(57)【要約】      （修正有）【課題】表示ユニットの位置や姿勢に拘わらず、表示ユニットを透過して見える外景又は表示ユニットから出力される画像全体の視認性を確保することができる画像表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示可能なディスプレイと、ディスプレイが射出する画像光を反射する、透過型の偏向部５０を少なくとも有する表示ユニット１１を備える画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ１０）である。表示ユニットが内蔵する第１センサが出力する例えば加速度値に基づいて表示ユニットの姿勢が縦向きと検出したとき、画像表示装置とケーブルで接続されるコントロールボックスは、ディスプレイが表示する表示画像を９０度回転及び縮小させる画像回転縮小処理を行うとともに、ディスプレイの表示可能領域の長手方向中央位置から表示画像の短手方向中央位置を一方向にシフトさせる画像シフト処理を行う。【選択図】図１４
2016195312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御手段と、
前記制御手段から送信される映像信号に基づいて画像を表示可能なディスプレイ及び前記ディスプレイが射出する画像光を反射する透過型偏向部材を少なくとも有する表示ユニットと、
前記表示ユニットの姿勢を検出する姿勢検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記姿勢検出手段により前記表示ユニットの姿勢に応じて前記表示画像を回転及び縮小させる画像回転縮小処理を行うとともに、
前記画像回転縮小された前記表示画像の短手方向中央位置を、前記表示可能領域の長手方向中央位置から、前記表示画像の画像光が前記ハーフミラーの前記ディスプレイから遠い側の端部で反射する方向にシフトさせる画像シフト処理を行う、画像表示装置。
【請求項２】
前記画像回転縮小処理は、前記姿勢が重力方向に対して縦向きと検出されたとき、前記ディスプレイが表示する表示画像について、前記表示画像の長手辺が前記ディスプレイの表示可能領域の短手辺に沿って適合するように、前記表示画像を回転及び縮小させる、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記姿勢検出手段により前記表示ユニットの姿勢が縦向きと検出されたとき、前記表示画像の長手辺と前記表示可能領域の短手辺とが一致する位置に前記表示画像をシフトさせる処理を行う、請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
制御手段と、
使用者の頭部に装着される装着具と、
前記制御手段から送信される映像信号に基づいて画像を表示可能なディスプレイ及び前記ディスプレイが射出する画像光を反射するハーフミラーを少なくとも有する表示ユニットと、
前記装着具に対して前記表示ユニットを一定の自由度を有して支持する支持アームと、  前記表示ユニットに設けられ、前記表示ユニットの少なくとも加速度を検出する第１センサと、
前記装着具に設けられ、前記装着具の少なくとも加速度を検出する第２センサとを備え、
前記制御手段は、
前記第１及び第２センサが出力する各加速度値の比較に基づいて、前記装着具に対する前記表示ユニットの距離を測定し、
前記表示ユニットの前記距離が所定の第１距離よりも短いとき、前記ディスプレイに表示する表示画像のサイズを第１サイズに設定し、前記表示ユニットの距離が前記第１距離以上であるとき、前記表示画像のサイズを前記第１サイズよりも小さいサイズに縮小する画像縮小処理を行う、ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記画像縮小処理は、前記表示ユニットの前記距離におけるケラレ量に対応して、前記表示画像を縮小する、請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記表示ユニットの前記距離が前記第１距離よりも離れた所定の第２距離以上であるとき、前記制御手段は、入力された映像信号に基づく表示とは異なる態様の映像信号に切り換えて前記ディスプレイを制御する画像切換処理を行う、請求項４又は５に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
制御手段と、
前記制御手段から送信される映像信号に基づいて画像を表示可能なディスプレイ及び前記ディスプレイが射出する画像光を反射する透過型偏向部材を少なくとも有する表示ユニットと、
前記表示ユニットに設けられ、前記表示ユニットの少なくとも加速度を検出する第１センサとを備え、
前記制御手段は、
前記第１センサが出力する加速度値に基づいて、前記表示ユニットの重力方向に対する角度を測定し、
前記表示ユニットの前記角度の方向に応じた方向に前記ディスプレイに表示させる表示画像をオフセットさせ、且つ、前記表示ユニットの角度量に応じた縮小率で前記表示画像を縮小させる画像変換処理を行う、画像表示装置。
【請求項８】
使用者の頭部に装着される装着具と、
前記装着具に対して前記表示ユニットを一定の自由度を有して支持する支持アームと、
前記装着具に設けられ、前記装着具の少なくとも加速度を検出する第２センサとを備え、
前記制御手段は、前記第１及び第２センサが出力する各加速度値の比較に基づいて、前記装着具に対する前記表示ユニットの角度を測定する、
請求項７に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な産業分野又は医療分野において、使用者の身体に装着して画像を表示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等の画像表示装置の普及が進んでいる。例えば特許文献１には、使用者が着用するヘルメットに着脱可能に装着される縦置き型のＨＭＤが開示されている。また、例えば特許文献２には、使用者の帽子の鍔に着脱可能に装着される横置き型のＨＭＤが開示されている。このように、従来のＨＭＤの多くは、その目的や用途に応じて横置き又は縦置きに位置が固定されている。一般的な、横置きのＨＭＤは、アスペクト比が例えば１６：９又は４：３等の横長矩形状の表示可能領域を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３６１６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２４３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＨＭＤにおいて、より汎用性や利便性が求められる用途においては、縦置き及び横置きの双方の間で表示装置の向きが変えられることが望ましい。一般的な横置きのＨＭＤは、上述したように横長矩形状の表示可能領域を備えている。そのため、ＨＭＤを横向きから縦向きに変えたときに使用者の眼に正立させた全体の画像を認識させるためには、表示画像を９０度回転するとともに表示可能領域に合わせて画像を縮小する処理が必要になる。
