(57)【要約】【課題】外界像と重畳される虚像を視認し易くすることが可能な頭部装着型表示装置を提供すること。【解決手段】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頭部装着型表示装置であって、画像を表す画像光を生成する画像光生成部と、外界光を所与の透過率で透過させる遮光部と、前記遮光部を透過した外界光を透過させるとともに前記画像光により使用者の眼に前記虚像を形成する虚像形成部とを有し、使用者が前記虚像と外界像とを視認可能に構成された画像表示部と、使用者が操作データーを入力するための操作部と、前記操作部からの操作データーに基づいて、前記遮光部の透過率を変更する制御を行う制御部とを備える。【選択図】図２
2013214856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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頭部装着型表示装置であって、
画像を表す画像光を生成する画像光生成部と、外界光を所与の透過率で透過させる遮光部と、前記遮光部を透過した外界光を透過させるとともに前記画像光により使用者の眼に前記虚像を形成する虚像形成部とを有し、使用者が前記虚像と外界像とを視認可能に構成された画像表示部と、
使用者が操作データーを入力するための操作部と、
前記操作部からの操作データーに基づいて、前記遮光部の透過率を変更する制御を行う制御部とを備える、頭部装着型表示装置。
【請求項２】
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頭部装着型表示装置であって、
画像を表す画像光を生成する画像光生成部と、外界光を所与の透過率で透過させる遮光部と、前記遮光部を透過した外界光を透過させるとともに前記画像光により使用者の眼に前記虚像を形成する虚像形成部とを有し、使用者が前記虚像と外界像とを視認可能に構成された画像表示部と、
前記画像表示部に設けられ、使用者の頭部の動きを検出する検出部と、
前記検出部で検出された検出データーに基づいて、前記遮光部の透過率を変更する制御を行う制御部とを備える、頭部装着型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記制御部は、
前記遮光部の第１の領域の透過率と、前記第１の領域以外の領域の透過率とを独立に制御する、頭部装着型表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の頭部装着型表示装置であって、
前記制御部は、
前記第１の領域の大きさ及び位置の少なくとも一方を変更する制御を行う、頭部装着型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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頭部装着型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドマウントディスプレイのように、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頭部装着型表示装置が知られている。このような頭部装着型表示装置において、虚像と外界像とを重畳させるシースルー型の頭部装着型表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のシースルー型の頭部装着型表示装置では、常に虚像の後ろに外界像が見えてしまうため、虚像内のオブジェクトを操作したり、虚像内の文字や画像を注視したりする場合に、外界像が邪魔となり虚像を視認し難くなるといった問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、外界像と重畳される虚像を視認し易くすることが可能な頭部装着型表示装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は、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頭部装着型表示装置であって、画像を表す画像光を生成する画像光生成部と、外界光を所与の透過率で透過させる遮光部と、前記遮光部を透過した外界光を透過させるとともに前記画像光により使用者の眼に前記虚像を形成する虚像形成部とを有し、使用者が前記虚像と外界像とを視認可能に構成された画像表示部と、使用者が操作データーを入力するための操作部と、前記操作部からの操作データーに基づいて、前記遮光部の透過率を変更する制御を行う制御部とを備える。
【０００７】
本発明によれば、操作部からの操作データーに基づき、外界光（外界像を表す外界光）を所与の透過率で透過させる遮光部の透過率を変更する制御を行うことで、遮光部の透過率を低下させる操作を行って外界像と重畳される虚像を視認し易くしたり、遮光部の透過率を高くする操作を行って外界像を視認し易くしたりすることが可能となる。
【０００８】
（２）本発明は、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頭部装着型表示装置であって、画像を表す画像光を生成する画像光生成部と、外界光を所与の透過率で透過させる遮光部と、前記遮光部を透過した外界光を透過させるとともに前記画像光により使用者の眼に前記虚像を形成する虚像形成部とを有し、使用者が前記虚像と外界像とを視認可能に構成された画像表示部と、前記画像表示部に設けられ、使用者の頭部の動きを検出する検出部と、前記検出部で検出された検出データーに基づいて、前記遮光部の透過率を変更する制御を行う制御部とを備える。
