鏡ユニット１２０の正面図である。 ＬＣＤレンズ１４０の断面図である。 制御部１５０の構成を示したブロック図である。 画像投射を説明するための眼鏡ユニット１２０の正面図である。 光量制御処理のメインルーチンを示したフローチャートである。 視線判定処理のサブルーチンのフローチャートである。 目画像５００を示した図である。 装着者１０の視線が画像の向きではないときにおける装着者１０の目と画像の位置関係を示す正面図である。 図１０に示す場合において、装着者１０の目とＬＣＤレンズ１４０とを上から見た図である。 装着者１０の視線が画像の向きであるときにおける装着者１０の目と画像の位置関係を示す正面図である。 図１２に示す場合において、装着者１０の目とＬＣＤレンズ１４０とを上から見た図である。 電圧値ＥＬＣＤの時間変化を示した図である。 変形例での装着者１０の視線の向きと、装着者１０の目と画像の位置関係を示す正面図である。 図１５に示す場合において、装着者１０の目とＬＣＤレンズ１４０とを上から見た図である。

　以下、図面を参照して、本発明に係るヘッドマウントディスプレイの実施の形態を説明する。図１に示すように、ＨＭＤ１００は、装着者１０の頭部に装着される眼鏡ユニット１２０と、当該眼鏡ユニット１２０を制御する制御部１５０とから構成されている。眼鏡ユニット１２０は装着者１０が眼鏡と同じように目元に装着して使用される。また、制御部１５０は装着者１０の腰元等に装着される。

　図２及び図３に示すように、眼鏡ユニット１２０は、フレーム１２１、光走査部１３０、ハーフミラー１３１、ＣＣＤセンサ１３２、ＬＣＤレンズ１４０、通常レンズ１４１とから構成される。フレーム１２１は、眼鏡型の形状をしたフレームである。フレーム１２１は、装着者１０の目元に眼鏡ユニット１２０を保持する。光走査部１３０はフレーム１２１の左側（図２及び図３に於ける右側）に固定されている。光走査部１３０は、制御部１５０から供給される画像信号に基づいて生成した画像光を、２次元的に走査することにより装着者１０の左目に投射する。従って、装着者１０は、画像信号に応じた画像を視認することができる。

　ハーフミラー１３１は、図２、図３に示すように、装着者１０の左目の前で光走査部１３０に固定されている。そのハーフミラー１３１は、光走査部１３０から出力される画像光をその表面で反射させて装着者１０の左目に導くためのものである。したがって、ハーフミラー１３１の表面の向きは、光走査部１３０から出力される画像光が装着者１０の左目に導かれるように定められている。また、ハーフミラー１３１は、画像光を反射する面と反対側の面に入射される外界にある実物からの光（実像）は透過させる。そのため、装着者１０は画像を視認しつつ、実像も視認することができる。すなわちＨＭＤ１００は、実像に重畳して画像を表示するシースルー型のＨＭＤである。

　ＣＣＤセンサ１３２は、図２、図３に示すように、光走査部１３０の上部に装着者１０の左目に向けて固定されている。そのＣＣＤセンサ１３２は、装着者１０の左目を逐次撮像する。そのＣＣＤセンサ１３２は、周知のＣｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｅｎｓｏｒとレンズとから構成されている。

　ＬＣＤレンズ１４０は、図２、図３に示すように、装着者１０の右目（第二の目）の前でフレーム１２１に固定される。ＬＣＤレンズ１４０は、眼鏡の右のレンズに相当するものである。図４に示すように、ＬＣＤレンズ１４０は、眼鏡レンズ１４６と、その表面に形成された多層の薄膜である液晶素子層１４５とから構成されている。ここで、眼鏡レンズ１４６は、必ずしも度が入っている必要はない。また、眼鏡レンズ１４６は、サングラスのように着色されていても良い。液晶素子層１４５は、２枚の偏光板１４４と２枚の透明電極１４２と液晶部１４３とから構成される。偏光板１４４は入射される光を直線偏光するものである。透明電極１４２は液晶部１４３に対して電圧を印加するための透明な電極である。それら透明電極１４２は、フレーム１２１に内蔵された図示しない配線ケーブルで制御部１５０と接続されている。また、液晶部１４３は、液晶から構成され、透明電極１４２から印加された電圧値ＥＬＣＤに応じて、液晶の配列が制御される。その液晶の配列によって、液晶部１４３を通過する光量を調節することができる。

