(57)【要約】      （修正有）【課題】装置を大型化することなくユーザーの目元を広範囲に撮影可能とした頭部装着装置を提供する。【解決手段】ユーザーの眼の近傍に配置され画像を表示する表示部６０と、表示部の近傍に配置されるとともにユーザーの眼の下方近傍に配置され、ユーザーの目元を下方から撮影する撮像部と、前記表示部と前記撮像部とが、少なくとも一部に共通の光学系を有し、さらに前記撮像部の画角が前記表示部の視認可能な画角よりも広い頭部装着装置１とした。【選択図】図１
2014022942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーの眼の近傍に配置され画像を表示する表示部と、
前記表示部の近傍に配置されるとともに前記ユーザーの眼の下方近傍に配置され、前記ユーザーの目元を下方から撮影する撮像部と、
を有する、頭部装着装置。
【請求項２】
前記表示部と前記撮像部とが、少なくとも一部に共通の光学系を有する、請求項１に記載の頭部装着装置。
【請求項３】
前記撮像部の画角が前記表示部の視認可能な画角よりも広い、請求項２に記載の頭部装着装置。
【請求項４】
前記撮像部の焦点距離が前記表示部の焦点距離よりも短い、請求項２に記載の頭部装着装置。
【請求項５】
前記撮像部の撮像方向を鉛直方向に移動させる移動機構を有する、請求項１又は２に記載の頭部装着装置。
【請求項６】
前記撮像部を介して取得した前記ユーザーの目元画像に基づいて前記表示部に表示される画像の大きさ及び位置の少なくとも一方が変更される、請求項１から５のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
【請求項７】
前記ユーザーの発した音声を取得する音声入力手段が前記表示部の近傍に設けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドマウントディスプレイにおいて、眼球を撮影することによりユーザーの視線を検出可能としたものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２７１４７０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、ユーザーの眼球に近接して配置されるヘッドマウントディスプレイでは、ユーザーの目元を広範囲に撮影しようとすると、装置が大型化するという課題があった。
【０００５】
本発明は、装置を大型化することなくユーザーの目元を広範囲に撮影可能とした頭部装着装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様は、ユーザーの眼の近傍に配置され画像を表示する表示部と、前記表示部の近傍に配置されるとともに前記ユーザーの眼の下方近傍に配置され、前記ユーザーの目元を下方から撮影する撮像部と、を有する、頭部装着装置である。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、装置を大型化することなくユーザーの目元を広範囲に撮影できる頭部装着装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの斜視図。
【図２】実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを背面側から見た斜視図。
【図３】実施形態に係るディスプレイ本体の水平断面図。
【図４】実施形態に係るヘッドバンドの動作説明図。
【図５】実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの装着形態を示す図。
【図６】（Ａ）は表示部の詳細を示す断面図、（Ｂ）は変形例に係る表示部を示す断面図。
【図７】実施形態に係るステレオイヤホンを示す斜視図。
【図８】ヘッドマウントディスプレイの機能ブロック図。
【図９】表示部における観察範囲と撮影範囲の説明図。
【図１０】表示パネルの表示領域を示す説明図。
【図１１】表示部の位置に応じた撮影形態を示す説明図。
【図１２】表示部により撮影されたユーザーの目元の画像を模式的に示す図。
【図１３】表示部における撮影範囲と観察範囲の関係を示す説明図。
【図１４】表示部における撮影範囲と観察範囲の関係を示す説明図。
【図１５】撮像素子の画角と選択範囲に関する説明図。
【図１６】実施形態に係る撮像領域と選択領域との関係を示す説明図。
【図１７】実施形態に係る観察範囲と撮影範囲を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（頭部装着装置）１の斜視図である。図２は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ１を背面側から見た斜視図である。図３は、本実施形態に係るディスプレイ本体２０の水平断面図である。図４は、本実施形態に係るヘッドバンドの動作説明図である。図５は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの装着形態を示す図である。図６（Ａ）は表示部６０の詳細を示す断面図である。
【００１１】
ヘッドマウントディスプレイ１は、ディスプレイ本体２０と、ユーザーの頭部に装着されディスプレイ本体２０を支持するヘッドバンド４０と、を備えた単眼式のヘッドマウントディスプレイである。本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１は、図５に示すように、両眼どちらでも使用可能である。図５（Ａ）には、ユーザーが右眼（右目）で表示部６０を見ている状態、図５（Ｂ）には左眼（左目）で見ている状態が示されている。
【００１２】
図２に示すように、ディスプレイ本体２０とヘッドバンド４０とは、連結ピン４１を介して着脱可能に構成されている。なお、図１及び図２では、ディスプレイ本体２０の長手方向をＹ軸方向、ヘッドバンド４０がユーザーの頭部を挟持する方向をＸ軸方向としている。
【００１３】
以下、ヘッドマウントディスプレイ１の各部の構成について詳細に説明する。
ディスプレイ本体２０は、主要回路を内蔵するとともに操作部や各種インタフェースを備えた装置本体部２１と、装置本体部２１の先端に連結された表示部６０とを有する。
【００１４】
装置本体部２１は、概略板状の筐体２１Ａ（図３参照）を有する。本実施形態では、装置本体部２１においてヘッドバンド４０との接続部が設けられている側の端部（図１，２に示す＋Ｙ側の端部）を基端部とし、この基端部と反対側の端部（−Ｙ側の端部）を先端部とする。また、装置本体部２１をヘッドバンド４０に装着した状態で、装置本体部２１のヘッドバンド４０側（＋Ｘ側）を内側、ヘッドバンド４０と反対側（−Ｘ側）を外側とする。
【００１５】
装置本体部２１の外面には、図１に示すように、メインスイッチ２８と、タッチスイッチ３４と、集音マイク２４とが、装置本体部２１（筐体２１Ａ）の長手方向に沿って配置されている。
メインスイッチ２８はディスプレイ本体２０の電源のオンオフ操作を行うスイッチである。タッチスイッチ３４は、表面に手指等で触れることによりヘッドマウントディスプレイ１の各種操作を行うことができるタッチパネルである。集音マイク２４は、環境音を収集する外部マイクである。
【００１６】
装置本体部２１内面の基端部側に、図２に示すように、耳元スピーカー２３と、オーディオコネクター２６と、連結孔３１を有するヘッドバンドヒンジ３２とが設けられている。装置本体部２１内面の中央部に心拍数センサー１３７が設けられている。装置本体部２１の内側面の先端部には通話マイク（音声入力手段）３７が設けられている。本実施形態の場合、通話マイク３７は表示部６０の近傍（装置本体部２１における表示部６０寄りの位置）に配置されている。通話マイク３７は表示部６０に設けられていてもよい。
