(57)【要約】【課題】観察者の所望の装着姿勢において、観察光学部による視野範囲の有効画面サイズで画像を観察できるように簡単に調整できる頭部装着型画像表示装置を提供する。【解決手段】接眼光学部26と、画像を表示する表示素子23とを有し、表示素子23に表示された画像の画像光を、接眼光学部26を経て眼球30に入射させるようにした頭部装着型画像表示装置において、表示素子23は、接眼光学部26による視野範囲26aで観察可能な有効画面サイズ35に相当する画面サイズよりも大きい表示可能画面サイズ23aを有し、表示素子23の有効画面サイズ35に相当する表示領域35aのアドレスを制御する表示領域調整手段を備え、接眼光学部26による視野範囲26aで有効画面サイズ35の画像を観察し得るように、表示領域調整手段により表示素子23における有効画面サイズ35に相当する表示領域35aのアドレスを制御して表示領域35aを調整可能にする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の頭部に装着された状態で該観察者の一方の眼球の視野内に配置される接眼光学部と、画像を表示する表示素子とを有し、前記表示素子に表示された画像の画像光を、前記接眼光学部を経て前記観察者の前記眼球に入射させるようにした頭部装着型画像表示装置において、
前記表示素子は、前記接眼光学部による視野範囲で観察可能な所定の有効画面サイズに相当する画面サイズよりも大きい表示可能画面サイズを有してなり、
前記表示素子における前記有効画面サイズに相当する表示領域のアドレスを制御する表示領域調整手段を備え、
前記接眼光学部による視野範囲で前記有効画面サイズの画像を観察し得るように、前記表示領域調整手段により前記表示素子における前記有効画面サイズに相当する表示領域のアドレスを制御して表示領域を調整可能に構成したことを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項２】
前記表示可能画面サイズの対角線の長さをＰ、前記接眼光学部の前記表示素子側の焦点距離をｆ、前記眼球の瞳孔の直径をｄ、前記瞳孔から前記接眼光学部までの距離をＷ、前記接眼光学部の対角線の長さをＤとするとき、
Ｐ／２／ｆ＞ｄ／２／Ｗ,  Ｐ／２／ｆ＞Ｄ／２／Ｗ
を満足するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項３】
前記表示素子からの画像光を前記接眼光学部に導光する導光部を有し、前記接眼光学部を含む前記導光部の少なくとも導光先端部分における観察者の視軸方向への投影断面の幅が、前記眼球の瞳孔の直径よりも小さい４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項４】
前記導光部は、観察者の視軸方向への投影断面の幅が、前記表示素子から画像光が入射する入射端部側から、前記接眼光学部へ画像光を射出する射出端部側に向けて小さくなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項３に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項５】
前記表示領域調整手段は、
前記表示素子上での表示位置情報を含む調整用画像の画像データを格納する調整用画像メモリと、
前記表示素子に表示された前記調整用画像の所望の表示位置情報を入力する入力部と、
前記入力部から入力された前記表示位置情報に基づいて、前記表示素子における前記有効画面サイズに相当する表示領域のアドレスを制御する表示制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項６】
前記表示領域調整手段は、
前記有効画面サイズに相当する画面サイズの調整用画像の画像データを格納する調整用画像メモリと、
前記表示素子に表示された前記調整用画像の表示位置移動情報を入力する入力部と、
前記入力部から入力された前記表示位置移動情報に基づいて、前記表示素子上で前記調整用画像の表示位置を移動する表示制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項７】
前記表示領域調整手段は、
前記表示素子に表示された前記有効画面サイズに相当する画面サイズの入力画像の表示位置移動情報を入力する入力部と、
前記入力部から入力された前記表示位置移動情報に基づいて、前記表示素子上で前記入力画像の表示位置を移動する表示制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の頭部装着型画像表示装置として、例えば、ヘッドセット型や眼鏡装着型のように、モバイルで装着可能なものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
図２２は、従来提案されているヘッドセット型の頭部装着型画像表示装置の概略構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。この頭部装着型画像表示装置１００は、左眼タイプのもので、観察者Ｍの左耳に保持されるヘッドセット型の頭部支持部１０１と、頭部支持部１０１に中継部１０２および保持部１０３を介して連結されて、観察者Ｍの左眼視野内に保持される導光部１０４と、を有する。導光部１０４は、保持部１０３側とは反対側の端部に設けられた接眼光学部１０５を有する。また、頭部支持部１０１または中継部１０２、あるいは保持部１０３には、観察すべき画像を表示する液晶表示素子や有機ＥＬ素子等の表示素子（図示せず）が内蔵され、この表示素子に表示された画像の画像光が、導光部１０４を経て接眼光学部１０５から出射されるようになっている。
【０００４】
図２２に示した頭部装着型画像表示装置１００は、接眼光学部１０５から出射される画像光が観察者Ｍの左眼瞳孔に入射するように、頭部支持部１０１を観察者Ｍの左耳に保持し、その状態で接眼光学部１０５を覗くことにより、図示しない表示素子に表示された画像の拡大虚像を観察できるようになっている。なお、本構成は、左右逆に構成することで右眼タイプとする場合もある。
