(57)【要約】  画像表示装置は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用光源（１０１）と、左眼用光源（１０１）で出力された左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部（１０４）と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用光源（１１０）と、右眼用光源（１１０）で出力された右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部（１０７）と、融像効果によって左眼用画像と右眼用画像とからユーザが元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた左眼用画像及び右眼用画像を出力するように、左眼用画像出力部及び右眼用画像出力部を制御する制御部（１０５、１１１）とを備える。
2009066465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの網膜に画像を表示する画像表示装置であって、
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、
前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、
前記右眼用画像出力部で出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える
画像表示装置。
【請求項２】
前記左眼用画像出力部は、
左眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する左眼用光源と、
前記左眼用光源からのビームを前記左眼用偏向部に走査させる左眼用走査部とを含み、
前記右眼用画像出力部は、
右眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する右眼用光源と、
前記右眼用光源からのビームを前記右眼用偏向部に走査する右眼用走査部とを含む
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの一方に前記元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第１の走査角より大きく、且つ前記元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部と、
前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記走査範囲設定部によって設定された走査角に応じて、画質の異なる前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力させる画質設定部とを備える
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記画質設定部は、
前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１のフレームレートの画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させるフレームレート設定部を含む
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画質設定部は、
前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１の解像度の画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる解像度設定部を含む
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とは、互いにサイズが異なっており、
前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのサイズが大きい側に前記第１の走査角でビームを走査させ、サイズが小さい側に前記第２の走査角でビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項７】
さらに、ユーザの視線を検出する視線検出部を備え、
走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの前記第１の走査角が設定された側に、前記視線検出部の検出結果に基づいてユーザの視線位置を含む領域にビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの利き目に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの視力の高い方の眼に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記元画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれの走査領域が異なるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる前記走査パターン決定部を含む
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部が前記第２の方向に隣接する画素を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分する
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれが前記第２の方向に連続した走査領域を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分する
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記走査パターン決定部は、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とで前記第２の方向の走査方向が反対向きになるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の最大駆動周波数に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正した補正画像を生成する表示画質決定部を含み、
前記走査パターン決定部は、前記表示画質決定部によって生成された前記補正画像を複数の走査領域に区分し、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記表示画質決定部は、前記元画像のフレームレートを、前記元画像を表示するのに必要とされる前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の駆動周波数、及び前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の最大駆動周波数のうちのいずれか小さいほうの２倍に補正する
請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記表示画質決定部は、補正された前記フレームレートと前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の第１の方向の駆動周波数から算出される前記第２の方向の表示画素数が、前記元画像のフレームレートが１以上となる予め定められた値以上で、且つ前記元画像の前記第２の方向の表示画素数以下となるように、補正された前記フレームレートを再補正する
請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記走査パターン決定部は、前記元画像を、前記左眼用画像もしくは前記右眼用画像のいずれかの全画素数を前記表示画質決定部によって補正された各フレームの表示画素数で除した商に該当する数の走査領域に区分する
請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記表示画質決定部は、さらに、前記元画像の内容を示すコンテンツ情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
制御部は、さらに、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値を保持するユーザプロファイル管理部を含み、
前記表示画質決定部は、前記元画像のコンテンツ情報に対応する前記画質補正値に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
請求項１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記ユーザプロファイル管理部は、さらに、ユーザの視力に関する情報を保持し、
前記表示画質決定部は、前記ユーザプロファイル管理部が保持するユーザの視力に関する情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
さらに、該画像表示装置を駆動するためのバッテリーと、
前記バッテリーの残量を検出する電源管理部と、
前記電源管理部の検出結果に応じて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の両方の駆動周波数の最大値を変更する駆動周波数決定部とを備える
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項２２】
前記左眼用走査部が走査するビームが前記左眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記左眼用画像が前記左眼用偏向部上で台形形状に歪んだ左眼用歪画像となり、且つ前記右眼用走査部が走査するビームが前記右眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記右眼用画像が前記右眼用偏向部上で台形形状に歪んだ右眼用歪画像となる場合において、
前記制御部は、
前記左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、前記第１の辺に直交し、且つ前記第１の辺の端点と前記左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域、及び前記右眼用画像の長辺の一部を前記第１の辺と同じ長さの第３の辺とし、前記第３の辺に直交し、且つ前記第３の辺の端点と前記右眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第４の辺とする矩形形状の右眼用矩形領域を決定する矩形領域決定部と、
前記第１の辺を高さとし、前記第２の辺と前記第４の辺との和を幅とした補正画像となるように、前記元画像の高さ及び幅のうちの少なくともいずれか一方を調整する縦横比調整部と、
前記左眼用偏向部上に前記左眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記左眼用歪画像と反対向きに歪ませた左眼用補正画像、前記右眼用偏向部上に前記右眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記右眼用歪画像と反対向きに歪ませた右眼用補正画像を生成する歪補正部と、
前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用矩形領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用矩形領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる出力画像制御部とを含む
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項２３】
前記矩形領域決定部は、前記左眼用歪画像の短辺が前記右眼用画像の長辺に含まれ、且つ前記右眼用画像の短辺が前記左眼用歪画像の長辺に含まれるように、前記左眼用画像と前記右眼用歪画像とを重ね合わせたときに、前記第２及び第４の辺が、前記左眼用歪画像及び前記右眼用歪画像それぞれの斜辺の交点を通る直線となるように、前記左眼用矩形領域及び前記右眼用矩形領域を決定する
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記制御部は、
前記第１の辺の対辺を長辺とし、前記左眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第４の辺より短い左眼用残領域、及び前記第３の辺を長辺とし、前記右眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第２の辺より短い右眼用残領域を決定する残領域決定部を含み、
前記出力画像制御部は、さらに、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用残領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用残領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記左眼用残領域、及び前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させ、且つ前記右眼用残領域、及び前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させる
請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させ、且つ前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させる
請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記矩形領域決定部は、前記補正画像の幅と高さとが、１６：９または４：３の比率となるように前記左眼矩形領域および前記右眼矩形領域の形状を決定する
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２８】
前記矩形領域決定部は、ユーザの左右の眼の視力の差が一定値以上の場合に、視力の高い方の眼に対応する矩形領域が最大、且つ視力の低い方の眼に対応する矩形領域が０になるように、前記左眼矩形領域と前記右眼矩形領域の形状を決定し、
前記残領域決定部は、視力の高い方の眼に対応する残領域が０、且つ視力の低い方の眼に対応する残領域が最大になるように、前記左眼残領域と前記右眼残領域の形状を決定する
請求項２２記載の画像表示装置。
【請求項２９】
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、
前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、
前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとを備える
画像表示方法。
【請求項３０】
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、
前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、
前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる
プログラム。
【請求項３１】
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、
前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、
前記右眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える
集積回路。
【請求項３２】
請求項１に記載の画像表示装置と、
ユーザの左眼の位置に配置され、ユーザの左眼に対面する位置に前記左眼用偏向部を有する左眼用レンズと、
ユーザの右眼の位置に配置され、ユーザの右眼に対面する位置に前記右眼用偏向部を有する右眼用レンズと、
一端が前記左眼用レンズに連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプルと、
一端が前記右眼用レンズに連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプルと、
を備える眼鏡型ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３３】
請求項１に記載の画像表示装置と、
前記左眼用偏向部偏向部及び前記右眼用偏向部を有するフロントガラスと
を備える自動車。
【請求項３４】
請求項１に記載の表示装置と、
前記左眼用偏向部を有する左眼用接眼レンズと、
前記右眼用偏向部を有する右眼用接眼レンズと
を備える双眼鏡。
【請求項３５】
請求項１に記載の画像表示装置と、
前記表示装置を収納する筐体と、
前記筐体の表面に前記左眼用偏向部及び前記右眼用偏向部によって構成される表示面と
を備える卓上型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置において、レーザ光を２次元走査して、眼の網膜に直描する方式（以下、レーザ走査方式、と記す）がある。（例えば、特許文献１参照）。レーザ走査方式の表示装置は、網膜走査ディスプレイ（Ｒｅｔｉｎａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＲＳＤ）、網膜照射ディスプレイ、網膜直描ディスプレイ、レーザ走査ディスプレイ、直視型表示装置、仮想網膜ディスプレイ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅｔｉｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＶＲＤ）、などとも呼ばれている。【０００３】
図１Ａ及び図１Ｂに眼鏡型のＨＭＤの構造の例を示す。図１Ａ及び図１Ｂでは、眼鏡フレームにレーザ光を発光する光源１０１、１１０、レーザ光の波面を制御する波面形状変更部１０２、１０９、及びレーザ光を二次元方向に走査する走査部１０３、１０８を搭載している。レーザ光は、走査部１０３、１０８によって眼鏡のレンズ１１、１２に向かって投影され、レンズ１１、１２の表面に備えられた偏向部１０４、１０７によって反射される。そして、このレーザ光がユーザの眼に入射し、網膜上に画像を形成する。ここで、偏向部１０４、１０７には、ハーフミラーやホログラム光学素子（ＨＯＥ：Ｈｏｌｏｇｒａｍ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）などが用いられており、ユーザは外の景色とレーザによって描かれる画像の両方を同時に視認することが可能になる。また、走査部１０３、１０８には、一枚の単板ミラーを一軸、もしくは二軸方向に振動させることでレーザ光を二次元方向に走査するミラーデバイスなどが用いられる。【０００４】
また、両眼に映像を表示するタイプのＨＭＤでは、左右の眼に対して表示する映像の画素を変えることで、見かけ上の解像度を上げる先行例が存在している（例えば特許文献２参照）。この先行例では、右眼に奇数列、左眼に偶数列といったように互いに補完する画素を表示することで、ユーザには左右の表示画素が合成された画像を提示することを可能にしている。
【特許文献１】特開平１０−３０１０５５号公報
【特許文献２】特開平９−０６１７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ走査方式の表示装置においては、表示する画像の解像度や、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難という課題がある。まず、走査部１０３、１０８として単板ミラーを振動させるミラーデバイスを用いると、ミラーの大きさが、表示画像の高画質化の際の課題になる。【０００６】
ミラーデバイスでは、図７４に示すように、単板ミラー３０１を第一の回転軸Ｘおよび第一の回転軸Ｘと直交する第二の回転軸Ｙにそって振動させることで、ミラーに入射するレーザ光３０４の反射方向を変更し、二次元走査を行う。【０００７】
図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７５に示す。この図に示されるように、レーザ光は走査軌跡５０２を描くことで、ユーザの眼に対して表示画像５０１を表示するように、走査部１０３によって二次元走査される。この例では、走査部１０３の回転軸Ｘ方向が表示画像５０１の水平方向、回転軸Ｙ方向が表示画像５０１の垂直方向に対応するように図１のＨＭＤが設計されている。また、回転軸Ｘ方向（Ｙ軸回り）にミラーが振動する周波数を、水平方向の駆動周波数Ｈｘ、回転軸Ｙ方向（Ｘ軸回り）にミラーが振動する周波数を垂直方向の駆動周波数Ｈｙで表現する。図７５に示す走査軌跡５０２では、垂直方向にレーザが一回走査される間に、水平方向に複数回走査が行われる。一般に二軸ミラーによる駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙのうち、低速な側が表示画像５０１のフレームレートを決定する。図７５の例では、垂直方向にビームが一回走査される間に、画像の１フレームが表示される。また逆方向にビームが走査される間にも画像の１フレームが表示される場合、垂直方向にレーザが一往復する間に、２フレームの映像が表示されることになるため、駆動周波数Ｈｙと画像のフレームレートｆｐｓの間には、数式（１）の関係が成り立つ。【０００８】
【数１】
2009066465.tif 000003
【０００９】
また、走査部１０３に入射したレーザ光３０４は、図７６に示されるように、ミラーの振動に合わせて回転軸Ｘの方向に走査角α、回転軸Ｙの方向に走査角βで走査されている。ここで走査角α、βとは、走査部１０３によって走査されるレーザ光の範囲を示す角度である。図７６に示すように、レーザ光が一番左側に走査されたときのレーザ光の進路と、一番右側に走査されたときのレーザ光の進路がなす角度を水平走査角αとして表現する。また同様に、レーザ光が一番上方に走査されたときのレーザ光の進路と、レーザ光が一番下方に走査されたときのレーザ光の進路とがなす角度を垂直走査角βとして表現する。【００１０】
ここで、走査部１０３に含まれる単板ミラー３０１の直径をＤとし、図１のＨＭＤで表示される表示画像５０１の水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、一般に数式（２）および数式（３）の関係が成り立つ。【００１１】
【数２】
2009066465.tif 000004
【００１２】
【数３】
2009066465.tif 000005
【００１３】
そのためレーザ走査型の表示装置では、表示の解像度を上げるためには走査角α、βもしくは走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくする必要がある。【００１４】
しかしながら、走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくした場合、単板ミラー３０１の重量が増加する。その結果、走査角α、βや単板ミラー３０１の駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になり、表示画像５０１のフレームレートｆｐｓの低下を招く。また、走査角α、βを上昇させると、単板ミラー３０１を大きく動かす必要があるため、駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になる。また、単板ミラー３０１を動かすための駆動素子（アクチュエーター）の巨大化や消費電力の増大、駆動音の増大などを招き、走査部１０３を眼鏡型ＨＭＤに搭載することが困難になる。さらに、走査部１０３の駆動周波数と解像度の関係も、ビーム走査表示装置において高画質化を行う上での課題になる。【００１５】
図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光３０３が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７７に示す。この図に示されるように、レーザ光３０３は、走査部１０３によって二次元走査されることによって、図７７に示すような走査軌跡６０２ｃを描く。その結果、ユーザの眼に対して表示画像６０１ｃを表示する。この時、走査軌跡６０２ｃが、表示画像６０１ｃの表示行と上手く重なるようにオーバースキャン領域Ｏｒ、Ｏｌが設定される。表示画像６０１ｃに対して、一般にオーバースキャン領域を含めた走査軌跡６０２ｃの走査領域に対して、表示画像６０１ｃが占める割合を、オーバースキャン率Ａで示す。【００１６】
ここで、図１のＨＭＤで表示される表示画像６０１ｂの水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、表示画像の垂直解像度Ｎｙと、フレームレートｆｐｓと、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘの間には、一般に数式（４）の関係が成り立つ。この数式（４）に示されるように、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘに上限がある場合、表示画像の垂直解像度Ｎｙとフレームレートｆｐｓの両方を同時に上昇させることは困難になる。【００１７】
【数４】
2009066465.tif 000006
【００１８】
また、広視野の映像を表示するために、走査部１０３、１０８の走査角α、βを大きくした場合にも、単板ミラー３０１が一周期の間に動く距離が大きくなるため、駆動周波数の低下を招く。そのためミラーデバイスを用いたビーム走査型ＨＭＤでは、広視野の表示画像のフレームレートと解像度を同時に高くすることが困難になる。【００１９】
また、眼鏡型ＨＭＤのように偏向部１０４、１０７に対して斜めに画像を投影する場合には、画像が台形形状に歪むため、この歪みを補正するために画像の視野角が狭くなるという課題がある。【００２０】
図１に示されるように、走査部１０３、１０８からの光は、それぞれ偏向部１０４、１０７に対して斜めに投影される。一般に、スクリーンに対して、斜め位置から矩形映像を投影した場合、スクリーンに投影される画像には台形歪み、もしくはキーストーンと呼ばれる歪みが発生するため、眼鏡型ＨＭＤにおいてもユーザの眼に台形に歪んだ画像が投影されることになる。【００２１】
点光源Ｏからの矩形映像を、スクリーンＳに対して斜めに入射した場合に生じる台形歪みを図７８および図７９を用いて例示する。図７８はスクリーンＳの上方からの図、図７９はスクリーンＳの正面からの図である。この例では、図７８及び図７９に示されるように、光源Ｏからの光は、スクリーンＳに対して左斜め手前から入射される。このため、図７８に示されるように、光源ＯとスクリーンＳまでの距離が、投影画像の左辺Ｌ1と右辺Ｌ２とで異なる。【００２２】
また、図７９に示されるように、光源Ｏからの投射映像は、縦方向に投射角θで広がるため、点光源Ｏからの距離が離れるほど、スクリーン上の投影画像の辺の長さは長くなる。このためスクリーンＳ上の投影画像４０１ａは、台形形状に歪むことになる。【００２３】
しかしながら、眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、この斜め投影に関する対策がなされていない。なお、光源Ｏがレーザと走査部ではなく、液晶素子や有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイからなる場合においても、この課題は発生する。【００２４】
現在市販されているフロントプロジェクタ等では、台形歪みに対応するために画像処理による補正が行われる。図８０に画像処理による台形歪みの補正の例を示す。台形形状の補正前画像５０１ａの上底もしくは下底の内、短い方の辺の長さに合わせて、矩形の表示領域を決定する。そして、矩形領域からはみ出す部分では画像の表示を行わないことで、ユーザに対しては矩形の補正後画像５０２ａを表示できる。しかし、この方法では補正前画像５０１ａの一番短い辺の長さにあわせて、表示画像の大きさが決まるため、結果として視野が狭い画像しか表示できないという課題があった。【００２５】
このようにビーム走査型表示装置においては、走査部１０３、１０８の大きさや駆動周波数、そして走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係などから解像度、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難になる。眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、広視野化と、画質向上の両立に関する対策がなされていない。【００２６】
特許文献２では、左右の解像度を落としてもユーザが視認する表示映像の解像度を保つ方法が開示されている。しかしながら、ビーム走査型表示装置特有のフレームレートと解像度に関する課題には触れられていない。また、フレームレートと解像度のどちらかを優先する方が適切なのかは、画像の内容によって異なる。スポーツ番組など動きの激しい映像は、フレームレートを優先するべきだが、静止画像のような場合は、解像度を優先する必要がある。特許文献２では、このような情報の内容によるフレームレートや解像度の変更などについても考慮されていない。【００２７】
本発明は前記課題を解決するもので、画像表示装置において、左右の映像の表示を適切に変化させることで、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する映像の見かけ上の画質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、ユーザの網膜に画像を表示する画像表示装置であって、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。【００２９】
本構成によって、片方の眼で広い画角の画像を低画質で表示し、他方の眼で狭い画角の画像を高画質表示し、見かけ上の画質向上と表示画像の広視野化を行うことが可能になる。【００３０】
また、前記左眼用画像出力部は、左眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する左眼用光源と、前記左眼用光源からのビームを前記左眼用偏向部に走査させる左眼用走査部とを含み、前記右眼用画像出力部は、右眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する右眼用光源と、前記右眼用光源からのビームを前記右眼用偏向部に走査する右眼用走査部とを含むようにしてもよい。本構成によって、眼鏡に搭載する画像表示装置を小型化、省電力化しながら、映像の台形歪を防止することができる。【００３１】
また、前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの一方に前記元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第１の走査角より大きく、且つ前記元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部と、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記走査範囲設定部によって設定された走査角に応じて、画質の異なる前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力させる画質設定部とを備えてもよい。【００３２】
一実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１のフレームレートの画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させるフレームレート設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高いフレームレートで表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上のフレームレートを向上させることが可能になる。【００３３】
他の実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１の解像度の画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる解像度設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。【００３４】
また、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とは、互いにサイズが異なっており、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのサイズが大きい側に前記第１の走査角でビームを走査させ、サイズが小さい側に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。【００３５】
本発明に係る画像表示装置は、さらに、ユーザの視線を検出する視線検出部を備え、走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの前記第１の走査角が設定された側に、前記視線検出部の検出結果に基づいてユーザの視線位置を含む領域にビームを走査させる。本構成によって、ユーザの視線が動いた場合でも、ユーザの中心視野には高画質の画像を提示することが可能になる。【００３６】
また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの利き目に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。【００３７】
また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの視力の高い方の眼に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。【００３８】
また、前記制御部は、前記元画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれの走査領域が異なるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる前記走査パターン決定部を含んでもよい。本構成によって、右眼と左眼で異なる部分の画素が表示され続けることを防ぎ、ユーザが画像を見るときの違和感を低減することができる。【００３９】
一実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部が前記第２の方向に隣接する画素を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。【００４０】
他の実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれが前記第２の方向に連続した走査領域を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。【００４１】
また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とで前記第２の方向の走査方向が反対向きになるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、右眼と左眼で表示する画素が重なることを避けることができ、両眼による融像効果の効果を上げることができる。【００４２】
前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の最大駆動周波数に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正した補正画像を生成する表示画質決定部を含み、前記走査パターン決定部は、前記表示画質決定部によって生成された前記補正画像を複数の走査領域に区分し、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、走査部の駆動周波数の上限により、フレームレートを保つために、左右の眼の解像度を下げる場合においても、左右の眼の融像効果を利用することでユーザが視認する画像の解像度の低下を抑えることができる。また倍速駆動など画像の本来のフレームレートより、高速なフレームレートで画像を表示する際の解像度の低下を抑えることが可能になる。【００４３】
また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記表示画質決定部は、前記元画像のフレームレートを、前記元画像を表示するのに必要とされる前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の駆動周波数、及び前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の最大駆動周波数のうちのいずれか小さいほうの２倍に補正してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によって見かけ上の解像度を保ちながら、表示画像のフレームレートを高く設定することが可能になる。【００４４】
さらに、前記表示画質決定部は、補正された前記フレームレートと前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の第１の方向の駆動周波数から算出される前記第２の方向の表示画素数が、前記元画像のフレームレートが１以上となる予め定められた値以上で、且つ前記元画像の前記第２の方向の表示画素数以下となるように、補正された前記フレームレートを再補正してもよい。本構成によって、走査部の性能を最大に利用できるように、表示画像のフレームレートや解像度を設定することが可能になる。【００４５】
また、前記走査パターン決定部は、前記元画像を、前記左眼用画像もしくは前記右眼用画像のいずれかの全画素数を前記表示画質決定部によって補正された各フレームの表示画素数で除した商に該当する数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、最小限のフレーム数で、表示画像の全画素を用事することが可能になる。【００４６】
また、前記表示画質決定部は、さらに、前記元画像の内容を示すコンテンツ情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によってスポーツなど動きの大きい画像はフレームレートを高くし、ニュースなど文字情報が多い画像は解像度をあげるなど、画像に応じた適切な画質を選択することが可能になる。【００４７】
制御部は、さらに、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値を保持するユーザプロファイル管理部を含み、前記表示画質決定部は、前記元画像のコンテンツ情報に対応する前記画質補正値に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、スポーツやニュースなど情報の種類ごとにユーザの好みの画質を設定し、それに応じたフレームレートおよび解像度の変更を行うことが可能になる。【００４８】
また、前記ユーザプロファイル管理部は、さらに、ユーザの視力に関する情報を保持し、前記表示画質決定部は、前記ユーザプロファイル管理部が保持するユーザの視力に関する情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、視力の悪いユーザに対しては解像度よりフレームレートを優先して画質の変更を行う、といった処理を行うことが可能になる。【００４９】
本発明の画像表示装置は、さらに、該画像表示装置を駆動するためのバッテリーと、前記バッテリーの残量を検出する電源管理部と、前記電源管理部の検出結果に応じて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の両方の駆動周波数の最大値を変更する駆動周波数決定部とを備えてもよい。本構成によって、バッテリー残量が少ないときには走査部によるバッテリーの消費を抑え、表示装置の駆動時間を長く保つことが可能になる。【００５０】
前記左眼用走査部が走査するビームが前記左眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記左眼用画像が前記左眼用偏向部上で台形形状に歪んだ左眼用歪画像となり、且つ前記右眼用走査部が走査するビームが前記右眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記右眼用画像が前記右眼用偏向部上で台形形状に歪んだ右眼用歪画像となる場合において、前記制御部は、前記左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、前記第１の辺に直交し、且つ前記第１の辺の端点と前記左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域、及び前記右眼用画像の長辺の一部を前記第１の辺と同じ長さの第３の辺とし、前記第３の辺に直交し、且つ前記第３の辺の端点と前記右眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第４の辺とする矩形形状の右眼用矩形領域を決定する矩形領域決定部と、前記第１の辺を高さとし、前記第２の辺と前記第４の辺との和を幅とした補正画像となるように、前記元画像の高さ及び幅のうちの少なくともいずれか一方を調整する縦横比調整部と、前記左眼用偏向部上に前記左眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記左眼用歪画像と反対向きに歪ませた左眼用補正画像、前記右眼用偏向部上に前記右眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記右眼用歪画像と反対向きに歪ませた右眼用補正画像を生成する歪補正部と、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用矩形領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用矩形領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる出力画像制御部とを含んでもよい。【００５１】
本構成によって、メガネ形のＨＭＤを実現時に生じる画像の台形歪みの補正に、両眼の融像効果を活用でき、従来の台形補正よりも大きな垂直視野角を保った台形歪み補正が可能になる。【００５２】
一実施形態として、前記矩形領域決定部は、前記左眼用歪画像の短辺が前記右眼用画像の長辺に含まれ、且つ前記右眼用画像の短辺が前記左眼用歪画像の長辺に含まれるように、前記左眼用画像と前記右眼用歪画像とを重ね合わせたときに、前記第２及び第４の辺が、前記左眼用歪画像及び前記右眼用歪画像それぞれの斜辺の交点を通る直線となるように、前記左眼用矩形領域及び前記右眼用矩形領域を決定してもよい。【００５３】
また、前記制御部は、前記第１の辺の対辺を長辺とし、前記左眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第４の辺より短い左眼用残領域、及び前記第３の辺を長辺とし、前記右眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第２の辺より短い右眼用残領域を決定する残領域決定部を含み、前記出力画像制御部は、さらに、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用残領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用残領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させてもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の右辺と左辺が滑らかな直線になる効果がある。【００５４】
一実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記左眼用残領域、及び前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させ、且つ前記右眼用残領域、及び前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させてもよい。【００５５】
他の実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させ、且つ前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させてもよい。【００５６】
本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像に輝度のムラが生じることを防ぐ効果がある。【００５７】
また、前記矩形領域決定部は、前記補正画像の幅と高さとが、１６：９または４：３の比率となるように前記左眼矩形領域および前記右眼矩形領域の形状を決定してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の形状がアスペクト比１６：９もしくは４：３の映像視認に適したものになる。【００５８】
また、前記矩形領域決定部は、ユーザの左右の眼の視力の差が一定値以上の場合に、視力の高い方の眼に対応する矩形領域が最大、且つ視力の低い方の眼に対応する矩形領域が０になるように、前記左眼矩形領域と前記右眼矩形領域の形状を決定し、前記残領域決定部は、視力の高い方の眼に対応する残領域が０、且つ視力の低い方の眼に対応する残領域が最大になるように、前記左眼残領域と前記右眼残領域の形状を決定してもよい。本構成によって、視力の悪いほうの眼の影響を除去して台形歪みの補正を行うことができる。【００５９】
本発明に係る表示方法は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとを含む。【００６０】
本発明に係るプログラムは、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる。【００６１】
本発明に係る集積回路は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。【００６２】
なお、本発明は、このようなビーム走査型表示装置として実現できるだけでなく、ビーム走査型表示装置の機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。また、本発明は、このような表示装置の機能を実現する集積回路として実現したりもできる。【００６３】
本発明に係る眼鏡型ヘッドマウントディスプレイは、上記の画像表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置され、ユーザの左眼に対面する位置に前記左眼用偏向部を有する左眼用レンズと、ユーザの右眼の位置に配置され、ユーザの右眼に対面する位置に前記右眼用偏向部を有する右眼用レンズと、一端が前記左眼用レンズに連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプルと、一端が前記右眼用レンズに連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプルとを備える。【００６４】
本発明に係る自動車は、上記の画像表示装置と、前記左眼用偏向部偏向部及び前記右眼用偏向部を有するフロントガラスとを備える。【００６５】
本発明に係る双眼鏡は、前記左眼用偏向部を有する左眼用接眼レンズと、前記右眼用偏向部を有する右眼用接眼レンズとを備える。【００６６】
本発明に係る卓上型ディスプレイは、上記の画像表示装置と、前記表示装置を収納する筐体と、前記筐体の表面に前記左眼用偏向部及び前記右眼用偏向部によって構成される表示面とを備える。
【発明の効果】
【００６７】
眼鏡型のＨＭＤでの見かけ上の画質向上に、両眼の融像効果を活用でき、走査部の性能を抑えたまま、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートもしくは見かけ上の解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の詳細構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ユーザの左眼に投影する左眼用画像の例である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ユーザの右眼に投影する右眼用画像の例である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂを投影したときに、融像効果によってユーザが認識する全体像を示す図である。
【図５】図５は、人間の視野と視力の関係を示した表である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１における表示画像の見かけ上のフレームを向上させる処理のフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ユーザの視線位置を中心として中心画像を設定した例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの元画像とユーザの視線との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１において、走査部の水平走査角と、ユーザに表示される画像の水平画角の関係を示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２における広視野用走査部と偏向部の配置図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２における狭視野用走査部と偏向部の配置図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、図１７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、図１８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態２における表示画像の見かけ上の解像度を向上させる処理のフローチャートである。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態２において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態３におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。
【図２５】図２５は、偏向部上での投影画像の歪みを示した図である。
【図２６】図２６は、台形歪みの補正手順を示したフローチャートである。