【０００９】
本発明によれば、検出部で検出された検出データーに基づき、外界光を所与の透過率で透過させる遮光部の透過率を変更する制御を行うことで、検出データーに応じて遮光部の透過率を低下させて外界像と重畳される虚像を視認し易くしたり、検出データーに応じて遮光部の透過率を高くして外界像を視認し易くしたりすることが可能となる。
【００１０】
（３）この頭部装着型表示装置は、前記制御部は、前記遮光部の第１の領域の透過率と、前記第１の領域以外の領域の透過率とを独立に制御してもよい。
【００１１】
本発明によれば、遮光部の第１の領域の透過率と、前記第１の領域以外の領域の透過率とを互いに独立に制御することで、部分的に虚像を視認し易くしたり、部分的に外界像を視認し易くすることが可能となる。
【００１２】
（４）この頭部装着型表示装置は、前記制御部は、前記第１の領域の大きさ及び位置の少なくとも一方を変更する制御を行ってもよい。
【００１３】
本発明によれば、虚像を視認し易くする部分や外界像を視認し易くする部分を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る頭部装着型表示装置の構成の一例を示す外観図。
【図２】本実施形態に係る頭部装着型表示装置の構成を機能的に示す機能ブロック図。
【図３】画像表示部の光学系の構成を示す図。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、使用者に視認される虚像と外界像の一例と、左遮光部及び右遮光部の透過率の設定の一例を示す説明図。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、使用者に視認される虚像と外界像の一例と、左遮光部及び右遮光部の透過率の設定の一例を示す説明図。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、使用者に視認される虚像と外界像の一例と、左遮光部及び右遮光部の透過率の設定の一例を示す説明図。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、変形例について説明するための図。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、変形例について説明するための図。
【図９】変形例について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る頭部装着型表示装置の構成の一例を示す外観図である。
【００１７】
頭部装着型表示装置１００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。本実施形態の頭部装着型表示装置１００は、虚像を視認すると同時に外景（外界像）も直接視認可能な光学透過型（いわゆる、シースルー型）の頭部装着型表示装置である。
【００１８】
頭部装着型表示装置１００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１０とを備えている。
【００１９】
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、右光学像表示部２６と、左光学像表示部２８とを含んでいる。また、画像表示部２０には、使用者の頭部の動き（衝撃や変位）を検出する検出部６０（センサー）が設けられている。耳掛部２１は、右表示駆動部２２及び左表示駆動部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。右光学像表示部２６及び左光学像表示部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及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と右光学像表示部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と左光学像表示部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及び左表示駆動部２４を総称して単に「表示駆動部」と呼び、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８を総称して単に「光学像表示部」と呼ぶ。
【００２０】
表示駆動部は、図示しない駆動回路や、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や、投写光学系等を含む。光学像表示部は、図示しない遮光部と導光板と調光板とを含む。遮光部は、液晶シャッターで構成され、画像表示部２０の表側（使用者の眼の側とは反対の側）の少なくとも一部を覆うように配置され、外界光を所与の透過率で透過させる。遮光部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節し、虚像の視認のし易さを調整することができる。導光板は、光透過性の樹脂材料等によって形成され、遮光部を透過した外界光を透過させるとともに、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。
【００２１】
画像表示部２０は、更に、右耳用の右イヤホン３２及び左耳用の左イヤホン３４及びを有する。右イヤホン３２及び左イヤホン３４は、使用者が画像表示部２０を装着した再に、それぞれ右及び左の耳に装着される。