【０００５】
図２３は、従来提案されている眼鏡装着型の頭部装着型画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。この頭部装着型画像表示装置１１０は、眼鏡一体型の右眼タイプのもので、眼鏡フレーム１１１に支持された映像表示部１１２と、該映像表示部１１２に保持された観察光学部１１３とを有する。観察光学部１１３は、導光部１１４と接眼光学部１１５とを有し、観察者の右眼視野内で、右眼の眼鏡レンズ１１６の前方に近接して映像表示部１１２に保持されている。また、映像表示部１１２には、観察すべき画像を表示する液晶表示素子や有機ＥＬ素子等の表示素子（図示せず）が内蔵され、この表示素子に表示された画像の画像光が、観察光学部１１３に入射されて導光部１１４を経て接眼光学部１１５から射出されるようになっている。
【０００６】
図２３に示した頭部装着型画像表示装置１１０は、観察者が眼鏡フレーム１１１を掛けることにより、接眼光学部１１５から射出される画像光が眼鏡レンズ１１４を通して右眼瞳孔に入射するようになっている。したがって、観察者は、眼鏡フレーム１１１を掛けて接眼光学部１１５を覗くことにより、図示しない表示素子に表示された画像の拡大虚像を観察することができる。
【０００７】
なお、眼鏡装着型の頭部装着型画像表示装置として、通常の眼鏡に着脱可能で、図２３と同様の態様で使用されるものや、表示素子を搭載した映像表示部と、導光部および接眼光学部を有する観察光学部とが分離された、眼鏡一体型または分離型のものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００３−５０２７１３号公報
【特許文献２】特開２００６−３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、観察者の頭部寸法は、頭幅、瞳孔距離、耳から眼球までの距離等に個人差がある。このため、観察者によっては、頭部装着型画像表示装置の装着姿勢により、接眼光学部に視線を向けた場合に、対応する眼球の視軸と観察光学部の光軸とのずれが大きくなって、表示素子からの画像光にケラレが生じ、表示素子の全画面を観察できない場合がある。
【００１０】
図２４は、従来の頭部装着型画像表示装置の装着姿勢による表示素子の表示画面の観察状態を説明するための図である。図２４（ａ）〜（ｃ）は、表示素子１２１に表示される画像を、導光部１２２および接眼光学部１２３を経て眼球１２４で観察する場合の画像光を光線逆追跡法により示す模式図である。図２４（ｄ）〜（ｆ）は、図２４（ａ）〜（ｃ）に対応する接眼光学部１２３による視野範囲１２３ａでの表示素子１２１の表示画面１２１ａの観察態様を示す図である。なお、図２４（ｄ）〜（ｆ）において、接眼光学部１２３による視野範囲１２３ａは、瞳孔形状によって円形となっている。また、表示素子１２１は、接眼光学部１２３による視野範囲１２３ａで観察可能な所定の有効画面サイズに相当する画面サイズの表示画面１２１ａを有している。
【００１１】
図２４（ａ）に示すように、眼球１２４の視軸と接眼光学部１２３の光軸とが一致した適正な装着姿勢の場合は、画像光にケラレが生じないので、図２４（ｄ）に示すように、接眼光学部１２３による視野範囲１２３ａに、表示素子１２１の表示画面１２１ａの全てが表示される。
【００１２】
これに対し、接眼光学部１２３の光軸が眼球１２４の視軸に対して、図２４（ｂ）に示すようにずれた装着姿勢の場合は、接眼光学部１２３による視野範囲１２３ａに表示される表示素子１２１の表示画面１２１ａが、図２４（ｅ）に示すように、例えば下方にずれるため、表示画面１２１ａの下方部分の画像光にケラレが生じて、その部分の画像が観察できなくなる。同様に、接眼光学部１２３の光軸が眼球１２４の視軸に対して、図２４（ｃ）に示すように、図２４（ｂ）の場合とは逆方向にずれた装着姿勢の場合は、接眼光学部１２３による視野範囲１２３ａに表示される表示素子１２１の表示画面１２１ａが、図２４（ｆ）に示すように、例えば上方にずれるため、表示画面１２１ａの上方部分の画像光にケラレが生じて、その部分の画像が観察できなくなる。
【００１３】
図２４（ｅ）や図２４（ｆ）に示すような観察状態の場合の対策としては、頭部装着型画像表示装置のタイプに応じて、図２４（ｄ）に示すように、視野範囲１２３ａに表示画面１２１ａの全てが表示されるように、すなわち、図２４（ａ）に示したように、眼球１２４の視軸と接眼光学部１２３の光軸とが一致するように、装着姿勢を適正に再調整することが考えられる。
【００１４】
しかしながら、頭部装着型画像表示装置のタイプによっては、再調整操作が面倒になる場合がある。また、観察者の頭部寸法は、上述したように個人差があるため、物理的に適正な装着姿勢に調整できない場合があったり、逆に適正な装着姿勢に調整すると、観察者によっては装置自体が目障りとなったりする等の不都合が生じることが懸念される。
【００１５】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、観察者の所望の装着姿勢において、観察光学部による視野範囲の有効画面サイズで画像を観察できるように簡単に調整できる頭部装着型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成する請求項１に係る頭部装着型画像表示装置の発明は、観察者の頭部に装着された状態で該観察者の一方の眼球の視野内に配置される接眼光学部と、画像を表示する表示素子とを有し、前記表示素子に表示された画像の画像光を、前記接眼光学部を経て前記観察者の前記眼球に入射させるようにした頭部装着型画像表示装置において、
前記表示素子は、前記接眼光学部による視野範囲で観察可能な所定の有効画面サイズに相当する画面サイズよりも大きい表示可能画面サイズを有してなり、
