(57)【要約】【課題】できるだけ簡易な構成で、使用者の目の負担を軽減する。【解決手段】表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する制御部１５０と、表示領域ＶＲに表示される画像に対して使用者が知覚する視認距離を表現する距離情報と、距離情報に対応付けられ、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置または表示位置の移動量とを含む表示位置テーブル１６４を記憶する記憶部１６０と、を備え、制御部１５０は、操作部１１０により受け付けた操作に基づいて距離情報を選択し、選択した距離情報に対し表示位置テーブル１６４によって対応付けられた画像の表示位置または表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する、ＨＭＤ１００。【選択図】図５
2019053644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部と、
入力を受け付ける入力部と、
前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する制御部と、
前記表示領域に表示される画像に対して前記使用者が知覚する視認距離を表現する距離情報と、前記距離情報に対応付けられ、前記表示領域に表示される画像の表示位置または表示位置の移動量とを含む表示位置情報を記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記入力部により受け付けた入力に基づき前記距離情報を選択し、選択した前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置または表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、頭部装着型表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記入力部により受け付けた入力により前記距離情報が指定された場合に、指定された前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置または表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、請求項１記載の頭部装着型表示装置。
【請求項３】
前記記憶部は、前記頭部装着型表示装置の利用状況に関する利用情報と、前記距離情報とを対応付けて記憶し、
前記制御部は、前記入力部により受け付けた入力により前記利用情報が指定された場合に、指定された前記利用情報に対応する前記距離情報を特定し、特定した前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置または表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、請求項１記載の頭部装着型表示装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記頭部装着型表示装置の利用状況に関する利用情報と、前記距離情報とを対応付けて記憶し、
前記制御部は、前記頭部装着型表示装置の利用状況を判定し、判定した利用状況に該当する前記利用情報に対応付けて前記記憶部に記憶された前記距離情報を特定し、特定した前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置または表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、請求項１記載の頭部装着型表示装置。
【請求項５】
前記距離情報は、視認距離を段階的に表現する自然言語で構成される情報である、請求項１から４のいずれか１項に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項６】
前記距離情報は、少なくとも、近い、普通、遠い、のいずれかの語を用いて前記使用者が知覚する視認距離を表現する情報である、請求項５記載の頭部装着型表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記表示位置情報に含まれる前記距離情報を前記表示部により表示させた状態で、前記入力部により受け付けた入力により指定される前記距離情報に基づき、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項８】
前記表示部は、前記使用者の左眼に対応する左表示領域と、前記使用者の右眼に対応する右表示領域とを有し、前記左表示領域及び前記右表示領域の各々に画像を表示し、
前記制御部は、前記左表示領域に表示される画像の表示位置、及び、前記右表示領域に表示される画像の表示位置を、それぞれ制御する、請求項１から７のいずれか１項に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項９】
使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部と、
少なくとも前記表示部を透過して視認される範囲でマーカーを検出する検出部と、
前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置に基づいて、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、頭部装着型表示装置。
【請求項１０】
前記検出部により検出される前記マーカーの検出位置と、前記表示領域に表示される画像の表示位置または表示位置の移動量とを関係付ける表示制御情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置に基づき、前記記憶部に記憶される前記表示制御情報を用いて、前記表示領域に表示される画像の表示位置または表示位置の移動量を求めることにより、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、請求項９記載の頭部装着型表示装置。
【請求項１１】
入力を受け付ける入力部を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置と、前記入力部により受け付けた入力に基づき決定される前記画像の表示位置と、を関連付ける前記表示制御情報を生成し、前記記憶部に記憶させる、請求項１０記載の頭部装着型表示装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記表示領域に表示される画像に対して前記使用者が知覚する視認距離が異なるように、前記表示領域に表示される画像の表示位置を複数段階に変更し、
前記入力部により受け付けた入力に基づき選択される表示位置と、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置と、を関連付ける前記表示制御情報を生成し、前記記憶部に記憶させる、請求項１１記載の頭部装着型表示装置。
【請求項１３】
使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部を備える頭部装着型表示装置の制御方法であって、
前記表示領域に表示される画像に対して前記使用者が知覚する視認距離を表現する距離情報と、前記距離情報に対応付けられ、前記表示領域に表示される画像の表示位置または表示位置の移動量とを含む表示位置情報を予め記憶し、
入力部によって入力を受け付け、
前記入力部により受け付けた入力により前記距離情報が指定された場合に、指定された前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置または表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、頭部装着型表示装置の制御方法。
【請求項１４】
使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部を備える頭部装着型表示装置の制御方法であって、
少なくとも前記表示部を透過して視認される範囲でマーカーを検出し、
検出した前記マーカーの検出位置に基づいて、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する、頭部装着型表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着型表示装置、及び頭部装着型表示装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用者の頭部に装着され、実空間を視認可能に画像を表示する頭部装着型表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この頭部装着型表示装置の使用者は、実空間の物体と、頭部装着型表示装置が表示する画像とを両方同時に視認することができる。このため、使用者が、頭部装着型表示装置が表示する画像と、実空間の物体との両方を注視する場合に、画像と実空間の物体との焦点距離の差が大きいと、画像と物体とを両方同時に見ることができなかったり、又は画像が二重に見えたりして、使用者の目の負担となる。
特許文献１の頭部装着型表示装置は、距離を取得する距離取得部と、使用者の視線方向を検出する視線方向検出部と、外景を撮影する外景撮影部と、支援画像を表示させる支援画像表示制御部とを備える。支援画像表示制御部は、外景撮影部の撮影画像から人物の顔を検出して、視線方向検出部により検出される使用者の視線方向に存在する顔を物体として選択する。また、支援画像表示制御部は、距離取得部により取得された距離に対応した長さとなるように支援画像の焦点距離を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の頭部装着型表示装置は、使用者の視線方向を検して、対象の物体を選択する構成であるため、処理が複雑になる場合がある。このため、より簡単に、表示される画像の表示位置を調整したいというニーズがある。
本発明は、できるだけ簡易な構成で、使用者の目の負担を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部と、入力を受け付ける入力部と、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する制御部と、前記表示領域に表示される画像に対して前記使用者が知覚する視認距離を表現する距離情報と、前記距離情報に対応付けられ、前記表示領域に表示される画像の表示位置又は表示位置の移動量とを含む表示位置情報を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記入力部により受け付けた入力に基づき前記距離情報を選択し、選択した前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、選択された距離情報に対応した位置に画像が表示される。このため、選択された距離情報が示す距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０００６】
また、本発明は、前記制御部は、前記入力部により受け付けた入力により前記距離情報が指定された場合に、指定された前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、指定された距離情報に対応した位置に画像が表示される。このため、選択された距離情報が示す距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０００７】
また、本発明は、前記記憶部は、前記頭部装着型表示装置の利用状況に関する利用情報と、前記距離情報とを対応付けて記憶し、前記制御部は、前記入力部により受け付けた入力により前記利用情報が指定された場合に、指定された前記利用情報に対応する前記距離情報を特定し、特定した前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、指定された利用状況に対応した位置に画像が表示される。このため、指定された利用状況に対応した距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０００８】