【図２７】図２７は、走査部と偏向部の位置関係を示した図である。
【図２８】図２８は、偏向部上の台形歪みを示した図である。
【図２９】図２９は、左眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。
【図３０】図３０は、右眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。
【図３１】図３１は、ユーザが視認する画像の形状を示す図である。
【図３２】図３２は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。
【図３３】図３３は、右眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。
【図３４】図３４は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。
【図３５】図３５は、本発明の実施の形態３における左右の眼に表示する画像の変形手順を示したフローチャートである。
【図３６Ａ】図３６Ａは、元画像の縦寸法と横寸法とを示す図である。
【図３６Ｂ】図３６Ｂは、図３６Ａの元画像の縦横比を調整して生成した補正画像を示す図である。
【図３７】図３７は、補正画像のうちの左眼に表示する画像領域を示した図である。
【図３８】図３８は、補正画像のうちの右眼に表示する画像領域を示した図である。
【図３９】図３９は、図３７の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。
【図４０】図４０は、図３８の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。
【図４１】図４１は、図３９の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。
【図４２】図４２は、図４０の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。
【図４３】図４３は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域を抽出した状態を示す図である。
【図４４】図４４は、右眼用偏向部上の投影像から残領域を抽出した状態を示す図である。
【図４５】図４５は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。
【図４６】図４６は、補正画像のうち、左眼に表示する画像領域を示した図である。
【図４７】図４７は、補正画像のうち、右眼に表示する画像領域を示した図である。
【図４８】図４８は、本実施の形態３における典型例を説明するための図である。
【図４９】図４９は、本発明の実施の形態４におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。
【図５０】図５０は、表示画像のフレームレートと解像度を変更する処理のフローチャートである。
【図５１】図５１は、表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。
【図５２】図５２は、元画像に付加されているメタデータの例を示す図である。
【図５３】図５３は、バッテリー残量と、周波数補正値との関係を示す図である。
【図５４】図５４は、元画像のコンテンツ情報と、フレームレート係数との関係を示す図である。
【図５５】図５５は、コンテンツ情報と、フレームレート係数補正値との関係を示す図である。
【図５６Ａ】図５６Ａは、走査部による垂直走査範囲の一例を示す図である。
【図５６Ｂ】図５６Ｂは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。
【図５６Ｃ】図５６Ｃは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。
【図５７】図５７は、左右の走査部における走査パターンの一例を示す図である。
【図５８】図５８は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図５９】図５９は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６０】図６０は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６１】図６１は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６２】図６２は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６３】図６３は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６４】図６４は、本実施の形態５におけるＨＵＤの側面図である。
【図６５】図６５は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の一例を示す図である。
【図６６】図６６は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。
【図６７】図６７は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。
【図６８】図６８は、図６４に示すＨＵＤの詳細構成図である。
【図６９】図６９は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の一例を示す図である。
【図７０】図７０は、図６９に示す双眼鏡の左眼側表示部を示す図である。
【図７１】図７１は、図６９に示す双眼鏡の右眼側表示部を示す図である。
【図７２】図７２は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の他の例を示す図である。
【図７３】図７３は、本実施の形態７における卓上型ディスプレイを示す図である。
【図７４】図７４は、ビームを二次元走査するミラーの回転軸の例を示す図である。
【図７５】図７５は、走査部によって走査されたレーザ光が偏向部上に描く軌跡を示した図である。
【図７６】図７６は、走査部と偏向部の配置図の例を示す図である。
【図７７】図７７は、オーバースキャン領域を考慮した場合の走査パターンの例を示す図である。
【図７８】図７８は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の鳥瞰図である。
【図７９】図７９は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の正面図である。
【図８０】図８０は、従来技術による台形歪みの補正を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１                                左眼用レンズ
１２                                右眼用レンズ
１３                                左側テンプル
１４                                右側テンプル
１００                              左眼用画像出力部
１０１                              左眼用光源
１０２                              左眼用波面形状変更部
１０３                              左眼用走査部
１０４                              左眼用偏向部
１０５                              左眼用制御部
１０６，１１２                      ヘッドホン部
１０７                              右眼用偏向部
１０８                              右眼用走査部
１０９                              右眼用波面形状変更部
１１０                              右眼用光源  
１１１                              右眼用制御部
２０１，３００１                    焦点距離水平成分変更部
２０２，３００２                    焦点距離垂直成分変更部
２１１                              赤色レーザ光源
２１２                              青色レーザ光源
２１３                              緑色レーザ光源
２１４                              光検出部
３０１                              単板ミラー
３０３，３０４                      レーザ光
４０１ａ                            投影画像
５０１，６０１ｃ                    表示画像
５０１ａ                            補正前画像
５０２ａ                            補正後画像
５０２，６０２ｃ                    走査軌跡
６０１                              左眼用画像
６０１ａ                            左眼用歪画像
６０１ｂ                            左眼用表示領域
６０２                              右眼用画像
６０２ａ                            右眼用歪画像
６０２ｂ                            右眼用表示領域
６０３                              全体像
８０１ｂ                            画像分析部
８０２ｂ                            駆動周波数決定部
８０３ｂ                            電源管理部
８０４ｂ                            表示画質決定部
８０５ｂ                            ユーザプロファイル管理部
８０６ｂ                            走査パターン決定部
８０７ｂ                            画像制御部
９０１，１９０１，１９０１ａ        元画像
１００１，２００１                  中心画像
１０５１                            走査範囲設定部
１０５２                            画質設定部
１０５３                            解像度設定部
１０５４                            フレームレート設定部
１４０１ａ，１４０１ｂ              左眼用矩形領域
１４０１，１４０２，１４０３        走査パターン
１４０２ａ                          左眼用残領域
１５０１ａ                          右眼用矩形領域
１５０２ａ，１５０２ｂ              右眼用残領域
１６０１ａ                          融像後図形
１８０１                            台形歪み判定部
１８０２                            矩形領域決定部
１８０３                            残領域決定部
１８０４                            画像制御部
１８０５                            縦横比調整部
１８０６                            歪補正部
１８０７                            出力画像制御部
１９０２ａ                          補正画像
２００１ａ，２６０１ａ              左眼用部分画像
２１０１ａ，２７０１ａ              右眼用部分画像
２２０１ａ                          左眼用台形画像
２３０１ａ                          右眼用台形画像
２４０１ａ                          左眼投影用画像
２５０１ａ                          右眼投影用画像
２２０２ａ，２２０３ａ，２３０２ａ，２３０３ａ  台形領域
２４０２ａ，２５０２ａ              矩形領域
２６０１                            車
２６０２，２６１０                  レーザ走査ユニット
２６０３                            フロントガラス
２６０４                            ハーフミラー
２６０５                            ドライバー
２６０６，２６０９                  眼球
２６０７                            天井
２６０８                            支持棒
３１０１                            双眼鏡
３１０１ａ                          左眼側表示部
３１０１ｂ                          右眼側表示部
３１０２，３５０１                  折り返しミラー
３１０３，３５０２                  カメラ
３１０４                            右眼
３１０５                            ユーザ
３１０６                            左眼
３４０１                            卓上型ディスプレイ
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００７１】
（実施の形態１）
図１Ａ〜図３を参照して、本発明の実施の形態１に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａはビーム走査型表示装置の正面図、図１Ｂはビーム走査型表示装置の側面図、図２は図１Ａの一部の詳細図、図３は実施の形態１に係るビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。  本発明の実施の形態１に係る眼鏡型のビーム走査型表示装置は、表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置される左眼用レンズ１１と、ユーザの右眼の位置に配置される右眼用レンズ１２と、一端が左眼用レンズ１１に連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプル１３と、一端が右眼用レンズ１２に連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプル１４とを備える。【００７２】
表示装置は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示されるように、表示画像を構成する各画素を描画するビームを出力する光源１０１、１１０と、光源１０１、１１０から出力されたビームの波面形状を変更する波面形状変更部１０２、１０９と、波面形状変更部１０２、１０９から出力されたビームを偏向部１０４、１０７に向かって２次元走査する走査部１０３、１０８と、走査部１０３、１０８の走査光をユーザの眼に向かう方向に偏向する偏向部１０４、１０７と、前述の各部を制御する制御部１０５、１１１と、ヘッドホン部１０６、１１２とを備える。【００７３】
なお、左眼用光源１０１、左眼用波面形状変更部１０２、及び左眼用走査部１０３で左眼用画像出力部１００を構成する。同様に、右眼用光源１１０、右眼用波面形状変更部１０９、右眼用走査部１０８で右眼用画像出力部（図示省略）を構成する。【００７４】
なお、この実施形態においては、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、制御部１０５、１１１、及びヘッドホン部１０６、１１２がテンプル１３、１４に収納され、偏向部１０４、１０７がレンズ１１、１２のユーザの眼に対面する側に配置されている。【００７５】
なお、本明細書においては、「左眼用レンズ１１」と「右眼用レンズ１２」とを総称して「レンズ１１、１２」と称することがある。同様に、他の構成要素（画像等も含む）についても、左眼用と右眼用とを総称するときには、「左眼用」及び「右眼用」の語を省略することがある。【００７６】
光源１０１、１１０は、ビームを出力する。出力するビームは、図２に示すように、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから出力される各レーザ光を合波したレーザ光であり、各色レーザ光源２１１、２１２、２１３からの出力を適切に変調することで、任意の色のレーザ光を出力できる。さらに、波面形状変更部１０２、１０９や走査部１０３、１０８と連動させて変調することで、ユーザの眼の網膜上に映像を表示できる。【００７７】
なお、この実施形態における緑色レーザ光源２１３は、赤外線を出力する半導体レーザ光源と、赤外線を緑色に変換するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２次高調波発生）素子とを組み合わせて緑色レーザを出力する。ただし、上記の構成に限ることなく、緑色の半導体レーザ光源２１３を採用してもよい。また、各レーザ光源２１１、２１２、２１３は、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオード等であってもよい。【００７８】
なお、光源１０１、１１０は、図２に示されるように、光検出部２１４を含んでもよい。光検出部２１４は、ユーザの眼の角膜からの反射光の強度を検出することで、ユーザの視線方向を検出できる。偏向部１０４、１０７により眼の方向へ偏向されたビームの多くは、角膜表面に対して斜めから入射するが、眼球に対して正面からのビームは、角膜表面に対して垂直に入射するために、ビームの反射率が比較的高くなる。このような性質を利用することにより、反射光の強度から視線方向を検出できる。【００７９】
波面形状変更部１０２、１０９は、光源１０１、１１０からのビームの波面形状をそれぞれ変化させて、偏向部１０４、１０７で偏向されたビームのスポットサイズを所定の範囲内となるようにする。【００８０】
ビームの「スポットサイズ」とは、ユーザの眼の網膜でのスポットサイズとして、以後説明するが、瞳孔でのスポットサイズ、角膜でのスポットサイズ、偏向部１０４、１０７でのスポットサイズでもよい。網膜でのスポットサイズは、表示する画素サイズと同一である。また、「波面形状」とは、ビーム波面の３次元形状であり、平面、球面、非球面の形状を含む。【００８１】
図２に示す左眼用波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部と２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。焦点距離水平成分変更部２０１は、シリンドリカルレンズとミラーとの距離を変更することで水平方向の曲率を変更している。焦点距離垂直成分変更部２０２は、焦点距離水平成分変更部２０１のシリンドリカルレンズに対して垂直に配置したシリンドリカルレンズを用いることで、垂直方向の曲率を変更している。また、焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２ともに、曲率の変更に伴い、ビームの直径も変更している。【００８２】
なお、水平方向の曲率を垂直方向よりも大きく変化させると、水平方向の変化により大きく対応できるので、画面の水平視野角を垂直視野角より大きくしたい場合や、側頭部に走査部１０３、１０８があるＨＭＤのように、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７へのビームの水平入射角が垂直入射角よりも大きい場合に、特に有効となる。【００８３】
なお、図２では、波面形状を表す項目のなかで、水平方向の曲率と垂直方向の曲率とそれぞれの直径という波面形状の一部のみを変更しているが、他の項目として波面内での曲率の分布や、波面端の形状やサイズなどを変更する手段があってもよい。【００８４】
なお、本実施の形態における波面形状変更部１０２、１０９では、シリンドリカルレンズとミラーを用いて波面形状を変更するが、他の手段として、液晶レンズや、液体レンズ等の可変形状レンズや、ＥＯ素子（電気−光変換素子）などを用いてもよい。この場合、レンズの位置を動かすこと無しに波面形状を変更することが可能になる。またシリンドリカルレンズの代わりに回折素子などを用いることで、装置全体の小型化を図ることが可能になる。【００８５】
走査部１０３、１０８は、それぞれ波面形状変更部１０２、１０９からのビームを偏向部１０４、１０８に向かって２次元走査する。走査部１０３、１０８は、角度を２次元的に変更できる単板小型ミラーであり、より具体的には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーである。なお、走査部１０３、１０８は、水平走査用と垂直走査用のように２種以上の走査部の組合せで実現してもよい。偏向部１０４、１０７は、走査部１０３、１０８で走査されたビームの向きをそれぞれユーザの眼に向かう方向へ偏向する。偏向部１０４、１０７では、メガネのレンズ１１、１２の内側（眼の側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製造されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれのレーザ光源２１１、２１２、２１３からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製造することで、透過型のディスプレイとできる。【００８６】
なお、偏向部１０４、１０７は、ホログラムなどの回折素子による偏向に限定されず、凹面鏡などのミラーや、凸レンズなどのレンズでもよい。また偏向部１０４、１０７は、反射型スクリーンや透過型スクリーンのように、スクリーンにビームが当たって発散する結果、スクリーンからの発散光の一部がユーザの眼の方向へ偏向される方式も含む。【００８７】
制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、及び走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。また、制御部１０５、１０８はユーザに表示する画像を加工する手段を備える。【００８８】
図３に示されるように、左眼用制御部１０５は、走査部１０３、１０８のうちの一方に元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に第１の走査角より大きく、且つ元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部１０５１と、走査範囲設定部１０５１によって設定された走査角に応じて、走査部１０３、１０８が走査する画像の画質を設定する画質設定部１０５２とを含む。なお、実施の形態１における第２の走査角は、元画像の全体を走査する走査角（第２の走査角の最大値）に設定される。【００８９】
また、画質設定部１０５２は、左眼用画像及び右眼用画像の解像度を変更する解像度設定部１０５３と、左眼用画像及び右眼用画像のフレームレートを変更するフレームレート設定部１０５４とを含む。【００９０】
解像度設定部１０５３は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度の画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる。【００９１】
フレームレート設定部１０５４は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートの画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させる。【００９２】
なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。外部機器から画像を取得することで、表示装置内部に映像を記録する記憶装置やデコーダーなどを用意する必要がなくなるため装置の小型化を図ることができる。【００９３】
制御部１０５、１１１に含まれる画像制御部（図示省略）は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。【００９４】
なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のうちのいずれか一方が、左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、及びヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ＨＭＤの小型化を図ることができ、また左右の眼に対する映像の同期を取ることなどが容易になる。【００９５】
ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。【００９６】
なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。【００９７】
次に、本発明において表示画像の画質の向上に利用する「融像効果」について説明する。融像効果とは、ユーザが左右の眼でみた映像を一つに合成して認識する現象である。図４Ａ〜図４Ｃに融像効果の例を示す。図４Ａはユーザの左眼に対して表示される左眼用画像６０１、図４Ｂはユーザの右眼に対して表示される右眼用画像６０２である。左右の眼に対して図４Ａ及び図４Ｂに示す画像が提示されたとき、人間の脳は左右の画像を一つに合成して認識する。つまり、ユーザは左眼用画像６０１と右眼用画像６０２とが合成された全体像６０３を表示されている画像として認識する。図４Ｃにおいて点線枠で囲まれた領域は、右眼もしくは左眼のみで視認している領域であるが、ユーザはそれを意識することなく、全体像６０３を視認する。【００９８】
次に、人間の視野と視力の関係を示す。人間の視力は視野全体において一様ではなく、視野の中心部分は高い視力を保つが、視野中心から離れるほどユーザの視力は低下する。図５にユーザの視野と視力の関係を示す。この図に示すように、人間の眼が高い解像度を保つのは、ユーザの視線方向から±５°程度の中心視野に限定される。そのため、中心視野以外の部分の画像の画質が悪くても、一般に人間の眼は画質の低下に気付きづらい。【００９９】
本発明では、この両眼の融像効果と視野による視力の変化を利用することで、表示画像の見かけ上の画質を向上させる。ビーム走査型表示装置に表示される画像のうち、ユーザが中心視野で捉える領域の画像を高画質で片方の眼に表示し、他方の眼には広視野の画像を低画質で表示する。しかし、ユーザが画像を高解像度で認識できるのは中心視野のみであるため、広視野の画像が低画質であることには気付かず、結果として、表示された画像を広視野でかつ高画質な画像として認識する。本発明はこの原理を用いて眼鏡型ＨＭＤにおいて見かけ上の画質を向上させる。【０１００】
以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像の見かけ上の画質を向上させる例を示す。【０１０１】
なお、本実施の形態では走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。【０１０２】
本実施の形態における走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α１度、垂直走査角β１度で走査し、水平解像度Ｎｘ１max、垂直解像度Ｎｙ１maxの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ１、垂直方向の駆動周波数をＨｙ１とする。さらに、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。【０１０３】
以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上のフレームレートを向上させる例を示す。この処理は図６に示すステップ８０１〜８０４によって行われる。【０１０４】
（ステップ８０１  左右の分担）
本ステップでは、走査範囲設定部１０５１が、走査部１０３、１０８のうち、中心視野に対応する中心画像を表示する側を決定する。ここで中心画像を表示する側に選ばれた走査部は、通常よりも狭い走査角（第１の走査角）で、光源１０１、１１０からのレーザを走査する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１には、右眼用走査部１０８を中心画像の表示側とするように予め設定されている。【０１０５】
なお、中央画像を表示する走査部の決定は、ユーザインターフェースからユーザが指定する方法を用いても良い。この場合、ユーザは自分自身が見やすいほうの眼に解像度の高い画像を表示するなどの決定を行うことが出来る。【０１０６】
例えば、ユーザの利き目の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、利き目に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択しても良い。この場合、ユーザが見やすい方の眼に対して高精細な画像を表示することが可能になる。【０１０７】
また、ユーザの視力の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、視力の高い方の眼に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択してもよい。この場合、視力の高いほうの眼により高画質の映像を表示することが可能になる。【０１０８】
（ステップ８０２  表示範囲決定）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像１００１として表示する領域を決定する。【０１０９】
図７Ａ〜図７Ｃに示す元画像９０１は、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像であり、水平解像度Ｎｘ１、垂直解像度Ｎｙ１、フレームレートｆｐｓ１の画像である。また、図１のＨＭＤでこの画像を視認したときの水平画角をγ１、垂直画角をδ１とする。【０１１０】
走査範囲設定部１０５１は、図８に示すように、元画像９０１の内、中心画像１００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ１c、垂直画角がδ１cとなる領域として決定する。【０１１１】
このとき、中心画像１００１の水平解像度Ｎｘ１cおよび垂直解像度Ｎｙ１cは、元画像９０１の解像度および画角との関係から、数式（５）および数式（６）を用いて計算される。元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１、画角γ１、δ１の値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。【０１１２】
【数５】
2009066465.tif 000007
【０１１３】
【数６】
2009066465.tif 000008
【０１１４】
中心画像１００１の解像度Ｎｘ１c、Ｎｙ１cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像９０１の中央の画素を中心に、高さＮｙ１c、幅Ｎｘ１cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像１００１として決定する。【０１１５】
なお、元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像９０１の画角γ１、δ１は、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係が変化した場合にも画角γ１、δ１を正しく求めることが可能になる。【０１１６】
なお、走査範囲設定部１０５１は、光検出部２１４が検出したユーザの視線位置に基づいて、中心画像１００１となる領域を決定してもよい。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、光検出部２１４が検出したユーザの視線が元画像９０１と交わる点を交点Ａ（視線位置）として算出する。そして、交点Ａを含む水平解像度Ｎｘ１c、垂直解像度Ｎｙ１cの領域を中心画像１００１に決定する。【０１１７】
（ステップ８０３  表示画素の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が前ステップで決定された中央画像１００１および元画像９０１を表示する際の解像度を決定する。【０１１８】
元画像の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１max、Ｎｙ１maxを上回る場合、解像度設定部１０５３は、元画像９０１の画素を荒くすることで、水平解像度Ｎｘ１max、垂直解像度Ｎｙ１maxの広視野画像を生成する。元画像９０１の解像度が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１max、Ｎｙ１max以下である場合は、元画像９０１を広視野画像として設定する。【０１１９】
中心画像１００１を表示する側の右側走査部１０８が、ユーザに水平画角γ１c、垂直画角δ１cの画像を表示するために、レーザ光を走査する走査角（第１の走査角）を、水平走査角α１c、垂直走査角β１cとする。画角γ１c、δ１cと、走査角α１c、β１cの関係は、図１に示すＨＭＤの設計時に定まるため、左眼用制御部１０５は画角γ１c、δ１cと、走査角α１c、β１cの関係表を記憶部（図示省略）に保存しておくことで、画角に対する走査角の値を計算する。【０１２０】
右眼用走査部１０８が水平走査角α１c、垂直走査角β１cでレーザを走査した際に、表示可能な水平方向の解像度をＮｘ１cmax、垂直方向の解像度Ｎｙ１cmaxとすると、Ｎｘ１cmax、Ｎｙ１cmaxは数式（７）及び数式（８）によって与えられる。【０１２１】
【数７】
2009066465.tif 000009
【０１２２】
【数８】
2009066465.tif 000010
【０１２３】
解像度設定部１０５３は、前ステップで求めた中心画像１００１の解像度Ｎｘ１c、Ｎｙ１cが、解像度Ｎｘ１cmax、Ｎｙ１cmaxを上回っている場合、中心画像１００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ１cmax、垂直解像度Ｎｙ１cmaxの画像を狭視野画像として決定する。また、中心画像１００１の解像度Ｎｘ１c、Ｎｙ１cが解像度Ｎｘ１cmax、Ｎｙ１cmax以下の場合、中心画像１００１を狭視野画像として決定する。【０１２４】
（ステップ８０４  フレームレートの決定）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。【０１２５】
ここで、右眼用走査部１０８を走査角α１c、β１cで駆動した場合に、水平方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｘ１max、垂直方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｙ１maxとする。フレームレート設定部１０５４は、予め走査角と駆動周波数の関係表を記憶部に備えることで、走査角に対応する実現可能な最大の駆動周波数Ｈｘ１max、Ｈｙ１maxの値を計算する。【０１２６】
この時、フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ１wを２×Ｈｙ１の値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１nを２×Ｈｙ１maxの値に設定する。【０１２７】
前述したように、左眼用走査部１０３は、レーザを水平走査角α１、垂直走査角β１で駆動することで、ユーザに水平画角γ１、垂直画角δ１の広視野画像を表示する。また、右眼用走査部１０８は、レーザを水平走査角α１c、垂直走査角β１cで駆動することで、ユーザに水平画角γ１c、垂直画角δ１cの狭視野画像を表示する。【０１２８】
この走査部１０３、１０８の水平方向に関する各角度α１、α１c、γ１、γ１cの関係を図１０に示す。この図に示されるように、画角γ１の画像を表示するために必要な走査角α１（第２の走査角）は、画角γ１cを表示するために必要な走査角α１c（第１の走査角）より大きい。同様に垂直方向についても、垂直方向の走査角β１（第２の走査角）はβ１c（第１の走査角）より大きい。一般に、走査角が小さいほど走査部１０３、１０８の駆動周波数を高くできるため、Ｈｙ１maxの値をＨｙ１より大きくとることができる。【０１２９】
前述したように、画像のフレームレートｆｐｓと垂直方向の駆動周波数Ｈｙの間には、数式（１）の関係が成り立つ。そのため狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１nは、広視野画像のフレームレートｆｐｓ１wより高く設定することができる。【０１３０】
なお、走査部１０３、１０８にセンサーを取り付けることで、所定の走査角で走査部１０３、１０８を駆動したときの駆動周波数の値を測定して、左眼用制御部１０５に通知する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８の実際の駆動周波数を検知することが可能になり、より正確にフレームレートの決定を行うことができる。【０１３１】
（ステップ８０５  画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。【０１３２】
右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する画像を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α１c、垂直走査角β１c、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１max、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１maxで走査するように制御を行う。【０１３３】
左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α１、垂直走査角β１、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１で走査するように制御を行う。【０１３４】
この時、ユーザが視認する映像の例を、図１１〜図１４を用いて示す。なお簡単のため、元画像９０１のフレームレートｆｐｓ１と、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１nが等しく、広視野画像のｆｐｓ１wは、ｆｐｓ１nの半分の値であるときの図を例示している。【０１３５】
図１１は元画像９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ１の間隔で切り替えられる。【０１３６】
図１２は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像９０１のフレームの中から、ｆｐｓ１n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ１wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１w／ｆｐｓ１は０．５であるため、元画像９０１のフレームのうち、半数のフレームが選択されて、表示されている。【０１３７】
図１３は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像９０１の中から、ｆｐｓ１n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ１nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１n／ｆｐｓ１は１であるため、元画像９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。【０１３８】
左眼に図１２、右眼に図１３の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図１４に示す。【０１３９】
図１４に示すように、中心画像１００１は高いフレームレートｆｐｓ１n（第１のフレームレート）で表示され、それ以外の部分は低いフレームレートｆｐｓ１w（第２のフレームレート）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、フレームレートを上げることで、ユーザに残像感の少ない映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低フレームレートで広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。【０１４０】
なお、ステップ８０３とステップ８０４の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。【０１４１】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。【０１４２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図１の左右の走査部１０３、１０８でミラーデバイスの構造が異なる場合を示す。以下では、左眼用走査部１０３を広視野用走査部、右眼用走査部１０８を狭視野用走査部とする。【０１４３】
図１５に示されるように、広視野用走査部としての左眼用走査部１０３は、左眼用光源１０１からの入射レーザを水平走査角α２L度、垂直走査角β２L度で走査し、水平解像度Ｎｘ２L、垂直解像度Ｎｙ２Lの画像を表示する能力を持つように設計されている。また左眼用走査部１０３の水平方向の駆動周波数をＨｘ２L、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２Lとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘL、ΔＮｙLする。さらに、左眼用走査部１０３に含まれる単板ミラーの直径をＤ２Lとする。【０１４４】
図１６に示されるように、狭視野用走査部としての右眼用走査部１０８は、右眼用光源１１０からの入射レーザを水平走査角α２R度、垂直走査角β２R度で走査し、水平解像度Ｎｘ２R、垂直解像度Ｎｙ２Rの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、右眼用走査部１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ２R、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２Rとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘR、ΔＮｙRとする。さらに、右眼用走査部１０８に含まれる単板ミラーの直径をＤ２Rとする。【０１４５】
図１７Ａ〜図１７Ｃに、ユーザに表示される元画像１９０１を示す。元画像１９０１の水平方向の解像度はＮｘ２、垂直方向の解像度はＮｙ２である。また元画像１９０１のフレームレートはｆｐｓ２である。  本実施の形態においては、左眼用走査部１０３が水平走査角α２L、垂直走査角β２Lでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２L、垂直画角がδ２Lになるように設計されている。左眼用走査部１０３の水平走査角α２Lと、ユーザが視認する水平画角γ２Lの関係を図１５に示す。【０１４６】
本実施の形態においては、右眼用走査部１０８の走査角α２R、β２Rは、水平走査角α２R、垂直走査角β２Rでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２R、垂直画角がδ２Rになるように設計されている。右眼用走査部１０３の水平走査角α２Rと、ユーザが視認する水平画角γ２Rの関係を図１６に示す。【０１４７】
ここで、右眼用走査部１０８は、左眼用走査部１０３より狭い視野の画像を高画素で表示するように設計されている。そのため右眼用走査部１０８のミラーの直径Ｄ２Rは、左眼用走査部１０３のミラーの直径Ｄ２Lより大きく設計されている。【０１４８】
ミラーデバイスによる解像度は、走査角およびミラーサイズに比例する。そのため、走査角一度あたりの解像度は、ミラーサイズの大きい右眼用走査部１０８の方が高くなる（ΔＮｘR＞ΔＮｘL、ΔＮｙR＞ΔＮｙL）。つまり、本実施の形態においては、右眼用走査部１０８によって表示される画像の方が、左眼用走査部１０３によって表示される画像よりも、細かい画素を表示できる。【０１４９】
以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上の解像度を向上させる例を示す。この処理は図１９に示すステップ２１０１〜２１０４によって行われる。【０１５０】
（ステップ２１０１  中心画像の選択）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像２００１として表示する領域を決定する。【０１５１】
走査範囲設定部１０５１は、図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、元画像１９０１の内、中心画像２００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ２R、垂直画角がδ２Rとなる領域として決定する。【０１５２】
このとき、中心画像２００１の水平解像度Ｎｘ２cおよび垂直解像度Ｎｙ２cは、元画像１９０１の解像度および画角との関係から、数式（９）および数式（１０）を用いて計算される。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２、画角γ２L、δ２Lの値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。【０１５３】
【数９】
2009066465.tif 000011
【０１５４】
【数１０】
2009066465.tif 000012
【０１５５】
中心画像２００１の解像度Ｎｘ２c、Ｎｙ２cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像１９０１中央の画素を中心に、高さＮｙ２c、幅Ｎｘ２cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像２００１として決定する。【０１５６】
なお、元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像１９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像１９０１の画角γ２L、δ２Lは、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、左眼用走査部１０３と左眼用偏向部１０４の位置関係が変わってしまった場合にも、画角γ２L、δ２Lを正確に求めることが可能になる。【０１５７】
なお、光検出部２１４を利用して、実施の形態１で述べたものと同様の方法で、中心画像２００１の領域をユーザの視線から決定しても良い。【０１５８】
（ステップ２１０２  解像度の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が、前ステップで決定された中央画像２００１および元画像１９０１を表示する際の解像度を決定する。【０１５９】
元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２L、Ｎｙ２Lを上回る場合、解像度設定部１０５３は元画像１９０１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２L、垂直解像度Ｎｙ２Lの広視野画像を生成する。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２L、Ｎｙ２L以下である場合は、元画像１９０１を広視野画像として設定する。【０１６０】
また、前ステップで求めた中心画像２００１の解像度Ｎｘ２c、Ｎｙ２cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２R、Ｎｙ２Rを上回っている場合、解像度設定部１０５３は、中心画像２００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２R、垂直解像度Ｎｙ２Rの狭視野画像を生成する。また、中心画像２００１の解像度Ｎｘ２c、Ｎｙ２cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２R、Ｎｙ２R以下の場合、中心画像２００１を狭視野画像として決定する。【０１６１】
（ステップ２１０３  フレームレート）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。【０１６２】
フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ２wを２×Ｈｙ２Lの値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２nを２×Ｈｙ２Rの値に設定する。【０１６３】
（ステップ２１０４  画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。【０１６４】
右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する中心画像２００１を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α２R、垂直走査角β２R、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２R、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２Rで走査するように制御を行う。【０１６５】
左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α２L、垂直走査角β２L、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２L、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２Lで走査するように制御を行う。【０１６６】