また、装着手段を介して使用者の頭部に装着されるＨＭＤは、ある一定の自由度を有して、前記装着手段に対し表示装置が支持されている。そのため、使用者は、表示装置を視界の外に移動させて外景のみを視認して作業をすることができる。このように、表示装置を使用者の視界の外に保持する位置を「跳ね上げ位置」という。また、使用者は、必要なときに視線の先を変えるだけで表示画像を見ることができる位置に表示装置を保持して作業をする場合もある。そのような、視線の先を変えるだけで画像を見ることができる位置を「ちら見位置」という。
しかし、表示装置の射出瞳と使用者の瞳孔との距離が大きいほど、見える画像の視野角が狭くなる。そのため、画像の一部又は画像の周辺部が欠けて見えなくなる、いわゆる口径食が発生する場合がある。また、表示装置を横向きから縦向きに回転させた場合、縮小された画像が正面中央に表示されると、外界を視認するために正面を向いた際に画像と外界とが重なって、視認性が悪化するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の課題にかんがみてなされたものであり、表示装置の位置や姿勢に拘わらず、表示装置を透過して見える外景の視認を妨げ難い画像表示装置又はヘッドマウントディスプレイ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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、制御手段と、前記制御手段から送信される映像信号に基づいて画像を表示可能なディスプレイ及び前記ディスプレイが射出する画像光を反射する透過型偏向部材を少なくとも有する表示ユニットと、前記表示ユニットの姿勢を検出する姿勢検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記姿勢検出手段により前記表示ユニットの姿勢に応じて前記表示画像を回転及び縮小させる画像回転縮小処理を行うとともに、前記画像回転縮小された前記表示画像の短手方向中央位置を、前記表示可能領域の長手方向中央位置から、前記表示画像の画像光が前記ハーフミラーの前記ディスプレイから遠い側の端部で反射する方向にシフトさせる画像シフト処理を行う、画像表示装置である。
【０００７】
この構成の画像表示装置において、前記画像回転縮小処理は、前記姿勢が重力方向に対して縦向きと検出されたとき、前記ディスプレイが表示する表示画像について、前記表示画像の長手辺が前記ディスプレイの表示可能領域の短手辺に沿って適合するように、前記表示画像を回転及び縮小させることが好ましい。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記姿勢検出手段により前記表示ユニットの姿勢が縦向きと検出されたとき、前記表示画像の長手辺と前記表示可能領域の短手辺とが一致する位置に前記表示画像をシフトさせる処理を行うことが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、制御手段と、使用者の頭部に装着される装着具と、前記制御手段から送信される映像信号に基づいて画像を表示可能なディスプレイ及び前記ディスプレイが射出する画像光を反射するハーフミラーを少なくとも有する表示ユニットと、前記装着具に対して前記表示ユニットを一定の自由度を有して支持する支持アームと、前記表示ユニットに設けられ、前記表示ユニットの少なくとも加速度を検出する第１センサと、前記装着具に設けられ、前記装着具の少なくとも加速度を検出する第２センサとを備え、前記制御手段は、前記第１及び第２センサが出力する各加速度値の比較に基づいて、前記装着具に対する前記表示ユニットの距離を測定し、前記表示ユニットの前記距離が所定の第１距離よりも短いとき、前記ディスプレイに表示する表示画像のサイズを第１サイズに設定し、前記表示ユニットの距離が前記第１距離以上であるとき、前記表示画像のサイズを前記第１サイズよりも小さいサイズに縮小する画像縮小処理を行う、ヘッドマウントディスプレイである。
【００１０】
この構成のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記画像縮小処理は、前記表示ユニットの前記距離におけるケラレ量に対応して、前記表示画像を縮小することが好ましい。
【００１１】
また、前記表示ユニットの前記距離が前記第１距離よりも離れた所定の第２距離以上であるとき、前記制御手段は、入力された映像信号に基づく表示とは異なる態様の映像信号に切り換えて前記ディスプレイを制御する画像切換処理を行うことが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、制御手段と、前記制御手段から送信される映像信号に基づいて画像を表示可能なディスプレイ及び前記ディスプレイが射出する画像光を反射する透過型偏向部材を少なくとも有する表示ユニットと、前記表示ユニットに設けられ、前記表示ユニットの少なくとも加速度を検出する第１センサとを備え、前記制御手段は、前記第１センサが出力する加速度値に基づいて、前記表示ユニットの重力方向に対する角度を測定し、前記表示ユニットの前記角度の方向に応じた方向に前記ディスプレイに表示させる表示画像をオフセットさせ、且つ、前記表示ユニットの角度量に応じた縮小率で前記表示画像を縮小させる画像変換処理を行う、画像表示装置である。
【００１３】
この構成の画像表示装置において、使用者の頭部に装着される装着具と、前記装着具に対して前記表示ユニットを一定の自由度を有して支持する支持アームと、前記装着具に設けられ、前記装着具の少なくとも加速度を検出する第２センサとを備え、前記制御手段は、前記第１及び第２センサが出力する各加速度値の比較に基づいて、前記装着具に対する前記表示ユニットの角度を測定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上述した構成の画像表示装置又はヘッドマウントディスプレイによれば、表示ユニットの位置や姿勢に拘わらず、表示ユニットを透して見える外景又は表示ユニットから出力される画像全体の視認性を十分確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る画像表示装置の一実施形態であるＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）の外観を示す斜視図であって、表示ユニットが横向きの状態を例示する図である。
