(57)【要約】【課題】本発明は、表示部と眼との位置関係のずれによる画像の欠けを防止することの可能な画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の画像表示装置は、二次元表示素子（１１ａ）と、その二次元表示素子の表示画面（Ｅ）の虚像を形成する接眼光学系とからなる表示部（１１）と、前記二次元表示素子の表示画面（Ｅ）上に画像（Ｉ）を表示する回路部（１３）と、前記虚像の形成位置が観察者の眼（２）の略前方となるよう前記表示部（１１）をその観察者の頭部に装着可能な装着手段とを備えた画像表示装置（１０）において、前記回路部（１３）は、前記表示画面における前記画像の表示倍率を変更することが可能であることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元表示素子と、その二次元表示素子の表示画面の虚像を形成する接眼光学系とからなる表示部と、
前記二次元表示素子の表示画面上に画像を表示する回路部と、
前記虚像の形成位置が観察者の眼の略前方となるよう前記表示部をその観察者の頭部に装着可能な装着手段と
を備えた画像表示装置において、
前記回路部は、
前記表示画面における前記画像の表示倍率を変更することが可能である
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記装着手段には、
前記観察者の眼と前記表示部との位置関係を調整するための調整機構が設けられる
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像表示装置において、
前記観察者の眼と前記表示部との位置関係のデータ、又はその位置関係の変化のデータを取得する測定手段を更に備え、
前記回路部は、
前記測定手段が取得した前記データに応じて、前記表示倍率を変更する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像表示装置において、
前記回路部は、
前記眼の所定範囲内での運動に拘わらず前記二次元表示素子の前記画像が表示されている各位置からの射出光が前記眼の瞳に導光される最適倍率になるよう、前記データに応じて前記表示倍率を変更する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の画像表示装置において、
前記測定手段は、
前記調整機構の状態に基づき前記データを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
二次元表示素子と、その二次元表示素子の表示画面の虚像を形成する接眼光学系とからなる表示部と、
前記二次元表示素子の表示画面上に画像を表示する回路部と、
前記虚像の形成位置が観察者の眼の略前方となるよう前記表示部をその観察者の頭部に装着可能な装着手段と
を備えた画像表示装置において、
前記観察者の指示を入力する入力手段を備え、
前記回路部は、
前記入力手段を介して入力された指示に応じて、前記表示倍率を変更する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像表示装置において、
前記装着手段には、
前記観察者の眼と前記表示部との位置関係を調整するための調整機構が設けられる
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像表示装置において、
前記調整機構を駆動する駆動手段と、
前記眼の所定範囲内での運動に拘わらず前記二次元表示素子の前記画像が表示されている各位置からの射出光が前記眼の瞳に導光されるよう、前記表示倍率の変更に連動して前記駆動手段を制御し前記位置関係を調整する制御手段と
を更に備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項７に記載の画像表示装置において、
前記観察者の眼と前記表示部との位置関係のデータ、又はその位置関係の変化のデータを取得する測定手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記画像の各位置からの射出光が前記眼の瞳に導光されるか否かを、前記測定手段が取得したデータに基づき判断し、導光されないと判断したときには前記表示画面上に警告表示をする
ことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）など、観察者の頭部に装着可能であり、かつ観察者の眼の前方に画像を虚像として表示する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＭＤには、観察者の眼の前方に画像を虚像として表示する表示部、及びその表示部を観察者の頭部に装着するための装着具が備えられる（特許文献１など）。ＨＭＤによれば、観察者はハンドフリーの状態で画像を観察することができる。
このＨＭＤの表示部内の光学設計は予め決められた位置（アイポイント）に観察者の眼が配置されることを前提に行われるので、観察者は、装着具を利用して眼とそのアイポイントとを一致させることにより、画像を良好に観察することが可能である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３２０４５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際の使用時には、観察者の眼は必ずしもアイポイントに配置されない。
【０００５】
例えば、眼鏡を使用している観察者は、眼と表示部との間に眼鏡のレンズを配置しなければならないので、眼の位置は必然的にアイポイントよりも手前になる。