前記表示素子における前記有効画面サイズに相当する表示領域のアドレスを制御する表示領域調整手段を備え、
前記接眼光学部による視野範囲で前記有効画面サイズの画像を観察し得るように、前記表示領域調整手段により前記表示素子における前記有効画面サイズに相当する表示領域のアドレスを制御して表示領域を調整可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記表示可能画面サイズの対角線の長さをＰ、前記接眼光学部の前記表示素子側の焦点距離をｆ、前記眼球の瞳孔の直径をｄ、前記瞳孔から前記接眼光学部までの距離をＷ、前記接眼光学部の対角線の長さをＤとするとき、
Ｐ／２／ｆ＞ｄ／２／Ｗ,  Ｐ／２／ｆ＞Ｄ／２／Ｗ
を満足するように構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記表示素子からの画像光を前記接眼光学部に導光する導光部を有し、前記接眼光学部を含む前記導光部の少なくとも導光先端部分における観察者の視軸方向への投影断面の幅が、前記眼球の瞳孔の直径よりも小さい４ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記導光部は、観察者の視軸方向への投影断面の幅が、前記表示素子から画像光が入射する入射端部側から、前記接眼光学部へ画像光を射出する射出端部側に向けて小さくなるテーパ形状を有することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記表示領域調整手段は、
前記表示素子上での表示位置情報を含む調整用画像の画像データを格納する調整用画像メモリと、
前記表示素子に表示された前記調整用画像の所望の表示位置情報を入力する入力部と、
前記入力部から入力された前記表示位置情報に基づいて、前記表示素子における前記有効画面サイズに相当する表示領域のアドレスを制御する表示制御部と、
を有することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記表示領域調整手段は、
前記有効画面サイズに相当する画面サイズの調整用画像の画像データを格納する調整用画像メモリと、
前記表示素子に表示された前記調整用画像の表示位置移動情報を入力する入力部と、
前記入力部から入力された前記表示位置移動情報に基づいて、前記表示素子上で前記調整用画像の表示位置を移動する表示制御部と、
を有することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型画像表示装置において、
前記表示領域調整手段は、
前記表示素子に表示された前記有効画面サイズに相当する画面サイズの入力画像の表示位置移動情報を入力する入力部と、
前記入力部から入力された前記表示位置移動情報に基づいて、前記表示素子上で前記入力画像の表示位置を移動する表示制御部と、
を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、表示素子の表示可能画面サイズを、接眼光学部による視野範囲で観察可能な有効画面サイズに相当する画面サイズよりも大きくして、表示領域調整手段により表示領域のアドレスを制御して有効画面サイズの表示領域を電気的に調整するので、観察者は、頭部装着型画像表示装置を自分に合った所望の装着姿勢のままで、有効画面サイズの画像が観察できるように簡単に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示した頭部装着型画像表示装置の要部の構成を示す概略平面図である。
【図３】図１に示した観察光学部の観察者の視軸方向への投影断面の幅と瞳孔径との関係を示す図である。
【図４】図１に示した頭部装着型画像表示装置の装着姿勢による表示素子の表示画面の観察状態を説明するための図である。
【図５】図１に示した表示素子上での有効画面サイズに相当する表示領域の調整法を説明するための図である。
【図６】図１に示した頭部装着型画像表示装置における表示素子と有効画面サイズとの関係を示す図である。
【図７】図１に示した頭部装着型画像表示装置の要部の回路構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した調整用画像メモリに格納する調整用画像を示す図である。
【図９】第１実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置による調整モードの動作を説明するフローチャートである。
【図１０】図９に示したステップＳ１３による調整用画像の表示態様を示す図である。
【図１１】図９に示したステップＳ１５での処理を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置で用いる位置調整用画像を示す図である。
【図１３】第２実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置による調整モードの動作を説明するフローチャートである。
【図１４】図１３に示したステップＳ２８での処理を説明するための図である。
【図１５】本発明の第３実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置で用いる位置調整用画像を示す図である。
【図１６】第３実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置による調整モードの動作を説明するフローチャートである。
【図１７】図１６に示したステップＳ３７で移動調整される微調整用画像の表示位置を示す図である。
【図１８】本発明の第４実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置による調整モードの動作を説明するフローチャートである。
