(57)【要約】【課題】頭部装着型表示装置において、使用者の一定量を超える頭の動きを検知し、外景の視認性を向上させる技術を提供する。【解決手段】頭部装着型表示装置は、画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部と、射出された画像光を使用者の眼に導く導光部と、を有し、使用者に虚像を視認させるための画像表示部と、画像表示部と接続され、画像表示部による画像表示を制御する制御部と、画像表示部の向きの変化を示す変化情報を取得し、変化情報を用いて、画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する検知部とを備える。制御部は、一定量を超える頭の動きが検知された場合に、虚像の視認性を低下させるように、画像光生成部の輝度を調整し、または、画像光生成部により生成される画像光を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部装着型表示装置であって、
画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部と、射出された前記画像光を使用者の眼に導く導光部と、を有し、使用者に虚像を視認させるための画像表示部と、
前記画像表示部と接続され、前記画像表示部による画像表示を制御する制御部と、
前記画像表示部の向きの変化を示す変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する検知部と、
を備え、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部の輝度を調整し、または、前記画像光生成部により生成される前記画像光を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の頭部装着型表示装置であって、
前記検知部は、
予め定められたトリガーの発生に応じて、前記画像表示部の動きを検出する際の基準となる位置である初期位置を設定し、前記初期位置に対する前記変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記一定量を超える頭の動きを検知する、頭部装着型表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の頭部装着型表示装置であって、
前記検知部は、前記初期位置および前記変化情報を、前記画像表示部を装着した使用者の鉛直方向の頭の動きに対応する頭の角度と、水平方向の顔の動きに対応する顔の方向と、の組合せによって特定する、頭部装着型表示装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、前記画像表示部の角速度を検出する角速度検出部を備え、
前記検知部は、
前記変化情報として検出された前記角速度を取得し、前記角速度から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、前記角速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、前記一定量を超える頭の動きを検知したと判定する、頭部装着型表示装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、前記画像表示部の加速度を検出する加速度検出部を備え、
前記検知部は、さらに、
前記変化情報として検出された前記加速度を取得し、前記加速度から求めた前記画像表示部の傾きを併用して、前記一定量を超える頭の動きを検知したかを判定する、頭部装着型表示装置。
【請求項６】
請求項２または３記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像表示部は、さらに、
地磁気を用いて前記画像表示部の方位を検出する地磁気検出部と、
前記画像表示部の加速度を検出する加速度検出部と、
を備え、
前記検知部は、
前記変化情報として、検出された前記方位と、検出された前記加速度とを取得し、前記方位から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、前記加速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、前記一定量を超える頭の動きを検知したと判定する、頭部装着型表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記予め定められたトリガーは、前記頭部装着型表示装置への電源の投入と、所定のアプリケーションの起動の検出と、所定のボタン押下の検出と、のうちの少なくともいずれか１つである、頭部装着型表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像光生成部は、
前記画像を生成する表示素子と、
生成された前記画像を表す画像光を射出させる光源と、
を含み、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記光源の照明光を消灯または減光させることで、前記画像光生成部の輝度を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記画像光生成部による前記画像光の生成を一時的に停止させることで、前記画像光生成部により生成される前記画像光を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、使用者の眼球画像を撮像する撮像部を備え、
前記検知部は、さらに、
撮像された前記眼球画像を解析することで、使用者の虹彩の中心位置に対する移動量を示す視線移動量を取得し、
前記制御部は、さらに、
前記視線移動量が予め定められた第３の閾値を超えた場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部の輝度を調整し、または、前記画像光生成部により生成される前記画像光を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項１１】
頭部装着型表示装置の制御方法であって、
（ａ）画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部と、射出された前記画像光を使用者の眼に導く導光部と、を用いて、使用者に虚像を視認させる工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）による画像表示を制御する工程と、
（ｃ）前記頭部装着型表示装置の向きの変化を示す変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記頭部装着型表示装置を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する工程と、
（ｄ）前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部の輝度を調整し、または、前記画像光生成部により生成される前記画像光を調整する工程と、
を備える、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、頭部に装着する表示装置である頭部装着型表示装置および頭部装着型表示装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
頭部に装着する表示装置である頭部装着型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、ＨＭＤ））が知られている。頭部装着型表示装置は、例えば、液晶ディスプレイおよび光源を利用して画像を表す画像光を生成し、生成された画像光を投写光学系や導光板を利用して使用者の眼に導くことにより、使用者に虚像を認識させる。
【０００３】
上述のようなヘッドマウントディスプレイでは、例えば眼鏡のように装着しながらにして、どこでも画像（映像）や音声を楽しむことができる。その反面、ヘッドマウントディスプレイの装着状態では、使用者の眼前には常に外景を遮る画像が表示されることから、利用者は不便を感じる場合があるという問題があった。このような問題を解決するために、従来では、使用者が歩行中であることを検知し、自動的にヘッドマウントディスプレイの画像表示を停止させ、外景の視認性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１１３８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６７０４号公報
【特許文献３】特開２００３−５１９９３号公報
【特許文献４】特開２００７−１３４７８５号公報
【特許文献５】特開２００４−９６２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、歩行中の使用者に対する不便さは低減されている。しかし、従来から、使用者が歩行中でない場合も、例えば、使用者がヘッドマウントディスプレイに表示されている画像から顔をそむける等して注意を逸らした際に感じる不便さについても、低減したいという要望があった。
【０００６】
本発明は、頭部装着型表示装置において、使用者の頭の動きに応じて外景の視認性を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
頭部装着型表示装置であって、
画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部と、射出された前記画像光を使用者の眼に導く導光部と、を有し、使用者に虚像を視認させるための画像表示部と、
前記画像表示部と接続され、前記画像表示部による画像表示を制御する制御部と、