また、観察者がＨＭＤを装着したまま移動するときなどには、眼をアイポイントからわざとずらし、外界を見ながらＨＭＤの画像を観察することもある。
【０００６】
このようにアイポイントから眼を外して使用するときには、画像の周辺が欠けることを許容せざるを得なかった。
そこで本発明は、表示部と眼との位置関係のずれによる画像の欠けを防止することの可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の画像表示装置は、二次元表示素子と、その二次元表示素子の表示画面の虚像を形成する接眼光学系とからなる表示部と、前記二次元表示素子の表示画面上に画像を表示する回路部と、前記虚像の形成位置が観察者の眼の略前方となるよう前記表示部をその観察者の頭部に装着可能な装着手段とを備えた画像表示装置において、前記回路部は、前記表示画面における前記画像の表示倍率を変更することが可能であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記装着手段には、前記観察者の眼と前記表示部との位置関係を調整するための調整機構が設けられることを特徴とする。
請求項３に記載の画像表示装置は、請求項２に記載の画像表示装置において、前記観察者の眼と前記表示部との位置関係のデータ、又はその位置関係の変化のデータを取得する測定手段を更に備え、前記回路部は、前記測定手段が取得した前記データに応じて、前記表示倍率を変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の画像表示装置は、請求項３に記載の画像表示装置において、前記回路部は、前記眼の所定範囲内での運動に拘わらず前記二次元表示素子の前記画像が表示されている各位置からの射出光が前記眼の瞳に導光される最適倍率になるよう、前記データに応じて前記表示倍率を変更することを特徴とする。
請求項５に記載の画像表示装置は、請求項３又は請求項４に記載の画像表示装置において、前記測定手段は、前記調整機構の状態に基づき前記データを取得することを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の画像表示装置は、二次元表示素子と、その二次元表示素子の表示画面の虚像を形成する接眼光学系とからなる表示部と、前記二次元表示素子の表示画面上に画像を表示する回路部と、前記虚像の形成位置が観察者の眼の略前方となるよう前記表示部をその観察者の頭部に装着可能な装着手段とを備えた画像表示装置において、前記観察者の指示を入力する入力手段を備え、前記回路部は、前記入力手段を介して入力された指示に応じて、前記表示倍率を変更することを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の画像表示装置は、請求項６に記載の画像表示装置において、前記装着手段には、前記観察者の眼と前記表示部との位置関係を調整するための調整機構が設けられることを特徴とする。
請求項８に記載の画像表示装置は、請求項７に記載の画像表示装置において、前記調整機構を駆動する駆動手段と、前記眼の所定範囲内での運動に拘わらず前記二次元表示素子の前記画像が表示されている各位置からの射出光が前記眼の瞳に導光されるよう、前記表示倍率の変更に連動して前記駆動手段を制御し前記位置関係を調整する制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項９に記載の画像表示装置は、請求項７に記載の画像表示装置において、前記観察者の眼と前記表示部との位置関係のデータ、又はその位置関係の変化のデータを取得する測定手段を更に備え、前記制御手段は、前記画像の各位置からの射出光が前記眼の瞳に導光されるか否かを、前記測定手段が取得したデータに基づき判断し、導光されないと判断したときには前記表示画面上に警告表示をすることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
以下、図１，図２，図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００１４】
本実施形態は、ＨＭＤの実施形態である。
図１は、本実施形態のＨＭＤ１０の外観図である。
図２は、ＨＭＤ１０の構成図である。
ＨＭＤ１０には、表示部１１、回路部１３、装着具１２が備えられる。なお、回路部１３は、表示部１１に固定されていても、装着具１２の何れかの箇所に固定されていても、またＨＭＤ１０の本体とは別体に用意されてもよい（図１では、不図示）。
【００１５】
表示部１１には、二次元表示素子（以下、液晶表示素子とし、「ＬＣＤ」と略称する。）１１ａと接眼光学系１１ｂとが備えられる。
回路部１３は、ＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅ上に画像Ｉを表示するための回路である。
回路部１３には、制御回路１３ａ、アナログ処理回路１３ｃ、Ａ／Ｄ変換回路１３ｄ、フレームメモリ１３ｅ、１３ｆ、画像処理回路１３ｇなどが備えられる。
【００１６】
外部から回路部１３に入力される画像信号（動画像信号、又は静止画像信号である。）は、アナログ処理回路１３ｃ、Ａ／Ｄ変換回路１３ｄを介してフレームメモリ１３ｅに入力される。
フレームメモリ１３ｅに入力された画像信号は、画像処理回路１３ｇにより画像処理された後、フレームメモリ１３ｆを介して表示部１１のＬＣＤ１１ａに送出される。
【００１７】
回路部１３内のこれら一連の処理は、制御回路１３ａによって制御される。