【００２２】
画像表示部２０は、更に、画像表示部２０を制御部１０に接続するための接続部４０を備える。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及び左コード４４と、分岐部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の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とを接続／切り離しを行うことができる。本体コード４８、右コード４２及び左コード４４には、金属ケーブルや光ファイバーを採用することができる。
【００２３】
制御部１０は、頭部装着型表示装置１００に電源を供給し、画像表示部２０を制御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とを含む。点灯部１２は、画像表示部２０の動作状態（例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦ状態）を、その発光状態によって通知する。点灯部１２としては、ＬＥＤ等の光源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（操作データー）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（操作データー）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、頭部装着型表示装置１００の電源投入状態を切り替える。
【００２４】
図２は、頭部装着型表示装置１００の構成を機能的に示す機能ブロック図である。制御部１０は、操作部１１０（本実施形態では、タッチパッド１４、十字キー１６、電源スイッチ１８）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、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。
【００２５】
記憶部１２０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ハードディスク等を含む記憶部である。電源１３０は、頭部装着型表示装置１００の各部に電源を供給する。電源１３０としては、例えば二次電池を用いることができる。
【００２６】
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（ＯＳ）１５０として機能を提供する。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、画像処理部１６０、音声処理部１７０、表示制御部１９０、遮光制御部１９２としても機能する。
【００２７】
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、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。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。
【００２８】
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、垂直同期信号、水平同期信号、画像データーを生成し、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、垂直同期信号や水平同期信号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や水平同期信号の周期に応じて、ＰＬＬ回路（図示省略）等を利用してクロック信号を生成する。
【００２９】
画像処理部１６０は、同期信号が分離されたアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換器（図示省略
）を用いてディジタル画像信号に変換する。その後、画像処理部１６０は、変換後のディジタル画像信号を、対象画像の画像データー（ＲＧＢデーター）として、１フレーム毎に記憶部１２０内のＤＲＡＭに格納する。なお、画像処理部１６０は、必要に応じて、画像データーに対して、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。
【００３０】
画像処理部１６０は、生成したクロック信号、垂直同期信号、水平同期信号、記憶部１２０内のＤＲＡＭに格納された画像データーとを、送信部５１、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ーを「右眼用画像データー」と呼び、送信部５２を介して送信される画像データーを「左眼用画像データー」と呼ぶ。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。画像処理部１６０は、ＯＳ１５０にインストールされた各種アプリケーションの処理結果に応じて画像を生成し、生成した画像を送信部５１、５２を介して右眼用画像データー、左眼用画像データーとしてそれぞれ送信してもよい。
【００３１】
表示制御部１９０は、右表示駆動部２２及び左表示駆動部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及び左表示駆動部２４のそれぞれによる画像光の生成及び射出を制御する。
【００３２】