前記画像表示部の向きの変化を示す変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する検知部と、
を備え、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部の輝度を調整し、または、前記画像光生成部により生成される前記画像光を調整する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、検知部は、画像表示部の向きの変化を示す変化情報を取得し、当該変化情報を用いて、画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知し、制御部は、一定量を超える頭の動きが検知された場合に、虚像の視認性を低下させるように、画像光生成部の輝度を調整し、または、画像光生成部により生成される画像光を調整するため、頭部装着型表示装置において、画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知し、外景の視認性を向上させることができる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１記載の頭部装着型表示装置であって、
前記検知部は、
予め定められたトリガーの発生に応じて、前記画像表示部の動きを検出する際の基準となる位置である初期位置を設定し、前記初期位置に対する前記変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記一定量を超える頭の動きを検知する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、検知部は、画像表示部の動きを検出する際の基準となる位置である初期位置を設定し、初期位置に対する変化情報を取得するため、当該変化情報を用いて、画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知することができる。
【００１０】
［適用例３］
適用例２記載の頭部装着型表示装置であって、
前記検知部は、前記初期位置および前記変化情報を、前記画像表示部を装着した使用者の鉛直方向の頭の動きに対応する頭の角度と、水平方向の顔の動きに対応する顔の方向と、の組合せによって特定する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、検知部は、初期位置および変化情報を、画像表示部を装着した使用者の鉛直方向の頭の動きに対応する頭の角度と、水平方向の顔の動きに対応する顔の方向と、の組合せによって特定することができる。
【００１１】
［適用例４］
適用例２または３記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、前記画像表示部の角速度を検出する角速度検出部を備え、
前記検知部は、
前記変化情報として検出された前記角速度を取得し、前記角速度から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、前記角速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、前記一定量を超える頭の動きを検知したと判定する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、検知部は、角速度検出部により検出された角速度から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、角速度検出部により検出された角速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、一定量を超える頭の動きを検知したと判定するため、第１の閾値を適切に設定することで使用者の小さな動作を無視することができ、第２の閾値を適切に設定することで使用者の緩慢な動作を無視することができる。
【００１２】
［適用例５］
適用例２ないし４のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、前記画像表示部の加速度を検出する加速度検出部を備え、
前記検知部は、さらに、
前記変化情報として検出された前記加速度を取得し、前記加速度から求めた前記画像表示部の傾きを併用して、前記一定量を超える頭の動きを検知したかを判定する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、検知部は、さらに、加速度検出部により検出された加速度から求めた画像表示部の傾きを併用して、一定量を超える頭の動きを検知したかを判定するため、検知部における判定の精度を向上させることができる。
【００１３】
［適用例６］
適用例２または３記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像表示部は、さらに、
地磁気を用いて前記画像表示部の方位を検出する地磁気検出部と、
前記画像表示部の加速度を検出する加速度検出部と、
を備え、
前記検知部は、
前記変化情報として、検出された前記方位と、検出された前記加速度とを取得し、前記方位から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、前記加速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、前記一定量を超える頭の動きを検知したと判定する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、検知部は、地磁気検出部により検出された方位から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、地磁気検出部により検出された加速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、一定量を超える頭の動きを検知したと判定するため、適用例４の角速度検出部に代えて、地磁気検出部と、加速度検出部を備える構成においても、適用例４と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
［適用例７］
適用例１ないし６のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記予め定められたトリガーは、前記頭部装着型表示装置への電源の投入と、所定のアプリケーションの起動の検出と、所定のボタン押下の検出と、のうちの少なくともいずれか１つである、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、頭部装着型表示装置への電源の投入と、所定のアプリケーションの起動の検出と、所定のボタン押下の検出と、のうちの少なくともいずれか１つの発生に応じて、画像表示部の動きを検出する際の基準となるべき初期位置を設定することができる。
【００１５】
［適用例８］
適用例１ないし７のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像光生成部は、
前記画像を生成する表示素子と、
生成された前記画像を表す画像光を射出させる光源と、
を含み、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記光源の照明光を消灯または減光させることで、前記画像光生成部の輝度を調整する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、制御部は、一定量を超える頭の動きが検知された場合に、光源の照明光を消灯または減光させることで、画像光生成部の輝度を調整するため、画像表示部における外景の視認性を向上させることができる。
【００１６】
［適用例９］
適用例１ないし７のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記画像光生成部による前記画像光の生成を一時的に停止させることで、前記画像光生成部により生成される前記画像光を調整する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、制御部は、一定量を超える頭の動きが検知された場合に、画像光生成部による画像光の生成を一時的に停止させることで、画像光生成部により生成される画像光を調整するため、画像表示部における外景の視認性を向上させることができる。
【００１７】
［適用例１０］
適用例１ないし９のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、使用者の眼球画像を撮像する撮像部を備え、
前記検知部は、さらに、
撮像された前記眼球画像を解析することで、使用者の虹彩の中心位置に対する移動量を示す視線移動量を取得し、
前記制御部は、さらに、
前記視線移動量が予め定められた第３の閾値を超えた場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部の輝度を調整し、または、前記画像光生成部により生成される前記画像光を調整する、頭部装着型表示装置。
このような構成とすれば、検知部は、撮像された使用者の眼球画像を解析することで、使用者の虹彩の中心位置に対する移動量を示す視線移動量を取得し、制御部は、さらに、視線移動量が予め定められた第３の閾値を超えた場合に、虚像の視認性を低下させるように、画像光生成部の輝度を調整し、または、画像光生成部により生成される画像光を調整するため、適用例１の効果に加えてさらに、使用者が視線をずらしたことを検知し、外景の視認性を向上させることができる。
【００１８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、頭部装着型表示装置および頭部装着型表示装置の制御方法、頭部装着型表示システム、これらの方法、装置またはシステムの機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例における頭部装着型表示装置の外観の構成を示す説明図である。
