(57)【要約】【課題】例えば両眼で１つの大きな画像を視認させる場合に比べて、種々の情報を個別に表示させて表示する情報量を増やしつつ、光学性能や小型化を維持することができる頭部搭載型表示装置を提供する。【解決手段】表示機構を構成する第１表示装置及び第２表示装置において、第１映像及び第２映像として互いに異なる表示内容を視認させ、さらに、姿勢調整機構である第１及び第２姿勢調整機構により、第１映像及び第２映像の表示位置を変更可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる表示内容の第１映像及び第２映像を表示する第１表示装置及び第２表示装置とを有する表示機構と、
前記第１表示装置及び前記第２表示装置のうち少なくとも一方の姿勢を調整することで、前記第１映像及び前記第２映像のうち対応する映像の表示位置を変更する姿勢調整機構と
を備える頭部搭載型表示装置。
【請求項２】
前記姿勢調整機構は、前記第１表示装置の姿勢を調整することで、前記第１映像の表示位置を変更する第１姿勢調整機構と、前記第２表示装置の姿勢を調整することで、前記第２映像の表示位置を変更する第２姿勢調整機構とを有する、請求項１に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項３】
前記第１姿勢調整機構及び前記第２姿勢調整機構は、前記第１映像の表示位置と前記第２映像の表示位置とを、離間させる範囲で変更する、請求項２に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項４】
前記第１表示装置及び前記第２表示装置は、正面位置外の表示位置において前記第１映像及び前記第２映像を表示する、請求項２及び３のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項５】
前記姿勢調整機構は、表示位置を変更する対象となる映像の映像光の主光線について、アイボックスの中心位置の通過を維持して角度を変更するように前記表示機構の姿勢を調整する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項６】
前記姿勢調整機構は、前記表示機構を、表示位置を変更する映像の画角の半分以上の角度回転させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項７】
前記姿勢調整機構は、観察者側に固定されるメインフレームと、前記メインフレームに対して可動式で支持されるサブフレームとの接続機構である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項８】
前記姿勢調整機構は、円弧状に延びる形状の溝部を有し、
前記表示機構は、前記溝部の形状に沿って回転移動する、請求項７に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項９】
前記姿勢調整機構は、円弧面を有し、
前記表示機構は、前記円弧面に沿って回転移動する、請求項７及び８のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項１０】
前記表示装置は、像面から射出させる表示素子を有し、
前記姿勢調整機構は、前記表示素子を前記像面に沿って平行移動させる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項１１】
前記姿勢調整機構は、観察時における観察者の眼の並びに沿った水平方向を含む水平面の法線方向を軸方向として前記表示機構を回転移動させる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【請求項１２】
前記姿勢調整機構は、観察時における観察者の眼の並びに沿った水平方向を軸方向として前記表示機構を回転移動させる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに代表される頭部搭載型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドマウントディスプレイ等の頭部搭載型表示装置として、例えば特許文献１に示すように、左右一対の表示装置を設けて両眼視による映像認識を可能とするものであって、左右の眼に共通内容の画像表示を行う第１及び第２共通表示エリアと、左右のうち少なくとも一方において固有の画像表示を行う拡張表示エリアとを設けることで、画像表示を大きいものと感じさせつつ種々の態様の画像表示を可能にするものが知られている。なお、以下において、ヘッドマウントディスプレイをＨＭＤとも記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−５４９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に例示するような構成においては、例えば、左右の眼に対して表示する画像が共通内容であることを認識させられる程度に高い精度で左右での表示の位置調整を行う必要がある。この場合、例えば種々の情報を個別に表示させて表示する情報量を増やしつつ、光学性能や小型化を維持したい、といった要請には応じ難くなる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の頭部搭載型表示装置は、互いに異なる表示内容の第１映像及び第２映像を表示する第１表示装置及び第２表示装置とを有する表示機構と、第１表示装置及び第２表示装置のうち少なくとも一方の姿勢を調整することで、第１映像及び第２映像のうち対応する映像の表示位置を変更する姿勢調整機構とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る頭部搭載型表示装置を示す概念的な斜視図である。
【図２】頭部搭載型表示装置を示す他の角度から見た概念的な斜視図である。
【図３】第１表示装置の回転動作について説明するための底面図である。
【図４】第１表示装置の動作について説明するための概念図である。
【図５】姿勢調整機構を構成するメインフレームについて説明するための概念図である。
【図６】姿勢調整機構を構成するサブフレームについて説明するための概念図である。
【図７】第１及び第２表示装置による観察者への映像光の射出について説明するための概念図である。
【図８】第１表示装置による観察者への映像光の射出角度変化について説明するための概念図である。
【図９】両眼視により認識される映像領域の全体についての概念図である。
【図１０】両眼視により認識される映像領域の全体についての概念図である。
【図１１】頭部搭載型表示装置の制御を説明するためのブロック図である。
【図１２】表示制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第２実施形態に係る頭部搭載型表示装置による観察者への映像光の射出について説明するための概念図である。
【図１４】両眼視により認識される映像領域の全体についての概念図である。
【図１５】第３実施形態に係る頭部搭載型表示装置を示す概念的な斜視図である。
【図１６】姿勢調整機構を構成するメインフレーム及びサブフレームについて説明するための斜視図である。
【図１７】第４実施形態に係る頭部搭載型表示装置を示す概念的な平面図である。
【図１８】一変形例の頭部搭載型表示装置において両眼視により認識される映像領域を示す概念図である。
【図１９】他の一変形例の頭部搭載型表示装置を示す概念的な斜視図である。
【図２０】頭部搭載型表示装置の外装部材やつる部分の設置箇所について示す概念的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る頭部搭載型表示装置について、詳細に説明する。
【０００８】
例えば図１、図２等に示すように、本実施形態の頭部搭載型表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）であり、この頭部搭載型表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる虚像表示装置である。頭部搭載型表示装置１００は、第１表示装置１００Ａと、第２表示装置１００Ｂと、フレーム部ＦＲとを備える。
【０００９】
また、図１等においては、第１表示装置１００Ａ等の光学系や光学系を収納する鏡筒ＢＲ、あるいは、光学系を支持するフレーム部ＦＲのみを図示し、他の部分を図示を省略しているが、頭部搭載型表示装置１００は、上記のほか、例えばカバー状の外装部材（ケース部材）により覆われることで、上記各部を含む種々の構成要素が支持・収納されており、さらに、当該外装部材やフレーム部ＦＲの左右両端から後方にかけて配置されたつる部分（テンプル）等を有すことで、眼鏡のように装着可能となる。