表示制御部１９０は、右ＬＣＤ制御部２１１及び左ＬＣＤ制御部２１２に対する制御信号を送信部５１、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及び左バックライト制御部２０２に対する制御信号を送信部５１、５２を介してそれぞれ送信する。
【００３３】
遮光制御部１９２は、右遮光部２７１及び左遮光部２７２を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号を接続部４０を介してそれぞれ送信する。具体的には、遮光制御部１９２は、操作部１１０からの操作データー又は検出部６０からの検出データーに基づいて、右遮光部２７１の駆動と左遮光部２７２の駆動を制御して、右遮光部２７１及び左遮光部２７２の透過率を変更する制御を行う。また、遮光制御部１９２は、右遮光部２７１及び左遮光部２７２の第１の領域の透過率と、第１の領域以外の領域の透過率とを独立に制御してもよい。また、遮光制御部１９２は、右遮光部２７１及び左遮光部２７２の第１の領域の透過率と、第１の領域以外の領域の透過率とを独立に制御してもよい。また、遮光制御部１９２は、操作部１１０からの操作データー又は検出部６０からの検出データーに基づいて、右遮光部２７１及び左遮光部２７２の前記第１の領域の大きさ及び位置の少なくとも一方を変更する制御を行ってもよい。
【００３４】
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（或いは、ＯＳ１５０にインストールされた各種アプリケーションの処理結果に応じて音声信号を生成し）、取得／生成した音声信号を増幅して、画像表示部２０の右イヤホン３２及び左イヤホン３４に接続部４０を介して供給する。
【００３５】
画像表示部２０は、右表示駆動部２２と、左表示駆動部２４と、右光学像表示部２６を構成する右導光板２６１及び右遮光部２７１と、左光学像表示部２８を構成する左導光板２６２及び左遮光部２７２と、検出部６０と、右イヤホン３２と、左イヤホン３４とを備えている。
【００３６】
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及び右バックライト２２１と、表示素子として機能する右ＬＣＤ制御部２１１及び右ＬＣＤ２４１と、右投写光学系２５１とを含んでいる。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」と呼ぶ。
【００３７】
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やエレクトロルミネセンス（ＥＬ）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と、垂直同期信号と、水平同期信号と、右眼用画像データーとに基づいて、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。画像光生成部は、右ＬＣＤ２４１の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を画像を表す有効な画像光へと変調する機能を有する。なお、本実施形態の画像光生成部ではバックライト方式を採用しているが、フロントライト方式や反射方式を用いて画像光を生成する構成としてもよい。右投写光学系２５１は、右ＬＣＤから射出された画像光を平行状態の光束にするコリメートレンズにより構成される。
【００３８】
右導光板２６１（虚像形成部）は、右遮光部２７１を透過した外界光を透過させるとともに、右投写光学系２５１から射出された画像光を、所定の光路に沿って反射させつつ使用者の右眼ＲＥに導く。右遮光部２７１は、領域毎に分割されて配置された電極又はマトリクス状に配置された電極を有する透過型液晶パネル（液晶シャッター）で構成される。右遮光部２７１は、遮光制御部１９２からの制御信号に基づき図示しない駆動部によって駆動され、遮光制御部１９２で制御される透過率（０〜１００％の任意の透過率）で外界光を透過する。
【００３９】
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及び左バックライト２２２と、表示素子として機能する左ＬＣＤ制御部２１２及び左ＬＣＤ２４２と、左投写光学系２５２とを含んでいる。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」と呼ぶ。また、左投写光学系２５２と、左導光板２６２とを総称して「導光部」（虚像形成部の一例）と呼ぶ。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で説明した各部と同様の構成及び機能を有するため、詳細な説明は省略する。
【００４０】
左導光板２６２（虚像形成部）は、左遮光部２７２を透過した外界光を透過させるとともに、左投写光学系２５２から射出された画像光を、所定の光路に沿って反射させつつ使用者の左眼ＬＥに導く。左遮光部２７２は、右遮光部２７１と同様の構成を有し、遮光制御部１９２からの制御信号に基づき図示しない駆動部によって駆動され、遮光制御部１９２で制御される透過率（０％〜１００％の透過率）で外界光を透過する。
【００４１】
検出部６０は、使用者の頭部の動き（衝撃や変位）を検出し、検出データーを接続部４０を介して遮光制御部１９２に出力するものである。検出部６０は、加速度を検出する加速度センサーや、角速度を検出する角速度センサー（ジャイロセンサー）等の少なくとも１つの慣性センサーにより構成される。例えば、加速度センサーのみで検出部６０を構成してもよいし、加速度センサーと角速度センサーとを組み合わせて検出部６０を構成してもよい。
【００４２】