この時、ユーザが視認する映像の例を、図２０〜図２３を用いて示す。なお簡単のため、元画像１９０１のフレームレートｆｐｓ２と、広視野画像のフレームレートｆｐｓ２w、および狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２nが等しいときの図を例示している。【０１６７】
図２０は元画像１９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ２の間隔で切り替えられる。【０１６８】
図２１は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像１９０１のフレームの中から、ｆｐｓ２w／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ２wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２w／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて、表示されている。【０１６９】
図２２は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像１９０１の中から、ｆｐｓ２n／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ２nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２n／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。【０１７０】
左眼に図２１、右眼に図２２の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図２３に示す。【０１７１】
図２３に示すように、中心画像は高い解像度（第１の解像度）で表示され、それ以外の部分は低い解像度（第２の解像度）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、解像度を上げることで、ユーザに高精細な映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低解像度で広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。【０１７２】
なお、ステップ２１０２とステップ２１０３の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。【０１７３】
また、本実施の形態では右眼で狭視野の画像を、左眼で広視野の画像を表示する例をあげたが、左右が入れ替わった構成で処理を行っても良い。この場合、左眼の視力が高いユーザに対して、視力の高いほうの眼により解像度の高い映像を表示することが可能になる。【０１７４】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。【０１７５】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、左右の眼に表示する画像の形状をそれぞれ変更することで、台形歪みを補正する際の視野角の減少を抑える方法を示す。【０１７６】
図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図２４を参照して、本発明の実施の形態３におけるメガネ型のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。【０１７７】
制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０３の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。【０１７８】
図２４に制御部１０５の機能のブロック図を示す。制御部１０５は、台形歪み判定部１８０１と、矩形領域決定部１８０２と、残領域決定部１８０３と、画像制御部１８０４と、縦横比調整部１８０５と、歪補正部１８０６と、出力画像制御部１８０７とを備える。なお、制御部１１１も同様の構成である。【０１７９】
台形歪み判定部１８０１は、左眼用走査部１０３が走査するビームが左眼用偏向部１０４に対して斜めに入射することによって生じる台形形状の左眼用歪画像の形状を判定する。同様に、右眼用偏向部１０７の右眼用歪画像の形状を判定する。【０１８０】
矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点と左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域を決定する。右眼用偏向部１０７上に右眼用画像が歪んで投影された場合も同様である。【０１８１】
残領域決定部１８０３は、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を左眼用残領域として決定する。同様に、右眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を右眼用残領域として決定する。【０１８２】
画像制御部１８０４は、画像の大きさの測定や比較を行い、台形歪み判定部１８０４、矩形領域決定部１８０２、残領域決定部１８０３、及び縦横比調整部１８０５との間で制御情報のやり取りを行う。【０１８３】
縦横比調整部１８０４ａは、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域と右眼用矩形領域とを合わせた領域に元画像が収まるように、元画像の高さ及び幅のうちのいずれか一方を調整して補正画像を生成する。【０１８４】
歪補正部１８０４ｂは、左眼用偏向部上に左眼用画像が歪んでいない状態で投影されるように、補正画像を予め左眼用歪画像と反対向きに歪ませた（逆補正）左眼用補正画像を生成する。右眼側についても同様である。【０１８５】
出力画像制御部１８０４ｃは、左眼用補正画像のうちの左眼用矩形領域及び左眼用残領域に対応する部分を出力するように光源１０１を制御する。右眼側の光源１１０についても同様の制御を行う。【０１８６】
なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。画像制御部１８０４は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。【０１８７】
なお、制御部１０５、１１１は一つであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。【０１８８】
ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。【０１８９】
なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、レーザ光源２１１、２１２、２１３を２つのＨＭＤで共有してもよい。【０１９０】
次に、融像効果を利用して、表示画像の台形歪みを補正する方法を説明する。図１に示すビーム走査表示装置における画像の歪みの例を図２５に示す。前述したように、走査部１０３、１０８が偏向部１０４、１０７に対して斜めにビームを投影する結果、本来矩形で表示されるべき画像が、偏向部１０４、１０７において、左眼用歪画像６０１ａ、右眼用歪画像６０２ａのように歪んで投影されている。【０１９１】
本発明では走査部１０３、１０８からの画像が、ユーザの視線と垂直な面に対する形状を判定し、その投影像の形状を制御することで台形歪みの補正を行う。本実施の形態では、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱うため、以後、偏向部１０４、１０７上の左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａは、ユーザの視線に垂直な面に対する投影像と同等なものとして扱う。【０１９２】
以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、図２５に示した台形歪みを補正する例を示す。台形歪みの補正は図２６に示すステップ１００１ａ〜１０１１ａによって行われる。【０１９３】
（ステップ１００１ａ  偏向部上の投影像の形状推定）
本ステップでは、制御部１０５、１１１の台形歪み判定部１８０１が、ユーザの視線と垂直な面に対する画像の歪みの形状を推定する。本実施例では、偏向部１０４、１０７がユーザの視線方向に垂直な面として設計されているため、本ステップでは偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａの形状を判定する。【０１９４】
以下に、左眼用歪画像６０１ａの形状を判定する方法を、図２７、図２８、及び数式（１１）〜数式（１５）を用いて説明する。【０１９５】
（１．走査部と偏向部上の投影像の距離の計算）
図２７は、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４へのレーザの投影を、ＨＭＤ上方から図示したものである。【０１９６】
左眼用走査部１０３からのレーザは、水平方向の投射角θx（＝θx2−θx1）で、左眼用偏向部１０４に向かって投影される。このとき、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢと左眼用走査部１０３との距離ｄ１は、数式（１１）で計算できる。また、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＤ−ＬＣと左眼用走査部１０３との距離ｄ２は、数式（１２）で計算できる。ここで、ＯＣは、走査部１０３から左眼用偏向部１０４に向かって延びる垂線の距離を示す。また、左眼用歪画像６０１ａの左眼用偏向部１０４上での幅ＷLは、数式（１３）で計算できる。【０１９７】
【数１１】
2009066465.tif 000013
【０１９８】
【数１２】
2009066465.tif 000014
【０１９９】
【数１３】
2009066465.tif 000015
【０２００】
ここで、数式（１１）〜数式（１３）で用いられるθx1、θx2、及びＯＣの値は、図１に示すビーム走査型表示装置の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、数式（１１）〜数式（１３）によってｄ１、ｄ２、ＷLの値が計算できる。【０２０１】
なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることで、投射角θx1、θx2を取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法でもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、投射角θx1、θx2の値を正確に求めることが可能になる。【０２０２】
また、左眼用走査部１０３に左眼用偏向部１０４からの反射光を取得する手段を備え、反射光の強度や位相から直接ｄ１、ｄ２を推測する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の形状が設計時から歪んでしまった場合などにも、ｄ１、ｄ２の値を正確に求めることが可能になる。【０２０３】
（２．光源の投射角度から、上底・下底の辺の長さの計算）
次に、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＤ−ＬＣの長さを判定する。【０２０４】
図２８に、左眼用歪画像６０１ａを偏向部１０４に垂直な方向から見た図を示す。図２８に示されるように、走査部１０３からの光は、垂直方向に投射角θyで広がるため、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢの長さＨL１は数式（１４）で、辺ＬＤ−ＬＣの長さＨL２は数式（１５）でそれぞれ計算される。【０２０５】
【数１４】
2009066465.tif 000016
【０２０６】
【数１５】
2009066465.tif 000017
【０２０７】
ここで、数式（１４）、及び数式（１５）で用いられるθyの値は、図１の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、ＨL１、ＨL２の値が計算できる。【０２０８】
なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることによって、角度θyを取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法を用いてもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、θyの値を正確に求めることが可能になる。【０２０９】
なお、ここでは左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの歪みを計算する例をあげたが、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの歪みも同様の計算式で算出可能である。【０２１０】
図２９および図３０に、台形歪み判定部１８０１によって判定された左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａの寸法の例を示す。本ステップによって、左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さＨL１、ＨL２、および幅ＷL、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さＨR１、ＨR２、および幅ＷRが判定される。この結果は画像制御部１８０４に通知される。【０２１１】
なお、左右の走査部１０３、１０８から投影される画像の、ユーザの視線に垂直な面上における形状をあらかじめ記憶部に保持しておき、ステップ１００１ａでは記憶部からその形状を読み出す方法を用いてもよい。この場合、ステップ１００１ａの処理を省略することが出来る。【０２１２】
また、ビーム走査型表示装置にカメラを取り付けることで、偏向部１０４、１０７上の投影像を撮影し、投影像の形状から、ユーザの視線方向に垂直な面に対する投影像の形状を判定する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８、偏向部１０４、１０７の位置関係がずれた場合にも、投影像の形状を正確に測定することが可能になる。【０２１３】
（ステップ１００２ａ  左右投影像の大きさ比較）
本ステップでは、前ステップ１００１ａによる判定結果に基づいて、画像制御部１８０４が左眼用歪画像６０１ａと右眼用歪画像６０２ａの高さを比較し、その結果によって台形歪み補正の処理の方法を決定する。【０２１４】
ＨL２≧ＨR２かつ、ＨR１≧ＨL１の場合は、ステップ１００３ａの処理を実行する。一方、ＨL２＜ＨR２、もしくはＨR１＜ＨL１の場合は、ステップ１００９ａの処理を実行する。この時、比較結果は矩形領域決定部１８０２および残領域決定部１８０３に通知される。【０２１５】
次に、ステップ１００３ａ〜１００７ａを実行することによって、補正後の画像を表示する領域を決定する。具体的には、左眼用歪画像６０１ａの表示領域のうちから左眼用矩形領域１４０１ａと左眼用残領域１４０２ａとで構成される左眼用表示領域６０１ｂを決定する。同様に、右眼用歪画像６０２ａの表示領域のうちから右眼用矩形領域１５０１ａと右眼用残領域１５０２ａとで構成される右眼用表示領域６０２ｂを決定する。【０２１６】
（ステップ１００３ａ  補正後画像領域の決定）
本ステップでは、画像制御部１８０４が、左右の表示画像を融像した後にユーザが視認する図形（図３１）の高さＨを決定する。高さＨについてはＨL１≦Ｈ≦ＨL２、及び、ＨR２≦Ｈ≦ＨR１の関係を満たす範囲で設定される。決定されたＨの値は矩形領域決定部１８０２に通知される。【０２１７】
なお、高さＨの決定については、ユーザがＨＭＤのユーザインターフェースを通じて直接入力する方式をとっても良い。この場合、ユーザの好みに応じた画像サイズを表示することが可能になる。また、あらかじめ望ましい高さＨの値を記憶部に保持しておき、本ステップの実行時に記憶部から読み出す方法を用いても良い。【０２１８】
（ステップ１００４ａ  左眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａを決定する。この方法を図３２を用いて示す。【０２１９】
まず、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＣ−ＬＤと平行で、かつ線分の長さが前ステップで決定した高さＨであるような線Ｘｌ１−Ｘｌ２の位置を決定する。【０２２０】
次に、点Ｘｌ１から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点Ｘｌ２から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。【０２２１】
このとき、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用表示領域６０１ｂの長辺の一部（ＬＤｌ−ＬＣｌ）を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点（ＬＤｌ、ＬＣｌ）と左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（辺ＬＡ−ＬＤ、辺ＬＢ−ＬＣ）とを結ぶ線分（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）を第２の辺とする左眼用矩形領域１４０１ａが決定される（ＬＤｌ−ＬＣｌ−Ｘｌ２−Ｘｌ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。【０２２２】
（ステップ１００５ａ  右眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用矩形領域１５０１ａを決定する。この方法を図３３を用いて示す。【０２２３】
まず、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂの辺ＲＡ−ＲＢおよび辺ＲＣ−ＲＤと平行で、かつ線分の長さが高さＨであるような線Ｘｒ１−Ｘｒ２の位置を決定する。【０２２４】
次に、点Ｘｒ１から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＡｒ、点Ｘｒ２から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＢｒとする。【０２２５】
このとき、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用表示領域６０２ｂの長辺の一部（ＲＡｒ−ＲＢｒ）を第３の辺とし、第３の辺に直交し、且つ第３の辺の端点（ＲＡｒ、ＲＢｒ）と右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（辺ＲＡ−ＲＤ、辺ＲＢ−ＲＣ）とを結ぶ線分（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）を第４の辺とする右眼用矩形領域１５０１ａが決定される（ＲＡｒ−ＲＢｒ−Ｘｒ２−Ｘｒ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。【０２２６】
（ステップ１００６ａ  左眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用残領域１４０２ａを決定する。左眼用表示領域６０１ｂの左眼用残領域１４０２ａは、矩形領域１４０１ａの左に隣接する領域に設定される。この方法を図３２を用いて示す。【０２２７】
左眼用残領域１４２０ａは、ステップ１００４ａで決定した辺Ｘｌ１−Ｘｌ２（第１の辺の対辺）を右辺（長辺）とし、左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（Ｘｌ１−Ｘｌ３、Ｘｌ２−Ｘｌ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷL２で表すと以下のように決定される。【０２２８】
（Ｗ≧ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷL２＝ＷR１として、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２に平行で、かつ距離ＷL２だけ離れた辺Ｘｌ３−Ｘｌ４を決定する。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２、辺Ｘｌ４−Ｘｌ２、辺Ｘｌ３−Ｘｌ４、及び辺Ｘｌ３−Ｘｌ１で囲まれた領域に決定される。【０２２９】
（Ｗ＜ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷL２＝Ｗ−ＷL１とする。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺ＬＢ−Ｘｌ２、辺ＬＡ−ＬＢ、辺ＬＡ−Ｘｌ１、及び辺Ｘｌ１−Ｘｌ２で囲まれた領域に決定される。【０２３０】
この結果は画像制御部１８０４に通知される。【０２３１】
（ステップ１００７ａ  右眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用残領域１５０２ａを決定する。右眼用表示領域６０２ｂの右眼用残領域１５０２ａは、右眼用矩形領域１５０１ａの右に隣接する領域に設定される。この方法を図３３を用いて示す。【０２３２】
右眼用残領域１５０２ａは、ステップ１００５ａで決定した辺Ｘｒ１−Ｘｒ２（第３の辺の対辺）を左辺（長辺）とし、右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（Ｘｒ１−Ｘｒ３、Ｘｒ２−Ｘｒ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷR２で表すと以下のように決定される。【０２３３】
（Ｗ≧ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷR２＝ＷL１として、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２と平行で、かつ距離ＷR２だけ離れた辺Ｘｒ３−Ｘｒ４を決定する。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２、辺Ｘｒ２−Ｘｒ４、辺Ｘｒ３−Ｘｒ４、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ３で囲まれた領域に決定される。【０２３４】
（Ｗ＜ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷR２＝Ｗ−ＷR１とする。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ２−ＲＣ、辺ＲＤ−ＲＣ、辺Ｘｒ１−ＲＤ、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ２で囲まれた領域に決定される。【０２３５】
この結果は画像制御部１８０４に通知される。【０２３６】
次に、図３５〜図４２を参照して、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂに表示する画像の画像処理を説明する。【０２３７】
（ステップ１００８ａ  画像処理）
本ステップでは制御部１０５、１１１が、ステップ１００４ａ〜１００６ａで決定した矩形領域１４０１ａ、１５０１ａおよび残領域１４０２ａ、１５０２ａの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、その結果に基づきレーザ出力を制御する。【０２３８】
制御部１０５、１１１は、図３５に示すステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａに従って表示画像の変形を行う。以下、図３６Ａ〜図４２を参照して、画像の変形の例を示す。【０２３９】
（ステップ  ２８０１ａ  表示画像の縦横比変更）
本ステップ２８０１ａでは、縦横比調整部１８０５が、ユーザに表示すべき画像の縦横の比率変換を行う。この例を図３６Ａ、図３６Ｂ、及び数式（１６）を用いて説明する。元画像１９０１ａは、画像制御部１８０４内の記憶部（メモリなど）に記憶されている。図１のＨＭＤは、この画像全体をユーザに表示する。【０２４０】
本ステップ２８０１ａにおいて、縦横比調整部１８０５は、元画像１９０１ａの縦横の比が、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂを重ね合わせた時の縦横の比（Ｈ：Ｗ１＋Ｗ２）に等しくなるように変形を行う。本実施例では、横方向の大きさをＸからＸ´に縮小もしくは拡大し、補正画像１９０２ａを生成する。ここでＸ´は数式（１６）によって求められる。【０２４１】
【数１６】
2009066465.tif 000018
【０２４２】
（ステップ  ２８０２ａ  表示画像の表示領域の決定）
本ステップ２８０２ａでは、前ステップ２８０１ａで変形された補正画像１９０２ａの内、偏向部１０４、１０７に表示する領域を決定する。この例を図３７、図３８、数式（１７）、及び数式（１８）を用いて説明する。  縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅ＸLを決定する。ここで、ＸLは数式（１７）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、右端から幅ＸLの部分を補正画像１９０２ａから切り出して左眼用部分画像２００１ａを生成する。【０２４３】
【数１７】
2009066465.tif 000019
【０２４４】
同様に、縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅ＸRを決定する。ここで、ＸRは数式（１８）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、左端から幅ＸRの部分を補正画像１９０２ａから切り出して右眼用部分画像２１０１ａを生成する。【０２４５】
【数１８】
2009066465.tif 000020
【０２４６】
（ステップ２８０３ａ  表示画像の変形）
本ステップ２８０３ａでは、歪補正部１８０６が、左眼用偏向部１０４上で左眼用画像６０１となるように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用歪画像６０１ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。同様に、右眼用偏向部１０７上で右眼用画像６０２となるように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用歪画像６０２ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。この例を図３９、図４０、数式（１９）〜数式(２２)を用いて示す。【０２４７】
歪補正部１８０６は、図３９に示すように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用台形画像２２０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで左眼用台形画像２２０１ａの下底ＹL１および上底ＹL２は数式（１９）および数式（２０）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、左眼用部分画像２００１ａの左側（線分Ｐ１−Ｐ２より左の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、右側（線分Ｐ１−Ｐ２より右の領域）の画像が縮小され、左眼用台形画像２２０１ａが生成される。ここで線分Ｐ１−Ｐ２は、図３９で示されるＸL１とＸL２の長さの比がＷL２：ＷL１になる位置に定められる。【０２４８】
【数１９】
2009066465.tif 000021
【０２４９】
【数２０】
2009066465.tif 000022
【０２５０】
同様に、歪補正部１８０６は、図４０に示すように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用台形画像２３０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで右眼用台形画像２３０１ａの下底ＹR１および上底ＹR２は数式（２１）および数式（２２）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、右眼用部分画像２１０１ａの右側（線分Ｐ３−Ｐ４より右の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、左側（線分Ｐ３−Ｐ４より左の領域）の画像が縮小され、右眼用台形画像２３０１ａが生成される。ここで線分Ｐ３−Ｐ４は、図４０で示されるＸR１とＸR２の長さの比がＷR１：ＷR２になる位置に定められる。【０２５１】
【数２１】
2009066465.tif 000023
【０２５２】
【数２２】
2009066465.tif 000024
【０２５３】
（ステップ２８０４ａ  逆台形補正）
本ステップ２８０４ａでは、出力画像制御部１８０７が、前ステップ２８０３ａで変形された左眼用台形画像２２０１ａが左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂに投射されるように補正を行う。同様に、右眼用台形画像２３０１ａが右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂに投射されるように補正を行う。この例を図４１および図４２を用いて示す。【０２５４】
ここで、左眼用台形画像２２０１ａにおいて、点Ｐ１から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ５、点Ｐ２から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ６とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２２０２ａのうち線分Ｐ１−Ｐ５より上の領域、及び線分Ｐ２−Ｐ６より下の領域を切り取って、左眼投影用画像２４０１ａを得る。【０２５５】
左眼投影用画像２４０１ａは、左眼用偏向部１０４上で左眼用残領域１４０２ａとなる矩形領域２４０２ａと、左眼用偏向部１０４上で左眼用矩形領域１４０１ａとなる台形領域２２０３ａとで構成される。そして、左眼用光源１０１の出力を制御して左眼投影用画像２４０１ａを偏向部１０４に投射すると、図３２に示す左眼用表示領域６０１ｂに歪のない画像が表示される。【０２５６】
同様に、右眼用台形画像２３０１ａにおいて、点Ｐ３から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ７、点Ｐ４から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ８とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２３０３ａのうち線分Ｐ３−Ｐ７より上の領域、及び線分Ｐ４−Ｐ８より下の領域を切り取って、右眼投影用画像２５０１ａを得る。【０２５７】
右眼投影用画像２５０１ａは、右眼用偏向部１０７上で右眼用残領域１５０２ａとなる矩形領域２５０２ａと、右眼用偏向部１０７上で右眼用矩形領域１５０１ａとなる台形領域２３０２ａとで構成される。そして、右眼用光源１１０の出力を制御して右眼投影用画像２５０１ａを右眼用偏向部１０７に投射すると、図３３に示す右眼用表示領域６０２ｂに歪のない画像が表示される。【０２５８】
上記ステップ２８０１ａ〜２８０４ａを行うことで、生成された左眼投影用画像２４０１ａおよび右眼投影用画像２５０１ａは、偏向部１０４、１０７上において台形歪みの影響を受け、図３２および図３３の斜線で示される形状になる。【０２５９】
そして、偏向部１０４、１０７に表示された画像を見たユーザは、融像効果によって、図３４に示す融像後図形１６０１ａを認識する。図３４で示される融像後図形１６０１ａの左上隅および左下隅の画素は右眼のみで、右上隅および右下隅の画素は左眼のみで見ることになるが、全体としては台形歪みのない矩形として認識される。この時、表示される画像は、図３６Ｂで示した補正画像１９０２ａに一致する。【０２６０】
また、融像後図形１６０１ａの高さＨは、ＨL１≦Ｈ、ＨR２≦Ｈの関係を満たしているため、従来の台形補正の方法よりも、台形歪みの補正後の画像の高さを大きくする効果がある。【０２６１】
なお、ステップ１００４ａとステップ１００５ａの実行は逆でも良いし、同時に行っても良い。同様にステップ１００６ａとステップ１００７ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。【０２６２】
なお、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げてもよい。また逆に、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げてもよい。上記のいずれかを行うことにより、画面の領域内で明るさのムラが出る事態を避けることができる。【０２６３】
また、画像制御部１８０４は、高さＨの値と、幅ＷL１とＷR１の和の比率が特定の比率（例えば１６：９や４：３）になるように高さＨの値を変更してステップ１００４ａ以下の処理を繰り返してもよい。この場合、４：３や１６：９のアスペクト比で放送されるテレビ番組などの映像を違和感無くユーザに表示することが可能になる。  また、出力画像制御部１８０７は、投影用画像２４０１ａ、２５０１ａのうち、偏向部１０４、１０７上で残領域１４０２ａ、１５０２ａとなる矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの任意の画素を表示しないようにしても良い。矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの画素は、他方の眼の台形領域２２０３ａ、２３０３ａの画素と重なるので、表示画素数を削減してもユーザに気づかれにくい。【０２６４】
（ステップ１００９ａ  左眼矩形領域）
本ステップでは、矩形領域決定部１８０２が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの大きいほうの画像から矩形領域を決定する。【０２６５】
以下では左眼用歪画像６０１ａの方が大きい（ＨR１＜ＨL１）場合の実施例を記述するが、ＨL２＜ＨR２の場合は左右の処理が交代するだけで本質的な差異は出ない。【０２６６】
本ステップの処理を図４３を用いて説明する。【０２６７】
矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像６０１ａの点ＬＡから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点ＬＢから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。このとき、左眼用矩形領域１４０１ｂをＬＡ−ＬＢ−ＬＣｌ−ＬＤｌと決定する。また、右眼用矩形領域の面積は０に設定される。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。【０２６８】
（ステップ１０１０ａ  右眼台形領域）
本ステップでは、残領域決定部１８０３が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さいほうの画像から残領域を決定する。この方法を図４４を用いて説明する。本ステップの処理はＷLとＷRの値によって、場合分けされる。【０２６９】
（ＷR＜ＷLの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの全領域を右眼用残領域１５０２ｂとする。【０２７０】
（ＷR≧ＷLの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの辺ＲＡ−ＲＢ（長辺）を左辺として幅Ｗとなる領域ＲＡ−ＲＢ−Ｘｒ４−Ｘｒ３を右眼用残領域１５０２ｂとする。また、左眼用残領域の面積は０とする。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。【０２７１】
（ステップ  １０１１ａ）
本ステップでは画像制御部１８０４が、ステップ１００９ａおよび１０１０ａで決定した左眼用矩形領域１４０１ｂおよび右眼用残領域１５０２ｂの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、光源１０１、１１０からのレーザ出力を制御する。【０２７２】
この時ステップ１００８ａと同様に、制御部１０５は左右の画像に対して図３５に示されるステップ２８０１ａ〜２８０４ａを実行する。ただし、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さい方の画像に関してはステップ２８０２ａの代わりに、以下のステップ２８０５ａを実行する。【０２７３】
（ステップ２８０５ａ）
本ステップ２８０５ａにおいては、補正画像１９０２ａから表示領域が決定される。この例を図４６、図４７、数式（２３）、及び数式（２４）を用いて示す。【０２７４】
左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅ＸLを決定する。ここでＸLは数式（１７）によって求められる。また、左眼用偏向部１０４に表示する領域の高さＹLを決定する。ここでＹLは数式（２３）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４６に示されるように、補正画像１９０２ａの右端から幅ＸLの部分でかつ、画像中央で高さＹLの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、左眼用部分画像２６０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を右眼用部分画像２７０１ａとして設定する。【０２７５】
【数２３】
2009066465.tif 000025
【０２７６】
一方、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅ＸRを決定する。ここでＸRは数式（１８）によって求められる。また、右眼用偏向部１０７に表示する領域の高さＹRを決定する。ここでＹRは数式（２４）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４７に示されるように、補正画像１９０２ａの左端から幅ＸRの部分でかつ、画像中央で高さＹRの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、右眼用部分画像２７０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を左眼用部分画像２６０１ａとして設定する。【０２７７】
【数２４】
2009066465.tif 000026
【０２７８】
上記の処理により、画像制御部１８０４は左眼用画像および右眼用画像の変形を行い、変形画像に対応するビームが偏向部１０４、１０７に投影されるよう、光源１０１、１１０の制御を行う。【０２７９】
その結果、左眼用偏向部１０４上に表示される画像は、図４３の斜線で描かれた形状になり、右眼用偏向部１０７上に表示される画像、図４４の斜線で描かれた形状になる。【０２８０】
この時、前述した両眼の融像効果によって、ユーザが認識する画像の形状を図４５に示す。高さの高い方の投影像にあわせて表示画素を変更することで、視野角の広い台形歪みの補正を行っている。【０２８１】
なお、ステップ１００９ａとステップ１０１０ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。【０２８２】
なお、出力画像制御部１８０７は、図４５において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げて、片眼でのみ見ている画素との明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。また逆に、出力画像制御部１８０７は、図４５において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げて、画像全体に明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。この場合、ユーザに輝度ムラのない良好な画像を表示することが可能になる。【０２８３】
なお、本実施の形態では、左右の偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａは必ずしもで完全な台形である必要は無く、四方の辺に歪みがある場合においても本発明の手法は適用される。この場合、偏向部が平板ではなく凹凸を持っている場合においても両眼の融像効果を利用して見た目の視野角を広げることが可能になる。【０２８４】
なお、ステップ１００２ａにおいては歪画像６０１ａ、６０２ａの高さの比較によって処理を分岐させたが、ユーザの視力に一定の差がある場合にステップ１００９ａへの分岐を行い、視力の高い眼に投影される投影像をステップ１００９ａにおける高さの高い方の投影像として扱っても良い。この時、ステップ１０１０ａにおいても視力の悪いほうの眼に投影される投影像は矩形領域、残領域ともに面積が０になるように制御を行うことで、視力の悪いほうの眼の影響を防ぐことが出来る。なお、視力を判定する手段としては、ユーザが外部インターフェースから入力しても良いし、レーザの波面曲率と網膜上のレーザのスポットサイズから類推する方法を用いても良い。【０２８５】
なお、ユーザの視力は前もってユーザインターフェースなどで入力しても良いし、ランドルト環をユーザに表示することで視力測定を行っても良い。また、眼に投影したビームの戻り光から、網膜上のスポットサイズを検出し、視力の推定を行っても良い。この場合、自身の視力を把握していないユーザに対しても良好な画像を表示することが可能になる。【０２８６】
なお、本実施の形態においては、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱ったが、偏向部１０４、１０７はユーザの視線に対して傾いていても良いし、また平面形状でなくてもよい。その場合、本発明の処理は偏向部１０４、１０７上の像ではなく、ユーザの視線に垂直な平面を仮定し、その仮定された平面上での投影像の形状を制御する。【０２８７】
次に、図４８を参照して、本実施の形態３の典型例を説明する。なお、図４８は、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとを重ね合わせた図（実線部分）であり、実際に画像が表示される部分を斜線で示している。【０２８８】
まず、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとは、典型的には合同図形である。つまり、ＨL１＝ＨR２、ＨL２＝ＨR１、ＷL＝ＷRが成立する。つまり、ステップ１００２ａにおいて、ＨL２≧ＨR２かつ、ＨR１≧ＨL１をみたすので、ステップ１００３ａ〜１００８ａを実行することになる。【０２８９】
次に、ステップ１００３ａにおいて、左眼用歪画像６０１ａのＷL１＝ＷL２＝ＷL／２となる位置における高さをＨとする。同様に、右眼用歪画像６０２ａのＷR１＝ＷR２＝ＷR／２となる位置における高さをＨとする。【０２９０】
次に、ステップ１００４ａ〜１００７ａにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａ、右眼用矩形領域１５０１ａ、左眼用残領域１４０２ａ、及び右眼用残領域１５０２ａを決定する。このとき、左眼用表示領域６０１ｂと右眼用表示領域６０２ｂとは合同であり、高さＨをＷL１＝ＷL２＝ＷR１＝ＷR２＝ＷL／２＝ＷR／２となる位置に設定したので、両者を重ね合わせると、図４８のようになる。【０２９１】
つまり、左眼用矩形領域１４０１ａの第２の辺（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）と、右眼用矩形領域１５０１ａの第４の辺（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）とが、左眼用画像６０１ｂ及び右眼用画像６０２ｂそれぞれの斜辺の交点を通る直線となる。このとき、ユーザが認識する画像（ＲＡｒ−ＬＤｌ−ＬＣｌ−ＲＢｒ）が最大となる。【０２９２】
次に、ステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａの画像処理を実行する。このとき、ステップ２８０２ａにおいて、ＸL＝ＸR＝Ｘ´となるので、左右とも補正画像１９０２ａの全てが表示対象となる。【０２９３】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。【０２９４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、左右の眼で表示する画素の数を変更することで、表示画像のフレームレートを向上させる方法について示す。【０２９５】
図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図４９を参照して、本発明の実施の形態４に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。【０２９６】
制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。【０２９７】
図４９に本実施の形態における左眼用制御部１０５の機能ブロック図を示す。左眼用制御部１０５は、画像分析部８０１ｂと、駆動周波数決定部８０２ｂと、電源管理部８０３ｂと、表示画質決定部８０４ｂと、ユーザプロファイル管理部８０５ｂと、走査パターン決定部８０６ｂと、画像制御部８０７ｂとを含む。【０２９８】
画像分析部８０１ｂは、元画像の分析を行う。具体的には、元画像の解像度、フレームレート、及び元画像の内容を示すコンテンツ情報等を取得する。【０２９９】
駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部の検出結果に応じて、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の両方の駆動周波数の最大値を変更する。【０３００】
電源管理部８０３ｂは、ビーム走査型表示装置に搭載されているバッテリーの残量を検出する。【０３０１】
表示画質決定部８０４ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の最大駆動周波数に基づいて、元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する。【０３０２】
ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値、ユーザの視力に関する情報等を保持する。【０３０３】
走査パターン決定部８０６ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれに所定の走査パターンでビームを走査させる。具体的には、表示画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれの走査領域が異なるように、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれにビームを走査させる。【０３０４】
画像制御部８０７ｂは、走査パターン決定部８０６ｂで決定された走査パターンを実現するために、光源１０１、１１０の出力を制御する。【０３０５】
なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。制御部１０５、１１１は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。【０３０６】
なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ビーム走査型表示装置の大きさを削減することが可能になる。【０３０７】
ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。【０３０８】
なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置していてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。【０３０９】
以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像のフレームレートを向上させながら、見かけ上の画質の低下を抑制する処理の例を示す。【０３１０】
なお、本実施の形態では、走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。【０３１１】
本実施の形態においては、走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α４度、垂直走査角β４度で走査し、水平解像度Ｎｘ４、垂直解像度Ｎｙ４の画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の最大駆動周波数をＨｘ４、垂直方向の最大駆動周波数をＨｙ４とする。また、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。また、本実施の形態においては、走査部１０３、１０８の表示画像のオーバースキャン率をＡとする。【０３１２】
以下、本実施の形態におけるフレームレートと解像度の決定の処理の具体例を示す。この処理は図５０に示すステップ７０１ｂ〜７０５ｂを実行することよって行われる。【０３１３】
（ステップ７０１ｂ）
本ステップでは画像分析部８０１ｂが、ユーザに提示する画像の内容を分析する。図５１に、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像の元データである元画像を例示する。本実施の形態４では、水平解像度Ｎｘ４orgn（以下、元画像のパラメータを「ｏｒｇｎ（ｏｒｉｇｉｎａｌ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４orgn、フレームレートｆｐｓ４orgnの画像が元画像として用意されている。この元画像は、制御部１０５内の記憶部に蓄えられていても良いし、通信を介して外部の機器から取得しても良い。【０３１４】
表示画像分析部８０１ｂは、元画像の画像データを分析することで解像度Ｎｘ４orgn、Ｎｙ４orgn、およびフレームレートｆｐｓ４orgnの値を取得する。【０３１５】