また、本発明は、前記記憶部は、前記頭部装着型表示装置の利用状況に関する利用情報と、前記距離情報とを対応付けて記憶し、前記制御部は、前記頭部装着型表示装置の利用状況を判定し、判定した利用状況に該当する前記利用情報に対応付けて前記記憶部に記憶された前記距離情報を特定し、特定した前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、使用者の利用状況を特定し、特定した利用状況に対応付けられた表示位置に画像が表示される。このため、利用状況に対応付けられた距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記距離情報は、視認距離を段階的に表現する自然言語で構成される情報である。
この構成によれば、視認距離の選択が容易になり、表示領域に表示される画像の表示位置の調整を簡易に行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、前記距離情報は、少なくとも、近い、普通、遠い、のいずれかの語を用いて前記使用者が知覚する視認距離を表現する情報である。
この構成によれば、視認距離の選択が容易になり、表示領域に表示される画像の表示位置の調整を簡易に行うことができる。
【００１１】
また、本発明は、前記制御部は、前記表示位置情報に含まれる前記距離情報を前記表示部により表示させた状態で、前記入力部により受け付けた入力により指定される前記距離情報に基づき、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、距離情報が表示されているので、表示された画像との焦点距離差が大きい場合に、適切な距離情報を選択することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記表示部は、前記使用者の左眼に対応する左表示領域と、前記使用者の右眼に対応する右表示領域とを有し、前記左表示領域及び前記右表示領域の各々に画像を表示し、前記制御部は、前記左表示領域に表示される画像の表示位置、及び、前記右表示領域に表示される画像の表示位置を、それぞれ制御する。
この構成によれば、表示部が表示する画像の表示位置を最適に調整することができる。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明は、使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部と、少なくとも前記表示部を透過して視認される範囲でマーカーを検出する検出部と、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置に基づいて、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、マーカーの検出位置に基づいて、画像の表示位置が制御される。このため、検出されたマーカーの位置に対応する距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記検出部により検出される前記マーカーの検出位置と、前記表示領域に表示される画像の表示位置又は表示位置の移動量とを関係付ける表示制御情報を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置に基づき、前記記憶部に記憶される前記表示制御情報を用いて、前記表示領域に表示される画像の表示位置又は表示位置の移動量を求めることにより、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、マーカーの検出位置に基づいて画像の表示位置を好適に制御することができる。
【００１５】
また、本発明は、入力を受け付ける入力部を備え、前記制御部は、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置と、前記入力部により受け付けた入力に基づき決定される前記画像の表示位置と、を関連付ける前記表示制御情報を生成し、前記記憶部に記憶させる。
この構成によれば、簡易な構成で、マーカーの検出位置と、画像の表示位置とを対応付けた表示制御情報を生成することができる。また、使用者の距離感覚に基づいて画像の表示位置を設定することができる。
【００１６】
また、本発明は、前記制御部は、前記表示領域に表示される画像に対して前記使用者が知覚する視認距離が異なるように、前記表示領域に表示される画像の表示位置を複数段階に変更し、前記入力部により受け付けた入力に基づき選択される表示位置と、前記検出部により検出された前記マーカーの検出位置と、を関連付ける前記表示制御情報を生成し、前記記憶部に記憶させる。
この構成によれば、マーカーの検出位置に基づいて、使用者が知覚する視認距離が異なる位置に画像を表示させることができる。
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明は、使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部を備える頭部装着型表示装置の制御方法であって、前記表示領域に表示される画像に対して前記使用者が知覚する視認距離を表現する距離情報と、前記距離情報に対応付けられ、前記表示領域に表示される画像の表示位置又は表示位置の移動量とを含む表示位置情報を予め記憶し、
入力部によって入力を受け付け、前記入力部により受け付けた入力により前記距離情報が指定された場合に、指定された前記距離情報に対し前記表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、選択された距離情報に対応した位置に画像が表示される。このため、選択された距離情報が示す距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明は、使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、前記外景と重畳する表示領域に画像を表示する表示部を備える頭部装着型表示装置の制御方法であって、少なくとも前記表示部を透過して視認される範囲でマーカーを検出し、検出した前記マーカーの検出位置に基づいて、前記表示領域に表示される画像の表示位置を制御する。
この構成によれば、マーカーの検出位置に基づいて、画像の表示位置が制御される。このため、検出されたマーカーの位置に対応する距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＨＭＤの外観図。
【図２】ＨＭＤの光学系の構成を示す要部平面図。
【図３】画像表示部の構成を示す斜視図。
【図４】ＨＭＤのブロック図。
【図５】制御装置の機能ブロック図。
【図６】表示位置テーブルを示す図。
【図７】表示位置テーブルを示す図。
【図８】基準領域の大きさと、射出領域の大きさとの関係を示す図。
【図９】表示ユニットから射出された画像光により形成される像について説明するための説明図。
【図１０】視野範囲及び表示領域を示す図。
【図１１】制御部の動作を示すフローチャート。
【図１２】制御部の動作を示すフローチャート。
【図１３】制御部の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用したＨＭＤ（Head Mounted Display：頭部装着型表示装置）１００の外観構成を示す説明図である。ＨＭＤ１００は、制御装置１０と画像表示部２０とを備える表示装置である。画像表示部２０は、本発明の「表示部」に相当する。
【００２１】
制御装置１０は、使用者の操作を受け付ける操作部を備え、使用者がＨＭＤ１００を操作するコントローラーとして機能する。制御装置１０は、使用者の操作を受け付けて、受け付けた操作に応じて画像表示部２０を制御する。画像表示部２０は、使用者の頭部に装着され、使用者に虚像を視認させる。使用者とは、画像表示部２０を頭部に装着した者をいう。
【００２２】
制御装置１０は、図１に示すように平たい箱形のケース１０Ａ（筐体又は本体ともいえる）を備える。ケース１０Ａには、操作ボタン１１、ＬＥＤインジケーター１２、トラックパッド１４、上下キー１５、切替スイッチ１６及び電源スイッチ１８の各部を備える。操作ボタン１１、上下キー１５、切替スイッチ１６及び電源スイッチ１８を総称して操作子１３（図４）という。使用者は、操作子１３やトラックパッド１４を操作することによりＨＭＤ１００を操作できる。
【００２３】
操作ボタン１１は、メニューキー、ホームキー、戻るキー等を含み、特に、これらのキーやスイッチのうち押圧操作により変位するものを含む。ＬＥＤインジケーター１２は、ＨＭＤ１００の動作状態に対応して点灯し、又は点滅する。
【００２４】
トラックパッド１４は、接触操作を検出する操作面を有し、操作面に対する操作に応じて操作信号を出力する。トラックパッド１４の操作面における操作の検出方式は、静電式、圧力検出式、光学式等、種々の検出方式を採用できる。
【００２５】
上下キー１５は、右イヤホン３２及び左イヤホン３４から出力される音量の増減の指示入力や、画像表示部２０の表示の明るさの増減の指示入力に利用される。切替スイッチ１６は、上下キー１５の操作に対応する入力を切り替えるスイッチである。電源スイッチ１８は、ＨＭＤ１００の電源のオン／オフを切り替えるスイッチであり、例えばスライドスイッチにより構成される。
【００２６】
画像表示部２０は、使用者の頭部に装着される装着体であり、本実施形態では眼鏡形状を有する。画像表示部２０は、右保持部２１と、左保持部２３と、前部フレーム２７とを有する本体に、右表示ユニット２２、左表示ユニット２４、右導光板２６及び左導光板２８を備える。
【００２７】
右保持部２１及び左保持部２３は、それぞれ、前部フレーム２７の両端部から後方に延び、眼鏡のテンプル（つる）のように、使用者の頭部に画像表示部２０を保持する。ここで、前部フレーム２７の両端部のうち、画像表示部２０の装着状態において使用者の右側に位置する端部を端部ＥＲとし、使用者の左側に位置する端部を端部ＥＬとする。右保持部２１は、前部フレーム２７の端部ＥＲから、画像表示部２０の装着状態において使用者の右側頭部に対応する位置まで延伸して設けられる。左保持部２３は、端部ＥＬから、画像表示部２０の装着状態において使用者の左側頭部に対応する位置まで延伸して設けられる。
【００２８】
右導光板２６及び左導光板２８は、前部フレーム２７に設けられる。右導光板２６は、画像表示部２０の装着状態において使用者の右眼の眼前に位置し、右眼に画像を視認させる。左導光板２８は、画像表示部２０の装着状態において使用者の左眼の眼前に位置し、左眼に画像を視認させる。
【００２９】
前部フレーム２７は、右導光板２６の一端と左導光板２８の一端とを互いに連結した形状を有し、この連結位置は、使用者が画像表示部２０を装着する装着状態で、使用者の眉間に対応する。前部フレーム２７は、右導光板２６と左導光板２８との連結位置において、画像表示部２０の装着状態で使用者の鼻に当接する鼻当て部を設けてもよい。この場合、鼻当て部と、右保持部２１及び左保持部２３とにより画像表示部２０を使用者の頭部に保持できる。また、右保持部２１及び左保持部２３に、画像表示部２０の装着状態において使用者の後頭部に接するベルト（図示略）を連結してもよく、この場合、ベルトによって画像表示部２０を使用者の頭部に保持できる。
【００３０】
右表示ユニット２２は、右導光板２６による画像の表示を実現する。右表示ユニット２２は、右保持部２１に設けられ、装着状態において使用者の右側頭部の近傍に位置する。左表示ユニット２４は、左導光板２８による画像の表示を実現する。左表示ユニット２４は、左保持部２３に設けられ、装着状態において使用者の左側頭部の近傍に位置する。
【００３１】
右導光板２６及び左導光板２８は、光透過性の樹脂等によって形成される光学部であり、例えばプリズムによって構成される。右導光板２６及び左導光板２８は、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４が出力する画像光を使用者の眼に導く。
【００３２】
右導光板２６及び左導光板２８の表面には、調光板（図示略）を設けてもよい。調光板は、光の波長域により透過率が異なる薄板上の光学素子であり、いわゆる波長フィルターとして機能する。調光板は、例えば、使用者の眼の側と反対の側である前部フレーム２７の表側を覆うように配置される。この調光板の光学特性を適宜選択することにより、可視光、赤外光及び紫外光等の任意の波長域の光の透過率を調整することができ、外部から右導光板２６及び左導光板２８に入射し、右導光板２６及び左導光板２８を透過する外光の光量を調整できる。
【００３３】