表示部１１内のＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅ上には、回路部１３から入力された画像信号に基づく画像Ｉが表示される。
表示部１１内の接眼光学系１１ｂは、ＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅの虚像をＬＣＤ１１ａの背後に形成する。
【００１８】
すなわち、接眼光学系１１ｂは、ＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅの各位置から射出する光束をそれぞれ平行光束に近づけて所定の位置（アイポイントＥ．Ｐ．）に導く。
装着具１２は、観察者の眼２の瞳の位置にアイポイントＥ．Ｐ．が位置するよう、その表示部１１を観察者の頭部に装着可能な構造を有している。
【００１９】
眼２の瞳の位置にアイポイントＥ．Ｐ．が配置された状態では、観察者にはＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅが実際よりも遠方にあるように見える。
ところで、本実施形態において、回路部１３内の画像処理回路１３ｇによる画像処理には、階調変換処理などの一般の処理の他、ＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅにおける画像Ｉの表示倍率Ｓを変更する処理も含まれる。
【００２０】
表示倍率Ｓの値は、制御回路１３ａが画像処理回路１３ｇに対し指示することにより適宜設定される。
図３は、本実施形態のＨＭＤ１０の動作を説明する図である。
図３（ａ）は、アイポイントＥ．Ｐ．に眼２の瞳が配置された状態を示し、図３（ｂ）（ｃ）は、アイポイントＥ．Ｐ．よりも遠くに眼２が配置された状態を示す。
【００２１】
図３（ｂ）は、従来のＨＭＤの表示部１０１、図３（ｃ）は、本実施形態のＨＭＤ１０の表示部１１を示している。
図３（ｂ）に示すように、従来のＨＭＤでは、アイポイントＥ．Ｐよりも遠くに瞳が配置されていると、画像Ｉの周辺から射出した光束が瞳に入射できず、観察者の眼２から見て画像Ｉの周辺は欠けていた。
【００２２】
一方、本実施形態のＨＭＤ１０では、画像Ｉの表示倍率Ｓが可変であるので、アイポイントＥ．Ｐ．より遠くに眼２が配置されていても、図３（ｃ）に示すように表示倍率Ｓが小さく設定されれば、画像Ｉの周辺から射出した光束をも瞳に入射させることができるので、画像Ｉの欠けを防止できる。
【００２３】
つまり、本実施形態のＨＭＤ１０によれば、観察者の顔又は眼２と表示部１１との距離のずれによる画像Ｉの欠けを防止することができる。
また、これによって、眼２に対する表示部１１の位置関係の自由度は、増える。
そこで、本実施形態のＨＭＤ１０においては、眼２に対する表示部１１の位置関係を観察者が積極的に変更することができるよう、調整機構（図１符号１６，１７，１８，１９）が装着具１２に設けられる。
【００２４】
図１に符号１６，１７で示したのは蝶番機構であり、図１に符号１８，１９で示したのはスライド機構である。
例えば、装着具１２は、観察者の左右の耳にそれぞれ装着される耳かけ式のヘッドホン１２Ｒ、１２Ｌと、左右のヘッドホン１２Ｒ、１２Ｌを連結するリアアーム１２ｂと、リアアーム１２ｂに連結されたディスプレイアーム１２ｃからなる。表示部１１は、ディスプレイアーム１２ｃの先端部に固定される。
【００２５】
ディスプレイアーム１２ｃは蝶番機構１６，１７によって矢印Ｌ１、Ｌ２の方向に折り曲げ可能である。
ディスプレイアーム１２ｃはスライド機構１８，１９によって矢印Ｌ３，Ｌ４の方向に伸縮可能である。
蝶番機構１６，１７、及びスライド機構１８，１９を利用すれば、観察者は眼２に対する表示部１１の位置や角度を自在に変化させることができる。
【００２６】
また、蝶番機構１６，１７、及びスライド機構１８，１９を利用すれば、緊急時などにＨＭＤ１０を装着したままの状態で表示部１１のみを眼２の前から即座に外すこともできる。
なお、蝶番機構１６，１７、スライド機構１８，１９のうち一部しか設けられていなくても、表示部１１の位置や角度を或る程度の自由度で変化させることができる。
【００２７】
一方、蝶番機構やスライド機構の数を増やせば、さらに柔軟に位置関係を変化させることができる。
また、蝶番機構１６，１７の代わりにボールジョイント機構を利用することもできる。
次に、表示部１１の所定箇所から観察者の顔又は眼２までの距離Ｌと、画像Ｉの表示倍率Ｓの最適値（以下、「最適倍率」という。）との関係は、表示部１１の光学設計データなどから予め求まる。
【００２８】
ここで、「最適倍率」とは、観察者の眼２が画像Ｉを欠けなく見ることのできる、つまり、画像Ｉの各位置からの射出光が観察者の眼２の瞳に十分に入射可能な最大の表示倍率である。
さらに言えば、「最適倍率」とは、眼２が眼球運動してもその運動が所定範囲内であれば画像Ｉの各位置からの射出光が十分に瞳に入射可能な最大の表示倍率である。
【００２９】
そこで、本実施形態のＨＭＤ１０には、以下のとおり自動制御の機能が付加される。
先ず、回路部１３内の制御回路１３ａは、観察者の顔又は眼２との距離Ｌと最適倍率との関係を、数式又はルックアップテーブルなどとして予め記憶する。
また、距離Ｌを測定する測距センサ（図１符号１５）がＨＭＤ１０に設けられる。
【００３０】
測距センサ１５は、例えば、図１に示すように、表示部１１において眼２に対向する位置から若干外れた位置に固定される。
この測距センサ１５によれば、距離Ｌを示すデータが取得される。
取得されたデータは、図２に示すように回路部１３に入力され、制御回路１３ａによって距離Ｌが認識される。
