(57)【要約】【課題】撮像する機能を備えた頭部装着型の表示装置において、撮像範囲の変更を可能とする。【解決手段】使用者の頭部に装着される頭部装着型の頭部装着型表示装置１００は、使用者の頭部に装着される表示部本体を有する画像表示部２０と、表示部本体に対し変位可能に連結されたカメラ６１と、表示部本体に対するカメラ６１の位置または変位を検出する第１センサー７１及び第２センサー７２とを備える。頭部装着型表示装置１００は、第１センサー７１及び第２センサー７２により本体とカメラ６１との相対位置を求める位置検出部１８４を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着される表示部本体を有する表示部と、
前記表示部本体に対し、変位可能に連結された撮像部と、
前記表示部本体に対する前記撮像部の位置または変位を検出する検出部と、
前記検出部により前記表示部本体と前記撮像部との相対位置を求める制御部と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記撮像部と前記表示部本体とを回動可能に連結する連結部を有し、
前記検出部は前記連結部における前記撮像部と前記表示部本体との角度の大きさまたは角度の変化を検出すること、
を特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
複数の前記検出部を備え、
前記制御部は複数の前記検出部の検出値に基づいて、前記表示部本体と前記撮像部との相対位置を求めること、
を特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記撮像部の撮像画像に基づき前記表示部にコンテンツを表示する表示処理部を備えること、
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示処理部は、前記制御部が求める前記表示部本体と前記撮像部との相対位置に基づき、前記コンテンツの表示位置を調整すること、
を特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示処理部は、前記表示部本体と前記撮像部との相対位置に基づき、前記使用者の視界の中心軸と、前記撮像部の光軸とのズレを補償するように前記コンテンツの表示位置を調整すること、
を特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき、前記コンテンツの表示位置の調整の要否を判定すること、
を特徴とする請求項５または６記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示処理部は、前記コンテンツの表示位置を調整する前に報知を行うこと、
を特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記撮像部と前記制御部とを有線接続し、前記撮像部の撮像画像を前記制御部に伝送する接続部を備え、
前記接続部は前記撮像部と前記表示部本体とを連結する連結部に沿って配置されること、
を特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記撮像部の撮像画像を前記制御部に無線伝送する無線伝送部を備えること、
を特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
使用者の頭部に装着される表示部本体に表示部を設け、前記表示部本体に対し変位可能に連結された撮像部を備える表示装置において、
前記表示部本体に対する前記撮像部の位置または変位を検出することにより、前記表示部本体と前記撮像部との相対位置を求めること、
を特徴とする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、表示装置、及び、表示装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、頭部に装着する表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のディスプレイは、眼鏡型のフレームにシースルーの導光手段を設けたディスプレイであり、フレームに撮像装置が取り付けられる。このディスプレイは、撮像装置によって撮像した画像と、導光手段を通してユーザーが視認する対象物の像とを一致させることで、補正データを生成し、その補正データに基づいて撮像データをユーザーの視野と一致させる。これにより、対象物の像に対して対象物に関する各種のデータを重ねて表示するＡＲ（Augmented Reality）技術を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載のディスプレイが備える撮像装置は、フレームに固定的に設けられるため、撮像装置の撮像範囲を変化させるためには、ユーザーが頭部を動かす必要があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像する機能を備えた頭部装着型の表示装置において、撮像範囲を変更できるように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る表示部本体を有する表示部と、前記表示部本体に対し、変位可能に連結された撮像部と、前記表示部本体に対する前記撮像部の位置または変位を検出する検出部と、前記検出部により前記表示部本体と前記撮像部との相対位置を求める制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、表示部本体に対して変位可能な撮像部を備えることで、撮像範囲を変化させることができる。また、撮像部を動かした場合に表示部本体と撮像部との相対位置を求めるので、撮像部の動きに伴い必要な補正等の処理を実行できる。
【０００６】
また、本発明は、上記表示装置において、前記撮像部と前記表示部本体とを回動可能に連結する連結部を有し、前記検出部は前記連結部における前記撮像部と前記表示部本体との角度の大きさまたは角度の変化を検出すること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部を表示部本体に対し可動に連結し、撮像部の位置または変位を検出する構成を、容易に実現できる。
【０００７】