【図２】ヘッドマウントディスプレイの構成を機能的に示すブロック図である。
【図３】画像光生成部によって画像光が射出される様子を示す説明図である。
【図４】使用者に認識される虚像の一例を示す説明図である。
【図５】動作検知処理について説明するための説明図である。
【図６】動作検知処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図６のステップＳ１１４における画像光生成部の様子を示す説明図である。
【図８】動作検知処理が実行される様子を示す説明図である。
【図９】第２実施例におけるヘッドマウントディスプレイの構成を機能的に示すブロック図である。
【図１０】第２実施例におけるヘッドマウントディスプレイの視線検知処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】眼球画像の解析方法についての説明図である。
【図１２】変形例におけるヘッドマウントディスプレイの構成を機能的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
【００２１】
Ａ．第１実施例：
（Ａ−１）頭部装着型表示装置の構成：
図１は、本発明の一実施例における頭部装着型表示装置の外観の構成を示す説明図である。頭部装着型表示装置ＨＭは、頭部に装着する表示装置であり、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、ＨＭＤ）とも呼ばれる。本実施例のヘッドマウントディスプレイＨＭは、使用者が、虚像を視認すると同時に外景も直接視認可能な光学透過型の頭部装着型表示装置である。
【００２２】
ヘッドマウントディスプレイＨＭは、使用者の頭部に装着された状態において使用者に虚像を視認させる画像表示部２０と、画像表示部２０を制御する制御部（コントローラー）１０とを備えている。
【００２３】
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、本実施例では眼鏡形状を有している。画像表示部２０は、耳掛部２１と、右表示駆動部２２と、左表示駆動部２４と、右光学パネル２６と、左光学パネル２８と、ジャイロセンサー６１と、設定ボタン６２とを含んでいる。耳掛部２１は、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４の端部から使用者の耳の上を横断するように設けられた部材であり、テンプル（つる）として機能する。右光学パネル２６および左光学パネル２８は、使用者が画像表示部２０を装着した状態においてそれぞれ使用者の右および左の眼の前に位置するように配置されている。右表示駆動部２２は、右耳用の耳掛部２１と右光学パネル２６との接続箇所に配置されている。また、左表示駆動部２４は、左耳用の耳掛部２１と左光学パネル２８との接続箇所に配置されている。なお、以降では、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４を総称して単に「表示駆動部」と、右光学パネル２６および左光学パネル２８を総称して単に「光学パネル」とも呼ぶ。
【００２４】
角速度検出部としてのジャイロセンサー６１は、右表示部２２の筐体内部に配置されている。本実施例におけるジャイロセンサー６１は、圧電振動式の２軸角速度センサーであり、画像表示部２０の２軸（ｘ軸、ｙ軸）の角速度を検出する。設定ボタン６２は、左表示部２４の筐体表面であって、画像表示部２０の外側の面（すなわち、画像表示部２０の装着側とは反対側の面）に配置されている。設定ボタン６２は、後述の動作検知処理において、画像表示部２０の向きを検出する際の基準となるべき初期位置を設定するために用いられる。詳細は後述する。
【００２５】
表示駆動部は、図示しないＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）や、投写光学系等を含む。詳細は後述する。光学パネルは、図示しない導光板と、調光板とを含んでいる。導光板は、光透過性の樹脂材料等によって形成され、表示駆動部から取り込んだ画像光を使用者の眼に向けて射出させる。調光板は、薄板状の光学素子であり、前面側（使用者の眼の側とは反対の側）を覆うように配置されている。調光板は、導光板を保護し、導光板の損傷や、汚れの付着等を抑制するとともに、調光板の光透過率を調整することにより、使用者の眼に入る外光量を調整し、虚像の視認のしやすさを調整することができる。なお、調光板は省略可能である。
【００２６】
画像表示部２０は、さらに、右耳用の右イヤホン３２および左耳用の左イヤホン３４を有する。右イヤホン３２および左イヤホン３４は、使用者が画像表示部２０を装着した際に、それぞれ右および左の耳に装着される。
【００２７】
画像表示部２０は、さらに、画像表示部２０を制御部１０に接続するための接続部４０を有している。接続部４０は、制御部１０に接続される本体コード４８と、本体コード４８が２本に分岐した右コード４２と、左コード４４と、分岐点に設けられた連結部材４６と、を含んでいる。右コード４２は、右表示駆動部２２に接続されており、左コード４４は、左表示駆動部２４に接続されている。画像表示部２０と制御部１０とは、接続部４０を介して各種信号の伝送を行う。本体コード４８における連結部材４６とは反対側の端部と、制御部１０とのそれぞれには、互いに嵌合するコネクター（図示省略）が設けられており、本体コード４８コネクターと制御部１０のコネクターとの嵌合／嵌合解除により、制御部１０と画像表示部２０とが接続されたり切り離されたりする。右コード４２と、左コード４４と、本体コード４８には、例えば、金属ケーブルや、光ファイバーを採用することができる。
【００２８】
制御部１０は、ヘッドマウントディスプレイＨＭを操作するための装置である。制御部１０は、点灯部１２と、タッチパッド１４と、十字キー１６と、電源スイッチ１８とを含んでいる。点灯部１２は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの動作状態（例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦ等）を、その発光状態によって通知する。点灯部１２としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。タッチパッド１４は、タッチパッド１４の操作面上での使用者の指の操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。十字キー１６は、上下左右方向に対応するキーへの押下操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。電源スイッチ１８は、スイッチのスライド操作を検出することで、ヘッドマウントディスプレイＨＭの電源投入状態を切り替える。
【００２９】
図２は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの構成を機能的に示すブロック図である。制御部１０は、入力情報取得部１１０と、記憶部１２０と、電源１３０と、ＣＰＵ１４０と、インターフェイス１８０と、送信部（Ｔｘ）５１および５２と、を備え、各部は図示しないバスにより相互に接続されている。
【００３０】
入力情報取得部１１０は、使用者による操作入力に応じた信号（例えば、タッチパッド１４や十字キー１６、電源スイッチ１８に対する操作入力）を取得する機能を有する。記憶部１２０は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ハードディスク等を含む記憶部である。記憶部１２０は、閾値情報ＣＩを含んでいる。閾値情報ＣＩは、動作検知処理（後述）において用いられる閾値であり、本実施例では、３つの閾値（第１の閾値、第２の閾値）が予め格納されている。電源１３０は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの各部に電力を供給する。電源１３０としては、例えば二次電池を用いることができる。
【００３１】
ＣＰＵ１４０は、予めインストールされたプログラムを実行することで、オペレーティングシステム（ОＳ）１５０としての機能を提供する。また、ＣＰＵ１４０は、ＲＯＭやハードディスクに格納されているファームウェアやコンピュータープログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、検知部１４５、画像処理部１６０、音声処理部１７０、表示制御部１９０としても機能する。これら各部の詳細は後述する。
【００３２】
検知部１４５は、画像表示部２０の向きの変化を示す情報である変化情報（本実施例では、ジャイロセンサー６１の検出値である角速度）を取得し、当該変化情報を用いて、動作検知処理を実行する。動作検知処理は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの画像表示部２０を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知し、画像表示部２０において表示されている虚像を消す処理である。詳細は後述する。なお、検知部１４５は請求項における「検知部」に相当する。
【００３３】
インターフェイス１８０は、制御部１０に対して、コンテンツの供給元となる種々の外部機器ＯＡ（例えば、パーソナルコンピューターＰＣや携帯電話端末、ゲーム端末）を接続するためのインターフェイスである。インターフェイス１８０としては、例えば、ＵＳＢインターフェイスや、マイクロＵＳＢインターフェイス、メモリーカード用インターフェイス、無線ＬＡＮインターフェイス等を備えることができる。また、コンテンツとは、画像（静止画像、動画像）や音声等からなる情報内容を意味する。
【００３４】