また、画像分析部８０１ｂは、スポーツや映画、といった元画像の内容（ジャンル）を、元画像に付与されているメタデータから判定する。図５２に本実施の形態において元画像に付加されているメタデータを例示する。図５２のメタデータが与えられた場合、画像分析部８０１ｂは、元画像のジャンルを「音楽」と判定する。【０３１６】
なお、画像分析部８０１ｂは、元画像に付与されているメタデータから解像度Ｎｘ４orgn、Ｎｙ４orgnおよびフレームレートｆｐｓ４orgnの値を取得しても良い。また、図１のＨＭＤで扱う画像の形式を予め設定しておき、その設定値から元画像の解像度Ｎｘ４orgn、Ｎｙ４orgnおよびフレームレートｆｐｓ４orgnの値を決定しても良い。この場合、画像を分析するための処理コストを削減することが可能になる。【０３１７】
また、メタデータの形式は図５２に示した独自のＸＭＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式でもよいし、ＭＰＥＧ７（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ  ７）などの規格化されたＸＭＬフォーマットの書式に従ったものを用いても良い。【０３１８】
また、メタデータは画像データの特定フィールドに埋め込まれているバイナリデータでもよい。この場合、別途、メタデータファイルを扱う必要がなくなるため画像の管理が容易になる。【０３１９】
（ステップ７０２ｂ）
本ステップでは駆動周波数決定部８０２ｂが、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数Ｈｘ４、Ｈｙ４の補正を行う。【０３２０】
駆動周波数決定部８０２ｂは、水平周波数補正値Ｘａ、垂直周波数補正値Ｙａの値を決定し、それぞれをＨｘ４、Ｈｙ４に掛け合わせることで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４maxおよび垂直方向の許容最大周波数Ｈｙ４maxの値を生成する。【０３２１】
本実施の形態では、駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部８０３ｂから図１のＨＭＤの現在のバッテリー残量を取得し、バッテリー残量の値に従って、画質補正値の一例としての水平周波数補正値Ｘａおよび垂直周波数補正値Ｙａの値を決定する。図５３に、駆動周波数決定部８０２ｂが、バッテリー残量からＸａ、Ｙａの値を算出するための計算表の例を示す。この例ではバッテリー残量が６０％を切ると、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数を削減し、消費電力の軽減を図るように図５３の計算表の値が決められている。【０３２２】
なお、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの決定は、バッテリー残量以外の値から決定しても良い。例えば、走査部１０３、１０８の使用年数を管理しておくことで、使用年数が長いほど低い周波数で駆動するように処理を行っても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の耐久性を考慮した処理が可能になる。【０３２３】
また、走査部１０３、１０８に、動作状態を検知するセンサーを取り付け、そのセンサーの値から仕様上の最大駆動周波数と実際上の最大駆動周波数の差を検出し、実際上の最大駆動周波数の値に合うように、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの値を決定しても良い。この場合、実際の走査部１０３、１０８の動作が設計値と異なる場合でも、正しく処理を行うことが可能になる。【０３２４】
（ステップ７０３ｂ）
本ステップでは、表示画質決定部８０４ｂが、図１のＨＭＤでユーザに表示する左右それぞれの表示画像の水平解像度Ｎｘ４disp（以下、表示画像のパラメータを「ｄｉｓｐ（ｄｉｓｐｌａｙ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４disp、フレームレートｆｐｓ４dispを決定する。【０３２５】
前述のように、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数Ｈｘ、表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙおよびフレームレートｆｐｓの間には数式（４）の関係が成り立つ。従って、垂直解像度Ｎｙ４orgnの表示画像を、フレームレートｆｐｓ４orgnで表示するための水平方向の駆動周波数をＨｘ４orgnとすると、Ｈｘ４orgnは数式（２５）で表現される。【０３２６】
【数２５】
2009066465.tif 000027
【０３２７】
ここで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４maxの値が元画像を表示するのに必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４orgnを上回る場合、表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の解像度Ｎｘ４disp、Ｎｙ４dispに元画像のＮｘ４orgn、Ｎｙ４orgnを設定し、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispに元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnの値を設定し、ステップ７０４ｂの処理を行う。【０３２８】
一方、Ｈｘ４maxの値がＨｘ４orgnを下回る場合、走査部１０３、１０８では、垂直解像度Ｎｙ４orgn、フレームレートｆｐｓ４orgnの画像を表示することができない。この場合、表示画質決定部８０４ｂは、左右の眼に表示する表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispの値を元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgn以下にする、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispをｆｐｓ４orgn以下にするといった処理のどちらか、もしくは両方を行う必要がある。【０３２９】
数式（４）に示される関係より、垂直解像度Ｎｙ４disp、フレームレートｆｐｓ４dispの画像を表示するために必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４dispは数式（２６）で与えられる。【０３３０】
【数２６】
2009066465.tif 000028
【０３３１】
表示画質決定部８０４ｂは、Ｈｘ４dispの値が、Ｈｘ４max以下になるように解像度Ｎｙ４dispおよびフレームレートｆｐｓ４dispの値を決定する。【０３３２】
なお、本実施の形態においては、表示画質決定部８０４ｂは、前述の両眼融像の効果を想定して表示画像の解像度を決定する。左右の眼に表示される画像の垂直解像度Ｎｙ４dispの時、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する融像画像の垂直解像度Ｎｙ４fusn（以下、融像画像のパラメータを「ｆｕｓｎ（ｆｕｓｉｏｎ）」で示す）と、Ｎｙ４dispおよび元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの間には、数式（２７）の関係が成り立つ。【０３３３】
【数２７】
2009066465.tif 000029
【０３３４】
数式（２７）は、左右の眼で垂直方向の表示行が重ならないようにした場合、Ｎｙ４fusnの値がＮｙ４dispの値の２倍になることを示している。これは右眼に元画像の上半分、左眼に元画像の下半分を提示した場合などに該当する。この融像効果を利用することで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispを高くするために、表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispを元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの半分にまで下げても、左右の表示がその位置を適切に選択することで、ユーザが視認する表示画像の見かけ上の解像度の低下を防ぐことができる。【０３３５】
本実施の形態において表示画質決定部８０４ｂは、画像分析部８０１ｂが得た元画像の情報の内容から、フレームレートｆｐｓ４dispの値を決定するためのフレームレート係数Ｆを決定する。図５４に表示画質決定部８０４ｂが保持するフレームレート係数Ｆの算出表の例を示す。【０３３６】
ここでフレームレート係数Ｆは、元画像フレームレートｆｐｓ４orgnに対する左右の眼での表示画像のフレームレートの削減度合いを示す係数であり、表示画質決定部８０４ｂは、フレームレート係数Ｆの決定後、Ｆとｆｐｓ４orgnを掛け合わせることで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispを決定する。フレームレート係数Ｆの値が１の場合は、表示画像のフレームレートの削減は行われず、元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnを表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispとして設定する。また、フレームレート係数Ｆの値が０に近いほど表示画像のフレームレートの削減が大きくなる。なおｆｐｓ４dispの値が１を下回った場合には、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４dispの値を１に設定する。図５４の表を用いた場合、表示画質決定部８０４ｂはスポーツなど動きの大きい映像に対してはフレームレートの削減幅を小さくし、ニュースなど文字情報が多く用いられる情報に対しては解像度を優先するようにフレームレート係数Ｆの値が決定される。【０３３７】
なお、表示画質決定部８０４ｂがフレームレート係数Ｆを算出する際に、フレームレートおよび解像度に対するユーザの嗜好情報を反映させても良い。図５５に画質補正値の一例としてのフレームレート係数補正値Ｆａの例を示す。図５５は、ユーザの嗜好情報とフレームレート係数補正値Ｆａとの関係を示す表であり、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが保持している。【０３３８】
この表を利用すれば、どのような情報に対してユーザがフレームレートを優先するかを設定することができる。つまり、ユーザがフレームレートを重視する情報ほど、フレームレート係数補正値Ｆａの値が高く設定されている。表示画質決定部８０４ｂは、ユーザプロファイル管理部８０５ｂからフレームレート係数補正値Ｆａを受け取り、フレームレート係数Ｆにフレームレート係数補正値Ｆａとを加算してから元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnと掛け合わせることで、修正フレームレートｆｐｓ４dispを決定する。【０３３９】
なお、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が１を超える場合は、ｆｐｓ４dispの値をｆｐｓ４orgnに設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が０以下になる場合は、ｆｐｓ４dispの値を１に設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａの値は、ユーザがユーザインターフェースを介して直接入力しても良いし、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが自動的に生成しても良い。この場合、ユーザが自分の好みに合ったフレームレートを適時設定することが可能になる。【０３４０】
また、前述のように、走査部１０３、１０８の垂直周波数Ｈｙと、表示画像のフレームレートｆｐｓの間には数式（１）の関係が成り立つ。従って、ユーザに表示する表示画像のフレームレートをｆｐｓ４dispとした場合の、走査部１０３、１０８に求められる垂直方向の駆動周波数Ｈｙ４dispは、数式（２８）で与えられる。ここでＨｙ４dispの値が、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｈｙ４maxを上回った場合、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４dispの値を、Ｈｙ４maxの二倍の値に修正する。【０３４１】
【数２８】
2009066465.tif 000030
【０３４２】
表示画質決定部８０４ｂは、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispの決定後、１フレームにつき、左右の眼にそれぞれ表示される表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙ４dispを決定する。本実施の形態において、Ｎｙ４dispの値は、数式（２９）で計算される。【０３４３】
【数２９】
2009066465.tif 000031
【０３４４】
ただし、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４dispの値が表示画質決定部８０４ｂが定める最小解像度Ｙｍｉｎ以下になる場合は、Ｎｙ４disp≧Ｙｍｉｎとなるように、数式（３０）に示す計算式でｆｐｓ４dispの値を修正する。なお、Ｙｍｉｎの値は、ｆｐｓ４disp≧１となるように設定されているものとする。【０３４５】
【数３０】
2009066465.tif 000032
【０３４６】
また、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４dispの値が、Ｎｙ４orgnの値を上回る場合、Ｎｙ４dispの値をＮｙ４orgnに設定し、ｆｐｓ４dispの値を数式（３１）で与えられる計算式の値に設定する。【０３４７】
【数３１】
2009066465.tif 000033
【０３４８】
最後に表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の水平方向の解像度Ｎｘ４dispを決定する。ここで、元画像の水平解像度Ｎｘ４orgnが、走査部１０３、１０８が表示可能な垂直解像度Ｎｘ４を上回る場合には、Ｎｘ４の値をＮｘ４dispの値として設定する。それ以外の場合には、Ｎｘ４orgnの値をＮｘ４dispの値として設定する。【０３４９】
なお、表示画質決定部８０４ｂは表示画像の垂直解像度を先に決定しておき、それを実現するためにフレームレートの値を削減する方法を取っても良い。この場合、解像度を優先した画像の表示を行うことが出来る。【０３５０】
なお、表示画像の垂直解像度およびフレームレートは、ユーザインターフェースを介してユーザが直接入力する形態をとっても良い。このユーザからの入力値を基にして、ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、図５５に示す表を自動生成しても良い。【０３５１】
なお、本実施の形態では、元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnを表示画像の解像度ｆｐｓ４dispの上限として扱っているが、倍速駆動表示のように、元画像の本来のフレームレートｆｐｓ４orgnより高いフレームレートの値をｆｐｓ４dispに設定しても良い。この場合でも、数式（３）、数式（４）で示される制約を満たすように表示画像の解像度ｆｐｓ４dispの値を設定する。この場合、ブレの少ない映像表示を行うことが可能になる。【０３５２】
（ステップ７０４ｂ）
本ステップでは、走査パターン決定部８０６ｂが、走査部１０３、１０８がレーザ光を走査する方法を決定する。【０３５３】
走査パターン決定部８０６ｂは、前ステップ７０３ｂで決定されたフレームレートｆｐｓ４dispに従って、元画像からｆｐｓ４disp／ｆｐｓ４orgnのフレームを抽出して、抽出した各フレームに対して、以下の垂直走査範囲の決定と、表示画素の決定の処理を行う。【０３５４】
（垂直走査範囲の決定）
まず、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８のそれぞれが１フレームの間に、垂直方向にレーザを走査する範囲である垂直走査範囲を決定する。図５６Ａ〜図５６Ｃに垂直走査範囲の例を示す。図５６Ａに示す走査パターン１４０１では、１フレームの間に表示画像の高さと同じ範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｂに示す走査パターン１４０２では、１フレームの間に表示画像の高さの半分の範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｃに示す走査パターン１４０３では、１フレームの間に表示画像の高さの四分の１の範囲を垂直方向に走査している。【０３５５】
なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の眼の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲を別々に定めても良い。特に、垂直走査範囲が表示画像の高さと一致しない場合においては、左右の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲が重ならないようにすることで、両眼の融像効果により見かけ上の解像度を向上させることが出来る。【０３５６】
（表示画素の決定）
次に、前ステップで決定された垂直解像度Ｎｙ４disp、水平解像度Ｎｘ４dispに従って、走査部１０３、１０８が前述の垂直走査範囲の内で描画する画素を決定する。【０３５７】
本実施の形態においては、元画像の垂直解像度Ｎｘ４orgnを表示画像の垂直解像度Ｎｘ４dispで割った商をフレーム数Ｎｆとした時に、走査パターン決定部８０６ｂが、左右の走査部１０３、１０８のそれぞれが少なくともＮｆ枚のフレームで全画素を描画するように、１フレームでの画素の選択を行う。【０３５８】
例えば、フレーム数Ｎｆの値が２の場合、２フレームで全画素の表示を行うように、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレーム目では画像上半分を、次のフレームでは画像の下半分を描画するように走査パターンを決定する。【０３５９】
また、フレーム数Ｎｆの値が、２以上の場合、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレームで左右に表示される画素が重ならないように走査パターンの決定を行う。例えば、元画像のあるフレームに対して、右眼で上半分の画素を表示した際には、左眼では下半分の画素を表示するように走査パターンの決定を行う。また同様に、右眼で奇数行を表示した際には、左眼で偶数行を表示するように走査パターンの決定を行う。【０３６０】
上記のように左右の眼で１フレームでの表示画素が重ならないように走査パターンの決定を行うと、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する画像の垂直解像度Ｎｙ４fusnを、Ｎｙ４dispの倍にすることが可能になり、表示画像のフレームレートを保つために表示画像の解像度を低下させた場合においても、ユーザに表示する画像の見かけ上の解像度を向上させることが出来る。【０３６１】
以下、図５７〜図６３に左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果によってユーザが視認する表示画像の例を示す。【０３６２】
図５７は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの半分とき（Ｎｆ＝２）、つまり、表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。この例では、左眼が表示画像の上半分を表示しているときには、右眼では表示画像の下半分を表示する。また１フレームごとに、表示画像の上半分の表示と、下半分の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの半分である。【０３６３】
つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の３番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。【０３６４】
図５８は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターンおよび、両眼の融像効果による表示画像の例である。【０３６５】
この例では、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に分割している。そして、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで１番上の走査領域を走査し、２番目のフレームで上から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで上から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番下の走査領域を走査する。一方、右眼用走査部１０８は、最初のフレームで１番下の走査領域を走査し、２番目のフレームで下から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで下から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番上の走査領域を走査している。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの四分の一である。【０３６６】
つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。【０３６７】
図５９は、図５８の変形例である。図５８との相違点は、右眼用走査部１０８が４つの走査領域のうち、上から３番目の走査領域、一番下の走査領域、一番上の走査領域、上から２番目の走査領域の順に走査している点である。【０３６８】
この例においても、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。【０３６９】
図５７〜図５９に示したように、各走査領域が垂直走査方向に連続した連続領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査角を小さくすることができる。【０３７０】
図６０は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの半分のとき（Ｎｆ＝２）、つまり表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。【０３７１】
この例では、左眼が表示画像の奇数行の画素を表示しているときには、右眼では表示画像の偶数行の画素を表示する。また１フレームごとに、表示画像の奇数行の表示と、偶数行の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さと同じである。【０３７２】
図６１は、Ｎｙ４dispがＮｙ４orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。【０３７３】
この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の上半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の奇数行を、３番目のフレームで下半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の偶数行の画素をそれぞれ走査する。このとき右眼用走査部１０８は、左眼の表示行に隣接する行の表示が行われる。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。【０３７４】
図６２は、図６１の変形例である。図６２との相違点は、右眼用走査部１０８が最初のフレームで表示画像の下半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の偶数行を、３番目のフレームで上半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の奇数行をそれぞれ走査する。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。【０３７５】
図６３は、Ｎｙ４dispがＮｙ４orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。【０３７６】
この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、２番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、４番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）をそれぞれ走査する。一方、右眼用走査部１０８は、１番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、２番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、４番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）をそれぞれ走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の五である。【０３７７】
図６１〜図６３に示したように、各走査領域が垂直走査方向に離隔した離隔領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３と右眼用走査部１０８とが互いに隣接する画素を走査することになるので、高い融像効果を得ることができる。ただし、図５７〜図５９の例と比較すると、各フレームにおける走査部１０３、１０８の走査範囲は広くなる。【０３７８】
なお、図５７〜図６３は、一例であり、走査パターン決定部８０６ｂは、他の走査パターンを利用しても良い。また、上記の例では、Ｎｆの値が４までの例を示したが、Ｎｆの値が４以上であっても、左右の表示画素が重ならないように、同様の走査パターンを決定することができる。この場合、１フレームで表示するがその密度を上げることが可能になる。【０３７９】
垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に、右眼は下から順に１フレームごとに表示する方法をとっても良い。この場合、左右の眼で表示される画素の位置を分散させることができる。【０３８０】
また、垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に表示し、右眼は左眼に表示されている領域に隣接されている領域の画素を表示する方法を取っても良い。【０３８１】
また、垂直走査範囲が元画像の高さと同じで、Ｎｆの値がＮｙ４dispのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、左眼のＬフレーム目には（ＮＭ−Ｎ＋Ｌ）行目の画素を表示し（Ｍは自然数）、右眼には左眼に表示されている画素と隣接する行の画素を表示する方法をとっても良い。なおこの時、Ｎ＋１以降のフレームの表示は１〜Ｎフレーム目までの表示を繰り返す。【０３８２】
なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の表示画素を完全に異なるように走査するのではなく、一部の画素が重なるように表示画素を選択する方法を用いても良い。この時、左右の融像効果によって得られる表示画像の垂直解像度Ｎｙ４fusnの値は低下するが、左右で同一の画素を表示することで、両眼による融像がしやすいという効果が得られる。【０３８３】
また、垂直走査範囲が少ないほど、走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数が少なくなるため、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｎｙ４maxの値に応じて、垂直走査範囲の値を決定する方法をとっても良い。【０３８４】
なお、倍速駆動のようにｆｐｓ４dispの値が、元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnの値を上回る場合には、ｆｐｓ４disp／ｆｐｓ４orgnの値が１を上回る。その際には、前後のフレームをそのまま表示する、もしくは前後のフレームから差分フレームを生成するなどの処理を行って、ユーザに提示する画像を生成する。【０３８５】
（ステップ７０５  画像制御）
本ステップでは、画像制御部８０７ｂが、前ステップ７０４ｂの結果に合わせて１フレームごとに光源１０１、１１０、及び走査部１０３、１０８の制御を行い、指定された走査パターンを実現する。【０３８６】
なお、ステップ７０４ｂとステップ７０３ｂは逆に行っても良い。その場合、走査パターンに適すように表示画像の解像度Ｎｘ４disp、Ｎｙ４dispとフレームレートｆｐｓ４dispの決定が行われる。【０３８７】
また、本実施の形態では、垂直方向の走査を低速側として処理を行う例を挙げたが、水平方向と垂直方向を入れ替えた処理を行っても良い。【０３８８】
なお、上記した各実施の形態での制御処理は、専用のＨ／Ｗ（電子回路等）で実現されてもよいし、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクやＳＤカード等のメモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。【０３８９】
また、実施の形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適時変更が可能である。当然、本発明の実施の形態を組み合わせて用いることもできる。【０３９０】
次に、図６４〜図７３を参照して、上記の各実施形態に係るビーム走査型表示装置の代表的な用途を説明する。以降、各用途に実施の形態１に係るビーム走査型表示装置を適用したものとして説明するが、同様に実施の形態２〜４を適用することもできるし、実施の形態１〜４を任意の組み合わせで組み合わせて適用してもよい。また、ビーム走査型表示装置の用途は、下記のものに限定されないことは言うまでもない。【０３９１】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。【０３９２】
（実施の形態５）
図６４〜図６８を参照して、本発明の実施の形態５に係るレーザ走査型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）を説明する。なお、図６４はＨＵＤの側面図、図６５はＨＵＤの鳥瞰図、図６６及び図６７は図６６の変形例、図６８は図６４のレーザ走査ユニット２６０２の詳細図である。【０３９３】
車２６０１の内部には、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０が埋め込まれている。レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、車２６０１のフロントガラス２６０３の下方（本実施形態では、インパネの内部）に取り付けられており、表示装置の小型化を図っている。【０３９４】
なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネの内部ではなく、インパネ外部に配置してもよい。この場合、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０の交換や位置の変更が容易になる。【０３９５】
なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネ部分ではなく天井２６０７に配置しても良い。この場合、インパネ部分に必要な容積を削減することが出来、車内の空間を広げることが可能になる。【０３９６】
なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、図６５に示すようにユーザを挟むように配置する方法のほかに、図６６に示すようにユーザの右側に両方ともが配置される方法をとっても良い。この場合、車体中央に走査ユニット２６０２を配置する必要がなくなるため、車中央の空間を広げ、デザイン性を高めることが可能になる（図６５では、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２が助手席との間に配置されている）。【０３９７】
レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって走査された光は、フロントガラス２６０３に取り付けられた偏向部１０４、１０７によって反射され、ハーフミラー２６０４を通過し、ドライバー２６０５の眼球２６０６、２６０９に到達することで映像が視認される。このようなＨＵＤでは、フロントガラス２６０３越しに外界風景を確認しながら、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって表示される地図情報や警告情報を見ることができ、ドライバー２６０５の安全性や利便性を向上させることが可能になる。ユーザの網膜上に投影されたレーザの反射光は、ユーザの眼前に設置されたハーフミラー２６０４によって反射され、光検出部２１４によって検出される。【０３９８】
なお、偏向部１０４、１０７は、図６７に示すようにフロントガラス２６０３上に別々に配置する方法の他に、図６５及び図６６に示すように１つのホログラム上に多重露光することで、一枚のホログラムミラーとして実現する方法を用いても良い。この場合、左眼用偏向部１０４および右眼用偏向部１０７それぞれの面積を広げることが可能になり、ユーザにより広い視野角の映像を表示することが可能になる。【０３９９】
また、ハーフミラー２６０４は、右眼用と左眼用の二つを用意しても良いし、一枚の横長形状のハーフミラーを用いても良い。【０４００】
左眼用のレーザ走査ユニット２６０２は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、制御部１０５から構成されている。また、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０は、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、制御部１１１から構成されている。図６８に本実施の形態における左眼用のレーザ走査ユニット２６０２内の光源１０１、波面形状変更部１０２、偏向部１０４の構造の例を示す。【０４０１】
図６８における光源１０１は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから構成されている。なお、本実施の形態において光検出部２１４は光源１０１中には含まれず、図６４に示されるように車２６０１の天井２６０７に設置されている。この構成をとることで、ユーザの網膜と光検出部２１４までの距離を短くすることができ、網膜上のスポットサイズを検出することが容易になる。【０４０２】
図６８における波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部３００１と、焦点距離垂直成分変更部３００２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態における焦点距離水平成分変更部３００１および焦点距離垂直成分変更部３００２は、シリンドリカルレンズの位置を変更することによって、水平方向および垂直方向の曲率を変更する。【０４０３】
なお焦点距離水平成分変更部３００１及び焦点距離垂直成分変更部３００２は、図２に示される焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２と同様に、シリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで波面形状の変更を行っても良い。この場合、ミラーを高速に振動させることで、解像度の高い画像やフレームレートの高い動画を表示する際でも波面形状を適切に変更することが可能になる。【０４０４】
なお、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０については、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２と同様の構造をとるため説明は省略する。【０４０５】
また、本実施の形態における偏向部１０４、１０７は、透過型のホログラムによって実現されている。本実施の形態において偏向部１０４、１０７はフロントガラス２６０３の内側（車内側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製作されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれの光源からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製作することで、透過型のディスプレイとできる。【０４０６】
なお、偏向部１０４、１０７は、フロントガラス２６０３に自由に着脱できるようにしてもよい。この場合、ディスプレイの表示が不要な場合は偏向部１０４、１０７を外すことにより、フロントガラス２６０３の透過性を保ち、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。【０４０７】
本発明の実施の形態においては、ユーザの眼前にハーフミラー２６０４を設置することで、ユーザの網膜上からの反射光を光検出部２１４に反射させる。ハーフミラー２６０４は、車２６０１の天井２６０７に支持棒２６０８によって取り付けられている。この構造によってユーザの頭部への装置の装着を強制することなしに、ユーザの網膜上のスポットサイズの検出を行うことができる。なお、ハーフミラー２６０４および光検出部２１４は、車２６０１の天井２６０７に設置するのではなく、ドライバー２６０５の眼鏡や帽子に設置しても良い。この場合、ドライバー２６０５の頭が前後に動いてもハーフミラー２６０４に頭が接触する可能性が減るため、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。なお、光検出部２１４は、左眼用と右眼用の二つを用意する方法のほかに、どちらか片方の眼からの反射光を検出する光検出部２１４を１つだけ設置してもよい。この場合、光検出部２１４を増やすこと無くユーザの視線方向を検出することができるため、ビーム走査型表示装置のコストを削減することができる。【０４０８】
制御部１０５、１１１は、ＨＵＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４の動作が制御部１０５によって制御される。【０４０９】
本実施の形態において光検出部２１４は天井２６０７に配置され、制御部１０５、１１１はインパネ内部に設置されているが、光検出部２１４と制御部１０５、１１１間の通信は車２６０１の内部を有線ケーブルを這わせることで行っても良いし、無線通信で行っても良い。【０４１０】
なお、制御部１０５、１１１は、どちらか片方のみを設置し、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０の両方を制御する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置のサイズを小さくすることが可能になる。【０４１１】
本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。【０４１２】
（実施の形態６）
次に、図６９〜図７２を参照して、実施の形態６に係る双眼鏡３１０１を説明する。なお、図６９は双眼鏡３１０１の鳥瞰図、図７０は双眼鏡３１０１の左眼側表示部３１０１ａの側面図、図７１は双眼鏡３１０１の右眼側表示部３１０１ｂの側面図、図７２は図６９の変形例を示す図である。【０４１３】
まず、図６９に示されるように、双眼鏡３１０１は、ユーザの左眼に画像を表示する左眼側表示部３１０１ａと、ユーザの右眼に画像を表示する右眼側表示部３１０１ｂとを備える。次に、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂは、それぞれカメラ３１０３、３５０２を備えている。そして、ユーザ３１０５は双眼鏡３１０１を覗き込むことでカメラ３１０３、３５０２が撮影した映像や、双眼鏡３１０１の外部入力端子に接続された外部の映像機器からの映像を視認することができる。この構成をとることで、ユーザ３１０５はＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要がなくなり、屋外で簡単にビーム走査型表示装置を利用することが可能になる。【０４１４】
図７０に示されるように、左眼側表示部３１０１ａは、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、制御部１０５、カメラ３１０３、及び折り返しミラー３１０２から構成され、左眼３１０６に映像を表示する。一方、図７１に示されるように、右眼側表示部３１０１ｂは、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、偏向部１０７、制御部１１１、カメラ３５０２、及び折り返しミラー３５０１から構成され、右眼３１０４に映像を表示する。【０４１５】
上記の実施形態においては、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂそれぞれがカメラ３０１３、３５０２を有する例を示したが、これに限ることなく、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとで同一のカメラを共通して使用してもよい。ただし、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとに設置された２台のカメラ３１０３、３５０２で右眼用と左眼用の画像を別々に撮影し、表示するようにしてもよい。これにより、ユーザの両眼に対して視差のある映像を表示することができるため、立体的な映像を表示することが可能になる。【０４１６】
図７０及び図７１における光源１０１、１０９は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３と、光検出部２１４とから構成される。【０４１７】
図７０及び図７１における波面形状変更部１０２、１０９は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態においては、図２に示すようにシリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで垂直方向および水平方向の波面形状の変更を行う。【０４１８】
波面形状変更部１０２、１０９からのビームはそれぞれ、折り返しミラー３１０２、３５０１を経由して、走査部１０３、１０８によって走査されて、偏向部１０４、１０７にそれぞれ入射する。【０４１９】
偏向部１０４、１０７は、双眼鏡３１０１の接眼部分に配置される接眼レンズであり、走査部１０３、１０８からの光をユーザの瞳孔上に集光する。なお、偏向部１０４、１０７は凸レンズではなく、透過型ホログラムであってもよい。この場合、接眼レンズ部分を薄くすることができ双眼鏡３１０１を小型化することができる。【０４２０】
また、偏向部１０４、１０７をホログラムで実現する場合には、図７２に示すように偏向部１０４、１０７を別々に配置するのではなく、図６９に示すように偏向部１０４、１０７を多重露光した一枚のホログラムを用いても良い。この場合、ユーザに対して広視野角の映像を表示することが可能になる。【０４２１】
ユーザの網膜上からの反射光は、入射光と同じ経路を逆向きに辿った後、光検出部２１４によって検出される。【０４２２】
制御部１０５、１１１は、双眼鏡３１０１の各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４、及びカメラ３１０３、３５０２の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。【０４２３】
本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。【０４２４】
なお、光源１０１、１１０については、光源１０１からのビームをプリズムなどで分光し、左右の眼の表示に用いる波面形状変更部１０２、１０９にそれぞれ入射する方法をとっても良い。この場合、必要な光源が減るため双眼鏡３１０１を小型化することができ、また消費電力を抑えることが可能になる。【０４２５】
（実施の形態７）
図７３に、本発明の実施の形態７におけるレーザ走査型の卓上型ディスプレイ３４０１の構成図（側面図）を示す。【０４２６】
卓上型ディスプレイ３４０１は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、及び制御部１０５から構成されている。具体的には、筐体の内部に光源１０１、波面形状偏向部１０２、走査部１０３、及び制御部１０５が収納されており、筐体の表面に偏向部１０４によって構成される表示面を有する。そして、双眼鏡３１０１と同様に、左側表示部と右側表示部とを備える。【０４２７】
そして、ユーザは、この卓上型ディスプレイ３４０１を机に設置して利用する。図７３の構成をとることで、ユーザはＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要が無くなる。また双眼鏡３１０１のように長時間、手で装置を支持する必要もなくなるため負担無く、長時間に亘って卓上型ディスプレイ３４０１を使用することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０４２８】
本発明にかかるビーム走査型表示装置は、右眼用走査部、左眼用走査部などを有し、表示装置、表示システム、表示方法、表示プログラム、などの用途にも応用できる。
【図１Ａ】
2009066465.tif 000034
【図１Ｂ】
2009066465.tif 000035
【図２】
2009066465.tif 000036
【図３】
2009066465.tif 000037
【図４Ａ】
2009066465.tif 000038
【図４Ｂ】
2009066465.tif 000039
【図４Ｃ】
2009066465.tif 000040
【図５】
2009066465.tif 000041
【図６】
2009066465.tif 000042
【図７Ａ】
2009066465.tif 000043
【図７Ｂ】
2009066465.tif 000044
【図７Ｃ】
2009066465.tif 000045
【図８Ａ】
2009066465.tif 000046
【図８Ｂ】
2009066465.tif 000047
【図８Ｃ】
2009066465.tif 000048
【図９Ａ】
2009066465.tif 000049
【図９Ｂ】
2009066465.tif 000050
【図１０】
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【図１１】
2009066465.tif 000052
【図１２】
2009066465.tif 000053
【図１３】
2009066465.tif 000054
【図１４】
2009066465.tif 000055
【図１５】
2009066465.tif 000056
【図１６】
2009066465.tif 000057
【図１７Ａ】
2009066465.tif 000058
【図１７Ｂ】
2009066465.tif 000059
【図１７Ｃ】
2009066465.tif 000060
【図１８Ａ】
2009066465.tif 000061
【図１８Ｂ】
2009066465.tif 000062
【図１８Ｃ】
2009066465.tif 000063
【図１９】
2009066465.tif 000064
【図２０】
2009066465.tif 000065
【図２１】
2009066465.tif 000066
【図２２】
2009066465.tif 000067
【図２３】
2009066465.tif 000068
【図２４】
2009066465.tif 000069
【図２５】
2009066465.tif 000070
【図２６】
2009066465.tif 000071
【図２７】
2009066465.tif 000072
【図２８】
2009066465.tif 000073
【図２９】
2009066465.tif 000074
【図３０】
2009066465.tif 000075
【図３１】
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【図３２】
2009066465.tif 000077
【図３３】
2009066465.tif 000078
【図３４】
2009066465.tif 000079
【図３５】
2009066465.tif 000080
【図３６Ａ】
2009066465.tif 000081
【図３６Ｂ】
2009066465.tif 000082
【図３７】
2009066465.tif 000083
【図３８】
2009066465.tif 000084
【図３９】
2009066465.tif 000085
【図４０】
2009066465.tif 000086
【図４１】
2009066465.tif 000087
【図４２】
2009066465.tif 000088
【図４３】
2009066465.tif 000089
【図４４】
2009066465.tif 000090
【図４５】
2009066465.tif 000091
【図４６】
2009066465.tif 000092
【図４７】
2009066465.tif 000093
【図４８】
2009066465.tif 000094
【図４９】
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【図５０】
2009066465.tif 000096
【図５１】
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【図５２】
2009066465.tif 000098
【図５３】
2009066465.tif 000099
【図５４】
2009066465.tif 000100
【図５５】
2009066465.tif 000101
【図５６Ａ】
2009066465.tif 000102
【図５６Ｂ】
2009066465.tif 000103
【図５６Ｃ】
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【図５７】
2009066465.tif 000105
【図５８】
2009066465.tif 000106
【図５９】
2009066465.tif 000107