【図２】図１のＨＭＤの外観を示す斜視図であって、表示ユニットが縦向きの状態を例示する図である。
【図３】本発明の一実施形態による表示ユニットを前方から見た斜視図である。
【図４】図３の表示ユニットを後方から見た斜視図である。
【図５】図３及び図４の表示ユニットの内部構造を示す分解斜視図である。
【図６】図５のレンズホルダの斜視図である。
【図７】図５の回転カムの背面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＨＭＤを制御するシステム全体の電気回路構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態による画像回転シフト処理のフロー図である。
【図１０Ａ】表示ユニットが横向き時にフルサイズ表示される画像を例示する図である。
【図１０Ｂ】表示ユニットが縦向き時に回転シフト表示される画像を例示する図である。
【図１１】本発明の一実施形態による画像オフセット縮小処理のフロー図である。
【図１２】オフセット量参照テーブルを例示する図である。
【図１３】表示率参照テーブルを例示する図である。
【図１４】表示ユニットを右方に変位量Ｄｘだけ移動させた例の正面図である。
【図１５】表示ユニットを右方に変位量Ｄｘだけ移動させた例の平面図である。
【図１６Ａ】表示ユニットを右方に移動させた際に表示される画像を例示する図である。
【図１６Ｂ】表示ユニットを右方に移動させた際に表示される画像を更に例示する図である。
【図１７】表示ユニットを前方に変位量Ｄｚだけ移動させた例の平面図である。
【図１８Ａ】表示ユニットを前方に移動させた際に表示される画像を例示する図である。
【図１８Ｂ】表示ユニットを前方に移動させた際に表示される画像を更に例示する図である。
【図１９】表示ユニットを前方に変位量Ｄｚだけ移動させ、かつ、右方に変位量Ｄｘだけ移動させた例の平面図である。
【図２０Ａ】表示ユニットを前方及び右方に移動させた際に表示される画像を例示する図である。
【図２０Ｂ】表示ユニットを前方及び右方に移動させた際に表示される画像を更に例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。図１及び図２は、本発明に係る画像表示装置の一実施形態である、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mount Display、以下「ＨＭＤ」という。）１０の外観を示す斜視図である。ＨＭＤ１０は、本体２０と、コントロールボックス（以下、「ＣＢ」という。）３０と、を備えて構成される。本体２０は、表示ユニット１１、装着具１２及び支持アーム１３を備える。表示ユニット１１は、表示装置の一例である。装着具１２及び支持アーム１３は、装着手段としての一例である。ＣＢ３０は、表示ユニット１１の表示処理を行う制御手段としての一例である。
ＣＢ３０には、信号入力コネクタ３１が設けられる。信号入力コネクタ３１には、図示しない外部の映像出力装置からケーブル３２を介して送られてくる映像信号が入力される。画像情報は、映像出力装置からの映像信号により搬送されＣＢ３０に入力される。画像情報は、動画像及び静止画像の他に文字情報等の視認可能な情報コンテンツを含む。ＣＢ３０に入力される映像信号は、デジタル形式の例えばＨＤＭＩ（登録商標）映像信号であってもよいし、例えばＭＰＥＧ規格に準拠して圧縮された映像データ信号であってもよい。また、映像信号は、例えばＮＴＳＣアナログコンポジェット信号であってもよい。
【００１７】
映像出力装置は、例えばデジタルビデオカメラや画像再生装置等である。これらの他に、ＨＭＤ１０の用途や目的に応じて、例えば産業用の遠隔モニタリングシステム若しくは作業工程管理システム、又は、医療診断用のサブモニタシステム等からの映像信号が、随時、ＣＢ３０に入力され、ＨＭＤ１０に表示されてもよい。ＣＢ３０は、このような外部の映像出力装置やシステムから入力される映像信号に基づいて、表示ユニット１１に表示させる画像の輝度、サイズ及び色調整等の補正処理をすることができる。また、ＣＢ３０は、入力される映像信号に基づく画像データを対象として、後述する画像の回転、縮小、オフセット等の所定の変換処理制御を行うことができる。
【００１８】
本実施形態によるＨＭＤ１０は、例えば光学透過型（シースルー）ＨＭＤである。このような透過型のＨＭＤ１０によれば、使用者の眼前に配置される表示ユニット１１の表示部であるハーフミラー５１に、後述する画像生成部６０が射出する画像光が入射する。ハーフミラー５１で反射された画像光は、使用者の動向に入射することで、使用者に虚像を視認させる。透過型のＨＭＤ１０のハーフミラー５１が、使用者の眼に接眼して配置されることにより、ハーフミラー５１を透過する外景に画像生成部６０が生成する画像等を重ねて使用者に視認させることができる。
なお、本明細書においては単眼用（実施例としては左眼用）の光学透過型ＨＭＤ１０の実施形態を説明する。ただし、本発明の実施にあたっては、非透過型のＨＭＤであってもよいし、両眼用のＨＭＤであってもよい。更に画像表示装置は、使用者が被るヘルメットや帽子等に所定の取付具を介して表示ユニット又は表示装置が支持される態様のものでもよい。
【００１９】
［ＨＭＤの機械的構成の説明］
（装着具）
装着具１２は、人間の頭部に装着して保持できるようにするために、湾曲した細長い板状部材として形成される。装着具１２は、曲げ弾性を有する例えばステンレスなどの金属、可撓性を有する樹脂材料及びそれらの組み合わせによって構成される。
すなわち、装着具１２は、湾曲部１２ａと、幅広部１２ｂ、１２ｂとからなる。湾曲部１２ａは、Ｕ字状に湾曲する部分である。一方の幅広部１２ｂは、湾曲部１２ａの一端に接続する。他方の幅広部１２ｂは、湾曲部１２ａの他端に接続する。
幅広部１２ｂ、１２ｂは、それらの各端部同士が互いに近づく方向にそれぞれ湾曲している。幅広部１２ｂ、１２ｂには、使用者の頭部に接触する部分に柔軟性を有するパッド材が備えられてもよい。なお、湾曲部１２ａには、第２センサ１５である例えば９軸センサが埋め込まれている。この９軸センサについては後述する。
【００２０】
装着具１２は、左右の各幅広部１２ｂ、１２ｂが互いに離間する方向に力が加えられると、主として湾曲部１２ａの全体が開くように弾性変形する。この状態で、使用者の前頭部に湾曲部１２ａの内側面を当接させ、左右各側頭部に幅広部１２ｂ、１２ｂの各内側面を当接させることで、装着具１２が使用者の頭部に装着される。
【００２１】
装着具１２の右側一端部には、１回転自由度を有する回転継手２１と、３回転自由度を有する球面継手２２とが設けられている。回転継手２１は装着具１２の右側に連結される。球面継手２２は回転継手２１の右側に接続される。球面継手２２には、後述する支持アーム１３の端部が接続している。なお、図１に示される三次元ｘｙｚ座標系において、ｘ軸の正方向を右、ｘ軸の負方向を左、ｙ軸の正方向を上、ｙ軸の負方向を下、ｚ軸の正方向を前、ｚ軸の負方向を後として以下説明する。