【００１０】
図示における頭部搭載型表示装置１００の構成要素のうち、まず、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、左眼用と右眼用の虚像をそれぞれ形成する部分であり、観察者の眼前を透視可能に覆う導光装置２０のほか、画像表示装置（映像素子）１０や投射レンズ３０等の像形成のための光学系でそれぞれ構成されている。また、画像表示装置１０、投射レンズ３０及び導光装置２０は、投射レンズ３０を構成する光学素子を収納する鏡筒ＢＲに組付けられて一体化した状態となっている。例えば、第１表示装置１００Ａを構成する画像表示装置１０Ａ、投射レンズ３０Ａ及び導光装置２０Ａは、鏡筒ＢＲａにより互いの配置関係を維持して固定されている。同様に、第２表示装置１００Ｂを構成する画像表示装置１０Ｂ、投射レンズ３０Ｂ及び導光装置２０Ｂは、鏡筒ＢＲｂにより固定されている。
【００１１】
また、本実施形態では、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、単独でも虚像表示装置としてそれぞれ機能しており、特に、個別の内容表示が可能となっている。ここでは、第１表示装置１００Ａにより表示される映像を第１映像とし、第２表示装置１００Ｂにより表示される映像を第２映像とする。また、本実施形態では、第１表示装置１００Ａと第２表示装置１００Ｂとを合わせて表示機構ＤＡとする。言い換えると、表示機構ＤＡは、互いに異なる表示内容の第１映像及び第２映像を表示する左右一対の第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂを有している。
【００１２】
次に、頭部搭載型表示装置１００のうち、フレーム部ＦＲは、メインフレーム１０２と、左右一対の第１及び第２サブフレーム１０３Ａ，１０３Ｂとを備える。
【００１３】
フレーム部ＦＲのうち、メインフレーム１０２は、平面視でＵ字状に折れ曲がった細長い部材であり、第１及び第２サブフレーム１０３Ａ，１０３Ｂを介して、左右一対の第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂの双方に接続して設けられる。観察者が頭部搭載型表示装置１００を装着した状態において、メインフレーム１０２は、観察者に対して固定した状態に維持されており、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂを支持している。
【００１４】
フレーム部ＦＲのうち、左右一対の第１及び第２サブフレーム１０３Ａ，１０３Ｂは、板状の部材であり、装着時に観察者側に固定されているメインフレーム１０２に対して、可動式に嵌合して支持されている。より具体的には、メインフレーム１０２と第１サブフレーム１０３Ａとの間には、円弧状に設けた溝に沿って回転可能に嵌合する接続機構として、第１姿勢調整機構１０５Ａが設けられている。同様に、メインフレーム１０２と第２サブフレーム１０３Ｂとの間には、第２姿勢調整機構１０５Ｂが設けられている。なお、接続機構としての第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂに関して詳しくは、図５及び図６等を参照して後述する。また一方で、第１及び第２サブフレーム１０３Ａ，１０３Ｂは、対応する第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ接続され、これらを支持・固定している。
【００１５】
以上のような構成により、頭部搭載型表示装置１００の装着時において、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂは、フレーム部ＦＲにより支持されつつ回転可能となっている。
【００１６】
なお、図示において、Ｚ方向は、頭部搭載型表示装置１００の装着時における正面方向を示しており、例えば装着時において固定されているメインフレーム１０２を基準として定められる方向である。また、Ｚ方向に垂直な面内方向すなわちＺ方向を法線方向とする面についての面内方向のうち、眼の並びに沿った水平方向をＸ方向で示し、垂直方向をＹ方向で示している。典型例としては、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂを第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂにより正面に映像を映し出す標準位置に設置固定した場合において、Ｚ方向が、表示装置１００Ａ，１００Ｂについてのアイボックスの面についての法線方向を示しており、アイボックスの面がＸ方向ベクトル及びＹ方向ベクトルによって張られる面となる場合が想定される。なお、本実施形態の構成では、眼ＥＹの位置が、アイボックスの面あるいはアイリング形状の位置となるが、これについての詳しい一例は、図８を参照して後述する。また、この場合において、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの回転は、眼の並びに沿ったものとなるようにすることが一例として想定される。すなわち、Ｙ方向を軸方向として、ＸＹ面内に回転する。この際の回転中心は、観察者の瞳の中心となっている。
【００１７】
以下、図３の底面図を参照して、第１表示装置１００Ａの各部の構成と、第１表示装置１００Ａの回転動作とについて説明する。なお、第２表示装置１００Ｂについては、第１表示装置１００Ａの場合と同様であるので、図示及び説明を省略する。
【００１８】
第１表示装置１００Ａは、右眼用の第１映像を表示させるための装置であり、既述のように、画像表示装置１０Ａすなわち画像表示装置１０と、投射レンズ３０Ａすなわち投射レンズ３０と、導光装置２０Ａすなわち導光装置２０とを有することで、視認させるべき像の形成をする表示光学系である。また、これらの各部は、鏡筒ＢＲａすなわち鏡筒ＢＲに組付けられることによって一体化されている。なお、図中において仮想的に示した眼ＥＹの位置として想定される位置が、第１表示装置１００Ａにより正面に映像を映し出す標準位置であり、また、この位置におけるアイボックスの面に相当するものともなっている。この場合、観察者の眼ＥＹを基準とする光軸ＯＸは、Ｚ方向に延びている。また、詳しくは後述するが、第１表示装置１００Ａは、アイボックスの中心位置である中心点の通過を維持して角度を変更するように姿勢を変化させる。
【００１９】
画像表示装置１０（画像表示装置１０Ａ）は、例えば有機ＥＬ等の自発光型の素子構成される画像表示素子（映像素子）とすることができる。また、例えば透過型の空間光変調装置である画像表示素子（映像素子）のほか、画像表示素子へ照明光を射出するバックライトである照明装置（不図示）や動作を制御する駆動制御部（不図示）を有する構成としてもよい。
【００２０】
投射レンズ３０（投射レンズ３０Ａ）は、構成要素として、例えば入射側光軸に沿って並ぶ複数（例えば後述する図８の例では、３つのレンズＬ１〜Ｌ３）の光学素子（レンズ）を備える投射光学系であり、これらの光学素子が既述のように、鏡筒ＢＲによって収納・支持されている。なお、当該光学素子は、例えば非軸対称な非球面（非軸対称非球面）と軸対称な非球面（軸対称非球面）との双方を含む非球面レンズで構成することで、導光装置２０と協働して導光装置２０の内部に表示像に対応する中間像を形成するものとすることができる。投射レンズ３０は、画像表示装置１０で形成された映像光を導光装置２０に向けて投射し入射させる。
【００２１】
導光装置２０（導光装置２０Ａ）は、投射レンズ３０からの映像光を内部反射させつつ、射出することで、観察者の眼前に導く導光部材、あるいは導光光学系である。
【００２２】
鏡筒ＢＲ（鏡筒ＢＲａ）は、投射レンズ３０を構成する光学素子（レンズ）を内部に収納する筒状の部材であり、投射レンズ３０の光入射側に画像表示装置１０が組み付けられ、投射レンズ３０の光射出側に導光装置２０が組み付けられている。これにより、第１表示装置１００Ａを構成する各部は、鏡筒ＢＲ（鏡筒ＢＲａ）によって一体化されている。
【００２３】
また、ここで、画像表示装置１０の像面である光射出面１１ａの法線方向をｚ方向とし、ｚ方向は、投射レンズ３０の光軸が延びる光軸方向に一致しているものとする。また、ｚ方向に垂直な光射出面１１ａの面内方向のうち、矩形の光射出面１１ａあるいは画像表示装置１０の一方向をｘ方向とし、ｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。なお、ここでは、矩形の長手方向をｘ方向としている。また、この場合、上下方向となるＹ方向とｙ方向とは同じ方向となっている。