図３は、画像表示部２０の光学系の構成を示す図である。なお、以下では、画像表示部２０の左側の光学系について説明し、左側の光学系と左右対称な構成を有する右側の光学系の詳細な説明は省略する。
【００４３】
画像表示部２０の左側の光学系は、左表示駆動部２４と、左導光板２６２と、左遮光部２７２とを備える。左表示駆動部２４に備わる左バックライト２２２は、光源２２２ａと、光源２２２ａからの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部２２２ｂとを有する。左ＬＣＤ２４２は、左バックライト２２２からの照明光を空間的に変調して画像光を形成する。左投写光学系２５２は、投写レンズ群から構成され、左ＬＣＤ２４２から射出された画像光を投写して、平行状態の光束にする。
【００４４】
左導光板２６２は、反射部２６２ａを含む。反射部２６２ａは、画像光を反射し且つ左遮光部２７２の第１の領域Ａ１を透過した外界光を透過させて、画像光と第１の領域Ａ１を透過した外界光とを合成する。左導光板２６２は、左投写光学系２５２から射出された画像光を、反射部２６２ａが有する三角プリズムの予め定められた面（半透過反射面）２６２ｂに投射する。ここで、反射部２６２ａに形成された半透過反射面２６２ｂの表裏のうち、装着時に使用者の左眼ＬＥに向く側には、ハーフミラー層が形成されている。反射部２６２ａに形成された半透過反射面２６２ｂに投射された画像光の一部は、この半透過反射面２６２ｂにより使用者の左眼ＬＥに向けて反射され、この反射光（画像光ＧＬ）が使用者の左眼ＬＥの網膜上に虚像を形成する。
【００４５】
左遮光部２７２は、左導光板２６２の表側（使用者の左眼ＬＥの側とは反対の側）の一部を覆うように設けられ、その透過率に応じて、使用者の左眼ＬＥの方に入射する外界光を透過させる。左遮光部２７２の第１の領域Ａ１は、反射部２６２ａにおいて画像光と合成される外界光を透過させる領域であり、左遮光部２７２の第２の領域Ａ２（第１の領域Ａ１以外の領域）は、反射部２６２ａにおいて画像光と合成されない外界光を透過させる領域である。
【００４６】
外界光のうち、左遮光部２７２の第１の領域Ａ１を透過した外界光ＧＬ’は、半透過反射面２６２ｂを透過し、使用者の左眼ＬＥに導かれる。これにより、使用者は、画像光ＧＬにより形成される虚像と、第１の領域Ａ１を透過した外界光ＧＬ’により形成される外界像とを重畳させたものを観察することになる。一方、外界光のうち、左遮光部２７２の第２の領域Ａ２を透過した外界光は、半透過反射面２６２ｂのうち画像光を反射する領域を透過せずに、左導光板２６２の当該領域以外の領域を透過して、その一部が使用者の左眼ＬＥに導かれる。これにより、使用者は、画像光ＧＬにより形成される虚像の周りに、第２の領域Ａ２を透過した外界光により形成される外界像を観察することになる。
【００４７】
本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、左遮光部２７２の第１の領域Ａ１の透過率と、第２の領域Ａ２の透過率とを互いに独立に制御するように構成している。すなわち、第１の領域Ａ１を透過する外界光ＧＬ’と、第２の領域Ａ２を透過する外界光とを独立して減光する制御を行うことができる。これにより、虚像と重畳される外界像の視認のし易さ（すなわち、外界像と重畳される虚像の視認のし易さ）と、虚像と重畳されない外界像の視認のし易さを独立して調整することができる。
【００４８】
図４（Ａ）は、使用者に視認される虚像と外界像の一例を示す説明図である。また、図４（Ｂ）は、左遮光部２７２（及び右遮光部２７１）の透過率の設定の一例を示す図である。上述のようにして、頭部装着型表示装置１００を装着した使用者の両眼に導かれた画像光ＧＬが使用者の両眼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（Ａ）に示すように、頭部装着型表示装置１００の使用者の視野ＶＲ内には、虚像ＶＩが表示される。
【００４９】
ここで、図４（Ｂ）に示すように、左遮光部２７２（及び右遮光部２７１）の領域Ａ１と領域Ａ２の透過率Ｔがともに１００％に設定（制御）された場合には、図４（Ａ）に示すように、視野ＶＲの内の虚像ＶＩが表示された部分については、虚像ＶＩの背後に外景ＳＣ（第１の領域Ａ１を透過した外界光ＧＬ’により形成される外界像）が透けて見え、また、虚像ＶＩが表示された部分以外についても、外景ＳＣ（第２の領域Ａ２を透過した外界光ＧＬ’により形成される外界像）が見える。図４（Ａ）に示す場合には、外景ＳＣが視認し易くなるため、使用者が周囲の状況を確認でき、また、虚像ＶＩとして動きの激しい動画を表示する場合であっても映像酔いになることを防止することができる。
【００５０】
また、図５（Ｂ）に示すように、左遮光部２７２（及び右遮光部２７１）の領域Ａ１の透過率Ｔが０％に設定され、領域Ａ２の透過率Ｔが１００％に設定された場合には、第１の領域Ａ１において外界光が遮断されるため、図５（Ａ）に示すように、視野ＶＲの内の虚像ＶＩが表示された部分については、外景ＳＣは透けて見えず、虚像ＶＩが表示された部分以外についてのみ、外景ＳＣ（第２の領域Ａ２を透過した外界光ＧＬ’により形成される外界像）が見える。図５（Ａ）に示す場合には、周囲に対する視野を確保しつつ、虚像ＶＩを視認し易くすることができる。
【００５１】