【００２２】
（支持アーム）
支持アーム１３は、例えば硬質の樹脂等により形成される棒状のリンク部材である。支持アーム１３の一端部（図１において上側端部）は、回転継手２１及び球面継手２２を介して装着具１２に接続している。回転継手２１は、ｚ軸周りに水平位置から垂直位置にかけて９０度の範囲で自由に回転角度を変化させることができる。なお、図１には、回転継手２１が水平位置にある状態が例示される。図２には、回転継手２１が垂直位置にある状態が例示されている。また、球面継手２２は、許容される角度範囲内で、ｘｙｚの３軸回りで回動可能に支持アーム１３と連結している。一方、支持アーム１３の他端部（図１において下側端部）は、３回転自由度を有する球面継手２３を介して、次に説明する表示ユニット１１に接続している。
【００２３】
（表示ユニット）
表示ユニット１１は、可動範囲に一定の制限はあるものの、支持アーム１３を介した上述のリンク機構により、装着具１２に対して６自由度を有して保持可能とされている。ここで、６自由度とは、前後（surging）、左右（swaying）及び上下（heaving）の移動、並びに、前後への傾き（pitching）、左右への旋回（yawing）及び両側への揺動（rolling）が可能であることをいう。特に、本実施形態のＨＭＤ１０は、９０度の比較的大きな回転角度を有する回転継手２１を備えているため、表示ユニット１１を図１の横向きから図２の縦向きに、容易かつ自由に姿勢を変更することができる。
【００２４】
ここで、図３は前方から見た表示ユニット１１の斜視図である。図４は後方から見た表示ユニット１１の斜視図である。また、図５は、表示ユニット１１の内部構造を示す分解斜視図である。これらの図に示されるように、表示ユニット１１は、中空で略楕円筒状の筐体４１を備えている。筐体４１は、特に図５に例示されるように、硬質の樹脂を成型して形成される第１成型部材４７と、第２成型部材４８とを組み合わせて形成される。第１成型部材４７は、表示ユニット１１の筐体４１前部を構成する。第２成形部材４８は、表示ユニット１１の筐体４１後部を構成する。筐体４１の長手方向一端側（支持アーム１３が接続する側の反対側の端）は、切欠き部４２を有する。切欠き部４２は、前面側が倒Ｕ字状に切り欠かれた形状を有する。即ち、筐体４１の長手方向一端側は、切欠き部４２によって前後方向に開放している。なお、この切欠き部４２を前後に貫く空間内に、ハーフミラー５１を備える偏向部５０が設置される。
【００２５】
筐体４１の前面には、切欠き部４２に隣接して調節つまみ４３が設けられている。調節つまみ４３は、円錐台形状を有し、回転操作が可能である。使用者は、調整つまみ４３を適宜回転させて、後述する画像生成部６０が射出する画像光の焦点を眼の網膜に合わせることができる。使用者は、画像光の焦点を眼の網膜に合わせることにより表示ユニット１１が出力する画像を明瞭に視認することができる。
【００２６】
筐体４１の背面側には、矩形状に切り欠かれた窓部４９が形成されている。ハーフミラー５１で反射される画像光は、窓部４９通過して使用者の眼に向けて放出される。
また、筐体４１の背面には、複数のネジ孔４４と、複数のネジ孔４５とが形成されている。複数のネジ孔４４は、後述の画像生成部６０を筐体４１内部に固定するためのものである。複数のネジ孔４５は、支持アーム１３の球面継手２３を取り付けるためのものである。また、筐体４１の背面には、ケーブル４６が設けられている。ケーブル４６は、ＣＢ３０（図１参照）から送信される映像信号を入力し、及び、後述する第１センサ１４及び第２センサ１５の出力データをＣＢ３０へ送信する。なお、第１センサ１４及び第２センサ１５の出力データが、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信によりＣＢ３０にワイヤレスで伝送されてもよい。
【００２７】
表示ユニット１１に備えられる光学系について、図５を参照して更に詳細に説明する。表示ユニット１１の筐体４１内には、図５の右から左にかけて、画像生成部６０、レンズユニット７０及び偏向部５０が、この順で配列されている。画像生成部６０がレンズユニット７０及び偏向部５０に向けて射出する画像光の光軸方向（図５における右から左方向）と、表示ユニット１１の筐体４１（４７、４８）の長手方向とは一致しているか又は実質的に一致している。
【００２８】
画像生成部６０は、ディスプレイ６１と、ハウジング６２と、基板保持部材６３とを備えている。ハウジング６２は、ディスプレイ６１及びプリズム６４を収容する。基板保持部材６３は、ディスプレイ６１を収容したハウジング６２を塞ぐように、ハウジング６２に対して取り付けられる。ディスプレイ６１は、カラーの画像を表示可能な液晶表示パネル又は有機ＥＬパネルを用いることができる。ディスプレイ６１は、表示ユニット１１が、例えば図１に示される水平横向きに支持されている姿勢において横長矩形状の表示可能領域を有している。表示可能領域の画素数は、例えば１２８０×７２０ドット（アスペクト比１６：９）である。ディスプレイ６１の表示可能領域面に接して、透明なガラス体からなるプリズム６４が設けられている。すなわち、ディスプレイ６１から射出される画像光は、プリズム６４で屈折し、レンズユニット７０に入射される。
【００２９】
ハウジング６２は、収容部６５と、円筒部６６とが一体形成されてなる。収容部６５は、ディスプレイ６１及びプリズム６４を収容する。円筒部６６は、ディスプレイ６１の光軸方向に延びる。円筒部６６は中空であり、ディスプレイ６１が射出する画像光の光軸が円筒部６６の中心を貫いている。また、円筒部６６の上部内側の面には、光軸に平行して延び、レンズユニット７０の案内突起７１２ａに係合する案内溝６６ａが形成されている。
【００３０】
基板保持部材６３には、ディスプレイ６１への画像表示を制御する表示制御基板６８が保持されている。ディスプレイ６１と表示制御基板６８とは、図示しないフレキシブルプリント配線基板を介して電気的に接続されている。表示制御基板６８は、ケーブル４６（図３及び図４参照）を介して、ＣＢ３０（図１参照）に接続している。表示制御基板６８は、ＣＢ３０から送信される映像信号及び制御信号に従って、ディスプレイ６１を駆動制御する。また、表示制御基板６８には、第１センサ１４が搭載されている。第１センサ１４は、表示ユニット１１の姿勢や装着具１２に対する相対的な位置（移動量）を検出可能な、例えば９軸センサである。
【００３１】