【００１７】
耳元スピーカー２３は、ユーザーの耳の近傍に配置される。耳元スピーカー２３からユーザーに音声情報が伝えられる。オーディオコネクター２６は、例えば図７に示すイヤホンが接続される音声入出力端子である。ヘッドバンドヒンジ３２はヘッドバンド４０とのジョイント部である。通話マイク３７にはユーザーの音声が入力される。
【００１８】
心拍数センサー１３７は、ユーザーの顔の表面に接触させることでユーザーの心拍数を測定するセンサーである。心拍数センサー１３７は、発光ダイオード等を備えた発光部と、ユーザーの皮膚内部で反射した光を検知する受光部とを有する。心拍数センサー１３７は、血流の変化による反射光量の変化を検出することで心拍数をカウントする。心拍数センサー１３７はユーザーの眼の近くに配置されるが、発光部から赤外域の光を射出させる構成とすればユーザーにまぶしさを感じさせることはない。
【００１９】
装置本体部２１の基端部側の側端面には、ＵＳＢコネクター２５と、操作スイッチ３０と、ビデオコネクター２７とが設けられている。
ＵＳＢコネクター２５はＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイスの接続端子である。本実施形態では、例えば不図示のリモコン（リモートコントローラー）が接続される。
操作スイッチ３０は、例えばトラックボールやスティックなどのポインティングデバイスである。操作スイッチ３０は表示部６０に表示される画面に正対するように設けられている。これにより、操作スイッチ３０における操作の左右方向と、上記画面の左右方向とが一致するので、ユーザーは画面を見ながら直感的に操作スイッチ３０を操作することが可能である。
ビデオコネクター２７は映像入出力端子である。
【００２０】
図３に示すように、装置本体部２１には、筐体２１Ａの長手方向に沿って延びる板状の回路基板２９と、バッテリー３３とが内蔵されている。回路基板２９には、図示略の制御回路、電源回路等が実装されており、図示略の配線を介してディスプレイ本体２０の各部と電気的に接続されている。
【００２１】
装置本体部２１の外面に露出するタッチスイッチ３４の内側には、液晶パネルからなる表示パネル３６と、バックライト３５とが配置されている。本実施形態では、表示パネル３６の表示画像がタッチスイッチ３４を透過して表示される。表示パネル３６及びバックライト３５を、有機ＥＬパネルや電気泳動パネルとしてもよい。
【００２２】
ヘッドバンドヒンジ３２は、筐体２１Ａに設けられた凹曲面状の収容部３２ａと、収容部３２ａに嵌合された球状部３２ｂとからなるボールジョイントである。球状部３２ｂは、球面状の側面部と、この側面部を挟むように互いに平行に形成された２つの平面部とを有する。２つの平面部を垂直に貫くように連結孔３１が形成されている。連結孔３１は軸方向視で六角形状に形成されている。連結孔３１にヘッドバンド４０の連結ピン４１が挿入されることによりディスプレイ本体２０とヘッドバンド４０とが連結される。
【００２３】
ヘッドバンドヒンジ３２を備えていることで、ディスプレイ本体２０は、図１に示したＡ方向（ヘッドバンドヒンジ３２を中心とするＸ軸回り）に回動させることができる。本実施形態において、ディスプレイ本体２０の回転可能範囲は２７０°程度とされる。このＸ軸回りの回転動作により、図５（Ａ）に示す右眼で画像を観察する形態と、図５（Ｂ）に示す左眼で画像を観察する形態との切替機能が実現される。
【００２４】
またヘッドバンドヒンジ３２はボールジョイントであるため、ディスプレイ本体２０は図１に示すＢ方向（ヘッドバンドヒンジ３２を中心とするＺ軸回り）に揺動させることもできる。この揺動操作により、ディスプレイ本体２０のユーザーの眼や耳に対する位置を調整することができる。
【００２５】
ヘッドバンドヒンジ３２近傍の心拍数センサー１３７は、装置本体部２１の内面から突出するように設けられ、ヘッドマウントディスプレイ１の装着時にユーザーの顔の表面に当接可能とされている。バッテリー３３は一次電池、二次電池のいずれであってもよい。
【００２６】
表示部６０は、図１及び図２に示すように、装置本体部２１の先端部に連結されている。本実施形態において、表示部６０のヘッドバンド４０側を内側、ヘッドバンド４０と反対側を外側とする。表示部６０は、上面視（Ｚ軸視）において湾曲した形状を有するアーム部材であり、装置本体部２１との連結部から先端側へ向かうに従って内側へ湾曲する形状を有する。表示部６０の内面に、ファインダー開口部６７が設けられている。表示部６０の外面には、カメラ６４が設けられている。
【００２７】
図３に示すように、表示部６０は、ディスプレイヒンジ６１を介して装置本体部２１と連結されている。ディスプレイヒンジ６１は、表示部６０の筐体６０Ａに形成された凹曲面状の収容部６１ａと、装置本体部２１に形成され収容部６１ａに嵌合された球状部６１ｂとからなるボールジョイントである。
【００２８】
装置本体部２１の球状部６１ｂは、装置本体部２１の外面先端部に形成された筐体２１Ａの長手方向に対して斜めに延びる傾斜面に、この傾斜面の法線方向（図３のＹ’軸方向）に突出するようにして設けられている。表示部６０は、ディスプレイヒンジ６１の球状部６１ｂに対してＹ’軸回りに自由に回転させることができる。
【００２９】
ディスプレイヒンジ６１の球状部６１ｂには、球状部６１ｂを高さ方向（Ｙ’軸方向）に貫通する貫通孔６１ｃが形成されている。貫通孔６１ｃを介して、表示部６０の内部と装置本体部２１の内部とが連通されている。貫通孔６１ｃには不図示のケーブルが挿通される。挿通されたケーブルを介して回路基板２９と表示部６０の各部とが電気的に接続される。
【００３０】
表示部６０は、図６（Ａ）に示すように、バックライト６２、表示パネル６３、第１プリズム６５ａ、第２プリズム６５ｂ、反射ミラー６６、ファインダー開口部６７、結像レンズ７１、撮像素子（撮像部）７２、１／４波長板７５を含んで構成されている。
【００３１】
プリズム６５は、上面視（Ｚ軸視）で略三角形状の第１プリズム６５ａと第２プリズム６５ｂとを互いの面で貼り合わせた構成を有する。この貼り合わせ面以外の第１プリズム６５ａの他の二面のうち、一方の面に対向する位置に、液晶パネルからなる表示パネル６３が設けられている。表示パネル６３の背面に表示パネル６３を透過照明するバックライト６２が配置されている。第１プリズム６５ａの他方の面に対向する位置に反射ミラー６６が配置されている。反射ミラー６６は、ファインダー開口部６７のほぼ正面に位置する。
【００３２】
第２プリズム６５ｂの貼り合わせ面以外の他の二面のうち、一方の面はファインダー開口部６７に配置されたファインダー接眼面である。第２プリズム６５ｂの他方の面に対向する位置には結像レンズ７１を介して撮像素子７２が対向配置されている。
【００３３】
表示パネル６３に表示された画像は、第１プリズム６５ａ、反射ミラー６６、第２プリズム６５ｂを介してファインダー開口部６７から射出され、ユーザーに観察される。また、ファインダー開口部６７を見ている画像は、第２プリズム６５ｂ及び結像レンズ７１を介して撮像素子７２上に結像される。
なお、撮像素子７２を介して取得された撮像画像は、ユーザーの視線の方向や瞬き、表情の解析、表示部６０の姿勢の解析に用いる。撮像画像には、眼の周辺画像が含まれている。なお、バックライト６２は、撮像素子７２により眼の周辺画像を撮影する際の補助照明としても利用されてもよい。
【００３４】
図３に戻り、カメラ６４は、例えば５００万画素〜１０００万画素の撮像素子を有し、オートフォーカス動作が可能に構成される。カメラ６４は、その撮像素子の受光面に結像した画像（光学像）を撮影する。カメラ６４は、例えば、ユーザーにとっての正面方向を撮影することができる。なお、撮影された画像は、動画形式または静止画形式のいずれで信号処理されてもよい。