画像処理部１６０は、インターフェイス１８０を介して入力されるコンテンツに基づき、クロック信号ＰＣＬＫ、垂直同期信号ＶＳｙｎｃ、水平同期信号ＨＳｙｎｃ、画像データＤａｔａを生成し、接続部４０を介してこれらの信号を画像表示部２０に供給する。具体的には、画像処理部１６０は、コンテンツに含まれる画像信号を取得する。取得した画像信号は、例えば動画像の場合、一般的に、１秒あたり３０枚のフレーム画像から構成されているアナログ信号である。画像処理部１６０は、取得した画像信号から、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。また、画像処理部１６０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、図示しないＰＬＬ回路等を利用してクロック信号ＰＣＬＫを生成する。
【００３５】
画像処理部１６０は、同期信号が分離されたアナログ画像信号を、図示しないＡ／Ｄ変換回路等を用いてデジタル画像信号に変換する。その後、画像処理部１６０は、変換後のデジタル画像信号を、対象画像の画像データＤａｔａ（ＲＧＢデータ）として、１フレームごとに記憶部１２０内のＤＲＡＭに格納する。なお、画像処理部１６０は、必要に応じて、画像データに対して、解像度変換処理、輝度や彩度の調整といった種々の色調補正処理、キーストーン補正処理等の画像処理を実行してもよい。
【００３６】
画像処理部１６０は、生成したクロック信号ＰＣＬＫ、垂直同期信号ＶＳｙｎｃ、水平同期信号ＨＳｙｎｃと、記憶部１２０内のＤＲＡＭに格納された画像データＤａｔａとを、送信部５１および５２を介してそれぞれ送信する。なお、送信部５１を介して送信される画像データＤａｔａを「右眼用画像データ」とも呼び、送信部５２を介して送信される画像データＤａｔａを「左眼用画像データ」とも呼ぶ。送信部５１、５２は、制御部１０と、画像表示部２０との間におけるシリアル伝送のためのトランシーバーとして機能する。
【００３７】
表示制御部１９０は、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４を制御する制御信号を生成する。具体的には、表示制御部１９０は、制御信号により、右ＬＣＤ制御部２１１による右ＬＣＤ２４１の駆動ＯＮ／ＯＦＦや、右バックライト制御部２０１による右バックライト２２１の駆動ＯＮ／ＯＦＦ、左ＬＣＤ制御部２１２による左ＬＣＤ２４２の駆動ＯＮ／ＯＦＦや、左バックライト制御部２０２による左バックライト２２２の駆動ＯＮ／ＯＦＦ、などを個別に制御することにより、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４のそれぞれによる画像光の生成および射出を制御する。例えば、表示制御部１９０は、右表示駆動部２２および左表示駆動部２４の両方に画像光を生成させたり、一方のみに画像光を生成させたり、両方共に画像光を生成させなかったりする。
【００３８】
表示制御部１９０は、右ＬＣＤ制御部２１１と左ＬＣＤ制御部２１２とに対する制御信号を、送信部５１および５２を介してそれぞれ送信する。また、表示制御部１９０は、右バックライト制御部２０１と左バックライト制御部２０２とに対する制御信号を、それぞれ送信する。
【００３９】
音声処理部１７０は、コンテンツに含まれる音声信号を取得し、取得した音声信号を増幅して、画像表示部２０の右イヤホン３２および左イヤホン３４に接続部４０を介して供給する。
【００４０】
画像表示部２０は、右表示駆動部２２と、左表示駆動部２４と、右光学パネル２６としての右導光板２６１と、左光学パネル２８としての左導光板２６２と、ジャイロセンサー６１と、設定ボタン６２と、右イヤホン３２と、左イヤホン３４とを備えている。
【００４１】
右表示駆動部２２は、受信部（Ｒｘ）５３と、光源として機能する右バックライト（ＢＬ）制御部２０１および右バックライト（ＢＬ）２２１と、表示素子として機能する右ＬＣＤ制御部２１１および右ＬＣＤ２４１と、右投写光学系２５１を含んでいる。なお、右バックライト制御部２０１と、右ＬＣＤ制御部２１１と、右バックライト２２１と、右ＬＣＤ２４１とを総称して「画像光生成部」とも呼ぶ。
【００４２】
受信部５３は、制御部１０と、画像表示部２０との間におけるシリアル伝送のためのレシーバーとして機能する。右バックライト制御部２０１は、入力された制御信号に基づいて、右バックライト２２１を駆動する機能を有する。右バックライト２２１は、例えば、ＬＥＤ等の発光体である。右ＬＣＤ制御部２１１は、受信部５３を介して入力されたクロック信号ＰＣＬＫと、垂直同期信号ＶＳｙｎｃと、水平同期信号ＨＳｙｎｃと、右眼用画像データとに基づいて、右ＬＣＤ２４１を駆動する機能を有する。右ＬＣＤ２４１は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルである。
【００４３】
図３は、画像光生成部によって画像光が射出される様子を示す説明図である。右ＬＣＤ２４１はマトリクス状に配置された各画素位置に対応する液晶を駆動することによって、右ＬＣＤ２４１を透過する光の透過率を変化させることにより、右バックライト２２１から照射される照明光ＩＬを、画像を表す有効な画像光ＰＬへと変調する機能を有する。なお、図３のように、本実施例ではバックライト方式を採用することとしたが、フロントライト方式や、反射方式を用いて画像光を射出する構成としてもよい。
【００４４】
図２の右投写光学系２５１は、右ＬＣＤ２４１から射出された画像光を並行状態の光束にするコリメートレンズによって構成される。右光学パネル２６としての右導光板２６１は、右投写光学系２５１から出力された画像光を、所定の光路に沿って反射させつつ使用者の右眼に導く。なお、右投写光学系２５１と右導光板２６１とを総称して「導光部」とも呼ぶ。
【００４５】
左表示駆動部２４は、受信部（Ｒｘ）５４と、光源として機能する左バックライト（ＢＬ）制御部２０２および左バックライト（ＢＬ）２２２と、表示素子として機能する左ＬＣＤ制御部２１２および左ＬＣＤ２４２と、左投写光学系２５２を含んでいる。なお、左バックライト制御部２０２と、左ＬＣＤ制御部２１２と、左バックライト２２２と、左ＬＣＤ２４２とを総称して「画像光生成部」と、左投写光学系２５２と、左導光板２６２とを総称して「導光部」とも呼ぶ。右表示駆動部２２と左表示駆動部２４とは対になっており、左表示駆動部２４の各部は、右表示駆動部２２で説明する各部と同様の構成および動作を有するため詳細な説明は省略する。
【００４６】
図４は、使用者に認識される虚像の一例を示す説明図である。上述のようにして、ヘッドマウントディスプレイＨＭの使用者の両眼に導かれた画像光が使用者の網膜に結像することにより、使用者は虚像を視認することができる。図４に示すように、ヘッドマウントディスプレイＨＭの使用者の視野ＶＲ内には虚像ＶＩが表示される。また、使用者の視野ＶＲのうち、虚像ＶＩが表示された部分以外については、使用者は、右光学パネル２６および左光学パネル２８を透過して、外景ＳＣを見ることができる。なお、本実施例のヘッドマウントディスプレイＨＭでは、使用者の視野ＶＲの内の虚像ＶＩが表示された部分についても、虚像ＶＩの背後に外景ＳＣが透けて見えるようになっている。
【００４７】
（Ａ−２）動作検知処理：
図５は、動作検知処理について説明するための説明図である。ヘッドマウントディスプレイＨＭの動作検知処理は、画像表示部２０を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知し、画像表示部２０において表示されている虚像を消す処理である。ここで、「一定量を超える頭の動き」とは、画像表示部２０を装着した使用者の頭部（すなわち、画像表示部２０）が、初期位置に対して一定量を超えて移動することを意味する。本実施例において、初期位置および頭の動きの移動量は、設定ボタン６２を押下した際の画像表示部２０を装着した使用者の頭の角度と、顔の方向の組合せによって特定される。
【００４８】
頭の角度は、図５（Ａ）に示すように、使用者の垂直方向（鉛直方向）ＰＬの頭の動きに対応する。例えば、利用者の頭が垂直状態（０度）の時に設定ボタン６２が押下された場合、０度が初期位置に設定される。この状態で、利用者がＭＶ方向へ頭を向けた場合、頭の動きの移動量（頭の角度θ１）は、初期位置（０度）と、移動後の位置（４５度）の差分である４５度となる。なお、頭の動きの移動量（頭の角度θ１）は、ジャイロセンサー６１の出力値から得られるｙ軸の角速度に対応する。
【００４９】
顔の方向は、図５（Ｂ）に示すように、使用者の水平方向ＨＬの顔の動きに対応する。例えば、利用者の顔が正面（０度）を向いている時に設定ボタン６２が押下された場合、０度が初期位置に設定される。この状態で、利用者がＭＶ方向へ顔を向けた場合、頭の動きの移動量（顔の方向θ２）は、初期位置（０度）と、移動後の位置（７０度）との差分である７０度となる。なお、頭の動きの移動量（顔の方向θ２）は、ジャイロセンサー６１の出力値から得られるｘ軸の角速度に対応する。
【００５０】
図６は、動作検知処理の手順を示すフローチャートである。検知部１４５は、画像表示部２０に設けられた設定ボタン６２が押下されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。設定ボタン６２が押下されていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、検知部１４５はステップＳ１０２へ遷移し、設定ボタン６２の押下有無の監視を継続する。設定ボタン６２が押下された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、検知部１４５は、記憶部１２０に格納された閾値情報ＣＩから第１の閾値と、第２の閾値とをそれぞれ読み込む（ステップＳ１０４）。
【００５１】