なお、本実施形態においては、表示ユニット１１に備えられる第１センサ１４及び装着具１２に備えられる第２センサ１５として、９軸センサを用いることが好ましい。ここで、第１センサ１４及び第２センサ１５の一例である９軸センサは、３軸加速度、３軸角速度及び３軸地磁気（方位）を検出可能なモーションセンサである。例えば第１センサ１４が検出する加速度を時間軸で２重積分することで、表示ユニット１１の変位量を演算することができる。ただし、第１センサ１４のみにより演算される量は、表示ユニット１１の絶対的な変位量である。そこで、本実施形態では、表示ユニット１１に備えられる第１センサ１４及び装着具１２に備えられる第２センサ１５がそれぞれ検出する物理量の比較に基づいて、装着具１２に対する表示ユニット１１の相対的な変位量を検出している。
【００３２】
また、表示ユニット１１が縦向きか又は横向きか、その姿勢を検出する姿勢検出手段としては、上述した第１センサ１４が９軸センサでなくても、少なくとも表示ユニット１１の重力方向を検出する加速度センサであってもよい。また、装着具１２又は使用者の眼の位置を基準とした表示ユニット１１（ハーフミラー５１）のｚ軸方向における距離や、ｘ軸又はｙ軸方向における移動量（ｙ軸に対する距離や角度で数値化することができる。）を、それぞれ同じ加速度センサである第１センサ１４及び第２センサ１５の出力の比較に基づいて測定してもよい。
【００３３】
レンズユニット７０は、画像生成部６０から射出された画像光を屈折させて、偏向部５０のハーフミラー５１に導く光学手段である。レンズユニット７０は、レンズホルダ７１内に複数のレンズからなるコンビネーションレンズ７２を備えて構成される。レンズホルダ７１は、コンビネーションレンズ７２を内部に固定する本体部７１１と、上述の画像生成部６０の円筒部６６の中に嵌合して摺動可能な外径を有する筒状部７１２とが一体形成されてなる。レンズホルダ７１は、筒状部７１２側に開口７１３を有する。レンズホルダ７１は、本体部７１１側に開口７１４を有する。レンズホルダ７１は、中空に形成されている。そして、コンビネーションレンズ７２の光軸が、レンズホルダ７１の本体部７１１及び筒状部７１２の中心を貫いている。
【００３４】
レンズホルダ７１の本体部７１１の前面側には、従動突起７１１ａが形成されている。従動突起７１１ａは、後述する回転カム８０のカム孔８３（図７参照）に係合する。また、図６に示されるように、レンズホルダ７１の本体部７１１の背面側には、レンズホルダ７１の円筒軸方向（つまり可動方向）に沿って延びる線状突起７１１ｂが形成されている。線状突起７１１ｂは、スリット溝４８ａに嵌合する。スリット溝４８ａは、第２成型部材４８の内側面に形成される。線状突起７１１ｂがスリット溝４８ａに嵌合することにより、筐体４１内でレンズホルダ７１の回転が規制されている。また、レンズホルダ７１の筒状部７１２の例えば上面には、案内突起７１２ａが形成されている。案内突起７１２ａは、レンズホルダ７１の円筒軸方向（つまり可動方向）に沿って延びる。案内突起７１２ａは、上述した案内溝６６ａに係合する。
【００３５】
すなわち、コンビネーションレンズ７２を保持するレンズホルダ７１は、筒状部７１２が画像生成部６０の円筒部６６の中に摺動可能に嵌合し、かつ、本体部７１１の線状突起７１１ｂが第２成型部材４８のスリット溝４８ａに摺動可能に嵌合することで、画像光の光軸に沿う左右方向に移動可能に設けられている。
【００３６】
図７には、回転カム８０の背面図が例示される。図５及び図７に示される回転カム８０は、円板部８１と、前方に突出する軸部８２とが一体形成されている。円板部８１の背面には、図７に例示される態様のカム孔８３が形成されている。カム孔８３には、上述したレンズホルダ７１の従動突起７１１ａが係合する。回転カム８０の軸部８２は、筐体４１前部を構成する第１成型部材４７の貫通孔４７ａに内側から挿入される。調節つまみ４３の軸孔と回転カム８０の軸部８２とが結合される。これにより、調節つまみ４３と回転カム８０とは一体的に回転するように、第１成型部材４７に軸支される。そして、使用者が調節つまみ４３を回転操作すると、調節つまみ４３に連動して回転する回転カム８０のカム孔８３に沿って、レンズホルダ７１が移動するように従動突起７１１ａに操作力が作用する。使用者が調節つまみ４３を例えば時計回りに回転操作すると、カム孔８３の端８３ａ側に向けて従動突起７１１ａが移動し、これにより画像生成部６０に近づく方向にレンズホルダ７１が移動する。また、使用者が調節つまみ４３を反時計回りに回転操作すると、カム孔８３の端８３ｂ側に向けて従動突起７１１ａが移動し、これにより画像生成部６０から離れる方向にレンズホルダ７１が移動する。このように、レンズホルダ７１に保持されているコンビネーションレンズ７２を、カム孔８３の端８３ａから端８３ｂで規定される所定の可動範囲内で、光軸方向任意の位置に移動させることができる。
【００３７】
また、回転カム８０の円板部８１の外周に沿って複数の凹部８１ａが形成されている。調節つまみ４３と回転カム８０とが連動して回転する過程において、回転カム８０の複数の凹部８１ａのうちの１つにバネ歯止め８４が係合した状態から、他の凹部８１ａにバネ歯止め８４が係合する状態に順次変化する。このような機構により、回転カム８０の複数の凹部８１ａに対応するピッチ間隔で、バネ歯止め８４が何れかの凹部８１ａに係合し、それらの各位置においてレンズホルダ７１を安定して保持することができる。また、調節つまみ４３の回転操作の際に、使用者に適当な節度感を与えることもできる。
【００３８】
なお、調節つまみ４３を回転操作してレンズホルダ７１とともにコンビネーションレンズ７２を左右に移動させることにより、画像生成部６０のディスプレイ６１が射出する画像光の広がり角が変化する。従って、使用者は、調整つまみ４３を適宜回転操作することで、ハーフミラー５１に投影されて視認される画像のピントを調節することができる。
【００３９】
偏向部５０は、ハーフミラー５１とミラーホルダ５２とを備えている。ハーフミラー５１は、ミラーホルダ５２に固定されている。ハーフミラー５１の反射面は、画像生成部６０のディスプレイ６１が射出する画像光の光軸に対して４５度の角度を成す。偏向部５０は、ディスプレイ６１が射出しコンビネーションレンズ７２を通過した画像光を、ハーフミラー５１で反射させることで、光軸を後方に偏向させることができる。使用者は、画像生成部６０がハーフミラー５１に投影する虚像を眼前の画像として認識することができる。また、偏向部５０が透過型の場合には、ハーフミラー５１を透して見える眼前の外景に、画像生成部６０が生成する画像を重ねて表示することができる。
【００４０】
ハーフミラー５１は、矩形板状を有する。ハーフミラー５１は、透明なガラス板の表面に、アルミや銀などの光沢性のある金属元素を、所定の反射率（例えば５０％）となるように蒸着等することで得られる。なお、ハーフミラー５１の代わりに、例えばプリズムや回折格子のような光路偏向部材を偏向部５０に用いてもよい。上述したように第２成型部材４８には、窓部４９が形成されている。この窓部４９にミラーホルダ５２の外縁が嵌め込まれて取り付けられる。