【図６０】
2009066465.tif 000108
【図６１】
2009066465.tif 000109
【図６２】
2009066465.tif 000110
【図６３】
2009066465.tif 000111
【図６４】
2009066465.tif 000112
【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
2009066465.tif 000116
【図６９】
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【図７０】
2009066465.tif 000118
【図７１】
2009066465.tif 000119
【図７２】
2009066465.tif 000120
【図７３】
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【図７４】
2009066465.tif 000122
【図７５】
2009066465.tif 000123
【図７６】
2009066465.tif 000124
【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
2009066465.tif 000127
【図８０】
2009066465.tif 000128
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月6日(2009.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の表示装置において、レーザ光を２次元走査して、眼の網膜に直描する方式（以下、レーザ走査方式、と記す）がある。（例えば、特許文献１参照）。レーザ走査方式の表示装置は、網膜走査ディスプレイ（Ｒｅｔｉｎａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＲＳＤ）、網膜照射ディスプレイ、網膜直描ディスプレイ、レーザ走査ディスプレイ、直視型表示装置、仮想網膜ディスプレイ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅｔｉｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＶＲＤ）、などとも呼ばれている。
【０００３】
図１Ａ及び図１Ｂに眼鏡型のＨＭＤの構造の例を示す。図１Ａ及び図１Ｂでは、眼鏡フレームにレーザ光を発光する光源１０１、１１０、レーザ光の波面を制御する波面形状変更部１０２、１０９、及びレーザ光を二次元方向に走査する走査部１０３、１０８を搭載している。レーザ光は、走査部１０３、１０８によって眼鏡のレンズ１１、１２に向かって投影され、レンズ１１、１２の表面に備えられた偏向部１０４、１０７によって反射される。そして、このレーザ光がユーザの眼に入射し、網膜上に画像を形成する。ここで、偏向部１０４、１０７には、ハーフミラーやホログラム光学素子（ＨＯＥ：Ｈｏｌｏｇｒａｍ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）などが用いられており、ユーザは外の景色とレーザによって描かれる画像の両方を同時に視認することが可能になる。また、走査部１０３、１０８には、一枚の単板ミラーを一軸、もしくは二軸方向に振動させることでレーザ光を二次元方向に走査するミラーデバイスなどが用いられる。
【０００４】
また、両眼に映像を表示するタイプのＨＭＤでは、左右の眼に対して表示する映像の画素を変えることで、見かけ上の解像度を上げる先行例が存在している（例えば特許文献２参照）。この先行例では、右眼に奇数列、左眼に偶数列といったように互いに補完する画素を表示することで、ユーザには左右の表示画素が合成された画像を提示することを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０１０５５号公報
【特許文献２】特開平９−０６１７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レーザ走査方式の表示装置においては、表示する画像の解像度や、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難という課題がある。まず、走査部１０３、１０８として単板ミラーを振動させるミラーデバイスを用いると、ミラーの大きさが、表示画像の高画質化の際の課題になる。
【０００７】
ミラーデバイスでは、図７４に示すように、単板ミラー３０１を第一の回転軸Ｘおよび第一の回転軸Ｘと直交する第二の回転軸Ｙにそって振動させることで、ミラーに入射するレーザ光３０４の反射方向を変更し、二次元走査を行う。
【０００８】
図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７５に示す。この図に示されるように、レーザ光は走査軌跡５０２を描くことで、ユーザの眼に対して表示画像５０１を表示するように、走査部１０３によって二次元走査される。この例では、走査部１０３の回転軸Ｘ方向が表示画像５０１の水平方向、回転軸Ｙ方向が表示画像５０１の垂直方向に対応するように図１のＨＭＤが設計されている。また、回転軸Ｘ方向（Ｙ軸回り）にミラーが振動する周波数を、水平方向の駆動周波数Ｈｘ、回転軸Ｙ方向（Ｘ軸回り）にミラーが振動する周波数を垂直方向の駆動周波数Ｈｙで表現する。図７５に示す走査軌跡５０２では、垂直方向にレーザが一回走査される間に、水平方向に複数回走査が行われる。一般に二軸ミラーによる駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙのうち、低速な側が表示画像５０１のフレームレートを決定する。図７５の例では、垂直方向にビームが一回走査される間に、画像の１フレームが表示される。また逆方向にビームが走査される間にも画像の１フレームが表示される場合、垂直方向にレーザが一往復する間に、２フレームの映像が表示されることになるため、駆動周波数Ｈｙと画像のフレームレートｆｐｓの間には、数式（１）の関係が成り立つ。
【０００９】
【数１】
2009066465.tif 000129
【００１０】
また、走査部１０３に入射したレーザ光３０４は、図７６に示されるように、ミラーの振動に合わせて回転軸Ｘの方向に走査角α、回転軸Ｙの方向に走査角βで走査されている。ここで走査角α、βとは、走査部１０３によって走査されるレーザ光の範囲を示す角度である。図７６に示すように、レーザ光が一番左側に走査されたときのレーザ光の進路と、一番右側に走査されたときのレーザ光の進路がなす角度を水平走査角αとして表現する。また同様に、レーザ光が一番上方に走査されたときのレーザ光の進路と、レーザ光が一番下方に走査されたときのレーザ光の進路とがなす角度を垂直走査角βとして表現する。
【００１１】
ここで、走査部１０３に含まれる単板ミラー３０１の直径をＤとし、図１のＨＭＤで表示される表示画像５０１の水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、一般に数式（２）および数式（３）の関係が成り立つ。
【００１２】
【数２】
2009066465.tif 000130
【００１３】
【数３】
2009066465.tif 000131
【００１４】
そのためレーザ走査型の表示装置では、表示の解像度を上げるためには走査角α、βもしくは走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくする必要がある。
【００１５】
しかしながら、走査部１０３の単板ミラー３０１の直径Ｄを大きくした場合、単板ミラー３０１の重量が増加する。その結果、走査角α、βや単板ミラー３０１の駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になり、表示画像５０１のフレームレートｆｐｓの低下を招く。また、走査角α、βを上昇させると、単板ミラー３０１を大きく動かす必要があるため、駆動周波数Ｈｘ、Ｈｙを高くすることが困難になる。また、単板ミラー３０１を動かすための駆動素子（アクチュエーター）の巨大化や消費電力の増大、駆動音の増大などを招き、走査部１０３を眼鏡型ＨＭＤに搭載することが困難になる。さらに、走査部１０３の駆動周波数と解像度の関係も、ビーム走査表示装置において高画質化を行う上での課題になる。
【００１６】
図１に示すＨＭＤにおいて、走査部１０３によって二次元走査されたレーザ光３０３が、偏向部１０４上で描く軌跡の例を図７７に示す。この図に示されるように、レーザ光３０３は、走査部１０３によって二次元走査されることによって、図７７に示すような走査軌跡６０２ｃを描く。その結果、ユーザの眼に対して表示画像６０１ｃを表示する。この時、走査軌跡６０２ｃが、表示画像６０１ｃの表示行と上手く重なるようにオーバースキャン領域Ｏｒ、Ｏｌが設定される。表示画像６０１ｃに対して、一般にオーバースキャン領域を含めた走査軌跡６０２ｃの走査領域に対して、表示画像６０１ｃが占める割合を、オーバースキャン率Ａで示す。
【００１７】
ここで、図１のＨＭＤで表示される表示画像６０１ｂの水平解像度をＮｘ、垂直解像度Ｎｙとすると、表示画像の垂直解像度Ｎｙと、フレームレートｆｐｓと、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘの間には、一般に数式（４）の関係が成り立つ。この数式（４）に示されるように、走査部１０３の水平方向の駆動周波数Ｈｘに上限がある場合、表示画像の垂直解像度Ｎｙとフレームレートｆｐｓの両方を同時に上昇させることは困難になる。
【００１８】
【数４】
2009066465.tif 000132
【００１９】
また、広視野の映像を表示するために、走査部１０３、１０８の走査角α、βを大きくした場合にも、単板ミラー３０１が一周期の間に動く距離が大きくなるため、駆動周波数の低下を招く。そのためミラーデバイスを用いたビーム走査型ＨＭＤでは、広視野の表示画像のフレームレートと解像度を同時に高くすることが困難になる。
【００２０】
また、眼鏡型ＨＭＤのように偏向部１０４、１０７に対して斜めに画像を投影する場合には、画像が台形形状に歪むため、この歪みを補正するために画像の視野角が狭くなるという課題がある。
【００２１】
図１に示されるように、走査部１０３、１０８からの光は、それぞれ偏向部１０４、１０７に対して斜めに投影される。一般に、スクリーンに対して、斜め位置から矩形映像を投影した場合、スクリーンに投影される画像には台形歪み、もしくはキーストーンと呼ばれる歪みが発生するため、眼鏡型ＨＭＤにおいてもユーザの眼に台形に歪んだ画像が投影されることになる。
【００２２】
点光源Ｏからの矩形映像を、スクリーンＳに対して斜めに入射した場合に生じる台形歪みを図７８および図７９を用いて例示する。図７８はスクリーンＳの上方からの図、図７９はスクリーンＳの正面からの図である。この例では、図７８及び図７９に示されるように、点光源Ｏからの光は、スクリーンＳに対して左斜め手前から入射される。このため、図７８に示されるように、点光源ＯとスクリーンＳまでの距離が、投影画像の左辺Ｌ1と右辺Ｌ２とで異なる。
【００２３】
また、図７９に示されるように、点光源Ｏからの投射映像は、縦方向に投射角θで広がるため、点光源Ｏからの距離が離れるほど、スクリーン上の投影画像の辺の長さは長くなる。このためスクリーンＳ上の投影画像４０１ａは、台形形状に歪むことになる。
【００２４】
しかしながら、眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、この斜め投影に関する対策がなされていない。なお、点光源Ｏがレーザと走査部ではなく、液晶素子や有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイからなる場合においても、この課題は発生する。
【００２５】
現在市販されているフロントプロジェクタ等では、台形歪みに対応するために画像処理による補正が行われる。図８０に画像処理による台形歪みの補正の例を示す。台形形状の補正前画像５０１ａの上底もしくは下底の内、短い方の辺の長さに合わせて、矩形の表示領域を決定する。そして、矩形領域からはみ出す部分では画像の表示を行わないことで、ユーザに対しては矩形の補正後画像５０２ａを表示できる。しかし、この方法では補正前画像５０１ａの一番短い辺の長さにあわせて、表示画像の大きさが決まるため、結果として視野が狭い画像しか表示できないという課題があった。
【００２６】
このようにビーム走査型表示装置においては、走査部１０３、１０８の大きさや駆動周波数、そして走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係などから解像度、視野角、フレームレートといった画質を向上させることが困難になる。眼鏡レンズに対して斜めに映像を投影する眼鏡型ＨＭＤの先行例（特許文献１）では、広視野化と、画質向上の両立に関する対策がなされていない。
【００２７】
特許文献２では、左右の解像度を落としてもユーザが視認する表示映像の解像度を保つ方法が開示されている。しかしながら、ビーム走査型表示装置特有のフレームレートと解像度に関する課題には触れられていない。また、フレームレートと解像度のどちらかを優先する方が適切なのかは、画像の内容によって異なる。スポーツ番組など動きの激しい映像は、フレームレートを優先するべきだが、静止画像のような場合は、解像度を優先する必要がある。特許文献２では、このような情報の内容によるフレームレートや解像度の変更などについても考慮されていない。
【００２８】
本発明は前記課題を解決するもので、画像表示装置において、左右の映像の表示を適切に変化させることで、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する映像の見かけ上の画質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、ユーザの網膜に画像を表示する画像表示装置であって、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。
【００３０】
本構成によって、片方の眼で広い画角の画像を低画質で表示し、他方の眼で狭い画角の画像を高画質表示し、見かけ上の画質向上と表示画像の広視野化を行うことが可能になる。
【００３１】
また、前記左眼用画像出力部は、左眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する左眼用光源と、前記左眼用光源からのビームを前記左眼用偏向部に走査させる左眼用走査部とを含み、前記右眼用画像出力部は、右眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する右眼用光源と、前記右眼用光源からのビームを前記右眼用偏向部に走査する右眼用走査部とを含むようにしてもよい。本構成によって、眼鏡に搭載する画像表示装置を小型化、省電力化しながら、映像の台形歪を防止することができる。
【００３２】
また、前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの一方に前記元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第１の走査角より大きく、且つ前記元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部と、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記走査範囲設定部によって設定された走査角に応じて、画質の異なる前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力させる画質設定部とを備えてもよい。
【００３３】
一実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１のフレームレートの画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させるフレームレート設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高いフレームレートで表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上のフレームレートを向上させることが可能になる。
【００３４】
他の実施形態として、前記画質設定部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１の解像度の画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる解像度設定部を含む。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。
【００３５】
また、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とは、互いにサイズが異なっており、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのサイズが大きい側に前記第１の走査角でビームを走査させ、サイズが小さい側に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって狭い画角の画像を高画素で表示し、ユーザが視認する画像の見かけ上の解像度を向上させることが可能になる。
【００３６】
本発明に係る画像表示装置は、さらに、ユーザの視線を検出する視線検出部を備え、走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの前記第１の走査角が設定された側に、前記視線検出部の検出結果に基づいてユーザの視線位置を含む領域にビームを走査させる。本構成によって、ユーザの視線が動いた場合でも、ユーザの中心視野には高画質の画像を提示することが可能になる。
【００３７】
また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの利き目に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。
【００３８】
また、前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの視力の高い方の眼に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させてもよい。本構成によって、ユーザが見えやすい側の眼に高画質の画像を提示することができ、ユーザが視認する画像の見かけ上の画質を向上させることが出来る。
【００３９】
また、前記制御部は、前記元画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれの走査領域が異なるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる前記走査パターン決定部を含んでもよい。本構成によって、右眼と左眼で異なる部分の画素が表示され続けることを防ぎ、ユーザが画像を見るときの違和感を低減することができる。
【００４０】
一実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部が前記第２の方向に隣接する画素を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。
【００４１】
他の実施形態として、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれが前記第２の方向に連続した走査領域を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像の画素の連続性を上げることができ、表示画像の滑らかさを向上させることが可能になる。
【００４２】
また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記走査パターン決定部は、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とで前記第２の方向の走査方向が反対向きになるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、右眼と左眼で表示する画素が重なることを避けることができ、両眼による融像効果の効果を上げることができる。
【００４３】
前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の最大駆動周波数に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正した補正画像を生成する表示画質決定部を含み、前記走査パターン決定部は、前記表示画質決定部によって生成された前記補正画像を複数の走査領域に区分し、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させてもよい。本構成によって、走査部の駆動周波数の上限により、フレームレートを保つために、左右の眼の解像度を下げる場合においても、左右の眼の融像効果を利用することでユーザが視認する画像の解像度の低下を抑えることができる。また倍速駆動など画像の本来のフレームレートより、高速なフレームレートで画像を表示する際の解像度の低下を抑えることが可能になる。
【００４４】
また、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、前記表示画質決定部は、前記元画像のフレームレートを、前記元画像を表示するのに必要とされる前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の駆動周波数、及び前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の最大駆動周波数のうちのいずれか小さいほうの２倍に補正してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によって見かけ上の解像度を保ちながら、表示画像のフレームレートを高く設定することが可能になる。
【００４５】
さらに、前記表示画質決定部は、補正された前記フレームレートと前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の第１の方向の駆動周波数から算出される前記第２の方向の表示画素数が、前記元画像のフレームレートが１以上となる予め定められた値以上で、且つ前記元画像の前記第２の方向の表示画素数以下となるように、補正された前記フレームレートを再補正してもよい。本構成によって、走査部の性能を最大に利用できるように、表示画像のフレームレートや解像度を設定することが可能になる。
【００４６】
また、前記走査パターン決定部は、前記元画像を、前記左眼用画像もしくは前記右眼用画像のいずれかの全画素数を前記表示画質決定部によって補正された各フレームの表示画素数で除した商に該当する数の走査領域に区分してもよい。本構成によって、最小限のフレーム数で、表示画像の全画素を用事することが可能になる。
【００４７】
また、前記表示画質決定部は、さらに、前記元画像の内容を示すコンテンツ情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によってスポーツなど動きの大きい画像はフレームレートを高くし、ニュースなど文字情報が多い画像は解像度をあげるなど、画像に応じた適切な画質を選択することが可能になる。
【００４８】
制御部は、さらに、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値を保持するユーザプロファイル管理部を含み、前記表示画質決定部は、前記元画像のコンテンツ情報に対応する前記画質補正値に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、スポーツやニュースなど情報の種類ごとにユーザの好みの画質を設定し、それに応じたフレームレートおよび解像度の変更を行うことが可能になる。
【００４９】
また、前記ユーザプロファイル管理部は、さらに、ユーザの視力に関する情報を保持し、前記表示画質決定部は、前記ユーザプロファイル管理部が保持するユーザの視力に関する情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正してもよい。本構成によって、視力の悪いユーザに対しては解像度よりフレームレートを優先して画質の変更を行う、といった処理を行うことが可能になる。
【００５０】
本発明の画像表示装置は、さらに、該画像表示装置を駆動するためのバッテリーと、前記バッテリーの残量を検出する電源管理部と、前記電源管理部の検出結果に応じて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の両方の駆動周波数の最大値を変更する駆動周波数決定部とを備えてもよい。本構成によって、バッテリー残量が少ないときには走査部によるバッテリーの消費を抑え、表示装置の駆動時間を長く保つことが可能になる。
【００５１】
前記左眼用走査部が走査するビームが前記左眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記左眼用画像が前記左眼用偏向部上で台形形状に歪んだ左眼用歪画像となり、且つ前記右眼用走査部が走査するビームが前記右眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記右眼用画像が前記右眼用偏向部上で台形形状に歪んだ右眼用歪画像となる場合において、前記制御部は、前記左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、前記第１の辺に直交し、且つ前記第１の辺の端点と前記左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域、及び前記右眼用画像の長辺の一部を前記第１の辺と同じ長さの第３の辺とし、前記第３の辺に直交し、且つ前記第３の辺の端点と前記右眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第４の辺とする矩形形状の右眼用矩形領域を決定する矩形領域決定部と、前記第１の辺を高さとし、前記第２の辺と前記第４の辺との和を幅とした補正画像となるように、前記元画像の高さ及び幅のうちの少なくともいずれか一方を調整する縦横比調整部と、前記左眼用偏向部上に前記左眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記左眼用歪画像と反対向きに歪ませた左眼用補正画像、前記右眼用偏向部上に前記右眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記右眼用歪画像と反対向きに歪ませた右眼用補正画像を生成する歪補正部と、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用矩形領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用矩形領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる出力画像制御部とを含んでもよい。
【００５２】
本構成によって、メガネ形のＨＭＤを実現時に生じる画像の台形歪みの補正に、両眼の融像効果を活用でき、従来の台形補正よりも大きな垂直視野角を保った台形歪み補正が可能になる。
【００５３】
一実施形態として、前記矩形領域決定部は、前記左眼用歪画像の短辺が前記右眼用画像の長辺に含まれ、且つ前記右眼用画像の短辺が前記左眼用歪画像の長辺に含まれるように、前記左眼用画像と前記右眼用歪画像とを重ね合わせたときに、前記第２及び第４の辺が、前記左眼用歪画像及び前記右眼用歪画像それぞれの斜辺の交点を通る直線となるように、前記左眼用矩形領域及び前記右眼用矩形領域を決定してもよい。
【００５４】
また、前記制御部は、前記第１の辺の対辺を長辺とし、前記左眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第４の辺より短い左眼用残領域、及び前記第３の辺を長辺とし、前記右眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第２の辺より短い右眼用残領域を決定する残領域決定部を含み、前記出力画像制御部は、さらに、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用残領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用残領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させてもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の右辺と左辺が滑らかな直線になる効果がある。
【００５５】
一実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記左眼用残領域、及び前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させ、且つ前記右眼用残領域、及び前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させてもよい。
【００５６】
他の実施形態として、前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させ、且つ前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させてもよい。
【００５７】
本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像に輝度のムラが生じることを防ぐ効果がある。
【００５８】
また、前記矩形領域決定部は、前記補正画像の幅と高さとが、１６：９または４：３の比率となるように前記左眼矩形領域および前記右眼矩形領域の形状を決定してもよい。本構成によって、両眼の融像効果によってユーザが認識する画像の形状がアスペクト比１６：９もしくは４：３の映像視認に適したものになる。
【００５９】
また、前記矩形領域決定部は、ユーザの左右の眼の視力の差が一定値以上の場合に、視力の高い方の眼に対応する矩形領域が最大、且つ視力の低い方の眼に対応する矩形領域が０になるように、前記左眼矩形領域と前記右眼矩形領域の形状を決定し、前記残領域決定部は、視力の高い方の眼に対応する残領域が０、且つ視力の低い方の眼に対応する残領域が最大になるように、前記左眼残領域と前記右眼残領域の形状を決定してもよい。本構成によって、視力の悪いほうの眼の影響を除去して台形歪みの補正を行うことができる。
【００６０】
本発明に係る表示方法は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとを含む。
【００６１】
本発明に係るプログラムは、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる。
【００６２】
本発明に係る集積回路は、元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、前記右眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える。
【００６３】
なお、本発明は、このようなビーム走査型表示装置として実現できるだけでなく、ビーム走査型表示装置の機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。また、本発明は、このような表示装置の機能を実現する集積回路として実現したりもできる。
【００６４】
本発明に係る眼鏡型ヘッドマウントディスプレイは、上記の画像表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置され、ユーザの左眼に対面する位置に前記左眼用偏向部を有する左眼用レンズと、ユーザの右眼の位置に配置され、ユーザの右眼に対面する位置に前記右眼用偏向部を有する右眼用レンズと、一端が前記左眼用レンズに連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプルと、一端が前記右眼用レンズに連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプルとを備える。
【００６５】
本発明に係る自動車は、上記の画像表示装置と、前記左眼用偏向部偏向部及び前記右眼用偏向部を有するフロントガラスとを備える。
【００６６】
本発明に係る双眼鏡は、前記左眼用偏向部を有する左眼用接眼レンズと、前記右眼用偏向部を有する右眼用接眼レンズとを備える。
【００６７】
本発明に係る卓上型ディスプレイは、上記の画像表示装置と、前記表示装置を収納する筐体と、前記筐体の表面に前記左眼用偏向部及び前記右眼用偏向部によって構成される表示面とを備える。
【発明の効果】
【００６８】
眼鏡型のＨＭＤでの見かけ上の画質向上に、両眼の融像効果を活用でき、走査部の性能を抑えたまま、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートもしくは見かけ上の解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の詳細構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ユーザの左眼に投影する左眼用画像の例である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ユーザの右眼に投影する右眼用画像の例である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂを投影したときに、融像効果によってユーザが認識する全体像を示す図である。
【図５】図５は、人間の視野と視力の関係を示した表である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１における表示画像の見かけ上のフレームを向上させる処理のフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ユーザの視線位置を中心として中心画像を設定した例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの元画像とユーザの視線との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１において、走査部の水平走査角と、ユーザに表示される画像の水平画角の関係を示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２における広視野用走査部と偏向部の配置図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２における狭視野用走査部と偏向部の配置図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａに示す元画像の水平画角を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、図１７Ａに示す元画像の垂直画角を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる中心画像の寸法を示した図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８Ａに示す中心画像の水平画角を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、図１８Ａに示す中心画像の垂直画角を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態２における表示画像の見かけ上の解像度を向上させる処理のフローチャートである。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる元画像のフレームを示した図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる広視野画像の表示フレームを示した図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態２におけるＨＭＤで表示に用いられる狭視野画像の表示フレームを示した図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態２において、両眼の融像効果によってユーザが視認する画像のフレームを示した図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態３におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。
【図２５】図２５は、偏向部上での投影画像の歪みを示した図である。
【図２６】図２６は、台形歪みの補正手順を示したフローチャートである。
【図２７】図２７は、走査部と偏向部の位置関係を示した図である。
【図２８】図２８は、偏向部上の台形歪みを示した図である。
【図２９】図２９は、左眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。
【図３０】図３０は、右眼用偏向部上における投影像の形状を示す図である。
【図３１】図３１は、ユーザが視認する画像の形状を示す図である。
【図３２】図３２は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。
【図３３】図３３は、右眼用偏向部上の投影像から矩形領域と残領域とを抽出した状態を示す図である。
【図３４】図３４は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。
【図３５】図３５は、本発明の実施の形態３における左右の眼に表示する画像の変形手順を示したフローチャートである。
【図３６Ａ】図３６Ａは、元画像の縦寸法と横寸法とを示す図である。
【図３６Ｂ】図３６Ｂは、図３６Ａの元画像の縦横比を調整して生成した補正画像を示す図である。
【図３７】図３７は、補正画像のうちの左眼に表示する画像領域を示した図である。
【図３８】図３８は、補正画像のうちの右眼に表示する画像領域を示した図である。
【図３９】図３９は、図３７の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。
【図４０】図４０は、図３８の画像に歪補正を施した後の状態を示す図である。
【図４１】図４１は、図３９の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。
【図４２】図４２は、図４０の画像のうち、出力対象となる部分を抽出した状態を示す図である。
【図４３】図４３は、左眼用偏向部上の投影像から矩形領域を抽出した状態を示す図である。
【図４４】図４４は、右眼用偏向部上の投影像から残領域を抽出した状態を示す図である。
【図４５】図４５は、台形歪み補正後の表示映像の形状を示す図である。
【図４６】図４６は、補正画像のうち、左眼に表示する画像領域を示した図である。
【図４７】図４７は、補正画像のうち、右眼に表示する画像領域を示した図である。
【図４８】図４８は、本実施の形態３における典型例を説明するための図である。
【図４９】図４９は、本発明の実施の形態４におけるビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。
【図５０】図５０は、表示画像のフレームレートと解像度を変更する処理のフローチャートである。
【図５１】図５１は、表示に用いられる元画像の寸法を示した図である。
【図５２】図５２は、元画像に付加されているメタデータの例を示す図である。
【図５３】図５３は、バッテリー残量と、周波数補正値との関係を示す図である。
【図５４】図５４は、元画像のコンテンツ情報と、フレームレート係数との関係を示す図である。
【図５５】図５５は、コンテンツ情報と、フレームレート係数補正値との関係を示す図である。
【図５６Ａ】図５６Ａは、走査部による垂直走査範囲の一例を示す図である。
【図５６Ｂ】図５６Ｂは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。
【図５６Ｃ】図５６Ｃは、走査部による垂直走査範囲の他の例を示す図である。
【図５７】図５７は、左右の走査部における走査パターンの一例を示す図である。
【図５８】図５８は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図５９】図５９は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６０】図６０は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６１】図６１は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６２】図６２は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６３】図６３は、左右の走査部における走査パターンの他の例を示す図である。
【図６４】図６４は、本実施の形態５におけるＨＵＤの側面図である。
【図６５】図６５は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の一例を示す図である。
【図６６】図６６は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。
【図６７】図６７は、図６４に示すＨＵＤの鳥瞰図の他の例を示す図である。
【図６８】図６８は、図６４に示すＨＵＤの詳細構成図である。
【図６９】図６９は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の一例を示す図である。
【図７０】図７０は、図６９に示す双眼鏡の左眼側表示部を示す図である。
【図７１】図７１は、図６９に示す双眼鏡の右眼側表示部を示す図である。
【図７２】図７２は、本実施の形態６における双眼鏡の鳥瞰図の他の例を示す図である。
【図７３】図７３は、本実施の形態７における卓上型ディスプレイを示す図である。
【図７４】図７４は、ビームを二次元走査するミラーの回転軸の例を示す図である。
【図７５】図７５は、走査部によって走査されたレーザ光が偏向部上に描く軌跡を示した図である。
【図７６】図７６は、走査部と偏向部の配置図の例を示す図である。
【図７７】図７７は、オーバースキャン領域を考慮した場合の走査パターンの例を示す図である。
【図７８】図７８は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の鳥瞰図である。
【図７９】図７９は、点光源からの映像をスクリーンに斜め投影した際の正面図である。
【図８０】図８０は、従来技術による台形歪みの補正を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００７１】
（実施の形態１）
図１Ａ〜図３を参照して、本発明の実施の形態１に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａはビーム走査型表示装置の正面図、図１Ｂはビーム走査型表示装置の側面図、図２は図１Ａの一部の詳細図、図３は実施の形態１に係るビーム走査型表示装置の機能ブロック図である。本発明の実施の形態１に係る眼鏡型のビーム走査型表示装置は、表示装置と、ユーザの左眼の位置に配置される左眼用レンズ１１と、ユーザの右眼の位置に配置される右眼用レンズ１２と、一端が左眼用レンズ１１に連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプル１３と、一端が右眼用レンズ１２に連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプル１４とを備える。
【００７２】
表示装置は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示されるように、表示画像を構成する各画素を描画するビームを出力する光源１０１、１１０と、光源１０１、１１０から出力されたビームの波面形状を変更する波面形状変更部１０２、１０９と、波面形状変更部１０２、１０９から出力されたビームを偏向部１０４、１０７に向かって２次元走査する走査部１０３、１０８と、走査部１０３、１０８の走査光をユーザの眼に向かう方向に偏向する偏向部１０４、１０７と、前述の各部を制御する制御部１０５、１１１と、ヘッドホン部１０６、１１２とを備える。
【００７３】
なお、左眼用光源１０１、左眼用波面形状変更部１０２、及び左眼用走査部１０３で左眼用画像出力部１００を構成する。同様に、右眼用光源１１０、右眼用波面形状変更部１０９、右眼用走査部１０８で右眼用画像出力部（図示省略）を構成する。
【００７４】
なお、この実施形態においては、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、制御部１０５、１１１、及びヘッドホン部１０６、１１２がテンプル１３、１４に収納され、偏向部１０４、１０７がレンズ１１、１２のユーザの眼に対面する側に配置されている。
【００７５】
なお、本明細書においては、「左眼用レンズ１１」と「右眼用レンズ１２」とを総称して「レンズ１１、１２」と称することがある。同様に、他の構成要素（画像等も含む）についても、左眼用と右眼用とを総称するときには、「左眼用」及び「右眼用」の語を省略することがある。
【００７６】
光源１０１、１１０は、ビームを出力する。出力するビームは、図２に示すように、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから出力される各レーザ光を合波したレーザ光であり、各色レーザ光源２１１、２１２、２１３からの出力を適切に変調することで、任意の色のレーザ光を出力できる。さらに、波面形状変更部１０２、１０９や走査部１０３、１０８と連動させて変調することで、ユーザの眼の網膜上に映像を表示できる。
【００７７】
なお、この実施形態における緑色レーザ光源２１３は、赤外線を出力する半導体レーザ光源と、赤外線を緑色に変換するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２次高調波発生）素子とを組み合わせて緑色レーザを出力する。ただし、上記の構成に限ることなく、緑色の半導体レーザ光源２１３を採用してもよい。また、各レーザ光源２１１、２１２、２１３は、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオード等であってもよい。
【００７８】
なお、光源１０１、１１０は、図２に示されるように、光検出部２１４を含んでもよい。光検出部２１４は、ユーザの眼の角膜からの反射光の強度を検出することで、ユーザの視線方向を検出できる。偏向部１０４、１０７により眼の方向へ偏向されたビームの多くは、角膜表面に対して斜めから入射するが、眼球に対して正面からのビームは、角膜表面に対して垂直に入射するために、ビームの反射率が比較的高くなる。このような性質を利用することにより、反射光の強度から視線方向を検出できる。
【００７９】
波面形状変更部１０２、１０９は、光源１０１、１１０からのビームの波面形状をそれぞれ変化させて、偏向部１０４、１０７で偏向されたビームのスポットサイズを所定の範囲内となるようにする。
【００８０】
ビームの「スポットサイズ」とは、ユーザの眼の網膜でのスポットサイズとして、以後説明するが、瞳孔でのスポットサイズ、角膜でのスポットサイズ、偏向部１０４、１０７でのスポットサイズでもよい。網膜でのスポットサイズは、表示する画素サイズと同一である。また、「波面形状」とは、ビーム波面の３次元形状であり、平面、球面、非球面の形状を含む。
【００８１】
図２に示す左眼用波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部と２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。焦点距離水平成分変更部２０１は、シリンドリカルレンズとミラーとの距離を変更することで水平方向の曲率を変更している。焦点距離垂直成分変更部２０２は、焦点距離水平成分変更部２０１のシリンドリカルレンズに対して垂直に配置したシリンドリカルレンズを用いることで、垂直方向の曲率を変更している。また、焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２ともに、曲率の変更に伴い、ビームの直径も変更している。
【００８２】
なお、水平方向の曲率を垂直方向よりも大きく変化させると、水平方向の変化により大きく対応できるので、画面の水平視野角を垂直視野角より大きくしたい場合や、側頭部に走査部１０３、１０８があるＨＭＤのように、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７へのビームの水平入射角が垂直入射角よりも大きい場合に、特に有効となる。
【００８３】
なお、図２では、波面形状を表す項目のなかで、水平方向の曲率と垂直方向の曲率とそれぞれの直径という波面形状の一部のみを変更しているが、他の項目として波面内での曲率の分布や、波面端の形状やサイズなどを変更する手段があってもよい。
【００８４】
なお、本実施の形態における波面形状変更部１０２、１０９では、シリンドリカルレンズとミラーを用いて波面形状を変更するが、他の手段として、液晶レンズや、液体レンズ等の可変形状レンズや、ＥＯ素子（電気−光変換素子）などを用いてもよい。この場合、レンズの位置を動かすこと無しに波面形状を変更することが可能になる。またシリンドリカルレンズの代わりに回折素子などを用いることで、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【００８５】
走査部１０３、１０８は、それぞれ波面形状変更部１０２、１０９からのビームを偏向部１０４、１０８に向かって２次元走査する。走査部１０３、１０８は、角度を２次元的に変更できる単板小型ミラーであり、より具体的には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーである。なお、走査部１０３、１０８は、水平走査用と垂直走査用のように２種以上の走査部の組合せで実現してもよい。偏向部１０４、１０７は、走査部１０３、１０８で走査されたビームの向きをそれぞれユーザの眼に向かう方向へ偏向する。偏向部１０４、１０７では、メガネのレンズ１１、１２の内側（眼の側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製造されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれのレーザ光源２１１、２１２、２１３からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製造することで、透過型のディスプレイとできる。
【００８６】
なお、偏向部１０４、１０７は、ホログラムなどの回折素子による偏向に限定されず、凹面鏡などのミラーや、凸レンズなどのレンズでもよい。また偏向部１０４、１０７は、反射型スクリーンや透過型スクリーンのように、スクリーンにビームが当たって発散する結果、スクリーンからの発散光の一部がユーザの眼の方向へ偏向される方式も含む。
