(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示部と、
レンズを含み、前記表示部の表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部と、
前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持部と、
前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて前記表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する表示装置。
【請求項２】
画像を表示する表示部と、
レンズを含み、前記表示部の表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部と、
ユーザーの眼幅に対する前記表示部の位置を段階的に調整する眼幅調整機構と、
前記眼幅調整機構の段階的な調整位置の間隔未満のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持部と、
前記眼幅調整機構で調整した後に残存する段階的な調整位置の間隔未満のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて前記表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する表示装置。
【請求項３】
画像を表示する表示部と、
レンズを含み、前記表示部の表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部と、
眼鏡固有の収差に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持部と、
ユーザーが着用する眼鏡に対応する補正ベクトルに基づいて前記表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する表示装置。
【請求項４】
画像を表示する表示部と、
レンズを含み、前記表示部の表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部と、
前記接眼光学部のレンズとユーザーの瞳との距離方向に対するレンズ設計の適正距離との個人差による差分に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持部と、
前記補正ベクトルに基づいて前記表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する表示装置。
【請求項５】
表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持部と、
前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する画像処理装置。
【請求項６】
表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部のレンズとユーザーの瞳との距離方向に対するレンズ設計の適正距離との個人差による差分に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持部と、
前記補正ベクトルに基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する画像処理装置。
【請求項７】
表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持ステップと、
前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正ステップと、
を有する画像処理方法。
【請求項８】
表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持する補正情報保持部、
前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正部、
としてコンピューターを機能させるようコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、例えばヘッド・マウント・ディスプレイのように、表示パネルとレンズを組み合わせた表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムに係り、特に、ユーザーの状態やユーザー毎の個人差に起因する画像の歪みを補正する表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
頭部に装着して画像を視聴する表示装置、すなわちヘッド・マウント・ディスプレイ（ＨＭＤ）が広く知られている。ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼毎に光学ユニットを持ち、また、ヘッドフォンと併用し、視覚及び聴覚を制御できるように構成されている。頭部に装着した際に外界を完全に遮るように構成すれば、視聴時の仮想現実感が増す。また、ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼に違う画像を映し出すことも可能であり、左右の眼に視差のある画像を表示すれば３Ｄ画像を提示することができる。【０００３】
ヘッド・マウント・ディスプレイの左右の眼の表示部には、例えば液晶や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などからなる高解像度の表示パネルを用いることができる。また、接眼光学系で画像表示素子を拡大投影して広画角を設定するとともに、ヘッドフォンで多チャンネルを再現すれば、映画館で視聴するような臨場感を再現することができるであろう。【０００４】