【００３１】
そして、制御回路１３ａは、距離Ｌと予め記憶した関係とに基づいてその距離Ｌに対する最適倍率を求める。そして、求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定する。
以上、本実施形態のＨＭＤ１０においては、表示部１１と眼２との位置関係のずれに拘わらず、常に最適倍率（ここでは、画像Ｉが欠けない範囲の最大の表示倍率）で画像Ｉが表示される。
【００３２】
なお、本実施形態において、予め用意された有限個の値の中で最適倍率に近いもの（近似倍率）が表示倍率Ｓとして設定されるよう、制御回路１３ａを動作させてもよい。
但し、表示倍率Ｓは、観察者の眼２が画像Ｉを欠けなく見ることのできるような値に設定されることが望ましいので、低い方の近似倍率が選択されることが望ましい。
【００３３】
［第２実施形態］
以下、図４、図５を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態は、ＨＭＤの実施形態である。ここでは、第１実施形態のＨＭＤとの相違点についてのみ説明し、その他の説明を省略する。
図４は、本実施形態のＨＭＤ２０の外観図である。
【００３４】
図５は、ＨＭＤ２０の構成図である。
本実施形態のＨＭＤ２０は、第１実施形態のＨＭＤ１０において、測距センサ１５に代えて位置センサ（エンコーダなど）２５が備えられ、回路部１３に代えて回路部２３が備えられたものである。
回路部２３は、回路部１３において制御回路１３ａに代えて制御回路２３ａが備えられたものである。
【００３５】
制御回路２３ａは、制御回路１３ａと同様、距離Ｌと最適倍率との関係を予め記憶する。
位置センサ２５は、例えば、スライド機構１８の近傍に設けられ、ディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置を示すデータを生成する。
【００３６】
よって、この位置センサ２５によれば、表示部１１から眼２までの距離Ｌを示すデータが、間接的に取得される。
位置センサ２５によれば、第１実施形態の測距センサ１５ほど精度は高くはないものの、距離Ｌを測定することができる。
取得されたデータは、図５に示すように回路部２３に入力され、制御回路２３ａによって距離Ｌが認識される。
【００３７】
制御回路２３ａは、認識した距離Ｌと予め記憶した関係とに基づいて、その距離Ｌに対する最適倍率を求める。そして、求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定する。
以上、本実施形態のＨＭＤ２０においても、表示部１１と眼２との位置関係のずれに拘わらず、常に最適倍率（ここでは、画像Ｉが欠けない範囲の最大の表示倍率）で画像Ｉが表示される。
【００３８】
なお、本実施形態では、スライド機構１８の近傍にのみセンサ（位置センサ）を設けたが、蝶番機構１６，蝶番機構１７，スライド機構１９の少なくとも１つの近傍にもセンサ（因みに、蝶番機構の回動角度を検出するセンサとしては、角度センサが用いられる。）を設け、距離Ｌの測定精度を向上させてもよい。
［第３実施形態］
以下、図６、図７を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
【００３９】
本実施形態は、ＨＭＤの実施形態である。ここでは、第１実施形態のＨＭＤとの相違点についてのみ説明し、その他の説明を省略する。
図６は、本実施形態のＨＭＤ３０の外観図である。
図７は、ＨＭＤ３０の構成図である。
本実施形態のＨＭＤ３０は、第１実施形態のＨＭＤ１０において、測距センサ１５に代えて倍率設定ダイアル３５が備えられ、回路部１３に代えて回路部３３が備えられたものである。
【００４０】
回路部３３は、回路部１３において制御回路１３ａに代えて制御回路３３ａが備えられたものである。
倍率設定ダイアル３５は、例えば、一方のヘッドホン（図６では、ヘッドホン１２Ｌ）などに設けられる。
倍率設定ダイアル３５は、ダイアル式のスイッチであり、観察者による回動操作に応じて信号を生成する。
【００４１】
生成された信号は、図７に示すように回路部３３に入力され、制御回路３３ａによってその操作内容が認識される。
制御回路３３ａは、倍率設定ダイアル３５の操作内容に応じた値を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定する。
したがって、観察者は、倍率設定ダイアル３５を操作するだけで、所望する表示倍率で画像Ｉを表示させることができる。
【００４２】
よって、たとえ表示部１１と眼２との位置関係がずれても、観察者が画像Ｉの全体が見えるように倍率設定ダイアル３５を操作すれば、画像Ｉの欠けを無くすことができる。
また、本実施形態のＨＭＤ３０においては、図７右下に示すように、設定中の表示倍率Ｓを示す文字情報（例えば「×０．６」など。）が画像Ｉと共にＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅ上に表示されるよう制御回路３３ａを動作させてもよい。
【００４３】
また、倍率設定ダイアル３５に押しボタン式など他のタイプのスイッチを使用してもよいことは言うまでもない。
また、本実施形態では、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられ、観察者が表示倍率を指定できるかのごとく説明したが、観察者が入力できる情報を表示倍率変更の指示のみとしてもよい（その場合、入力手段として「倍率変更ダイアル」などが用いられる）。
【００４４】
（その他）