【００８７】
制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、及び走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。また、制御部１０５、１０８はユーザに表示する画像を加工する手段を備える。
【００８８】
図３に示されるように、左眼用制御部１０５は、走査部１０３、１０８のうちの一方に元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に第１の走査角より大きく、且つ元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部１０５１と、走査範囲設定部１０５１によって設定された走査角に応じて、走査部１０３、１０８が走査する画像の画質を設定する画質設定部１０５２とを含む。なお、実施の形態１における第２の走査角は、元画像の全体を走査する走査角（第２の走査角の最大値）に設定される。
【００８９】
また、画質設定部１０５２は、左眼用画像及び右眼用画像の解像度を変更する解像度設定部１０５３と、左眼用画像及び右眼用画像のフレームレートを変更するフレームレート設定部１０５４とを含む。
【００９０】
解像度設定部１０５３は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度の画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる。
【００９１】
フレームレート設定部１０５４は、左眼用光源１０１及び右眼用光源１１０のうち、第１の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートの画像を出力させ、第２の走査角が設定された側に対応する光源に第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させる。
【００９２】
なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。外部機器から画像を取得することで、表示装置内部に映像を記録する記憶装置やデコーダーなどを用意する必要がなくなるため装置の小型化を図ることができる。
【００９３】
制御部１０５、１１１に含まれる画像制御部（図示省略）は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。
【００９４】
なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のうちのいずれか一方が、左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、及びヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ＨＭＤの小型化を図ることができ、また左右の眼に対する映像の同期を取ることなどが容易になる。
【００９５】
ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。
【００９６】
なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。
【００９７】
次に、本発明において表示画像の画質の向上に利用する「融像効果」について説明する。融像効果とは、ユーザが左右の眼でみた映像を一つに合成して認識する現象である。図４Ａ〜図４Ｃに融像効果の例を示す。図４Ａはユーザの左眼に対して表示される左眼用画像６０１、図４Ｂはユーザの右眼に対して表示される右眼用画像６０２である。左右の眼に対して図４Ａ及び図４Ｂに示す画像が提示されたとき、人間の脳は左右の画像を一つに合成して認識する。つまり、ユーザは左眼用画像６０１と右眼用画像６０２とが合成された全体像６０３を表示されている画像として認識する。図４Ｃにおいて点線枠で囲まれた領域は、右眼もしくは左眼のみで視認している領域であるが、ユーザはそれを意識することなく、全体像６０３を視認する。
【００９８】
次に、人間の視野と視力の関係を示す。人間の視力は視野全体において一様ではなく、視野の中心部分は高い視力を保つが、視野中心から離れるほどユーザの視力は低下する。図５にユーザの視野と視力の関係を示す。この図に示すように、人間の眼が高い解像度を保つのは、ユーザの視線方向から±５°程度の中心視野に限定される。そのため、中心視野以外の部分の画像の画質が悪くても、一般に人間の眼は画質の低下に気付きづらい。
【００９９】
本発明では、この両眼の融像効果と視野による視力の変化を利用することで、表示画像の見かけ上の画質を向上させる。ビーム走査型表示装置に表示される画像のうち、ユーザが中心視野で捉える領域の画像を高画質で片方の眼に表示し、他方の眼には広視野の画像を低画質で表示する。しかし、ユーザが画像を高解像度で認識できるのは中心視野のみであるため、広視野の画像が低画質であることには気付かず、結果として、表示された画像を広視野でかつ高画質な画像として認識する。本発明はこの原理を用いて眼鏡型ＨＭＤにおいて見かけ上の画質を向上させる。
【０１００】
以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像の見かけ上の画質を向上させる例を示す。
【０１０１】
なお、本実施の形態では走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。
【０１０２】
本実施の形態における走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α１度、垂直走査角β１度で走査し、水平解像度Ｎｘ１max、垂直解像度Ｎｙ１maxの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ１、垂直方向の駆動周波数をＨｙ１とする。さらに、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。
【０１０３】
以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上のフレームレートを向上させる例を示す。この処理は図６に示すステップ８０１〜８０４によって行われる。
【０１０４】
（ステップ８０１  左右の分担）
本ステップでは、走査範囲設定部１０５１が、走査部１０３、１０８のうち、中心視野に対応する中心画像を表示する側を決定する。ここで中心画像を表示する側に選ばれた走査部は、通常よりも狭い走査角（第１の走査角）で、光源１０１、１１０からのレーザを走査する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１には、右眼用走査部１０８を中心画像の表示側とするように予め設定されている。
【０１０５】
なお、中央画像を表示する走査部の決定は、ユーザインターフェースからユーザが指定する方法を用いても良い。この場合、ユーザは自分自身が見やすいほうの眼に解像度の高い画像を表示するなどの決定を行うことが出来る。
【０１０６】
例えば、ユーザの利き目の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、利き目に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択しても良い。この場合、ユーザが見やすい方の眼に対して高精細な画像を表示することが可能になる。
【０１０７】
また、ユーザの視力の情報を予め走査範囲設定部１０５１内に記憶しておくことで、視力の高い方の眼に対応する側の走査部を、中心画像を表示する側として選択してもよい。この場合、視力の高いほうの眼により高画質の映像を表示することが可能になる。
【０１０８】
（ステップ８０２  表示範囲決定）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像１００１として表示する領域を決定する。
【０１０９】
図７Ａ〜図７Ｃに示す元画像９０１は、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像であり、水平解像度Ｎｘ１、垂直解像度Ｎｙ１、フレームレートｆｐｓ１の画像である。また、図１のＨＭＤでこの画像を視認したときの水平画角をγ１、垂直画角をδ１とする。
【０１１０】
走査範囲設定部１０５１は、図８に示すように、元画像９０１の内、中心画像１００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ１c、垂直画角がδ１cとなる領域として決定する。
【０１１１】
このとき、中心画像１００１の水平解像度Ｎｘ１cおよび垂直解像度Ｎｙ１cは、元画像９０１の解像度および画角との関係から、数式（５）および数式（６）を用いて計算される。元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１、画角γ１、δ１の値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。
【０１１２】
【数５】
2009066465.tif 000133
【０１１３】
【数６】
2009066465.tif 000134
【０１１４】
中心画像１００１の解像度Ｎｘ１c、Ｎｙ１cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像９０１の中央の画素を中心に、高さＮｙ１c、幅Ｎｘ１cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像１００１として決定する。
【０１１５】
なお、元画像９０１の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像９０１の画角γ１、δ１は、走査部１０３、１０８から偏向部１０４、１０７に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８と偏向部１０４、１０７の位置関係が変化した場合にも画角γ１、δ１を正しく求めることが可能になる。
【０１１６】
なお、走査範囲設定部１０５１は、光検出部２１４が検出したユーザの視線位置に基づいて、中心画像１００１となる領域を決定してもよい。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、光検出部２１４が検出したユーザの視線が元画像９０１と交わる点を交点Ａ（視線位置）として算出する。そして、交点Ａを含む水平解像度Ｎｘ１c、垂直解像度Ｎｙ１cの領域を中心画像１００１に決定する。
【０１１７】
（ステップ８０３  表示画素の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が前ステップで決定された中央画像１００１および元画像９０１を表示する際の解像度を決定する。
【０１１８】
元画像の解像度Ｎｘ１、Ｎｙ１が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１max、Ｎｙ１maxを上回る場合、解像度設定部１０５３は、元画像９０１の画素を荒くすることで、水平解像度Ｎｘ１max、垂直解像度Ｎｙ１maxの広視野画像を生成する。元画像９０１の解像度が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ１max、Ｎｙ１max以下である場合は、元画像９０１を広視野画像として設定する。
【０１１９】
中心画像１００１を表示する側の右側走査部１０８が、ユーザに水平画角γ１c、垂直画角δ１cの画像を表示するために、レーザ光を走査する走査角（第１の走査角）を、水平走査角α１c、垂直走査角β１cとする。画角γ１c、δ１cと、走査角α１c、β１cの関係は、図１に示すＨＭＤの設計時に定まるため、左眼用制御部１０５は画角γ１c、δ１cと、走査角α１c、β１cの関係表を記憶部（図示省略）に保存しておくことで、画角に対する走査角の値を計算する。
【０１２０】
右眼用走査部１０８が水平走査角α１c、垂直走査角β１cでレーザを走査した際に、表示可能な水平方向の解像度をＮｘ１cmax、垂直方向の解像度Ｎｙ１cmaxとすると、Ｎｘ１cmax、Ｎｙ１cmaxは数式（７）及び数式（８）によって与えられる。
【０１２１】
【数７】
2009066465.tif 000135
【０１２２】
【数８】
2009066465.tif 000136
【０１２３】
解像度設定部１０５３は、前ステップで求めた中心画像１００１の解像度Ｎｘ１c、Ｎｙ１cが、解像度Ｎｘ１cmax、Ｎｙ１cmaxを上回っている場合、中心画像１００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ１cmax、垂直解像度Ｎｙ１cmaxの画像を狭視野画像として決定する。また、中心画像１００１の解像度Ｎｘ１c、Ｎｙ１cが解像度Ｎｘ１cmax、Ｎｙ１cmax以下の場合、中心画像１００１を狭視野画像として決定する。
【０１２４】
（ステップ８０４  フレームレートの決定）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。
【０１２５】
ここで、右眼用走査部１０８を走査角α１c、β１cで駆動した場合に、水平方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｘ１max、垂直方向に実現できる最大の駆動周波数をＨｙ１maxとする。フレームレート設定部１０５４は、予め走査角と駆動周波数の関係表を記憶部に備えることで、走査角に対応する実現可能な最大の駆動周波数Ｈｘ１max、Ｈｙ１maxの値を計算する。
【０１２６】
この時、フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ１wを２×Ｈｙ１の値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１nを２×Ｈｙ１maxの値に設定する。
【０１２７】
前述したように、左眼用走査部１０３は、レーザを水平走査角α１、垂直走査角β１で駆動することで、ユーザに水平画角γ１、垂直画角δ１の広視野画像を表示する。また、右眼用走査部１０８は、レーザを水平走査角α１c、垂直走査角β１cで駆動することで、ユーザに水平画角γ１c、垂直画角δ１cの狭視野画像を表示する。
【０１２８】
この走査部１０３、１０８の水平方向に関する各角度α１、α１c、γ１、γ１cの関係を図１０に示す。この図に示されるように、画角γ１の画像を表示するために必要な走査角α１（第２の走査角）は、画角γ１cを表示するために必要な走査角α１c（第１の走査角）より大きい。同様に垂直方向についても、垂直方向の走査角β１（第２の走査角）はβ１c（第１の走査角）より大きい。一般に、走査角が小さいほど走査部１０３、１０８の駆動周波数を高くできるため、Ｈｙ１maxの値をＨｙ１より大きくとることができる。
【０１２９】
前述したように、画像のフレームレートｆｐｓと垂直方向の駆動周波数Ｈｙの間には、数式（１）の関係が成り立つ。そのため狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１nは、広視野画像のフレームレートｆｐｓ１wより高く設定することができる。
【０１３０】
なお、走査部１０３、１０８にセンサーを取り付けることで、所定の走査角で走査部１０３、１０８を駆動したときの駆動周波数の値を測定して、左眼用制御部１０５に通知する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８の実際の駆動周波数を検知することが可能になり、より正確にフレームレートの決定を行うことができる。
【０１３１】
（ステップ８０５  画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。
【０１３２】
右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する画像を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α１c、垂直走査角β１c、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１max、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１maxで走査するように制御を行う。
【０１３３】
左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α１、垂直走査角β１、水平方向の駆動周波数Ｈｘ１、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ１で走査するように制御を行う。
【０１３４】
この時、ユーザが視認する映像の例を、図１１〜図１４を用いて示す。なお簡単のため、元画像９０１のフレームレートｆｐｓ１と、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ１nが等しく、広視野画像のｆｐｓ１wは、ｆｐｓ１nの半分の値であるときの図を例示している。
【０１３５】
図１１は元画像９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ１の間隔で切り替えられる。
【０１３６】
図１２は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像９０１のフレームの中から、ｆｐｓ１n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ１wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１w／ｆｐｓ１は０．５であるため、元画像９０１のフレームのうち、半数のフレームが選択されて、表示されている。
【０１３７】
図１３は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像９０１の中から、ｆｐｓ１n／ｆｐｓ１のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ１nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ１n／ｆｐｓ１は１であるため、元画像９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。
【０１３８】
左眼に図１２、右眼に図１３の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図１４に示す。
【０１３９】
図１４に示すように、中心画像１００１は高いフレームレートｆｐｓ１n（第１のフレームレート）で表示され、それ以外の部分は低いフレームレートｆｐｓ１w（第２のフレームレート）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、フレームレートを上げることで、ユーザに残像感の少ない映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低フレームレートで広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。
【０１４０】
なお、ステップ８０３とステップ８０４の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。
【０１４１】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。
【０１４２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図１の左右の走査部１０３、１０８でミラーデバイスの構造が異なる場合を示す。以下では、左眼用走査部１０３を広視野用走査部、右眼用走査部１０８を狭視野用走査部とする。
【０１４３】
図１５に示されるように、広視野用走査部としての左眼用走査部１０３は、左眼用光源１０１からの入射レーザを水平走査角α２L度、垂直走査角β２L度で走査し、水平解像度Ｎｘ２L、垂直解像度Ｎｙ２Lの画像を表示する能力を持つように設計されている。また左眼用走査部１０３の水平方向の駆動周波数をＨｘ２L、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２Lとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘL、ΔＮｙLする。さらに、左眼用走査部１０３に含まれる単板ミラーの直径をＤ２Lとする。
【０１４４】
図１６に示されるように、狭視野用走査部としての右眼用走査部１０８は、右眼用光源１１０からの入射レーザを水平走査角α２R度、垂直走査角β２R度で走査し、水平解像度Ｎｘ２R、垂直解像度Ｎｙ２Rの画像を表示する能力を持つように設計されている。また、右眼用走査部１０８の水平方向の駆動周波数をＨｘ２R、垂直方向の駆動周波数をＨｙ２Rとし、走査角１度あたりの解像度をΔＮｘR、ΔＮｙRとする。さらに、右眼用走査部１０８に含まれる単板ミラーの直径をＤ２Rとする。
【０１４５】
図１７Ａ〜図１７Ｃに、ユーザに表示される元画像１９０１を示す。元画像１９０１の水平方向の解像度はＮｘ２、垂直方向の解像度はＮｙ２である。また元画像１９０１のフレームレートはｆｐｓ２である。  本実施の形態においては、左眼用走査部１０３が水平走査角α２L、垂直走査角β２Lでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２L、垂直画角がδ２Lになるように設計されている。左眼用走査部１０３の水平走査角α２Lと、ユーザが視認する水平画角γ２Lの関係を図１５に示す。
【０１４６】
本実施の形態においては、右眼用走査部１０８の走査角α２R、β２Rは、水平走査角α２R、垂直走査角β２Rでレーザ光を走査した場合に、図１のレーザ走査型ＨＭＤでユーザが視認する画像の水平画角がγ２R、垂直画角がδ２Rになるように設計されている。右眼用走査部１０３の水平走査角α２Rと、ユーザが視認する水平画角γ２Rの関係を図１６に示す。
【０１４７】
ここで、右眼用走査部１０８は、左眼用走査部１０３より狭い視野の画像を高画素で表示するように設計されている。そのため右眼用走査部１０８のミラーの直径Ｄ２Rは、左眼用走査部１０３のミラーの直径Ｄ２Lより大きく設計されている。
【０１４８】
ミラーデバイスによる解像度は、走査角およびミラーサイズに比例する。そのため、走査角一度あたりの解像度は、ミラーサイズの大きい右眼用走査部１０８の方が高くなる（ΔＮｘR＞ΔＮｘL、ΔＮｙR＞ΔＮｙL）。つまり、本実施の形態においては、右眼用走査部１０８によって表示される画像の方が、左眼用走査部１０３によって表示される画像よりも、細かい画素を表示できる。
【０１４９】
以下、左右の表示を変更することで表示画像の見かけ上の解像度を向上させる例を示す。この処理は図１９に示すステップ２１０１〜２１０４によって行われる。
【０１５０】
（ステップ２１０１  中心画像の選択）
本ステップでは、ユーザに表示する画像全体のうち、中心画像２００１として表示する領域を決定する。
【０１５１】
走査範囲設定部１０５１は、図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、元画像１９０１の内、中心画像２００１として表示する画像の範囲を決定する。本実施の形態では、走査範囲設定部１０５１は、中心画像１００１をＨＭＤで視認した際の水平画角がγ２R、垂直画角がδ２Rとなる領域として決定する。
【０１５２】
このとき、中心画像２００１の水平解像度Ｎｘ２cおよび垂直解像度Ｎｙ２cは、元画像１９０１の解像度および画角との関係から、数式（９）および数式（１０）を用いて計算される。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２、画角γ２L、δ２Lの値は、ＨＭＤの設計時に定めることが可能なため、本実施の形態では、それらの値は予め左眼用制御部１０５に与えられている。
【０１５３】
【数９】
2009066465.tif 000137
【０１５４】
【数１０】
2009066465.tif 000138
【０１５５】
中心画像２００１の解像度Ｎｘ２c、Ｎｙ２cの値が求められると、走査範囲設定部１０５１は、元画像１９０１中央の画素を中心に、高さＮｙ２c、幅Ｎｘ２cの解像度の領域を中心視野の画像である中心画像２００１として決定する。
【０１５６】
なお、元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２の値は、左眼用制御部１０５が画像を解析することで求めても良いし、元画像１９０１に付加されているメタデータなどから求めても良い。元画像１９０１の画角γ２L、δ２Lは、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４に投影されたレーザ光の形状をカメラなどで撮影し、その形状から左眼用制御部１０５が計算する方法を用いても良い。この場合、左眼用走査部１０３と左眼用偏向部１０４の位置関係が変わってしまった場合にも、画角γ２L、δ２Lを正確に求めることが可能になる。
【０１５７】
なお、光検出部２１４を利用して、実施の形態１で述べたものと同様の方法で、中心画像２００１の領域をユーザの視線から決定しても良い。
【０１５８】
（ステップ２１０２  解像度の削減）
本ステップでは、解像度設定部１０５３が、前ステップで決定された中央画像２００１および元画像１９０１を表示する際の解像度を決定する。
【０１５９】
元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２L、Ｎｙ２Lを上回る場合、解像度設定部１０５３は元画像１９０１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２L、垂直解像度Ｎｙ２Lの広視野画像を生成する。元画像１９０１の解像度Ｎｘ２、Ｎｙ２が、左眼用走査部１０３が表示可能な解像度Ｎｘ２L、Ｎｙ２L以下である場合は、元画像１９０１を広視野画像として設定する。
【０１６０】
また、前ステップで求めた中心画像２００１の解像度Ｎｘ２c、Ｎｙ２cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２R、Ｎｙ２Rを上回っている場合、解像度設定部１０５３は、中心画像２００１の画素を荒くする処理を行い、水平解像度Ｎｘ２R、垂直解像度Ｎｙ２Rの狭視野画像を生成する。また、中心画像２００１の解像度Ｎｘ２c、Ｎｙ２cが、右眼用走査部１０８が表示可能な解像度Ｎｘ２R、Ｎｙ２R以下の場合、中心画像２００１を狭視野画像として決定する。
【０１６１】
（ステップ２１０３  フレームレート）
本ステップでは、フレームレート設定部１０５４は、前ステップで求めた広視野画像および狭視野画像を表示する際のフレームレートを決定する。
【０１６２】
フレームレート設定部１０５４は、前述したフレームレートと走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数の関係を示す数式（１）から広視野画像のフレームレートｆｐｓ２wを２×Ｈｙ２Lの値に、狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２nを２×Ｈｙ２Rの値に設定する。
【０１６３】
（ステップ２１０４  画像制御）
本ステップでは、制御部１０５、１１１は、前ステップで決定された狭視野画像および広視野画像の解像度およびフレームレートにあわせて、光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、および走査部１０３、１０８の制御を行う。
【０１６４】
右眼用制御部１１１は、ユーザの中心視野に対応する中心画像２００１を表示する側の右眼用光源１１０が、狭視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、右眼用走査部１０８を水平走査角α２R、垂直走査角β２R、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２R、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２Rで走査するように制御を行う。
【０１６５】
左眼用制御部１０５は、画像全体を表示する側の左眼用光源１０１が、広視野画像に対応するレーザ光を出力するように制御する。また、左眼用走査部１０３を水平走査角α２L、垂直走査角β２L、水平方向の駆動周波数Ｈｘ２L、垂直方向の駆動周波数Ｈｙ２Lで走査するように制御を行う。
【０１６６】
この時、ユーザが視認する映像の例を、図２０〜図２３を用いて示す。なお簡単のため、元画像１９０１のフレームレートｆｐｓ２と、広視野画像のフレームレートｆｐｓ２w、および狭視野画像のフレームレートｆｐｓ２nが等しいときの図を例示している。
【０１６７】
図２０は元画像１９０１を示したものであり、各フレームが、１／ｆｐｓ２の間隔で切り替えられる。
【０１６８】
図２１は広視野画像の表示を示したものであり、左眼用制御部１０５は、元画像１９０１のフレームの中から、ｆｐｓ２w／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、フレームレートｆｐｓ２wで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２w／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて、表示されている。
【０１６９】
図２２は狭視野画像の表示を示したものであり、右眼用制御部１１１は、元画像１９０１の中から、ｆｐｓ２n／ｆｐｓ２のフレームを抽出し、かつその中心部分の画像をフレームレートｆｐｓ２nで表示するように制御を行う。この例では、ｆｐｓ２n／ｆｐｓ２は１であるため、元画像１９０１のフレームの全てが選択されて表示されている。
【０１７０】
左眼に図２１、右眼に図２２の表示を行った結果、両眼の融像効果により、ユーザが認識する映像を図２３に示す。
【０１７１】
図２３に示すように、中心画像は高い解像度（第１の解像度）で表示され、それ以外の部分は低い解像度（第２の解像度）で表示される映像をユーザは視認する。眼の視力が高い中心部分では、解像度を上げることで、ユーザに高精細な映像を表示し、かつ、視力の低い部分では、低解像度で広視野の映像を表示することで、ユーザが感じる映像の視野角を広げることができる。
【０１７２】
なお、ステップ２１０２とステップ２１０３の実行順序は逆でも良いし、同時に処理を行っても良い。
【０１７３】
また、本実施の形態では右眼で狭視野の画像を、左眼で広視野の画像を表示する例をあげたが、左右が入れ替わった構成で処理を行っても良い。この場合、左眼の視力が高いユーザに対して、視力の高いほうの眼により解像度の高い映像を表示することが可能になる。
【０１７４】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。
【０１７５】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、左右の眼に表示する画像の形状をそれぞれ変更することで、台形歪みを補正する際の視野角の減少を抑える方法を示す。
【０１７６】
図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図２４を参照して、本発明の実施の形態３におけるメガネ型のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。
【０１７７】
制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０３の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。
【０１７８】
図２４に制御部１０５の機能のブロック図を示す。制御部１０５は、台形歪み判定部１８０１と、矩形領域決定部１８０２と、残領域決定部１８０３と、画像制御部１８０４と、縦横比調整部１８０５と、歪補正部１８０６と、出力画像制御部１８０７とを備える。なお、制御部１１１も同様の構成である。
【０１７９】
台形歪み判定部１８０１は、左眼用走査部１０３が走査するビームが左眼用偏向部１０４に対して斜めに入射することによって生じる台形形状の左眼用歪画像の形状を判定する。同様に、右眼用偏向部１０７の右眼用歪画像の形状を判定する。
【０１８０】
矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点と左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域を決定する。右眼用偏向部１０７上に右眼用画像が歪んで投影された場合も同様である。
【０１８１】
残領域決定部１８０３は、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を左眼用残領域として決定する。同様に、右眼用矩形領域に隣接する台形形状の領域を右眼用残領域として決定する。
【０１８２】
画像制御部１８０４は、画像の大きさの測定や比較を行い、台形歪み判定部１８０４、矩形領域決定部１８０２、残領域決定部１８０３、及び縦横比調整部１８０５との間で制御情報のやり取りを行う。
【０１８３】
縦横比調整部１８０４ａは、矩形領域決定部１８０２によって決定された左眼用矩形領域と右眼用矩形領域とを合わせた領域に元画像が収まるように、元画像の高さ及び幅のうちのいずれか一方を調整して補正画像を生成する。
【０１８４】
歪補正部１８０４ｂは、左眼用偏向部上に左眼用画像が歪んでいない状態で投影されるように、補正画像を予め左眼用歪画像と反対向きに歪ませた（逆補正）左眼用補正画像を生成する。右眼側についても同様である。
【０１８５】
出力画像制御部１８０４ｃは、左眼用補正画像のうちの左眼用矩形領域及び左眼用残領域に対応する部分を出力するように光源１０１を制御する。右眼側の光源１１０についても同様の制御を行う。
【０１８６】
なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。画像制御部１８０４は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。
【０１８７】
なお、制御部１０５、１１１は一つであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。
【０１８８】
ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。
【０１８９】
なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが、１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置されていてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、レーザ光源２１１、２１２、２１３を２つのＨＭＤで共有してもよい。
【０１９０】
次に、融像効果を利用して、表示画像の台形歪みを補正する方法を説明する。図１に示すビーム走査表示装置における画像の歪みの例を図２５に示す。前述したように、走査部１０３、１０８が偏向部１０４、１０７に対して斜めにビームを投影する結果、本来矩形で表示されるべき画像が、偏向部１０４、１０７において、左眼用歪画像６０１ａ、右眼用歪画像６０２ａのように歪んで投影されている。
【０１９１】
本発明では走査部１０３、１０８からの画像が、ユーザの視線と垂直な面に対する形状を判定し、その投影像の形状を制御することで台形歪みの補正を行う。本実施の形態では、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱うため、以後、偏向部１０４、１０７上の左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａは、ユーザの視線に垂直な面に対する投影像と同等なものとして扱う。
【０１９２】
以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、図２５に示した台形歪みを補正する例を示す。台形歪みの補正は図２６に示すステップ１００１ａ〜１０１１ａによって行われる。
【０１９３】
（ステップ１００１ａ  偏向部上の投影像の形状推定）
本ステップでは、制御部１０５、１１１の台形歪み判定部１８０１が、ユーザの視線と垂直な面に対する画像の歪みの形状を推定する。本実施例では、偏向部１０４、１０７がユーザの視線方向に垂直な面として設計されているため、本ステップでは偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａの形状を判定する。
【０１９４】
以下に、左眼用歪画像６０１ａの形状を判定する方法を、図２７、図２８、及び数式（１１）〜数式（１５）を用いて説明する。
【０１９５】
（１．走査部と偏向部上の投影像の距離の計算）
図２７は、左眼用走査部１０３から左眼用偏向部１０４へのレーザの投影を、ＨＭＤ上方から図示したものである。
【０１９６】
左眼用走査部１０３からのレーザは、水平方向の投射角θx（＝θx2−θx1）で、左眼用偏向部１０４に向かって投影される。このとき、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢと左眼用走査部１０３との距離ｄ１は、数式（１１）で計算できる。また、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＤ−ＬＣと左眼用走査部１０３との距離ｄ２は、数式（１２）で計算できる。ここで、ＯＣは、走査部１０３から左眼用偏向部１０４に向かって延びる垂線の距離を示す。また、左眼用歪画像６０１ａの左眼用偏向部１０４上での幅ＷLは、数式（１３）で計算できる。
【０１９７】
【数１１】
2009066465.tif 000139
【０１９８】
【数１２】
2009066465.tif 000140
【０１９９】
【数１３】
2009066465.tif 000141
【０２００】
ここで、数式（１１）〜数式（１３）で用いられるθx1、θx2、及びＯＣの値は、図１に示すビーム走査型表示装置の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、数式（１１）〜数式（１３）によってｄ１、ｄ２、ＷLの値が計算できる。
【０２０１】
なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることで、投射角θx1、θx2を取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法でもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、投射角θx1、θx2の値を正確に求めることが可能になる。
【０２０２】
また、左眼用走査部１０３に左眼用偏向部１０４からの反射光を取得する手段を備え、反射光の強度や位相から直接ｄ１、ｄ２を推測する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の形状が設計時から歪んでしまった場合などにも、ｄ１、ｄ２の値を正確に求めることが可能になる。
【０２０３】
（２．光源の投射角度から、上底・下底の辺の長さの計算）
次に、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＤ−ＬＣの長さを判定する。
【０２０４】
図２８に、左眼用歪画像６０１ａを偏向部１０４に垂直な方向から見た図を示す。図２８に示されるように、走査部１０３からの光は、垂直方向に投射角θyで広がるため、左眼用歪画像６０１ａの辺ＬＡ−ＬＢの長さＨL１は数式（１４）で、辺ＬＤ−ＬＣの長さＨL２は数式（１５）でそれぞれ計算される。
【０２０５】
【数１４】
2009066465.tif 000142
【０２０６】
【数１５】
2009066465.tif 000143
【０２０７】
ここで、数式（１４）、及び数式（１５）で用いられるθyの値は、図１の設計時に決まる値であり、その値を予め台形歪み判定部１８０１に与えることで、ＨL１、ＨL２の値が計算できる。
【０２０８】
なお、左眼用走査部１０３に現在の走査角を判定するセンサーを備えることによって、角度θyを取得し、その値を台形歪み判定部１８０１に通知する方法を用いてもよい。この場合、左眼用走査部１０３の走査角が設計時の想定からずれてしまった場合などにも、θyの値を正確に求めることが可能になる。
【０２０９】
なお、ここでは左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの歪みを計算する例をあげたが、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの歪みも同様の計算式で算出可能である。
【０２１０】
図２９および図３０に、台形歪み判定部１８０１によって判定された左眼用歪画像６０１ａ、及び右眼用歪画像６０２ａの寸法の例を示す。本ステップによって、左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さＨL１、ＨL２、および幅ＷL、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さＨR１、ＨR２、および幅ＷRが判定される。この結果は画像制御部１８０４に通知される。
【０２１１】
なお、左右の走査部１０３、１０８から投影される画像の、ユーザの視線に垂直な面上における形状をあらかじめ記憶部に保持しておき、ステップ１００１ａでは記憶部からその形状を読み出す方法を用いてもよい。この場合、ステップ１００１ａの処理を省略することが出来る。
【０２１２】
また、ビーム走査型表示装置にカメラを取り付けることで、偏向部１０４、１０７上の投影像を撮影し、投影像の形状から、ユーザの視線方向に垂直な面に対する投影像の形状を判定する方法を用いても良い。この場合、走査部１０３、１０８、偏向部１０４、１０７の位置関係がずれた場合にも、投影像の形状を正確に測定することが可能になる。
【０２１３】
（ステップ１００２ａ  左右投影像の大きさ比較）
本ステップでは、前ステップ１００１ａによる判定結果に基づいて、画像制御部１８０４が左眼用歪画像６０１ａと右眼用歪画像６０２ａの高さを比較し、その結果によって台形歪み補正の処理の方法を決定する。
【０２１４】
ＨL２≧ＨR２かつ、ＨR１≧ＨL１の場合は、ステップ１００３ａの処理を実行する。一方、ＨL２＜ＨR２、もしくはＨR１＜ＨL１の場合は、ステップ１００９ａの処理を実行する。この時、比較結果は矩形領域決定部１８０２および残領域決定部１８０３に通知される。
【０２１５】
次に、ステップ１００３ａ〜１００７ａを実行することによって、補正後の画像を表示する領域を決定する。具体的には、左眼用歪画像６０１ａの表示領域のうちから左眼用矩形領域１４０１ａと左眼用残領域１４０２ａとで構成される左眼用表示領域６０１ｂを決定する。同様に、右眼用歪画像６０２ａの表示領域のうちから右眼用矩形領域１５０１ａと右眼用残領域１５０２ａとで構成される右眼用表示領域６０２ｂを決定する。
【０２１６】
（ステップ１００３ａ  補正後画像領域の決定）
本ステップでは、画像制御部１８０４が、左右の表示画像を融像した後にユーザが視認する図形（図３１）の高さＨを決定する。高さＨについてはＨL１≦Ｈ≦ＨL２、及び、ＨR２≦Ｈ≦ＨR１の関係を満たす範囲で設定される。決定されたＨの値は矩形領域決定部１８０２に通知される。
【０２１７】
なお、高さＨの決定については、ユーザがＨＭＤのユーザインターフェースを通じて直接入力する方式をとっても良い。この場合、ユーザの好みに応じた画像サイズを表示することが可能になる。また、あらかじめ望ましい高さＨの値を記憶部に保持しておき、本ステップの実行時に記憶部から読み出す方法を用いても良い。
【０２１８】
（ステップ１００４ａ  左眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａを決定する。この方法を図３２を用いて示す。
【０２１９】
まず、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂの辺ＬＡ−ＬＢおよび辺ＬＣ−ＬＤと平行で、かつ線分の長さが前ステップで決定した高さＨであるような線Ｘｌ１−Ｘｌ２の位置を決定する。
【０２２０】
次に、点Ｘｌ１から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点Ｘｌ２から辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。
【０２２１】
このとき、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用表示領域６０１ｂの長辺の一部（ＬＤｌ−ＬＣｌ）を第１の辺とし、第１の辺に直交し、且つ第１の辺の端点（ＬＤｌ、ＬＣｌ）と左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（辺ＬＡ−ＬＤ、辺ＬＢ−ＬＣ）とを結ぶ線分（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）を第２の辺とする左眼用矩形領域１４０１ａが決定される（ＬＤｌ−ＬＣｌ−Ｘｌ２−Ｘｌ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。
【０２２２】
（ステップ１００５ａ  右眼矩形領域決定）
本ステップでは矩形領域決定部１８０２が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用矩形領域１５０１ａを決定する。この方法を図３３を用いて示す。
【０２２３】
まず、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂの辺ＲＡ−ＲＢおよび辺ＲＣ−ＲＤと平行で、かつ線分の長さが高さＨであるような線Ｘｒ１−Ｘｒ２の位置を決定する。
【０２２４】
次に、点Ｘｒ１から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＡｒ、点Ｘｒ２から辺ＲＡ−ＲＢに降ろした垂線が、辺ＲＡ−ＲＢと交わる点をＲＢｒとする。
【０２２５】
このとき、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用表示領域６０２ｂの長辺の一部（ＲＡｒ−ＲＢｒ）を第３の辺とし、第３の辺に直交し、且つ第３の辺の端点（ＲＡｒ、ＲＢｒ）と右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（辺ＲＡ−ＲＤ、辺ＲＢ−ＲＣ）とを結ぶ線分（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）を第４の辺とする右眼用矩形領域１５０１ａが決定される（ＲＡｒ−ＲＢｒ−Ｘｒ２−Ｘｒ１）。この結果は、残領域決定部１８０３および画像制御部１８０４に通知される。
【０２２６】
（ステップ１００６ａ  左眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂにおいて、左眼用残領域１４０２ａを決定する。左眼用表示領域６０１ｂの左眼用残領域１４０２ａは、矩形領域１４０１ａの左に隣接する領域に設定される。この方法を図３２を用いて示す。
【０２２７】
左眼用残領域１４２０ａは、ステップ１００４ａで決定した辺Ｘｌ１−Ｘｌ２（第１の辺の対辺）を右辺（長辺）とし、左眼用表示領域６０１ｂの斜辺（Ｘｌ１−Ｘｌ３、Ｘｌ２−Ｘｌ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷL２で表すと以下のように決定される。
【０２２８】
（Ｗ≧ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷL２＝ＷR１として、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２に平行で、かつ距離ＷL２だけ離れた辺Ｘｌ３−Ｘｌ４を決定する。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｌ１−Ｘｌ２、辺Ｘｌ４−Ｘｌ２、辺Ｘｌ３−Ｘｌ４、及び辺Ｘｌ３−Ｘｌ１で囲まれた領域に決定される。
【０２２９】
（Ｗ＜ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷL２＝Ｗ−ＷL１とする。この時、左眼用残領域１４０２ａは、辺ＬＢ−Ｘｌ２、辺ＬＡ−ＬＢ、辺ＬＡ−Ｘｌ１、及び辺Ｘｌ１−Ｘｌ２で囲まれた領域に決定される。
【０２３０】
この結果は画像制御部１８０４に通知される。
【０２３１】
（ステップ１００７ａ  右眼残領域決定）
本ステップでは残領域決定部１８０３が、右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂにおいて、右眼用残領域１５０２ａを決定する。右眼用表示領域６０２ｂの右眼用残領域１５０２ａは、右眼用矩形領域１５０１ａの右に隣接する領域に設定される。この方法を図３３を用いて示す。
【０２３２】
右眼用残領域１５０２ａは、ステップ１００５ａで決定した辺Ｘｒ１−Ｘｒ２（第３の辺の対辺）を左辺（長辺）とし、右眼用表示領域６０２ｂの斜辺（Ｘｒ１−Ｘｒ３、Ｘｒ２−Ｘｒ４）の一部を斜辺とする台形形状の図形であり、その幅をＷR２で表すと以下のように決定される。
【０２３３】
（Ｗ≧ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷR２＝ＷL１として、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２と平行で、かつ距離ＷR２だけ離れた辺Ｘｒ３−Ｘｒ４を決定する。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ１−Ｘｒ２、辺Ｘｒ２−Ｘｒ４、辺Ｘｒ３−Ｘｒ４、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ３で囲まれた領域に決定される。
【０２３４】
（Ｗ＜ＷL１＋ＷR１の場合）
ＷR２＝Ｗ−ＷR１とする。この時、右眼用残領域１４０２ａは、辺Ｘｒ２−ＲＣ、辺ＲＤ−ＲＣ、辺Ｘｒ１−ＲＤ、及び辺Ｘｒ１−Ｘｒ２で囲まれた領域に決定される。
【０２３５】
この結果は画像制御部１８０４に通知される。
【０２３６】
次に、図３５〜図４２を参照して、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂに表示する画像の画像処理を説明する。
【０２３７】
（ステップ１００８ａ  画像処理）
本ステップでは制御部１０５、１１１が、ステップ１００４ａ〜１００６ａで決定した矩形領域１４０１ａ、１５０１ａおよび残領域１４０２ａ、１５０２ａの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、その結果に基づきレーザ出力を制御する。
【０２３８】
制御部１０５、１１１は、図３５に示すステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａに従って表示画像の変形を行う。以下、図３６Ａ〜図４２を参照して、画像の変形の例を示す。