【００２４】
また、第１表示装置１００Ａは、既述のように、また図示のように、鏡筒ＢＲａの上部（＋Ｙ側）において、第１サブフレーム１０３Ａに取り付けられている。以上により、第１表示装置１００Ａは、全体の光学的位置関係が保持されつつ第１サブフレーム１０３Ａとともに、メインフレーム１０２に対して、Ｙ方向あるいはｙ方向に垂直な面内で回転移動可能となっている。
【００２５】
また、以上のことが、第２表示装置１００Ｂにおいても同様に成り立っている。すなわち、頭部搭載型表示装置１００の装着時において観察者に対して固定されるメインフレーム１０２を基準として、第２姿勢調整機構１０５Ｂによって第２表示装置１００Ｂが回転する。
【００２６】
以上を言い換えると、頭部搭載型表示装置１００の装着時において観察者に対して固定されるメインフレーム１０２を基準として、第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂは、観察時における観察者の眼の並びに沿った水平方向（Ｘ方向）を含む水平面（ＸＺ面あるいはｘｚ面）の法線方向（Ｙ方向あるいはｙ方向）を軸方向として、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂを回転移動させる。すなわち、上記の場合、メインフレーム１０２は、観察者、特に、観察者の眼の位置に応じて固定されており、第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂは、固定されているメインフレーム１０２に対する第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの姿勢を調整しており、結果的に、観察者の眼に対する映像光の入射角度の範囲を調整している。また、この際、第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂは、上記のような第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの姿勢調整において、各表示装置１００Ａ，１００Ｂのアイボックスの中心位置である中心点の通過を維持して角度を変更している。
【００２７】
以下、図４等を参照して、上記のような回転動作を行うための姿勢調整機構の構成すなわち第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂの構成についての一例を説明する。
【００２８】
まず、既述のように、第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂにより、図１等に示す第１表示装置１００Ａに取り付ける第１サブフレーム１０３Ａと、図１等に示す第２表示装置１００Ｂに取り付ける第２サブフレーム１０３Ｂとは、それぞれ別個に回転可能となっている。例えば図４の例示において、上段αは、第１サブフレーム１０３Ａ（第１表示装置１００Ａに相当）と第２表示装置１００Ｂ（第２表示装置１００Ｂに相当）とが、観察者にとっての正面方向すなわち標準的な正面方向を中心とする映像を形成すべく映像光を射出させている状態を示すものとする。これに対して、下段βは、第１サブフレーム１０３Ａのみを回転させて、第１表示装置１００Ａから射出される映像光の射出角度を変更させたことにより、第１映像の表示領域を変更させた状態を示している。
【００２９】
以上のような第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂを形成すべく、図５に示すように、メインフレーム１０２には、突起部ＴＰが設けられている。ここでは、突起部ＴＰとして、一対の円弧状の突起部ＴＰａ，ＴＰｂが設けられている。一方、図６に示すように、第１及び第２サブフレーム１０３Ａ，１０３Ｂには、図５に例示した突起部ＴＰに対応して、溝部ＤＴが設けられている。ここでは、溝部ＤＴとして、図５の突起部ＴＰａ，ＴＰｂに対応する形状を有した一対の溝部ＤＴａ，ＤＴｂが設けられている。言い換えると、第１姿勢調整機構１０５Ａは、突起部ＴＰａと、溝部ＤＴａとを嵌め合わせることにより構成されており、第２姿勢調整機構１０５Ｂは、突起部ＴＰｂと、溝部ＤＴｂとを嵌め合わせることにより構成されている。また、図６において、第１サブフレーム１０３Ａを拡大して示ように、例えば円弧状の溝部ＤＴａには、一端にストッパー面ＳＳが設けられており、第１サブフレーム１０３Ａの移動範囲を規制している。なお、説明等を省略するが、同様の構造を第２サブフレーム１０３Ｂも有している。ストッパー面ＳＳを有することで、例えば図４において、第１サブフレーム１０３Ａは、上段αの状態から下段βの状態への姿勢変更は可能である、すなわち画像の位置をより外側（−Ｘ側）に移動させることは可能であるが、逆側すなわちより内側（＋Ｘ側）に移動させることはできないようになっている。同様に、第２サブフレーム１０３Ｂは、画像の位置をより外側（＋Ｘ側）に移動させることは可能であるが、逆側すなわちより内側（−Ｘ側）に移動させることはできないようになっている。
【００３０】
以下、図７等を参照して、上記のような回転動作に伴う観察者側の見え方の変化について説明する。
【００３１】
図７は、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂによる観察者への映像光ＧＬの射出について説明するための概念図であり、図８は、第１表示装置１００Ａによる観察者への映像光ＧＬの射出角度変化について説明するための概念図である。
【００３２】
図７の例示では、第２表示装置１００Ｂについては、Ｚ方向すなわち観察者にとっての正面方向を中心とする画像形成を維持する一方、第１表示装置１００Ａについては、回転させた状態としている。この場合、観察者の眼ＥＹを基準とする光軸ＯＸに対して、第２表示装置１００Ｂにおける映像光ＧＬを射出する射出軸としての光軸ＡＸは、一致した状態となっている。一方、第１表示装置１００Ａにおける射出軸としての光軸ＡＸは、光軸ＯＸに対して外側（−Ｘ側）に傾斜した状態となる。この場合、第２表示装置１００Ｂからの第２映像は、正面方向を真ん中として左右対称な画像として観察者に認識されるのに対して、第１表示装置１００Ａからの第１映像は、外側すなわち右側に偏った画像として認識される。
【００３３】
以下、図８を参照して、第１表示装置１００Ａにおける映像光ＧＬの光路について説明するとともに、上記のような見え方をする原理について説明する。
【００３４】
まず、映像光ＧＬの光路の説明の前提として、第１表示装置１００Ａの各部の構成について説明する。図示のように、ここでの一例では、第１表示装置１００Ａのうち、投射レンズ３０は、３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成されている。また、導光装置２０は、映像光を取り込む入射部２１と、導光用の平行導光体２２と、映像光を取り出すための射出部２３とを備える。
【００３５】
入射部２１は、観察者の耳側に配置され、射出部２３は、観察者の鼻側に配置される。平行導光体２２と入射部２１の本体とは、高い光透過性を有する樹脂材料により成形された一体品又は一部材である。
【００３６】
入射部２１は、投射レンズ３０からの映像光ＧＬを取り込む光入射面ＳＩと、取り込んだ映像光ＧＬを反射して平行導光体２２内に導く反射面ＲＳとを有する。光入射面ＳＩは、投射レンズ３０側に凹の曲面で形成されており、反射面ＲＳで反射された映像光ＧＬを内面側で全反射する機能も有する。反射面ＲＳは、投射レンズ３０側に凹の曲面で形成されている。反射面ＲＳは、曲面上にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、光入射面ＳＩから入射した映像光ＧＬを反射し光路を所定方向に折り曲げる。光入射面ＳＩは、反射面ＲＳで反射された映像光ＧＬを内側で全反射し光路を所定方向に折り曲げる。なお、各面を形成する曲面は、非軸対称自由曲面であるが、これに限らず、軸対称自由曲面、球面、非球面等とすることができる。また、各曲面は、投射レンズ３０によるコリメート機能を補助することができる。
【００３７】
平行導光体２２は、平板部分であり、平行に延びる一対の面である２つの対向する平面２２ａ，２２ｂを有する。両平面２２ａ，２２ｂは、平行平面であるため、外界像に関して拡大やフォーカスズレを生じさせない。平行導光体２２のうち一方の平面２２ａは、入射部２１からの映像光を全反射させる全反射面として機能し、映像光を少ない損失で射出部２３に導く役割を有する。裏側の平面２２ｂは、平行導光体２２と射出部２３との境界面となっている。