【００３５】
前方ライト６８は、例えばＬＥＤライトである。前方ライト６８は、赤、緑、青の各色の発光素子を有し、任意の色を任意のタイミングで発光させることが可能に構成してもよい。前方ライト６８は、発光色や発光タイミングにより外部に対して情報を表示する装置として用いてもよく、カメラ６４で撮影する際の照明装置として用いてもよい。
撮像素子７２は、その受光面に結像した画像（光学像）を撮影する。撮像素子７２は、例えば、ユーザーの顔を撮影することができる。なお、撮影された画像は、動画形式または静止画形式のいずれで信号処理されてもよい。
【００３６】
また、図３では図示を省略したが、本実施形態に係る表示部６０にはレーザー発信器が設けられている。レーザー発信器は、例えば前方ライト６８の近傍に設けることができる。レーザー発信器から射出される例えば赤色レーザー光を前方に照射することで、レーザー光によるポインティング（指標の表示）が可能である。
【００３７】
次に、ヘッドバンド４０について、図２及び図４を参照しつつ説明する。
ヘッドバンド４０は、図２に示すように、ユーザーの頭部を挟持する一対のヘッドパット（装着部材）４６、４７と、第１ヘッドバンド４３と、第２ヘッドバンド４４と、回動機構５６、５７とを備えている。
【００３８】
第１ヘッドバンド４３は、全体として円弧状を成す弾性部材である。第１ヘッドバンド４３の頂部に、第１ヘッドバンド４３を折り曲げるためのジョイント部４３ａが設けられている。第１ヘッドバンド４３の両端には、回動機構５６、５７を構成する軸受部４３ｂ、４３ｃがそれぞれ設けられている。軸受部４３ｂ、４３ｃよりもさらにバンド先端側に、ヘッドパット４６、４７が接続される軸受部４３ｄ、４３ｅが設けられている。
【００３９】
第２ヘッドバンド４４は、全体として円弧状を成す弾性部材である。第２ヘッドバンド４４の頂部には、第２ヘッドバンド４４を折り曲げるためのジョイント部４４ａが設けられている。第２ヘッドバンド４４の両端には、それぞれ回動機構５６、５７を構成する軸部材４４ｂ、４４ｃが設けられている。
【００４０】
また本実施形態において、第２ヘッドバンド４４は、ステンレス等の金属からなるバネ部材４８の表面を樹脂等の柔軟な材料で被覆した構成を有する。この第２ヘッドバンド４４のバネ部材４８においてユーザーの頭部を挟持するバネ力を発生させる。また第２ヘッドバンド４４は第１ヘッドバンド４３と比較して広い幅に形成されている。ジョイント部４４ａの形成部分は他のバンド部分よりもさらに広く形成された標章表示部４９とされている。標章表示部４９には、シールや印刷により製品タグ等が付される。なお、第２ヘッドバンド４４の全体を金属で形成してもよい。
【００４１】
ヘッドパット４６は、板状の支持板４６ａと、支持板４６ａの一面側に設けられた断面アーチ状の弾性部材４６ｂとを有する。支持板４６ａの弾性部材４６ｂと反対側の面に、当該面に垂直な姿勢で概略六角柱状の連結ピン４１が立設されている。連結ピン４１は、第１ヘッドバンド４３の一方の先端に設けられた軸受部４３ｄに軸支されている。これにより、ヘッドパット４６は連結ピン４１回りに回転可能である。
【００４２】
ヘッドパット４７は、板状の支持板４７ａと、支持板４７ａの一方の面に設けられた断面アーチ状の弾性部材４７ｂとを有する。支持板４７ａの弾性部材４７ｂと反対側の面には、軸部材４７ｃが設けられている。軸部材４７ｃは、第１ヘッドバンド４３の先端に設けられた軸受部４３ｅに軸支されている。これにより、ヘッドパット４７は、軸部材４７ｃ回りに回転可能である。
【００４３】
この構成により、第２ヘッドバンド４４は、回動機構５６によって第１ヘッドバンド４３から離れる方向に回動付勢される一方、回動機構５７によって第１ヘッドバンド４３に対して所定角度以内の範囲に回動規制される。これにより、第２ヘッドバンド４４は第１ヘッドバンド４３に対して所定の角度となるように保持される。したがって、回動機構５６、５７は、ヘッドバンド４０における角度保持機構として機能する。
【００４４】
次に、以上の構成を備えたヘッドマウントディスプレイ１におけるヘッドバンドの動作等について、図４、図５を参照しつつ説明する。以下、ユーザーにとっての右側を「ユーザーの右側」と称する。また、ユーザーにとっての左側を「ユーザーの左側」と称する。また、ユーザーにとっての上側を「ユーザーの上側」と称する。また、ユーザーにとっての下側を「ユーザーの下側」と称する。また、ユーザーにとっての時計回り方向を「時計回り方向」と称する。また、ユーザーにとっての反時計回り方向を「反時計回り方向」と称する。
【００４５】
図５に示したように、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１は、図５（Ａ）に示す右眼観察形態と、図５（Ｂ）に示す左眼観察形態を切り替えて使用することができる。ここで、右眼観察形態とは、ユーザーが右眼で表示部６０を観察する形態である。また、左眼観察形態とは、ユーザーが左眼で表示部６０を観察する形態である。
【００４６】
例えば、右眼観察形態から左眼観察形態へ切り替えるには、まず、ヘッドバンド４０に連結されたディスプレイ本体２０を、ヘッドバンドヒンジ３２（図２参照）の回転軸回り（図５に示すＡ方向）に１８０°程度回転させる。さらに、ヘッドバンド４０において、回動機構５６及び５７（図４参照）の軸回りに第２ヘッドバンド４４を揺動させることで、第２ヘッドバンド４４の位置と第１ヘッドバンド４３の位置との前後関係を入れ替える。この操作により、図５（Ｂ）に示すように、ユーザーの左眼側にディスプレイ本体２０が配置され、第２ヘッドバンド４４がユーザーの後頭部側に配置された左眼観察形態に切り替えられる。
【００４７】
本実施形態では、図４に示すように、第１ヘッドバンド４３の円弧高さｒ１を、第２ヘッドバンド４４の円弧高さｒ２よりも小さくしている。これにより、第２ヘッドバンド４４を第１ヘッドバンド４３と交差させるように移動させても、互いに干渉することなく円滑に前後を入れ替えることができる。
【００４８】
図４に示す円弧高さｒ１は、同軸に配置された回動機構５６、５７の回転軸Ｄの中央位置Ｃから第１ヘッドバンド４３までの距離の最大値である。また円弧高さｒ２は、回転軸Ｄの中央位置Ｃから第２ヘッドバンド４４までの距離の最大値である。
なお、第１ヘッドバンド４３の円弧高さｒ１を第２ヘッドバンド４４の円弧高さｒ２よりも大きくし、第２ヘッドバンド４４を第１ヘッドバンド４３の内側で揺動させる構成としてもよい。
【００４９】
図７は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイに付属のステレオイヤホンを示す斜視図である。
ステレオイヤホン１００は、コネクター１０１と、ケーブル１０２と、第１スピーカー１０３と、第２スピーカー１０４と、集音マイク１０５と、複数のクリップ１０６とを有する。
【００５０】
コネクター１０１はケーブル１０２の一方の端部に設けられている。コネクター１０１は、一般的な４極φ３．５ｍｍのミニプラグである。４極の内訳は、集音マイク１０５、第１スピーカー１０３、第２スピーカー１０４、グランド（ＧＮＤ）である。ケーブル１０２は、コネクター１０１の近傍において二分岐され、分岐されたケーブルの先端に第１スピーカー１０３が設けられている。ケーブル１０２の他方の端部には、第２スピーカー１０４と集音マイク１０５とが設けられている。複数のクリップ１０６は、ケーブル１０２上に所定の間隔で配置されている。
【００５１】