また、本発明は、上記表示装置において、複数の前記検出部を備え、前記制御部は複数の前記検出部の検出値に基づいて、前記表示部本体と前記撮像部との相対位置を求めること、を特徴とする。
本発明によれば、複数の検出部を用いて撮像部の位置または変位を、より正確に検出できる。
【０００８】
また、本発明は、上記表示装置において、前記撮像部の撮像画像に基づき前記表示部にコンテンツを表示する表示処理部を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部が撮影した画像に基づきコンテンツを表示することができ、この撮像部を変位させて撮像範囲を変えることができる。
【０００９】
また、本発明は、上記表示装置において、前記表示処理部は、前記制御部が求める前記表示部本体と前記撮像部との相対位置に基づき、前記コンテンツの表示位置を調整すること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部が撮影した画像に基づきコンテンツを表示することができ、この撮像部を変位させた場合に表示位置を調整して、表示の整合性を保つことができる。このため、コンテンツの表示を継続した状態で撮像部を変位させることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記表示装置において、前記表示処理部は、前記表示部本体と前記撮像部との相対位置に基づき、前記使用者の視界の中心軸と、前記撮像部の光軸とのズレを補償するように前記コンテンツの表示位置を調整すること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部が撮影した画像に基づき表示するコンテンツの位置を、使用者の視線に適した位置に補正できる。
【００１１】
また、本発明は、上記表示装置において、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき、前記コンテンツの表示位置の調整の要否を判定すること、を特徴とする。
本発明によれば、コンテンツの表示位置を、適切な精度で制御できる。
【００１２】
また、本発明は、上記表示装置において、前記表示処理部は、前記コンテンツの表示位置を調整する前に報知を行うこと、を特徴とする。
本発明によれば、表示部本体を装着して使用する使用者の利便性の向上を図ることができる。
【００１３】
また、本発明は、上記表示装置において、前記撮像部と前記制御部とを有線接続し、前記撮像部の撮像画像を前記制御部に伝送する接続部を備え、前記接続部は前記撮像部と前記表示部本体とを連結する連結部に沿って配置されること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部が撮影する画像をより確実に制御部に伝送できる。
【００１４】
また、本発明は、上記表示装置において、前記撮像部の撮像画像を前記制御部に無線伝送する無線伝送部を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部を、より高い自由度で変位させることができる。
【００１５】
また、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る表示部本体に表示部を設け、前記表示部本体に対し変位可能に連結された撮像部を備える表示装置において、前記表示部本体に対する前記撮像部の位置または変位を検出することにより、前記表示部本体と前記撮像部との相対位置を求めること、を特徴とする。
本発明によれば、表示部本体に対して撮像部を動かし、撮像範囲を変化させることができる。そして、撮像部を動かした場合に表示部本体と撮像部との相対位置を求めるので、撮像部の動きに伴い必要な補正等の処理を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】頭部装着型表示装置の外観構成を示す説明図。
【図２】画像表示部の光学系の構成を示す図。
【図３】第１実施形態の頭部装着型表示装置を構成する各部の機能ブロック図。
【図４】頭部装着型表示装置の装着状態を示す側面図。
【図５】第１実施形態の頭部装着型表示装置の動作を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態の頭部装着型表示装置を構成する各部の機能ブロック図。
【図７】第２実施形態の頭部装着型表示装置の概略構成を示す側面視図。
【図８】第３実施形態の頭部装着型表示装置を構成する各部の機能ブロック図。
【図９】第３実施形態の頭部装着型表示装置の装着状態を示す図。
【図１０】第４実施形態の頭部装着型表示装置の外観構成を示す説明図。
【図１１】第４実施形態の頭部装着型表示装置を構成する各部の機能ブロック図。
【図１２】第５実施形態の頭部装着型表示装置の外観構成を示す説明図。
【図１３】第５実施形態の頭部装着型表示装置を構成する各部の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明を適用した実施形態に係る頭部装着型表示装置１００（表示装置）の外観構成を示す説明図である。
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で使用者に虚像を視認させる画像表示部２０（表示部）と、画像表示部２０を制御する制御装置１０と、を備えている。制御装置１０は、使用者が頭部装着型表示装置１００を操作するコントローラーとしても機能する。
【００１８】
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のフレーム２を有する。フレーム２は、右保持部２１及び左保持部２３を有する。右保持部２１は、右光学像表示部２６の他端である端部ＥＲから、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。同様に、左保持部２３は、左光学像表示部２８の他端である端部ＥＬから、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。右保持部２１は使用者の頭部において右耳またはその近傍に当接し、左保持部２３は使用者の左耳またはその近傍に当接して、使用者の頭部に画像表示部２０を保持する。フレーム２は、画像表示部２０の本体（表示部本体）を構成する。頭部装着型表示装置１００の本体がフレーム２であるか、制御装置１０であるかは限定されない。