　具体的には、電圧値ＥＬＣＤが所定値Ｅ０（以下「光遮断電圧値Ｅ０」という。）の場合に、実像を示した光をＬＣＤレンズ１４０の液晶素子層１４５で完全に遮断して、装着者１０が実像を完全に視認できないように、液晶部１４３の液晶の配列が制御される。一方で、電圧値ＥＬＣＤがゼロの場合には、実像を示した光がＬＣＤレンズ１４０の液晶素子層１４５を透過する透過量が最大となり、装着者１０が実像を最も良く視認できるように、液晶の配列が制御される。そして電圧値ＥＬＣＤが大きくなるにしたがって、徐々に透過量が小さくなるように、液晶部１４３の液晶の配列が制御される。すなわち、装着者１０は徐々に実像を視認できなくなる。このようにＬＣＤレンズ１４０は、それに入射された光の量を調節して出力するものである。

　通常レンズ１４１は、図２、図３に示すように、装着者１０の左目（第一の目）の前でフレーム１２１に固定されている。通常レンズ１４１は、眼鏡の左レンズに相当する。先に説明したＬＣＤレンズ１４０は通過する光量を制御できる機能を有しているのに対し、この通常レンズ１４１は単に光を透過するのみである。眼鏡として、右目の前にだけレンズがあるのは違和感を他人に与えることを考慮して、通常レンズ１４１が設けられている。尚、通常レンズ１４１は、必ずしも度が入っている必要はない。また、通常レンズ１４１は、サングラスのように着色されていても良い。

　図５に示すように、制御部１５０は主制御を司るＣＰＵ１５１、ＣＰＵ１５１が実行するプログラムを記憶したプログラムＲＯＭ１５２、フラッシュＲＯＭ１５３、ＲＡＭ１５４、ＣＣＤセンサコントローラ１５５、ＣＣＤセンサ用ＶＲＡＭ１５６、光走査部コントローラ１５７、ＨＭＤ用ＶＲＡＭ１５８、通信Ｉ／Ｆコントローラ１５９、ＬＣＤコントローラ１６０及びタイマー１６１を有している。ＣＰＵ１５１は、プログラムＲＯＭ１５２に記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ１５１は、装着者１０の右目に入射される実像からの光量を調節するために、ＬＣＤレンズ１４０を制御する光量制御処理を実行する。その詳細はフローチャートを参照して後述する。また、ＣＰＵ１５１は、ハーフミラー１３１を介して装着者１０の左目の網膜に所定の画像を投射する画像投射処理を実行する。その画像投射処理が実行された場合、図６に示すように、装着者１０は、自身の頭の向きに対して斜め左前方にあたかも画像３０が表示されたかのような疑似体験ができる。すなわち、画像が装着者１０の斜め左前方に表示されるように、画像投射処理において画像が装着者１０の網膜に投射される。したがって、装着者１０は画像を視認するためには、視線を画像が表示されている方向、すなわち視野の所定範囲である斜め左前方に向ける必要がある。

　フラッシュＲＯＭ１５３はいわゆるフラッシュメモリであり、各種情報を記憶するために用いられる。また、ＲＡＭ１５４は各種情報を一時的に記憶するものであり、図５に示すようにフラグ記憶領域１５４１、電圧値記憶領域１５４２が設けられている。フラグ記憶領域１５４１は、光量制御処理の実行時に用いられる画像視認フラグＦが記憶される領域である。電圧値記憶領域１５４２は、光量制御処理の実行時に用いられる液晶部１４３に透明電極１４２から印加する電圧値ＥＬＣＤが記憶される領域である。そして電圧値記憶領域１５４２に記憶されている電圧値ＥＬＣＤの電圧は、後述するＬＣＤコントローラ１６０が電圧調整回路として機能して、液晶部１４３に透明電極１４２から印加される。