本実施形態のＨＭＤ３０には、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられており、観察者が指定可能な情報が表示倍率（「○○倍」）であるかのごとく説明したが、観察者が指定可能な情報は、観察者の顔又は眼２と表示部１１との距離（「○○ｃｍ」など）であってもよい。
【００４５】
このように、日常的に使用される物理量である「距離」を指定可能にしておけば、観察者は入力手段の操作を直感的に行うことができる。
なお、この場合、入力手段として用いられるのは「表示距離設定ダイアル」となる。回路部３３内の制御回路３３ａは、指定された距離に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すればよい。
【００４６】
また、観察者が指定可能な情報は、調整機構（１６，１７，１８，１９）の少なくとも１つの状態（「ディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置＋○○ｃｍ」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「状態設定ダイアル」となる。回路部３３内の制御回路３３ａは、指定された状態に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すればよい。
【００４７】
また、観察者が指定する情報は、仮想表示サイズ（「○○ｃｍ先に○○インチで見える」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「表示サイズ設定ダイアル」となる。回路部３３内の制御回路３３ａは、指定された仮想表示サイズに対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すればよい。
【００４８】
なお、仮想表示サイズと最適倍率との関係は、表示部１１の光学設計データなどから予め求まる。
［第４実施形態］
以下、図８、図９を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
本実施形態は、ＨＭＤの実施形態である。ここでは、第１実施形態のＨＭＤとの相違点についてのみ説明し、その他の説明を省略する。
【００４９】
図８は、本実施形態のＨＭＤ４０の外観図である。
図９は、ＨＭＤ４０の構成図である。
本実施形態のＨＭＤ４０は、第１実施形態のＨＭＤ１０において、オフセット釦４５と倍率設定ダイアル３５とが備えられ、回路部１３に代えて回路部４３が備えられたものである。
【００５０】
回路部４３は、回路部１３において制御回路１３ａに代えて制御回路４３ａが備えられたものである。
倍率設定ダイアル３５は、例えば、一方のヘッドホン（図８では、ヘッドホン１２Ｌ）などに設けられる。
倍率設定ダイアル３５は、ダイアル式のスイッチであり、観察者による回動操作に応じて信号を生成する。
【００５１】
オフセット釦４５は、例えば、一方のヘッドホン（図８では、ヘッドホン１２Ｌ）などに設けられる。
オフセット釦４５は、押しボタン式のスイッチであり、観察者により操作された時点で信号を生成する。
また、倍率設定ダイアル３５に押しボタン式など他のタイプのスイッチを使用してもよい。
【００５２】
なお、オフセット釦４５と倍率設定ダイアル３５との双方の機能を有した単一のスイッチ（ジョグダイアルなど）を使用してもよい。
これらの倍率設定ダイアル３５、オフセット釦４５において生成された信号は、図９に示すように回路部４３に入力され、制御回路４３ａによってそれぞれ認識される。
【００５３】
以上の構成のＨＭＤ４０では、不図示の電源がオンされると、制御回路４３ａは、倍率設定ダイアル３５の操作に応じた値を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定する。表示画面Ｅには表示倍率Ｓで画像Ｉが表示される。
ＨＭＤ４０を装着した観察者は、倍率設定ダイアル３５を操作して表示倍率Ｓを調整したり、装着具１２の各部を調整して表示部１１の角度や位置を調整したりする。そして、快適に画像Ｉが視認できた（画像Ｉの全体が見え、かつ画像Ｉが十分に大きく表示されたと認識した）時点で、観察者はオフセット釦４５を操作する。
【００５４】
制御回路４３ａは、オフセット釦４５が操作された時点における表示倍率Ｓを基準倍率Ｓ０とみなす。
また、制御回路４３ａは、オフセット釦４５が操作された時点における表示部１１から眼２までの距離Ｌを測距センサ１５の出力から認識し、その認識した距離Ｌを基準距離Ｌ０とみなす。
【００５５】
その後、制御回路４３ａは、距離Ｌが基準距離Ｌ０よりも離れたときには表示倍率Ｓを基準倍率Ｓ０よりも小さく設定し、その距離Ｌが基準距離Ｌ０よりも狭まったときには表示倍率Ｓを基準倍率Ｓ０よりも大きく設定する。
このようなＨＭＤ４０によると、表示部１１と眼２との位置関係のずれに拘わらず、観察者が快適に視認できる表示倍率でＩが表示される。
【００５６】
なお、本実施形態のＨＭＤ４０には、第１実施形態のＨＭＤ１０と同様の測距センサ１５が用いられたが、測距センサ１５に代えて第２実施形態のＨＭＤ２０と同様の位置センサ２５を用いてもよい。
また、本実施形態のＨＭＤ４０においては、設定中の表示倍率Ｓを示す文字情報（例えば「×０．６」など。）が画像Ｉと共にＬＣＤ１１ａの表示画面Ｅ上に表示されるよう制御回路４３ａを動作させてもよい。
【００５７】
なお、本実施形態のＨＭＤ４０の上記動作は、距離Ｌのデータを取得しなくとも、オフセット釦４５が操作された時点からの距離Ｌの変化のデータさえ取得できれば実現可能である。よって、本実施形態のＨＭＤ４０については、位置センサ又は測距センサを簡略化することも可能である。