【００１９】
フレーム２には、右表示駆動部２２と、左表示駆動部２４と、右光学像表示部２６と、左光学像表示部２８と、マイク６３とが設けられる。
眼鏡型のフレーム２は、使用者の右眼の前に位置する右部２Ａ、及び、左眼の前に位置する左部２Ｂを有し、右部２Ａと左部２Ｂとがブリッジ部２Ｃで連結された形状である。ブリッジ部２Ｃは、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の眉間に対応する位置で、右部２Ａと左部２Ｂとを互いに連結する。
右部２Ａ及び左部２Ｂは、それぞれテンプル部２Ｄ、２Ｅに連結される。テンプル部２Ｄ、２Ｅは眼鏡のテンプルのようにして、フレーム２を使用者の頭部に支持する。本実施形態のテンプル部２Ｄは右保持部２１で構成され、テンプル部２Ｅは左保持部２３で構成される。
右光学像表示部２６は右部２Ａに配置され、左光学像表示部２８は左部２Ｂに配置される、それぞれ、使用者が画像表示部２０を装着した際に使用者の右及び左の眼前に位置する。
【００２０】
右表示駆動部２２と左表示駆動部２４とは、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の頭部に対向する側に配置されている。なお、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」とも呼び、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」とも呼ぶ。
【００２１】
表示駆動部２２，２４は、液晶ディスプレイ２４１，２４２（Liquid Crystal Display、以下「ＬＣＤ２４１，２４２」と呼ぶ）、図３を参照して後述する投写光学系２５１，２５２等を含む。
右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８は、導光板２６１，２６２（図２）と、調光板２０Ａとを備える。導光板２６１，２６２は、光透過性の樹脂等によって形成され、表示駆動部２２，２４が出力する画像光を、使用者の眼に導く。調光板２０Ａは、薄板状の光学素子であり、使用者の眼の側とは反対の側である画像表示部２０の表側を覆うように配置される。調光板２０Ａは、光透過性がほぼ無いもの、透明に近いもの、光量を減衰させて光を透過するもの、特定の波長の光を減衰又は反射するもの等、種々のものを用いることができる。調光板２０Ａの光学特性（光透過率など）を適宜選択することにより、外部から右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８に入射する外光量を調整して、虚像の視認のしやすさを調整できる。本実施形態では、少なくとも、画像表示部２０を装着した使用者が外の景色を視認できる程度の光透過性を有する調光板２０Ａを用いる場合について説明する。調光板２０Ａは、光学素子である右導光板２６１及び左導光板２６２を保護し、右導光板２６１及び左導光板２６２の損傷や汚れの付着等を抑制する。
調光板２０Ａは、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８に対し着脱可能としてもよく、複数種類の調光板２０Ａを交換して装着可能としてもよいし、省略してもよい。
【００２２】
また、フレーム２には、カメラユニット３が設けられる。カメラユニット３は、カメラ６１が配置されるカメラ台座部３Ｃと、カメラ台座部３Ｃを支持するアーム部３Ａ、３Ｂとを有する。アーム部３Ａは、右保持部２１の先端部ＡＰに設けられたヒンジ２１Ａ（連結部）により、回動可能に右保持部２１に連結される。アーム部３Ｂは、左保持部２３の先端部ＡＰに設けられたヒンジ２３Ａ（連結部）により、回動可能に左保持部２３に連結される。このため、カメラユニット３は全体として、図中矢印Ｋで示す方向、すなわち装着状態において上下に回動可能である。カメラユニット３は、回動範囲の下端でフレーム２に接する。また、カメラユニット３の回動範囲の上端はヒンジ２１Ａ、２３Ａの仕様等で決定される。
【００２３】
ヒンジ２１Ａには、後述する第１センサー７１（図３）が設けられ、ヒンジ２３Ａには後述する第２センサー７２（図３）が設けられる。第１センサー７１及び第２センサー７２は、検出部として機能し、ヒンジ２１Ａ、２３Ａの回動位置、または、回動の動作を検出する。第１センサー７１及び第２センサー７２は、例えば、ロータリーエンコーダーで構成することもできる。詳細には、発光部と受光部とを有する光センサーとヒンジ２１Ａ、２３Ａを中心とする回動に伴い動作する遮光板とを備え、遮光板に設けられるスリットを透過する光を検出する構成が挙げられる。この場合、第１センサー７１は、ヒンジ２１Ａにおけるテンプル部２Ｄとアーム部３Ａとの角度が拡大する動作、及び、角度が縮小する動作を検出し、動作量をカウント可能である。また、第２センサー７２は、ヒンジ２３Ａに関して同様に検出を行う。また、第１センサー７１及び第２センサー７２は、可変抵抗器や磁気センサーを用い、ヒンジ２１Ａにおけるテンプル部２Ｄとアーム部３Ａとの角度、及び、ヒンジ２３Ａにおけるテンプル部２Ｅとアーム部３Ｂとの角度を、それぞれ検出してもよい。
【００２４】
本実施形態で、第１センサー７１及び第２センサー７２は、光学的に検出を行うロータリーエンコーダーとする。第１センサー７１は、ヒンジ２１Ａでテンプル部２Ｄに対しアーム部３Ａが回動すると、所定角度回動する毎にパルスを出力する。第２センサー７２は、ヒンジ２３Ａでテンプル部２Ｅに対しアーム部３Ｂが回動すると、所定角度回動する毎にパルスを出力する。第１センサー７１、第２センサー７２は、回動方向を示す信号を出力してもよい。
また、第１センサー７１及び第２センサー７２が、ロータリーエンコーダーのパルスをカウントする機能を備え、パルスのカウント値及び回転方向に基づき、ヒンジ２１Ａ、２３Ａの角度を出力してもよい。
【００２５】
カメラ台座部３Ｃは、右部２Ａ、左部２Ｂ及びブリッジ部２Ｃの上部に跨がって位置する板状または棒状部材であり、ブリッジ部２Ｃの上に相当する位置に、カメラ６１が埋込設置される。カメラ６１（撮像部）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り、単眼カメラであってもステレオカメラであってもよい。