【００３８】
射出部２３は、平行導光体２２の奥側すなわち観察者の鼻側において、裏側の平面２２ｂに沿ってその延長上に層状に形成された部材であり、透過性を有する複数のミラー等を配列してなる反射ユニットを有する。これにより、射出部２３は、平行導光体２２の全反射面である外界側の平面２２ａにおいて全反射された映像光ＧＬを通過させる際に、入射した映像光ＧＬを所定角度で反射して光射出面ＳＯ側へ折り曲げる。
【００３９】
なお、光路上における導光装置２０の各光学面を、光路下流側から順に以下のようにする。まず、平行導光体２２の平面２２ｂ又は光射出面ＳＯを第１面Ｓ１とし、平面２２ａを第２面Ｓ２とする。次に、入射部２１の光入射面ＳＩについて全反射による反射面として捉える場合を第３面Ｓ３とする。さらに、入射部２１の反射面ＲＳを第４面Ｓ４とする。最後に、光入射面ＳＩについて光を取り込む面として捉える場合を第５面Ｓ５とする。
【００４０】
以下、映像光ＧＬの光路に沿って、図８に示す第１表示装置１００Ａにおける画像形成の動作について簡単に説明する。
【００４１】
まず、画像表示装置１０の光射出面１１ａから射出された映像光ＧＬは、３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成される投射レンズ３０を経て、導光装置２０に向けて射出される。映像光ＧＬは、導光装置２０の第５面Ｓ５から入射すると、第４面Ｓ４で反射され、さらに、第３面Ｓ３及び第２面Ｓ２においてそれぞれ全反射されて、第１面Ｓ１に到達し、折り曲げられつつ観察者の眼ＥＹに向けて射出される。すなわち、導光装置２０により導光されることで、観察者の眼ＥＹまで到達する。眼ＥＹの位置に達するに際して、映像光ＧＬの各成分は平行化された光線束となっており、かつ、眼ＥＹの位置において重畳して入射する。観察者は、光の入射方向あるいは入射角度をもって、画像位置を識別し、虚像を視認することになる。この場合、眼ＥＹの位置において重畳している各光線束の断面形状が、アイリング形状となり、その径がアイリング径となる。本実施形態では、このアイリング形状の箇所をアイボックスとも呼んでいる。
【００４２】
以上のような構成により、画像表示装置１０からの映像光ＧＬが、確実に観察者の眼前側まで導かれる。
【００４３】
なお、上記構成の場合、第１面Ｓ１〜第５面Ｓ５の一部に自由曲面を設けることで、投射レンズ３０の負担を低減でき、結果として光学系を薄くできる。また、光学設計に際しては、上記と逆の順すなわち、眼ＥＹの位置を最初の基準として、第１面Ｓ１側から順に光路を追うことで、各部の設定がなされる。
【００４４】
ここで、上記のような態様での虚像表示の場合、見方を変えると、アイボックス（アイリング形状）が装着時において観察者の眼の位置として想定される範囲内から出ることなく映像光ＧＬの射出角度を変えることで、虚像を視認する画像位置を変更することができることになる。そこで、本実施形態では、眼ＥＹの位置すなわちアイリング形状（あるいはアイボックス）のうちの中心点ＣＴ、すなわち光射出面１１ａの各点からの映像光ＧＬの主光線が通過する点であって観察者の理想上の瞳の中心となる点を回転の中心として、第１表示装置１００Ａを回転移動可能としていることで、第１表示装置１００Ａによって形成される第１映像の位置変更を可能にしている。図中において、一部拡大して示すように、第１表示装置１００Ａを回転させることで、光射出面ＳＯの向きが変わるが、この際、一部拡大した図のうち右側に示すように、表示位置を変更する対象となる第１映像の映像光ＧＬの主光線ＰＲについては、アイボックスの中心位置である中心点ＣＴの通過を維持して角度を変更するように第１表示装置１００Ａの姿勢を調整している。以上のような回転動作を、図３等に示す第１姿勢調整機構１０５Ａにより実現している。
【００４５】
以上により、例えば、図９の上段γに示すように、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂによりそれぞれ形成される第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２のうち、第１表示装置１００Ａにより形成される第１映像ＩＭ１を、矢印Ａ１に示す方向に移動させて、図９の下段δに示すように、外側すなわち右側に偏った画像として視認させるようにできる。なお、この場合、既述のように、あるいは図１０に示すように、第２表示装置１００Ｂにより形成される第２映像ＩＭ２については、正面にあるように認識させ、第１表示装置１００Ａにより形成される第１映像ＩＭ１については、正面から右側に外れた位置にあるように認識させることができる。この場合、右眼用と左眼用とで互いに異なる表示内容としていても、それぞれに画像を認識し、両者を融像したりすることなく、個別に視認させて、情報量を増やすことが可能となる。
【００４６】
また、この場合、手動あるいは自動で第１表示装置１００Ａと第２表示装置１００Ｂとを個別に回転移動させることで、観察者にとって必要な画像の取捨選択も可能となる。例えば、表示位置を変更する映像の画角の半分以上の角度回転させるようにしておくことで、両画像（両映像）を、十分離間させるようにしたり、重畳した位置に画像が認識されることの無いようにしたりできる。例えば、映像の画角（ＦＯＶ）が５０°である場合に、表示位置を変更できる範囲を２５°以上としておくことで、画角が広い場合であっても、十分に左右の画像を離間させることが可能になる。
【００４７】
以下、図１１のブロック図を参照して、本実施形態における頭部搭載型表示装置１００の制御について説明する。特に、ここでは、各種制御動作のうち、映像表示の動作に関する制御を中心に説明する。
【００４８】
図１１は、図１等に示す頭部搭載型表示装置１００の制御を説明するための構成について一例を示したブロック図である。図示のように、ここでは、図１等に示した装着側を構成する光学系や眼鏡状のフレームの他に、図示を省略した各種センサー等を備えるものとし、さらに、画像表示の動作等の各種制御動作を行うためのＵＩとしてのコントローラー等を構成する制御装置ＣＲを有するものとする。このため、図１１では、頭部搭載型表示装置１００のうち、図１等に示した装着側の各部を本体部分１００ｐとし、コントローラー等の制御側の各部を制御装置ＣＲとして示している。
【００４９】
図示のように、ここでは、制御装置ＣＲ側から本体部分１００ｐに各種信号（特に映像信号）の送信がなされる。また、本体部分１００ｐには、上記した各部のほか、各種のセンサーＳＥが装置内部に設けられている。各種のセンサーＳＥとしては、例えばジャイロセンサー等により構成され、加速度等を検出して観察者の姿勢や動き等を把握可能にするモーションセンサーＭＳや、第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂにおける回転角度を検出する角度位置センサ―ＡＳ等を設けることが考えられる。これらから取得された各種情報については、本体部分１００ｐ側からに制御装置ＣＲに各種信号の送信がなされる。
【００５０】
以下、制御装置ＣＲの構成について詳細に説明する。まず、頭部搭載型表示装置１００のうち、制御装置ＣＲは、ＣＰＵ（主制御部）１１０と、記憶部１２０と、操作部１３０と、送信部（Ｔｘ）１９１及び１９２とを備える。
【００５１】
記憶部１２０は、ＲＯＭやＲＡＭ等により構成されており、種々のコンピュータープログラムや各種データが格納されている。
【００５２】
ＣＰＵ１１０は、記憶部１２０からコンピュータープログラムやデータを読み出して実行することにより、オペレーティングシステム（ＯＳ）等で構成される表示制御部（画像処理部）１５０、あるいは、入力信号処理部等として機能する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、各種演算処理を行って頭部搭載型表示装置１００の制御全体を司る主制御部として機能する。
【００５３】
操作部１３０は、観察者又は使用者により操作される外部入力受付装置（入力装置）であり、例えば決定キー、表示切替キー、トラックパッド、輝度切替キー、方向キー、メニューキー等で構成され、観察者又は使用者による操作入力に応じた信号を取得する。
【００５４】
送信部１９１、１９２は、ＣＰＵ１１０において生成された映像信号を含む各種データを、本体部分１００ｐを構成する第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂに対してそれぞれ送信する。すなわち、送信部１９１、１９２は、制御装置ＣＲと第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂとの間におけるシリアル伝送のためのトランシーバーとして機能している。