また、図６（Ｂ）に示すように、左遮光部２７２（及び右遮光部２７１）の領域Ａ１と領域Ａ２の透過率Ｔがともに０％に設定された場合には、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２において外界光が遮断されるため、図６（Ａ）に示すように、視野ＶＲの内の虚像ＶＩが表示された部分については、外景ＳＣは透けて見えず、虚像ＶＩが表示された部分以外についても外景ＳＣが見えなくなる。図６（Ａ）に示す場合には、視野ＶＲに虚像ＶＩのみが表示されるため、使用者が没入感を感じ易くすることができる。
【００５２】
本実施形態の頭部装着型表示装置１００では、使用者は、操作部１１０を操作することで、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を変更することができる。例えば、虚像ＶＩの背後に見える外景ＳＣが邪魔である場合には、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を図５（Ｂ）或いは図６（Ｂ）に示すような設定とする操作を行って、虚像ＶＩを見易くし、また、周囲の状況を確認したい場合や動きの激しい動画を視聴する場合には、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を図４（Ｂ）或いは図５（Ｂ）に示すような設定とする操作を行って、外景ＳＣを見易くすることができる。
【００５３】
また、遮光制御部１９２は、使用者が操作部１１０を操作することで起動されたアプリケーションの種類に応じて、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を変更する制御を行ってもよい。例えば、虚像ＶＩとして、その背後に見える外景ＳＣがさほど邪魔にならないようなコンテンツを表示するアプリケーション（例えば、動画再生用のアプリケーション）が起動された場合に、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を図４（Ｂ）に示すような設定とする制御を行う。また、虚像ＶＩとして、その背後に見える外景ＳＣが邪魔となるようなコンテンツを表示するアプリケーション（例えば、静止画やテキストを表示するアプリケーション、表示オブジェクトに対して操作を行うアプリケーション）が起動された場合に、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を図５（Ｂ）或いは図６（Ｂ）に示すような設定とする制御を行う。
【００５４】
また、遮光制御部１９２は、検出部６０からの検出データーに基づいて、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を変更する制御を行ってもよい。例えば、検出部６０からの検出データーに基づき、使用者の頭部が動いた（或いは、頭部が回転した）と判断した場合には、使用者が虚像ＶＩ以外の外界からの刺激に反応している（例えば、人に呼び掛けられた）と考えられるため、この場合に、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を図４（Ｂ）或いは図５（Ｂ）に示すような設定として、外景ＳＣを見易くする制御を行う。
【００５５】
また、遮光制御部１９２は、操作部１１０に対する何らかの操作が行われた場合には、使用者が虚像ＶＩに集中していると考えられるため、この場合に、左遮光部２７２及び右遮光部２７１の透過率を図５（Ｂ）或いは図６（Ｂ）に示すような設定として、虚像ＶＩを見易くする制御を行ってもよい。
【００５６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、制御部１０と画像表示部２０とを別体で構成する場合について説明したが、制御部１０と画像表示部２０とを一体化して頭部装着型表示装置１００を構成してもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、遮光部（右遮光部２７１、左遮光部２７２）として透過型液晶パネル（液晶シャッター）を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限られない。遮光部は、機械的な手段或いは光学的な手段を用いて光を遮ることができるものであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、遮光部をエレクトロクロミック素子で構成してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、遮光部の第１の領域Ａ１を、反射部２６２ａにおいて画像光と合成される外界光を透過させる領域とし、遮光部の第２の領域Ａ２（第１の領域Ａ１以外の領域）を、反射部２６２ａにおいて画像光と合成されない外界光を透過させる領域とする場合について説明したが、本発明はこれに限られず、遮光部の第１の領域Ａ１を、任意の大きさ及び位置の領域としてもよい。例えば、遮光部の第１の領域Ａ１を、反射部２６２ａにおいて画像光と合成される外界光の少なくとも一部を透過させる領域としてもよい。また、遮光部の第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ１の大きさ及び位置の少なくとも一方を変更可能に構成してもよい。
【００６０】