カメラ６１は、頭部装着型表示装置１００の表側方向、換言すれば、画像表示部２０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。カメラ６１の撮像範囲の広さは適宜設定可能であるが、例えばカメラユニット３の回動範囲の下端において、カメラ６１の撮像範囲が、使用者が右光学像表示部２６、左光学像表示部２８を通して視認する外界を含むことが好ましい。さらに、調光板２０Ａを通した使用者の視界の全体を撮像できるようにカメラ６１の撮像範囲が設定されているとより好ましい。
カメラ６１は、制御部１４０が備える撮像処理部１８１（図３）の制御に従って撮像を実行し、撮像画像データを撮像処理部１８１に出力する。
【００２６】
画像表示部２０は、制御装置１０に接続部４０を介して接続する。接続部４０は、制御装置１０に接続される本体コード４８、右コード４２、左コード４４、及び、連結部材４６を備える。右コード４２及び左コード４４は、本体コード４８が２本に分岐したコードである。右コード４２は、右保持部２１の延伸方向の先端部ＡＰから右保持部２１の筐体内に挿入され、右表示駆動部２２に接続される。同様に、左コード４４は、左保持部２３の延伸方向の先端部ＡＰから左保持部２３の筐体内に挿入され、左表示駆動部２４に接続される。
【００２７】
連結部材４６は、本体コード４８と、右コード４２及び左コード４４との分岐点に設けられ、イヤホンプラグ３０を接続するためのジャックを有する。イヤホンプラグ３０からは、右イヤホン３２及び左イヤホン３４が延伸する。イヤホンプラグ３０の近傍にはマイク６３が設けられる。イヤホンプラグ３０からマイク６３までは一本のコードにまとめられ、マイク６３からコードが分岐して、右イヤホン３２と左イヤホン３４のそれぞれに繋がる。
【００２８】
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、音声信号を音声処理部１８７（図３）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。
【００２９】
右コード４２、左コード４４、及び、本体コード４８は、デジタルデータを伝送可能なものであればよく、例えば金属ケーブルや光ファイバーで構成できる。また、右コード４２と左コード４４とを一本のコードにまとめた構成としてもよい。
【００３０】
画像表示部２０と制御装置１０とは、接続部４０を介して各種信号を伝送する。本体コード４８の連結部材４６とは反対側の端部、及び、制御装置１０には、互いに嵌合するコネクター（図示略）が設けられる。本体コード４８のコネクターと制御装置１０のコネクターとを嵌合し、或いは、この嵌合を外すことで、制御装置１０と画像表示部２０とを接離できる。
【００３１】
制御装置１０は、頭部装着型表示装置１００を制御する。制御装置１０は、決定キー１１、点灯部１２、表示切替キー１３、輝度切替キー１５、方向キー１６、メニューキー１７、及び電源スイッチ１８を含むスイッチ類を備える。また、制御装置１０は、使用者が手指で操作するトラックパッド１４を備える。
【００３２】
決定キー１１は、押下操作を検出して、制御装置１０で操作された内容を決定する信号を出力する。点灯部１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を備え、光源の点灯状態により、頭部装着型表示装置１００の動作状態（例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦ）を通知する。表示切替キー１３は、押下操作に応じて、例えば、画像の表示モードの切り替えを指示する信号を出力する。
【００３３】
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。操作面における検出方式は限定されず、静電式、圧力検出式、光学式等を採用できる。輝度切替キー１５は、押下操作に応じて画像表示部２０の輝度の増減を指示する信号を出力する。方向キー１６は、上下左右方向に対応するキーへの押下操作に応じて操作信号を出力する。電源スイッチ１８は、頭部装着型表示装置１００の電源オン／オフを切り替えるスイッチである。
【００３４】
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。
左表示駆動部２４は、左バックライト２２２、左ＬＣＤ２４２、及び左投写光学系２５２を備える。左バックライト２２２はＬＥＤ等の光源と拡散板とを有する。左ＬＣＤ２４２は、左バックライト２２２の拡散板から発せられる光の光路上に配置され、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。左投写光学系２５２は、左ＬＣＤ２４２を透過した画像光Ｌを導くレンズ群等を備える。
【００３５】
左投写光学系２５２は、左ＬＣＤ２４２から射出された画像光Ｌを平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平行状態の光束にされた画像光Ｌは、左導光板２６２（光学素子）に入射される。左導光板２６２は、画像光Ｌを反射する複数の反射面が形成されたプリズムであり、画像光Ｌは、左導光板２６２の内部において複数回の反射を経て左眼ＬＥ側に導かれる。左導光板２６２には、左眼ＬＥの眼前に位置するハーフミラー２６２Ａ（反射面）が形成される。
ハーフミラー２６２Ａで反射した画像光Ｌは左眼ＬＥに向けて左光学像表示部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。
【００３６】
右表示駆動部２２は、左表示駆動部２４と左右対称に構成される。右表示駆動部２２は、右バックライト２２１、右ＬＣＤ２４１、及び右投写光学系２５１を備える。右バックライト２２１はＬＥＤ等の光源と拡散板とを有する。右ＬＣＤ２４１は、右バックライト２２１の拡散板から発せられる光の光路上に配置され、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。右投写光学系２５１は、右ＬＣＤ２４１を透過した画像光Ｌを導くレンズ群等を備える。
【００３７】
右投写光学系２５１は、右ＬＣＤ２４１から射出された画像光Ｌを平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平行状態の光束にされた画像光Ｌは、右導光板２６１（光学素子）に入射される。右導光板２６１は、画像光Ｌを反射する複数の反射面が形成されたプリズムであり、画像光Ｌは、右導光板２６１の内部において複数回の反射を経て右眼ＲＥ側に導かれる。右導光板２６１には、右眼ＲＥの眼前に位置するハーフミラー２６１Ａ（反射面）が形成される。