　ＣＣＤセンサコントローラ１５５にはＣＣＤセンサ１３２が接続されている。そのＣＣＤセンサコントローラ１５５はＣＣＤセンサ１３２を制御するためのものである。また、ＣＣＤセンサコントローラ１５５にはＣＣＤセンサ用ＶＲＡＭ１５６が接続されており、ＣＣＤセンサ１３２で撮像された撮像画像は、ＣＣＤセンサコントローラ１５５を介してＣＣＤセンサ用ＶＲＡＭ１５６に出力される。そのＣＣＤセンサ用ＶＲＡＭ１５６は撮像画像を記憶するためのメモリである。光走査部コントローラ１５７には光走査部１３０が接続されており、ＣＰＵ１５１はその光走査部コントローラ１５７を介して光走査部１３０に画像信号を供給している。また、ＨＭＤ用ＶＲＡＭ１５８は光走査部１３０に供給される画像が記憶されるメモリである。通信Ｉ／Ｆコントローラ１５９はＰＣ等の外部機器を接続するためのインターフェースである。

　ＬＣＤコントローラ１６０には、ＬＣＤレンズ１４０の透明電極１４２が接続されている。そして、ＣＰＵ１５１は、ＬＣＤコントローラ１６０を介して、透明電極１４２に印加する電圧を変化させて、ＬＣＤレンズ１４０の液晶の配列を制御している。また、タイマー１６１は時間を計測するものである。

　次に、ＣＰＵ１５１が実行する光量制御処理について、図７を参照して説明する。ここで、光量制御処理と並列して画像投射処理が実行されているものとする。すなわち、装着者１０は、自身の斜め左前方に画像が表示されているように視認しているものとする。なお、光量制御処理は、図示しない開始スイッチが装着者１０によって操作されたときに開始される。

　先ず、制御部１５０のＣＰＵ１５１の制御により、ＲＡＭ１５４の電圧値記憶領域１５４２に記憶されている電圧値ＥＬＣＤが０に設定される（Ｓ１１）。この場合、液晶部１４３には電圧が印加されず、実像を示した光がＬＣＤレンズ１４０を透過する透過量が最大となる（Ｓ１１）。したがって、装着者１０は実像を良く視認できる。

　次いで、タイマー１６１がＯＦＦされて、時間のカウントが０にリセットされる（Ｓ１２）。次いで、ＣＣＤセンサ１３２で撮像された撮像画像を取得してＣＣＤセンサ用ＶＲＡＭ１５６に記憶される（Ｓ１３）。次いで、装着者１０の視線方向が、画像投射処理によって表示されている画像の向きであるかを判定する視線判定処理が実行される（Ｓ１４）。この視線判定処理（Ｓ１４）は、図８に示すサブルーチンのフローチャートの視線判定処理によって行われる。以下、図８のフローチャートを参照して、視線判定処理のサブルーチンを説明する。

　先ず、ＣＣＤセンサ用ＶＲＡＭ１５６に記憶されている撮像画像から、図９に示す装着者１０の目に相当する部分（以下「目画像５００」という。）が抽出される（Ｓ３１）。具体的には、撮像画像の隣接する画素間で色が大きく異なっている境界を抽出することによって行われる（Ｓ３１）。次いで、目画像５００の白目のうち、黒目よりも左側の領域（図９では、黒目よりも右側の領域）（以下「左側白目領域」という。）の面積ＳＬが算出される（Ｓ３２）。具体的には、画素の色の違いに着目して左側白目領域が抽出される（Ｓ３２）。その左側白目領域を構成している画素の個数が、面積ＳＬとされる（Ｓ３２）。同様にして、目画像５００の白目のうち、黒目よりも右側の領域（図９では、黒目よりも左側の領域）（以下「右側白目領域」という。）の面積ＳＲが算出される（Ｓ３３）。

　次いで、右側白目領域の面積ＳＲで左側白目領域の面積ＳＬを除算した値が、面積比Ａとして算出される（Ｓ３４）。次いで、その面積比Ａが所定値Ａ０よりも小さいか否かが判断される（Ｓ３５）。ここで、装着者１０の視線が画像の向きである場合には、目画像５００のうちの黒目に相当する部分が目画像５００の左側（図９では、向かって右側）に寄っていると考えられる。一方で装着者１０の視線が画像の向きではない場合には、目画像５００のうちの黒目に相当する部分が目画像５００の中央付近、若しくは右側（図９では、向かって左側）に寄っていると考えられる。このように目画像５００に対する黒目の位置が変わると、左側白目領域の面積ＳＬ及び右側白目領域の面積ＳＲも変わってくる。すなわち、目画像５００に対する黒目の位置が左寄り（図９では、向かって右寄り）になるほど、面積比Ａは小さくなる。そして面積比Ａがある値（Ａ０）未満になれば、装着者１０の視線は画像の向きであると判断できる。すなわち、上記所定値Ａ０は、装着者１０の視線は画像の向きか否かを判断できる境界値として定められた値である。この所定値Ａ０は、一例としては、１未満であり、ハーフミラー１３１（図２及び図３参照）の位置に合わせて、０．７や０．５等適宜決定しておく。