【図１９】図１８に示したステップＳ４４で移動調整される調整用画像の表示位置を示す図である。
【図２０】本発明の第５実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図２１】本発明に係る頭部装着型画像表示装置の変形例を説明するための模式図である。
【図２２】従来提案されているヘッドセット型の頭部装着型画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２３】従来提案されている眼鏡型の頭部装着型画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２４】従来の頭部装着型画像表示装置の装着姿勢による表示素子の表示画面の観察状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２６】
（第１実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置の要部の構成を示す概略斜視図および概略平面図である。この頭部装着型画像表示装置２０は、眼鏡１０に着脱自在に装着可能な右眼タイプのもので、映像表示部２１と、該映像表示部２１から分離された観察光学部２２とを有する。映像表示部２１には、観察すべき画像を表示する液晶表示素子や有機ＥＬ素子等の表示素子２３および該表示素子２３に画像を表示するための周辺回路が搭載されている。この映像表示部２１は、取り付け部２４を介して眼鏡１０の右側のテンプル１１Ｒに固定されて、表示素子２３に表示された画像の画像光を、窓部２１ａから前方に射出して、観察光学部２２に入射させるようになっている。
【００２７】
観察光学部２２は、プラスチックやガラス等からなる導光部２５および接眼光学部２６を有する。この観察光学部２２は、クリップ式のホルダ２７を介して右眼レンズ１２Ｒに保持される。また、観察光学部２２は、ホルダ２７に取り付けられたアーム２８を介して、眼鏡１０の右側の鎧（智）１３Ｒとテンプル１１Ｒとを回動可能に連結する蝶番１４Ｒに、ビス１５Ｒを介して支持される。そして、映像表示部２１の窓部２１ａから射出された画像光が、導光部２５の一端部側から入射して該導光部２５内で複数回反射させて他端部側から射出され、この導光部２５から射出された画像光が接眼光学部２６を経て、図２に示すように観察者の眼球（この場合、右眼球）３０に向けて射出されるようになっている。これにより、観察者は、視線を接眼光学部２６に向けることにより、映像表示部２１の表示素子２３に表示された画像の拡大虚像が観察可能となる。
【００２８】
本実施の形態では、表示素子２３の表示可能画面サイズを、接眼光学部２６の視野範囲で観察可能な有効画面サイズに相当する画面サイズよりも大きくする。また、導光部２５は、表示素子２３からの表示可能画面サイズの画像光が入射可能に構成する。そして、観察者において有効画面サイズの画像が観察できるように、表示素子２３における有効画面サイズに相当する表示領域を電気的に調整可能とする。
【００２９】
また、導光部２５および接眼光学部２６を含む観察光学部２２の観察者の視軸方向への投影断面の幅は、図３に示すように、眼球３０の瞳孔３０ａの直径よりも小さく、例えば、平均的な瞳孔径よりも小さい４ｍｍ以下とする。これにより、導光部２５および観察光学部２６がシースルーとなって外界が見えるようにする。なお、本実施の形態では、導光部２５を、観察者の視軸方向への投影断面の幅が、画像光の入射端部側から射出端部側に向けて小さくなるテーパ形状としている。このように、テーパ形状とすることで、接眼光学部２６をより細くすることができ、シースルー効果を高めることができる。また、眼球３０と接眼光学部２６の光軸とがズレた場合でも、導光部２５の入射端部が太いことで入射部開口によるケラレが発生しにくくできる利点がある。さらには、導光部２５の入射部開口に合わせた、より大きな表示素子２３が配置できるため表示位置移動範囲が大きく取れ、観察者の調整可能範囲を大きく取ることができる。
【００３０】
以上のように、表示素子２３の表示可能画面サイズを、接眼光学部２６により観察可能な有効画面サイズに相当する画面サイズよりも大きくすれば、例えば、図４（ａ）に示すように、接眼光学部２６の光軸が眼球３０の視軸に対してある程度ずれていても、図４（ｂ）に示すように、表示素子２３の表示可能画面サイズ２３ａ内に、接眼光学部２６の視野範囲２６ａによる所定の有効画面サイズ３５に相当する表示領域を位置させることができる。なお、図４（ａ）は、表示素子２３に表示される画像を、導光部２５および接眼光学部２６を経て眼球３０で観察する場合の画像光を光線逆追跡法により示す模式図である。
【００３１】
したがって、装置の装着姿勢に基づく、表示素子２３の表示可能画面サイズ２３ａと、接眼光学部２６の視野範囲２６ａによる有効画面サイズ３５との相対位置関係に応じて、表示素子２３の表示可能画面サイズ２３ａ内で、画像を表示するアドレスを制御して、図５に示すように、有効画面サイズ３５に相当する表示領域３５ａを移動調整すれば、観察者は所定の有効画面サイズ３５の画像を観察することが可能となる。
【００３２】
ここで、表示素子２３の表示可能画面サイズ２３ａは、好ましくは、以下の条件を満足するように構成する。すなわち、図６に模式的に示すように、表示素子２３における表示可能画面サイズ２３ａの対角線の長さをＰ、接眼光学部２６の表示素子２３側の焦点距離をｆ、眼球３０の瞳孔３０ａの直径をｄ、瞳孔３０ａから接眼光学部２６までの距離（アイリリーフ）をＷ、接眼光学部２６の対角線の長さをＤとするとき、Ｐ／２／ｆ＞ｄ／２／Ｗ,  Ｐ／２／ｆ＞Ｄ／２／Ｗ、を満足するように構成する。
【００３３】