ヘッド・マウント・ディスプレイは左右に独立して接眼光学系を持つ一方、眼の高さや眼幅にはユーザー毎に個人差があるため、接眼光学系と装着したユーザーの眼とを位置合わせする必要がある。眼の前に大きな画面が映し出されるため、ブルーレイ・ディスクの再生映像などを長時間鑑賞するときには、目の健康のためにも、ヘッド・マウント・ディスプレイから映し出される画像を、眼幅に正確に合わせることが好ましい。【０００５】
例えば、ラック・アンド・ピニオン方式を用いた眼幅調整機構を備え、ユーザー毎の個人差に対応したヘッド・マウント・ディスプレイについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。また、左眼用表示ユニットと右眼用表示ユニットとの間に回転軸を有し、各表示ユニットとそれぞれアームを介して接続された回転部材を設けて、回転部材が回転することによって、左眼用表示ユニットと右眼用表示ユニットとの間の距離を左右対称に調整する眼幅調整機構を備えたヘッド・マウント・ディスプレイについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。【０００６】
また、本出願人に既に譲渡されている特願２０１０−２８７８３５号明細書（特許文献３）には、装着したユーザーが自ら眼幅調整機構を操作して、眼幅を正確に合わせることができるヘッド・マウント・ディスプレイについて提案がなされている。このヘッド・マウント・ディスプレイは、眼幅を調整する際に、眼幅調整用の信号パターンを表示するので、ユーザーは、信号パターンを観察しながら自ら眼幅調整機構を操作して、眼幅をより正確に合わせることができる。【０００７】
接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致していないと、表示画像の一部もしくは全体が歪んで見えたり、レンズの倍率色収差の影響でＲＧＢそれぞれが画面の一部若しくは全体でずれて見えたりする原因になる。【０００８】
しかしながら、眼幅調整機構を以ってしても、接眼光学系のレンズ中心と、眼の中心位置を厳密に一致させることは困難である。また、眼幅調整機構が段階的にしか位置を固定できず、無段階で位置調整できないときには、ユーザーによってはそもそも厳密に眼幅調整できないこともある。【０００９】
レンズ中心と眼の中心位置が一致しなくても、歪みや倍率色収差が少ないレンズを使用することで、上記のような眼幅調整の問題を解消することができる。ところが、このようなレンズは。製造コストが高い。また、レンズ重量が重くなることから、ヘッド・マウント・ディスプレイの装着感を劣化させてしまう。【００１０】
あるいは、無段階で位置調整可能な眼幅調整機構を採用することで、上記のような眼幅調整の問題を解消することができるが、機構が複雑化して、装置コストの増大を招来する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−２７６４５９号公報
【特許文献２】特許第４６０９２５６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３８６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本明細書で開示する技術の目的は、ユーザーの状態やユーザー毎の個人差に起因する画像の歪みを好適に補正することができる、優れた表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することにある。【００１３】
本明細書で開示する技術のさらなる目的は、表示パネルとレンズの組合せで画像を表示する際に、表示画像を投影するレンズの中心と投影像を観察するユーザーの眼中心位置の不一致に起因する画像の歪みを好適に補正することができる、優れた表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
画像を表示する表示部と、
前記表示部の表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部と、
ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持部と、
現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて前記表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する表示装置である。【００１５】
本願の請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の表示装置の補正情報保持部は、前記補正情報として、前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持し、歪み補正部は、前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正するように構成されている。【００１６】
本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項１に記載の表示装置は、ユーザーの眼幅に対する前記表示部の位置を段階的に調整する眼幅調整機構をさらに備えている。そして、補正情報保持部は、前記補正情報として、前記眼幅調整機構の段階的な調整位置の間を補間する補間位置分のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持し、歪み補正部は、前記眼幅調整機構で調整した後に残存する補間位置分のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正するように構成されている。【００１７】