　そして、面積比Ａが所定値Ａ０よりも小さい場合には（Ｓ３５：ＹＥＳ）、装着者１０の視線が画像の向きであるとして、フラグ記憶領域１５４１に画像視認フラグＦとして、「１」が記憶される（Ｓ３６）。その後、視線判定処理が終了し、図７のメインルーチンに戻る。一方、面積比Ａが所定値Ａ０未満でない場合には（Ｓ３５：ＮＯ）、装着者１０の視線が画像の向きではないとして、フラグ記憶領域１５４１に画像視認フラグＦがたたないで、「０」が記憶される（Ｓ３７）。その後、視線判定処理が終了し、図７のメインルーチンに戻る。

　図７のフローチャートの処理に戻り、Ｓ１４の視線判定処理が実行された後、フラグ記憶領域１５４１に記憶されている画像視認フラグＦが「１」であるか否かが判断される（Ｓ１５）。画像視認フラグＦが「１」でない場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１２の処理に戻る。この場合、装着者１０の視線が画像の向きではない、すなわち装着者１０は画像を視認していないことになるので、依然として電圧値ＥＬＣＤは０Ｖのままである。したがって、装着者１０は実像を良く視認できる。

　図１０に示すように、装着者１０の視線が画像の向きではなく正面を向いている場合、装着者１０の黒目は目の中央付近に位置しており、画像の向きである目の左側（図１０における右側）に寄っていないことがわかる。図１１に示すように、装着者１０の視線が画像の向きではない場合には、実像を示した光はＬＣＤレンズ１４０を透過して装着者１０の右目に入射される。したがって、装着者１０は実像を良く視認できる。その後、上述したＳ１２～Ｓ１４の処理を再度実行して、装着者１０の視線が画像の向きであるか否かが判断される。

　一方、Ｓ１５において、フラグ記憶領域１５４１に記憶されている画像視認フラグＦが「１」である場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、装着者１０の視線が画像の向きであることになる。ただし、装着者１０は画像を視認するつもりはないにもかかわらず、偶然に装着者１０の視線が画像の向きになる場合がある。このような場合、装着者１０はその画像を視認するつもりはないので、すぐに視線方向がその画像から外れると考えられる。このようなことを考慮して以下の処理を実行する。すなわち、先ずタイマー１６１を用いて時間Ｔの計測が開始される（Ｓ１６）。そして、時間Ｔが所定時間Ｔ０を経過したか否かが判断される（Ｓ１７）。この所定時間Ｔ０（以下「視認時間Ｔ０」という。）は、画像を視認していると判断できる必要最小限な時間として定められたものである。この視認時間Ｔ０は、人間の目の動きの特性に合わせて、事前に実験を行って定めておけばよい。時間Ｔが視認時間Ｔ０を経過していない場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、偶然に装着者１０の視線が画像の向きになった可能性があるとして、装着者１０の視線が画像の向きであるか否かが再度判断される（Ｓ１３～Ｓ１５）。この際、偶然に装着者１０の視線が画像の向きになったとしたならば、Ｓ１４の判断が否定判断されることになる。

　そして、装着者１０の視線が画像の向きになってから、所定の視認時間Ｔ０経過した場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、装着者１０は画像を視認しているとして、以下の処理によって、電圧値ＥＬＣＤを徐々に大きくしていき、ＬＣＤレンズ１４０を透過する光量を徐々に減少させていく。すなわち、先ず電圧値記憶領域１５４２に記憶されている電圧値ＥＬＣＤが光遮断電圧値Ｅ０よりも小さいか否かが判断される（Ｓ１８）。小さい場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、電圧値ＥＬＣＤに微少電圧ｄＥが加算される（Ｓ１９）。これによって、ＬＣＤレンズ１４０を透過する光量が若干減少する。したがって、装着者１０は左目でＬＣＤレンズ１４０を透過して実像を視認しにくくなる。