図７は、本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置２０の要部の回路構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置２０は、表示素子２３に表示する画像の画像データを格納する表示用画像メモリ４１と、表示素子２３に表示する有効画面サイズの画像の表示領域を設定するアドレス情報を格納する表示領域メモリ４２と、表示素子２３への画像の表示制御を含む全体の動作を制御する制御部４３と、表示素子２３上での表示位置情報を含む調整用画像の画像データを格納する調整用画像メモリ４４と、動作モードや、表示素子２３に表示された調整用画像の所望の表示位置情報等を入力可能な入力部４５とを有する。
【００３４】
図８は、図７に示した調整用画像メモリ４４に格納する調整用画像を示す図である。この調整用画像５１は、表示素子２３の表示可能画面サイズ２３ａの全面に相当する領域を、水平（Ｘ）方向および垂直（Ｙ）方向にマトリックス状に分割し、その各分割領域（以下、セルと呼ぶ）に、当該セルの表示位置情報（座標、記号、イメージ等）を記録したものである。なお、ここでは、各セルの表示位置情報として、各セルの上欄にＸ方向の位置、下欄にＹ方向の位置を示す座標を記録している。
【００３５】
本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置２０は、動作モードとして、所望の入力画像を表示する通常モードと、表示素子２３上での有効画面サイズ３５に相当する表示領域３５ａを調整する調整モードとのいずれかを入力部４５により選択可能となっている。
【００３６】
ここで、通常モードが選択された場合、制御部４３は、表示すべき入力画像データを表示用画像メモリ４１に一旦格納して、表示領域メモリ４２に格納されている表示領域のアドレス情報に基づいて、有効画面サイズ３５に相当する表示素子２３の対応する表示領域３５ａに、入力画像データからなる画像を表示する。ここで、表示領域メモリ４２に格納するアドレス情報は、予め設定されたデフォルト値、または、後述する調整モードで算出されたアドレス情報とする。
【００３７】
これに対し、調整モードが選択された場合は、制御部４３は、例えば図９に示すフローチャートに従って、表示素子２３上での有効画面サイズ３５に相当する表示領域３５ａの位置を調整する。
【００３８】
すなわち、調整モードが選択された場合、制御部４３は、先ず、調整用画像メモリ４４に格納されている調整用画像５１の画像データを、表示用画像メモリ４１に読み込む（ステップＳ１１）。次に、制御部４３は、表示領域メモリ４２に格納されている表示領域のアドレス情報をリセットして（ステップＳ１２）、表示用画像メモリ４１に読み込んだ画像データからなる調整用画像５１を、表示素子２３の表示可能画面サイズ２３ａに全画面表示する（ステップＳ１３）。
【００３９】
これにより、図１０に示すように、接眼光学部２６による視野範囲２６ａをカバーするような調整用画像５１を表示して、観察者において、視野範囲２６ａの中心部に表示されているセルの表示位置情報を、入力部４５を介して入力可能とする。なお、入力部４５は、表示位置情報を、例えば、テンキーや所定の入力ボタンの複数回押し等により入力するように構成することができる。
【００４０】
その後、制御部４３は、入力部４５から表示位置情報が入力されたのを検知すると（ステップＳ１４）、入力された表示位置情報に基づいて、有効画面サイズ３５に相当する表示素子２３の表示領域３５ａのアドレスを算出して（ステップＳ１５）、そのアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する（ステップＳ１６）。例えば、図１０に示したように、視野範囲２６ａの中央部にＸ位置「３５」、Ｙ位置「４６」のセルが表示され、その表示位置情報が入力部４５から入力された場合、制御部４３は、図１１に示すように、表示素子２３上で、Ｘ方向「３５」、Ｙ方向「４６」に相当する分割領域を中心部とする有効画面サイズ３５に相当する表示領域３５ａのアドレスを算出して、そのアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する。これにより、その後の通常モードにおいて、接眼光学部２６による視野範囲２６ａで有効画面サイズ３５の画像を観察することが可能となる。
【００４１】
したがって、本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置２０において、表示領域メモリ４２および制御部４３は表示制御部を構成し、これら表示領域メモリ４２および制御部４３と、調整用画像メモリ４４および入力部４５とにより、表示領域調整手段を構成している。なお、図７に示した表示用画像メモリ４１、表示領域メモリ４２、制御部４３および調整用画像メモリ４４は、図１および図２に示した映像表示部２１に搭載し、入力部４５は、映像表示部２１の外面に、テンキーや入力ボタン等の入力操作部を設けて、映像表示部２１に搭載することができる。また、表示用画像メモリ４１、表示領域メモリ４２および制御部４３は、映像表示部２１に搭載し、調整用画像メモリ４４および入力部４５は、映像表示部２１とは別筐体に設けて、有線または無線により接続するなど、多様なレイアウトが可能である。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、調整モードにおいて、接眼光学部２６による視野範囲２６ａで観察可能な有効画面サイズ３５に相当する表示領域３５ａよりも大きい表示可能画面サイズ２３ａを有する表示素子２３の全画面に調整用画像５１を表示し、その調整用画像５１の視野範囲２６ａの中心部に表示されているセルの表示位置情報を入力部４５から入力することにより、有効画面サイズ３５の画像が観察できるように、表示領域３５ａの位置を調整する。したがって、頭部装着型画像表示装置２０の眼鏡１０への取り付け状態や、観察者の頭部寸法、あるいは、眼鏡１０の掛け具合等に拘らず、観察者は、頭部装着型画像表示装置２０を自分に合った所望の姿勢で装着した状態で、視野範囲２６ａの有効画面サイズ３５で画像を観察できるように簡単に調整することができる。