ステレオイヤホン１００は、コネクター１０１をディスプレイ本体２０のオーディオコネクター２６に接続して使用される。ステレオイヤホン１００が接続されると、ディスプレイ本体２０の耳元スピーカー２３と、表示部６０の通話マイク３７は無効化される。また表示部６０の前方スピーカー７０も必要に応じて無効化される。そして、ステレオイヤホン１００の第１スピーカー１０３、第２スピーカー１０４、及び集音マイク１０５が有効化される。
【００５２】
ステレオイヤホン１００の第１スピーカー１０３は、ディスプレイ本体２０が配置された側のユーザーの耳に装着され、第２スピーカー１０４は第１スピーカー１０３と反対側の耳に装着される。このとき、ケーブル１０２は、クリップ１０６によって第２ヘッドバンド４４に固定することができる。
【００５３】
また、ステレオイヤホン１００の集音マイク１０５と、ディスプレイ本体２０において筐体２１Ａの外側面に設けられた集音マイク２４とにより、ステレオ録音が可能である。例えば、図５（Ａ）に示すようにディスプレイ本体２０が右眼側に配置されているとすれば、ディスプレイ本体２０の集音マイク２４はユーザーの右側の音を収集し、左耳に装着された集音マイク１０５はユーザーの左側の音を収集する。
また、右眼観察形態では、ステレオイヤホン１００の第１スピーカー１０３から右チャンネルの音声が出力され、第２スピーカー１０４からは左チャンネルの音声が出力される。
【００５４】
一方、図５（Ｂ）に示すようにユーザーの左眼側にディスプレイ本体２０が配置されている場合には、ディスプレイ本体２０の集音マイク２４がユーザーの左側の音を収集し、右耳に装着された集音マイク１０５がユーザーの右側の音を収集する。左眼観察形態では、ステレオイヤホン１００の第１スピーカー１０３から左チャンネルの音声が出力され、第２スピーカー１０４からは右チャンネルの音声が出力される。
【００５５】
図８は、ヘッドマウントディスプレイ１の機能ブロック図である。
ヘッドマウントディスプレイ１には、処理部１２３を中心として種々の電気回路が備えられている。処理部１２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、ヘッドマウントディスプレイ１の各種回路と接続されるとともに、ヘッドマウントディスプレイ１を総合的に制御する。
【００５６】
本実施形態の場合、処理部１２３には、エンコーダー１２９及びデコーダー１２１、電源回路１２０、操作スイッチ３０、フラッシュメモリー１２２、ＢＴ通信回路１３０、ＷｉＦｉ通信回路１３１、加速度センサー１３２、地磁気センサー１３３、前方ライト６８、３Ｇ／ＬＴＥ通信回路１３８、レーザー発信器７３、角速度センサー１３４、ＧＰＳセンサー１３５、温湿度センサー１３６、心拍数センサー１３７、メモリー１２７、メインスイッチ２８、タッチスイッチ３４が接続されている。
【００５７】
エンコーダー１２９は音声信号及び映像信号を所定方式の音声データ及び映像データにエンコード（符号化）する。エンコーダー１２９には、カメラ６４、撮像素子７２、集音マイク２４、通話マイク３７、オーディオコネクター２６、ビデオコネクター２７が接続されている。
【００５８】
エンコーダー１２９には、集音マイク２４及び通話マイク３７から入力される音声信号、カメラ６４から入力される映像信号、オーディオコネクター２６から入力される音声信号、ビデオコネクター２７から入力される映像信号、及び、ユーザーの目元を撮影する撮像素子７２の映像信号が入力される。エンコーダー１２９に入力された音声信号及び映像信号は音声データ及び映像データにエンコードされた後、処理部１２３に入力される。入力された音声データ及び映像データは、処理部１２３による再生動作に用いられたり、フラッシュメモリー１２２に記録される。
【００５９】
デコーダー１２１は、音声データ及び映像データを音声信号及び映像信号にデコード（復号化）する。デコーダー１２１には、ＬＣＤドライバ１２５、スピーカーアンプ１６２、オーディオコネクター２６、及びビデオコネクター２７が接続されている。ＬＣＤドライバ１２５は液晶パネル用の駆動制御装置であり、表示パネル３６及び表示パネル６３に接続されている。スピーカーアンプ１６２は音声信号を増幅してスピーカーに出力する装置であり、耳元スピーカー２３及び前方スピーカー７０に接続されている。
【００６０】
映像データを再生する場合、フラッシュメモリー１２２に記録された映像データ、あるいはエンコーダー１２９から入力される映像データは、処理部１２３を介してデコーダー１２１に入力される。デコーダー１２１に入力された映像データは、映像信号にデコードされた後、ＬＣＤドライバ１２５を介して表示パネル３６、６３に供給される。そして、映像信号が入力された表示パネル３６又は表示パネル６３に映像データに基づく映像が表示される。また、デコーダー１２１からビデオコネクター２７に出力される映像信号は、ビデオコネクター２７を介して外部機器に出力される。
【００６１】
また映像の表示に際して、処理部１２３は、必要に応じて表示パネル３６用のバックライト３５、及び表示パネル６３用のバックライト６２を点灯させる。ＢＬドライバ１２６は、バックライト用の駆動制御装置であり、バックライト３５及びバックライト６２に接続されている。処理部１２３は、ＢＬドライバ１２６に駆動信号を送信し、ＢＬドライバ１２６はバックライト３５、６２を個々に点灯させる。
【００６２】
音声データを再生する場合、フラッシュメモリー１２２に記録された音声データ、あるいはエンコーダー１２９から入力される音声データは、処理部１２３を介してデコーダー１２１に入力される。デコーダー１２１に入力された音声データは、音声信号にデコードされた後、スピーカーアンプ１６２を介して耳元スピーカー２３及び前方スピーカー７０のいずれか一方、又は両方に出力される。そして、音声信号を入力された耳元スピーカー２３又は前方スピーカー７０から音声が出力される。また、デコーダー１２１からオーディオコネクター２６に出力される音声信号は、オーディオコネクター２６を介してステレオイヤホン１００に出力される。
【００６３】
本実施形態の場合、耳元スピーカー２３及び前方スピーカー７０は、モノラル音声の使用を想定しており、耳元スピーカー２３及び前方スピーカー７０からは左右の音声信号が合成された音が発せられる。
【００６４】
一方、ステレオイヤホン１００に音声信号が出力される場合、第１スピーカー１０３及び第２スピーカー１０４のそれぞれ左チャンネル又は右チャンネルの音が出力される。ここで、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１は左右両用であるため、装着位置に応じてステレオイヤホン１００への音声信号のチャンネルが切り替わる。すなわち、ディスプレイ本体２０が右眼に装着されている場合には、第１スピーカー１０３に右チャンネル、第２スピーカー１０４に左チャンネルの音が出力される。ディスプレイ本体２０が左眼に装着されている場合には第１スピーカー１０３に左チャンネル、第２スピーカー１０４に右チャンネルの音が出力される。
【００６５】
メモリー１２７には、処理部１２３によって実行される制御プログラムが記憶されている。
全体の電源のオンオフを行うメインスイッチ２８や、画面内でのポインティング操作を行うための操作スイッチ３０、あるいはタッチ操作により各種操作を行うタッチスイッチ３４がユーザーにされると、これらのスイッチから操作に基づく制御信号が処理部１２３へ出力される。処理部１２３は、制御信号により操作を検出し、上記の制御プログラムに規定された動作を実行する。
【００６６】
ＢＴ通信回路１３０は、他の機器とのBluetooth（登録商標）通信を行うための通信回路である。ＷｉＦｉ通信回路１３１は、他の機器との無線ＬＡＮ通信（IEEE 802.11）を行うための通信回路である。３Ｇ／ＬＴＥ通信回路１３８は、他の機器との移動通信を行うための通信回路である。