画像表示部２０は、外光を透過することにより外景を視認させる透過型の表示装置である。画像表示部２０は、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４がそれぞれ生成する画像光を、右導光板２６及び左導光板２８に導く。右導光板２６及び左導光板２８に導かれた画像光は使用者の右眼と左眼に入射され、使用者に虚像を視認させる。これにより、画像表示部２０は画像を表示する。画像表示部２０を頭部に装着した使用者の視野範囲ＦＶにおいて、画像表示部２０が画像を表示可能な領域を表示領域ＶＲという。
【００３４】
使用者の前方から、右導光板２６及び左導光板２８を透過して外光が使用者の眼に入射する場合、使用者の眼には、虚像を構成する画像光及び外光が入射されることとなり、虚像の視認性が外光の強さに影響される。このため、例えば前部フレーム２７に調光板を装着し、調光板の光学特性を適宜選択又は調整することによって、虚像の視認のしやすさを調整できる。典型的な例では、ＨＭＤ１００を装着した使用者が少なくとも外の景色を視認できる程度の光透過性を有する調光板を用いることができる。また、調光板を用いると、右導光板２６及び左導光板２８を保護し、右導光板２６及び左導光板２８の損傷や汚れの付着等を抑制する効果が期待できる。調光板は、前部フレーム２７、又は、右導光板２６及び左導光板２８のそれぞれに対して着脱可能に構成してもよく、複数種類の調光板を交換して装着可能としてもよい。また、調光板を設けない構成の画像表示部２０としてもよい。
【００３５】
画像表示部２０の前部フレーム２７には、カメラ６１が配設される。カメラ６１の構成及び配置は、使用者が画像表示部２０を装着した状態で視認する外景を撮像するように決められる。外景とは、画像表示部２０を頭部に装着した使用者の視線方向の外部の景色をいう。例えば、カメラ６１は、前部フレーム２７の前面において、右導光板２６及び左導光板２８を透過する外光を遮らない位置に設けられる。図１に示す例では、カメラ６１は、前部フレーム２７の端部ＥＲ側に配置される。カメラ６１は、本発明の「入力部」に相当する。
【００３６】
カメラ６１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子及び撮像レンズ等を備えるデジタルカメラである。本実施形態では、カメラ６１は単眼カメラであるが、ステレオカメラで構成してもよい。カメラ６１は、ＨＭＤ１００の表側方向、換言すれば、ＨＭＤ１００を装着した状態における使用者の視界方向の少なくとも一部の外景を撮像する。別の表現では、カメラ６１は、使用者の視界と重なる範囲又は方向を撮像し、使用者が注視する方向を撮像する。カメラ６１の画角の方向及び広さは適宜設定可能である。本実施形態では、後述するように、カメラ６１の画角が、使用者が右導光板２６及び左導光板２８を通して視認する外界を含む。より好ましくは、カメラ６１の画角は、右導光板２６及び左導光板２８を透過して視認可能な使用者の視界の全体を撮像できるように設定される。
【００３７】
カメラ６１は、制御部１５０が備える撮像制御部１５３（図５）の制御に従って撮像を実行する。
メインプロセッサー１４０は、電源スイッチ１８がオンされ、電源部１３０の電源供給を受けて起動すると、電源部１３０にカメラ６１への電源供給を開始させ、カメラ６１の電源をオンさせる。
【００３８】
ＨＭＤ１００は、予め設定された測定方向に位置する測定対象物までの距離を検出する距離センサー（図示略）を備えてもよい。距離センサーは、例えば、前部フレーム２７において右導光板２６と左導光板２８との連結部分に配置できる。この場合、画像表示部２０の装着状態において、距離センサーの位置は、水平方向では使用者の両眼のほぼ中間であり、鉛直方向では使用者の両眼より上である。距離センサーの測定方向は、例えば、前部フレーム２７の表側方向とすることができ、言い換えればカメラ６１の撮像方向と重複する方向である。距離センサーは、例えば、ＬＥＤやレーザーダイオード等の光源と、光源が発する光が測定対象物に反射する反射光を受光する受光部とを有する構成とすることができる。距離センサーは、制御部１５０の制御に従い、三角測距処理や時間差に基づく測距処理を実行すればよい。また、距離センサーは、超音波を発する音源と、測定対象物で反射する超音波を受信する検出部とを備える構成としてもよい。この場合、距離センサーは、制御部１５０の制御に従い、超音波の反射までの時間差に基づき測距処理を実行すればよい。
【００３９】
図２は、画像表示部２０が備える光学系の構成を示す要部平面図である。図２には説明のため使用者の左眼ＬＥ及び右眼ＲＥを図示する。
図２に示すように、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４は、左右対称に構成される。右表示ユニット２２は、使用者の右眼ＲＥに画像を視認させる構成として、画像光を発するＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ユニット２２１と、ＯＬＥＤユニット２２１が発する画像光Ｌを導くレンズ群等を備えた右光学系２５１とを備える。画像光Ｌは、右光学系２５１により右導光板２６に導かれる。
【００４０】
ＯＬＥＤユニット２２１は、ＯＬＥＤパネル２２３と、ＯＬＥＤパネル２２３を駆動するＯＬＥＤ駆動回路２２５とを有する。ＯＬＥＤパネル２２３は、有機エレクトロルミネッセンスにより発光してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光をそれぞれ発する発光素子を、マトリクス状に配置して構成される自発光型の表示パネルである。ＯＬＥＤパネル２２３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの素子を１個ずつ含む単位を１画素として、複数の画素を備え、マトリクス状に配置される画素により画像を形成する。ＯＬＥＤ駆動回路２２５は、制御部１５０（図５）の制御に従って、ＯＬＥＤパネル２２３が備える発光素子の選択及び発光素子への通電を実行して、ＯＬＥＤパネル２２３の発光素子を発光させる。ＯＬＥＤ駆動回路２２５は、ＯＬＥＤパネル２２３の裏面すなわち発光面の裏側に、ボンディング等により固定される。ＯＬＥＤ駆動回路２２５は、例えばＯＬＥＤパネル２２３を駆動する半導体デバイスで構成され、ＯＬＥＤパネル２２３の裏面に固定される基板（図示略）に実装されてもよい。この基板には温度センサー２１７が実装される。
なお、ＯＬＥＤパネル２２３は、白色に発光する発光素子をマトリクス状に配置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応するカラーフィルターを重ねて配置する構成であってもよい。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光をそれぞれ放射する発光素子に加え、Ｗ（白）の光を発する発光素子を備えるＷＲＧＢ構成のＯＬＥＤパネル２２３を用いてもよい。
【００４１】
右光学系２５１は、ＯＬＥＤパネル２２３から射出された画像光Ｌを並行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより並行状態の光束にされた画像光Ｌは、右導光板２６に入射する。右導光板２６の内部において光を導く光路には、画像光Ｌを反射する複数の反射面が形成される。画像光Ｌは、右導光板２６の内部で複数回の反射を経て右眼ＲＥ側に導かれる。右導光板２６には、右眼ＲＥの眼前に位置するハーフミラー２６１（反射面）が形成される。画像光Ｌは、ハーフミラー２６１で反射して右眼ＲＥに向けて右導光板２６から射出され、この画像光Ｌが右眼ＲＥの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。
【００４２】
また、左表示ユニット２４は、使用者の左眼ＬＥに画像を視認させる構成として、画像光を発するＯＬＥＤユニット２４１と、ＯＬＥＤユニット２４１が発する画像光Ｌを導くレンズ群等を備えた左光学系２５２とを備える。画像光Ｌは、左光学系２５２により左導光板２８に導かれる。
【００４３】
ＯＬＥＤユニット２４１は、ＯＬＥＤパネル２４３と、ＯＬＥＤパネル２４３を駆動するＯＬＥＤ駆動回路２４５とを有する。ＯＬＥＤパネル２４３は、ＯＬＥＤパネル２２３と同様に構成される自発光型の表示パネルである。ＯＬＥＤ駆動回路２４５は、制御部１５０（図５）の制御に従って、ＯＬＥＤパネル２４３が備える発光素子の選択及び発光素子への通電を実行して、ＯＬＥＤパネル２４３の発光素子を発光させる。ＯＬＥＤ駆動回路２４５は、ＯＬＥＤパネル２４３の裏面すなわち発光面の裏側に、ボンディング等により固定される。ＯＬＥＤ駆動回路２４５は、例えばＯＬＥＤパネル２４３を駆動する半導体デバイスで構成され、ＯＬＥＤパネル２４３の裏面に固定される基板（図示略）に実装されてもよい。この基板には、温度センサー２３９が実装される。
【００４４】
左光学系２５２は、ＯＬＥＤパネル２４３から射出された画像光Ｌを並行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより並行状態の光束にされた画像光Ｌは、左導光板２８に入射する。左導光板２８は、画像光Ｌを反射する複数の反射面が形成された光学素子であり、例えばプリズムである。画像光Ｌは、左導光板２８の内部で複数回の反射を経て左眼ＬＥ側に導かれる。左導光板２８には、左眼ＬＥの眼前に位置するハーフミラー２８１（反射面）が形成される。画像光Ｌは、ハーフミラー２８１で反射して左眼ＬＥに向けて左導光板２８から射出され、この画像光Ｌが左眼ＬＥの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。
【００４５】
この構成によれば、ＨＭＤ１００は、シースルー型の表示装置として機能する。すなわち、使用者の右眼ＲＥには、ハーフミラー２６１で反射した画像光Ｌと、右導光板２６を透過した外光ＯＬとが入射する。また、左眼ＬＥには、ハーフミラー２８１で反射した画像光Ｌと、ハーフミラー２８１を透過した外光ＯＬとが入射する。このように、ＨＭＤ１００は、内部で処理した画像の画像光Ｌと外光ＯＬとを重ねて使用者の眼に入射させる。使用者にとっては、右導光板２６及び左導光板２８を透かして外景が見え、この外景に重ねて、又は外景の周辺に画像光Ｌによる画像が視認可能に表示される。ハーフミラー２６１、２８１は、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４がそれぞれ出力する画像光を反射して画像を取り出す画像取り出し部である。
【００４６】
なお、左光学系２５２と左導光板２８とを総称して「左導光部」とも呼び、右光学系２５１と右導光板２６とを総称して「右導光部」と呼ぶ。右導光部及び左導光部の構成は上記の例に限定されず、画像光を用いて使用者の眼前に虚像を形成する限りにおいて任意の方式を用いることができ、例えば、回折格子を用いても良いし、半透過反射膜を用いても良い。
【００４７】
図１に戻り、制御装置１０及び画像表示部２０は、接続ケーブル４０により接続される。接続ケーブル４０は、ケース１０Ａの下部に設けられるコネクター（図示略）に着脱可能に接続され、左保持部２３の先端から、画像表示部２０の内部に設けられる各種回路に接続する。接続ケーブル４０は、デジタルデータを伝送するメタルケーブル又は光ファイバーケーブルを有し、アナログ信号を伝送するメタルケーブルを有していてもよい。接続ケーブル４０の途中には、コネクター４６が設けられる。コネクター４６は、ステレオミニプラグを接続するジャックであり、コネクター４６及び制御装置１０は、例えばアナログ音声信号を伝送するラインで接続される。図１に示す構成例では、ステレオヘッドホンを構成する右イヤホン３２と左イヤホン３４、及びマイク６３を有するヘッドセット３０が、コネクター４６に接続される。
制御装置１０と画像表示部２０とを無線接続してもよい。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）を含む）等の規格に準拠した無線通信により、制御装置１０と画像表示部２０とが制御信号やデータを相互に送受信する構成としてもよい。
【００４８】
マイク６３は、例えば図１に示すように、マイク６３の集音部が使用者の視線方向を向くように配置され、音声を集音して、音声信号を音声インターフェイス１８０（図４）に出力する。マイク６３は、例えばモノラルマイクであってもステレオマイクであってもよく、指向性を有するマイクであってもよいし、無指向性のマイクであってもよい。
【００４９】
図３は、画像表示部２０の構成を示す斜視図であり、画像表示部２０を使用者の頭部側から見た要部構成を示す。この図３は、画像表示部２０の使用者の頭部に接する側、言い換えれば使用者の右眼ＲＥ及び左眼ＬＥに見える側である。別の言い方をすれば、右導光板２６及び左導光板２８の裏側が見えている。