また、本実施形態では、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられ、観察者が表示倍率を指定できるかのごとく説明したが、観察者が入力できる情報を表示倍率変更の指示のみとしてもよい（その場合、入力手段として「倍率変更ダイアル」などが用いられる）。
【００５８】
（その他）
本実施形態のＨＭＤ４０には、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられており、観察者が指定可能な情報が表示倍率（「○○倍」）であるかのごとく説明したが、観察者が指定可能な情報は、観察者の顔又は眼２と表示部１１との距離（「○○ｃｍ」など）であってもよい。
【００５９】
このように、日常的に使用される物理量である「距離」を指定可能にしておけば、観察者は入力手段の操作を直感的に行うことができる。
なお、この場合、入力手段として用いられるのは「表示距離設定ダイアル」となる。回路部４３内の制御回路４３ａは、指定された距離に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すればよい。
【００６０】
また、観察者が指定可能な情報は、調整機構（１６，１７，１８，１９）の少なくとも１つの状態（「ディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置＋○○ｃｍ」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「状態設定ダイアル」となる。回路部４３内の制御回路４３ａは、指定された状態に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すればよい。
【００６１】
また、観察者が指定する情報は、仮想表示サイズ（「○○ｃｍ先に○○インチで見える」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「表示サイズ設定ダイアル」となる。回路部４３内の制御回路４３ａは、指定された仮想表示サイズに対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すればよい。
【００６２】
［第５実施形態］
以下、図１０、図１１を参照して本発明の第５実施形態を説明する。
本実施形態は、ＨＭＤの実施形態である。ここでは、第３実施形態のＨＭＤとの相違点についてのみ説明し、その他の説明を省略する。
図１０（ａ）（ｂ）は、本実施形態のＨＭＤ５０の模式図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ’線（駆動機構５５）における断面図である。
【００６３】
なお、図１０（ａ）（ｂ）は、観察者の頭部に装着されたＨＭＤ５０を観察者の頭上方向から見た図である。
図１１は、ＨＭＤ５０の構成図である。
本実施形態のＨＭＤ５０には、倍率設定ダイアル３５の他に、調整機構（１６，１７，１８，１９）を駆動する駆動機構５５が付加されている。
【００６４】
以下、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、調整機構のうち特にスライド機構１８（ディスプレイアーム１２ｃを伸縮させるもの）に対し駆動機構５５が付加された場合を説明する。
図１０（ｃ）に示すように、駆動機構５５は、スライド機構１８のリアアーム１２ｂとディスプレイアーム１２ｃとの間に介設されたカム部材５５ｂと駆動モータ５５ａなどからなる。
【００６５】
駆動モータ５５ａが回転するとそれに連結されたカム部材５５ｂが駆動され、カム部材５５ｂが駆動されるのに応じてリアアーム１２ｂからディスプレイアーム１２ｃが繰り出され、その伸縮位置が変化する。
したがって、駆動モータ５５ａの駆動により、観察者の顔又は眼２に対する表示部１１の位置関係が変化する。
【００６６】
図１０（ａ）には、ディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置が最大であるときの様子、図１０（ｂ）には、ディスプレイアームの伸縮位置が最小であるときの様子をそれぞれ示した。
図１１に示すように本実施形態のＨＭＤ５０内の回路部５３には、駆動モータ５５ａをコントロールするモータコントローラ５６が備えられる。このモータコントローラ５６は、回路部５３内の制御回路５３ａによって制御される。
【００６７】
ここで、画像Ｉの表示倍率Ｓと、その表示倍率Ｓに対して最適なディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置（以下、「最適伸縮位置」という。）との関係は、ＨＭＤ５０の設計データなどから予め求まる。「最適伸縮位置」とは、観察者の眼２が画像Ｉを欠けなく、かつなるべく大きく見ることのできる伸縮位置である。
回路部５３内の制御回路５３ａは、表示倍率Ｓとそれに対する最適伸縮位置との関係を、数式又はルックアップテーブルなどとして予め記憶する。
【００６８】
制御回路５３ａは、倍率設定ダイアル３５の操作内容に応じた値を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、その表示倍率Ｓに対する最適伸縮位置を前記関係に基づいて求める。
そして、求めた最適伸縮位置にまでディスプレイアーム１２ｃが繰り出されるよう、モータコントローラ５６を介して駆動機構５５を駆動する。
【００６９】