ハーフミラー２６１Ａで反射した画像光Ｌは右眼ＲＥに向けて右光学像表示部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。
【００３８】
使用者の右眼ＲＥには、ハーフミラー２６１Ａで反射した画像光Ｌと、調光板２０Ａを透過した外光ＯＬとが入射する。左眼ＬＥには、ハーフミラー２６２Ａで反射した画像光Ｌと、調光板２０Ａを透過した外光ＯＬとが入射する。このように、頭部装着型表示装置１００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、使用者にとっては、調光板２０Ａを透かして外景が見え、この外景に重ねて、画像光Ｌによる画像が視認される。このように、頭部装着型表示装置１００は、シースルー型の表示装置として機能する。
【００３９】
なお、左投写光学系２５２と左導光板２６２とを総称して「左導光部」とも呼び、右投写光学系２５１と右導光板２６１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。
【００４０】
図３は、頭部装着型表示装置１００を構成する各部の機能ブロック図である。
頭部装着型表示装置１００は、コンテンツの供給元となる種々の外部機器ＯＡを接続するインターフェイス１２５を備える。インターフェイス１２５は、例えば、ＵＳＢインターフェイス、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等の有線接続に対応したインターフェイスを用いることができ、無線通信インターフェイスで構成してもよい。外部機器ＯＡは、頭部装着型表示装置１００に画像を供給する画像供給装置であり、パーソナルコンピューター（ＰＣ）、携帯電話端末、携帯型ゲーム機等が用いられる。
【００４１】
制御装置１０は、制御部１４０、入力情報取得部１１０、記憶部１２０、送信部（Ｔｘ）５１及び送信部（Ｔｘ）５２を有する。
入力情報取得部１１０は、操作部１３５に接続される。操作部１３５は、上記のトラックパッド１４、方向キー１６、電源スイッチ１８等を含み、入力情報取得部１１０は、操作部１３５から入力される信号に基づき、入力内容を取得する。また、制御装置１０は、電源部１３０を備え、制御装置１０及び画像表示部２０の各部に電源を供給する。
【００４２】
記憶部１２０は、不揮発性の記憶装置であって、種々のコンピュータープログラム、および、これらのプログラムに係るデータを記憶する。また、記憶部１２０は、画像表示部２０に表示する静止画像や動画像のデータを記憶しても良い。
記憶部１２０は、設定データ１２１を記憶する。設定データ１２１は、制御部１４０が実行する各種処理に係る設定値を含む。例えば、画像処理部１６０及び表示制御部１７０が画像信号を処理する場合の解像度等の設定値を含む。設定データ１２１が含む設定値は、予め操作部１３５の操作で入力された値であってもよいし、通信部１１７またはインターフェイス１２５を介して外部機器ＯＡまたは他の装置（図示略）から設定値を受信して記憶してもよい。
【００４３】
記憶部１２０は、コンテンツデータ１２３を記憶する。コンテンツデータ１２３は、ＡＲ表示制御部１８６がＡＲ表示するコンテンツの画像（静止画像、或いは動画像）データ、及び／又は音声データを含む。
【００４４】
制御部１４０には、センサー１１３、ＧＰＳ１１５、通信部１１７及び音声認識部（図示略）が接続される。センサー１１３は、加速度センサーや角速度センサー等の慣性センサーを有し、制御部１４０はセンサー１１３の検出値を取得する。センサー１１３は、例えば３軸の加速度センサーや、３軸の加速度センサーと３軸の角速度センサーと３軸の磁気センサーとを有する９軸センサーとして構成してもよい。
ＧＰＳ１１５は、アンテナ（図示略）を備え、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信し、制御装置１０の現在位置を算出する。ＧＰＳ１１５は、ＧＰＳ信号に基づいて求めた現在位置や現在時刻を制御部１４０に出力する。また、ＧＰＳ１１５はＧＰＳ信号に含まれる情報に基づいて現在時刻を取得し、制御部１４０が計時する時刻を修正させる機能を備えていてもよい。
【００４５】
通信部１１７は、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ（登録商標））、Ｍｉｒａｃａｓｔ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の規格に準じた無線データ通信を実行する。
外部機器ＯＡが、通信部１１７に無線接続された場合、制御部１４０は、コンテンツデータ１２３を通信部１１７より取得して、画像表示部２０に画像を表示させる。一方、外部機器ＯＡが、インターフェイス１２５に有線接続された場合、制御部１４０は、コンテンツデータ１２３をインターフェイス１２５より取得して、画像表示部２０に画像を表示させる。通信部１１７及びインターフェイス１２５は、外部機器ＯＡからコンテンツデータ１２３を取得するデータ取得部ＤＡとして機能する。
【００４６】
制御部１４０は、プログラムを実行するＣＰＵ（図示略）、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを一時的に格納するＲＡＭ（図示略）、及び、ＣＰＵが実行する基本制御プログラムやデータを不揮発的に記憶するＲＯＭ（図示略）を有する。制御部１４０は、ＣＰＵにより制御プログラムを実行することで、頭部装着型表示装置１００の各部を制御する。また、制御部１４０は、記憶部１２０が記憶するコンピュータープログラムを読み出して実行し、制御部１４０の各種機能を実現する。すなわち、オペレーティングシステム（ＯＳ）１５０、画像処理部１６０、表示制御部１７０、撮像処理部１８１、位置検出部１８４（制御部）、ＡＲ表示制御部１８６（表示処理部）、及び、音声処理部１８７として機能する。
【００４７】