【００４１】
［ＨＭＤの電気回路の説明］
次に、図８を参照して、ＨＭＤ１０を制御するシステム全体の電気回路構成を説明する。先ず、ＣＢ（コントロールボックス）３０は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、周辺インターフェイス（以下、「周辺Ｉ／Ｆ」という。）３０４、電源回路３０５が内部バス（データバス、制御バス及び電源ラインを含む）３０６を介して電気的に接続されている。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に記憶されているプログラムに従って演算処理を実行し、これによりＣＢ３０の全体動作を制御する。また、ＲＯＭ３０２には、ＣＰＵ３０１が、後述する所定の画像変換処理を実行する際に用いられる各種参照データテーブルが記憶されている。各種参照データテーブルは、例えば、図１２に示すオフセット量参照テーブル、及び図１３に示す表示率参照テーブル等を含む。ＲＡＭ３０３は、第１センサ１４及び第２センサ１５等の各種データを一時的に記憶するワーキング記憶領域として機能する。
【００４２】
電源回路３０５には、ＤＣジャック３０７、外部電源コネクタ３０８、バッテリ３０９等が接続されている。電源回路３０５は、バッテリ３０９を制御して、ＣＰＵ３０１や後述する画像処理部３２１等に所定の電力を安定的に供給する。周辺Ｉ／Ｆ３０４には、各種スイッチ３１１や、ＬＥＤ３１２が接続されている。各種スイッチ３１１は、ＨＭＤ１０の輝度設定や動作モード等を設定操作するためのものである。ＬＥＤ３１２は、ＨＭＤの動作状態等を表示する。
【００４３】
ＣＢ３０は、表示ユニット１１に表示させる画像の変換処理制御等をするための処理部３２０を備えている。処理部３２０は、デコーダ３２２と、入力バッファ３２３と、画像処理部３２１と、出力バッファ３２４と、画像出力制御部３２５と、接続インターフェイスコントローラ（以下、「接続Ｉ／Ｆコントローラ」という。）３２６とを備えている。これらのうち、デコーダ３２２、画像処理部３２１、画像出力制御部３２５及び接続Ｉ／Ｆコントローラ３２６が、内部バス３０６に電気的に接続されている。
【００４４】
信号入力コネクタ３１から入力された映像信号は、デコーダ３２２により復号される。デコーダ３２２により復号されたフレーム毎の画像データ（ピクセルデータ）は、一旦入力バッファ３２３に記憶される。画像処理部３２１は、ＲＡＭ３０３に設定されているパラメータに従って、表示ユニット１１のディスプレイ６１に表示させる画像の調整処理を行う。具体的には、画像処理部３２１は、入力された映像信号の画像を、ディスプレイ６１の表示可能領域の画素数（例えば１２８０×７２０ドット）に適合するサイズの画像に調整する。また、画像処理部３２１は、入力バッファ３２３に記憶されている画像データに対しγ補正等の補正処理を行ってもよい。また、画像処理部３２１は、ＣＰＵ３０１から出力されるコマンド制御信号に従って、入力バッファ３２３に記憶されている画像データに対し、後述するオフセット処理や縮小処理等の所定の画像変換処理を行うことができる。画像変換処理された画像データは、出力バッファ３２４に格納される。
【００４５】
画像出力制御部３２５は、入力された映像信号に基づくフレーム同期信号と、出力バッファ３２４に記憶された画像データとに基づいて、表示ユニット１１のディスプレイ６１に画像を表示させるための所定形式の映像信号に符号化する処理を行う。接続Ｉ／Ｆコントローラ３２６は、画像出力制御部３２５から出力された映像信号を例えばシリアル化して、表示ユニット１１の表示制御基板６８に備えられる接続Ｉ／Ｆコントローラ６８４に伝送する通信制御処理を行う。
【００４６】
次に、表示ユニット１１が備える電気回路の構成を説明する。表示ユニット１１の表示制御基板６８には、ＣＰＵ６８１、ＲＯＭ６８２、ＲＡＭ６８３及び接続Ｉ／Ｆコントローラ６８４が内部バス６８５を介して電気的に接続されている。ＣＰＵ６８１は、ＲＯＭ６８２に記憶されているプログラムに従って動作する。具体的には、ＣＰＵ６８１は、接続Ｉ／Ｆコントローラ６８４から送信される映像信号に基づいてディスプレイ６１をドライブする。
【００４７】
また、表示制御基板６８には、９軸センサからなる第１センサ１４が搭載されている。第１センサ１４からの出力が、接続Ｉ／Ｆコントローラ６８４を介してＣＢ３０に送信される。また、装着具１２の第２センサ１５と表示ユニット１１の内部バス６８５とは通信ケーブル９０を介して電気的に接続されている。すなわち、表示制御基板６８のＣＰＵ６８１は、例えば所定周期の割り込み処理で、定期的に表示ユニット１１の第１センサ１４及び装着具１２の第２センサ１５から加速度等の物理量を示す出力値を読み取り、接続Ｉ／Ｆコントローラ６８４を介して、これらの出力データをＣＢ３０に送信している。なお、第１センサ１４及び第２センサ１５に近距離無線通信機能を持たせ、これらセンサの出力データを、無線によりＣＢ３０に伝送する構成であってもよい。
【００４８】
［画像変換処理動作の説明］
次に、制御手段であるＣＢ（コントロールボックス）３０に備えられるＣＰＵ３０１が実行する、いくつかの画像変換処理の実施形態を説明する。
【００４９】
（画像回転シフト処理）
図９は、本発明の一実施形態による画像回転シフト処理のフロー図である。先ず、ＨＭＤ１０への電源が投入後、制御手段は、各種設定初期化を実行する（ステップＳ１０）。この設定初期化には、例えば表示ユニット１１の表示部、つまり透過型の偏向部５０を使用者の眼の接眼位置に保持して、その位置を表示ユニット１１の基準位置に設定するキャリブレーション処理が含まれる。
【００５０】
制御手段は、表示ユニット１１の姿勢を検出する姿勢検出手段である第１センサ１４の出力値から、表示ユニット１１の姿勢を検出する（ステップＳ１１）。姿勢検出手段を構成する第１センサ１４は、例えば９軸センサであることが好ましく、９軸センサが出力する３軸方向の加速度値に基づいて表示ユニット１１の重力方向に対する角度を測定することができる。ただし、第１センサ１４は、表示ユニット１１の重力加速度を検出できるセンサであれば、９軸センサに限定されない。
【００５１】