以上、本実施形態のＨＭＤ５０においては、観察者が画像Ｉの表示倍率を変更することができるだけでなく、その際に、観察者が画像Ｉを欠けなく視認できるよう観察者の顔又は眼２に対する表示部１１の位置関係が自動調整される。
【００７０】
なお、本実施形態では、スライド機構１８の近傍にのみ駆動機構を設けたが、蝶番機構１６，蝶番機構１７，スライド機構１９の少なくとも１つの近傍にも駆動機構を設け、表示部１１の位置をさらに柔軟に自動調整してもよい。
また、本実施形態では、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられ、観察者が表示倍率を指定できるかのごとく説明したが、観察者が入力できる情報を表示倍率変更の指示のみとしてもよい（その場合、入力手段として「倍率変更ダイアル」などが用いられる）。
【００７１】
（その他）
本実施形態のＨＭＤ５０には、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられており、観察者が指定可能な情報が表示倍率（「○○倍」）であるかのごとく説明したが、観察者が指定可能な情報は、観察者の顔又は眼２と表示部１１との距離（「○○ｃｍ」など）であってもよい。
【００７２】
このように、日常的に使用される物理量である「距離」を指定可能にしておけば、観察者は入力手段の操作を直感的に行うことができる。
なお、この場合、入力手段として用いられるのは「表示距離設定ダイアル」となる。回路部５３内の制御回路５３ａは、指定された距離に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、指定された距離が実現するよう、観察者の顔又は眼２に対する表示部１１の位置関係を自動調整すればよい。
【００７３】
また、観察者が指定可能な情報は、調整機構（１６，１７，１８，１９）の少なくとも１つの状態（「ディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置＋○○ｃｍ」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「状態設定ダイアル」となる。回路部５３内の制御回路５３ａは、指定された状態に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、指定された状態が実現するよう、観察者の顔又は眼２に対する表示部１１の位置関係を自動調整すればよい。
【００７４】
また、観察者が指定する情報は、仮想表示サイズ（「○○ｃｍ先に○○インチで見える」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「表示サイズ設定ダイアル」となる。回路部５３内の制御回路５３ａは、指定された仮想表示サイズに対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、指定された仮想表示サイズが実現するよう、観察者の顔又は眼２に対する表示部１１の位置関係を自動調整すればよい。
【００７５】
［第６実施形態］
以下、図１２を参照して本発明の第６実施形態を説明する。
本実施形態は、ＨＭＤの実施形態である。ここでは、第３実施形態のＨＭＤとの相違点についてのみ説明し、その他の説明を省略する。
図１２は、本実施形態のＨＭＤ６０の構成図である。
【００７６】
本実施形態のＨＭＤ６０には、倍率設定ダイアル３５の他に、眼２と表示部１１との位置関係を検出する測定手段が付加されている。
以下、測定手段として、図１２に示すように、ディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置を示すデータを生成する位置センサ２５（第２実施形態の図４を参照。）がスライド機構１８の近傍に付加された場合を説明する。
【００７７】
取得されたデータは、回路部６３に入力され、制御回路６３ａによって伸縮位置が認識される。
したがって、位置センサ２５の出力から、観察者の顔又は眼２に対する表示部１１の位置関係が検出される。
制御回路６３ａは、表示倍率Ｓとそれに対する最適伸縮位置との関係を、数式又はルックアップテーブルなどとして予め記憶する。
【００７８】
制御回路６３ａは、倍率設定ダイアル３５の操作内容に応じた値を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、その表示倍率Ｓに対する最適伸縮位置を前記関係に基づいて求める。
そして、位置センサ２５が示している現在のディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置と、求めた最適伸縮位置とを比較し、両者が十分な精度で一致していないときには、表示画面Ｅに対し所定の警告表示（例えば、図１２右下に示すように「アーム又は倍率を調整してください」などの文字情報の表示）をするよう画像処理回路１３ｇに指示する。
【００７９】
以上、本実施形態のＨＭＤ６０においては、観察者が画像Ｉの表示倍率を変更することができるだけでなく、その際に、観察者が画像Ｉを欠けなく視認することができない状態にあるときには、自動的に警告表示がなされる。
なお、本実施形態では、スライド機構１８の近傍にのみセンサを設けたが、蝶番機構１６，蝶番機構１７，スライド機構１９の少なくとも１つの近傍にもセンサを設け、観察者の顔又は眼２に対する表示部１１の位置関係をさらに高精度に検出してもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられ、観察者が表示倍率を指定できるかのごとく説明したが、観察者が入力できる情報を表示倍率変更の指示のみとしてもよい（その場合、入力手段として「倍率変更ダイアル」などが用いられる）。