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。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、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。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、Ａ／Ｄ変換回路等（図示略）を用いてディジタル画像信号に変換する。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（図中、Ｄａｔａ）として、１フレームごとに、制御部１４０のＲＡＭに格納する。この画像データは、例えばＲＧＢデータである。
なお、画像処理部１６０は、必要に応じて、画像データの解像度を右表示駆動部２２及び左表示駆動部２４に適した解像度に変換する解像度変換処理を行ってもよい。また、画像処理部１６０は、画像データの輝度や彩度を調整する画像調整処理、３Ｄ画像データから２Ｄ画像データを作成し、或いは２Ｄ画像データから３Ｄ画像データを生成する２Ｄ／３Ｄ変換処理等を実行してもよい。
【００４８】
画像処理部１６０は、クロック信号ＰＣＬＫ、垂直同期信号ＶＳｙｎｃ、水平同期信号ＨＳｙｎｃ、ＲＡＭに格納された画像データＤａｔａのそれぞれを、送信部５１、５２を介して送信する。送信部５１、５２は、トランシーバーとして機能し、制御装置１０と画像表示部２０との間におけるシリアル伝送を実行する。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」と呼ぶ。
【００４９】
表示制御部１７０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し、この制御信号により、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。具体的には、右ＬＣＤ制御部２１１による右ＬＣＤ２４１の駆動ＯＮ／ＯＦＦ、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を制御する。また、表示制御部１７０は、左ＬＣＤ制御部２１２による左ＬＣＤ２４２の駆動ＯＮ／ＯＦＦ、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を制御する。
【００５０】
撮像処理部１８１は、カメラ６１を制御して撮像を実行させ、撮像画像データを取得する。
位置検出部１８４は、第１センサー７１及び第２センサー７２に接続して、ヒンジ２１Ａにおけるテンプル部２Ｄとアーム部３Ａとの角度、及び、ヒンジ２３Ａにおけるテンプル部２Ｅとアーム部３Ｂとの角度を検出する。
【００５１】
ＡＲ表示制御部１８６は、記憶部１２０が記憶するコンテンツデータ１２３を読み出し、画像処理部１６０及び表示制御部１７０を制御して、ＡＲ表示用の画像を画像表示部２０により表示させる。また、ＡＲ表示制御部１８６は、コンテンツデータ１２３が音声データを含む場合、音声処理部１８７を制御して、右イヤホン３２、左イヤホン３４からコンテンツの音声を出力させる。
【００５２】
ＡＲ表示制御部１８６は、位置検出部１８４が検出するヒンジ２１Ａ、２３Ａにおける回動位置に基づき、ＡＲコンテンツの表示を制御する。
ＡＲ表示制御部１８６は、使用者が画像表示部２０越しに対象物を見ている状態でＡＲコンテンツを表示する。ＡＲ表示制御部１８６は、対象物に対応する位置に画像や文字等を表示するＡＲ表示を行うことで、対象物に関する情報を提供し、或いは、画像表示部２０越しに見える対象物の姿の見え方を変える。ＡＲコンテンツは、対象物に対応する位置に表示される画像や文字のデータを含む。また、ＡＲコンテンツに、対象物を特定するデータ、及び、画像や文字の表示位置に関するデータ等を含んでもよい。ＡＲコンテンツの表示位置は対象物に重なる位置であっても対象物の周囲であってもよい。対象物は物体であればよく、建物等の不動産であってもよいし、自動車や電車などの移動体であってもよく、人間や動物などの生物であってもよい。ＡＲ表示制御部１８６は、撮像処理部１８１が取得する撮像画像データから、使用者の視界に位置する対象物を検出する。そして、ＡＲ表示制御部１８６は、検出した対象物に対応するＡＲコンテンツの表示位置を決定し、ＡＲコンテンツを表示する。
【００５３】
ＡＲコンテンツは、使用者が対象物を視認する位置に重なるように、或いは、対象物を視認する位置に合わせて、表示することが望ましい。このため、ＡＲ表示制御部１８６は、撮像処理部１８１の撮像画像データから対象物の画像を検出し、検出した対象物の画像と撮像画像全体との位置関係に基づき、カメラ６１の撮像範囲における対象物の位置を特定する。ＡＲ表示制御部１８６は、カメラ６１の撮像範囲と、画像表示部２０の表示領域との位置関係に基づき、対象物の位置に対応するＡＲコンテンツの表示位置を決定する。
【００５４】
図４は、頭部装着型表示装置１００の装着状態を示す側面図であり、（Ａ）はカメラユニット３を回動させない状態を示し、（Ｂ）はカメラユニット３をフレーム２に対して上向きに回動させた状態を示す。
図４（Ａ）において、一点鎖線Ｌ１は使用者の視線を示し、使用者の視野を符号Ｗ１で示す。二点鎖線Ｌ２はカメラ６１の撮像方向、すなわち、カメラ６１が備える撮像光学系（図示略）の光軸を示す。また、図ではカメラ６１の撮像範囲を符号Ｗ２で示す。
使用者の視線方向に対象物ＯＢが位置している場合、ＡＲ表示制御部１８６は、対象物ＯＢの位置に合わせて、ＡＲコンテンツＯＢ´を表示する。ＡＲコンテンツＯＢ´は対象物ＯＢに重なって見える画像であり、画像表示部２０が使用者の眼に向けて発する画像光Ｌが形成する虚像である。図４（Ａ）には、使用者がＡＲコンテンツＯＢ´を視認（知覚）する仮想の位置を、破線で示す。
【００５５】
図４（Ａ）の状態で、使用者には、対象物ＯＢに重なってＡＲコンテンツＯＢ´が視認される。これに対し、カメラユニット３をフレーム２に対して上向きに回動させると、図４（Ｂ）に示すように、カメラ６１の撮像方向Ｌ２及び撮像範囲Ｗ２は、上方に移動する。この場合、カメラ６１の撮像範囲Ｗ２と使用者の視野Ｗ１との対応関係が変化する。具体的には、カメラ６１の撮像範囲Ｗ２における対象物ＯＢの位置が変化するので、ＡＲ表示制御部１８６が検出する対象物ＯＢの位置が変化する。従って、対象物ＯＢと使用者との相対位置が変化していなくても、ＡＲ表示制御部１８６が求める対象物ＯＢの位置は変化する。ＡＲ表示制御部１８６は、変化した対象物ＯＢの位置に基づきＡＲコンテンツＯＢ´の表示位置を決定する。このため、図４（Ｂ）に示すように、使用者には、ＡＲコンテンツＯＢ´の表示位置が、対象物ＯＢの位置に対応しないように見える。