ここで、図１０Ａには、表示ユニットが横向き時にフルサイズ表示される画像が例示される。また、図１０Ｂには、表示ユニットが縦向き時に回転シフト表示される画像が例示される。上述した姿勢検出手段により、表示ユニット１１の姿勢が縦向きと検出されたとき（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御手段は、入力された映像信号に基づく画像の９０度回転及び縮小処理を実行する（ステップＳ１３）。ここで、画像の回転縮小処理とは、上述した画像生成部６０に備えられるディスプレイ６１に表示させる表示画像ＤＩの長手辺が、ディスプレイ６１の表示可能領域ＤＡの短手辺に沿って適合するように、表示画像ＤＩのアスペクト比を変えずに回転及び縮小させる処理をいう。例えば、表示可能領域ＤＡの画素数が１２８０×７２０ドット（アスペクト比１６：９）の場合には、９０度回転した表示画像ＤＩの画素数は７２０×４０５ドット（縮小率＝９／１６）となる。
【００５２】
続いて、制御手段は、回転縮小処理を施した表示画像ＤＩのシフト処理を実行する（ステップＳ１４）。ここで、画像のシフト処理とは、例えば図１０Ｂに示されるように、ディスプレイ６１の表示可能領域ＤＡの長手方向中心位置ＤＡＣから、表示画像ＤＩの短手方向中心位置ＤＩＣを一方向にシフトさせる処理をいう。このような画像シフト処理は、前記一方向として、図１０Ｂに示されるように縦向きの表示可能領域ＤＡの下方に、表示画像ＤＩをシフトさせることが好ましい。この場合において、表示画像ＤＩがシフトする表示可能領域ＤＡの下方とは、上述したハーフミラー５１に反射する画像光の位置が、ハーフミラー５１の中心よりも外端側であることを意味する。また、図１０Ｂに示されるように、シフト処理された表示画像ＤＩの下側長手辺の位置と、表示可能領域ＤＡの下側短手辺の位置とが一致していることが好ましい。
【００５３】
そして、制御手段は、回転縮小処理及びシフト処理した表示画像ＤＩの映像信号を、表示ユニット１１のディスプレイ６１の表示可能領域ＤＡに表示させる画像表示処理を実行する（ステップＳ１５）。これにより、図１０Ｂに例示されるようにディスプレイ６１の下方位置に画像ＤＩがシフトして表示される。なお、姿勢検出手段により、表示ユニット１１の姿勢が横向きと検出されたときには（ステップＳ１２；ＮＯ）、図１０Ａに例示されるようにフルサイズの表示画像ＤＩが表示される（ステップＳ１５）。
【００５４】
本実施形態によれば、表示ユニット１１が縦向きに操作されたときに回転及び縮小した画像ＤＩをディスプレイ６１に表示することにより、使用者の眼には正立させた全体の画像ＤＩを認識させることができる。また、同時に画像ＤＩをディスプレイ６１の下方位置にシフトして表示することで、表示画像ＤＩが投影されないハーフミラー５１の上方の広い領域を、外景の透過領域として確保することができる。また、正面を向いての外景の視認において表示画像が邪魔にならないため、使用者が手元の作業に注視しながら表示ユニット１１に表示される画像情報を「ちら見」して補助的に情報を取得することができる等の、作業上の利便性も向上させることができる。
【００５５】
（画像オフセット縮小処理）
本実施形態のＨＭＤ１０は、装着具１２に対する表示ユニット１１の相対的変位量に基づいて、次に説明する画像のオフセット縮小処理を実行するものでもよい。図１１は、本実施形態による画像オフセット縮小処理のフロー図である。また、図１２には、画像のオフセット処理において、オフセット量を演算する際に参照されるオフセット量参照テーブルの例が示される。また、図１３には、画像の縮小処理において、画像の表示率を演算する際に参照される表示率参照テーブルの例が示される。
【００５６】
先ず、ＨＭＤ１０への電源が投入後、制御手段は、各種設定初期化を実行する（ステップＳ２０）。この設定初期化には、例えば表示ユニット１１の表示部、つまり透過型の偏向部５０を使用者の眼の接眼位置に保持して、その位置を表示ユニット１１の基準位置に設定するキャリブレーション処理が含まれる。
【００５７】
制御手段は、表示ユニット１１に備えられる第１センサ１４の出力値と、装着具１２に備えられる第２センサ１５の出力値の差分を演算する（ステップＳ２１）。制御手段は、これらの差分に基づいて、装着具１２に対する表示ユニット１１の相対的変位量を測定することができる。例えば第１センサ１４が出力するＸ軸方向の加速度値と、第２センサ１５が出力するＸ軸方向の加速度値との差分を求め、その差分を時間軸で２重積分することで、Ｘ軸方向における表示ユニット１１の相対的な距離である変位量Ｄｘを測定することができる。同様に、制御手段は、第１センサ１４が出力するＺ軸方向の加速度値と、第２センサ１５が出力するＺ軸方向の加速度値との差分を求め、その差分を時間軸で２重積分することで、Ｚ軸方向における表示ユニット１１の相対的な距離である変位量Ｚｘを得ることができる。なお、Ｓ２１の判断において、第１センサ１４と第２センサ１５との３軸角速度の出力の差を用いて、加速度値の差分の演算を補正してもよい。これによって、例えば、頭を回転させた場合の第１センサ１４と第２センサ１５とが受ける遠心力の差を補正することができる。あるいは、支持アーム１３の長さを元に、加速度値の差分の演算を補正してもよい。
【００５８】
制御手段は、第１センサ１４及び第２センサ１５の出力値に差分がないと判定した場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、表示ユニット１１の位置の移動がなく接眼位置（原点）にあるとみなして、映像信号に基づく画像をそのままのフルサイズで表示ユニット１１のディスプレイ６１に表示させる画像表示処理を実行する（ステップＳ２３）。
【００５９】
制御手段は、第１センサ１４及び第２センサ１５の出力値に差分があると判定した場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、第１センサ１４及び第２センサ１５の出力値にＺ軸成分の差分（以下、「Ｚ差分」という。）があるか否かを判定する（ステップＳ２４）。制御手段は、Ｚ差分がないと判定した場合（ステップＳ２４；ＮＯ）、第１センサ１４及び第２センサ１５のＸ軸成分の差分（以下、「Ｘ差分」という。）に基づいて、Ｘ軸方向変位量（又は「Ｘ方向距離」ともいう。）Ｄｘを測定する。そして、制御手段は、ＲＯＭ３０２に記憶され、図１２に例示されるオフセット量参照テーブルを参照して、測定したＸ軸方向変位量Ｄｘに対応する、表示画像ＤＩの表示位置を決定する（ステップＳ２５）。また、制御手段は、決定した表示位置から、アスペクト比を維持して表示画像の全体が表示できるサイズを決定して、画像のオフセット縮小処理を行う（ステップＳ２６）。
【００６０】