図３では、使用者の右眼ＲＥに画像光を照射するハーフミラー２６１、及び左眼ＬＥに画像光を照射するハーフミラー２８１が、略四角形の領域として見える。また、ハーフミラー２６１、２８１を含む右導光板２６及び左導光板２８の全体が、上述したように外光を透過する。このため、使用者には、右導光板２６及び左導光板２８の全体を透過して外景が視認され、ハーフミラー２６１、２８１の位置に矩形の表示画像が視認される。
【００５０】
カメラ６１は、画像表示部２０において右側の端部に配置され、使用者の両眼が向く方向、すなわち使用者にとっての前方を撮像する。カメラ６１の光軸は、右眼ＲＥ及び左眼ＬＥの視線方向を含む方向とされる。使用者がＨＭＤ１００を装着した状態で視認できる外景は、無限遠とは限らない。例えば、使用者が両眼で、使用者の前方に位置する対象物を注視する場合、使用者から対象物までの距離は、３０ｃｍ〜１０ｍ程度であることが多く、１ｍ〜４ｍ程度であることがより多い。そこで、ＨＭＤ１００について、通常使用時における使用者から対象物までの距離の上限、及び下限の目安を定めてもよい。この目安は調査や実験により求めてもよいし、使用者が設定してもよい。カメラ６１の光軸及び画角は、通常使用時における対象物までの距離が、設定された上限の目安に相当する場合、及び下限の目安に相当する場合に、この対象物が画角に含まれるように設定されることが好ましい。
【００５１】
一般に、人間の視野角は水平方向におよそ２００度、垂直方向におよそ１２５度とされ、そのうち情報受容能力に優れる有効視野は水平方向に３０度、垂直方向に２０度程度である。さらに、人間が注視する注視点が迅速に安定して見える安定注視野は、水平方向に６０〜９０度、垂直方向に４５度〜７０度程度とされている。注視点が使用者の前方に位置する対象物であるとき、使用者の視野において、右眼ＲＥ及び左眼ＬＥのそれぞれの視線を中心として水平方向に３０度、垂直方向に２０度程度が有効視野である。また、水平方向に６０〜９０度、垂直方向に４５度〜７０度程度が安定注視野であり、水平方向に約２００度、垂直方向に約１２５度が視野角となる。さらに、使用者が右導光板２６及び左導光板２８を透過して視認する実際の視野を、実視野（ＦＯＶ：Field Of View）と呼ぶことができる。図１及び図２に示す本実施形態の構成で、実視野は、右導光板２６及び左導光板２８を透過して使用者が視認する実際の視野に相当する。実視野は、視野角及び安定注視野より狭いが、有効視野より広い。
【００５２】
カメラ６１は、画像表示部２０が表示する画像と共に視認可能な外景を含む範囲を撮像する。カメラ６１の画角は、使用者の視野よりも広い範囲を撮像可能であることが好ましく、具体的には、画角が、少なくとも使用者の有効視野よりも広いことが好ましい。また、画角が、使用者の実視野よりも広いことがより好ましい。さらに好ましくは、画角が、使用者の安定注視野よりも広く、最も好ましくは、画角が使用者の両眼の視野角よりも広いことがより好ましい。
【００５３】
カメラ６１が、撮像レンズとして、いわゆる広角レンズを備え、広い画角を撮像できる構成としてもよい。広角レンズには、超広角レンズ、準広角レンズと呼ばれるレンズを含んでもよいし、単焦点レンズであってもズームレンズであってもよく、複数のレンズからなるレンズ群をカメラ６１が備える構成であってもよい。
【００５４】
図４は、ＨＭＤ１００を構成する各部の構成を示すブロック図である。
制御装置１０は、プログラムを実行してＨＭＤ１００を制御するメインプロセッサー１４０を備える。メインプロセッサー１４０には、メモリー１２１や不揮発性記憶部１２３が接続される。また、メインプロセッサー１４０には、センサー類として、６軸センサー１１１、磁気センサー１１３が接続される。また、メインプロセッサー１４０には、ＧＰＳ受信部１１５、通信部１１７、音声コーデック１８２、外部コネクター１８４、外部メモリーインターフェイス１８６、ＵＳＢコネクター１８８、センサーハブ１９２及びＦＰＧＡ１９４が接続される。これらは外部とのインターフェイスとして機能する。また、メインプロセッサー１４０には、ＬＥＤインジケーター１２や、ＬＥＤ表示部１７、バイブレーター１９、操作部１１０、電源部１３０が接続される。操作部１１０は、本発明の「入力部」に相当する。
【００５５】
メインプロセッサー１４０は、制御装置１０に内蔵されたコントローラー基板１２０に実装される。コントローラー基板１２０には、メインプロセッサー１４０に加えて、メモリー１２１、不揮発性記憶部１２３、６軸センサー１１１、磁気センサー１１３、ＧＰＳ受信部１１５、通信部１１７、音声コーデック１８２等がさらに実装される。また、本実施形態は、外部コネクター１８４、外部メモリーインターフェイス１８６、ＵＳＢコネクター１８８、センサーハブ１９２、ＦＰＧＡ１９４及びインターフェイス１９６がコントローラー基板１２０に実装される。
【００５６】
メモリー１２１は、メインプロセッサー１４０が制御プログラムを実行する場合に、実行される制御プログラム、及び処理されるデータを一時的に記憶するワークエリアを構成する。不揮発性記憶部１２３は、フラッシュメモリーやｅＭＭＣ（embedded Multi Media Card）で構成される。不揮発性記憶部１２３は、メインプロセッサー１４０が実行するプログラムや、メインプロセッサー１４０がプログラムを実行して処理する各種データを記憶する。
【００５７】
図４には一つのメインプロセッサー１４０により制御装置１０の機能を実現する構成を示すが、複数のプロセッサー又は半導体チップにより制御装置１０の機能を実現するようにしてもよい。例えば、コントローラー基板１２０に、ＳｏＣ（System-on-a-Chip）やＭＣＵ（Micro Control Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の副処理装置（co-processor）をさらに搭載してもよい。また、制御装置１０は、メインプロセッサー１４０及び副処理装置の双方を協働させるか、あるいは双方のうちの一方を選択的に用いて各種の制御を行ってもよい。
【００５８】
６軸センサー１１１は、３軸加速度センサー及び３軸ジャイロ（角速度）センサーを備えるモーションセンサー（慣性センサー）である。６軸センサー１１１は、上記のセンサーがモジュール化されたＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）を採用してもよい。磁気センサー１１３は、例えば、３軸の地磁気センサーである。
【００５９】
６軸センサー１１１及び磁気センサー１１３は、検出値を、予め指定されたサンプリング周期に従ってメインプロセッサー１４０に出力する。また、６軸センサー１１１及び磁気センサー１１３は、メインプロセッサー１４０の要求に応じて、メインプロセッサー１４０により指定されたタイミングで、検出値をメインプロセッサー１４０に出力する。
【００６０】
ＧＰＳ受信部１１５は、図示しないＧＰＳアンテナを備え、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信部１１５は、受信したＧＰＳ信号をメインプロセッサー１４０に出力する。また、ＧＰＳ受信部１１５は、受信したＧＰＳ信号の信号強度を計測し、メインプロセッサー１４０に出力する。信号強度には、例えば、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）、電界強度、磁界強度、信号雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise ratio）等の情報を用いることができる。
【００６１】
通信部１１７は、外部の機器との間で無線通信を実行する。通信部１１７は、アンテナ、ＲＦ回路、ベースバンド回路、通信制御回路等を備えて構成され、又はこれらが統合されたデバイスで構成される。通信部１１７は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉを含む）等の規格に準拠した無線通信を行う。
【００６２】
音声インターフェイス１８０は、音声信号を入出力するインターフェイスである。本実施形態では、音声インターフェイス１８０は、接続ケーブル４０に設けられたコネクター４６（図１）を含む。コネクター４６はヘッドセット３０に接続される。音声インターフェイス１８０が出力する音声信号は右イヤホン３２、及び左イヤホン３４に入力され、これにより右イヤホン３２及び左イヤホン３４が音声を出力する。また、ヘッドセット３０が備えるマイク６３は、音声を集音して、音声信号を音声インターフェイス１８０に出力する。マイク６３から音声インターフェイス１８０に入力される音声信号は、外部コネクター１８４に入力される。
【００６３】
音声コーデック１８２は、音声インターフェイス１８０に接続され、音声インターフェイス１８０を介して入出力される音声信号のエンコード及びデコードを行う。音声コーデック１８２はアナログ音声信号からデジタル音声データへの変換を行うＡ／Ｄコンバーター、及びその逆の変換を行うＤ／Ａコンバーターを備えてもよい。例えば、本実施形態のＨＭＤ１００は、音声を右イヤホン３２及び左イヤホン３４により出力し、マイク６３で集音する。音声コーデック１８２は、メインプロセッサー１４０が出力するデジタル音声データをアナログ音声信号に変換して、音声インターフェイス１８０を介して出力する。また、音声コーデック１８２は、音声インターフェイス１８０に入力されるアナログ音声信号をデジタル音声データに変換してメインプロセッサー１４０に出力する。
【００６４】
外部コネクター１８４は、メインプロセッサー１４０と通信する外部の装置を接続するコネクターである。外部コネクター１８４は、例えば、外部の装置をメインプロセッサー１４０に接続して、メインプロセッサー１４０が実行するプログラムのデバッグや、ＨＭＤ１００の動作のログの収集を行う場合に、この外部の装置を接続するインターフェイスである。
【００６５】
外部メモリーインターフェイス１８６は、可搬型のメモリーデバイスを接続可能なインターフェイスであり、例えば、カード型記録媒体を装着してデータの読取が可能なメモリーカードスロットとインターフェイス回路とを含む。この場合のカード型記録媒体のサイズ、形状、規格は制限されず、適宜に変更可能である。
【００６６】
ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクター１８８は、ＵＳＢ規格に準拠したコネクターとインターフェイス回路とを備える。ＵＳＢコネクター１８８は、ＵＳＢメモリーデバイス、スマートフォン、コンピューター等を接続できる。ＵＳＢコネクター１８８のサイズや形状、適合するＵＳＢ規格のバージョンは適宜に選択、変更可能である。
【００６７】
センサーハブ１９２及びＦＰＧＡ１９４は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１９６を介して、画像表示部２０に接続される。センサーハブ１９２は、画像表示部２０が備える各種センサーの検出値を取得してメインプロセッサー１４０に出力する。また、ＦＰＧＡ１９４は、メインプロセッサー１４０と画像表示部２０の各部との間で送受信するデータの処理、及びインターフェイス１９６を介した伝送を実行する。
【００６８】
ＬＥＤインジケーター１２は、ＨＭＤ１００の動作状態に対応して点灯し、又は点滅する。ＬＥＤ表示部１７は、メインプロセッサー１４０の制御に従って、ＬＥＤインジケーター１２の点灯及び消灯を制御する。また、ＬＥＤ表示部１７は、トラックパッド１４の直下に配置されるＬＥＤ（図示略）、及びこのＬＥＤを点灯させる駆動回路を含む構成であってもよい。この場合、ＬＥＤ表示部１７は、メインプロセッサー１４０の制御に従って、ＬＥＤを点灯、点滅、消灯させる。
【００６９】
バイブレーター１９は、モーター、偏心した回転子（いずれも図示略）を備え、その他の必要な構成を備えてもよい。バイブレーター１９は、メインプロセッサー１４０の制御に従って上記モーターを回転させることにより振動を発生する。ＨＭＤ１００は、例えば、操作部１１０に対する操作を検出した場合や、ＨＭＤ１００の電源がオン又はオフされる場合、その他の場合に、所定の振動パターンでバイブレーター１９により振動を発生する。
【００７０】
操作部１１０は、操作子１３及びトラックパッド１４を備える。操作子１３には、操作ボタン１１、上下キー１５、切替スイッチ１６及び電源スイッチ１８が含まれる。操作部１１０は、操作子１３やトラックパッド１４が操作を受けた場合に、操作を受けた操作子１３やトラックパッド１４の識別情報と、受けた操作内容を示す情報とを含む操作信号を制御部１５０に出力する。
【００７１】