【００４３】
（第２実施の形態）
図１２（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置で用いる位置調整用画像を示す図である。本実施の形態は、第１実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置２０において、図８に示した位置調整用画像５１に代えて、粗調整用画像５５と微調整用画像５６との２枚の位置調整用画像の画像データを、図７に示した調整用画像メモリ４４に格納する。
【００４４】
ここで、粗調整用画像５５は、図１２（ａ）に示すように、表示素子２３の表示可能画面サイズの全面に相当する領域を、図８に示した調整用画像５１よりも粗くマトリックス状に分割し、その各セルに表示位置情報を記録したものである。ここでは、各セルの表示位置情報として、各セルの右側にＸ方向の位置、左側にＹ方向の位置を示す座標を記録している。また、微調整用画像５６は、図１２（ｂ）に示すように、有効画面サイズ３５に相当する画面サイズを、粗調整用画像５５と同じ分割数でマトリックス状に分割して、その各セルに同様に表示位置情報を記録したものである。なお、粗調整用画像５５の各セルのサイズは、微調整用画像５６よりも小さく、かつ視野範囲２６ａに複数のセルの一部または全部が位置する大きさとする。図１２（ａ）および（ｂ）には、粗調整用画像５５および微調整用画像５６のサイズを比較するため、接眼光学部２６の視野範囲２６ａも示している。
【００４５】
本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置は、第１実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置２０において、図９に示した調整モードの動作が異なる。したがって、以下、調整モードの動作について、第１実施の形態で示した参照符号を使用して説明し、その他の構成および動作については、第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
図１３は、調整モードの動作を示すフローチャートである。調整モードが選択された場合、制御部４３は、先ず、調整用画像メモリ４４に格納されている粗調整用画像５５の画像データを、表示用画像メモリ４１に読み込む（ステップＳ２１）。次に、制御部４３は、表示領域メモリ４２に格納されている表示領域のアドレス情報をリセットして（ステップＳ２２）、表示用画像メモリ４１に読み込んだ画像データからなる粗調整用画像５５を表示素子２３の全画面に表示する（ステップＳ２３）。
【００４７】
これにより、図１２（ａ）に示したように、表示素子２３の全画面に接眼光学部２６による視野範囲２６ａをカバーするような粗調整用画像５５を表示して、観察者により、視野範囲２６ａの中心部に表示されているセルの表示位置情報を、入力部４５を介して入力可能とする。例えば、図１２（ａ）の場合、視野範囲２６ａの中央部にセル「３３」が表示されているので、観察者により、例えば、入力部４５に設けられたＸボタンを３回、Ｙボタンを３回操作した後、決定ボタンを操作することにより、セル「３３」の表示位置情報を入力可能とする。
【００４８】
その後、制御部４３は、入力部４５から粗調整用画像５５の表示位置情報が入力されたのを検知すると（ステップＳ２４）、入力された表示位置情報に基づいて、当該セル位置を中心に微調整用画像５６を表示するためのアドレスを算出して、そのアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する。そして、調整用画像メモリ４４に格納されている微調整用画像５６の画像データを、表示用画像メモリ４１に読み込む（ステップＳ２５）。次に、制御部４３は、表示領域メモリ４２に格納されたアドレス情報に基づいて微調整用画像５６を表示して（ステップＳ２６）、観察者により、視野範囲２６ａの中心部に表示されている当該微調整用画像５６のセルの表示位置情報を、入力部４５を介して入力可能とする。例えば、図１２（ｂ）の場合、視野範囲２６ａの中央部にセル「３２」が表示されているので、観察者により、セル「３２」の表示位置情報を入力可能とする。
【００４９】
その後、制御部４３は、入力部４５から微調整用画像５６の表示位置情報が入力されたのを検知すると（ステップＳ２７）、入力された表示位置情報に基づいて、有効画面サイズ３５に相当する表示素子２３の表示領域３５ａのアドレスを算出して（ステップＳ２８）、そのアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する（ステップＳ２９）。例えば、図１２（ｂ）に示したように、視野範囲２６ａの中央部にセル「３２」が表示され、その表示位置情報が入力部４５から入力された場合、制御部４３は、図１４に示すように、表示素子２３上で、微調整用画像５６のセル「３２」を中心部とする有効画面サイズ３５に相当する表示領域３５ａのアドレスを算出して、そのアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する。これにより、その後の通常モードにおいて、接眼光学部２６による視野範囲２６ａで有効画面サイズ３５の画像を観察することが可能となる。
【００５０】
本実施の形態によれば、調整モードにおいて、粗調整用画像５５と微調整用画像５６との階層的な２枚の位置調整用画像を用いて、段階的に調整可能としたので、第１実施の形態の場合と比較して、有効画面サイズ３５の画像が観察できる表示領域３５ａの位置をより簡便、かつ高精度で調整することが可能となる。
【００５１】
（第３実施の形態）
図１５（ａ）および（ｂ）は、本発明の第３実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置で用いる位置調整用画像を示す図である。本実施の形態は、第２実施の形態と同様に、粗調整用画像６５と微調整用画像６６との２枚の位置調整用画像の画像データを、図７に示した調整用画像メモリ４４に格納する。