　次いで、ＣＣＤセンサ１３２で撮像された撮像画像が取得されてＣＣＤセンサ用ＶＲＡＭ１５６に記憶される（Ｓ２１）。そして装着者１０の視線方向が、画像投射処理によって表示されている画像の向きであるかを判定する視線判定処理が実行される（Ｓ２２）。そのこの視線判定処理は、先に説明した図８の視線判定処理のサブルーチンの処理で行われる。次いで、フラグ記憶領域１５４１に記憶されている画像視認フラグＦが「１」であるか否かが判断される（Ｓ２３）。画像視認フラグＦが「１」でない場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、装着者１０は画像の視認を辞めたとして、処理がＳ１１に戻ることで電圧値記憶領域１５４２に記憶されている電圧値ＥＬＣＤの値が０Ｖになる。これによって、ＬＣＤレンズ１４０を透過する光量が瞬時に最大となり、装着者１０は実像を視認できるようになる。

　一方、画像視認フラグＦが「１」である場合に（Ｓ２３：ＹＥＳ）、電圧値ＥＬＣＤが光遮断電圧値Ｅ０よりも小さい場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、電圧値ＥＬＣＤに微少電圧ｄＥが加算される（Ｓ１９）。このように、装着者１０は画像を視認し始めた場合には、電圧値ＥＬＣＤが徐々に大きくなっていく。それに伴い、装着者１０の右目に入射される光量は徐々に減少していき、装着者１０は徐々に右目で実像を視認しにくくなる（Ｓ１８～Ｓ２３）。これにより、右眼の前が急に真っ暗になるのではなく、徐々に暗くなるので、装着者は目の前を急に遮られるという違和感なく左眼の画像に集中していくことができる。

　そして電圧値ＥＬＣＤが最終的に光遮断電圧値Ｅ０となる（Ｓ１８：ＮＯ、Ｓ２０）。最終的に装着者１０は実像を視認できなくなる。その結果、装着者１０は集中して画像を視認できる。

　図１２に示すように、装着者１０の視線が画像の向きである場合、装着者１０の黒目は、画像の向きである目の左側（図１２に於ける右側）に寄っていることがわかる。図１３に示すように、装着者１０の視線が画像の向きである場合には、実像を示した光は、ＬＣＤレンズ１４０を透過できなくて装着者１０の右目に入射されない。したがって、装着者１０は右目では実像を視認できない。一方、実像を示した光は、通常レンズ１４１を透過してそのまま左目に入射される。すなわち、装着者１０は左目で画像を視認しつつ、実像を視認できる。すなわち、シースルー型のＨＭＤの機能を損なっていない。

　その後、装着者１０は画像の視認を辞めた場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、電圧値ＥＬＣＤは光遮断電圧値Ｅ０からゼロになる（Ｓ２３：ＮＯ、Ｓ１１）。すなわち、瞬時に光量が元に戻るので、装着者１０は瞬時に実像が視認できるようになる。したがって、画像を視認していないにも拘らず実像が視認できないことによる装着者の不快感を防止できる。図１４は、この場合において、電圧値ＥＬＣＤの時間変化を示した図である。図１４に示すように、装着者１０の視線が画像の向きと判定されて（Ｆ＝１）から視認時間Ｔ０経過すると、電圧値ＥＬＣＤは微少電圧ｄＥずつ徐々に増加していき、最終的に光遮断電圧値Ｅ０となる。そして、装着者１０は画像の視認を辞めた場合には（Ｆ＝０）、電圧値ＥＬＣＤは一気に０Ｖになる。

　以上説明したように、本実施形態のＨＭＤ１００によれば、装着者１０が画像を視認していると判断されたことに基づいて、画像が表示されていない側の目である右側の目に入る実像からの光量を減少させる。したがって、ＨＭＤ１００の装着者１０が画像を視認しているときには、自動で右側の目に入る実像からの光量が減少されるので、その装着者１０の操作負担を低減しつつ、装着者１０は表示されている画像を集中して視認できる。

　また、視認時間Ｔ０以上、装着者１０の視線方向が画像の向きであると判断された場合に、装着者１０が画像を視認していると判断している。これにより、装着者１０が画像を視認するつもりはないにもかかわらず、偶然に装着者１０の視線方向が画像の向きになった場合に、右側の目に入る実像からの光量が減少されてしまうことを防止できる。