制御装置１０は、電源部１３０を備え、電源部１３０から供給される電力により動作する。電源部１３０は、充電可能なバッテリー１３２、及びバッテリー１３２の残容量の検出及びバッテリー１３２への充電の制御を行う電源制御回路１３４を備える。電源制御回路１３４はメインプロセッサー１４０に接続され、バッテリー１３２の残容量の検出値、又は電圧の検出値をメインプロセッサー１４０に出力する。また、電源部１３０が供給する電力に基づき、制御装置１０から画像表示部２０に電力を供給してもよい。また、電源部１３０から制御装置１０の各部及び画像表示部２０への電力の供給状態を、メインプロセッサー１４０が制御可能な構成としてもよい。
【００７２】
画像表示部２０の右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４は、それぞれ、制御装置１０に接続される。図１に示すように、ＨＭＤ１００では左保持部２３に接続ケーブル４０が接続され、この接続ケーブル４０に繋がる配線が画像表示部２０内部に敷設され、右表示ユニット２２と左表示ユニット２４のそれぞれが制御装置１０に接続される。
【００７３】
右表示ユニット２２は、表示ユニット基板２１０を有する。表示ユニット基板２１０には、インターフェイス１９６に接続されるインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２１１、インターフェイス２１１を介して制御装置１０から入力されるデータを受信する受信部（Ｒｘ）２１３、及びＥＥＰＲＯＭ２１５が実装される。
インターフェイス２１１は、受信部２１３、ＥＥＰＲＯＭ２１５、温度センサー２１７、カメラ６１、照度センサー６５及びＬＥＤインジケーター６７を、制御装置１０に接続する。
【００７４】
ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）２１５は、各種のデータをメインプロセッサー１４０が読み取り可能に記憶する。ＥＥＰＲＯＭ２１５は、例えば、画像表示部２０が備えるＯＬＥＤユニット２２１、２４１の発光特性や表示特性に関するデータ、右表示ユニット２２又は左表示ユニット２４が備えるセンサーの特性に関するデータなどを記憶する。具体的には、ＯＬＥＤユニット２２１、２４１のガンマ補正に係るパラメーター、温度センサー２１７、２３９の検出値を補償するデータ等を記憶する。これらのデータは、ＨＭＤ１００の工場出荷時の検査によって生成され、ＥＥＰＲＯＭ２１５に書き込まれ、出荷後はメインプロセッサー１４０がＥＥＰＲＯＭ２１５のデータを利用して処理を行える。
【００７５】
カメラ６１は、インターフェイス２１１を介して入力される信号に従って撮像を実行し、撮像画像データ、又は撮像結果を示す信号を制御装置１０に出力する。
【００７６】
照度センサー６５は、図１に示すように、前部フレーム２７の端部ＥＲに設けられ、画像表示部２０を装着する使用者の前方からの外光を受光するよう配置される。照度センサー６５は、受光量（受光強度）に対応する検出値を出力する。
【００７７】
ＬＥＤインジケーター６７は、図１に示すように、前部フレーム２７の端部ＥＲにおいてカメラ６１の近傍に配置される。ＬＥＤインジケーター６７は、カメラ６１による撮像を実行中に点灯して、撮像中であることを報知する。
【００７８】
温度センサー２１７は、温度を検出し、検出温度に対応する電圧値又は抵抗値を、検出値として出力する。温度センサー２１７は、ＯＬＥＤパネル２２３（図２）の裏面側に実装される。温度センサー２１７は、例えばＯＬＥＤ駆動回路２２５と同一の基板に実装されてもよい。この構成により、温度センサー２１７は、主としてＯＬＥＤパネル２２３の温度を検出する。
【００７９】
受信部２１３は、インターフェイス２１１を介してメインプロセッサー１４０が送信するデータを受信する。受信部２１３は、ＯＬＥＤユニット２２１で表示する画像の画像データを受信した場合に、受信した画像データを、ＯＬＥＤ駆動回路２２５（図２）に出力する。
【００８０】
左表示ユニット２４は、表示ユニット基板２３０を有する。表示ユニット基板２３０には、インターフェイス１９６に接続されるインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２３１、インターフェイス２３１を介して制御装置１０から入力されるデータを受信する受信部（Ｒｘ）２３３が実装される。また、表示ユニット基板２１０には、６軸センサー２３５及び磁気センサー２３７が実装される。インターフェイス２３１は、受信部２３３、６軸センサー２３５、磁気センサー２３７、及び温度センサー２３９を制御装置１０に接続する。
【００８１】
６軸センサー２３５は、３軸加速度センサー及び３軸ジャイロ（角速度）センサーを備えるモーションセンサー（慣性センサー）である。６軸センサー２３５は、上記のセンサーがモジュール化されたＩＭＵを採用してもよい。磁気センサー２３７は、例えば、３軸の地磁気センサーである。
【００８２】
温度センサー２３９は、温度を検出し、検出温度に対応する電圧値又は抵抗値を、検出値として出力する。温度センサー２３９は、ＯＬＥＤパネル２４３（図２）の裏面側に実装される。温度センサー２３９は、例えばＯＬＥＤ駆動回路２４５と同一の基板に実装されてもよい。この構成により、温度センサー２３９は、主としてＯＬＥＤパネル２４３の温度を検出する。また、温度センサー２３９が、ＯＬＥＤパネル２４３又はＯＬＥＤ駆動回路２４５に内蔵されてもよい。また、上記基板は半導体基板であってもよい。具体的には、ＯＬＥＤパネル２４３が、Ｓｉ−ＯＬＥＤとして、ＯＬＥＤ駆動回路２４５等とともに統合半導体チップ上の集積回路として実装される場合、この半導体チップに温度センサー２３９を実装してもよい。
【００８３】
右表示ユニット２２が備えるカメラ６１、照度センサー６５、温度センサー２１７、及び左表示ユニット２４が備える６軸センサー２３５、磁気センサー２３７、温度センサー２３９は、センサーハブ１９２に接続される。
【００８４】
センサーハブ１９２は、メインプロセッサー１４０の制御に従って各センサーのサンプリング周期の設定及び初期化を行う。センサーハブ１９２は、各センサーのサンプリング周期に合わせて、各センサーへの通電、制御データの送信、検出値の取得等を実行する。また、センサーハブ１９２は、予め設定されたタイミングで、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４が備える各センサーの検出値を、メインプロセッサー１４０に出力する。センサーハブ１９２は、各センサーの検出値を、メインプロセッサー１４０に対する出力のタイミングに合わせて一時的に保持する機能を備えてもよい。また、センサーハブ１９２は、各センサーの出力値の信号形式、又はデータ形式の相違に対応し、統一されたデータ形式のデータに変換して、メインプロセッサー１４０に出力する機能を備えてもよい。
また、センサーハブ１９２は、メインプロセッサー１４０の制御に従ってＬＥＤインジケーター６７への通電を開始及び停止させ、カメラ６１が撮像を開始及び終了するタイミングに合わせて、ＬＥＤインジケーター６７を点灯又は点滅させる。
【００８５】
図５は、制御装置１０の制御系を構成する記憶部１６０、及び制御部１５０の機能ブロック図である。図５に示す記憶部１６０は、不揮発性記憶部１２３（図４）により構成される論理的な記憶部であり、ＥＥＰＲＯＭ２１５やメモリー１２１を含んでもよい。また、制御部１５０、及び制御部１５０が有する各種の機能部は、メインプロセッサー１４０がプログラムを実行することによって、ソフトウェアとハードウェアとの協働により形成される。制御部１５０、及び制御部１５０を構成する各機能部は、例えば、メインプロセッサー１４０、メモリー１２１及び不揮発性記憶部１２３により構成される。
【００８６】
記憶部１６０は、制御部１５０が実行する制御プログラムや、制御部１５０が処理する各種データを記憶する。具体的には、記憶部１６０は、制御プログラム１６１、設定データ１６２、コンテンツデータ１６３、表示位置テーブル１６４、撮像画像データ１６５等を記憶する。
【００８７】
制御プログラム１６１は、ＯＳ１５１上で実行される特定機能を持つアプリケーションプログラムである。アプリケーションプログラムには、例えば、ブラウザーソフトウェアや、業務用プログラム、文書作成ソフトウェアや表計算ソフトウェア等のオフィスプログラム等が含まれる。また、アプリケーションプログラムには、使用者の手の動きや、形状、位置をジェスチャーとして検出し、検出したジェスチャーに対応付けられた処理を実行するプログラムが含まれる。制御部１５０が、このアプリケーションプログラムを実行した場合の動作の詳細については後述する。
【００８８】
設定データ１６２は、ＨＭＤ１００の動作を設定する各種の設定値を含む。また、制御部１５０がＨＭＤ１００を制御する際にパラメーター、行列式、演算式、ＬＵＴ（ＬｏｏｋＵｐ  Ｔａｂｌｅ）等を用いる場合、これらを設定データ１６２に含めてもよい。
【００８９】
コンテンツデータ１６３は、制御部１５０の制御によって画像表示部２０が表示する表示画像や映像を含むコンテンツのデータであり、画像データ又は映像データを含む。また、コンテンツデータ１６３として、音楽や音声のデータを含んでもよい。
また、コンテンツデータ１６３は、双方向型のコンテンツデータであってもよい。すなわち、画像表示部２０によりコンテンツデータ１６３に含まれる画像データや映像データを表示し、表示した画像データや映像データに対する操作を操作部１１０で受け付け、受け付けた操作に対応した処理を制御部１５０で実行する。この場合、コンテンツデータ１６３は、操作を受け付ける場合に表示するメニュー画面の画像データ、メニュー画面に含まれる項目に対応する処理等を定めるデータ等を有していてもよい。
【００９０】
図６及び図７は、表示位置テーブル１６４を示す図である。
表示位置テーブル１６４には、視認距離を表現した情報である距離情報と、表示位置の移動量とが対応付けて登録される。視認距離とは、使用者が作業を行う場合に、使用者が視認する作業対象の実物体との距離を示す情報である。
【００９１】
また、表示位置の移動量は、以下の情報である。
一般に、左右両方の眼で実物体を視認する場合、実物体を眼の近くにおいて視認するときは輻輳角が大きくなり、遠くにおいて視認するときは輻輳角が小さくなる。この原理を利用して、ソフトウェアによる補正処理で画像の表示位置をシフト（移動）させることで使用者の眼の輻輳角を変化させ、使用者に視認させる焦点距離を変化させることができる。表示位置の移動量とは、焦点距離を変更するために画像の表示位置を移動させる量を示す。
【００９２】
図６に示す表示位置テーブル１６４には、距離を示す距離情報として、「とても近く」、「近く」、「やや近く」、「普通」、「やや遠く」、「遠く」、「とても遠く」の７つの情報が登録される。これらの情報は、視認距離を段階的に表現する自然言語で構成される情報である。また、表示位置テーブル１６４には、各距離情報に対応した移動量が登録される。
また、図７に示す表示位置テーブル１６４には、距離情報として、使用者が行う作業や行為を示す情報である利用状況が登録される。例えば、手元作業や、キーワード検索、ショッピング、美術館（美術鑑賞）、中型部品の組み立て、大型部品の組み立て等の情報が登録される。これらの情報は、ＨＭＤ１００の利用状況を示す情報である。また、図７に示す表示位置テーブル１６４にも、作業や行為に対応した移動量が登録される。
【００９３】
表示位置テーブル１６４は、本実施形態では、ＨＭＤ１００の製造業者によって生成され、製品の出荷時に記憶部１６０に記憶される。また、表示位置テーブル１６４は、ＨＭＤ１００の製造業者によって提供されるサーバー装置からダウンロードして、記憶部１６０に記憶させるものであってもよい。また、表示位置テーブル１６４に登録される移動量は、使用者が操作部１１０等の操作により補正することも可能である。
【００９４】
撮像画像データ１６５は、カメラ６１により撮像された撮像画像データである。撮像画像データ１６５は、記憶部１６０に一時的に記憶されるデータであり、例えば、制御部１５０による処理が終了すると、記憶部１６０から消去される。
【００９５】
制御部１５０は、記憶部１６０が記憶するデータを利用して各種処理を実行し、ＨＭＤ１００を制御する。制御部１５０は、ＯＳ（Operating System）１５１、画像処理部１５２、撮像制御部１５３、検出制御部１５４、表示制御部１５５及び処理制御部１５６を機能ブロックとして備える。機能ブロックとは、メインプロセッサー１４０が制御プログラムを実行することで実現される機能をブロックとして便宜的に示したものであり、特定のアプリケーションプログラムやハードウェアを示すものではない。撮像制御部１５３及び検出制御部１５４は、本発明の「入力部」に相当する。