【００５２】
ここで、粗調整用画像６５は、図１５（ａ）に示すように、図１２（ａ）に示した粗調整用画像５５と同様に、表示素子２３の表示可能画面サイズの全面に相当する領域をマトリックス状に粗に分割し、その各セルに表示位置情報を記録したものである。また、微調整用画像６６は、図１５（ｂ）に示すように、粗調整用画像６５の一つのセルサイズとともに、その周囲を取り囲むように複数の画面サイズを、最外周の画面サイズが有効画面サイズ３５に相当するように視認可能な画像として記録したものである。
【００５３】
以下、本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置による調整モードの動作について、第１実施の形態で示した参照符号を使用して説明する。その他の構成および動作は、第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
図１６は、調整モードの動作を示すフローチャートである。調整モードが選択された場合、制御部４３は、先ず、調整用画像メモリ４４に格納されている粗調整用画像６５の画像データを、表示用画像メモリ４１に読み込む（ステップＳ３１）。次に、制御部４３は、表示領域メモリ４２に格納されている表示領域のアドレス情報をリセットして（ステップＳ３２）、表示用画像メモリ４１に読み込んだ画像データからなる粗調整用画像６５を表示素子２３の全画面に表示する（ステップＳ３３）。
【００５５】
これにより、図１５（ａ）に示したように、接眼光学部２６による視野範囲２６ａをカバーするような粗調整用画像６５を表示して、観察者により、視野範囲２６ａの中心部に表示されているセルの表示位置情報を、入力部４５を介して入力可能とする。例えば、図１５（ａ）の場合、視野範囲２６ａの中央部にセル「３３」が表示されているので、観察者により、入力部４５を介して第２実施の形態で説明したと同様にして、セル「３３」の表示位置情報を入力可能とする。
【００５６】
その後、制御部４３は、入力部４５から粗調整用画像５５の表示位置情報が入力されたのを検知すると（ステップＳ３４）、入力された表示位置情報に基づいて、当該セル位置を中心に微調整用画像６６を表示するためのアドレスを算出して、そのアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する。そして、調整用画像メモリ４４に格納されている微調整用画像６６の画像データを、表示用画像メモリ４１に読み込む（ステップＳ３５）。次に、制御部４３は、表示領域メモリ４２に格納されたアドレス情報に基づいて図１５（ｂ）に示すように微調整用画像６６を表示する（ステップＳ３６）。これにより、観察者において、入力部４５に設けられた例えば移動キーの操作により、図１５（ｂ）に示すように、微調整用画像６６の表示位置を、表示素子２３上で移動させる調整操作を実行させる（ステップＳ３７）。この調整操作において、制御部４３は、入力部４５から表示位置移動情報が入力されると、その移動情報に基づいて表示素子２３上で微調整用画像６６の表示位置を移動させる。そして、例えば、図１７に示す所望の表示位置において、入力部４５に設けられた決定キー等の操作により表示位置の決定情報を入力可能とする。
【００５７】
その後、制御部４３は、入力部４５から微調整用画像６６の表示位置の決定情報が入力されたのを検知すると（ステップＳ３８）、当該決定時点における微調整用画像６６の表示位置のアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する（ステップＳ３９）。これにより、その後の通常モードにおいて、接眼光学部２６による視野範囲２６ａで有効画面サイズ３５の画像を観察することが可能となる。
【００５８】
本実施の形態によれば、有効画面サイズ３５に相当する微調整用画像６６を、観察者の操作により表示素子２３上で移動可能に表示して、観察者において所望の表示位置を決定させるようにしたので、表示領域３５ａの位置をより高精度で調整することが可能となるとともに、通常モードにおいては、観察者が設定した表示位置に画像が表示されるので、観察者は違和感なく画像を観察することが可能となる。
【００５９】
（第４実施の形態）
本発明の第４実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置においては、図７に示した調整用画像メモリ４４に、有効画面サイズ３５に相当する画面サイズの調整用画像の画像データを格納する。そして、調整モードにおいて、調整用画像メモリ４４に格納されている調整用画像を表示素子２３の所定の位置に表示し、その表示位置を入力部４５の操作により所望の表示位置に移動調整可能とする。
【００６０】
以下、本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置による調整モードの動作について、第１実施の形態で示した参照符号を使用して説明する。その他の構成および動作は、第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
図１８は、本実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置による調整モードの動作を示すフローチャートである。調整モードが選択された場合、制御部４３は、先ず、調整用画像メモリ４４に格納されている調整用画像の画像データを、表示用画像メモリ４１に読み込む（ステップＳ４１）。次に、制御部４３は、表示領域メモリ４２に格納されている表示領域のアドレス情報をリセットして（ステップＳ４２）、表示用画像メモリ４１に読み込んだ画像データからなる調整用画像を表示素子２３の所定の領域（例えば、中央部）に表示する（ステップＳ４３）。
【００６２】