【００６７】
加速度センサー１３２はヘッドマウントディスプレイ１の傾き検出に用いられる。加速度センサー１３２は例えば３軸センサーであり、重力加速度を検出する。加速度センサー１３２は、例えば装置本体部２１に設けられている。ヘッドマウントディスプレイ１は、加速度センサー１３２の鉛直方向（Ｚ軸方向）の出力値に基づいて、右眼観察形態と左眼観察形態を検出することが可能である。
【００６８】
地磁気センサー１３３はヘッドマウントディスプレイ１の方角検出に用いられる。角速度センサー（ジャイロセンサー）１３４はヘッドマウントディスプレイ１の回転検出に用いられる。ＧＰＳセンサー１３５はＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した測位検出に用いられる。温湿度センサー１３６は環境の温度、湿度の検出に用いられる。心拍数センサー１３７はユーザーの頬に接触し、ユーザーの心拍数を検出する。
【００６９】
次に、本実施形態に係る表示部６０の作用効果について、図６（Ａ）、図９、及び図１０を参照しつつ説明する。図９は、表示部６０における観察範囲と撮影範囲の説明図である。図１０は、表示パネル６３の表示領域Ｓｄを示す説明図である。
【００７０】
なお、図９では、図６に示す反射ミラー６６を、光学的に等価な凸レンズとして表示している。また図９に示す一点鎖線は結像レンズ７１の光軸である。また図１０において、表示領域Ｓｄは、幅Ｓｗ（例えば８００画素）、高さＳｈ（例えば６００画素）の矩形状の領域である。
【００７１】
図６（Ａ）に示す表示部６０において、表示パネル６３に表示された画像は、以下のようにしてユーザーに視認される。
表示パネル６３にはバックライト６２から照明光が入射する。表示パネル６３に入射した照明光は、表示パネル６３で変調された後、第１プリズム６５ａに向けて射出される。このとき、表示パネル６３を透過して第１プリズム６５ａに入射する光線Ｈは、液晶パネルに備えられた偏光板の偏光方向に沿った方向の直線偏光（ここではＳ偏光とする。）である。
【００７２】
光線Ｈは、第１プリズム６５ａの裏面６５ｄにおいて全反射されて光線Ｉとなる。光線Ｉは第１プリズム６５ａと第２プリズム６５ｂの接合面６５ｃに入射する。接合面６５ｃには、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光（Ｓ偏光と直交する振動方向を有する直線偏光）を透過する偏光反射膜（ビームスプリッター）が形成されている。Ｓ偏光である光線Ｈは、接合面６５ｃで反射して光線Ｊとなる。光線Ｊは、裏面６５ｄを透過して１／４波長板７５に入射する。
【００７３】
１／４波長板７５に入射した光線Ｊは、１／４波長板７５により進行方向に対して右回りの円偏光に変換される。１／４波長板７５から射出された光線Ｊは、反射ミラー６６で反射され、左回りの円偏光である光線Ｋとなる。その後、光線Ｋは、１／４波長板７５を再び透過することにより、Ｐ偏光となる。Ｐ偏光に変換された光線Ｋは、接合面６５ｃのビームスプリッターを透過し、ファインダー開口部６７からユーザーの眼の方向へ射出される。以上により、ユーザーは、表示パネル６３上に表示された画像データを、ファインダー開口部６７越しに観察することができる。
【００７４】
一方、ファインダー開口部６７からプリズム６５に入射する光線Ｌは、そのＳ偏光成分が接合面６５ｃのビームスプリッターで反射され、Ｓ偏光の光線Ｍとなる。光線Ｍは、第２プリズム６５ｂにおける前面６５ｅで全反射され、光線Ｎとなる。光線Ｎは、結像レンズ７１により撮像素子７２の撮像面に集光される。以上により、ファインダー開口部６７を介した撮影が可能である。例えば、ファインダー開口部６７がユーザーの眼の前面に配置された場合、撮像素子７２により、ユーザーの眼の周辺画像（光学像）を取得することができる。
【００７５】
上記に説明した表示パネル６３の観察可能範囲と、撮像素子７２の撮影可能範囲は、図９に示す範囲となる。図９に示す観察範囲６７ａは、反射ミラー６６から光線Ｋが射出され、ファインダー開口部６７によって光線Ｋが遮られることなくユーザーの眼に入る範囲である。すなわち、観察範囲６７ａの内側にユーザーの眼が配置されていれば、ファインダー開口部６７を介して表示領域Ｓｄの全体を視認することができる。一方、撮影範囲６７ｃは、ファインダー開口部６７を介して結像レンズ７１に入射可能な光線Ｌの範囲である。撮影範囲６７ｃの内側にユーザーの眼が配置されていれば、撮像素子７２によりユーザーの眼を撮影可能である。
【００７６】
本実施形態の場合、図９に示すように、結像レンズ７１の焦点距離が、反射ミラー６６（凸レンズで図示）の焦点距離よりも短く設定されている。これにより、撮像素子７２で撮影可能な撮影範囲６７ｃが観察範囲６７ａよりも広くなる。したがって、ユーザーが表示パネル６３を観察できる位置にいれば、確実にユーザーの眼とその周囲を撮影することができる。
【００７７】
以上に説明した構成を備えた本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１では、図５に示したように、表示部６０がユーザーの眼の下方近傍に配置されている。より詳しくは、ユーザーの眼と口の間の頬の前方に表示部６０が配置されている。これにより、ディスプレイ本体２０を大型化することなく、ユーザーの眼の周辺を広範囲に撮影可能とされている。以下、かかる作用効果について、図１１を参照しつつ説明する。
【００７８】
図１１（Ａ）は、眼の正面に表示部６０を配置して、眼を含む周辺の画像を撮影する形態を示す図である。図１１（Ｂ）は、本実施形態に係る眼の下側に表示部６０を配置して、眼を下から撮影する形態を示す図である。図１２は、表示部６０により撮影されたユーザーの目元の画像を模式的に示す図である。
【００７９】
図１１において、ユーザーの下瞼から眉毛までの幅Ｌ１１は４０［ｍｍ］である。図１１では、ユーザーの顔を横から見た場合における、上下方向をＺ軸方向と、前後方向をＹ軸方向と称する。また図１１では、表示部６０のうち、説明に必要な結像レンズ７１と撮像素子７２のみを図示した。
【００８０】
図１１（Ａ）に示すように、眼の正面に表示部６０（結像レンズ７１、撮像素子７２）を配置した場合、ユーザーの下瞼から眉毛までを撮影するためには、幅Ｌ１１以上の長さの範囲（例えば、幅Ｌ３１の範囲）を撮影できるまで、結像レンズ７１をユーザーの顔から遠ざける必要がある。例えば、幅Ｌ３１は７０［ｍｍ］である場合、幅Ｌ３１の範囲を撮影するには、ユーザーの眼から結像レンズ７１の中心までの距離Ｌ２１は、８５［ｍｍ］必要である。
【００８１】
なお、距離Ｌ２１は、図６（Ａ）に示した光学系における第１プリズム６５ａ、第２プリズム６５ｂ等の光路長も含んでいる。仮に、第１プリズム６５ａ、第２プリズム６５ｂ等の光路長の合計が２０［ｍｍ］であるとすると、ユーザーの顔からＹ軸方向に６５（＝８５−２０）［ｍｍ］だけ、表示部６０を遠ざける必要がある。
【００８２】
一方、図１１（Ｂ）に示すように、ユーザーの眼の下方に表示部６０が配置されている場合、ユーザーの下瞼から眉毛までの幅Ｌ１１の範囲を撮影するためには、幅Ｌ６１の範囲を撮影できればよい。図１１（Ｂ）に示す配置では、ユーザーの目元を下から煽るように撮影しているため、幅Ｌ６１は、図１１（Ａ）に示した幅Ｌ３１より短くなる。具体的に、幅Ｌ３１が７０［ｍｍ］であったのに対して、幅Ｌ６１は２０［ｍｍ］あればよい。この撮影に必要な２０［ｍｍ］の範囲を確保するために必要な撮影距離（距離Ｌ５１）は４５［ｍｍ］である。
【００８３】