【０２３９】
（ステップ  ２８０１ａ  表示画像の縦横比変更）
本ステップ２８０１ａでは、縦横比調整部１８０５が、ユーザに表示すべき画像の縦横の比率変換を行う。この例を図３６Ａ、図３６Ｂ、及び数式（１６）を用いて説明する。元画像１９０１ａは、画像制御部１８０４内の記憶部（メモリなど）に記憶されている。図１のＨＭＤは、この画像全体をユーザに表示する。
【０２４０】
本ステップ２８０１ａにおいて、縦横比調整部１８０５は、元画像１９０１ａの縦横の比が、左眼用表示領域６０１ｂ及び右眼用表示領域６０２ｂを重ね合わせた時の縦横の比（Ｈ：Ｗ１＋Ｗ２）に等しくなるように変形を行う。本実施例では、横方向の大きさをＸからＸ´に縮小もしくは拡大し、補正画像１９０２ａを生成する。ここでＸ´は数式（１６）によって求められる。
【０２４１】
【数１６】
2009066465.tif 000144
【０２４２】
（ステップ  ２８０２ａ  表示画像の表示領域の決定）
本ステップ２８０２ａでは、前ステップ２８０１ａで変形された補正画像１９０２ａの内、偏向部１０４、１０７に表示する領域を決定する。この例を図３７、図３８、数式（１７）、及び数式（１８）を用いて説明する。  縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅ＸLを決定する。ここで、ＸLは数式（１７）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、右端から幅ＸLの部分を補正画像１９０２ａから切り出して左眼用部分画像２００１ａを生成する。
【０２４３】
【数１７】
2009066465.tif 000145
【０２４４】
同様に、縦横比調整部１８０５は、補正画像１９０２ａの内、右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅ＸRを決定する。ここで、ＸRは数式（１８）によって求められる。画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａの内、左端から幅ＸRの部分を補正画像１９０２ａから切り出して右眼用部分画像２１０１ａを生成する。
【０２４５】
【数１８】
2009066465.tif 000146
【０２４６】
（ステップ２８０３ａ  表示画像の変形）
本ステップ２８０３ａでは、歪補正部１８０６が、左眼用偏向部１０４上で左眼用画像６０１となるように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用歪画像６０１ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。同様に、右眼用偏向部１０７上で右眼用画像６０２となるように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用歪画像６０２ａと反対向きに歪ませる台形補正（逆補正）を行う。この例を図３９、図４０、数式（１９）〜数式(２２)を用いて示す。
【０２４７】
歪補正部１８０６は、図３９に示すように、左眼用部分画像２００１ａを左眼用台形画像２２０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで左眼用台形画像２２０１ａの下底ＹL１および上底ＹL２は数式（１９）および数式（２０）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、左眼用部分画像２００１ａの左側（線分Ｐ１−Ｐ２より左の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、右側（線分Ｐ１−Ｐ２より右の領域）の画像が縮小され、左眼用台形画像２２０１ａが生成される。ここで線分Ｐ１−Ｐ２は、図３９で示されるＸL１とＸL２の長さの比がＷL２：ＷL１になる位置に定められる。
【０２４８】
【数１９】
2009066465.tif 000147
【０２４９】
【数２０】
2009066465.tif 000148
【０２５０】
同様に、歪補正部１８０６は、図４０に示すように、右眼用部分画像２１０１ａを右眼用台形画像２３０１ａになるように拡大および縮小を行う。ここで右眼用台形画像２３０１ａの下底ＹR１および上底ＹR２は数式（２１）および数式（２２）によって計算される。本ステップ２８０３ａの処理において、右眼用部分画像２１０１ａの右側（線分Ｐ３−Ｐ４より右の領域）の画像が縦に引き伸ばされ、左側（線分Ｐ３−Ｐ４より左の領域）の画像が縮小され、右眼用台形画像２３０１ａが生成される。ここで線分Ｐ３−Ｐ４は、図４０で示されるＸR１とＸR２の長さの比がＷR１：ＷR２になる位置に定められる。
【０２５１】
【数２１】
2009066465.tif 000149
【０２５２】
【数２２】
2009066465.tif 000150
【０２５３】
（ステップ２８０４ａ  逆台形補正）
本ステップ２８０４ａでは、出力画像制御部１８０７が、前ステップ２８０３ａで変形された左眼用台形画像２２０１ａが左眼用偏向部１０４上の左眼用表示領域６０１ｂに投射されるように補正を行う。同様に、右眼用台形画像２３０１ａが右眼用偏向部１０７上の右眼用表示領域６０２ｂに投射されるように補正を行う。この例を図４１および図４２を用いて示す。
【０２５４】
ここで、左眼用台形画像２２０１ａにおいて、点Ｐ１から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ５、点Ｐ２から左眼用台形画像２２０１ａの左辺に降ろした垂線と、左眼用台形画像２２０１ａの左辺が交わる点をＰ６とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２２０２ａのうち線分Ｐ１−Ｐ５より上の領域、及び線分Ｐ２−Ｐ６より下の領域を切り取って、左眼投影用画像２４０１ａを得る。
【０２５５】
左眼投影用画像２４０１ａは、左眼用偏向部１０４上で左眼用残領域１４０２ａとなる矩形領域２４０２ａと、左眼用偏向部１０４上で左眼用矩形領域１４０１ａとなる台形領域２２０３ａとで構成される。そして、左眼用光源１０１の出力を制御して左眼投影用画像２４０１ａを偏向部１０４に投射すると、図３２に示す左眼用表示領域６０１ｂに歪のない画像が表示される。
【０２５６】
同様に、右眼用台形画像２３０１ａにおいて、点Ｐ３から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ７、点Ｐ４から右眼用台形画像２３０１ａの右辺に降ろした垂線と、右眼用台形画像２３０１ａの右辺が交わる点をＰ８とする。この時、出力画像制御部１８０７は、台形領域２３０３ａのうち線分Ｐ３−Ｐ７より上の領域、及び線分Ｐ４−Ｐ８より下の領域を切り取って、右眼投影用画像２５０１ａを得る。
【０２５７】
右眼投影用画像２５０１ａは、右眼用偏向部１０７上で右眼用残領域１５０２ａとなる矩形領域２５０２ａと、右眼用偏向部１０７上で右眼用矩形領域１５０１ａとなる台形領域２３０２ａとで構成される。そして、右眼用光源１１０の出力を制御して右眼投影用画像２５０１ａを右眼用偏向部１０７に投射すると、図３３に示す右眼用表示領域６０２ｂに歪のない画像が表示される。
【０２５８】
上記ステップ２８０１ａ〜２８０４ａを行うことで、生成された左眼投影用画像２４０１ａおよび右眼投影用画像２５０１ａは、偏向部１０４、１０７上において台形歪みの影響を受け、図３２および図３３の斜線で示される形状になる。
【０２５９】
そして、偏向部１０４、１０７に表示された画像を見たユーザは、融像効果によって、図３４に示す融像後図形１６０１ａを認識する。図３４で示される融像後図形１６０１ａの左上隅および左下隅の画素は右眼のみで、右上隅および右下隅の画素は左眼のみで見ることになるが、全体としては台形歪みのない矩形として認識される。この時、表示される画像は、図３６Ｂで示した補正画像１９０２ａに一致する。
【０２６０】
また、融像後図形１６０１ａの高さＨは、ＨL１≦Ｈ、ＨR２≦Ｈの関係を満たしているため、従来の台形補正の方法よりも、台形歪みの補正後の画像の高さを大きくする効果がある。
【０２６１】
なお、ステップ１００４ａとステップ１００５ａの実行は逆でも良いし、同時に行っても良い。同様にステップ１００６ａとステップ１００７ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。
【０２６２】
なお、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げてもよい。また逆に、出力画像制御部１８０７は、光源１０１、１１０を制御することによって、図３４において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げてもよい。上記のいずれかを行うことにより、画面の領域内で明るさのムラが出る事態を避けることができる。
【０２６３】
また、画像制御部１８０４は、高さＨの値と、幅ＷL１とＷR１の和の比率が特定の比率（例えば１６：９や４：３）になるように高さＨの値を変更してステップ１００４ａ以下の処理を繰り返してもよい。この場合、４：３や１６：９のアスペクト比で放送されるテレビ番組などの映像を違和感無くユーザに表示することが可能になる。  また、出力画像制御部１８０７は、投影用画像２４０１ａ、２５０１ａのうち、偏向部１０４、１０７上で残領域１４０２ａ、１５０２ａとなる矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの任意の画素を表示しないようにしても良い。矩形領域２４０２ａ、２５０２ａの画素は、他方の眼の台形領域２２０３ａ、２３０３ａの画素と重なるので、表示画素数を削減してもユーザに気づかれにくい。
【０２６４】
（ステップ１００９ａ  左眼矩形領域）
本ステップでは、矩形領域決定部１８０２が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの大きいほうの画像から矩形領域を決定する。
【０２６５】
以下では左眼用歪画像６０１ａの方が大きい（ＨR１＜ＨL１）場合の実施例を記述するが、ＨL２＜ＨR２の場合は左右の処理が交代するだけで本質的な差異は出ない。
【０２６６】
本ステップの処理を図４３を用いて説明する。
【０２６７】
矩形領域決定部１８０２は、左眼用歪画像６０１ａの点ＬＡから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が、辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＤｌ、点ＬＢから辺ＬＤ−ＬＣに降ろした垂線が辺ＬＤ−ＬＣと交わる点をＬＣｌとする。このとき、左眼用矩形領域１４０１ｂをＬＡ−ＬＢ−ＬＣｌ−ＬＤｌと決定する。また、右眼用矩形領域の面積は０に設定される。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。
【０２６８】
（ステップ１０１０ａ  右眼台形領域）
本ステップでは、残領域決定部１８０３が、ステップ１００２ａでの比較の結果から、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さいほうの画像から残領域を決定する。この方法を図４４を用いて説明する。本ステップの処理はＷLとＷRの値によって、場合分けされる。
【０２６９】
（ＷR＜ＷLの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの全領域を右眼用残領域１５０２ｂとする。
【０２７０】
（ＷR≧ＷLの時）
残領域決定部１８０３は、右眼用歪画像６０２ａの辺ＲＡ−ＲＢ（長辺）を左辺として幅Ｗとなる領域ＲＡ−ＲＢ−Ｘｒ４−Ｘｒ３を右眼用残領域１５０２ｂとする。また、左眼用残領域の面積は０とする。この結果は、画像制御部１８０４に通知される。
【０２７１】
（ステップ  １０１１ａ）
本ステップでは画像制御部１８０４が、ステップ１００９ａおよび１０１０ａで決定した左眼用矩形領域１４０１ｂおよび右眼用残領域１５０２ｂの範囲にのみ画素が表示されるように、左眼用画像６０１および右眼用画像６０２の変形を行い、光源１０１、１１０からのレーザ出力を制御する。
【０２７２】
この時ステップ１００８ａと同様に、制御部１０５は左右の画像に対して図３５に示されるステップ２８０１ａ〜２８０４ａを実行する。ただし、左眼用歪画像６０１ａ及び右眼用歪画像６０２ａのうちの小さい方の画像に関してはステップ２８０２ａの代わりに、以下のステップ２８０５ａを実行する。
【０２７３】
（ステップ２８０５ａ）
本ステップ２８０５ａにおいては、補正画像１９０２ａから表示領域が決定される。この例を図４６、図４７、数式（２３）、及び数式（２４）を用いて示す。
【０２７４】
左眼用偏向部１０４上の左眼用歪画像６０１ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから左眼用偏向部１０４に表示する領域の幅ＸLを決定する。ここでＸLは数式（１７）によって求められる。また、左眼用偏向部１０４に表示する領域の高さＹLを決定する。ここでＹLは数式（２３）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４６に示されるように、補正画像１９０２ａの右端から幅ＸLの部分でかつ、画像中央で高さＹLの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、左眼用部分画像２６０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を右眼用部分画像２７０１ａとして設定する。
【０２７５】
【数２３】
2009066465.tif 000151
【０２７６】
一方、右眼用偏向部１０７上の右眼用歪画像６０２ａの高さが低い場合、画像制御部１８０４は、補正画像１９０２ａから右眼用偏向部１０７に表示する領域の幅ＸRを決定する。ここでＸRは数式（１８）によって求められる。また、右眼用偏向部１０７に表示する領域の高さＹRを決定する。ここでＹRは数式（２４）によって定められる。画像制御部１８０４は、図４７に示されるように、補正画像１９０２ａの左端から幅ＸRの部分でかつ、画像中央で高さＹRの領域を補正画像１９０２ａから切り出して、右眼用部分画像２７０１ａを生成する。また、補正画像１９０２ａの全領域を左眼用部分画像２６０１ａとして設定する。
【０２７７】
【数２４】
2009066465.tif 000152
【０２７８】
上記の処理により、画像制御部１８０４は左眼用画像および右眼用画像の変形を行い、変形画像に対応するビームが偏向部１０４、１０７に投影されるよう、光源１０１、１１０の制御を行う。
【０２７９】
その結果、左眼用偏向部１０４上に表示される画像は、図４３の斜線で描かれた形状になり、右眼用偏向部１０７上に表示される画像、図４４の斜線で描かれた形状になる。
【０２８０】
この時、前述した両眼の融像効果によって、ユーザが認識する画像の形状を図４５に示す。高さの高い方の投影像にあわせて表示画素を変更することで、視野角の広い台形歪みの補正を行っている。
【０２８１】
なお、ステップ１００９ａとステップ１０１０ａの実行順序は逆でも良いし、同時に行っても良い。
【０２８２】
なお、出力画像制御部１８０７は、図４５において左右の眼の画像が重なる部分についてはレーザの出力を下げて、片眼でのみ見ている画素との明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。また逆に、出力画像制御部１８０７は、図４５において片眼でのみ見ている画素の明るさを上げるようにレーザ出力を上げて、画像全体に明るさの差異が出ないように制御を行っても良い。この場合、ユーザに輝度ムラのない良好な画像を表示することが可能になる。
【０２８３】
なお、本実施の形態では、左右の偏向部１０４、１０７上の歪画像６０１ａ、６０２ａは必ずしもで完全な台形である必要は無く、四方の辺に歪みがある場合においても本発明の手法は適用される。この場合、偏向部が平板ではなく凹凸を持っている場合においても両眼の融像効果を利用して見た目の視野角を広げることが可能になる。
【０２８４】
なお、ステップ１００２ａにおいては歪画像６０１ａ、６０２ａの高さの比較によって処理を分岐させたが、ユーザの視力に一定の差がある場合にステップ１００９ａへの分岐を行い、視力の高い眼に投影される投影像をステップ１００９ａにおける高さの高い方の投影像として扱っても良い。この時、ステップ１０１０ａにおいても視力の悪いほうの眼に投影される投影像は矩形領域、残領域ともに面積が０になるように制御を行うことで、視力の悪いほうの眼の影響を防ぐことが出来る。なお、視力を判定する手段としては、ユーザが外部インターフェースから入力しても良いし、レーザの波面曲率と網膜上のレーザのスポットサイズから類推する方法を用いても良い。
【０２８５】
なお、ユーザの視力は前もってユーザインターフェースなどで入力しても良いし、ランドルト環をユーザに表示することで視力測定を行っても良い。また、眼に投影したビームの戻り光から、網膜上のスポットサイズを検出し、視力の推定を行っても良い。この場合、自身の視力を把握していないユーザに対しても良好な画像を表示することが可能になる。
【０２８６】
なお、本実施の形態においては、偏向部１０４、１０７をユーザの視線に垂直な面として扱ったが、偏向部１０４、１０７はユーザの視線に対して傾いていても良いし、また平面形状でなくてもよい。その場合、本発明の処理は偏向部１０４、１０７上の像ではなく、ユーザの視線に垂直な平面を仮定し、その仮定された平面上での投影像の形状を制御する。
【０２８７】
次に、図４８を参照して、本実施の形態３の典型例を説明する。なお、図４８は、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとを重ね合わせた図（実線部分）であり、実際に画像が表示される部分を斜線で示している。
【０２８８】
まず、図２９に示す左眼用歪画像６０１ａと、図３０に示す右眼用歪画像６０２ａとは、典型的には合同図形である。つまり、ＨL１＝ＨR２、ＨL２＝ＨR１、ＷL＝ＷRが成立する。つまり、ステップ１００２ａにおいて、ＨL２≧ＨR２かつ、ＨR１≧ＨL１をみたすので、ステップ１００３ａ〜１００８ａを実行することになる。
【０２８９】
次に、ステップ１００３ａにおいて、左眼用歪画像６０１ａのＷL１＝ＷL２＝ＷL／２となる位置における高さをＨとする。同様に、右眼用歪画像６０２ａのＷR１＝ＷR２＝ＷR／２となる位置における高さをＨとする。
【０２９０】
次に、ステップ１００４ａ〜１００７ａにおいて、左眼用矩形領域１４０１ａ、右眼用矩形領域１５０１ａ、左眼用残領域１４０２ａ、及び右眼用残領域１５０２ａを決定する。このとき、左眼用表示領域６０１ｂと右眼用表示領域６０２ｂとは合同であり、高さＨをＷL１＝ＷL２＝ＷR１＝ＷR２＝ＷL／２＝ＷR／２となる位置に設定したので、両者を重ね合わせると、図４８のようになる。
【０２９１】
つまり、左眼用矩形領域１４０１ａの第２の辺（Ｘｌ１−ＬＤｌ、Ｘｌ２−ＬＣｌ）と、右眼用矩形領域１５０１ａの第４の辺（Ｘｒ１−ＲＡｒ、Ｘｒ２−ＲＢｒ）とが、左眼用画像６０１ｂ及び右眼用画像６０２ｂそれぞれの斜辺の交点を通る直線となる。このとき、ユーザが認識する画像（ＲＡｒ−ＬＤｌ−ＬＣｌ−ＲＢｒ）が最大となる。
【０２９２】
次に、ステップ２８０１ａ〜ステップ２８０４ａの画像処理を実行する。このとき、ステップ２８０２ａにおいて、ＸL＝ＸR＝Ｘ´となるので、左右とも補正画像１９０２ａの全てが表示対象となる。
【０２９３】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。
【０２９４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、左右の眼で表示する画素の数を変更することで、表示画像のフレームレートを向上させる方法について示す。
【０２９５】
図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図４９を参照して、本発明の実施の形態４に係るメガネ形のビーム走査型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）を説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示す構成は実施の形態１と共通であるので、説明は省略する。
【０２９６】
制御部１０５、１１１は、ＨＭＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。
【０２９７】
図４９に本実施の形態における左眼用制御部１０５の機能ブロック図を示す。左眼用制御部１０５は、画像分析部８０１ｂと、駆動周波数決定部８０２ｂと、電源管理部８０３ｂと、表示画質決定部８０４ｂと、ユーザプロファイル管理部８０５ｂと、走査パターン決定部８０６ｂと、画像制御部８０７ｂとを含む。
【０２９８】
画像分析部８０１ｂは、元画像の分析を行う。具体的には、元画像の解像度、フレームレート、及び元画像の内容を示すコンテンツ情報等を取得する。
【０２９９】
駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部の検出結果に応じて、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の両方の駆動周波数の最大値を変更する。
【０３００】
電源管理部８０３ｂは、ビーム走査型表示装置に搭載されているバッテリーの残量を検出する。
【０３０１】
表示画質決定部８０４ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の最大駆動周波数に基づいて、元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する。
【０３０２】
ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値、ユーザの視力に関する情報等を保持する。
【０３０３】
走査パターン決定部８０６ｂは、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれに所定の走査パターンでビームを走査させる。具体的には、表示画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれの走査領域が異なるように、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８それぞれにビームを走査させる。
【０３０４】
画像制御部８０７ｂは、走査パターン決定部８０６ｂで決定された走査パターンを実現するために、光源１０１、１１０の出力を制御する。
【０３０５】
なお、制御部１０５、１１１は、携帯電話等の周辺機器と無線接続して映像音声信号を受信する通信部を備えてもよい。制御部１０５、１１１は、ユーザに提示すべき画像を格納したメモリを備えていてもよいし、もしくは無線によって外部機器からユーザに提示すべき画像を取得しても良い。
【０３０６】
なお、制御部１０５、１１１はひとつであってもよく、制御部１０５、１１１のいずれか一方が左右の眼に対応する光源１０１、１１０、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、ヘッドホン部１０６、１１２の動作を制御してもよい。この場合、ビーム走査型表示装置の大きさを削減することが可能になる。
【０３０７】
ヘッドホン部１０６、１１２は、スピーカーを備え、音声を出力する。なお、ヘッドホン部１０６、１１２には、ＨＭＤ各部へ電源供給するバッテリーを備えてもよい。
【０３０８】
なお、図１における各手段や各部は、１台のＨＭＤに内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。例えば、図１各部の全てが１台のＨＭＤに含まれていてもよいし、ヘッドホン部１０６、１１２がなくてもよい。また、各部が分散配置していてもよい。例えば、制御部１０５、１１１が走査部１０３、１０８や波面形状変更部１０２、１０９に一部含まれていてもよい。複数の機器で図１の各部を共有してもよい。例えば、光源１０１、１１０を２つのＨＭＤで共有してもよい。
【０３０９】
以下に、図１のビーム走査型表示装置において、前述の融像効果を利用して、表示画像のフレームレートを向上させながら、見かけ上の画質の低下を抑制する処理の例を示す。
【０３１０】
なお、本実施の形態では、走査部１０３、１０８は同一の構造をもつミラーデバイスとする。また、このミラーデバイスは図７４に示すように単板ミラーを駆動素子によって二次元方向に走査するデバイスとする。
【０３１１】
本実施の形態においては、走査部１０３、１０８は、入射レーザを水平走査角α４度、垂直走査角β４度で走査し、水平解像度Ｎｘ４、垂直解像度Ｎｙ４の画像を表示する能力を持つように設計されている。また、走査部１０３、１０８の水平方向の最大駆動周波数をＨｘ４、垂直方向の最大駆動周波数をＨｙ４とする。また、走査部１０３、１０８は、水平方向（第１の方向）に画素を走査する動作を、垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって１フレームの画像を描画する。また、本実施の形態においては、走査部１０３、１０８の表示画像のオーバースキャン率をＡとする。
【０３１２】
以下、本実施の形態におけるフレームレートと解像度の決定の処理の具体例を示す。この処理は図５０に示すステップ７０１ｂ〜７０５ｂを実行することよって行われる。
【０３１３】
（ステップ７０１ｂ）
本ステップでは画像分析部８０１ｂが、ユーザに提示する画像の内容を分析する。図５１に、図１のＨＭＤがユーザに表示する画像の元データである元画像を例示する。本実施の形態４では、水平解像度Ｎｘ４orgn（以下、元画像のパラメータを「ｏｒｇｎ（ｏｒｉｇｉｎａｌ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４orgn、フレームレートｆｐｓ４orgnの画像が元画像として用意されている。この元画像は、制御部１０５内の記憶部に蓄えられていても良いし、通信を介して外部の機器から取得しても良い。
【０３１４】
表示画像分析部８０１ｂは、元画像の画像データを分析することで解像度Ｎｘ４orgn、Ｎｙ４orgn、およびフレームレートｆｐｓ４orgnの値を取得する。
【０３１５】
また、画像分析部８０１ｂは、スポーツや映画、といった元画像の内容（ジャンル）を、元画像に付与されているメタデータから判定する。図５２に本実施の形態において元画像に付加されているメタデータを例示する。図５２のメタデータが与えられた場合、画像分析部８０１ｂは、元画像のジャンルを「音楽」と判定する。
【０３１６】
なお、画像分析部８０１ｂは、元画像に付与されているメタデータから解像度Ｎｘ４orgn、Ｎｙ４orgnおよびフレームレートｆｐｓ４orgnの値を取得しても良い。また、図１のＨＭＤで扱う画像の形式を予め設定しておき、その設定値から元画像の解像度Ｎｘ４orgn、Ｎｙ４orgnおよびフレームレートｆｐｓ４orgnの値を決定しても良い。この場合、画像を分析するための処理コストを削減することが可能になる。
【０３１７】
また、メタデータの形式は図５２に示した独自のＸＭＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式でもよいし、ＭＰＥＧ７（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ  ７）などの規格化されたＸＭＬフォーマットの書式に従ったものを用いても良い。
【０３１８】
また、メタデータは画像データの特定フィールドに埋め込まれているバイナリデータでもよい。この場合、別途、メタデータファイルを扱う必要がなくなるため画像の管理が容易になる。
【０３１９】
（ステップ７０２ｂ）
本ステップでは駆動周波数決定部８０２ｂが、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数Ｈｘ４、Ｈｙ４の補正を行う。
【０３２０】
駆動周波数決定部８０２ｂは、水平周波数補正値Ｘａ、垂直周波数補正値Ｙａの値を決定し、それぞれをＨｘ４、Ｈｙ４に掛け合わせることで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４maxおよび垂直方向の許容最大周波数Ｈｙ４maxの値を生成する。
【０３２１】
本実施の形態では、駆動周波数決定部８０２ｂは、電源管理部８０３ｂから図１のＨＭＤの現在のバッテリー残量を取得し、バッテリー残量の値に従って、画質補正値の一例としての水平周波数補正値Ｘａおよび垂直周波数補正値Ｙａの値を決定する。図５３に、駆動周波数決定部８０２ｂが、バッテリー残量からＸａ、Ｙａの値を算出するための計算表の例を示す。この例ではバッテリー残量が６０％を切ると、走査部１０３、１０８の最大駆動周波数を削減し、消費電力の軽減を図るように図５３の計算表の値が決められている。
【０３２２】
なお、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの決定は、バッテリー残量以外の値から決定しても良い。例えば、走査部１０３、１０８の使用年数を管理しておくことで、使用年数が長いほど低い周波数で駆動するように処理を行っても良い。この場合、ビーム走査型表示装置の耐久性を考慮した処理が可能になる。
【０３２３】
また、走査部１０３、１０８に、動作状態を検知するセンサーを取り付け、そのセンサーの値から仕様上の最大駆動周波数と実際上の最大駆動周波数の差を検出し、実際上の最大駆動周波数の値に合うように、駆動周波数補正値Ｘａ、Ｙａの値を決定しても良い。この場合、実際の走査部１０３、１０８の動作が設計値と異なる場合でも、正しく処理を行うことが可能になる。
【０３２４】
（ステップ７０３ｂ）
本ステップでは、表示画質決定部８０４ｂが、図１のＨＭＤでユーザに表示する左右それぞれの表示画像の水平解像度Ｎｘ４disp（以下、表示画像のパラメータを「ｄｉｓｐ（ｄｉｓｐｌａｙ）」で示す）、垂直解像度Ｎｙ４disp、フレームレートｆｐｓ４dispを決定する。
【０３２５】
前述のように、走査部１０３、１０８の水平方向の駆動周波数Ｈｘ、表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙおよびフレームレートｆｐｓの間には数式（４）の関係が成り立つ。従って、垂直解像度Ｎｙ４orgnの表示画像を、フレームレートｆｐｓ４orgnで表示するための水平方向の駆動周波数をＨｘ４orgnとすると、Ｈｘ４orgnは数式（２５）で表現される。
【０３２６】
【数２５】
2009066465.tif 000153
【０３２７】
ここで、走査部１０３、１０８の水平方向の許容最大駆動周波数Ｈｘ４maxの値が元画像を表示するのに必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４orgnを上回る場合、表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の解像度Ｎｘ４disp、Ｎｙ４dispに元画像のＮｘ４orgn、Ｎｙ４orgnを設定し、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispに元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnの値を設定し、ステップ７０４ｂの処理を行う。
【０３２８】
一方、Ｈｘ４maxの値がＨｘ４orgnを下回る場合、走査部１０３、１０８では、垂直解像度Ｎｙ４orgn、フレームレートｆｐｓ４orgnの画像を表示することができない。この場合、表示画質決定部８０４ｂは、左右の眼に表示する表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispの値を元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgn以下にする、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispをｆｐｓ４orgn以下にするといった処理のどちらか、もしくは両方を行う必要がある。
【０３２９】
数式（４）に示される関係より、垂直解像度Ｎｙ４disp、フレームレートｆｐｓ４dispの画像を表示するために必要な水平方向の駆動周波数Ｈｘ４dispは数式（２６）で与えられる。
【０３３０】
【数２６】
2009066465.tif 000154
【０３３１】
表示画質決定部８０４ｂは、Ｈｘ４dispの値が、Ｈｘ４max以下になるように解像度Ｎｙ４dispおよびフレームレートｆｐｓ４dispの値を決定する。
【０３３２】
なお、本実施の形態においては、表示画質決定部８０４ｂは、前述の両眼融像の効果を想定して表示画像の解像度を決定する。左右の眼に表示される画像の垂直解像度Ｎｙ４dispの時、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する融像画像の垂直解像度Ｎｙ４fusn（以下、融像画像のパラメータを「ｆｕｓｎ（ｆｕｓｉｏｎ）」で示す）と、Ｎｙ４dispおよび元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの間には、数式（２７）の関係が成り立つ。
【０３３３】
【数２７】
2009066465.tif 000155
【０３３４】
数式（２７）は、左右の眼で垂直方向の表示行が重ならないようにした場合、Ｎｙ４fusnの値がＮｙ４dispの値の２倍になることを示している。これは右眼に元画像の上半分、左眼に元画像の下半分を提示した場合などに該当する。この融像効果を利用することで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispを高くするために、表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispを元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの半分にまで下げても、左右の表示がその位置を適切に選択することで、ユーザが視認する表示画像の見かけ上の解像度の低下を防ぐことができる。
【０３３５】
本実施の形態において表示画質決定部８０４ｂは、画像分析部８０１ｂが得た元画像の情報の内容から、フレームレートｆｐｓ４dispの値を決定するためのフレームレート係数Ｆを決定する。図５４に表示画質決定部８０４ｂが保持するフレームレート係数Ｆの算出表の例を示す。
【０３３６】
ここでフレームレート係数Ｆは、元画像フレームレートｆｐｓ４orgnに対する左右の眼での表示画像のフレームレートの削減度合いを示す係数であり、表示画質決定部８０４ｂは、フレームレート係数Ｆの決定後、Ｆとｆｐｓ４orgnを掛け合わせることで、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispを決定する。フレームレート係数Ｆの値が１の場合は、表示画像のフレームレートの削減は行われず、元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnを表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispとして設定する。また、フレームレート係数Ｆの値が０に近いほど表示画像のフレームレートの削減が大きくなる。なおｆｐｓ４dispの値が１を下回った場合には、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４dispの値を１に設定する。図５４の表を用いた場合、表示画質決定部８０４ｂはスポーツなど動きの大きい映像に対してはフレームレートの削減幅を小さくし、ニュースなど文字情報が多く用いられる情報に対しては解像度を優先するようにフレームレート係数Ｆの値が決定される。
【０３３７】
なお、表示画質決定部８０４ｂがフレームレート係数Ｆを算出する際に、フレームレートおよび解像度に対するユーザの嗜好情報を反映させても良い。図５５に画質補正値の一例としてのフレームレート係数補正値Ｆａの例を示す。図５５は、ユーザの嗜好情報とフレームレート係数補正値Ｆａとの関係を示す表であり、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが保持している。
【０３３８】
この表を利用すれば、どのような情報に対してユーザがフレームレートを優先するかを設定することができる。つまり、ユーザがフレームレートを重視する情報ほど、フレームレート係数補正値Ｆａの値が高く設定されている。表示画質決定部８０４ｂは、ユーザプロファイル管理部８０５ｂからフレームレート係数補正値Ｆａを受け取り、フレームレート係数Ｆにフレームレート係数補正値Ｆａとを加算してから元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnと掛け合わせることで、修正フレームレートｆｐｓ４dispを決定する。
【０３３９】
なお、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が１を超える場合は、ｆｐｓ４dispの値をｆｐｓ４orgnに設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａとフレームレート係数Ｆとの和が０以下になる場合は、ｆｐｓ４dispの値を１に設定する。また、フレームレート係数補正値Ｆａの値は、ユーザがユーザインターフェースを介して直接入力しても良いし、ユーザプロファイル管理部８０５ｂが自動的に生成しても良い。この場合、ユーザが自分の好みに合ったフレームレートを適時設定することが可能になる。
【０３４０】
また、前述のように、走査部１０３、１０８の垂直周波数Ｈｙと、表示画像のフレームレートｆｐｓの間には数式（１）の関係が成り立つ。従って、ユーザに表示する表示画像のフレームレートをｆｐｓ４dispとした場合の、走査部１０３、１０８に求められる垂直方向の駆動周波数Ｈｙ４dispは、数式（２８）で与えられる。ここでＨｙ４dispの値が、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｈｙ４maxを上回った場合、表示画質決定部８０４ｂはｆｐｓ４dispの値を、Ｈｙ４maxの二倍の値に修正する。
【０３４１】
【数２８】
2009066465.tif 000156
【０３４２】
表示画質決定部８０４ｂは、表示画像のフレームレートｆｐｓ４dispの決定後、１フレームにつき、左右の眼にそれぞれ表示される表示画像の垂直方向の解像度Ｎｙ４dispを決定する。本実施の形態において、Ｎｙ４dispの値は、数式（２９）で計算される。
【０３４３】
【数２９】
2009066465.tif 000157
【０３４４】
ただし、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４dispの値が表示画質決定部８０４ｂが定める最小解像度Ｙｍｉｎ以下になる場合は、Ｎｙ４disp≧Ｙｍｉｎとなるように、数式（３０）に示す計算式でｆｐｓ４dispの値を修正する。なお、Ｙｍｉｎの値は、ｆｐｓ４disp≧１となるように設定されているものとする。
【０３４５】
【数３０】
2009066465.tif 000158
【０３４６】
また、数式（２９）による計算の結果、Ｎｙ４dispの値が、Ｎｙ４orgnの値を上回る場合、Ｎｙ４dispの値をＮｙ４orgnに設定し、ｆｐｓ４dispの値を数式（３１）で与えられる計算式の値に設定する。
【０３４７】
【数３１】
2009066465.tif 000159
【０３４８】
最後に表示画質決定部８０４ｂは、表示画像の水平方向の解像度Ｎｘ４dispを決定する。ここで、元画像の水平解像度Ｎｘ４orgnが、走査部１０３、１０８が表示可能な垂直解像度Ｎｘ４を上回る場合には、Ｎｘ４の値をＮｘ４dispの値として設定する。それ以外の場合には、Ｎｘ４orgnの値をＮｘ４dispの値として設定する。
【０３４９】
なお、表示画質決定部８０４ｂは表示画像の垂直解像度を先に決定しておき、それを実現するためにフレームレートの値を削減する方法を取っても良い。この場合、解像度を優先した画像の表示を行うことが出来る。
【０３５０】
なお、表示画像の垂直解像度およびフレームレートは、ユーザインターフェースを介してユーザが直接入力する形態をとっても良い。このユーザからの入力値を基にして、ユーザプロファイル管理部８０５ｂは、図５５に示す表を自動生成しても良い。
【０３５１】
なお、本実施の形態では、元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnを表示画像の解像度ｆｐｓ４dispの上限として扱っているが、倍速駆動表示のように、元画像の本来のフレームレートｆｐｓ４orgnより高いフレームレートの値をｆｐｓ４dispに設定しても良い。この場合でも、数式（３）、数式（４）で示される制約を満たすように表示画像の解像度ｆｐｓ４dispの値を設定する。この場合、ブレの少ない映像表示を行うことが可能になる。
【０３５２】
（ステップ７０４ｂ）
本ステップでは、走査パターン決定部８０６ｂが、走査部１０３、１０８がレーザ光を走査する方法を決定する。
【０３５３】
走査パターン決定部８０６ｂは、前ステップ７０３ｂで決定されたフレームレートｆｐｓ４dispに従って、元画像からｆｐｓ４disp／ｆｐｓ４orgnのフレームを抽出して、抽出した各フレームに対して、以下の垂直走査範囲の決定と、表示画素の決定の処理を行う。
【０３５４】
（垂直走査範囲の決定）
まず、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８のそれぞれが１フレームの間に、垂直方向にレーザを走査する範囲である垂直走査範囲を決定する。図５６Ａ〜図５６Ｃに垂直走査範囲の例を示す。図５６Ａに示す走査パターン１４０１では、１フレームの間に表示画像の高さと同じ範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｂに示す走査パターン１４０２では、１フレームの間に表示画像の高さの半分の範囲を垂直方向に走査している。図５６Ｃに示す走査パターン１４０３では、１フレームの間に表示画像の高さの四分の１の範囲を垂直方向に走査している。
【０３５５】
なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の眼の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲を別々に定めても良い。特に、垂直走査範囲が表示画像の高さと一致しない場合においては、左右の走査部１０３、１０８で垂直走査範囲が重ならないようにすることで、両眼の融像効果により見かけ上の解像度を向上させることが出来る。
【０３５６】
（表示画素の決定）
次に、前ステップで決定された垂直解像度Ｎｙ４disp、水平解像度Ｎｘ４dispに従って、走査部１０３、１０８が前述の垂直走査範囲の内で描画する画素を決定する。
【０３５７】
本実施の形態においては、元画像の垂直解像度Ｎｘ４orgnを表示画像の垂直解像度Ｎｘ４dispで割った商をフレーム数Ｎｆとした時に、走査パターン決定部８０６ｂが、左右の走査部１０３、１０８のそれぞれが少なくともＮｆ枚のフレームで全画素を描画するように、１フレームでの画素の選択を行う。
【０３５８】
例えば、フレーム数Ｎｆの値が２の場合、２フレームで全画素の表示を行うように、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレーム目では画像上半分を、次のフレームでは画像の下半分を描画するように走査パターンを決定する。
【０３５９】
また、フレーム数Ｎｆの値が、２以上の場合、走査パターン決定部８０６ｂは、１フレームで左右に表示される画素が重ならないように走査パターンの決定を行う。例えば、元画像のあるフレームに対して、右眼で上半分の画素を表示した際には、左眼では下半分の画素を表示するように走査パターンの決定を行う。また同様に、右眼で奇数行を表示した際には、左眼で偶数行を表示するように走査パターンの決定を行う。
【０３６０】
上記のように左右の眼で１フレームでの表示画素が重ならないように走査パターンの決定を行うと、両眼の融像効果によって、ユーザが視認する画像の垂直解像度Ｎｙ４fusnを、Ｎｙ４dispの倍にすることが可能になり、表示画像のフレームレートを保つために表示画像の解像度を低下させた場合においても、ユーザに表示する画像の見かけ上の解像度を向上させることが出来る。
【０３６１】
以下、図５７〜図６３に左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果によってユーザが視認する表示画像の例を示す。
【０３６２】
図５７は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの半分とき（Ｎｆ＝２）、つまり、表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。この例では、左眼が表示画像の上半分を表示しているときには、右眼では表示画像の下半分を表示する。また１フレームごとに、表示画像の上半分の表示と、下半分の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの半分である。
【０３６３】
つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の３番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。
【０３６４】
図５８は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターンおよび、両眼の融像効果による表示画像の例である。
【０３６５】
この例では、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に分割している。そして、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで１番上の走査領域を走査し、２番目のフレームで上から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで上から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番下の走査領域を走査する。一方、右眼用走査部１０８は、最初のフレームで１番下の走査領域を走査し、２番目のフレームで下から２番目の走査領域を走査し、３番目のフレームで下から３番目の走査領域を走査し、４番目のフレームで一番上の走査領域を走査している。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さの四分の一である。
【０３６６】
つまり、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８の５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。
【０３６７】
図５９は、図５８の変形例である。図５８との相違点は、右眼用走査部１０８が４つの走査領域のうち、上から３番目の走査領域、一番下の走査領域、一番上の走査領域、上から２番目の走査領域の順に走査している点である。
【０３６８】
この例においても、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、それぞれ隣接するフレームで異なる走査領域を走査している。また、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８は、各フレームにおいて、異なる走査領域を走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。
【０３６９】
図５７〜図５９に示したように、各走査領域が垂直走査方向に連続した連続領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３及び右眼用走査部１０８の走査角を小さくすることができる。
【０３７０】
図６０は、左右それぞれの表示画像の垂直解像度Ｎｙ４dispが、元画像の垂直解像度Ｎｙ４orgnの半分のとき（Ｎｆ＝２）、つまり表示画像を垂直方向に２つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。
【０３７１】
この例では、左眼が表示画像の奇数行の画素を表示しているときには、右眼では表示画像の偶数行の画素を表示する。また１フレームごとに、表示画像の奇数行の表示と、偶数行の表示を切り替える。なお、この例における走査部１０３、１０８の走査範囲は、表示画像の高さと同じである。
【０３７２】
図６１は、Ｎｙ４dispがＮｙ４orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり、表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。
【０３７３】
この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の上半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の奇数行を、３番目のフレームで下半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の偶数行の画素をそれぞれ走査する。このとき右眼用走査部１０８は、左眼の表示行に隣接する行の表示が行われる。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。
【０３７４】
図６２は、図６１の変形例である。図６２との相違点は、右眼用走査部１０８が最初のフレームで表示画像の下半分の奇数行を、２番目のフレームで下半分の偶数行を、３番目のフレームで上半分の偶数行を、４番目のフレームで上半分の奇数行をそれぞれ走査する。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の三である。
【０３７５】
図６３は、Ｎｙ４dispがＮｙ４orgnの四分の一のとき（Ｎｆ＝４）、つまり表示画像を垂直方向に４つの走査領域に区分したときの左右の眼に対する走査パターン、および両眼の融像効果による表示画像の例である。
【０３７６】
この例では、左眼用走査部１０３は、最初のフレームで表示画像の４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、２番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、４番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）をそれぞれ走査する。一方、右眼用走査部１０８は、１番目のフレームで４Ｎ−１番目の行（３行目と７行目）を、２番目のフレームで４Ｎ番目の行（４行目と８行目）を、３番目のフレームで４Ｎ−３番目の行（１行目と５行目）を、４番目のフレームで４Ｎ−２番目の行（２行目と６行目）をそれぞれ走査している。なお、走査部１０３、１０８が５番目のフレームで走査する走査領域は、１番目のフレームでの走査領域と同じである。また、この例における走査部１０３、１０８の走査領域は、表示画像の高さの八分の五である。
【０３７７】