　画像が表示されていない側の目に入る実像からの光量が減少される場合に、一気にその光量が減少されると、装着者１０は今まで実像を視認できていたにもかかわらず突然に実像を視認できなくなる。したがって、装着者１０は驚いてしまう。そこで、本実施形態のように、ＬＣＤレンズ１４０を利用して、光量を徐々に減少させている。これにより、光量が一気に減少されることによって、突然に実像を視認できなくなることによる装着者１０が驚くことを防止できる。

　また、装着者１０が画像を視認したとして光量を減少させた後、装着者１０が画像の視認を辞めた場合には、瞬時に光量を元に戻しているので、装着者１０は瞬時に実像が視認できるようになる。したがって、画像を視認していないにも拘らず実像が視認できないことによる装着者の不快感を防止できる。

　（変形例）上記実施形態では、画像が表示されていない装着者１０の右目に対して、入射される光量が調節される。つまり、左目に対しては、画像が表示されているとして、入射される光量を調節していなかった。しかし、画像が表示されている左目であっても、その視野の全部がその画像と対応しているとは限らない。このような場合、画像に対応する視野以外の視野から目に入る光によって、装着者１０は表示されている画像を集中して視認できないことがある。そこで、図１５及び図１６に示すように、画像が表示されている左目の視野のうちの、画像が表示されている所定範囲以外の視野からその左目に入る光量を遮断するようにしてもよい。具体的には、左目用のレンズに通常レンズ１４１の代わりにＬＣＤレンズ１４０を用いる。そして、このＬＣＤレンズ１４０のうち、画像を目視するための所定範囲の部分は通常の透明レンズとし、この所定範囲以外の領域に対して、液晶素子層１４５を設けて、光の通過を制御する。装着者１０が画像を見ている時には、左目用のＬＣＤレンズ１４０の液晶素子層１４５により前記所定範囲以外の領域の光の通過を遮断する。これにより、装着者１０は、表示されている画像をより一層集中して視認できる。

　なお、上記の実施の形態では、光走査部１３０が左目用に設けられていて、左目で画像を見る場合の眼鏡ユニット１２０について説明したが、左右の構成を反対にし、光走査部１３０が右目用に設けられていて、右目で画像を見る眼鏡ユニット１２０についても、上記の発明は適用できることは言うまでもない。　

　また、視野の所定範囲は左側としたが、これに限定されず、視線を下方に向けたときに表示画像を視認できるようにしてもよい。

　１００　ＨＭＤ
　１２０　眼鏡ユニット
　１３０　光走査部
　１３２　ＣＣＤセンサ
　１４０　ＬＣＤレンズ
　１４５　液晶素子層
　１４６　眼鏡レンズ
　１５０　制御部
　１５１　ＣＰＵ
　１５４　ＲＡＭ
　５００　目画像
　Ｔ０　視認時間
　Ｓ１３～Ｓ１７
　Ｓ１１、Ｓ１８～Ｓ２０　

Claims (5)

1. 　装着者の第一の目の視野の所定範囲において、実像に重畳して画像を表示することが可能なヘッドマウントディスプレイであって、
   　前記装着者の第一の目を撮像する撮像手段と、
   　当該撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記装着者が前記画像を視認しているかを判断する視認判断手段とを備え、
   　当該視認判断手段によって、前記装着者が前記画像を視認していると判断されたことに基づいて、前記第一の目の反対側の第二の目に入る実物からの光量を減少させる光量調節手段を前記第二の目に対向する位置に設けたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 　前記撮像手段は、連続して前記装着者の目を撮像し、
   　前記視認判断手段は、前記撮像手段によって撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記画像を視認するための時間として予め定められた視認時間以上、前記装着者の視線方向が前記画像の向きであると判断した場合に、前記装着者が前記画像を視認していると判断することを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 　前記画像が表示されている前記第一の目の視野のうちの、前記所定範囲以外の視野からその目に入る前記光量も減少させる第二の光量調節手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 　前記光量調節手段は、前記装着者の目の前に設けられた液晶の配列を変えて前記光量を調節するものであって、徐々にその液晶の配列を変えることによって、前記光量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 　前記光量調節手段は、前記光量を減少させた後、前記視認判断手段によって、前記装着者が前記画像を視認していないと判断されたことに基づいて、瞬時に前記光量を元に戻すことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。

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