そして、第１プリズム６５ａ、第２プリズム６５ｂ等の光路長の合計が２０［ｍｍ］である場合、表示部６０は、ユーザーの眼から２５［ｍｍ］だけ遠ざければよいことになる。また、Ｙ軸方向（水平方向）に対して表示部６０が角度βだけ下方に傾けた状態で配置されている場合、顔から結像レンズ７１までのＹ軸方向の距離（顔の前方への距離）は、距離Ｌ５１（４５［ｍｍ］）にｃｏｓβが乗算された値となる。
【００８４】
図１２（Ａ）は、図１１（Ｂ）に示す下方位置からユーザーの目元を撮影したときの取得画像を示す図である。ユーザーの目元を下方から撮影した場合、ユーザーの眼の幅Ｌ４１（水平方向の寸法）に対して、眼と眉毛の距離が実際よりも狭く写る。これにより、眼と眉毛の距離が離れすぎない適切な範囲を容易に撮影することができ、多くの情報を含むユーザーの目元画像を容易に取得することができる。
なお、幅Ｌ４１は、撮像素子７２の解像度が、図示の横方向に６４０画素である場合に、３５０画素程度である。
【００８５】
このように、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１では、表示部６０がユーザーの眼の下方近傍に配置されていることで、ユーザーの眼の周辺画像を、ユーザーの顔に近い位置から撮影することができる。これにより、表示部６０を顔から遠ざけるための機構が不要になり、また結像レンズ７１の広角化等も不要であることから、ディスプレイ本体２０が大型化されることはない。
【００８６】
また、表示部６０が眼の正面に配置されないことから、ユーザーが正面を見たときに、表示部６０により視野が遮られることがない。これにより、表示部６０を見ていない状態のユーザーの視線を、眉毛や目元の様子、眼球の動きから検出することも可能である。
さらに、表示部６０がユーザーの眼の下方近傍に配置されることで、表示部６０の近傍に設けられた通話マイク３７がユーザーの口元に近づく。したがって本実施形態によれば、通話マイク３７を介して良好な音声情報を取得することが可能である。
【００８７】
（ユーザーの位置に応じた表示制御）
上述したように、図９に示す観察範囲６７ａ内にユーザーの眼が配置されていれば、ユーザーは表示パネル６３の全体を観察することができる。その一方で、ユーザーが観察範囲６７ａから外れると、観察可能な領域が狭くなる。そこで、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１では、ユーザーの位置に応じて表示パネル６３の表示状態を制御することで、ユーザーが観察可能な領域を最大限確保できるようにした。以下、かかる構成について図面を参照しつつ説明する。
【００８８】
［ユーザーの眼が離れている場合］
まず、ユーザーの眼がファインダー開口部６７から離れた位置にある場合について、図１０、図１２、及び図１３を参照しつつ説明する。図１２（Ｂ）は、ファインダー開口部６７に対してユーザーの眼が離れている場合の目元画像の一例を示す図である。図１３は、表示部６０における撮影範囲と観察範囲の関係を示す説明図である。
【００８９】
本例では、図１３に示すように、ユーザーの眼ｅｙｅが、観察範囲６７ａの外側に配置される。図１３において、ユーザーの眼ｅｙｅは光軸ＣＴ上に配置されている。ユーザーの眼ｅｙｅとファインダー開口部６７との距離は、距離Ｐ１よりも大きく、距離Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）以下の範囲である。
【００９０】
このとき、図１２（Ｂ）に示すように、ユーザーの目元画像におけるユーザーの眼の大きさが、図１２（Ａ）と比較して小さくなる。したがって、例えば、目元画像におけるユーザーの眼の幅Ｌ７１が、所定値（例えば３００画素）以下である場合に、ヘッドマウントディスプレイ１（処理部１２３）において、ユーザーの眼と表示部６０との距離が遠いと判定することができる。
【００９１】
図１３に示す状態において、ユーザーは、表示領域Ｓｄの周辺部分についてはファインダー開口部６７に遮られてしまうため観察できないが、中央部分（図１０に示す幅Ｔｗ、高さＴｈの矩形状の表示領域Ｔｄ）は観察可能である。そこで、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１では、ユーザーの眼が離れていると判定された場合に、縮小率ηで縮小した画像を、表示パネル６３の表示領域Ｔｄに表示させる。表示領域Ｔｄに表示される画像の縮小率ηは、下記の式（１）により表される。
【００９２】
η  ＝  Ｌ７１／Ｌ４１  ・・・（１）
【００９３】
例えば、図１２（Ａ）におけるユーザーの眼の幅Ｌ４１が３５０画素であり、図１２（Ｂ）におけるユーザーの眼の幅Ｌ７１が２２０画素である場合に、ヘッドマウントディスプレイ１は、約０．６３倍（＝（Ｌ７１／Ｌ４１）＝（Ｔｈ／Ｓｈ）＝（Ｔｗ／Ｓｗ））に縦横をそれぞれ縮小した画像を、表示パネル６３の表示領域Ｔｄに表示させる。表示領域Ｔｄに表示された画像（光学像）の全体は、ファインダー開口部６７の縁に遮られることなく、ユーザーの眼に届く。
【００９４】
［ユーザーの眼が光軸からずれている場合］
次に、ユーザーの眼がファインダー開口部６７の正面から上下左右にずれている場合について、図１０、図１２、及び図１４を参照しつつ説明する。図１２（Ｃ）は、ファインダー開口部６７の正面に対してユーザーの眼が図示右方向にずれている場合の目元画像の一例を示す図である。図１４は、表示部６０における撮影範囲と観察範囲の関係を示す説明図である。
【００９５】
本例では、図１４に示すように、ユーザーの眼ｅｙｅが、光軸ＣＴからＺ方向に距離Ｖ１ｘだけずれて配置されている。図１４において、ユーザーの眼ｅｙｅとファインダー開口部６７との距離は、図１３に示した距離とほぼ同等である。したがって、ユーザーの眼ｅｙｅは、図１３に示した観察範囲６７ａからやや外れた位置に配置されている。
【００９６】
このとき、図１２（Ｃ）に示すように、ユーザーの目元画像におけるユーザーの眼の大きさは、図１２（Ｂ）とほぼ同等である。一方、図１２（Ｃ）では、ユーザーの眼が、目元画像の中心からベクトルＶ１の方向（右下方向）へずれて表示される。図１４に示す距離Ｖ１ｘは、図１２（Ｃ）に示すベクトルＶ１のＸ方向（図１２左右方向）の成分の大きさに相当する。この場合にも、ヘッドマウントディスプレイ１は、目元画像におけるユーザーの眼の幅と位置の情報に基づいて、ファインダー開口部６７とユーザーの眼との相対位置を算出することができる。
【００９７】
例えば、ユーザーの目元画像から、例えば、眼の輪郭の画像を抽出し、抽出した眼の輪郭の画像の位置に基づいて、眼の位置ずれ量及び方向（ベクトルＶ１）を検出することができる。あるいは、目元画像から眼球の画像を抽出し、抽出した眼球の輪郭画像のずれ量に基づいて、その眼の位置ずれ量及び方向を検出してもよい。
【００９８】
図１４に示す状態において、ユーザーは、表示領域Ｓｄのうち、ファインダー開口部６７に遮られてしまう部分については観察できないが、表示領域Ｓｄの一部（図１０に示す幅Ｕｗ、高さＵｈの矩形状の表示領域Ｕｄ）については観察可能である。
そこで、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１では、ユーザーの眼の位置が遠く、またファインダー開口部６７の正面からずれていると判定された場合に、所定の縮小率（＝（Ｕｈ／Ｓｈ）＝（Ｕｗ／Ｓｗ））で縮小した画像を、表示パネル６３の表示領域Ｕｄに表示させる。
【００９９】
表示領域Ｕｄの位置は、目元画像から取得されるユーザーの眼の幅、位置ずれ量、及び位置ずれの方向に基づいて定められる。図１２（Ｃ）に示すようにユーザーの眼が右下方向にずれている場合、表示領域Ｕｄは、図１０に示すように、表示領域Ｓｄ内の右上位置に定められる。