ここで、図１４には、表示ユニット１１の表示部である偏向部５０が、使用者ＵＳＲの眼前（原点Ｏｘ）から、Ｘ軸の正方向（つまり右方）に変位量Ｄｘだけ移動させた例の正面図が示される。また、図１５には、同じく表示ユニット１１の偏向部５０を、Ｘ座標軸の原点Ｏｘから正方向（つまり右方向）に変位量Ｄｘだけ移動させた例の平面図が示される。具体的な例としてＸ方向距離Ｄｘが例えば３ｍｍであった場合、図１２のオフセット量参照テーブルを参照すると、ディスプレイ６１の表示可能領域ＤＡにおける表示左端位置が１６０列目に決定される。表示可能領域ＤＡの画素数が１２８０×７２０ドット（アスペクト比１６：９）の場合、アスペクト比を維持して表示画像の全体が表示可能領域ＤＡに表示できる縮小率は、８７．５％＝（１２８０−１６０）／１２８０）×１００と演算される。これにより、例えば図１６Ａに示される表示可能領域ＤＡの左位置にオフセットされ、かつ縮小された表示画像ＤＩがディスプレイ６１に表示される。また、図１６Ｂに例示されるように、表示ユニット１１のＸ方向距離Ｄｘが大きければ、制御手段は、表示可能領域ＤＡにおける表示画像ＤＩのオフセット量をその距離Ｄｘに応じて増加させることができる。
【００６１】
なお、図１１のフローチャートには示していないが、制御手段は、Ｘ方向距離Ｄｘが所定値以上と判定した場合に、入力された映像信号に基づく表示とは異なる態様の映像信号に切り換えてディスプレイ６１を制御してもよい。具体的には、図１２に示されるように、例えば表示ユニット１１のＸ方向距離Ｄｘが１０ｍｍ以上離れた場合に、ＣＰＵ３０１はディスプレイ６１へ出力する映像信号をオフするか、又はディスプレイ６１を全点灯する映像信号に切り換えてもよい。
【００６２】
制御手段は、ステップＳ２４の判定処理で、第１センサ１４及び第２センサ１５の出力値にＺ差分があると判定した場合には（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、このＺ差分に基づいて、Ｚ軸方向変位量（又は「Ｚ方向距離」ともいう。）Ｄｚを測定する。そして、制御手段は、ＲＯＭ３０２に記憶され、図１３に例示される表示率参照テーブルを参照して、測定したＺ軸方向変位量Ｄｚに対応する、表示画像ＤＩの表示率を決定する（ステップＳ２７）。
【００６３】
図１３の表示率参照テーブルに示される表示率は、使用者の眼の位置と表示ユニット１１の光学系（画像生成部６０、レンズユニット７０及び偏向部５０を含む）との距離に応じて生じるケラレ量に対応している。ここで、ケラレ量とは、使用者の眼と光学系（又は、射出瞳）との距離に応じて画像の周辺部が欠ける量を意味する。
【００６４】
ここで、図１７には、表示ユニット１１の偏向部５０をＺ座標軸の原点Ｏｚから正方向（つまり前方）に変位量Ｄｚだけ移動させた例の平面図が示される。具体的な例として、Ｚ方向距離Ｄｚが例えば８ｍｍの場合、図１３の表示率参照テーブルを参照すると、ディスプレイ６１に表示させる画像の表示率が０．７に決定される。
【００６５】
また、制御手段は、第１センサ１４及び第２センサ１５の出力値にＸ差分があるか否かを判定する（ステップＳ２８）。制御手段は、Ｘ差分がないと判定した場合（ステップＳ２８；ＮＯ）、ステップＳ２７で決定した表示率で表示画像ＤＩを、アスペクト比を一定にして縮小する処理を実行する（ステップＳ２９）。つまり、例えば図１７に示すように表示ユニット１１を前方に移動させたときには、例えば図１８Ａ及び１８Ｂに示すようにディスプレイ６１の表示可能領域ＤＡの中心を基準に、Ｚ方向距離Ｄｚに応じたケラレ量に対応する表示率で画像ＤＩが縮小して表示される（ステップＳ２３）。これにより、表示ユニット１１を前方に移動させた場合でも、使用者は偏向部５０の射出瞳を介して、入力された映像信号に基づく画像全体を視認することができる。
【００６６】
なお、図１１のフローチャートには示していないが、表示ユニット１１の距離が、所定の距離以上であるときには、制御手段は、入力された映像信号に基づく表示とは異なる態様の映像信号に切り換えてディスプレイ６１を制御する画像切換処理を行うものでもよい。具体的には、例えば表示ユニット１１のＺ軸方向の変位量Ｄｚが３０ｍｍ以上であるとき、図１３に示されるように、ＣＰＵ３０１がディスプレイ６１へ出力する映像信号をオフしてもよい。
【００６７】
制御手段は、ステップＳ２８の判定処理で、第１センサ１４及び第２センサ１５の出力値にＸ差分があると判定した場合には（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、上述したステップＳ２５と同じ処理で、Ｘ差分に対応する表示画像ＤＩの表示位置を決定する（ステップＳ３０）。ここで、図１９には、表示ユニット１１の偏向部５０を、Ｚ座標軸の原点Ｏｚから正方向（つまり前方）に変位量Ｄｚだけ移動させ、かつ、Ｘ座標軸の原点Ｏｘから正方向（つまり右方）に変位量Ｄｘだけ移動させた例の平面図が示される。制御手段は、ステップＳ３０で決定した表示位置に表示画像ＤＩをオフセットさせ、ステップＳ２７で決定した表示率で表示画像ＤＩを縮小させる処理を行う（ステップＳ３１）。これにより、例えば図２０Ａ及び２０Ｂに示すように、Ｘ方向距離Ｄｘに応じてディスプレイ６１の表示可能領域ＤＡの中心からオフセットされ、かつ、Ｚ方向距離Ｄｚに応じた表示率で画像ＤＩが縮小して表示されることとなる（ステップＳ２３）。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態のＨＭＤ１０は、表示ユニット１１の移動やその距離に応じて画像のオフセット縮小処理を行う。これにより、表示画像ＤＩの周辺部が欠けて見えなくなるという、いわゆる口径食を防止できる。したがって、使用者は、表示ユニット１１の距離や姿勢に拘わらず、入力された映像信号に基づく画像全体を視認することができる。
また、本実施形態のＨＭＤ１０によれば、表示ユニット１１を横向きから縦向きにした際に画像の回転及びシフト処理を行うことにより、透過性を有するハーフミラー５１に投影される画像が邪魔にならず、ハーフミラー５１を透して見える外景の視認性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）
１１  表示ユニット
１２  装着具
１３  支持アーム
１４  第１センサ
１５  第２センサ
２１  回転継手
２２、２３  球面継手
３０  コントロールボックス（ＣＢ）
４１  筐体
４２  切欠き部
４３  調節つまみ
４９  窓部
５０  偏向部
５１  ハーフミラー
５２  ミラーホルダ
６０  画像生成部
６１  ディスプレイ
７０  レンズユニット
７２  コンビネーションレンズ
８０  回転カム
８４  バネ歯止め
３０１  ＣＰＵ
３０２  ＲＯＭ
３２０  処理部
３２１  画像処理部
ＤＩ  表示画像
ＤＡ  表示可能領域
【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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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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