閾値取得後、検知部１４５は、ジャイロセンサー６１の出力値を取得する（ステップＳ１０６）。検知部１４５は、取得した出力値から得られるｘ軸の角度と、ｙ軸の角度の少なくともいずれか一方が、第１の閾値Ｔｈ１を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、検知部１４５は、ｘ軸の角速度と、ｙ軸の角速度とをそれぞれ積分することで、ｘ軸の角度と、ｙ軸の角度を求める。ｘ軸、ｙ軸の角度の両方が第１の閾値Ｔｈ１以下である場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、検知部１４５は、処理をステップＳ１０６へ遷移させ、再びジャイロセンサー６１の出力値を取得する。
【００５２】
一方、ｘ軸、ｙ軸の角度の少なくともいずれか一方が、第１の閾値Ｔｈ１を超えた場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、検知部１４５は、ｘ軸の角速度と、ｙ軸の角速度の少なくともいずれか一方が、第２の閾値Ｔｈ２を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。ｘ軸、ｙ軸の角速度の両方が第２の閾値Ｔｈ２以下である場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、検知部１４５は、処理をステップＳ１０６へ遷移させ、再びジャイロセンサー６１の出力値を取得する。
【００５３】
一方、ｘ軸、ｙ軸の角速度の少なくともいずれか一方が、第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、検知部１４５は、バックライトを消灯させる（ステップＳ１１４）。具体的には、検知部１４５は、制御部１０の表示制御部１９０に対して、バックライトを消灯するよう要求する。
【００５４】
図７は、図６のステップＳ１１４における画像光生成部の様子を示す説明図である。図６のステップＳ１１４において、検知部１４５からの要求を受信した表示制御部１９０は、右バックライト制御部２０１による右バックライト２２１の駆動ＯＦＦを示す制御信号と、左バックライト制御部２０２による左バックライト２２２の駆動ＯＦＦを示す制御信号とを画像表示部２０へ送信する。信号を受信した右バックライト制御部２０１は、右バックライト２２１を消灯させる。同様に、信号を受信した左バックライト制御部２０２は、左バックライト２２２を消灯させる。この結果、図７に示すように、右ＬＣＤ２４１および左ＬＣＤ２４２で描画された画像が画像光として射出されなくなるため、使用者の視野ＶＲから虚像ＶＩの表示が消える。
【００５５】
バックライト消灯後、検知部１４５は、ジャイロセンサー６１の出力値を取得する（ステップＳ１１６）。検知部１４５は、取得した出力値から得られるｘ軸の角度と、ｙ軸の角度の少なくともいずれか一方が、第１の閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。ｘ軸、ｙ軸の角度の両方が第１の閾値Ｔｈ１よりも小さい場合（ステップＳ１１８：ＮＯ）、検知部１４５は、処理をステップＳ１１６へ遷移させ、再びジャイロセンサー６１の出力値を取得する。
【００５６】
一方、ｘ軸、ｙ軸の角度の少なくともいずれか一方が、第１の閾値Ｔｈ１以上である場合（ステップＳ１１８：ＹＥＳ）、検知部１４５は、バックライトを点灯させる（ステップＳ１２０）。具体的には、検知部１４５は、制御部１０の表示制御部１９０に対して、バックライトを点灯するよう要求し、処理を終了する。
【００５７】
図６のステップＳ１２０において、検知部１４５からの要求を受信した表示制御部１９０は、右バックライト制御部２０１による右バックライト２２１の駆動ＯＮを示す制御信号と、左バックライト制御部２０２による左バックライト２２２の駆動ＯＮを示す制御信号を画像表示部２０へ送信する。信号を受信した右バックライト制御部２０１は、右バックライト２２１を点灯させる。同様に、信号を受信した左バックライト制御部２０２は、左バックライト２２２を点灯させる。この結果、右ＬＣＤ２４１、左ＬＣＤ２４２で描画された画像が画像光として射出され、使用者の視野ＶＲには、再び虚像ＶＩが表示される。
【００５８】
このように、設定ボタン６２の押下により、動作検知処理（図６）のステップＳ１０４以降が開始され、ジャイロセンサー６１の出力値の監視が開始される。ジャイロセンサー６１は、角速度、すなわち、単位時間あたりの角度の変化量（換言すれば、向きの変化）を検出するセンサーである。このことから、検知部１４５は、設定ボタン６２の押下によって、その際の使用者の頭の角度と、顔の方向とを、画像表示部２０の初期位置（画像表示部２０の動きを検出する際の基準となる位置）に設定し、ジャイロセンサー６１は、初期位置に対する画像表示部２０の向きの変化を示す角速度を検出していると言える。なお、ジャイロセンサー６１が検出する角速度は、請求項における「変化情報」に相当する。
【００５９】
なお、閾値情報ＣＩに予め格納されている第１、第２の閾値は、任意に設定することができる。角度に対する閾値となる第１の閾値は、例えば、４５度とすることができる。角度の変化を第１の閾値で制限することにより、動作検知処理において、画像表示部２０を装着する使用者の「一定量を超える頭の動き」を検知することができる。換言すれば、画像表示部２０の角度の変化があった場合に、使用者が初期位置から顔をそむけて一定量を超える頭の動きが生じたのか、もしくは、使用者の頭部が小さく動いただけなのかの判定を行うことが可能となる。
【００６０】
また、角速度（単位時間あたりの角度の変化量）に対する閾値となる第２の閾値は、小さな値とすることが好ましい。角速度の変化を第２の閾値で制限することにより、動作検知処理において、画像表示部２０を装着する使用者の緩慢な動作を無視（許容）し、虚像ＶＩの表示を継続させることができる。なお、閾値情報ＣＩは、利用者が任意に変更可能な構成としてもよい。
【００６１】
図８は、動作検知処理が実行される様子を示す説明図である。図８（Ａ）は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの画像表示部２０を装着した使用者が、設定ボタン６２を押下した際の様子を示している。使用者が設定ボタン６２を押下した後、取得されるジャイロセンサー６１の出力値から求められる角度、角速度が第１、第２の閾値を超えない場合、換言すれば、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２の条件が満たされない場合、動作検知処理におけるバックライトの消灯（ステップＳ１１４）は行われないため、図８（Ａ）のように、使用者の視野ＶＲには虚像ＶＩが表示される。
【００６２】
図８（Ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイＨＭの画像表示部２０を装着した使用者が初期位置から顔をそむけた際の様子を示している。使用者が、図８（Ａ）に示す初期位置から、例えば横を向いた場合、ジャイロセンサー６１の出力値から求められるｘ軸方向の角度、角速度に変化が生じる。これらが第１、第２の閾値を超え、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２の条件が満たされた場合、動作検知処理におけるバックライトの消灯（ステップＳ１１４）が行われ、使用者の視野ＶＲから虚像ＶＩの表示が消える。視野ＶＲを遮る虚像ＶＩの表示が消える結果、使用者は、外景をはっきりと見ることができる。なお、使用者が例えば上や下を向くことで、ジャイロセンサー６１の出力値から求められるｙ軸方向の角度、角速度に変化が生じた場合についても同様である。
【００６３】
さらに、動作検知処理（図６）のステップＳ１１４において検知部１４５は、バックライトを消灯させることに代えて、例えば、以下のような処理をしてもよい。
【００６４】
図６のステップＳ１１４において検知部１４５は、制御部１０の表示制御部１９０に対して、バックライトの輝度を下げるよう要求する。要求を受信した表示制御部１９０は、右バックライト制御部２０１および左バックライト制御部２０２に対して、バックライトの駆動ＯＮ／ＯＦＦを指定する制御信号と共に、バックライトの輝度を指定するための制御信号を送信する。バックライトの輝度を指定するための制御信号としては、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いることができる。このようにすれば、ステップＳ１０６では、バックライトの消灯に代えて、バックライト（右バックライト２２１、左バックライト２２２）による照明光の減光が行われる。照明光が減光されれば、画像光生成部によって射出される画像光が弱くなる（画像光生成部の輝度が下がる）ため、使用者の視野ＶＲに表示される虚像ＶＩは、薄くぼやけたような表示になる。この結果、使用者は外景を視認しやすくなる。
【００６５】
図６のステップＳ１１４において検知部１４５は、制御部１０の表示制御部１９０に対して、ＬＣＤ（液晶）の駆動を一時的に停止させるよう要求する。要求を受信した表示制御部１９０は、右ＬＣＤ制御部２１１および左ＬＣＤ制御部２１２に対して、ＬＣＤの駆動ＯＦＦを指定する制御信号を送信する。このようにすれば、ＬＣＤ（右ＬＣＤ２４１、左ＬＣＤ２４２）による画像の描画が停止され、画像光生成部における画像光の生成および射出が停止されるため、使用者の視野ＶＲから虚像ＶＩの表示が消える。この結果、使用者は外景を視認しやすくなる。
【００６６】
また、検知部１４５は、制御部１０の表示制御部１９０に対して、ＬＣＤ（液晶）の開口率を小さくするよう要求してもよい。液晶開口率が小さくなれば、画像光生成部によって射出される画像光が弱くなるため、使用者の視野ＶＲに表示される虚像ＶＩは、薄くぼやけたような表示になる。従って、使用者は、外景を視認しやすくなる。
【００６７】