これにより、観察者において、入力部４５に設けられた例えば移動キーの操作により、図１９に示すように、表示素子２３上で調整用画像７１の表示位置を移動させる調整操作を実行させる（ステップＳ４４）。この調整操作において、制御部４３は、入力部４５から表示位置移動情報が入力されると、第３実施の形態の場合と同様に、その移動情報に基づいて表示素子２３上で微調整用画像６６の表示位置を移動させる。そして、所望の表示位置において、入力部４５に設けられた決定キー等の操作により表示位置の決定情報を入力可能とする。
【００６３】
その後、制御部４３は、第３実施の形態の場合と同様に、入力部４５から調整用画像７１の表示位置の決定情報が入力されたのを検知すると（ステップＳ４５）、当該決定時点における調整用画像７１の表示位置のアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納する（ステップＳ４６）。これにより、その後の通常モードにおいて、接眼光学部２６による視野範囲２６ａで有効画面サイズ３５の画像を観察することが可能となる。
【００６４】
なお、上記の説明では、最初に調整用画像７１を表示する際、表示領域メモリ４２に格納されている表示領域のアドレス情報をリセットして、調整用画像７１を表示素子２３の所定の領域に表示するようにしたが、表示領域メモリ４２に格納されているアドレス情報をリセットすることなく、その表示領域に調整用画像７１を表示し、その表示位置を始点として位置調整を行い得るように構成することもできる。
【００６５】
本実施の形態によれば、有効画面サイズ３５に相当する画面サイズの調整用画像７１を用いて表示位置を調整するので、第３実施の形態の効果に加えて、調整用画像メモリ４４の容量を小さくでき、コストダウンが図れる利点がある。
【００６６】
（第５実施の形態）
本発明の第５実施の形態に係る頭部装着型画像表示装置においては、図７に示した調整用画像メモリ４４を省略し、有効画面サイズ３５に相当する画面サイズで表示素子２３に表示される入力画像データによる入力画像を、調整用画像として用いて、その表示位置を第４実施の形態の場合と同様にして移動調整可能とする。
【００６７】
図２０は、本実施の形態による頭部装着型画像表示装置の動作の概要を示すフローチャートである。図２０に示すように、本実施の形態では、通常モードでの動作中において（ステップＳ５１）、制御部４３は、動作モードが調整モードに切り替えられたか否かを判定し（ステップＳ５２）、調整モードに切り替えられた場合は、入力画像データによる入力画像の表示位置を、入力部４５による移動調整操作により調整可能とする（ステップＳ５３）。そして、表示位置が決定されたら（ステップＳ５４）、その表示位置のアドレス情報を表示領域メモリ４２に格納して（ステップＳ５５）、自動的に通常モードに移行し、以後は表示領域メモリ４２に格納されている表示位置に入力画像を表示する。その他の構成および動作は、第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００６８】
このように、入力画像データによる入力画像を調整用画像として用いれば、調整用画像メモリ４４を要しないので、よりコストダウンが図れる利点がある。
【００６９】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、図１および図２に示した構成では、観察光学部２２の観察者の視軸方向への投影断面の幅を、全体に亘って瞳孔３０ａの直径よりも小さくしたが、接眼光学部２６を含む導光部２５の導光先端部分のみを瞳孔３０ａの直径よりも小さくして、シースルー機能を持たせることもできる。
【００７０】
また、導光部２５は、画像光の入射端部側から射出端部側に向けて先細りとなるテーパ形状に限らず、図２１に模式図を示すように、表示素子２３の表示可能画面サイズからの画像光を入射可能に、入射端部側から射出端部側に向けて一様な大きさとすることもできる。勿論、この場合も、観察者の視軸方向への投影断面の幅を、瞳孔の直径よりも小さくして、シースルー機能を持たせることもできる。さらに、シースルー機能を持たせることなく、観察光学部２２を形成することもできる。さらに、導光部２５を省略して、接眼光学部２６に対向して表示素子２３を保持して、虚像を観察可能に構成することもできる。
【００７１】
さらに、上記第１〜５実施の形態で説明した調整モードのいずれかを観察者において選択可能にして、有効画面サイズの表示領域を調整するように構成することもできる。また、本発明は、図１および図２に示したような右眼タイプに限らず、左眼タイプとして構成することもできるし、映像表示部と観察光学部とが分離された分離型に限らず、これらが一体化された一体型の頭部装着型画像表示装置にも有効に適用できる。また、眼鏡装着型に限らず、図２３に示したような眼鏡一体型や、図２２に示したようなヘッドセット型の頭部装着型画像表示装置にも有効に適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  眼鏡
１１Ｒ  テンプル
１２Ｒ  右眼レンズ
１３Ｒ  鎧（智）
１４Ｒ  蝶番
１５Ｒ  ビス
２０  頭部装着型画像表示装置
２１  映像表示部
２１ａ  窓部
２２  観察光学部
２３  表示素子
２３ａ  表示可能画面サイズ
２４  取り付け部
２５  導光部
２６  接眼光学部
２６ａ  視野範囲
３０  眼球
３０ａ  瞳孔
３５  有効画面サイズ
３５ａ  表示領域
４１  表示用画像メモリ
４２  表示領域メモリ
４３  制御部
４４  調整用画像メモリ
４５  入力部
５１,７１  調整用画像
５５,６５  粗調整用画像
５６,６６  微調整用画像
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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