本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項１に記載の表示装置の補正情報保持部は、前記補正情報として、眼鏡固有の収差に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持し、歪み補正部は、ユーザーが着用する眼鏡に対応する補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正するように構成されている。【００１８】
本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項１に記載の表示装置の補正情報保持部は、前記補正情報として、前記接眼光学部のレンズとユーザーの瞳との距離方向に対するレンズ設計の適正距離との個人差による差分に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持している。そして、歪み補正部は、この補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正するように構成されている。【００１９】
また、本願の請求項６に記載の発明は、
ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持部と、
現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、
を具備する画像処理装置である。【００２０】
また、本願の請求項７に記載の発明は、
ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持ステップと、
現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正ステップと、
を有する画像処理方法である。【００２１】
また、本願の請求項８に記載の発明は、
ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持部、
現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正部、
としてコンピューターを機能させるようコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムである。【００２２】
本願の請求項８に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項８に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項５に係る画像処理装置と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本明細書で開示する技術によれば、表示パネルとレンズの組合せで画像を表示する際に、ユーザーの状態やユーザー毎の個人差に起因する画像の歪みを好適に補正することができる、優れた表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することができる。【００２４】
また、本明細書で開示する技術によれば、表示パネルとレンズの組合せで画像を表示する際に、表示画像を投影するレンズの中心と投影像を観察するユーザーの眼中心位置の不一致に起因する画像の歪みを好適に補正することができる、優れた表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することができる。【００２５】
本明細書で開示する技術によれば、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置のずれ量に応じた歪み補正ベクトルをあらかじめ作成しておき、ユーザーが表示装置を装着した際に実際のずれ量に応じた補正ベクトルを用いて画像補正を行なうことができる。【００２６】
本明細書で開示する技術によれば、観察画像に生じるある程度の歪みや倍率色収差を許容し、画像補正で補うことで、レンズの製造コストを下げたり、レンズの重量を軽くしたりすることができる。【００２７】
また、本明細書で開示する技術によれば、眼幅の微調整を画像補正により補うことにより、眼幅調整機構の構成を簡単にすることができ、コストを削減することができる。【００２８】
また、本明細書で開示する技術によれば、接眼光学部のレンズとユーザーの瞳との距離方向に対するレンズ設計の適正距離との個人差による差分に起因する収差を画像補正により補うことができる。【００２９】
本明細書で開示する技術によれば、補正ベクトルを変更することで、ユーザーの状態やユーザー毎の個人差に起因するさまざまな収差に対応することができる。例えば、眼鏡着用者がヘッド・マウント・ディスプレイを使用すると、眼鏡固有の収差が見えてしまい、正しい画像を観察できないことがある。このような場合には、眼鏡の収差をあらかじめ計測し、歪み補正ベクトルに重畳することで、眼鏡着用時にも収差の補正された正しい画像を提示することが可能となる。【００３０】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、ヘッド・マウント・ディスプレイを含む画像表示システムの構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、眼幅調整機構を装備したヘッド・マウント・ユニット１０の本体の上面を俯瞰した様子を示した図である。
【図３】図３は、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致している場合の観察画像を例示した図である。