図６のステップＳ１１４において検知部１４５は、制御部１０の画像処理部１６０に対して、画像データＤａｔａの送信を一時的に停止させるよう要求する。要求を受信した画像処理部１６０は、画像表示部２０へ送信する画像データＤａｔａを停止する。このようにすれば、ＬＣＤ（右ＬＣＤ２４１、左ＬＣＤ２４２）による画像の描画が停止され、画像光生成部における画像光の生成および射出が停止されるため、使用者の視野ＶＲから虚像ＶＩの表示が消える。この結果、使用者は外景を視認しやすくなる。
【００６８】
また、検知部１４５は、画像処理部１６０に対して、画像データＤａｔａを黒一色のダミーデータとするよう要求してもよい。このようにすれば、ＬＣＤ（右ＬＣＤ２４１、左ＬＣＤ２４２）に描画される画像が黒一色のダミー画像へと調整され、画像光生成部はこれに対応した画像光を射出するため、使用者の視野ＶＲに表示される虚像ＶＩは、消えたような表示になる。従って、使用者は、外景を視認しやすくなる。
【００６９】
以上のように、第１実施例によれば、検知部１４５は、ジャイロセンサー６１が検出する角速度（初期位置に対する向きの変化を示す変化情報）を用いて、画像表示部２０を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する。制御部１０は、一定量を超える頭の動きが検知された場合に、虚像ＶＩの視認性を低下させるように、光源（右バックライト２２１、左バックライト２２２）の輝度を調整することで画像光生成部の輝度を調整し、または、表示素子（右ＬＣＤ２４１、左ＬＣＤ２４２）により生成される画像を調整することで画像光生成部により生成される画像光を調整する。これらの結果、ヘッドマウントディスプレイＨＭにおいて、画像表示部２０を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知し、外景の視認性を向上させることができる。
【００７０】
Ｂ．第２実施例：
本発明の第２実施例では、動作検知処理に加え、さらに、画像表示部を装着した使用者の視線の向きを検知して虚像を消す視線検知処理を行う構成について説明する。以下では、第１実施例と異なる構成および動作を有する部分についてのみ説明する。なお、図中において第１実施例と同様の構成部分については先に説明した第１実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
（Ｂ−１）頭部装着型表示装置の構成：
図９は、第２実施例におけるヘッドマウントディスプレイＨＭａの構成を機能的に示すブロック図である。図２に示す第１実施例との違いは、制御部１０に代えて制御部１０ａを、画像表示部２０に代えて画像表示部２０ａを、それぞれ備える点である。
【００７２】
画像表示部２０ａは、さらに、撮像部としてのアイカメラ６３を備えている。本実施例におけるアイカメラ６３は、右光学パネル２６の内面（すなわち、ヘッドマウントディスプレイＨＭａ装着状態において利用者の眼に向き合う側の面）に配置されている。本実施例におけるアイカメラ６３は、赤外線照明とＣＣＤカメラを含み、使用者の右眼の眼球画像を取得する。
【００７３】
制御部１０ａは、閾値情報ＣＩに代えて閾値情報ＣＩａを、検知部１４５に代えて検知部１４５ａを、それぞれ備えている。閾値情報ＣＩａは、第１、第２の閾値に加え、さらに、第３の閾値が予め格納されている。第３の閾値は、視線検知処理（後述）において用いられる。検知部１４５ａは、動作検知処理（図６）と平行して、視線検知処理を実行する。視線検知処理は、画像表示部２０を装着した使用者の視線の向きを検知して、虚像を消すための処理である。
【００７４】
（Ｂ−２）動作検知処理：
第２実施例におけるヘッドマウントディスプレイＨＭａの動作検知処理は、図６に示した第１実施例と同様である。
【００７５】
（Ｂ−３）視線検知処理：
図１０は、第２実施例におけるヘッドマウントディスプレイＨＭａの視線検知処理の手順を示すフローチャートである。まず、検知部１４５ａは、画像表示部２０ａに設けられた設定ボタン６２が押下されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。詳細は動作検知処理（図６）のステップＳ１０２と同様である。設定ボタン６２が押下された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、検知部１４５ａは、閾値情報ＣＩａから第３の閾値を読み込む（ステップＳ２０２）。閾値取得後、検知部１４５ａは、アイカメラ６３によって撮影された眼球画像を取得する（ステップＳ２０４）。そして、検知部１４５ａは、取得した眼球画像を解析する（ステップＳ２０６）。
【００７６】
図１１は、眼球画像の解析方法についての説明図である。図１１（Ａ）は、ヘッドマウントディスプレイＨＭａを装着した使用者の眼を、横から見た際の概観を示している。検知部１４５ａは、アイカメラ６３が撮影した眼球画像を画像解析することによって、使用者の虹彩ＡＥが、眼の中心位置ＡＸに対してどれだけ移動したかを示す視線移動量を求める。本実施例では、視線移動量は、ｘ軸方向の移動量と、ｙ軸方向の移動量の組合せで表現する。図１１（Ｂ）は、虹彩ＡＥが、中心位置ＡＸに位置している場合の図と、その際の視線移動量（ｘ軸、ｙ軸）を示している。この例では、虹彩ＡＥが中心位置ＡＸ上にあるため、視線移動量は（０、０）となる。図１１（Ｃ）は、使用者の虹彩ＡＥが、中心位置ＡＸに対して左側へ移動した場合の図と、その際の視線移動量（ｘ軸、ｙ軸）を示している。この例では、虹彩ＡＥが中心位置ＡＸから水平方向へ移動しているため、視線移動量は（＋１０、０）となる。
【００７７】
図１０のステップＳ２０８において検知部１４５ａは、ステップＳ２０６で求めた虹彩のｘ軸の移動量と、虹彩のｙ軸の移動量と、の少なくともいずれか一方が、第３の閾値Ｔｈ３を超えるか否か判定する（ステップＳ２０８）。虹彩のｘ軸、ｙ軸の移動量の両方が第３の閾値Ｔｈ３以下である場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、検知部１４５ａは、処理をステップＳ２０４へ遷移させ、再びアイカメラ６３の眼球画像を取得する。一方、虹彩のｘ軸、ｙ軸の移動量の少なくともいずれか一方が、第３の閾値Ｔｈ３を超えた場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、検知部１４５ａは、バックライトを消灯させる（ステップＳ１１４）。詳細は、動作検知処理（図６）のステップＳ１１４と同様である。
【００７８】
バックライト消灯後、検知部１４５ａは、アイカメラ６３の眼球画像を取得する（ステップＳ２１０）。そして、検知部１４５ａは、取得した眼球画像を解析して、虹彩の視線移動量を求める（ステップＳ２１２）。詳細は、ステップＳ２０６と同様である。検知部１４５ａは、求めた虹彩のｘ軸の移動量と、虹彩のｙ軸の移動量の少なくともいずれか一方が、第３の閾値Ｔｈ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。ｘ軸、ｙ軸の移動量の両方が第３の閾値Ｔｈ３よりも小さい場合（ステップＳ２１４：ＮＯ）、検知部１４５ａは、処理をステップＳ２１０へ移動させ、再びアイカメラ６３の眼球画像を取得する。一方、ｘ軸、ｙ軸の移動量の少なくともいずれか一方が、第３の閾値Ｔｈ３以上である場合（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）、検知部１４５ａは、バックライトを点灯させる。詳細は、動作検知処理（図６）のステップＳ１２０と同様である。
【００７９】
以上のように、第２実施例によれば、検知部１４５ａは、アイカメラ６３により撮像された使用者の眼球画像を解析することで、使用者の虹彩ＡＥの中心位置ＡＸに対するｘ軸方向の移動量と、ｙ軸方向の移動量からなる視線移動量を取得し、制御部１０は、さらに、視線移動量が予め定められた第３の閾値Ｔｈ３を超えた場合に、虚像の視認性を低下させるように、画像光生成部の輝度を調整し、または、画像光生成部により生成される画像光を調整する。この結果、本実施例によれば、第１実施例の効果に加えてさらに、使用者が中心位置から視線をずらしたことを検知し、外景の視認性を向上させることができる。
【００８０】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。例えば、ソフトウェアによって実現した機能は、ハードウェアによって実現するものとしてもよい。そのほか、以下のような変形が可能である。
【００８１】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、ヘッドマウントディスプレイの構成について例示した。しかし、ヘッドマウントディスプレイの構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に定めることが可能であり、例えば、各構成部の追加・削除・変換等を行うことができる。
【００８２】
上記実施例では、説明の便宜上、制御部が送信部（５１、５２）を備え、画像表示部が受信部（５３、５４）を備えるものとした。しかし、上記実施例の送信部（５１、５２）および受信部（５３、５４）は、いずれも、双方向通信が可能な機能を備えており、送受信部として機能することができる。
【００８３】
例えば、図１２に示すように、接続部を省略し、制御部と、画像表示部とが無線通信可能な構成としてもよい。具体的には、制御部にさらに、無線通信部（８１）を備えると共に、画像表示部にさらに、無線通信部（８２）と、電源（２８０）とを備える構成とする。この場合、無線通信部８１が上記実施例における送信部（５１、５２）として機能し、無線通信部８２が上記実施例における受信部（５３、５４）として機能する。
【００８４】