（その他）
本実施形態のＨＭＤ６０には、入力手段として倍率設定ダイアル３５が用いられており、観察者が指定可能な情報が表示倍率（「○○倍」）であるかのごとく説明したが、観察者が指定可能な情報は、観察者の顔又は眼２と表示部１１との距離（「○○ｃｍ」など）であってもよい。
【００８１】
このように、日常的に使用される物理量である「距離」を指定可能にしておけば、観察者は入力手段の操作を直感的に行うことができる。
なお、この場合、入力手段として用いられるのは「表示距離設定ダイアル」となる。回路部６３内の制御回路６３ａは、指定された距離に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、位置センサ２５が示す現在のディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置が、指定された距離を実現しているか否かを判断し、実現していないと判断したときには警告表示をすればよい。
【００８２】
また、観察者が指定可能な情報は、調整機構（１６，１７，１８，１９）の少なくとも１つの状態（「ディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置＋○○ｃｍ」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「状態設定ダイアル」となる。回路部６３内の制御回路６３ａは、指定された状態に対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、位置センサ２５が示す現在のディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置が、指定された状態を実現しているか否かを判断し、実現していないと判断したときには警告表示をすればよい。
【００８３】
また、観察者が指定する情報は、仮想表示サイズ（「○○ｃｍ先に○○インチで見える」など）であってもよい。
この場合、入力手段として用いられるのは「表示サイズ設定ダイアル」となる。回路部６３内の制御回路６３ａは、指定された仮想表示サイズに対する最適倍率を求め、その求めた最適倍率を表示倍率Ｓとして画像処理回路１３ｇに設定すると共に、位置センサ２５が示す現在のディスプレイアーム１２ｃの伸縮位置が、指定された仮想表示サイズを実現しているか否かを判断し、実現していないと判断したときには警告表示をすればよい。
【００８４】
［その他］
なお、上記実施形態の何れかのＨＭＤにおいては、回路部に不揮発性のメモリを使用すれば、電源がオフされる直前の設定（表示倍率Ｓ）を記憶し、電源オンされた直後にその設定を再現するよう制御回路を動作させることも可能である。
また、上記第５実施形態のＨＭＤ５０においては、調整機構（スライド機構１８）が駆動機構５５などにより電動化されているので、表示倍率Ｓだけでなく表示部１１の位置の設定までも、記憶し再現するよう制御回路５３ａを動作させることが可能である。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、表示部と眼との位置関係のずれによる画像の欠けを防止することの可能な画像表示装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のＨＭＤ１０の外観図である。
【図２】ＨＭＤ１０の構成図である。
【図３】第１実施形態のＨＭＤ１０の動作を説明する図である。
【図４】第２実施形態のＨＭＤ２０の外観図である。
【図５】ＨＭＤ２０の構成図である。
【図６】第３実施形態のＨＭＤ３０の外観図である。
【図７】ＨＭＤ３０の構成図である。
【図８】第４実施形態のＨＭＤ４０の外観図である。
【図９】ＨＭＤ４０の構成図である。
【図１０】第５実施形態のＨＭＤ５０の模式図、及び部分断面図である。
【図１１】ＨＭＤ５０の構成図である。
【図１２】第６実施形態のＨＭＤ６０の構成図である。
【符号の説明】
２  眼
１０，２０，３０，４０，５０，６０  ＨＭＤ（画像表示装置に対応。）
１３，２３，３３，４３，５３，６３  回路部（回路部に対応。）
１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ，６３ａ  制御回路
１３ｃ  アナログ処理回路
１３ｄ  Ａ／Ｄ変換回路
１３ｅ，１３ｆ  フレームメモリ
１３ｇ  画像処理回路
１１，１０１  表示部（表示部に対応。）
１１ａ，１０１ａ  ＬＣＤ（二次元表示素子に対応。）
１１ｂ，１０１ｂ  接眼光学系
１２  装着具（装着手段に対応。）
１２Ｌ，１２Ｒ  ヘッドホン
１２ｂ  リアアーム
１２ｃ  ディスプレイアーム
１５  測距センサ（測定手段に対応。）
１６，１７  蝶番機構（調整機構に対応。）
１８  スライド機構（調整機構に対応。）
２５  位置センサ（測定手段に対応。）
３５  倍率設定ダイアル（入力手段に対応。）
４５  オフセット釦
５５  駆動機構（駆動手段に対応。）
５５ａ  駆動モータ
５５ｂ  カム部材
５６  モータコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004247897.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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