【図４】図４は、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致していない場合の観察画像を例示した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致していない場合に、入力画像を補正ベクトルに基づいて補正した後の表示画像を示した図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示した補正後の表示画像をレンズ越しに観察される画像を示した図である。
【図６】図６は、ヘッド・マウント・ディスプレイにおける映像信号の処理系統の構成を模式的に示した図である。
【図７】図７は、眼幅調整機構による眼幅調整の仕組みを説明するための図である。
【図８】図８は、眼幅調整機構による眼幅調整位置の間を補間する仕組みを説明するための図である。
【図９】図９は、接眼光学系６０４のレンズ中心と眼の中心位置が一致している場合の補正画像を示した図である。
【図１０】図１０は、接眼光学系６０４のレンズ中心に対して眼の中心位置が左に４ｍｍだけずれている場合の補正画像を示した図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、眼幅調整機構の補間を行なう手順を説明するための図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、眼幅調整機構の補間を行なう手順を説明するための図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、眼幅調整機構の補間を行なう手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
【００３３】
図１には、ヘッド・マウント・ディスプレイを含む画像表示システムの構成を模式的に示している。図示のシステムは、視聴コンテンツのソースとなるブルーレイ・ディスク再生装置２０と、ブルーレイ・ディスク再生装置２０から出力されるＡＶ信号の処理を行なうフロント・エンド・ボックス４０と、ブルーレイ・ディスク再生装置２０の再生コンテンツの出力先となる頭部装着型の表示装置（ヘッド・マウント・ユニット）１０と、ブルーレイ・ディスク再生装置２０の再生コンテンツの他の出力先となるハイビジョン・ディスプレイ（例えば、ＨＤＭＩ対応テレビ）３０で構成される。ヘッド・マウント・ユニット１０とフロント・エンド・ボックス４０で、１つのヘッド・マウント・ディスプレイが構成される。
【００３４】
フロント・エンド・ボックス４０は、ブルーレイ・ディスク再生装置２０から出力されるＡＶ信号をＨＤＭＩ入力すると、例えば信号処理して、ＨＤＭＩ出力するＨＤＭＩリピーターに相当する。また、フロント・エンド・ボックス４０は、ブルーレイ・ディスク再生装置２０の出力先をヘッド・マウント・ユニット１０又はハイビジョン・ディスプレイ３０のいずれかに切り替える２出力スイッチャーでもある。図示の例では、フロント・エンド・ボックス４０は２出力であるが、３以上の出力を有していてもよい。但し、フロント・エンド・ボックス４０は、ＡＶ信号の出力先を排他的とし、且つ、ヘッド・マウント・ユニット１０への出力を最優先とする。
【００３５】
なお、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）は、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を基にし、物理層にＴＭＤＳ（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を用いた、主に音声と映像の伝送を用途としたディジタル家電向けのインターフェース規格である。本システムは、例えばＨＤＭＩ１．４に準拠する。
【００３６】
ブルーレイ・ディスク再生装置２０とフロント・エンド・ボックス４０間、並びに、フロント・エンド・ボックス４０とハイビジョン・ディスプレイ３０間は、それぞれＨＤＭＩケーブルで接続されている。フロント・エンド・ボックス４０とヘッド・マウント・ユニット１０間も、ＨＤＭＩケーブルで接続するように構成することも可能であるが、その他の仕様のケーブルを用いてＡＶ信号をシリアル転送するようにしてもよい。但し、フロント・エンド・ボックス４０とヘッド・マウント・ユニット１０間を接続するケーブル１本で、ＡＶ信号と電力を供給するものとし、ヘッド・マウント・ユニット１０はこのケーブルを介して駆動電力も得ることができる。
【００３７】
ヘッド・マウント・ユニット１０は、左眼用及び右眼用の独立した表示部を備えている。各表示部は、例えば有機ＥＬ素子からなる表示パネルを用いている。また、左右の各表示部は、低歪みで且つ高解像度の広視野角の接眼光学系を装備している。接眼光学系で画像表示素子を拡大投影して広画角を設定するとともに、ヘッドフォンで多チャンネルを再現すれば、映画館で視聴するような臨場感を再現することができる。
【００３８】
ヘッド・マウント・ユニット１０は左右に独立して光学系を持つ一方、眼の高さや眼幅にはユーザー毎に個人差があるため、光学系と装着したユーザーの眼とを位置合わせする必要がある。このため、本実施形態では、ヘッド・マウント・ユニット１０の本体部は、右眼用の表示部と左眼用の表示部の間に、眼幅を調整する眼幅調整機構を装備している。左右個々の眼と表示部との関係で言えば、眼幅調整機構は、ユーザーの眼幅に対する前記表示部の位置を調整する。図２には、眼幅調整機構を装備したヘッド・マウント・ユニット１０の本体部の上面を俯瞰した様子を示している。
【００３９】