【００９６】
ＯＳ１５１の機能は、記憶部１６０が記憶する制御プログラムの機能であり、その他の各部は、ＯＳ１５１上で実行されるアプリケーションプログラムの機能である。
【００９７】
画像処理部１５２は、例えば、記憶部１６０からコンテンツデータ１６３を読み出し、読み出したコンテンツデータ１６３から垂直同期信号ＶＳｙｎｃや水平同期信号ＨＳｙｎｃ等の同期信号を分離する。画像処理部１５２は、分離した垂直同期信号ＶＳｙｎｃや水平同期信号ＨＳｙｎｃの周期に応じて、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路等（図示略）を利用してクロック信号ＰＣＬＫを生成する。また、画像処理部１５２は、コンテンツデータ１６３に含まれる画像データに対して解像度変換、輝度、彩度の調整、２Ｄ／３Ｄ変換処理等の種々の画像処理を必要に応じて実行してもよい。
画像処理部１５２は、画像処理を施した画像データを、画像の表示単位である１フレームごとに記憶部１６０内のＤＲＡＭに展開する。画像データの１フレームが展開されるＤＲＡＭの領域を、以下ではフレーム領域という。画像処理部１５２は、フレーム領域から画像データを読み出し、読み出した画像データを表示画像データとして画像表示部２０に出力する。
【００９８】
画像処理部１５２は、メインプロセッサー１４０がプログラムを実行して実現される構成のほか、メインプロセッサー１４０と別のハードウェア（例えば、ＤＳＰ：Digital Signal Processor）で構成してもよい。
【００９９】
撮像制御部１５３は、カメラ６１を制御して撮像を実行させ、撮像画像データを生成させる。撮像制御部１５３は、生成された撮像画像データを記憶部１６０に一時的に記憶させる。また、カメラ６１が撮像画像データを生成する回路を含むカメラユニットとして構成される場合、撮像制御部１５３は撮像画像データをカメラ６１から取得して記憶部１６０に一時的に記憶させる。
【０１００】
検出制御部１５４は、記憶部１６０から撮像画像データを読み出し、読み出した撮像画像データに撮像されたマーカーの画像を検出する。
マーカーは、例えば、実空間の実物体であって、カメラ６１により撮像可能な物体であればよい。例えば、バーコード等の１次元コードや、ＱＲコード（登録商標）等の２次元コードであってもよい。また、マーカーは、使用者の利用状況に関連づけられた実物体であればなおよい。例えば、使用者がＨＭＤ１００を利用する利用状況が製品の組み立てラインであれば、組み立て工程を特定する文字や、看板であってもよいし、実際の組み立てに使用される部品であってもよい。また、使用者がＨＭＤ１００を使用する利用状況がスーパーマーケット等での買い物であれば、スーパーマーケットに陳列される商品であってもよいし、スーパーマーケットの看板や商品陳列棚、買い物かご、カートであってもよい。また、使用者がＨＭＤ１００を使用する利用状況が美術館での美術鑑賞であれば、美術品である絵画の額縁をマーカーとすることも可能である。
【０１０１】
表示制御部１５５は、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号により、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４のそれぞれによる画像光の生成及び射出を制御する。具体的には、表示制御部１５５は、ＯＬＥＤ駆動回路２２５、２４５を制御して、ＯＬＥＤパネル２２３、２４３による画像の表示を実行させる。表示制御部１５５は、画像処理部１５２が出力する信号に基づきＯＬＥＤ駆動回路２２５、２４５がＯＬＥＤパネル２２３、２４３に描画するタイミングの制御、ＯＬＥＤパネル２２３、２４３の輝度の制御等を行う。
【０１０２】
図８は、基準領域の大きさと、射出領域の大きさとの関係を示す図である。また、図９は、焦点距離がＬａである場合に表示ユニットから射出された画像光により形成される像について説明するための図である。
表示制御部１５５は、表示位置テーブル１６４を参照して、距離情報に対応付けられた移動量を取得する。次に、表示制御部１５５は、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４における射出領域ＣＡ１、ＣＡ２を、取得した移動量だけ移動させる。その結果、焦点距離が調整される。右表示ユニット２２における射出領域ＣＡ１は、本発明の「右表示領域」に相当し、左表示ユニット２４における射出領域ＣＡ２は、本発明の「左表示領域」に相当する。
【０１０３】
基準領域とは、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４が画像光を射出する領域を示す。より詳細には、基準領域は、例えば、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４が画像光を射出することができる最大の領域よりも少し小さく設定されてもよいし、最大の領域とすることもできる。
【０１０４】
基準領域は、右表示ユニット２２が備えるＯＬＥＤユニット２２１、及び、左表示ユニット２４が備えるＯＬＥＤユニット２４１のそれぞれが、画像を形成することが可能な領域の全体または一部を指すものとして定義できる。或いは、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４がハーフミラー２６１、２８１に画像光を照射可能な領域の全部または一部としてもよい。また、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４が射出する光によりハーフミラー２６１、２８１から右眼ＲＥ、左眼ＬＥに画像光を照射可能な領域を基準領域としてもよく、ハーフミラー２６１、２８１に虚像が形成される領域を基準領域としてもよい。
【０１０５】
図８の例では、使用者の右眼ＲＥに対応する右表示ユニット２２における基準領域ＭＡ１の大きさは、ｘピクセル：ｙピクセルである。同様に、使用者の左眼ＬＥに対応する左表示ユニット２４における基準領域ＭＡ２の大きさは、ｘピクセル：ｙピクセルである。
また、図８において、右表示ユニット２２、左表示ユニット２４から画像光が実際に射出される領域である射出領域を斜線で示す。本実施形態において、射出領域は、基準領域よりも水平方向（横方向）に小さい。具体的には、使用者の右眼ＲＥに対応する右表示ユニット２２における射出領域ＣＡ１の大きさは、ｘ−ｎピクセル：ｙピクセルであり、基準領域ＭＡ１より水平方向に小さく設定されている。同様に、使用者の左眼ＬＥに対応する左表示ユニット２４における射出領域ＣＡ２の大きさは、ｘ−ｎピクセル：ｙピクセルであり、基準領域ＭＡ２より水平方向に小さく設定されている。
【０１０６】
例えば、焦点距離を最長焦点距離（無限遠）に調整する場合、射出領域の移動量は「０（ピクセル）」となる。その結果、図８に示すように射出領域ＣＡ１から射出される画像光に基づいて使用者の右眼ＲＥが視認する画像ＩＭ１と、射出領域ＣＡ２から射出される画像光に基づいて使用者の左眼ＬＥが視認する画像ＩＭ２とは、平行視の状態となる。このため、無限遠の焦点距離を実現することができる。
【０１０７】
図９は、焦点距離がＬａの場合に、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４から射出された画像光により形成される像について説明する説明図である。
焦点距離をＬａに調整する場合の射出領域の移動量を「ｎ（ピクセル）」と仮定する。表示制御部１５５は、使用者の右眼ＲＥに対応する右表示ユニット２２における射出領域ＣＡ１と、左眼ＬＥに対応する左表示ユニット２４における射出領域ＣＡ２とを、使用者の眉間に向かう方向（図９の白抜き矢印の方向）にｎピクセル、連動させて移動させる。その結果、射出領域ＣＡ１から射出される画像光に基づいて使用者の右眼ＲＥが視認する画像ＩＭ１と、射出領域ＣＡ２から射出される画像光に基づいて使用者の左眼ＬＥが視認する画像ＩＭ２とは、使用者の両眼から距離Ｌａだけ離れた位置（ＩＭ）に結像する。この結果、目標の焦点距離に調整される。
【０１０８】
以上のように、一方の表示ユニット（２２又は２４）から射出された画像光により形成される像と、他方の表示ユニット（２４又は２２）から射出された画像光により形成される像とを互いに連動して近づける（又は遠ざける）。その結果、両画像光によって形成される像に対する使用者の右眼ＲＥと左眼ＬＥとの輻輳角が大きくなる（小さくなる）。このため、ＨＭＤ１００の使用者は近く（遠く）に画像を知覚することができる。従って、使用者の右眼ＲＥと左眼ＬＥとの輻輳角を調整することにより焦点距離を調整することが可能となる。
【０１０９】
また、右表示ユニット２２を調整して、右表示領域に表示される画像の表示位置と、左表示ユニット２４を調整して、左表示領域に表示される画像の表示位置とをそれぞれ別々に制御してもよい。右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４をそれぞれ独立に制御することで、画像の焦点距離をさらに高精度に調整することができる。
【０１１０】
処理制御部１５６は、検出制御部１５４の制御に従って、制御対象としてのデバイスの動作を制御する。また、処理制御部１５６は、検出制御部１５４の制御に従ってアプリケーションプログラムを実行して処理を行う。処理制御部１５６が制御するデバイスには、例えば、マイク６３、６軸センサー１１１、２３５、磁気センサー１１３、２３７、温度センサー２１７、２３９、照度センサー６５、ＬＥＤインジケーター１２、６７等が含まれる。また、アプリケーションプログラムを実行して行う処理には、例えば、動画像や音楽等のコンテンツデータ１６３を再生する処理が含まれる。また、アプリケーションプログラムを実行して行う処理には、アプリケーションプログラムとしてのブラウザーソフトウェアを起動させる処理や、ブラウザーソフトウェアの検索欄に入力されたキーワードに基づいて検索を実行する処理が含まれる。
【０１１１】
図１０は、視野範囲ＦＶ及び表示領域ＶＲを示す図である。視野範囲ＦＶとは、画像表示部２０を頭部に装着した使用者が視認可能な範囲を示す。また、図１０に示すｘ軸は、視野範囲ＦＶの横方向を示し、ｙ軸方向は、視野範囲ＦＶの縦方向を示し、ｚ軸方向は、視野範囲ＦＶの奥行き方向を示す。表示制御部１５５は、右表示ユニット２２及び左表示ユニット２４を制御して画像の奥行き方向の表示位置を調整し、画像の焦点距離を調整する。
【０１１２】
シースルー型の表示装置であるＨＭＤ１００の場合、使用者は、視野範囲ＦＶにおいて、実空間の実物体と、画像表示部２０が表示する画像との両方を同時視認することができる。例えば、図１０には、実物体として使用者の手とＱＲコードが印刷された用紙３０１とが視認され、画像として枠状の画像（以下、枠画像３０３という）が視認された状態を示す。
使用者は、枠画像３０３内にＱＲコードが納まるように手に持った用紙３０１を動かす。表示制御部１５０は、カメラ６１の撮像画像データから枠画像３０３内に撮像されたＱＲコードの画像を取得して、ＱＲコードが示す情報を取得する。
また、画像表示部２０を頭部に装着して、美術館で美術鑑賞する場合に、展示された美術品と、画像表示部２０が表示する美術品についての説明文とを同時に視認する場合がある。
使用者が、ＨＭＤ１００の表示する画像と、実物体との両方を注視する場合に、画像と実物体との焦点距離の差が大きいと、画像と物体とを両方同時に見ることができなかったり、又は画像が二重に見えたりして、使用者の目の負担となる場合がある。
【０１１３】
図１１は、制御部１５０の動作を示すフローチャートである。特に、画像表示部２０が表示する画像と、実物体との焦点距離を調整する動作を示すフローチャートである。
まず、表示制御部１６５は、まず、予め設定された条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。予め設定された条件には、例えば、アプリケーションプログラムが起動された場合や、トラックパッド１４等を含む操作部１１０の操作を受け付けた場合、マイク６３により予め設定されたキーワード等の音声が入力された場合等が含まれる。
【０１１４】
表示制御部１６５は、予め設定された条件が成立していない場合（ステップＳ１／ＮＯ）、予め設定された条件が成立するまで待機する。また、表示制御部１６５は、予め設定された条件が成立した場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）、表示領域ＶＲに画像を表示させる（ステップＳ２）。ここでは、図１０に示す枠画像３０３を表示させる場合を例にして説明する。
【０１１５】