【００５５】
なお、上記のほか、例えば観察者の視線検出を行う視線センサー等を本体部分１００ｐに設けたり、あるいは、外部との通信を行う各種通信機器やインターフェイス、さらには、音声出力をするための各種設備等を設けたりすることも考えられる。
【００５６】
以下、頭部搭載型表示装置１００のうち、本体部分１００ｐ側における処理について説明する。まず、受信部１９３，１９４は、制御装置ＣＲと第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂとの間におけるシリアル伝送のためのレシーバーとして機能しており、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂは、受信部（Ｒｘ）１９３，１９４でそれぞれ受け取った右眼用画像データと左眼用画像データとに基づいて画像形成を行う。
【００５７】
以上のような構成において、制御装置ＣＲのうち、ＣＰＵ１１０が表示制御部（あるいは画像処理部）１５０として機能する場合、表示制御部１５０は、各映像用のコンテンツ等に含まれる画像信号に基づいて画像データ（右眼用画像データと左眼用画像データ）を生成し、生成したこれらの信号を頭部搭載型表示装置１００の表示動作を制御するための映像信号として、本体部分１００ｐを構成する第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂに供給する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、生成した映像信号を、送信部１９１、１９２を介して受信部１９３，１９４にそれぞれ送信することで、画像表示の制御をする。
【００５８】
ここで、表示制御部１５０は、送信する映像信号（画像データ）として、第１表示装置１００Ａ用の第１映像ＩＭ１に関する画像情報ＶＶ１と、第２表示装置１００Ｂ用の第２映像ＩＭ２に関する画像情報ＶＶ２とを生成している。すなわち、表示制御部１５０は、右眼に視認させるための画像表示と左眼に視認させるための画像表示とで、異なるコンテンツのデータ情報を送信している。さらに、この場合において、表示制御部１５０は、センサーＳＥとして設けられたモーションセンサーＭＳや角度位置センサ―ＡＳによって、第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂの回転角度といった第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂの状態に基づく第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂについての姿勢の調整（あるいは状態）に関する情報を加味して、画像情報ＶＶ１，ＶＶ２を形成している。
【００５９】
なお、この場合において、例えば、映像すべきモードに応じて表示すべきコンテンツを変更してもよい。具体的には、映像の表示位置変更に伴って表示内容を変更する表示内容変更モードと、表示位置変更に関わらず表示内容を維持する表示内容維持モードとに応じて制御態様を変更するものとしてもよい。この場合、表示内容変更モードにおいて、仮想映像表示空間における表示内容の配置関係を維持するように表示内容を変更することが考えられる。例えば、画像として映し出された大きな建物の一部について、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの回転移動とともに見える箇所が変わっていくように画像内容を変更していく、といった態様とすることが考えられる。
【００６０】
以下、図１２のフローチャートを参照して、頭部搭載型表示装置１００における表示制御のうち、特に、表示位置変更に関する動作について、一例を説明する。
【００６１】
まず、制御装置ＣＲからの通信により本体部分１００ｐを起動させると、表示制御部１５０は、角度位置センサ―ＡＳ等の検出結果から初期状態における第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの姿勢を確認する（ステップＳ１０１）。次に、表示制御部１５０は、ステップＳ１０１における検出結果に基づいて、第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２の表示位置を算出し（ステップＳ１０２）、算出結果に基づいて出力すべき画像情報を生成する（ステップＳ１０３）。なお、ステップＳ１０３において、表示制御部１５０は、右眼用すなわち第１表示装置１００Ａ用の画像情報ＶＶ１と、左眼用すなわち第２表示装置１００Ｂ用の画像情報ＶＶ２とを生成し、これらを送信する。表示制御部１５０において生成された画像情報ＶＶ１，ＶＶ２が送信されると、これらに従い、第１表示装置１００Ａにおいて、画像表示装置１０Ａの駆動回路が動作して、第１映像ＩＭ１の画像形成が行われる（ステップＳ１０４ａ）。同様に、第２表示装置１００Ｂにおいて、画像表示装置１０Ｂの駆動回路が動作して、第２映像ＩＭ２の画像形成が行われる（ステップＳ１０４ｂ）。以上のようにして、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂによる表示動作が開始されると、制御装置ＣＲの表示制御部１５０は、再び角度位置センサ―ＡＳ等の検出結果から第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの姿勢を確認する（ステップＳ１０５）。すなわち、表示制御部１５０は、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの姿勢の変更の有無を確認する。ステップＳ１０５において、姿勢の変更が確認された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、表示制御部１５０は、ステップＳ１０２からの動作を再び行い、生成した新たな画像情報ＶＶ１，ＶＶ２を送信する。一方、ステップＳ１０５において、姿勢の変更が確認されない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、表示制御部１５０は、表示動作の終了指示の有無を確認し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０６において表示動作の終了指示が無ければ（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの姿勢確認を継続し、ステップＳ１０６において表示動作の終了指示があれば（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、一連の動作を終了する。
【００６２】
以上のように、本実施形態の頭部搭載型表示装置１００では、表示機構ＤＡを構成する左右一対の第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂにおいて、第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２として互いに異なる表示内容を視認させることができ、さらに、姿勢調整機構である第１及び第２姿勢調整機構１０５Ａ，１０５Ｂにより、第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２の表示位置を変更可能とすることで、例えば両眼で１つの大きな画像を視認させる場合に比べて、種々の情報を個別に表示させて表示する情報量を増やしつつ、光学性能や小型化を維持することができる。
【００６３】
〔第２実施形態〕
以下、図１３等を参照して、第２実施形態に係る頭部搭載型表示装置について一例を説明する。
【００６４】
本実施形態に係る頭部搭載型表示装置は、第１実施形態で例示した頭部搭載型表示装置の変形例であり、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの回転可能範囲を除いて、第１実施形態の場合と同様であるので、頭部搭載型表示装置の全体に関する説明は省略する。
【００６５】
図１３は、本実施形態に係る頭部搭載型表示装置２００の一構成例について説明するための概念図であり、図７に対応する図であり、本施形態に係る頭部搭載型表示装置２００による観察者への映像光ＧＬの射出について説明するためのものである。また、図１４は、図１０に対応する図であり、両眼視により認識される映像領域の全体についての概念図である。