【０１００】
いま、結像レンズ７１及び撮像素子７２を含む撮像系の記録画素数が横方向に６４０画素、縦方向に４８０画素であるとし、撮像系の画角が横方向に６０°、縦方向に４５°であるとすると、１画素当たりの画角は、約０．０９４°である。
【０１０１】
したがって、ユーザーの眼の位置の横方向（水平方向）のずれ量（ベクトルＶ１の水平成分の大きさ）が、例えば５０画素であれば、ユーザーの視線は約４．７°（＝５０画素×０．０９４°）ずれていることになる。表示領域Ｓｄの水平方向（Ｓｗ：８００画素）の画角が、例えば３５°であれば、ヘッドマウントディスプレイ１は、表示パネル６３の中心から、１０８画素分（＝Ｓｗ×４．７°÷３５°）だけ、水平方向右側へずらした位置に表示領域Ｕｄの位置を定める。ヘッドマウントディスプレイ１は、垂直方向についても上記と同様の演算を実行し、算出された画素数だけ中心からずらした位置に表示領域Ｕｄの位置を定める。
【０１０２】
図１２（Ｃ）、図１４において、上記の算出条件である場合、ヘッドマウントディスプレイ１は、表示領域の大きさを水平方向の幅が５００画素、垂直方向の高さが３７５画素となるように縮小し、さらに表示領域Ｓｄの中心から水平方向右に１０８画素、かつ、垂直方向上に上記所定画素数ずらした位置に、表示領域Ｕｄを定める。表示領域Ｕｄには、表示領域Ｕｄと同じ縮小率で縮小された画像が表示される。これにより、ユーザーの眼ｅｙｅが光軸上からずれた場合でも、ヘッドマウントディスプレイ１は、画像の全体が見えるよう、その画像を表示することができる。
【０１０３】
このように、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１では、ユーザーの眼が表示部６０から離れている、又は、光軸からずれている場合でも、ユーザーと表示部６０との位置関係に応じて、ユーザーが画像全体を観察可能となるように、表示部６０に画像を表示することができる。
【０１０４】
［左右切替に伴う表示部の設置角度調整］
次に、右眼観察形態と左眼観察形態との切り替えに伴う、撮像素子７２の設置角度の調整について説明する。
図１５は、撮像素子７２の画角と選択範囲に関する説明図である。図１５（Ａ）は、右眼観察形態における撮像素子７２の画角と選択範囲を示す図である。図１５（Ｂ）は、左眼観察形態における撮像素子７２の画角と選択範囲を示す図である。
なお、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）では、第１ヘッドバンド４３、第２ヘッドバンド４４、装置本体部２１等の図示は省略されている。
【０１０５】
図１６は、本実施形態に係る撮像領域と選択領域との関係を示す説明図である。
図１６（Ａ）には、本実施形態に係る撮像素子７２（図３参照）の撮像領域Ｐが模式的に示されている。図１６（Ｂ）には、撮像領域上の複数の選択領域が示されている。ここで、撮像領域Ｐは、撮像素子７２が撮像可能な範囲を示す。選択領域Ｑ及び選択領域Ｒは、撮像領域Ｐ内に設定される部分的な撮像領域である。本実施形態の場合、撮像素子７２は、４対３のアスペクト比を有する。
【０１０６】
右眼観察形態の場合、撮像素子７２は、撮像領域Ｐのアスペクトが縦長になるように、表示部６０内に配置される。右眼観察形態において、撮像素子７２は、図１５（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、撮像領域Ｐの上部側に横長の選択領域Ｑを設定する。撮像素子７２は、設定した選択領域Ｑに対応する範囲のみの画像データを取り込む。これにより、図１５（Ａ）に示すように、右眼観察形態において、眉毛まで含めた右眼の目元の画像データを適切に取り込むことができる。
【０１０７】
一方、左眼観察形態の場合、撮像素子７２は、撮像領域Ｐのアスペクトが縦長になるように、表示部６０内に配置される。左眼観察形態において、撮像素子７２は、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）に示すように、撮像領域Ｐの下部側に横長の選択領域Ｒを設定する。撮像素子７２は、選択領域Ｒに対応する範囲のみの画像データを取り込む。これにより、図１５（Ｂ）に示すように、左眼観察形態において、眉毛まで含めた左眼の目元の画像データを適切に取り込むことができる。
【０１０８】
また、ヘッドマウントディスプレイ１は、右眼観察形態又は左眼観察形態のいずれであるかを、加速度センサー検出値（後述）の代わりに、撮像素子７２による撮像画像に基づいて適切に判定することができる。
【０１０９】
図１６（Ｃ）は、撮像素子７２における選択領域の設定を機械的に行う機構を説明する図である。撮像素子７２の本体７２ａには、回転軸７２ｂが固定されている。この回転軸７２ｂに対しては、ダイヤル７２ｃが設けられている。ユーザーは、ダイヤル７２ｃを回動可能範囲で回動（Ｄ方向）にさせることで、回転軸７２ｂの軸回りに撮像素子７２をチルトさせることができる。
【０１１０】
結像レンズ７１を上に向けてチルトさせることで、撮像素子７２による撮像領域を、図１６（Ｂ）に示すように、撮像領域Ｐの上部側の選択領域Ｑに定めることができる。一方、結像レンズ７１を下に向けてチルトさせることで、撮像素子７２による撮像領域を、撮像領域Ｐの下部側の選択領域Ｒに定めることができる。本実施形態において、右眼観察形態と左眼観察形態とでは上下が反転するため、図１６（Ｂ）の撮像領域Ｐと選択領域Ｒとは、上下が反転された関係となっている。
【０１１１】
なお、ヘッドマウントディスプレイ１では、ユーザーがダイヤル７２ｃを操作することにより、選択領域Ｑ又は選択領域Ｒの位置を微調整することも可能である。また、撮像素子７２による撮像画像が表示部６０に表示された場合、ユーザーは、表示部６０に表示されている撮像画像を観察しながら、表示部６０と眼の位置関係に応じて、撮像素子７２の撮像領域を選択することができる。その結果、適切な範囲でユーザーの目元画像を撮影することができる。
【０１１２】
（表示部の変形例）
次に、シースルー光学系を備えた変形例に表示部を用いる場合について説明する。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１は、図６（Ａ）に示した表示部６０に代えて、図６（Ｂ）に示す表示部６０ａを用いることもできる。図６（Ｂ）は、変形例に係る表示部を示す断面図である。なお、図６（Ａ）と共通の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１３】
図６（Ｂ）に示すように、変形例に係る表示部６０ａは、バックライト６２、表示パネル６３、第１プリズム６５ａ、第２プリズム６５ｂ、反射ミラー６６、ファインダー開口部６７、結像レンズ７１、撮像素子７２、１／４波長板７５、偏光板９０、凹レンズ９１、１／４波長板９２、液晶パネル９３、偏光板９４、開口部９５を含んで構成されている。
【０１１４】
表示部６０ａでは、筐体６０Ａの外面側に、開口部９５が設けられている。開口部９５の内側には、偏光板９４が配置されている。偏光板９４の背面側に、液晶パネル９３と、１／４波長板９２と、凹レンズ９１と、反射ミラー６６と、１／４波長板７５とがこの順に設けられている。筐体６０Ａの内面側のファインダー開口部６７の側方に、結像レンズ７１と、撮像素子７２とが設けられている。第２プリズム６５ｂとファインダー開口部６７との間に、偏光板９０が設けられている。
【０１１５】
表示部６０ａでは、ファインダー開口部６７と開口部９５とを介して、ユーザーに前方の景色を視認させることができる。表示部６０ａにおいて、ユーザーの前方の景色は、光線Ｏとなって開口部９５に入射する。開口部９５から入射した光線Ｏは偏光板９４に入射する。偏光板９４を透過した光線Ｏは例えばＳ偏光となって液晶パネル９３に入射する。