眼幅調整機構をどのような機構部品で実装するかは任意である。但し、双眼鏡や顕微鏡などにおいて用いられている、左右の鏡筒を一軸の眼幅調整軸で眼幅を調整する機構は、眼幅調整軸の回転に伴い、ノーズ・パッド部（すなわち、ユーザーの鼻の位置）から表示部までの高さが変動してしまうので、好ましくない。これに対し、例えばラック・アンド・ピニオン方式により眼幅調整機構を構成すれば、眼幅の調整の際に、ノーズ・パッド部から表示部までの高さを一定に保つことができるのでよい。但し、本明細書で開示する技術の要旨はラック・アンド・ピニオン方式にのみ限定されるものではなく、眼幅の調整作業の際に表示部の高さが変動するなどの不具合がなければ、他の方式からなる眼幅調整機構であってもよい。
【００４０】
ここで、ヘッド・マウント・ディスプレイのように、表示パネルとレンズを組み合わせた表示装置においては、レンズ歪みや倍率色収差のために、表示画像をレンズ越しに観察した際に歪みが生じるという問題がある。当業界では、歪みを信号処理によって補正する方法が知られている。すなわち、表示画像に対して接眼光学系の歪み特性と逆方向となるような歪みを与えることで、接眼光学系越しに見たときには、歪みを含まない正常な画像として観察できるようにする。入力画像の各画素に与える逆方向に歪みのことを、以下では「補正ベクトル」と呼ぶ。補正ベクトルは、入力画像上の画素位置を始点とし、この始点に対応する表示画像上の画素位置を終点とする。
【００４１】
また、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致していないと、表示画像の一部もしくは全体が歪んで見えたり、レンズの倍率色収差の影響でＲＧＢそれぞれが画面の一部若しくは全体でずれて見えたりする、という問題がある。
【００４２】
図３には、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致している場合の観察画像を例示している。これに対し、図４には、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致していない場合の観察画像を例示している。前者では、表示パネルに表示した白線の格子画像がレンズ越しに正しく観察される。しかしながら、後者では、レンズ中心に対し眼の中心位置が左側にずれているために、画面の右端で倍率色収差が発生して、グリーンの信号に対して、レッドは右側にずれ、反対にブルーは左側にずれが生じている。
【００４３】
ユーザーにとって、接眼光学系のレンズ中心と、眼の中心位置を厳密に一致させる作業が困難なこともある。また、眼幅調整機構が段階的にしか位置を固定できず、無段階で位置調整できないときには、ユーザーによってはそもそも厳密に眼幅調整できないこともある。無段階で位置調整可能な眼幅調整機構は、機構が複雑で、装置コストの増大を招来する。また、歪みや倍率色収差が少ないレンズを使用することで、レンズ中心と眼の中心位置が一致しなくてもよくなるが、装置コストが高くなるとともに、レンズ重量の増加により装着感が低下する。
【００４４】
そこで、本実施形態では、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置のずれ量に応じた歪みの補正ベクトルをあらかじめ作成しておくようにした。そして、ユーザーがヘッド・マウント・ユニット１０を装着した際の接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置のずれ量に応じた補正ベクトルを用いて入力画像の補正を行なうことで、歪みや色ずれのない画像を提示するようにしている。
【００４５】
図５Ａには、接眼光学系のレンズ中心と眼の中心位置が一致していない場合に、入力画像を補正ベクトルに基づいて補正した後の表示画像を示している。また、図５Ｂには、この表示画像をレンズ越しに観察される画像を示している。図４を参照しながら説明したように、レンズ中心と眼の中心位置の不一致のために、グリーンの信号に対して、レッドは右側にずれ、ブルーは左側にずれるという倍率色収差が発生するので、これに対する補正ベクトルは、図５Ａに示すように、グリーンの信号に対して、レッドを左側にずらし、反対にブルーを右側にずらすものとなる。そして、この補正画像をレンズ越しに観察すると、図５Ｂに示すように、正しく白線の格子を見ることができる。
【００４６】
図６には、ヘッド・マウント・ディスプレイにおける映像信号の処理系統の構成を模式的に示している。同図では、左眼又は右眼の一方のみ図示しているが、各眼用の構成は同様である。
【００４７】
表示部６０３は、例えば液晶や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などからなる高解像度の表示パネルを備えている。また、接眼光学系６０４は、表示部６０３の表示映像を拡大投影する。接眼光学系６０４を構成するレンズは、例えば光学シミュレーションの結果に基づいて設計される。
【００４８】
映像縮小部６０１は、入力した映像信号が表示パネルのサイズに適合するように縮小処理する。歪み補正部６０２は、映像縮小部６０１からの入力画像に対して、接眼光学系６０４のレンズ中心と眼の中心位置の不一致に応じた補正ベクトルに基づいて、画像補正を行なう。
【００４９】
補正ベクトル保持部６０５は、あらかじめ作成しておいた補正ベクトルを記憶している。補正ベクトル保持部６０５には、接眼光学系６０４のレンズ歪みや倍率色収差を補正するための補正ベクトルや、接眼光学系６０４のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置との不一致に基づく倍率色収差を補正するための補正ベクトルなど、あらかじめ作成された１以上の補正ベクトルを記憶されている。歪み補正部６０２は、必要に応じて、補正ベクトル保持部６０５内の２以上の補正ベクトルを重畳して、入力画像の補正を行なうこともできる。
【００５０】
図７には、眼幅調整機構による眼幅調整の仕組みを図解している。眼幅調整機構は、所定の間隔Ｇ１を目盛りの単位として、初期の位置０を中心に±２の範囲で、段階的に位置を調整することができるものとする。図示の例では、目盛り＋１の位置で、レンズ中心と眼の中心位置が一致している。