【００５６】
また、カメラユニット３をフレーム２に対し上向きに動かす場合だけでなく、フレーム２を下向きに動かす場合も、変化が生じる。この場合は、使用者の視野Ｗ１が下方に移動するため、ＡＲ表示制御部１８６が検出する対象物ＯＢの位置と、使用者の視野Ｗ１で使用者が視認する対象物ＯＢの位置とがずれる。従って、図４（Ｂ）に示すケースと同様に、使用者には、ＡＲコンテンツＯＢ´の表示位置が、対象物ＯＢの位置に対応しないように見える。
【００５７】
ＡＲ表示制御部１８６は、図４（Ａ）から（Ｂ）に示すように、カメラユニット３、またはフレーム２が回動した場合に、この回動に合わせてＡＲコンテンツＯＢ´の表示位置を調整する機能を有する。ＡＲ表示制御部１８６は、カメラ６１の撮像範囲と、画像表示部２０の表示領域との位置関係に基づき、対象物の位置に対応するＡＲコンテンツの表示位置を決定した後で、表示位置を調整する。
すなわち、ＡＲ表示制御部１８６は、使用者が画像表示部２０越しに視認する視界の中心軸と、カメラ６１の光軸とのズレ量を求め、このズレ量を補償するようにＡＲコンテンツの表示位置を補正する。この表示位置の調整（補正）は、位置検出部１８４が検出する第１センサー７１、及び第２センサー７２の検出値に基づく。この調整については後述する。
【００５８】
音声処理部１８７は、ＡＲ表示制御部１８６の制御によりコンテンツの音声信号を取得し、取得した音声信号を増幅して、右イヤホン３２および左イヤホン３４に出力する。また、音声処理部１８７は、マイク６３により集音される音声を取得してディジタル音声データに変換する。音声処理部１８７は、ディジタル音声データに対して予め設定された処理を行ってもよい。
【００５９】
画像表示部２０は、インターフェイス２５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としての右導光板２６１と、左光学像表示部２８としての左導光板２６２とを備える。また、画像表示部２０は、上述したカメラ６１、第１センサー７１、及び第２センサー７２を備える。カメラ６１はフレーム２（図１）とは別体のカメラユニット３に設けられるが、インターフェイス２５に接続される。
【００６０】
インターフェイス２５は、右コード４２と左コード４４とが接続されるコネクターを備える。インターフェイス２５は、送信部５１から送信されるクロック信号ＰＣＬＫ、垂直同期信号ＶＳｙｎｃ、水平同期信号ＨＳｙｎｃ、画像データＤａｔａを、対応する受信部（Ｒｘ）５３、５４に出力する。また、インターフェイス２５は、表示制御部１７０から送信される制御信号を、対応する受信部５３、５４、右バックライト制御部２０１又は左バックライト制御部２０２に出力する。
インターフェイス２５は、カメラ６１、第１センサー７１、及び第２センサー７２を接続するインターフェイスである。カメラ６１の撮像画像データや撮像信号、第１センサー７１及び第２センサー７２の検出結果等は、インターフェイス２５を介して制御部１４０に送られる。
【００６１】
カメラ６１は、カメラ接続部６１ａによりインターフェイス２５に接続される。カメラ接続部６１ａは、例えば、カメラ台座部３Ｃ及びアーム部３Ａ、３Ｂの内部を通り、或いは外面に沿って配設されるケーブルであり、フレーム２の内部に配設されるインターフェイス２５に有線接続される。カメラ接続部６１ａは、接続部４０及びインターフェイス２５とともに、カメラ６１を制御部１４０に接続する接続部を構成する。
なお、カメラ接続部６１ａを無線通信回線に置き換えることも可能である。この場合、カメラ６１側に無線通信部を設け、フレーム２に無線通信部を設け、これら無線通信部が撮影画像データや制御データをＷｉＦｉ等の無線で送受信する構成としてもよい。また、カメラ６１側の無線通信部が通信部１１７と通信を行ってもよい。
【００６２】
右表示駆動部２２は、上述した右バックライト２２１、右ＬＣＤ２４１、及び右投写光学系２５１を備える。また、右表示駆動部２２は、受信部５３、右バックライト（ＢＬ）２２１を制御する右バックライト（ＢＬ）制御部２０１、及び、右ＬＣＤ２４１を駆動する右ＬＣＤ制御部２１１を備える。
【００６３】
受信部５３は、送信部５１に対応するレシーバーとして動作し、制御装置１０と画像表示部２０との間におけるシリアル伝送を実行する。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。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Ｄａｔａと、に基づいて、右ＬＣＤ２４１を駆動する。
【００６４】
左表示駆動部２４は、右表示駆動部２２と同様の構成を有する。左表示駆動部２４は、上述した左バックライト２２２、左ＬＣＤ２４２、及び左投写光学系２５２を備える。また、左表示駆動部２４は、受信部５４、左バックライト２２２を駆動する左バックライト制御部２０２、及び、左ＬＣＤ２４２を駆動する左ＬＣＤ制御部２１２を備える。
【００６５】
受信部５４は、送信部５２に対応するレシーバーとして動作し、制御装置１０と画像表示部２０との間におけるシリアル伝送を実行する。左バックライト制御部２０２は、入力された制御信号に基づいて、左バックライト２２２を駆動する。左ＬＣＤ制御部２１２は、受信部５４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Ｄａｔａと、に基づいて、左ＬＣＤ２４２を駆動する。
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、右の「画像光生成部」とも呼ぶ。同様に、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、左の「画像光生成部」とも呼ぶ。
【００６６】
図５は、頭部装着型表示装置１００の動作を示すフローチャートであり、特に、制御部１４０が、ＡＲコンテンツＯＢ´を表示する動作を示す。