【００６６】
図１３において、円弧領域ＡＤ及び黒丸ＢＣは、頭部搭載型表示装置２００の第１及び第２姿勢調整機構２０５Ａ，２０５Ｂを抽象的に示したものである。より具体的に説明すると、円弧領域ＡＤは、第１及び第２姿勢調整機構２０５Ａ，２０５Ｂにおいて可動を許容する範囲を示しており、黒丸ＢＣは、円弧領域ＡＤの中における第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの移動範囲を示している。図示の場合、第１表示装置１００Ａは、映像光ＧＬの射出位置を、より外側（−Ｘ側）に移動させることは可能であるが、逆側すなわちより内側（＋Ｘ側）に移動させることはできない。同様に、第２表示装置１００Ｂは、映像光ＧＬの射出位置を、より外側（＋Ｘ側）に移動させることは可能であるが、逆側すなわちより内側（−Ｘ側）に移動させることはできない。この場合、図１４に示すように、第１表示装置１００Ａにより形成される第１映像ＩＭ１については、正面から右側に外れた位置にあるように認識させ、第２表示装置１００Ｂにより形成される第２映像ＩＭ２については、正面から左側に外れた位置にあるように認識させ、破線で示す正面位置の画像範囲ＩＭＭには、そもそも画像表示をしない態様となっている。すなわち、第１映像ＩＭ１の表示位置と第２映像ＩＭ２の表示位置とを離間させた状態に維持し、特に、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、ともに、正面位置外の表示位置において第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２を表示するようになっている。この場合、例えば緊急時等の外界を見たいという状況であるにもかかわらず、各表示装置１００Ａ，１００Ｂが誤動作により全点灯したままとなってしまう、といった事態が生じても、正面の外界視を確保することができる。緊急時等の外界の範囲については、種々定めることが可能であり、頭部搭載型表示装置２００を利用しつつ行っている作業に応じて種々設定することが考えられる。例えば一点に集中した作業を行う場合であれば、正面の比較的狭い真正面の範囲のみを確保するようにすればよいと考えられるが、ＰＣ画面を見る場合や本を読む場合は、これらの動作において視線の動く範囲について視野を確保できる程度に正面に非表示範囲を設けることが必要であると考えられる。また、例えば人間が高い解像度で観察できる角度として例えば５°程度すなわち数度分の範囲を正面位置とし、それよりも外側を表示位置としてもよい。なお、上記においても、第１実施形態の場合と同様、姿勢調整においては、第１及び第２姿勢調整機構２０５Ａ，２０５Ｂは、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂのアイボックスの中心位置である中心点の通過を維持して角度を変更するようになっている。すなわち、図８の一部拡大図に示したように、中心点ＣＴの通過を維持して角度を変更する。ただし、本実施形態の場合、第１実施形態と異なり、正面位置外の表示位置において上記のような表示内容の変更等を伴う姿勢調整がなされることになる。
【００６７】
以上のように、本実施形態の頭部搭載型表示装置２００においても、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂにおいて、第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２として互いに異なる表示内容を視認させることができ、さらに、姿勢調整機構である第１及び第２姿勢調整機構２０５Ａ，２０５Ｂにより、第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２の表示位置を変更可能とすることで、例えば両眼で１つの大きな画像を視認させる場合に比べて、種々の情報を個別に表示させて表示する情報量を増やしつつ、光学性能や小型化を維持することができる。特に、本実施形態の場合、正面位置外の表示位置において第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２を表示する状態を維持できる。
【００６８】
〔第３実施形態〕
以下、図１５等を参照して、第３実施形態に係る頭部搭載型表示装置について一例を説明する。
【００６９】
本実施形態に係る頭部搭載型表示装置は、第１実施形態等で例示した頭部搭載型表示装置の変形例であり、姿勢調整機構を除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、頭部搭載型表示装置の全体に関する説明は省略する。
【００７０】
図１５は、本実施形態に係る頭部搭載型表示装置３００の一構成例について説明するための概念的な斜視図である。なお、図示では、フレーム部ＦＲに取り付けられた右眼用の第１表示装置３００Ａのみ示し、左眼用の第２表示装置については、第１表示装置３００Ａと同様であるので、図示を省略している。
【００７１】
図１５に示す頭部搭載型表示装置３００は、上段α１と中段α２とを比較すると明らかなように、観察者の眼の並ぶ左右方向（Ｘ方向）ではなく、これに垂直な上下方向（Ｙ方向）について、映像の表示位置を変更可能にするための姿勢調整機構として、第１姿勢調整機構３０５Ａが構成されている。すなわち、第１姿勢調整機構３０５Ａを構成するためのフレーム部ＦＲであるメインフレーム３０２及びサブフレーム３０３Ａの構造が、図１等のメインフレーム１０２及びサブフレーム１０３Ａの構造と異なっている。また、この場合においても、下段α３に図８の一部拡大図に対応する光線図で示すように、第１姿勢調整機構３０５Ａは、第１表示装置３００Ａについて、中心点ＣＴの通過を維持して角度を変更するように、姿勢調整をする。
【００７２】
図１６は、メインフレーム３０２及び第１サブフレーム３０３Ａについて説明するための斜視図であり、上段β１が、メインフレーム３０２を示しており、下段β２が、メインフレーム３０２に第１サブフレーム３０３Ａを取り付けた状態を示している。上段β１に示すように、ここでは、Ｕ字状に折れ曲がった細長いメインフレーム３０２のうち、折れ曲がった先側の側面から下側（−Ｙ側）に向けて延びる延設部分ＥＰに凹んだ円弧面ＡＲが設けられている。一方、下段β２に示すように、第１サブフレーム３０３Ａには、延設部分ＥＰの円弧面ＡＲに対応して、半円盤状の突起部ＰＡが設けられている。円弧面ＡＲに突起部ＰＡが回転可能に嵌合することで、第１姿勢調整機構３０５Ａとして機能している。つまり、第１サブフレーム３０３Ａは、頭部搭載型表示装置３００を構成する第１表示装置３００Ａの鏡筒ＢＲに取り付けられており、第１表示装置３００Ａが回転可能な状態でフレーム部ＦＲに支持されている。以上により、図１５に示したような第１表示装置３００Ａが円弧面ＡＲに沿って回転移動可能となっている。さらに、突起部ＰＡの両端には、延設部分ＥＰに当接するストッパー部ＰＳが設けられており、第１サブフレーム３０３Ａの移動範囲を規制している。
【００７３】
なお、図示及び説明を省略したが、左眼用の第２表示装置や第２サブフレーム等についても、同様の構造を有している。すなわち、本実施形態の場合、上下方向（Ｙ方向）に関して左右別個独立に姿勢調整を行うことができる。
【００７４】
なお、以上の場合、頭部搭載型表示装置３００の装着時において観察者に対して固定されるメインフレーム３０２を基準として、第１姿勢調整機構３０５Ａ及び不図示の第２姿勢調整機構は、観察時における観察者の眼の並びに沿った水平方向（Ｘ方向）を軸方向として、第１表示装置３００Ａ及び不図示の第２表示装置を回転移動させる。
【００７５】
以上のように、本実施形態の頭部搭載型表示装置３００においても、第１及び第２表示装置において、第１及び第２映像として互いに異なる表示内容を視認させることができ、さらに、姿勢調整機構である第１及び第２姿勢調整機構により、第１及び第２映像の表示位置を変更可能とすることで、例えば両眼で１つの大きな画像を視認させる場合に比べて、種々の情報を個別に表示させて表示する情報量を増やしつつ、光学性能や小型化を維持することができる。特に、本実施形態の場合、上下方向について、第１及び第２映像の表示態様を変更できる。
【００７６】
〔第４実施形態〕
以下、図１７を参照して、第４実施形態に係る頭部搭載型表示装置について一例を説明する。
【００７７】
本実施形態に係る頭部搭載型表示装置は、第１実施形態等で例示した頭部搭載型表示装置の変形例であり、表示装置の構造の違い及び姿勢調整の方法を除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、頭部搭載型表示装置の全体に関する説明は省略する。