【００５１】
しかしながら、眼幅調整機構が無段階で位置調整できないときには、いずれかの目盛りの位置で必ずレンズ中心と眼の中心位置が一致しているとは限らない。図８に示す例では、目盛りＧ１で＋１の位置に調整することで、レンズ中心を眼の中心位置に最も接近しているが、完全には一致していない。すなわち、眼幅調整機構で眼幅を調整しても、段階的な調整位置の間隔未満のずれが残存する可能性がある。このような不一致を放置すると、図４に示したように観察画像に倍率色収差が生じてしまう。
【００５２】
そこで、眼幅調整機構の位置調整の目盛りの単位Ｇ１よりも小さい間隔Ｇ２（Ｇ２＜Ｇ１）の不一致により生じる倍率色収差を補正するための補正ベクトルをあらかじめ作成し、補正ベクトル保持部６０５に記憶させておく。眼幅調整機構で可能な限り眼幅を調整した上で、歪み補正部６０２が補正ベクトルに応じて画像補正を行なうことで、眼幅調整機構による位置調整の最小間隔Ｇ１の間を補間するように歪みを補正することができる。
【００５３】
図８に示す例では、位置調整の各目盛りで、間隔Ｇ２単位で±１の補間位置で補正ベクトルをあらかじめ用意しておく。そして、眼幅調整機構を目盛り＋１の位置に調整することで、レンズ中心を眼の中心位置に最も接近しているが、依然として、補間の目盛りＧ２で−１だけずれているときには、「−１」用の補正ベクトルを適用することで、間隔Ｇ２で微小な調整を行ない、倍率色収差を抑えることができる。
【００５４】
図９には、接眼光学系６０４のレンズ中心と眼の中心位置が一致している場合の補正画像を示している（同図中、幅の狭い点線がレッド、幅の広い点線がブルー、一点鎖線がグリーンに相当する）。但し、補正前の元画像は、白線の格子画像とする。ＲＧＢ各々に独立して歪み補正と倍率色収差の補正を行なうため、ＲＧＢの位置が少しずれた補正画像となる。また、画像周辺に行くほど、歪み量が大きくなるため、色成分毎のずれが大きくなる。この画像を接眼光学系６０４越しに見ることで、正しい白線の格子画像が見えることになる。
【００５５】
また、図１０には、接眼光学系６０４のレンズ中心に対して眼の中心位置が左に４ｍｍだけずれている場合の補正画像を示している（同図中、幅の狭い点線がレッド、幅の広い点線がブルー、一点鎖線がグリーンに相当する）。但し、補正前の元画像は、白線の格子画像とする。この場合、ＲＧＢ各々に独立して歪み補正と倍率色収差の補正に加えて、眼の中心位置ずれの補正を行なう。ＲＧＢの位置が少しずれた補正画像となるが右端の補正画像がＲＧＢ毎にすれ補正前の画像と違ってくる。図示の例では、グリーンに対するレッド、ブルーのずれがすくなる方向にずれるため、補正画像上では右端のＲＧＢのずれ量が図９に示した例よりも小さくなっている。
【００５６】
眼幅調整機構の補間を行なう手順の一例について、図１１Ａ〜図１１Ｃを参照しながら説明する。例えば白線の格子画像などを左右の表示パネルに表示した状態で、ユーザーは、眼幅調整機構を用いて最小間隔Ｇ１でメカニカルな眼幅調整を行ない、レンズ中心が眼の中心に最も接近している位置を選択する。次に、当該眼幅調整位置で、眼幅調整機構による位置調整の最小間隔Ｇ１の間を補間する、目盛りＧ２各位置−１、０、＋１の補正ベクトルで白線の格子画像を補正した画像を順番に表示する。図１１Ｃに示す例では、当該眼幅調整位置では、補間位置＋１でレンズ中心と眼の中心位置が最も一致していることから、補間位置＋１用の補正ベクトルによる補正画像は、色収差がほとんど観察されない、正しい白線の格子画像となる。他方、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、補間位置−１、０ではいずれも、眼の中心がレンズ中心に対して左側にずれることから、画面の右側ほど色ずれが顕著になる。
【００５７】
例えば、各補間位置での補正ベクトルによる補正画像とともに、補間位置を示す情報をＯＳＤ表示し、図１１Ａ〜図１１Ｃに示したもののうち、いずれの補間位置の補正ベクトルで補正すべきかをユーザーに選択させるようにしてもよい。あるいは、カメラなどを用いてユーザーの眼幅及び眼の中心位置を読み取り、自動で調整を行なうようにしてもよい。
【００５８】
このようにすれば、無段階調整可能な眼幅調整機構を用いる必要はなく、装置コストを削減することができる。また、入力画像に適用する補正ベクトルを変更するだけで、他の設計変更を一切することなく、眼幅調整機構の補間を実現することができる。また、観察画像に生じるある程度の歪みや倍率色収差を許容し、画像補正で補うことで、レンズの製造コストを下げたり、レンズの重量を軽くしたりすることができる。
【００５９】
また、補正ベクトル保持部６０５に記憶する補正ベクトルを変更することで、歪み補正部２０２は、ユーザー毎の個人差に起因するさまざまな収差に対応することができる。
【００６０】
ユーザー毎の個人差に起因する他の例として、眼鏡着用者がヘッド・マウント・ディスプレイを使用すると、眼鏡固有の収差が見えてしまい、正しい画像を観察できないことがある。このような場合には、眼鏡の収差をあらかじめ計測して、眼鏡の収差補正用の補正ベクトルを補正ベクトル保持部６０５に記憶させておく。そして、眼鏡着用者がヘッド・マウント・ユニットを装着したときには、歪み補正部６０２は、レンズ歪み、倍率色収差補正用の補正ベクトル、あるいは眼幅位置補間用の補正ベクトルに眼鏡用の補正ベクトルを重畳することで、眼鏡着用時にも収差の補正された正しい画像を提示することが可能となる。
【００６１】