例えば、図１に示した制御部、画像表示部の構成は任意に変更することができる。具体的には、例えば、制御部からタッチパネルを省略し、十字キーのみで操作する構成としてもよい。また、制御部に操作用スティック等の他の操作用インターフェイスを備えても良い。また、制御部にはキーボードやマウス等のデバイスを接続可能な構成として、キーボードやマウスから入力を受け付けるものとしてもよい。また、制御部にＷｉ−Ｆｉ（wireless fidelity）等を用いた通信部を設けてもよい。
【００８５】
例えば、図１に示した制御部は、有線の信号伝送路を介して画像表示部と接続されているものとした。しかし、制御部と、画像表示部とは、無線ＬＡＮや赤外線通信やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線の信号伝送路を介した接続により接続されていてもよい。
【００８６】
例えば、ヘッドマウントディスプレイは、両眼タイプの透過型ヘッドマウントディスプレイであるものとしたが、使用者がヘッドマウントディスプレイを装着した状態において外景が遮断される非透過型ヘッドマウントディスプレイとして構成してもよい。また、単眼タイプのヘッドマウントディスプレイとしてもよい。
【００８７】
例えば、画像光生成部は、左右のバックライト制御部と、左右のＬＣＤ制御部と、左右のバックライトと、左右のＬＣＤとを用いて構成されるものとしたが、これらに代えて、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）と、有機ＥＬ制御部とを用いても良い。その場合、有機ＥＬおよび有機ＥＬ制御部が請求項における「画像光生成部」に相当する。
【００８８】
例えば、検知部、画像処理部、表示制御部、音声処理部等の機能部は、ＣＰＵがＲＯＭやハードディスクに格納されているコンピュータープログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現されるものとして記載した。しかし、これら機能部は、当該機能を実現するために設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）を用いて構成されてもよい。
【００８９】
例えば、上記実施例では、画像表示部を眼鏡のように装着するヘッドマウントディスプレイであるとしているが、画像表示部が通常の平面型ディスプレイ装置（液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置等）であるとしてもよい。この場合にも、制御部と画像表示部との間の接続は、有線の信号伝送路を介した接続であってもよいし、無線の信号伝送路を介した接続であってもよい。このようにすれば、制御部を、通常の平面型ディスプレイ装置のリモコンとして利用することができる。
【００９０】
また、画像表示部として、眼鏡のように装着する画像表示部に代えて、例えば帽子のように装着する画像表示部といった他の形状の画像表示部を採用してもよい。また、イヤホンは耳掛け型やヘッドバンド型を採用してもよく、省略しても良い。
【００９１】
例えば、上記実施例では、電源として二次電池を用いることしたが、電源としては二次電池に限らず、種々の電池を使用することができる。例えば、一次電池や、燃料電池、太陽電池、熱電池等を使用してもよい。
【００９２】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例において、画像処理部は、同じ画像データを右眼用画像データおよび左眼用画像データとして出力することとした。しかし、画像処理部は、右眼用画像データと、左眼用画像データとを、異なる画像データにすることで、使用者に３Ｄの虚像を視認させることが可能な構成としてもよい。
【００９３】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例の動作検知処理（図６）では、検知部は、ジャイロセンサーからの出力値に応じて、使用者の一定量を超える頭の動きを検知することとした。しかし、上記実施例での態様はあくまで一例であり、検知部は、種々の方法を用いて、使用者の一定量を超える頭の動きを検知することができる。
【００９４】
例えば、動作検知処理のステップＳ１１０では、ジャイロセンサーの出力値から得られるｘ軸の角度と、ｙ軸の角度との少なくともいずれか一方が、同じ閾値（第１の閾値Ｔｈ１）を超えるか否かを判定した。しかし、一般的に、垂直方向（鉛直方向）の頭の動きよりも、水平方向の顔の動きの方が大きいことから、第１の閾値Ｔｈ１を垂直方向（ｙ軸用）と水平方向（ｘ軸用）とに対応させて、2種類用意してもよい。また、ステップＳ１１２についても同様である。
【００９５】
例えば、上記実施例では、ジャイロセンサーとして、圧電振動式の２軸角速度センサーを用い、利用者の垂直方向（鉛直方向）の頭の動きと、水平方向の顔の動きとを検知するものとした。しかし、ジャイロセンサーとしては、１軸、３軸等、種々のタイプの角速度センサーを用いることができる。ジャイロセンサーが検出可能な軸数が多くなれば、使用者の頭の動きをきめ細かく検出することができる。
【００９６】
例えば、画像表示部に、さらに加速度センサーを備える構成とした上で、動作検知処理のステップＳ１０８〜Ｓ１１２の判定に加えて、加速度センサーの出力値から得られる画像表示部の傾きや動き、振動や衝撃を用いて、「一定量を超える頭の動き」を判定してもよい。ジャイロセンサーと加速度センサーとを併用すれば、検知部における判定の精度を向上させることができる。なお、この場合、加速度センサーは請求項における「加速度検出部」に相当する。
【００９７】
例えば、画像表示部は、ジャイロセンサーに代えて、地磁気を用いて画像表示部が向いている方位を検出する電子コンパスと、画像表示部の加速度を検出する加速度センサーを備える構成としてもよい。この場合、判定部は、電子コンパスにより検出された方位より求められる角度を用いて、動作検知処理のステップＳ１１０の判定を、加速度センサーにより検出された加速度を用いて、動作検知処理のステップＳ１１２の判定を、それぞれ行うことができる。なお、電子コンパスは請求項における「地磁気検出部」に、加速度センサーは請求項における「加速度検出部」に、それぞれ相当する。このようにすれば、ジャイロセンサーに代えて、電子コンパスと、加速度センサーを備える構成においても、実施例と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
Ｃ４．変形例４：
上記実施例の動作検知処理（図６）では、検知部は、設定ボタンが押下されたことをトリガーとして初期位置を設定し、動作検知処理を継続することとした。しかし、このトリガーは、種々の変更が可能である。
【００９９】
例えば、動作検知処理のステップＳ１０２を省略し、検知部は、ヘッドマウントディスプレイＨＭに電源が投入された際に、初期位置を設定してステップＳ１０４以降を実行することとしてもよい。
【０１００】
例えば、動作検知処理のステップＳ１０２において検知部は、利用者が一定時間、同じ姿勢を保持したと判定した場合に、初期位置を設定してステップＳ１０４以降を実行することとしてもよい。具体的には、検知部は、ジャイロセンサーの出力値から得られる角度、角速度の変化を監視することにより、利用者の姿勢を判定することができる。このようにすれば、利用者による設定ボタンの操作が不要となるため、ヘッドマウントディスプレイＨＭの使い勝手（ユーザービリティ）を向上させることができる。
【０１０１】
例えば、動作検知処理のステップＳ１０２において検知部は、ヘッドマウントディスプレイＨＭにインストールされている特定のアプリケーション（例えば、動作再生ソフトウェア）の起動を検出した場合に、初期位置を設定してステップＳ１０４以降を実行することとしてもよい。なお、特定のアプリケーションは任意に決定することができ、使用者により指定可能な構成としてもよい。
【０１０２】
例えば、画像表示部に、さらに加速度センサーを備える構成とする場合、動作検知処理のステップＳ１０２において検知部は、加速度センサーの出力値から得られる加速度をもとに、「画像表示部を叩く動作」を検知して初期位置を設定し、ステップＳ１０４以降を実行することとしてもよい。このようにすれば、設定ボタンを省略することで、ヘッドマウントディスプレイＨＭの使い勝手（ユーザービリティ）を向上させることができる。
【０１０３】
Ｃ５．変形例５：
上記実施例では、変化情報を取得するための取得部の配置について例示した。しかし、変化情報を取得するための取得部の配置はあくまで例示であり、種々の変更が可能である。
【０１０４】
例えば、上記第１実施例では、取得部としてのジャイロセンサーを、右表示部の筐体内部に配置するものとした。しかし、ジャイロセンサーを、右表示部と、左表示部の両方に配置することとしてもよい。その場合、動作検知処理（図６）において、左右のジャイロセンサーの出力値を比較し、角度等を求めることとしてもよい。
【０１０５】
例えば、上記第２実施例では、取得部としてのアイカメラを、右光学パネルの内面に配置するものとした。しかし、アイカメラを、右光学パネルの内面と、左光学パネルの内面の両方に配置することとしてもよい。その場合、視線検知処理（図１０）において、左右のアイカメラが検出した左右の虹彩の動きを用いて、視線移動量を求めてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ａ…制御部（コントローラー）
１２…点灯部
１４…タッチパッド
１６…十字キー
１８…電源スイッチ
２０、２０ａ…画像表示部
２１…耳掛部
２２…右表示駆動部
２４…左表示駆動部
２６…右光学パネル
２８…左光学パネル
３２…右イヤホン
３４…左イヤホン
４０…接続部
４２…右コード
４４…左コード
４６…連結部材
４８…本体コード
５１…送信部
５２…送信部
５３…受信部
５４…受信部
６１…ジャイロセンサー（角速度検出部）
６２…設定ボタン
６３…アイカメラ（撮像部）
８１…無線通信部
８２…無線通信部
１１０…入力情報取得部
１２０…記憶部
１３０…電源
１４０…ＣＰＵ
１４５、１４５ａ…検知部（検知部）
１６０…画像処理部
１７０…音声処理部
１８０…インターフェイス