次に、表示制御部１６５は、操作部１１０の操作、又はマイク６３による音声入力により、距離情報の入力を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ３）。表示制御部１６５は、例えば、操作部１１０としてのトラックパッド１４がタップされた回数に基づいて距離情報を判定してもよいし、マイク６３から入力される音声により、距離情報を判定してもよい。制御部１５０は、距離情報の入力を受け付けていない場合（ステップＳ３／ＮＯ）、距離情報の入力を受け付けるまで待機する。
【０１１６】
また、表示制御部１６５は、距離情報の入力を受け付けた場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）、表示位置テーブル１６４を参照して、受け付けた距離情報に対応付けられ移動量を取得する。表示制御部１６５は、移動量を取得すると、取得した移動量に従って画像表示部２０を制御し、枠画像３０３の焦点距離を調整する（ステップＳ４）。また、表示制御部１６５は、調整した焦点距離を示す距離情報を表示領域ＶＲに表示させる（ステップＳ５）。図１０には、距離情報として焦点距離を示す「近く」の文字３０５が表示された例を示す。
【０１１７】
次に、表示制御部１６５は、カメラ６１の撮像画像データから枠画像３０３が撮像された領域の画像を取り出し、取り出した画像内からＱＲコードの画像が検出されたか否かを判定する（ステップＳ６）。表示制御部１６５は、ＱＲコードの画像を検出することができなかった場合（ステップＳ６／ＮＯ）、距離情報を変更する操作を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ７）。表示制御部１６５は、距離情報を変更する操作を受け付けた場合（ステップＳ７／ＹＥＳ）、ステップＳ４の処理に戻り焦点距離の調整を行う。また、表示制御部１６５は、距離情報を変更する操作を受け付けていない場合（ステップＳ７／ＮＯ）、ステップＳ６に戻り、ＱＲコードの画像が検出されたか否かを判定する（ステップＳ６）。
【０１１８】
また、表示制御部１６５は、ＱＲコードの画像が検出された場合（ステップＳ６／ＹＥＳ）、検出したＱＲコードの画像に基づいてコード情報を認識し（ステップＳ８）、認識したコード情報を処理制御部１５６に渡す。処理制御部１５６は、表示制御部１５５から渡されたコード情報に対応した処理を実行する（ステップＳ９）。例えば、処理制御部１５６は、コード情報が示すＷｅｂサイトに接続し、接続したＷｅｂサイトのＷｅｂページを表示領域ＶＲに表示させる。
【０１１９】
上述の説明では、操作部１１０の操作等によって距離情報の入力を受け付けて、表示制御部１６５が、画像表示部２０により表示される画像の焦点距離を、受け付けた距離情報に対応した焦点距離となるように調整する場合を説明した。
変形例として、表示制御部１６５が、カメラ６１の撮像画像データに基づいて、ＨＭＤ１００の利用状況を判定する構成であってもよい。詳細には、表示制御部１６５は、撮像画像データからマーカーとして登録された画像を検出し、表示位置テーブル１６４を参照して、検出したマーカーの画像に対応付けられた表示位置の移動量を取得する。表示制御部１６５は、取得した表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される画像の焦点距離を調整する。
【０１２０】
例えば、表示制御部１６５は、撮像画像データから、美術品である絵画の額縁の画像を検出した場合、ＧＰＳ受信部１１５が受信したＧＰＳ信号に基づいて使用者の現在位置を特定する。表示制御部１６５は、特定した使用者の現在位置に基づいて美術館を特定し、特定した美術館のＷｅｂサイトから美術館や美術品について説明した説明文を取得する。そして、表示制御部１６５は、表示領域ＶＲに美術館や美術品について説明した説明文の画像を表示させる。この際、表示制御部１６５は、表示位置テーブル１６４から、利用状況である美術館に対応した表示位置の移動量を取得し、取得した表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される説明文の画像の焦点距離を調整する。
【０１２１】
また、表示制御部１６５は、撮像画像データから、製造ラインで組み付ける部品の画像を検出した場合、検出した部品を組み立てる手順について説明した説明書を記憶部１６０から読み出す。そして、表示制御部１６５は、表示領域ＶＲに説明文の画像を表示させる。この際、表示制御部１６５は、表示位置テーブル１６４から、利用状況である部品の組み立てに対応した表示位置の移動量を取得し、取得した表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される説明文の画像の焦点距離を調整する。
【０１２２】
以上説明したように本実施形態のＨＭＤ１００は、表示部としての画像表示部２０と、入力部としての操作部１１０又はカメラ６１と、制御部１５０と、記憶部１６０とを備える。
画像表示部２０は、使用者の頭部に装着され、外景を透過して視認可能に構成され、外景と重畳する表示領域ＶＲに画像を表示する。操作部１１０は、操作を受け付ける。制御部１５０は、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。記憶部１６０は、表示領域ＶＲに表示される画像に対して使用者が知覚する視認距離を表現する距離情報と、距離情報に対応付けられ、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置又は表示位置の移動量とを含む表示位置情報を記憶する。制御部１５０は、操作部１１０が受け付けた操作、又はカメラ６１により撮像されたマーカーの画像に基づいて距離情報を選択する。制御部１５０は、選択した距離情報に対して表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。
従って、選択された距離情報が示す距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０１２３】
また、制御部１５０は、操作部１１０により距離情報を指定する情報を受け付けた場合に、指定された距離情報に対して表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。
従って、選択された距離情報が示す距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０１２４】
また、記憶部１６０は、ＨＭＤ１００の利用状況と、距離情報とを対応付けて記憶する。制御部１５０は、操作部１１０により受け付けた操作、又はカメラ６１により撮像されたマーカーの画像に基づいて利用情報が指定された場合に、指定された利用状況に対応する距離情報を特定する。制御部１５０は、特定した距離情報に対し表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。
従って、指定された利用状況に対応した距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０１２５】
また、記憶部１６０は、ＨＭＤ１００の利用状況と、距離情報とを対応付けて記憶する。制御部１５０は、ＨＭＤ１００の利用状況を判定して、判定した利用状況に対応付けて記憶部１６０に記憶された距離情報を特定する。制御部１５０は、特定した距離情報に対し表示位置情報によって対応付けられた画像の表示位置又は表示位置の移動量に従って、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。
従って、利用状況に対応付けられた距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０１２６】
また、距離情報は、視認距離を段階的に表現する自然言語で構成される情報である。
従って、視認距離の選択が容易になり、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置の調整を簡易に行うことができる。
【０１２７】
また、距離情報は、少なくとも、近い、普通、遠い、のいずれかの語を用いて使用者が知覚する視認距離を表現する情報である。
従って、距離情報の選択が容易になり、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置の調整を簡易に行うことができる。
【０１２８】
また、制御部１５０は、表示位置情報に含まれる距離情報を画像表示部２０により表示させた状態で、操作部１１０により受け付けた操作により指定される距離情報に基づき、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。
従って、距離情報が表示されているので、表示された画像との焦点距離差が大きい場合には、適切な距離情報を選択することができる。
【０１２９】
また、画像表示部２０は、使用者の左眼に対応する左表示領域と、使用者の右眼に対応する右表示領域とを有し、左表示領域及び右表示領域の各々に画像を表示する。制御部１５０は、左表示領域に表示される画像の表示位置、及び、右表示領域に表示される画像の表示位置を、それぞれ制御する。
従って、画像表示部２０により表示される画像の表示位置を最適に調整することができる。
【０１３０】
［第２実施形態］
添付図面を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
上述した第１実施形態では、表示位置テーブル１６４は、ＨＭＤ１００の製造業者によって生成され、製品の出荷時に製造業者が記憶部１６０に記憶させたテーブルであった。
本実施形態は、カメラ６１によりマーカーの画像を撮像してテーブルを生成する。
【０１３１】
図１２は、マーカー登録処理の動作を示すフローチャートである。
制御部１５０は、距離情報の登録を要求する操作を受け付けると、マーカー登録処理を実行する。制御部１５０は、マーカー登録処理を開始すると、マーカーの撮像距離を設定した設定ファイルを参照して、設定ファイルに登録された距離情報の１つを選択する（ステップＳ１１）。制御部１５０は、距離情報の１つを選択すると、表示領域ＶＲに、距離情報が示す距離の位置にマーカーを設置してくださいといったメッセージを表示させる。また、距離情報は、使用者が操作部１１０を操作して、設定したい任意の距離を入力する構成であってもよい。
【０１３２】
また、マーカー登録処理において使用可能なマーカーは、実物体であれば特に限定されないが、使用者の利用状況に関連づけられた実物体であればなおよい。また、マーカーの色を黒色とし、マーカーの画像を撮像する際の背景色を白色とすることで、マーカーの検出精度を向上させることができる。
【０１３３】
使用者は、設定した距離に対応する位置にマーカーとなる実物体を設置する。マーカーを設置する際に、使用者は、マーカーまでの距離を計測して、画像表示部２０からマーカーまでの距離が設定した距離に一致するようにしてもよい。使用者の目測によってマーカーを設置してもよい。例えば、予め設定された距離が５ｍである場合、使用者が５ｍであると思う位置にマーカーを設置して、カメラ６１によりマーカーの画像を撮像してもよい。目測によってマーカーを設置することで、画像表示部２０が表示する画像の焦点距離を、使用者の距離感に近づけることができる。
【０１３４】
使用者は、マーカーを設置すると、操作部１１０を操作して、カメラ６１によりマーカーの画像を撮像させる（ステップＳ１２）。制御部１５０は、画像表示部２０を制御して、撮像された撮像画像データを表示領域ＶＲに表示させる。使用者は、表示された撮像画像データを視認して、撮像画像データの中心に、マーカーが撮像されるようにカメラ６１による撮像位置を変更してもよい。
【０１３５】
また、使用者は、トラックパッド１４を操作して、ポインターがマーカーの画像に重なるように表示領域ＶＲにおけるポインターの表示位置を変更し、操作部１１０に設けられた確定ボタンを押下する。制御部１５０は、確定ボタンが押下されたときにポインターに重なる位置に表示された画像をマーカーとして認識する。
【０１３６】
制御部１５０は、確定操作を受け付けると、撮像画像データを記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ１３）。このとき、制御部１５０は、ステップＳ１１で設定された距離情報に対応付けて記憶部１６０に記憶させる。ステップＳ１１で設定された距離情報は、「入力部により受け付けた入力に基づき決定される画像の表示位置」に相当する。また、カメラ６１の撮像画像データは、本発明の「検出部により検出されたマーカーの検出位置」に相当する。さらに、記憶部１６０に対応付けて記憶させた撮像画像データと、距離情報とが本発明の「表示制御情報」に相当する。