例えば、本発明に係る頭部装着型表示装置１００を、映画館において映画鑑賞用に字幕を表示する装置として用いた場合には、図７（Ａ）に示すように、使用者の視野ＶＲの虚像表示領域ＡＩ（虚像を表示可能な領域）の下部に、虚像ＶＩとして字幕を表示する。使用者は、外界像ＳＣである映像用スクリーンＳＲを見ながら、虚像ＶＩである字幕を見ることができる。このとき、図７（Ｂ）に示すように、左遮光部２７２（及び右遮光部２７１）の第１の領域Ａ１を、虚像表示領域ＡＩにおいて虚像ＶＩとして字幕が表示される領域に対応して設定し、第１の領域Ａ１の透過率Ｔを０％（或いは、０％≦Ｔ＜１００％）とし、第２の領域Ａ２（第１の領域Ａ１以外の領域）の透過率Ｔを１００％とすることで、映像用スクリーンＳＲと重畳する字幕（虚像ＶＩ）を視認し易くしつつ、外界像ＳＣである映像用スクリーンＳＲの大部分を視認させることができる。また、図７（Ａ）に示すように外界像ＳＣとして視認される映像用スクリーンＳＲと字幕（虚像ＶＩ）とが重複する位置関係である場合に、図７（Ｂ）に示すように第１の領域Ａ１の透過率Ｔを低下させ、図８（Ａ）に示すように外界像ＳＣとして視認される映像用スクリーンＳＲと字幕（虚像ＶＩ）とが重複しない位置関係である場合には、図８（Ｂ）に示すように第１の領域Ａ１の透過率Ｔを１００％とする（又は、第１の領域Ａ１の大きさを０とする）制御を行ってもよい。例えば、画像表示部２０に、使用者の視野方向を撮像する撮像部（カメラ）を設けておき、遮光制御部１９２が、当該撮像部から出力された撮像画像中の映像用スクリーンＳＲの位置（及び面積）に基づいて、使用者の視野ＶＲにおいて字幕（虚像ＶＩ）と映像用スクリーンＳＲが重複しているかを判断してもよい。また、検出部６０からの検出データーに基づき上記位置関係を判断してもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、画像光生成部を、液晶パネルとバックライトで構成し、生成した画像光を導光板によって使用者の眼に導くように構成する場合について説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、図９に示すように、画像表示部２０を、信号光を形成するとともに当該信号光を走査光ＳＬとして射出する光射出部３１０と、走査光ＳＬを受けて画像光ＰＬを形成する被照射部材である虚像形成部３２０と、遮光部３３０とで構成してもよい。図９に示すように、光射出部３１０は、使用者の鼻ＮＳ周辺に配置され、虚像形成部３２０は、使用者の眼ＲＥの前方を覆うように配置されている。また、遮光部３３０は、虚像形成部３２０の表側の一部を覆うように設けられている。光射出部３１０は、画像に対応して変調された信号光を形成する信号光変調部３１１と、信号光を走査光ＳＬとして虚像形成部３２０において２次元走査させる走査光学系３１２と、図示しない駆動制御回路を有する。信号光変調部３１１は、例えば、赤、青、黄色の各色光を発生する３つの光源と、各色光を合成して信号光を形成するダイクロイックミラーとで構成され、走査光学系３１２は、例えば、ＭＥＭＳミラーで構成される。虚像形成部３２０は、透明基板上に半透過反射膜を有して構成されるハーフミラーであり、走査光学系３１２から照射された走査光ＳＬを受け、これを反射することで虚像を形成し、使用者に視認させる。虚像形成部３２０は、虚像を形成するだけでなく、遮光部３３０を透過した外界光ＯＬを透過させ、使用者が虚像と外界像とを同時に視認可能に構成されている。
【００６２】
また、画像光生成部（画像表示部２０）を、３面以上の非軸対称な曲面を含むプリズム（導光プリズム）と、画像光を前記プリズムに入射させる投射レンズとで構成し、前記投射レンズを含む光学系を、前記プリズムの内部に中間像を形成するリレー光学系として構成してもよい。そして、画像光が前記プリズムの第３面、第１面、第２面の順に反射された後、第１面を透過して使用者に到達し、外界光が前記プリズムの第１面と第３面とを通過して使用者に到達するように構成してもよい。
【００６３】
また、導光部に画像光を入射させる光入射部と、導光部によって導かれた画像光を外部に射出させる光射出部のそれぞれに、反射型体積ホログラムを設けて画像光を回折反射させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０  制御部、１２  点灯部、１４  タッチパッド、１６  十字キー、１８  電源スイッチ、２０  画像表示部、２１  耳掛部、２２  右表示駆動部、２４  左表示駆動部、２６  右光学像表示部、２８  左光学像表示部、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、５１，５２  送信部、５３，５４  受信部、６０  検出部、１００  頭部装着型表示装置、１１０  操作部、１２０  記憶部、１３０  電源、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、１９２  遮光制御部（制御部）、２０１  右バックライト制御部、２０２  左バックライト制御部、２１１  右ＬＣＤ制御部、２１２  左ＬＣＤ制御部、２２１  右バックライト、２２２  左バックライト、２４１  右ＬＣＤ、２４２  左ＬＣＤ、２５１  右投写光学系、２５２  左投写光学系、２６１  右導光板（虚像形成部）、２６２  左導光板（虚像形成部）、２６２ａ  反射部、２６２ｂ  半透過反射面、２７１  右遮光部（遮光部）、２７２  左遮光部（遮光部）、３１０  光射出部、３１１  信号光変調部、３１２  走査光学系、３２０  虚像形成部、３３０  遮光部、Ａ１  第１の領域、Ａ２  第２の領域、ＳＣ  外景（外界像）、ＶＩ  虚像
【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】
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【図９】
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