また、ユーザー毎の個人差に起因する他の例として、Ｚ方向、すなわち接眼光学系６０４のレンズとユーザーの瞳との距離方向に対して、レンズ設計の適正距離との個人差による差分に起因して収差が見えてしまい、正しい画像を観察できないことがある。このような場合も、レンズ設計の適正距離との個人差による差分に起因に起因する収差をユーザー毎にあらかじめ計測して、補正ベクトルを補正ベクトル保持部６０５に記憶させておく。そして、ユーザーがヘッド・マウント・ユニットを装着したときには、歪み補正部６０２は、レンズ歪み、倍率色収差補正用の補正ベクトル、あるいは眼幅位置補間用の補正ベクトルに、当該ユーザーの適正距離との差分用の補正ベクトルを重畳することで、眼鏡着用時にも収差の補正された正しい画像を提示することが可能となる。
【００６２】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）画像を表示する表示部と、前記表示部の表示画像をユーザーの眼に投影する接眼光学部と、ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持部と、現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて前記表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、を具備する表示装置。
（２）前記補正情報保持部は、前記補正情報として、前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持し、前記歪み補正部は、前記接眼光学部のレンズ中心とユーザーの眼の中心位置のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正する、上記（１）に記載の表示装置。
（３）ユーザーの眼幅に対する前記表示部の位置を段階的に調整する眼幅調整機構をさらに備え、前記補正情報保持部は、前記補正情報として、前記眼幅調整機構の段階的な調整位置の間を補間する補間位置分のずれ量に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持し、前記歪み補正部は、前記眼幅調整機構で調整した後に残存する補間位置分のずれ量に応じた補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正する、上記（１）に記載の表示装置。
（４）前記補正情報保持部は、前記補正情報として、眼鏡固有の収差に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持し、前記歪み補正部は、ユーザーが着用する眼鏡に対応する補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正する、上記（１）に記載の表示装置。
（５）前記補正情報保持部は、前記補正情報として、前記接眼光学部のレンズとユーザーの瞳との距離方向に対するレンズ設計の適正距離との個人差による差分に起因する前記表示画像の歪みを補正するための補正ベクトルを保持し、前記歪み補正部は、前記補正ベクトルに基づいて前記表示画像を補正する、上記（１）に記載の表示装置。
（６）ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持部と、現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正部と、を具備する画像処理装置。
（７）ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持ステップと、現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正ステップと、を有する画像処理方法。
（８）ユーザーの状態に応じてあらかじめ作成された補正情報を保持する補正情報保持部、現在のユーザーの状態に応じた補正情報に基づいて表示画像の歪みを補正する歪み補正部、としてコンピューターを機能させるようコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。【００６４】
本明細書では、本明細書で開示する技術をヘッド・マウント・ディスプレイに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本明細書で開示する技術の要旨は特定のヘッド・マウント・ディスプレイの構成に限定されるものではない。表示パネルとレンズの組合せで画像をユーザーに提示するさまざまなタイプの表示システムにも、同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。【００６５】
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【００６６】
１０…ヘッド・マウント・ユニット
２０…ブルーレイ・ディスク再生装置
３０…ハイビジョン・ディスプレイ
４０…フロント・エンド・ボックス
６０１…映像縮小部
６０２…歪み補正部
６０３…表示部
６０４…接眼光学系
６０５…補正ベクトル保持部
【図２】
0005907250.tif 000002
【図３】
0005907250.tif 000003
【図４】
0005907250.tif 000004
【図５Ａ】
0005907250.tif 000005
【図５Ｂ】
0005907250.tif 000006
【図６】
0005907250.tif 000007
【図７】
0005907250.tif 000008
【図８】
0005907250.tif 000009
【図９】
0005907250.tif 000010
【図１０】
0005907250.tif 000011
【図１】
0005907250.tif 000012
【図１１Ａ】
0005907250.tif 000013
【図１１Ｂ】
0005907250.tif 000014
【図１１Ｃ】
0005907250.tif 000015