【０１１６】
光線Ｏは、液晶パネル９３により空間的に変調される。例えば、液晶パネル９３に通電した場合（オン状態）に、光線ＯはＳ偏光からＰ偏光に変換される。液晶パネル９３による変調の態様は、偏光板９４の偏光軸の方向等に応じて適宜変更可能である。液晶パネル９３からＰ偏光として射出された光線Ｏは、１／４波長板９２に入射する。光線Ｏは、１／４波長板９２の働きにより左回りの円偏光に変換される。円偏光に変換された光線Ｏは、凹レンズ９１を透過して反射ミラー６６に入射する。なお、凹レンズ９１は、反射ミラー６６を構成する凸レンズとペアとなって、パワーゼロの平行平板となるようにするための部材である。
【０１１７】
表示部６０ａでは、反射ミラー６６は半透過タイプである。以下では、反射ミラー６６が５０％の光線を透過し、５０％の光を反射するものであるとして説明する。反射ミラー６６の透過率及び反射率は適宜に調整可能である。
【０１１８】
光線Ｏのうち、５０％の成分が反射ミラー６６を透過し、１／４波長板７５に入射する。１／４波長板７５に入射した光線Ｏ（左回りの円偏光）は、Ｐ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された光線Ｏは、第１プリズム６５ａに入射する。Ｐ偏光の光線Ｏは、第１プリズム６５ａ、接合面６５ｃ、及び第２プリズム６５ｂをそのまま透過する。第２プリズム６５ｂの前面６５ｅから射出された光線Ｏは、偏光板９０に入射する。偏光板９０は、Ｐ偏光を透過するように構成されている。したがって、光線Ｏは偏光板９０を透過してファインダー開口部６７から射出される。
以上により、外界の画像（開口部９５を通して見る画像）が、表示パネル６３から投影される画像とともにユーザーに視認される。
【０１１９】
また表示部６０ａでは、外界の画像を消し、表示パネル６３から投影される画像のみをユーザーに視認させることもできる。
図６（Ｂ）において、液晶パネル９３を無通電の状態（オフ状態）にすると、光線Ｏが液晶パネル９３により変調されなくなる。この場合、光線ＯはＳ偏光のまま液晶パネル９３から１／４波長板９２へ射出される。そして、Ｓ偏光の光線Ｏは、１／４波長板の働きにより右回りの円偏光に変換される。
【０１２０】
次に、反射ミラー６６を透過した光線Ｏの５０％の成分が、１／４波長板７５に入射する。右回りの円偏光である光線Ｏは、１／４波長板７５の作用によりＳ偏光に変換される。Ｓ偏光に変換された光線Ｏは、第１プリズム６５ａに入射し、接合面６５ｃに入射する。接合面６５ｃに設けられた偏光反射膜は、Ｓ偏光を反射する。そのため、光線Ｏは接合面６５ｃで反射されて表示パネル６３側へ進行する光となり、ファインダー開口部６７から射出されることはなくなる。この結果、ユーザーの眼には外界の光線は到達しない。
【０１２１】
このように、表示部６０ａでは、液晶パネル９３のオン状態とオフ状態の切り替えによって、ファインダー開口部６７に外界の画像を透過させるか否かを制御することができる。なお、液晶パネル９３のオン状態とオフ状態の切り替えは、例えば処理部１２３が行う。
【０１２２】
図６（Ｂ）において、偏光板９０は、反射ミラー６６によるユーザーの眼の反射像を見えないようにするものである。ユーザーの眼から出た光線Ｓは、偏光板９０でＰ偏光のみが透過し、第２プリズム６５ｂ、接合面６５ｃ、第１プリズム６５ａを透過して、１／４波長板７５に入射する。ここで、光線Ｓは、１／４波長板７５の作用により左回りの円偏光となった後、反射ミラー６６で反射される。反射ミラー６６の反射光である光線Ｔは、右回りの円偏光である。光線Ｔは、１／４波長板７５を透過する際にＳ偏光に変換される。
【０１２３】
Ｓ偏光となった光線Ｔは、第１プリズム６５ａを透過して接合面６５ｃに入射する。ここで、接合面６５ｃはＳ偏光を反射して透過しない。したがって、ユーザーの眼には、自分自身の眼から出た光線が帰ってくることはなく、表示画面中に自分の眼が見えることは無い。
【０１２４】
次に、表示部６０ａにおける撮像系について図１７を参照しつつ説明する。
図１７は、本実施形態に係る観察範囲と撮影範囲を説明する図である。図１７において、観察範囲６７ａは、表示パネル６３から投影された画像の観察範囲である。撮影範囲６７ｂは、撮像素子７２の撮影範囲である。なお、図１７においても、図９等と同様に、反射ミラー６６を凸レンズに置き換えて等価的に表している。
【０１２５】
表示部６０ａにおいて、眼の周辺画像を撮影するための結像レンズ７１ならびに撮像素子７２は、ファインダー開口部６７の側方に設けられている。このため、結像レンズ７１ならびに撮像素子７２系の光線は、第２プリズム６５ｂを透過せずに、直接ユーザーの眼の近傍を撮影可能となっている。
【０１２６】
図１７に示すように、本実施形態の結像レンズ７１の焦点距離も、反射ミラー６６の焦点距離より短く設定されている。これにより、先の実施形態に係る表示部６０と同様に、ユーザーの眼を含むその周囲の様子を適切に撮影することができる。
【０１２７】
ところで、図１７に示すように、表示部６０ａの結像レンズ７１ならびに撮像素子７２は、反射ミラー６６の光学中心からオフセットした位置に配置されている。そのため、ファインダー開口部６７に非常に近い位置にユーザーの眼があると、撮像素子７２の撮影範囲６７ｃからユーザーの眼が外れてしまう。
【０１２８】
しかし、本実施形態の場合、ユーザーは、表示部６０ａを眼の正面ではなく、口元の方向へ下げることでファインダー開口部６７から眼を十分に離すことが可能である。そうすることで、図１７に示す観察距離Ｌ８１の範囲内にユーザーの眼を配置することが可能である。よって、ユーザーが表示パネル６３を観察している場合には、撮像素子７２は、問題なくユーザーの眼ならびにその周囲を撮影可能である。
さらに、表示部６０をユーザーの口元の方向へ下げることで、表示部６０の近傍に設けられた通話マイク３７がユーザーの口元に近づくので、通話マイク３７において良好な音声情報を取得することができる。
【０１２９】
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態で説明した要件のうち少なくとも１つの要件は、省略される場合がある。上記の実施形態で説明した各要件は、適宜、組み合わせることができる。
【０１３０】
上記実施形態では、ヘッドマウントディスプレイの例として、右眼観察形態と左眼観察形態を切り替えて使用できるヘッドマウントディスプレイの例を説明したが、これに限られない。例えば、右眼観察形態専用、または左眼観察形態専用のヘッドマウントディスプレイであってもよい。この場合、本実施形態で説明した処理の内、右眼観察形態、または左眼観察形態に関する処理のみを行うようにしてもよい。
【０１３１】
また、表示部６０及びファインダー開口部６７が長方形である例を示したが、表示部６０及びファインダー開口部６７は、正方形、楕円形、円形等であってもよい。また、ヘッドマウントディスプレイの例として単眼タイプについて説明したが、両眼タイプであってもよい。
また、ヘッドマウントディスプレイは、実施形態に係る機能の全てを備えていなくてもよい。例えば、温湿度センサーや心拍数センサーなどを備えない構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
１…ヘッドマウントディスプレイ（頭部装着装置）、３７…通話マイク（音声入力手段）、６０，６０ａ…表示部、７２…撮像素子（撮像部）
【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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