１９０…表示制御部
２０１…右バックライト制御部（画像光生成部、光源）
２０２…左バックライト制御部（画像光生成部、光源）
２１１…右ＬＣＤ制御部（画像光生成部、表示素子）
２１２…左ＬＣＤ制御部（画像光生成部、表示素子）
２２１…右バックライト（画像光生成部、光源）
２２２…左バックライト（画像光生成部、光源）
２４１…右ＬＣＤ（画像光生成部、表示素子）
２４２…左ＬＣＤ（画像光生成部、表示素子）
２５１…右投写光学系（導光部）
２５２…左投写光学系（導光部）
２６１…右導光板（導光部）
２６２…左導光板（導光部）
ＰＣＬＫ…クロック信号
ＶＳｙｎｃ…垂直同期信号
ＨＳｙｎｃ…水平同期信号
Ｄａｔａ…画像データ
ＣＡ…赤外線
ＭＡ…赤外線
ＯＡ…外部機器
ＳＣ…外景
ＰＣ…パーソナルコンピューター
ＡＥ…虹彩
ＡＸ…中心位置
ＶＩ…虚像
ＣＩ、ＣＩａ…閾値情報
ＩＬ…照明光
ＰＬ…画像光
ＨＭ、ＨＭａ…ヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型表示装置）
ＶＲ…視野
Ｔｈ１…第１の閾値
Ｔｈ２…第２の閾値
Ｔｈ３…第３の閾値
【図１】
2015212828.tif 000003
【図２】
2015212828.tif 000004
【図３】
2015212828.tif 000005
【図４】
2015212828.tif 000006
【図５】
2015212828.tif 000007
【図６】
2015212828.tif 000008
【図７】
2015212828.tif 000009
【図８】
2015212828.tif 000010
【図９】
2015212828.tif 000011
【図１０】
2015212828.tif 000012
【図１１】
2015212828.tif 000013
【図１２】
2015212828.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月2日(2015.7.2)
【手続補正１】
【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】
頭部装着型表示装置であって、
画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部を用いて、使用者に虚像を視認させるための画像表示部と、
前記画像表示部と接続され、前記画像表示部による画像表示を制御する制御部と、
前記画像表示部の向きの変化を示す変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する検知部と、
を備え、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部を減光させることで前記画像光生成部の輝度を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の頭部装着型表示装置であって、
前記検知部は、
予め定められたトリガーの発生に応じて、前記画像表示部の向きの変化を検出する際の基準となる位置である初期位置を設定し、前記初期位置に対する前記変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記一定量を超える頭の動きを検知する、頭部装着型表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の頭部装着型表示装置であって、
前記検知部は、前記初期位置および前記変化情報を、前記画像表示部を装着した使用者の鉛直方向の頭の動きに対応する頭の角度と、水平方向の顔の動きに対応する顔の方向と、の組合せによって特定する、頭部装着型表示装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、前記画像表示部の角速度を検出する角速度検出部を備え、
前記検知部は、
前記変化情報として検出された前記角速度を取得し、前記角速度から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、前記角速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、前記一定量を超える頭の動きを検知したと判定する、頭部装着型表示装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、前記画像表示部の加速度を検出する加速度検出部を備え、
前記検知部は、さらに、
前記変化情報として検出された前記加速度を取得し、前記加速度から求めた前記画像表示部の傾きを併用して、前記一定量を超える頭の動きを検知したかを判定する、頭部装着型表示装置。
【請求項６】
請求項２または３記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像表示部は、さらに、
地磁気を用いて前記画像表示部の方位を検出する地磁気検出部と、
前記画像表示部の加速度を検出する加速度検出部と、
を備え、
前記検知部は、
前記変化情報として、検出された前記方位と、検出された前記加速度とを取得し、前記方位から求めた角度が予め定められた第１の閾値を超え、かつ、前記加速度が予め定められた第２の閾値を超えている場合に、前記一定量を超える頭の動きを検知したと判定する、頭部装着型表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記予め定められたトリガーは、前記頭部装着型表示装置への電源の投入と、所定のアプリケーションの起動の検出と、所定のボタン押下の検出と、のうちの少なくともいずれか１つである、頭部装着型表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、
前記画像光生成部は、
前記画像を生成する表示素子と、
生成された前記画像を表す画像光を射出させる光源と、
を含み、
前記制御部は、
前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記光源の照明光を減光させることで、前記画像光生成部の輝度を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項記載の頭部装着型表示装置であって、さらに、
前記画像表示部は、使用者の眼球画像を撮像する撮像部を備え、
前記検知部は、さらに、
撮像された前記眼球画像を解析することで、使用者の虹彩の中心位置に対する移動量を示す視線移動量を取得し、
前記制御部は、さらに、
前記視線移動量が予め定められた第３の閾値を超えた場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部の輝度を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記撮像部は、使用者の右眼の眼球画像を撮像する第１の撮像部と、使用者の左眼の眼球画像を撮像する第２の撮像部と、を含み、
前記検知部は、
前記第１の撮像部により撮像された前記眼球画像から、使用者の右眼の虹彩の中心位置に対する移動量を示す第１の視線移動量を取得し、
前記第２の撮像部により撮像された前記眼球画像から、使用者の左眼の虹彩の中心位置に対する移動量を示す第２の視線移動量を取得し、
前記制御部は、
前記第１の視線移動量と、前記第２の視線移動量と、のうちの少なくとも一方が第３の閾値を超えた場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部の輝度を調整する、頭部装着型表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記第１の撮像部は、前記画像表示部において、前記画像表示部を装着した使用者に対向する位置であって、かつ、当該使用者の右眼に対応する位置に配置され、
前記第２の撮像部は、前記画像表示部において、前記画像表示部を装着した使用者に対向する位置であって、かつ、当該使用者の左眼に対応する位置に配置されている、頭部装着型表示装置。
【請求項１２】
頭部装着型表示装置の制御方法であって、
（ａ）画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部を用いて、使用者に虚像を視認させる工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）による画像表示を制御する工程と、
（ｃ）前記頭部装着型表示装置の向きの変化を示す変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記頭部装着型表示装置を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する工程と、
（ｄ）前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部を減光させることで前記画像光生成部の輝度を調整する工程と、
を備える、頭部装着型表示装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現可能である。頭部装着型表示装置であって、画像を表す画像光を生成し射出させる画像光生成部を用いて、使用者に虚像を視認させるための画像表示部と、前記画像表示部と接続され、前記画像表示部による画像表示を制御する制御部と、前記画像表示部の向きの変化を示す変化情報を取得し、前記変化情報を用いて、前記画像表示部を装着した使用者の一定量を超える頭の動きを検知する検知部と、を備え、前記制御部は、前記一定量を超える頭の動きが検知された場合に、前記虚像の視認性を低下させるように、前記画像光生成部を減光させることで前記画像光生成部の輝度を調整する、頭部装着型表示装置。そのほか、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。