【０１３７】
次に、制御部１５０は、設定ファイルに、選択していない他の距離情報があるか否かを判定する（ステップＳ１４）。また、使用者が操作部１１０を操作して距離情報を入力する構成の場合、制御部１５０は、他の距離に対応したマーカーの画像を登録しますかといったメッセージを表示領域ＶＲに表示させてもよい。
制御部１５０は、設定ファイルに、選択していない他の距離情報がある場合、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を再度繰り返す。また、制御部１５０は、設定ファイルに、選択していない他の距離情報がない場合（ステップＳ１４／ＮＯ）、この処理フローを終了させる。
【０１３８】
図１３は、制御部１５０の動作を示すフローチャートである。特に、図１３は、マーカーの画像を検出して、検出したマーカーの画像に対応した焦点距離に、画像を表示させるフローを示す。
制御部１５０は、カメラ６１に撮像を実行させて撮像画像データを生成する（ステップＳ２１）。次に、制御部１５０は、撮像画像データを取得し、取得した撮像画像データを解析して、図１２に示すマーカー登録処理で登録されたマーカーの画像（以下、検出マーカー画像という）を検出する（ステップＳ２２）。次に、制御部１５０は、検出マーカー画像が検出されると、検出された検出マーカー画像のサイズに最も近い登録マーカー画像を特定する（ステップＳ２３）。登録マーカー画像は、図１２に示すステップＳ１３において、距離情報に対応付けて記憶部１６０に記憶させたマーカーの画像である。
【０１３９】
制御部１５０は、検出マーカー画像のサイズに最も近い登録マーカー画像を特定すると、この登録マーカー画像に対応付けられた距離情報を、記憶部１６０を参照して取得する。次に、制御部１５０は、画像表示部２０を制御して、検出マーカー画像に対応した画像を表示させる（ステップＳ２４）。制御部１５０は、例えば、検出マーカー画像が、製造ラインで組み付ける部品の画像であった場合、検出した部品を組み立てる手順について説明した説明書を記憶部１６０から読み出す。そして、制御部１５０は、表示領域ＶＲに説明文の画像を表示させる。この際、制御部１５０は、記憶部１６０から登録マーカー画像に対応付けて登録した距離情報を取得する（ステップＳ２５）。そして、制御部１５０は、画像表示部２０が表示する画像の焦点距離が、ステップＳ２５で取得した距離情報に対応した距離となるように画像表示部２０を制御する（ステップＳ２６）。
【０１４０】
以上説明したように本実施形態では、制御部１５０は、検出部としてのカメラ６１の撮像画像データにより検出されたマーカーの検出位置に基づいて、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。
従って、検出されたマーカーの位置に対応する距離付近に存在する物体との焦点距離差が小さくなるように画像を表示することができ、使用者の目の負担を軽減することができる。
【０１４１】
また、記憶部１６０は、カメラ６１の撮像画像データにより検出されるマーカーの検出位置と、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置又は表示位置の移動量とを関係付ける表示制御情報を記憶する。
制御部１５０は、カメラ６１の撮像画像データにより検出されたマーカーの検出位置に基づいて、記憶部１６０に記憶される表示制御情報を用いて、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置又は表示位置の移動量を求める。そして、制御部１５０は、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を制御する。
従って、マーカーの検出位置に基づいて画像の表示位置を好適に制御することができる。
【０１４２】
また、制御部１５０は、カメラ６１の撮像画像データにより検出されたマーカーの検出位置と、操作部１１０により受け付けた操作に基づき決定される画像の表示位置と、を関連付ける表示制御情報を生成し、記憶部１６０に記憶させる。
従って、簡易な構成で、マーカーの検出位置と、画像の表示位置とを対応付けた表示制御情報を生成することができる。また、使用者の距離感覚に基づいて画像の表示位置を設定することができる。
【０１４３】
また、制御部１５０は、表示領域ＶＲに表示される画像に対して使用者が知覚する視認距離が異なるように、表示領域ＶＲに表示される画像の表示位置を複数段階に変更する。制御部１５０は、操作部１１０により受け付けた操作に基づき選択される表示位置と、カメラ６１の撮像画像データにより検出されたマーカーの検出位置と、を関連付ける表示制御情報を生成して、記憶部１６０に記憶させる。
従って、マーカーの検出位置に基づいて、使用者が知覚する視認距離が異なる位置に画像を表示させることができる。
【０１４４】
上述した実施形態は、本発明の好適な実施の形態である。但し、これに限定されるものではく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、表示位置テーブル１６４に、距離情報と、表示位置の移動量とを登録した場合について説明したが、移動量に代えて画像の表示位置を示す情報を登録してもよい。画像の表示位置として、画像の描画開始位置を示す座標情報を登録してもよい。
【０１４５】
上述した実施形態では、制御装置１０が画像表示部２０と有線接続される構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、制御装置１０に対して画像表示部２０が無線接続される構成であってもよい。この場合の無線通信方式は通信部１１７が対応する通信方式として例示した方式を採用してもよいし、その他の通信方式であってもよい。
【０１４６】
また、制御装置１０が備える一部の機能を画像表示部２０に設けてもよく、制御装置１０を複数の装置により実現してもよい。すなわち、制御装置１０は、箱形のケース１０Ａを備える構成に限定されない。例えば、制御装置１０に代えて、使用者の身体、着衣又は、使用者が身につける装身具に取り付け可能なウェアラブルデバイスを用いてもよい。この場合のウェアラブルデバイスは、例えば、時計型の装置、指輪型の装置、レーザーポインター、マウス、エアーマウス、ゲームコントローラー、ペン型のデバイス等であってもよい。
【０１４７】
さらに、上記の実施形態では、画像表示部２０と制御装置１０とが分離され、接続ケーブル４０を介して接続された構成を例に挙げて説明した。本発明はこれに限定されず、制御装置１０と画像表示部２０とが一体に構成され、使用者の頭部に装着される構成とすることも可能である。
【０１４８】
また、制御装置１０として、ノート型コンピューター、タブレット型コンピューター又はデスクトップ型コンピューターを用いてもよい。また、制御装置１０として、ゲーム機や携帯型電話機やスマートフォンや携帯型メディアプレーヤーを含む携帯型電子機器、その他の専用機器等を用いてもよい。
【０１４９】
また、例えば、画像表示部２０に代えて、例えば帽子のように装着する画像表示部等の他の方式の画像表示部を採用してもよく、使用者の左眼ＬＥに対応して画像を表示する表示部と、使用者の右眼ＲＥに対応して画像を表示する表示部とを備えていればよい。また、画像表示部２０に代えてヘッドアップディスプレイを用いることで、自動車や飛行機等の車両に搭載することも可能である。例えば、車両にヘッドアップディスプレイを搭載する場合、トラックパッド１４の操作面に相当する操作面を車両のハンドル等に設ける。
また、例えば、ヘルメット等の身体防護具に内蔵された頭部装着型表示装置として構成されてもよい。この場合、使用者の身体に対する位置を位置決めする部分、及び当該部分に対し位置決めされる部分を装着部とすることができる。
【０１５０】
また、画像光を使用者の眼に導く光学系として、右導光板２６及び左導光板２８の一部に、ハーフミラー２６１、２８１により虚像が形成される構成を例示した。本発明はこれに限定されず、右導光板２６及び左導光板２８の全面又は大部分を占める面積を有する表示領域に、画像を表示する構成としてもよい。この場合、画像の表示位置を変化させる動作において、画像を縮小する処理を含めてもよい。
さらに、本発明の光学素子は、ハーフミラー２６１、２８１を有する右導光板２６、左導光板２８に限定されず、画像光を使用者の眼に入射させる光学部品であればよく、具体的には、回折格子、プリズム、ホログラフィー表示部を用いてもよい。
【０１５１】
また、図４、図５等に示した各機能ブロックのうち少なくとも一部は、ハードウェアで実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現される構成としてもよく、図に示した通りに独立したハードウェア資源を配置する構成に限定されない。また、制御部１５０が実行するプログラムは、不揮発性記憶部１２３又は制御装置１０内の他の記憶装置（図示略）に記憶されてもよい。また、外部の装置に記憶されたプログラムを通信部１１７や外部コネクター１８４を介して取得して実行する構成としてもよい。また、制御装置１０に形成された構成のうち、操作部１１０が使用者インターフェイス（ＵＩ）として形成されてもよい。
【０１５２】
また、図１１〜図１３に示すフローチャートの処理単位は、ＨＭＤ１００の制御部１５０の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、処理単位の分割の仕方や名称によって本発明が制限されることはない。また、制御部１５０の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできるし、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。
【符号の説明】
【０１５３】
１０…制御装置、１０Ａ…ケース、１１…操作ボタン、１２、６７…ＬＥＤインジケーター、１３…操作子、１４…トラックパッド、１５…上下キー、１６…切替スイッチ、１７…ＬＥＤ表示部、１８…電源スイッチ、１９…バイブレーター、２０…画像表示部（表示部）、２１…右保持部、２２…右表示ユニット、２３…左保持部、２４…左表示ユニット、２６…右導光板、２７…前部フレーム、２８…左導光板、３０…ヘッドセット、３２…右イヤホン、３４…左イヤホン、４０…接続ケーブル、４６…コネクター、６１…カメラ（入力部）、６３…マイク、６５…照度センサー、１００…頭部装着型表示装置、１１１…６軸センサー、１１３…磁気センサー、１１０…操作部（入力部）、１１５…ＧＰＳ受信部、１１７…通信部、１２０…コントローラー基板、１２１…メモリー、１２３…不揮発性記憶部、１２７…設定データ、１３０…電源部、１３２…バッテリー、１３４…電源制御回路、１４０…メインプロセッサー、１５０…制御部、１５１…ＯＳ、１５２…画像処理部、１５３…撮像制御部（入力部）、１５４…検出制御部（入力部）、１５５…表示制御部、１５６…処理制御部、１６０…記憶部、１６１…制御プログラム、１６２…設定データ、１６３…コンテンツデータ、１６４…表示位置テーブル、１６５…撮像画像データ、１８０…音声インターフェイス、１８２…音声コーデック、１８４…外部コネクター、１８６…外部メモリーインターフェイス、１８８…ＵＳＢコネクター、１９２…センサーハブ、１９４…ＦＰＧＡ、１９６、２１１、２３１…インターフェイス、２１３、２３３…受信部、２１５…ＥＥＰＲＯＭ、２１７…温度センサー、２２１…ＯＬＥＤユニット、２２３…ＯＬＥＤパネル、２２５…ＯＬＥＤ駆動回路、２３５…６軸センサー、２３７…磁気センサー、２３９…温度センサー、２４１…ＯＬＥＤユニット、２４３…ＯＬＥＤパネル、２４５…ＯＬＥＤ駆動回路、２５１…右光学系、２５２…左光学系、２６１…ハーフミラー、２８１…ハーフミラー、３０１…用紙、３０３…枠画像、３０５…文字。
【図１】
2019053644.tif 000003
【図２】
2019053644.tif 000004
【図３】
2019053644.tif 000005
【図４】
2019053644.tif 000006
【図５】
2019053644.tif 000007
【図６】
2019053644.tif 000008
【図７】
2019053644.tif 000009
【図８】
2019053644.tif 000010
【図９】
2019053644.tif 000011
【図１０】
2019053644.tif 000012
【図１１】
2019053644.tif 000013
【図１２】
2019053644.tif 000014
【図１３】
2019053644.tif 000015