【００７８】
図１７は、本実施形態に係る頭部搭載型表示装置３００の一構成例を示す概念的な平面図である。なお、図示では、右眼用の第１表示装置４００Ａのみ示し、左眼用の第２表示装置については、第１表示装置４００Ａと同様であるので、図示を省略している。
【００７９】
図示のように、第１表示装置４００Ａは、図８等に示す第１実施形態の第１表示装置１００Ａの場合と同様、映像光ＧＬを像面である光射出面４１１ａから射出させる表示素子である画像表示装置４１０のほか、３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成される投射レンズ４３０や、導光装置４２０を有している。
【００８０】
ここで、導光装置４２０は、導光及び透視用の導光部材４２０ｐと、透視用の光透過部材４５０とで構成されている。
【００８１】
導光部材４２０ｐは、光学的な機能を有する側面として、第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５を有している。これらのうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが隣接する。また、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置されている。第２面Ｓ１２の表面には、ハーフミラー層が付随して設けられている。このハーフミラー層は、光透過性を有する反射膜（半透過反射膜）であり、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成され映像光に対する反射率が適宜設定されている。つまり、導光部材４２０ｐが、観察者の装着時において眼前を覆う透過型反射面を有している。
【００８２】
光透過部材４５０は、導光部材４２０ｐと一体的に固定され１つの導光装置４２０となっており、導光部材４２０ｐの透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）である。光透過部である光透過部材４５０は、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。第２透過面Ｓ５２は、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材４２０ｐの第１面Ｓ１１を延長した面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、第２面Ｓ１２に対して接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、導光部材４２０ｐの第３面Ｓ１３を延長した面上にある。言い換えると、第１面Ｓ１１と第１透過面Ｓ５１とが隣接し、同様に、第３面Ｓ１３と第３透過面Ｓ５３とが隣接しており、いずれも面一に位置合わせされた状態となった滑らかな面を形成している。
【００８３】
以下、図１７を参照して映像光ＧＬの光路について概略説明する。導光部材４２０ｐは、投射レンズ４３０から映像光ＧＬを入射させるとともに第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５での反射等により観察者の眼に向けて導光する。具体的には、投射レンズ４３０からの映像光ＧＬは、まず、第４面Ｓ１４に入射して第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して全反射され、第３面Ｓ１３に入射して全反射され、第１面Ｓ１１に入射して全反射される。第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射し、第２面Ｓ１２に設けたハーフミラー層を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼又はその等価位置に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光ＧＬにより画像を観察することになる。
【００８４】
また、導光装置４２０は、上述したように導光部材４２０ｐにより観察者に映像光を視認させるとともに、導光部材４２０ｐと光透過部材４５０との協働により観察者に歪みの少ない外界像を観察させるものとなっている。この際、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面（視度略０）となっていることで、外界光について、収差等をほとんど生じない。また、同様に、第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とが互いに略平行な平面となっている。さらに、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。以上により、観察者は、光透過部材４５０越しに歪みのない外界像を観察することになる。
【００８５】
以上のように、本実施形態では、導光部材４２０ｐの内部において、画像表示装置４１０からの映像光を、既述のように、少なくとも２回の全反射を含む第１面Ｓ１１から第５面Ｓ１５までにおける５回の反射によって導光している。これにより、映像光の表示と外界光を視認させるシースルーとを両立させ、かつ、映像光ＧＬの収差の補正を行うことが可能になる。
【００８６】
以上の構造において、本実施形態では、矢印Ａ２に示すように、画像表示装置４１０を像面である光射出面４１１ａに沿ってｘ方向について平行移動させる機構を姿勢調整機構として有する（図示略）ことで、一部拡大図として示すような映像の表示位置についての変更を可能としている。なお、画像表示装置４１０を平行移動させる機構については、種々の態様が可能であり、例えば、スライド機構を設けて手動あるいは自動で画像表示装置４１０を動かすようにすることが考えられる。
【００８７】
なお、図示及び説明を省略したが、左眼用の第２表示装置等についても、同様の構造を有している。すなわち、本実施形態の場合、左右方向（Ｘ方向）に関して左右別個独立に姿勢調整を行うことができる。
【００８８】
また、画像表示装置４１０を平行移動させる方向をｙ方向について平行移動させて上下方向（Ｙ方向）に関して左右別個独立に姿勢調整を行うようにしてもよい。
【００８９】
また、上記では、画像表示装置４１０を平行移動させるものとしているが、例えば大きめの画像表示装置４１０を準備して、光射出面４１１ａの点灯範囲を変更することで、上記と同じ状況を作るようにしてもよい。
【００９０】
以上のように、本実施形態の頭部搭載型表示装置４００においても、第１及び第２表示装置において、第１及び第２映像として互いに異なる表示内容を視認させることができ、さらに、姿勢調整機構である第１及び第２姿勢調整機構により、第１及び第２映像の表示位置を変更可能とすることで、例えば両眼で１つの大きな画像を視認させる場合に比べて、種々の情報を個別に表示させて表示する情報量を増やしつつ、光学性能や小型化を維持することができる。特に、本実施形態の場合、画像表示装置４１０を平行移動させることで、第１及び第２映像の表示態様を変更できる。
【００９１】
また、上記態様のような導光部材と光透過部材とで構成される導光装置を有する構成の第１及び第２表示装置について、第１〜第３実施形態のような構成で回転可能な機構を設けることも考えられる。また、第１〜第３実施形態に例示した構成の第１及び第２表示装置において、画像表示装置を平行移動させるものとしてもよい。
【００９２】
さらに、画像表示装置を平行移動させる機構と、メインフレーム及びサブフレームによる回転機構とを組み合わせてもよい。この場合、個々の可動範囲の調整が可能になる。
【００９３】
〔その他〕
この発明は、上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【００９４】
例えば、上記では、第１及び第２表示装置を左右一対の同様のものとしているが、例えば図１８に示すように、一方の映像を他方より大きくしたり、どちらか一方のみが位置変更可能な構成としたりしてもよい。さらに、表示領域についても、一方を横長、他方を縦長とする態様とすることも考えられる。
【００９５】
また、例えば図１９に示すように、左眼用については、眼の並ぶ横方向（Ｘ方向）すなわち左右に移動可能とする一方、右眼用については、上下に移動可能とする構成としてもよい。さらに、瞳の中心に対して球面上を動くようにして、上下左右について移動可能とすることも考えられる。
【００９６】