図６１〜図６３に示したように、各走査領域が垂直走査方向に離隔した離隔領域となるように表示画像の分割を行うことによって、左眼用走査部１０３と右眼用走査部１０８とが互いに隣接する画素を走査することになるので、高い融像効果を得ることができる。ただし、図５７〜図５９の例と比較すると、各フレームにおける走査部１０３、１０８の走査範囲は広くなる。
【０３７８】
なお、図５７〜図６３は、一例であり、走査パターン決定部８０６ｂは、他の走査パターンを利用しても良い。また、上記の例では、Ｎｆの値が４までの例を示したが、Ｎｆの値が４以上であっても、左右の表示画素が重ならないように、同様の走査パターンを決定することができる。この場合、１フレームで表示するがその密度を上げることが可能になる。
【０３７９】
垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に、右眼は下から順に１フレームごとに表示する方法をとっても良い。この場合、左右の眼で表示される画素の位置を分散させることができる。
【０３８０】
また、垂直走査範囲が元画像の高さのＮ分の一、Ｎｆの値がＮｙ４orgnのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、元画像を横にＮ分割した画像を左眼は上から順に表示し、右眼は左眼に表示されている領域に隣接されている領域の画素を表示する方法を取っても良い。
【０３８１】
また、垂直走査範囲が元画像の高さと同じで、Ｎｆの値がＮｙ４dispのＮ分の一（Ｎは自然数）の時、左眼のＬフレーム目には（ＮＭ−Ｎ＋Ｌ）行目の画素を表示し（Ｍは自然数）、右眼には左眼に表示されている画素と隣接する行の画素を表示する方法をとっても良い。なおこの時、Ｎ＋１以降のフレームの表示は１〜Ｎフレーム目までの表示を繰り返す。
【０３８２】
なお、走査パターン決定部８０６ｂは、左右の表示画素を完全に異なるように走査するのではなく、一部の画素が重なるように表示画素を選択する方法を用いても良い。この時、左右の融像効果によって得られる表示画像の垂直解像度Ｎｙ４fusnの値は低下するが、左右で同一の画素を表示することで、両眼による融像がしやすいという効果が得られる。
【０３８３】
また、垂直走査範囲が少ないほど、走査部１０３、１０８の垂直方向の駆動周波数が少なくなるため、走査パターン決定部８０６ｂは、走査部１０３、１０８の垂直方向の許容最大駆動周波数Ｎｙ４maxの値に応じて、垂直走査範囲の値を決定する方法をとっても良い。
【０３８４】
なお、倍速駆動のようにｆｐｓ４dispの値が、元画像のフレームレートｆｐｓ４orgnの値を上回る場合には、ｆｐｓ４disp／ｆｐｓ４orgnの値が１を上回る。その際には、前後のフレームをそのまま表示する、もしくは前後のフレームから差分フレームを生成するなどの処理を行って、ユーザに提示する画像を生成する。
【０３８５】
（ステップ７０５  画像制御）
本ステップでは、画像制御部８０７ｂが、前ステップ７０４ｂの結果に合わせて１フレームごとに光源１０１、１１０、及び走査部１０３、１０８の制御を行い、指定された走査パターンを実現する。
【０３８６】
なお、ステップ７０４ｂとステップ７０３ｂは逆に行っても良い。その場合、走査パターンに適すように表示画像の解像度Ｎｘ４disp、Ｎｙ４dispとフレームレートｆｐｓ４dispの決定が行われる。
【０３８７】
また、本実施の形態では、垂直方向の走査を低速側として処理を行う例を挙げたが、水平方向と垂直方向を入れ替えた処理を行っても良い。
【０３８８】
なお、上記した各実施の形態での制御処理は、専用のＨ／Ｗ（電子回路等）で実現されてもよいし、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクやＳＤカード等のメモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。
【０３８９】
また、実施の形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適時変更が可能である。当然、本発明の実施の形態を組み合わせて用いることもできる。
【０３９０】
次に、図６４〜図７３を参照して、上記の各実施形態に係るビーム走査型表示装置の代表的な用途を説明する。以降、各用途に実施の形態１に係るビーム走査型表示装置を適用したものとして説明するが、同様に実施の形態２〜４を適用することもできるし、実施の形態１〜４を任意の組み合わせで組み合わせて適用してもよい。また、ビーム走査型表示装置の用途は、下記のものに限定されないことは言うまでもない。
【０３９１】
また、本実施の形態においては左眼用制御部１０５が表示方法の決定を行ったが、右眼用制御部１１１が行う方法でも良いし、二つの制御部１０５、１１１で処理を分担する方法を用いても良い。
【０３９２】
（実施の形態５）
図６４〜図６８を参照して、本発明の実施の形態５に係るレーザ走査型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）を説明する。なお、図６４はＨＵＤの側面図、図６５はＨＵＤの鳥瞰図、図６６及び図６７は図６６の変形例、図６８は図６４のレーザ走査ユニット２６０２の詳細図である。
【０３９３】
車２６０１の内部には、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０が埋め込まれている。レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、車２６０１のフロントガラス２６０３の下方（本実施形態では、インパネの内部）に取り付けられており、表示装置の小型化を図っている。
【０３９４】
なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネの内部ではなく、インパネ外部に配置してもよい。この場合、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０の交換や位置の変更が容易になる。
【０３９５】
なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、インパネ部分ではなく天井２６０７に配置しても良い。この場合、インパネ部分に必要な容積を削減することが出来、車内の空間を広げることが可能になる。
【０３９６】
なお、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０は、図６５に示すようにユーザを挟むように配置する方法のほかに、図６６に示すようにユーザの右側に両方ともが配置される方法をとっても良い。この場合、車体中央に走査ユニット２６０２を配置する必要がなくなるため、車中央の空間を広げ、デザイン性を高めることが可能になる（図６５では、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２が助手席との間に配置されている）。
【０３９７】
レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって走査された光は、フロントガラス２６０３に取り付けられた偏向部１０４、１０７によって反射され、ハーフミラー２６０４を通過し、ドライバー２６０５の眼球２６０６、２６０９に到達することで映像が視認される。このようなＨＵＤでは、フロントガラス２６０３越しに外界風景を確認しながら、レーザ走査ユニット２６０２、２６１０によって表示される地図情報や警告情報を見ることができ、ドライバー２６０５の安全性や利便性を向上させることが可能になる。ユーザの網膜上に投影されたレーザの反射光は、ユーザの眼前に設置されたハーフミラー２６０４によって反射され、光検出部２１４によって検出される。
【０３９８】
なお、偏向部１０４、１０７は、図６７に示すようにフロントガラス２６０３上に別々に配置する方法の他に、図６５及び図６６に示すように１つのホログラム上に多重露光することで、一枚のホログラムミラーとして実現する方法を用いても良い。この場合、左眼用偏向部１０４および右眼用偏向部１０７それぞれの面積を広げることが可能になり、ユーザにより広い視野角の映像を表示することが可能になる。
【０３９９】
また、ハーフミラー２６０４は、右眼用と左眼用の二つを用意しても良いし、一枚の横長形状のハーフミラーを用いても良い。
【０４００】
左眼用のレーザ走査ユニット２６０２は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、制御部１０５から構成されている。また、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０は、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、制御部１１１から構成されている。図６８に本実施の形態における左眼用のレーザ走査ユニット２６０２内の光源１０１、波面形状変更部１０２、偏向部１０４の構造の例を示す。
【０４０１】
図６８における光源１０１は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３とから構成されている。なお、本実施の形態において光検出部２１４は光源１０１中には含まれず、図６４に示されるように車２６０１の天井２６０７に設置されている。この構成をとることで、ユーザの網膜と光検出部２１４までの距離を短くすることができ、網膜上のスポットサイズを検出することが容易になる。
【０４０２】
図６８における波面形状変更部１０２は、焦点距離水平成分変更部３００１と、焦点距離垂直成分変更部３００２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態における焦点距離水平成分変更部３００１および焦点距離垂直成分変更部３００２は、シリンドリカルレンズの位置を変更することによって、水平方向および垂直方向の曲率を変更する。
【０４０３】
なお焦点距離水平成分変更部３００１及び焦点距離垂直成分変更部３００２は、図２に示される焦点距離水平成分変更部２０１及び焦点距離垂直成分変更部２０２と同様に、シリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで波面形状の変更を行っても良い。この場合、ミラーを高速に振動させることで、解像度の高い画像やフレームレートの高い動画を表示する際でも波面形状を適切に変更することが可能になる。
【０４０４】
なお、右眼用のレーザ走査ユニット２６１０については、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２と同様の構造をとるため説明は省略する。
【０４０５】
また、本実施の形態における偏向部１０４、１０７は、透過型のホログラムによって実現されている。本実施の形態において偏向部１０４、１０７はフロントガラス２６０３の内側（車内側）に、例えばフォトポリマー層を形成し、フォトポリマー層にリップマン体積ホログラムを形成することによって、走査部１０３、１０８からのビームをユーザの眼の瞳孔に回折・集光するように製作されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれの光源からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみを回折させ、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光を回折させないように製作することで、透過型のディスプレイとできる。
【０４０６】
なお、偏向部１０４、１０７は、フロントガラス２６０３に自由に着脱できるようにしてもよい。この場合、ディスプレイの表示が不要な場合は偏向部１０４、１０７を外すことにより、フロントガラス２６０３の透過性を保ち、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。
【０４０７】
本発明の実施の形態においては、ユーザの眼前にハーフミラー２６０４を設置することで、ユーザの網膜上からの反射光を光検出部２１４に反射させる。ハーフミラー２６０４は、車２６０１の天井２６０７に支持棒２６０８によって取り付けられている。この構造によってユーザの頭部への装置の装着を強制することなしに、ユーザの網膜上のスポットサイズの検出を行うことができる。なお、ハーフミラー２６０４および光検出部２１４は、車２６０１の天井２６０７に設置するのではなく、ドライバー２６０５の眼鏡や帽子に設置しても良い。この場合、ドライバー２６０５の頭が前後に動いてもハーフミラー２６０４に頭が接触する可能性が減るため、ドライバー２６０５の安全性を向上させることができる。なお、光検出部２１４は、左眼用と右眼用の二つを用意する方法のほかに、どちらか片方の眼からの反射光を検出する光検出部２１４を１つだけ設置してもよい。この場合、光検出部２１４を増やすこと無くユーザの視線方向を検出することができるため、ビーム走査型表示装置のコストを削減することができる。
【０４０８】
制御部１０５、１１１は、ＨＵＤ各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４の動作が制御部１０５によって制御される。
【０４０９】
本実施の形態において光検出部２１４は天井２６０７に配置され、制御部１０５、１１１はインパネ内部に設置されているが、光検出部２１４と制御部１０５、１１１間の通信は車２６０１の内部を有線ケーブルを這わせることで行っても良いし、無線通信で行っても良い。
【０４１０】
なお、制御部１０５、１１１は、どちらか片方のみを設置し、左眼用のレーザ走査ユニット２６０２および右眼用のレーザ走査ユニット２６１０の両方を制御する方法を用いても良い。この場合、ビーム走査型表示装置のサイズを小さくすることが可能になる。
【０４１１】
本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。
【０４１２】
（実施の形態６）
次に、図６９〜図７２を参照して、実施の形態６に係る双眼鏡３１０１を説明する。なお、図６９は双眼鏡３１０１の鳥瞰図、図７０は双眼鏡３１０１の左眼側表示部３１０１ａの側面図、図７１は双眼鏡３１０１の右眼側表示部３１０１ｂの側面図、図７２は図６９の変形例を示す図である。
【０４１３】
まず、図６９に示されるように、双眼鏡３１０１は、ユーザの左眼に画像を表示する左眼側表示部３１０１ａと、ユーザの右眼に画像を表示する右眼側表示部３１０１ｂとを備える。次に、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂは、それぞれカメラ３１０３、３５０２を備えている。そして、ユーザ３１０５は双眼鏡３１０１を覗き込むことでカメラ３１０３、３５０２が撮影した映像や、双眼鏡３１０１の外部入力端子に接続された外部の映像機器からの映像を視認することができる。この構成をとることで、ユーザ３１０５はＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要がなくなり、屋外で簡単にビーム走査型表示装置を利用することが可能になる。
【０４１４】
図７０に示されるように、左眼側表示部３１０１ａは、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、制御部１０５、カメラ３１０３、及び折り返しミラー３１０２から構成され、左眼３１０６に映像を表示する。一方、図７１に示されるように、右眼側表示部３１０１ｂは、光源１１０、波面形状変更部１０９、走査部１０８、偏向部１０７、制御部１１１、カメラ３５０２、及び折り返しミラー３５０１から構成され、右眼３１０４に映像を表示する。
【０４１５】
上記の実施形態においては、左眼側表示部３１０１ａ及び右眼側表示部３１０１ｂそれぞれがカメラ３０１３、３５０２を有する例を示したが、これに限ることなく、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとで同一のカメラを共通して使用してもよい。ただし、図７０及び図７１に示されるように、左眼側表示部３１０１ａと右眼側表示部３１０１ｂとに設置された２台のカメラ３１０３、３５０２で右眼用と左眼用の画像を別々に撮影し、表示するようにしてもよい。これにより、ユーザの両眼に対して視差のある映像を表示することができるため、立体的な映像を表示することが可能になる。
【０４１６】
図７０及び図７１における光源１０１、１０９は、実施の形態１の図２と同様、赤色レーザ光源２１１と、青色レーザ光源２１２と、緑色レーザ光源２１３と、光検出部２１４とから構成される。
【０４１７】
図７０及び図７１における波面形状変更部１０２、１０９は、焦点距離水平成分変更部２０１と、焦点距離垂直成分変更部２０２とを光路に直列に配置している。これによって、ビームの水平方向の曲率と垂直方向の曲率とを独立して変更できる。本実施の形態においては、図２に示すようにシリンドリカルレンズとミラーを組み合わせ、ミラーの位置を変更することで垂直方向および水平方向の波面形状の変更を行う。
【０４１８】
波面形状変更部１０２、１０９からのビームはそれぞれ、折り返しミラー３１０２、３５０１を経由して、走査部１０３、１０８によって走査されて、偏向部１０４、１０７にそれぞれ入射する。
【０４１９】
偏向部１０４、１０７は、双眼鏡３１０１の接眼部分に配置される接眼レンズであり、走査部１０３、１０８からの光をユーザの瞳孔上に集光する。なお、偏向部１０４、１０７は凸レンズではなく、透過型ホログラムであってもよい。この場合、接眼レンズ部分を薄くすることができ双眼鏡３１０１を小型化することができる。
【０４２０】
また、偏向部１０４、１０７をホログラムで実現する場合には、図７２に示すように偏向部１０４、１０７を別々に配置するのではなく、図６９に示すように偏向部１０４、１０７を多重露光した一枚のホログラムを用いても良い。この場合、ユーザに対して広視野角の映像を表示することが可能になる。
【０４２１】
ユーザの網膜上からの反射光は、入射光と同じ経路を逆向きに辿った後、光検出部２１４によって検出される。
【０４２２】
制御部１０５、１１１は、双眼鏡３１０１の各部を制御する集積回路を備える。光源１０１、１１０からのレーザの出力、波面形状変更部１０２、１０９、走査部１０３、１０８、光検出部２１４、及びカメラ３１０３、３５０２の動作が制御部１０５、１１１によって制御される。
【０４２３】
本実施の形態に係るビーム走査型表示装置は、図６に示すステップ８０１〜８０５を実行し、両眼の融像効果を活用することで、ユーザが視認する映像の見かけ上のフレームレートを向上させる処理を行う。なおステップ８０１〜８０５の処理の内容は実施の形態１と同様である。
【０４２４】
なお、光源１０１、１１０については、光源１０１からのビームをプリズムなどで分光し、左右の眼の表示に用いる波面形状変更部１０２、１０９にそれぞれ入射する方法をとっても良い。この場合、必要な光源が減るため双眼鏡３１０１を小型化することができ、また消費電力を抑えることが可能になる。
【０４２５】
（実施の形態７）
図７３に、本発明の実施の形態７におけるレーザ走査型の卓上型ディスプレイ３４０１の構成図（側面図）を示す。
【０４２６】
卓上型ディスプレイ３４０１は、光源１０１、波面形状変更部１０２、走査部１０３、偏向部１０４、及び制御部１０５から構成されている。具体的には、筐体の内部に光源１０１、波面形状偏向部１０２、走査部１０３、及び制御部１０５が収納されており、筐体の表面に偏向部１０４によって構成される表示面を有する。そして、双眼鏡３１０１と同様に、左側表示部と右側表示部とを備える。
【０４２７】
そして、ユーザは、この卓上型ディスプレイ３４０１を机に設置して利用する。図７３の構成をとることで、ユーザはＨＭＤのように頭部に装置を装着する必要が無くなる。また双眼鏡３１０１のように長時間、手で装置を支持する必要もなくなるため負担無く、長時間に亘って卓上型ディスプレイ３４０１を使用することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０４２８】
本発明にかかるビーム走査型表示装置は、右眼用走査部、左眼用走査部などを有し、表示装置、表示システム、表示方法、表示プログラム、などの用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０４２９】
１１                                左眼用レンズ
１２                                右眼用レンズ
１３                                左側テンプル
１４                                右側テンプル
１００                              左眼用画像出力部
１０１                              左眼用光源
１０２                              左眼用波面形状変更部
１０３                              左眼用走査部
１０４                              左眼用偏向部
１０５                              左眼用制御部
１０６，１１２                      ヘッドホン部
１０７                              右眼用偏向部
１０８                              右眼用走査部
１０９                              右眼用波面形状変更部
１１０                              右眼用光源  
１１１                              右眼用制御部
２０１，３００１                    焦点距離水平成分変更部
２０２，３００２                    焦点距離垂直成分変更部
２１１                              赤色レーザ光源
２１２                              青色レーザ光源
２１３                              緑色レーザ光源
２１４                              光検出部
３０１                              単板ミラー
３０３，３０４                      レーザ光
４０１ａ                            投影画像
５０１，６０１ｃ                    表示画像
５０１ａ                            補正前画像
５０２，６０２ｃ                    走査軌跡
５０２ａ                            補正後画像
６０１                              左眼用画像
６０１ａ                            左眼用歪画像
６０１ｂ                            左眼用表示領域
６０２                              右眼用画像
６０２ａ                            右眼用歪画像
６０２ｂ                            右眼用表示領域
６０３                              全体像
８０１ｂ                            画像分析部
８０２ｂ                            駆動周波数決定部
８０３ｂ                            電源管理部
８０４ｂ                            表示画質決定部
８０５ｂ                            ユーザプロファイル管理部
８０６ｂ                            走査パターン決定部
８０７ｂ                            画像制御部
９０１，１９０１，１９０１ａ        元画像
１００１，２００１                  中心画像
１０５１                            走査範囲設定部
１０５２                            画質設定部
１０５３                            解像度設定部
１０５４                            フレームレート設定部
１４０１，１４０２，１４０３        走査パターン
１４０１ａ，１４０１ｂ              左眼用矩形領域
１４０２ａ                          左眼用残領域
１５０１ａ                          右眼用矩形領域
１５０２ａ，１５０２ｂ              右眼用残領域
１６０１ａ                          融像後図形
１８０１                            台形歪み判定部
１８０２                            矩形領域決定部
１８０３                            残領域決定部
１８０４                            画像制御部
１８０５                            縦横比調整部
１８０６                            歪補正部
１８０７                            出力画像制御部
１９０２ａ                          補正画像
２００１ａ，２６０１ａ              左眼用部分画像
２１０１ａ，２７０１ａ              右眼用部分画像
２２０１ａ                          左眼用台形画像
２２０２ａ，２２０３ａ，２３０２ａ，２３０３ａ  台形領域
２３０１ａ                          右眼用台形画像
２４０１ａ                          左眼投影用画像
２４０２ａ，２５０２ａ              矩形領域
２５０１ａ                          右眼投影用画像
２６０１                            車
２６０２，２６１０                  レーザ走査ユニット
２６０３                            フロントガラス
２６０４                            ハーフミラー
２６０５                            ドライバー
２６０６，２６０９                  眼球
２６０７                            天井
２６０８                            支持棒
３１０１                            双眼鏡
３１０１ａ                          左眼側表示部
３１０１ｂ                          右眼側表示部
３１０２，３５０１                  折り返しミラー
３１０３，３５０２                  カメラ
３１０４                            右眼
３１０５                            ユーザ
３１０６                            左眼
３４０１                            卓上型ディスプレイ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの網膜に画像を表示する画像表示装置であって、
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、
前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、
前記右眼用画像出力部で出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える
画像表示装置。
【請求項２】
前記左眼用画像出力部は、
左眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する左眼用光源と、
前記左眼用光源からのビームを前記左眼用偏向部に走査させる左眼用走査部とを含み、
前記右眼用画像出力部は、
右眼用画像を構成する各画素を描画するビームを出力する右眼用光源と、
前記右眼用光源からのビームを前記右眼用偏向部に走査する右眼用走査部とを含む
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの一方に前記元画像の一部のみを走査する第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第１の走査角より大きく、且つ前記元画像の全体を走査する走査角以下の第２の走査角でビームを走査させる走査範囲設定部と、
前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記走査範囲設定部によって設定された走査角に応じて、画質の異なる前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力させる画質設定部とを備える
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記画質設定部は、
前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１のフレームレートの画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１のフレームレートより小さい第２のフレームレートの画像を出力させるフレームレート設定部を含む
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画質設定部は、
前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部のうち、前記第１の走査角が設定された側に対応する画像出力部に第１の解像度の画像を出力させ、前記第２の走査角が設定された側に対応する画像出力部に前記第１の解像度より低い第２の解像度の画像を出力させる解像度設定部を含む
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とは、互いにサイズが異なっており、
前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのサイズが大きい側に前記第１の走査角でビームを走査させ、サイズが小さい側に前記第２の走査角でビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項７】
さらに、ユーザの視線を検出する視線検出部を備え、
走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちの前記第１の走査角が設定された側に、前記視線検出部の検出結果に基づいてユーザの視線位置を含む領域にビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの利き目に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記走査範囲設定部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部のうちのユーザの視力の高い方の眼に対応する側に前記第１の走査角でビームを走査させ、他方に前記第２の走査角でビームを走査させる
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記元画像を複数の走査領域に区分し、各フレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の走査領域が異なり、且つ隣接するフレームにおける前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれの走査領域が異なるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる前記走査パターン決定部を含む
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部が前記第２の方向に隣接する画素を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分する
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記走査パターン決定部は、各フレームにおいて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれが前記第２の方向に連続した走査領域を走査するように、前記元画像を複数の走査領域に区分する
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記走査パターン決定部は、前記左眼用走査部と前記右眼用走査部とで前記第２の方向の走査方向が反対向きになるように、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の最大駆動周波数に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正した補正画像を生成する表示画質決定部を含み、
前記走査パターン決定部は、前記表示画質決定部によって生成された前記補正画像を複数の走査領域に区分し、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部それぞれにビームを走査させる
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部は、第１の方向に画素を走査する動作を、前記第１の方向に直交する第２の方向に順次位置をずらしながら複数回繰り返すことによって画像を走査するものであって、
前記表示画質決定部は、前記元画像のフレームレートを、前記元画像を表示するのに必要とされる前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の駆動周波数、及び前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の前記第２の方向の最大駆動周波数のうちのいずれか小さいほうの２倍に補正する
請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記表示画質決定部は、補正された前記フレームレートと前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の第１の方向の駆動周波数から算出される前記第２の方向の表示画素数が、前記元画像のフレームレートが１以上となる予め定められた値以上で、且つ前記元画像の前記第２の方向の表示画素数以下となるように、補正された前記フレームレートを再補正する
請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記走査パターン決定部は、前記元画像を、前記左眼用画像もしくは前記右眼用画像のいずれかの全画素数を前記表示画質決定部によって補正された各フレームの表示画素数で除した商に該当する数の走査領域に区分する
請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記表示画質決定部は、さらに、前記元画像の内容を示すコンテンツ情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
制御部は、さらに、ユーザがコンテンツ情報毎に設定する画質補正値を保持するユーザプロファイル管理部を含み、
前記表示画質決定部は、前記元画像のコンテンツ情報に対応する前記画質補正値に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
請求項１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記ユーザプロファイル管理部は、さらに、ユーザの視力に関する情報を保持し、
前記表示画質決定部は、前記ユーザプロファイル管理部が保持するユーザの視力に関する情報に基づいて、前記元画像のフレームレート及び表示画素数のうちの少なくともいずれか一方を補正する
請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
さらに、該画像表示装置を駆動するためのバッテリーと、
前記バッテリーの残量を検出する電源管理部と、
前記電源管理部の検出結果に応じて、前記左眼用走査部及び前記右眼用走査部の両方の駆動周波数の最大値を変更する駆動周波数決定部とを備える
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項２２】
前記左眼用走査部が走査するビームが前記左眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記左眼用画像が前記左眼用偏向部上で台形形状に歪んだ左眼用歪画像となり、且つ前記右眼用走査部が走査するビームが前記右眼用偏向部に対して斜めに入射することによって前記右眼用画像が前記右眼用偏向部上で台形形状に歪んだ右眼用歪画像となる場合において、
前記制御部は、
前記左眼用歪画像の長辺の一部を第１の辺とし、前記第１の辺に直交し、且つ前記第１の辺の端点と前記左眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第２の辺とする矩形形状の左眼用矩形領域、及び前記右眼用画像の長辺の一部を前記第１の辺と同じ長さの第３の辺とし、前記第３の辺に直交し、且つ前記第３の辺の端点と前記右眼用歪画像の斜辺とを結ぶ線分を第４の辺とする矩形形状の右眼用矩形領域を決定する矩形領域決定部と、
前記第１の辺を高さとし、前記第２の辺と前記第４の辺との和を幅とした補正画像となるように、前記元画像の高さ及び幅のうちの少なくともいずれか一方を調整する縦横比調整部と、
前記左眼用偏向部上に前記左眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記左眼用歪画像と反対向きに歪ませた左眼用補正画像、前記右眼用偏向部上に前記右眼用画像が表示されるように前記補正画像を前記右眼用歪画像と反対向きに歪ませた右眼用補正画像を生成する歪補正部と、
前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用矩形領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用矩形領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる出力画像制御部とを含む
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項２３】
前記矩形領域決定部は、前記左眼用歪画像の短辺が前記右眼用画像の長辺に含まれ、且つ前記右眼用画像の短辺が前記左眼用歪画像の長辺に含まれるように、前記左眼用画像と前記右眼用歪画像とを重ね合わせたときに、前記第２及び第４の辺が、前記左眼用歪画像及び前記右眼用歪画像それぞれの斜辺の交点を通る直線となるように、前記左眼用矩形領域及び前記右眼用矩形領域を決定する
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記制御部は、
前記第１の辺の対辺を長辺とし、前記左眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第４の辺より短い左眼用残領域、及び前記第３の辺を長辺とし、前記右眼用歪画像の斜辺の一部を斜辺とする台形形状であって、高さが前記第２の辺より短い右眼用残領域を決定する残領域決定部を含み、
前記出力画像制御部は、さらに、前記左眼用補正画像のうちの前記左眼用残領域に対応する部分を前記左眼用画像出力部に出力させ、且つ前記右眼用補正画像のうちの前記右眼用残領域に対応する部分を前記右眼用画像出力部に出力させる
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記左眼用残領域、及び前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させ、且つ前記右眼用残領域、及び前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重なる領域のうちの少なくともいずれか一方の輝度を低下させる
請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記出力画像制御部は、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御することによって、前記右眼用矩形領域のうちの前記左眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させ、且つ前記左眼用矩形領域のうちの前記右眼用残領域に重ならない領域の輝度を増大させる
請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記矩形領域決定部は、前記補正画像の幅と高さとが、１６：９または４：３の比率となるように前記左眼矩形領域および前記右眼矩形領域の形状を決定する
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２８】
前記矩形領域決定部は、ユーザの左右の眼の視力の差が一定値以上の場合に、視力の高い方の眼に対応する矩形領域が最大、且つ視力の低い方の眼に対応する矩形領域が０になるように、前記左眼矩形領域と前記右眼矩形領域の形状を決定し、
前記残領域決定部は、視力の高い方の眼に対応する残領域が０、且つ視力の低い方の眼に対応する残領域が最大になるように、前記左眼残領域と前記右眼残領域の形状を決定する
請求項２２記載の画像表示装置。
【請求項２９】
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、
前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、
前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとを備える
画像表示方法。
【請求項３０】
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力ステップと、
前記左眼用画像出力ステップで出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向ステップと、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力ステップと、
前記右眼用画像出力ステップで出力された前記右眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向ステップと、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、画像の解像度、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させる
プログラム。
【請求項３１】
元画像の一部又は全部を構成する左眼用画像を出力する左眼用画像出力部と、
前記左眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの左眼に向かう方向へ偏向する左眼用偏向部と、
元画像の一部又は全部を構成する右眼用画像を出力する右眼用画像出力部と、
前記右眼用画像出力部で出力された前記左眼用画像をユーザの右眼に向かう方向へ偏向する右眼用偏向部と、
融像効果によって前記左眼用画像と前記右眼用画像とからユーザが前記元画像を認識できるように、画素の位置、画像の形状、画像の大きさ、及び表示フレームレートのうちの少なくとも一つを互いに異ならせた前記左眼用画像及び前記右眼用画像を出力するように、前記左眼用画像出力部及び前記右眼用画像出力部を制御する制御部とを備える
集積回路。
【請求項３２】
請求項１に記載の画像表示装置と、
ユーザの左眼の位置に配置され、ユーザの左眼に対面する位置に前記左眼用偏向部を有する左眼用レンズと、
ユーザの右眼の位置に配置され、ユーザの右眼に対面する位置に前記右眼用偏向部を有する右眼用レンズと、
一端が前記左眼用レンズに連結され、他端がユーザの左側頭部に固定される左側テンプルと、
一端が前記右眼用レンズに連結され、他端がユーザの右側頭部に固定される右側テンプルと
を備える眼鏡型ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３３】
請求項１に記載の画像表示装置と、
前記左眼用偏向部偏向部及び前記右眼用偏向部を有するフロントガラスと
を備える自動車。
【請求項３４】
請求項１に記載の画像表示装置と、
前記左眼用偏向部を有する左眼用接眼レンズと、
前記右眼用偏向部を有する右眼用接眼レンズと
を備える双眼鏡。
【請求項３５】
請求項１に記載の画像表示装置と、
前記表示装置を収納する筐体と、
前記筐体の表面に前記左眼用偏向部及び前記右眼用偏向部によって構成される表示面と
を備える卓上型ディスプレイ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
2009066465.tif 000167
【図６】
2009066465.tif 000168
【図７Ａ】
2009066465.tif 000169
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
2009066465.tif 000171
【図８Ａ】
2009066465.tif 000172
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
2009066465.tif 000175
【図９Ｂ】
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【図１０】
2009066465.tif 000177
【図１１】
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【図１２】
2009066465.tif 000179
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2009066465.tif 000183
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
2009066465.tif 000187
【図１８Ｂ】
2009066465.tif 000188
【図１８Ｃ】
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【図１９】
2009066465.tif 000190
【図２０】
2009066465.tif 000191
【図２１】
2009066465.tif 000192
【図２２】
2009066465.tif 000193
【図２３】
2009066465.tif 000194
【図２４】
2009066465.tif 000195
【図２５】
2009066465.tif 000196
【図２６】
2009066465.tif 000197
【図２７】
2009066465.tif 000198
【図２８】
2009066465.tif 000199
【図２９】
2009066465.tif 000200
【図３０】
2009066465.tif 000201
【図３１】
2009066465.tif 000202
【図３２】
2009066465.tif 000203
【図３３】
2009066465.tif 000204
【図３４】
2009066465.tif 000205
【図３５】
2009066465.tif 000206
【図３６Ａ】
2009066465.tif 000207
【図３６Ｂ】
2009066465.tif 000208
【図３７】
2009066465.tif 000209
【図３８】
2009066465.tif 000210
【図３９】
2009066465.tif 000211
【図４０】
2009066465.tif 000212
【図４１】
2009066465.tif 000213
【図４２】
2009066465.tif 000214
【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
2009066465.tif 000218
【図４７】
2009066465.tif 000219
【図４８】
2009066465.tif 000220
【図４９】
2009066465.tif 000221
【図５０】
2009066465.tif 000222
【図５１】
2009066465.tif 000223
【図５２】
2009066465.tif 000224
【図５３】
2009066465.tif 000225
【図５４】
2009066465.tif 000226
【図５５】
2009066465.tif 000227
【図５６Ａ】
2009066465.tif 000228
【図５６Ｂ】
2009066465.tif 000229
【図５６Ｃ】
2009066465.tif 000230
【図５７】
2009066465.tif 000231
【図５８】
2009066465.tif 000232
【図５９】
2009066465.tif 000233
【図６０】
2009066465.tif 000234
【図６１】
2009066465.tif 000235
【図６２】
2009066465.tif 000236
【図６３】
2009066465.tif 000237
【図６４】
2009066465.tif 000238
【図６５】
2009066465.tif 000239
【図６６】
2009066465.tif 000240
【図６７】
2009066465.tif 000241
【図６８】
2009066465.tif 000242
【図６９】
2009066465.tif 000243
【図７０】
2009066465.tif 000244
【図７１】
2009066465.tif 000245
【図７２】
2009066465.tif 000246
【図７３】
2009066465.tif 000247
【図７４】
2009066465.tif 000248
【図７５】
2009066465.tif 000249
【図７６】
2009066465.tif 000250
【図７７】
2009066465.tif 000251
【図７８】
2009066465.tif 000252
【図７９】
2009066465.tif 000253
【図８０】
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【国際調査報告】
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