また、各実施形態において、画像表示装置１０等としては、上記以外にも、透過型の液晶表示デバイスとしてのＨＴＰＳのほか、種々のものを利用可能であり、例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。
【００９７】
また、上記では、例えば図１１において、制御装置ＣＲがケーブル４０により本体部分１００ｐと接続されており、制御装置ＣＲと本体部分１００ｐとが別体となっているが、例えば制御装置ＣＲの一部または全部が本体部分１００ｐと一体化していてもよい。あるいはケーブル４０を介することなく無線通信により制御装置ＣＲと本体部分１００ｐとが情報交換を行うものとしてもよい。
【００９８】
また、本願発明の技術を、画像光のみを視認させるいわゆるクローズ型（シースルーでない）タイプの虚像表示装置のほか、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができるものに採用したり、ディスプレイと撮像装置とで構成されるいわゆるビデオシースルーの製品に対応させたりするものとしてもよい。
【００９９】
また、本願発明の技術を、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。
【０１００】
また、上記の態様の場合、表示制御部１５０での映像信号としての画像情報ＶＶ１，ＶＶ２の生成において、画像の解像度に関する情報等各種情報が含まれるようにすることも考えられる。
【０１０１】
また、上記のうち、第４実施形態において、映像光の一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半透過反射膜を設けた箇所については、これに代えて例えば体積ホログラム等の回折素子といった光学機能面を設けることで、同等の役割を果たすようにすることも考えられる。
【０１０２】
また、上記では、例えば図４〜６に示す溝部ＤＴと突起部ＴＰとによる嵌合において、円弧状回転の所望の場所で固定可能な構成としておくことができる。このため、例えば、移動における位置固定方式とするための摺動面を有するような構成としたり、溝部ＤＴと突起部ＴＰの一方に複数の凸凹の溝構造を設け他方に弾性材による押さえ構造を設けることで凸凹の溝位置ごとに押さえつけて固定することが可能な構成としたりすることができる。
【０１０３】
なお、図１においては、カバー状の外装部材（ケース部材）やつる部分（テンプル）の記載を省略しているが、例えば図２０において破線によって概略的に示すような箇所に外装部材ＣＡやつる部分（テンプル）ＴＭを設けることが考えられる。また、外装部材ＣＡやつる部分ＴＭの形状によって、メガネタイプのほか、ゴーグルタイプや、ヘルメットタイプ等、種々の東部搭載型の構成とすることが考えられる。  
【０１０４】
以上のように、本発明の一態様の頭部搭載型表示装置は、互いに異なる表示内容の第１映像及び第２映像を表示する第１表示装置及び第２表示装置とを有する表示機構と、第１表示装置及び第２表示装置のうち少なくとも一方の姿勢を調整することで、第１映像及び第２映像のうち対応する映像の表示位置を変更する姿勢調整機構とを備える。
【０１０５】
上記頭部搭載型表示装置では、表示機構を構成する第１表示装置及び第２表示装置において、第１映像及び第２映像として互いに異なる表示内容を視認させることができ、さらに、姿勢調整機構により、映像の表示位置を変更可能とすることで、例えば両眼で１つの大きな画像を視認させる場合に比べて、種々の情報を個別に表示させて表示する情報量を増やしつつ、光学性能や小型化を維持することができる。
【０１０６】
本発明の具体的な側面では、姿勢調整機構は、第１表示装置の姿勢を調整することで、第１映像の表示位置を変更する第１姿勢調整機構と、第２表示装置の姿勢を調整することで、第２映像の表示位置を変更する第２姿勢調整機構とを有する。この場合、第１映像の表示位置と第２映像の表示位置とを個別に変更できる。
【０１０７】
本発明の別の側面では、第１姿勢調整機構及び第２姿勢調整機構は、第１映像の表示位置と第２映像の表示位置とを、離間させる範囲で変更する。この場合、第１映像の表示位置と第２映像の表示位置との重畳を回避できる。
【０１０８】
本発明のさらに別の側面では、第１表示装置及び第２表示装置は、正面位置外の表示位置において第１映像及び第２映像を表示する。この場合、例えば、正面の外界視を確保することができる。
【０１０９】
本発明のさらに別の側面では、姿勢調整機構は、表示位置を変更する対象となる映像の映像光の主光線について、アイボックスの中心位置の通過を維持して角度を変更するように表示機構の姿勢を調整する。この場合、観察者による虚像視認可能な範囲を確保しつつ、映像の表示位置を変更できる。
【０１１０】
本発明のさらに別の側面では、姿勢調整機構は、表示機構を、表示位置を変更する映像の画角の半分以上の角度回転させる。この場合、映像の画角に対して十分な位置変更ができる。
【０１１１】
本発明のさらに別の側面では、姿勢調整機構は、観察者側に固定されるメインフレームと、メインフレームに対して可動式で支持されるサブフレームとの接続機構である。この場合、メインフレームに対してサブフレームが可動することで、表示位置を変更でき、姿勢調整機構として機能させることが可能になる。
【０１１２】
本発明のさらに別の側面では、姿勢調整機構は、円弧状に延びる形状の溝部を有し、表示機構は、溝部の形状に沿って回転移動する。この場合、溝部の形状に沿って表示機構を構成する第１及び第２表示装置を回転移動させることで、映像の表示位置を変更できる。
【０１１３】
本発明のさらに別の側面では、姿勢調整機構は、円弧面を有し、表示機構は、円弧面に沿って回転移動する。この場合、円弧面に沿って表示機構を構成する第１及び第２表示装置を回転移動させることで、映像の表示位置を変更できる。
【０１１４】
本発明のさらに別の側面では、表示装置は、像面から射出させる表示素子を有し、姿勢調整機構は、表示素子を像面に沿って平行移動させる。この場合、表示素子を像面に沿って平行移動させることで、映像の表示位置を変更できる。
【０１１５】
本発明のさらに別の側面では、姿勢調整機構は、観察時における観察者の眼の並びに沿った水平方向を含む水平面の法線方向を軸方向として表示機構を回転移動させる。この場合、観察者の眼の並びに沿った方向について映像の表示位置を変更できる。
【０１１６】
本発明のさらに別の側面では、姿勢調整機構は、観察時における観察者の眼の並びに沿った水平方向を軸方向として表示機構を回転移動させる。この場合、観察者の眼の並びに沿った方向に垂直な上下方向について映像の表示位置を変更できる。
【符号の説明】
【０１１７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…画像表示装置、１１ａ…光射出面、２０，２０Ａ，２０Ｂ…導光装置、２１…入射部、２２…平行導光体、２２ａ，２２ｂ…平面、２３…射出部、３０，３０Ａ，３０Ｂ…投射レンズ、４０…ケーブル、１００…頭部搭載型表示装置、１００Ａ…第１表示装置、１００Ｂ…第２表示装置、１００ｐ…本体部分、１０２…メインフレーム、１０３Ａ…第１サブフレーム、１０３Ｂ…第２サブフレーム、１０５Ａ…第１姿勢調整機構、１０５Ｂ…第２姿勢調整機構、１１０…ＣＰＵ、１２０…記憶部、１３０…操作部、１５０…表示制御部、１９１，１９２…送信部、１９３，１９４…受信部、２００…頭部搭載型表示装置、２０５Ａ…第１姿勢調整機構、２０５Ｂ…第２姿勢調整機構、３００…頭部搭載型表示装置、３０２…メインフレーム、３０３Ａ…第１サブフレーム、３０５Ａ…第１姿勢調整機構、４００…頭部搭載型表示装置、４１０…画像表示装置、４１１ａ…光射出面、４２０…導光装置、４２０ｐ…導光部材、４３０…投射レンズ、４５０…光透過部材、Ａ１，Ａ２…矢印、ＡＤ…円弧領域、ＡＲ…円弧面、ＡＸ…光軸、ＢＣ…黒丸、ＢＲ，ＢＲａ，ＢＲｂ…鏡筒、ＣＩ…共通画像情報、ＣＲ…制御装置、ＣＴ…中心点、ＤＡ…表示機構、ＤＴ…溝部、ＤＴａ，ＤＴｂ…溝、ＥＰ…延設部分、ＥＹ…眼、ＦＲ…フレーム部、ＧＬ…映像光、ＩＭＭ…画像範囲、Ｌ１〜Ｌ３…レンズ、ＭＳ…モーションセンサー、ＯＸ…光軸、ＰＡ…突起部、ＰＲ…主光線、ＰＳ…ストッパー部、ＲＳ…反射面、ＳＥ…センサー、ＳＩ…光入射面、ＳＯ…光射出面、ＳＳ…ストッパー面、ＴＰ…突起部、ＴＰａ，ＴＰｂ…突起部、ＶＶ１，ＶＶ２…画像情報、α，α１，β１，γ…上段、α２…中段、β，α３，β２，δ…下段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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