制御部１４０は、操作部１３５等により入力される指示に従ってＡＲコンテンツの表示を開始し（ステップＳ１１）、位置検出部１８４が第１センサー７１及び第２センサー７２の検出値を取得する（ステップＳ１２）。位置検出部１８４は、第１センサー７１及び第２センサー７２の検出値が、いずれも正常範囲内の値であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。すなわち、ヒンジ２１Ａ、２３Ａの可動範囲を超えて、カメラユニット３、またはフレーム２が回動した状態でないかを判定する。ヒンジ２１Ａ、２３Ａが可動範囲を逸脱した状態であれば、故障を防止するため、速やかに動作を停止させるためである。
【００６７】
位置検出部１８４は、第１センサー７１及び第２センサー７２のいずれか、または両方の検出値が正常範囲から外れている場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、異常を報知する動作を行い（ステップＳ１４）、動作を終了する。ステップＳ１４の異常の報知は、例えば、画像表示部２０によりメッセージを表示させる、点灯部１２を点灯、または点滅させる、右イヤホン３２、左イヤホン３４から警報音や報知メッセージの音声を出力する等の方法で行えばよい。
【００６８】
位置検出部１８４が、第１センサー７１及び第２センサー７２の検出値が正常範囲内の値であると判定した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、ＡＲ表示制御部１８６は、記憶部１２０からコンテンツデータ１２３を取得する（ステップＳ１５）。次いで、撮像処理部１８１がカメラ６１に撮像を実行させ、ＡＲ表示制御部１８６が撮像画像データから対象物を検出する（ステップＳ１６）。ＡＲ表示制御部１８６は、対象物の位置に基づいてＡＲコンテンツの表示位置を決定し（ステップＳ１７）、ＡＲコンテンツの表示を開始する（ステップＳ１８）。
【００６９】
ＡＲコンテンツの表示開始後、位置検出部１８４が第１センサー７１及び第２センサー７２の検出値を取得し（ステップＳ１９）、位置検出処理を実行する（ステップＳ２０）。第１実施形態の位置検出処理は、位置検出部１８４が、ヒンジ２１Ａにおけるアーム部３Ａとテンプル部２Ｄとの角度、及び、ヒンジ２３Ａにおけるアーム部３Ｂとテンプル部２Ｅとの角度を求める処理である。また、位置検出部１８４は、カメラ６１の撮像方向と、基準位置の撮像方向との差を求めてもよい。基準位置とは、カメラユニット３の回動範囲において予め設定された位置である。例えば、ヒンジ２１Ａにおけるアーム部３Ａとテンプル部２Ｄとの角度、及び、ヒンジ２３Ａにおけるアーム部３Ｂとテンプル部２Ｅとの角度が最も小さい位置である。また、例えば、カメラユニット３がフレーム２側に最も接近する位置である。
【００７０】
ＡＲ表示制御部１８６は、位置検出部１８４が検出した角度に基づき、ＡＲコンテンツの表示位置の補正が必要か否かを判定する（ステップＳ２１）。例えば、位置検出部１８４が検出した角度が、設定データ１２１に含まれるしきい値を超える場合に、表示位置の補正が必要と判定する。
【００７１】
表示位置の補正が必要と判定した場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、ＡＲ表示制御部１８６は、ＡＲコンテンツの表示位置の補正量を算出する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２では、設定データ１２１に含まれる演算式、関数、テーブル、パラメーター等を用い、ステップＳ２０で検出した位置から補正量を算出する。
ＡＲ表示制御部１８６は、表示位置の補正を行う旨の報知を行う（ステップＳ２３）。ステップＳ２３では、例えば、画像表示部２０により報知用のメッセージや画像を表示する。このメッセージや画像は、ＡＲコンテンツと同様に対象物の位置に合わせて表示してもよく、補正後のＡＲコンテンツの表示位置に、報知用のメッセージや画像を表示してもよい。ここで、ＡＲ表示制御部１８６は、ステップＳ２３で報知を行わずにステップＳ２４に移行してもよいし、ステップＳ２３の報知を行った後で所定時間が経過した後に、自動的にステップＳ２４に移行してもよい。或いは、ステップＳ２３で報知を行った後で使用者の操作を待機し、使用者が実行を指示する操作を行った場合にステップＳ２４に移行してもよい。
【００７２】
また、ＡＲ表示制御部１８６は、ステップＳ２２において算出した補正量が、ＡＲ表示制御部１８６により補正可能な量を超える場合に、異常を報知してもよい。例えば、ＡＲコンテンツの補正量の上限値が補正方向ごとに予め設定されており、この上限値を超える補正量を算出した場合に、報知を行ってもよい。また、ステップＳ２１で、位置検出部１８４が検出した角度が、補正可能な角度の範囲として予め設定された範囲を逸脱しているか否かを判定してもよい。そして、検出した角度が補正可能な範囲外であると判定した場合に、報知を行ってもよい。報知の方法は、例えばステップＳ１４で行う報知と同様の方法とすることができる。
【００７３】
ＡＲ表示制御部１８６は、ステップＳ２２で算出した補正量に従って、ＡＲコンテンツの表示位置を補正し（ステップＳ２４）、終了条件の正否を判定する（ステップＳ２５）。また、位置検出処理で位置検出部１８４が検出したヒンジ２１Ａ、２３Ａにおける角度をもとに、表示位置を補正しないと判定した場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、制御部１４０はステップＳ２５に移行して終了条件の正否を判定する。
制御部１４０は、終了条件が成立している場合（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、本処理を終了する。また、終了条件が成立していない場合は（ステップＳ２５；ＮＯ）、ステップＳ１９に戻る。終了条件は、例えば、ＡＲコンテンツを最後まで表示し、表示が完了すること、操作部１３５の操作によりＡＲコンテンツの表示の終了が指示されたこと、インターフェイス１２５を介して外部機器より動作終了が指示されたこと、等である。
【００７４】
図５の動作において、操作部１３５の操作により表示位置の補正が指示された場合、ＡＲ表示制御部１８６は、ステップＳ２１で、表示位置の補正が必要と判定する。この場合、操作部１３５の操作により補正が指示された後でステップＳ１９、Ｓ２０、Ｓ２２の動作を行い、補正量を算出する。操作部１３５の操作によって補正量が指定された場合は、指定された補正量に基づき補正を行う。また、操作部１３５の操作により補正の方向が指示された場合、指示された方向に、予め設定された量の補正量で表示位置を補正してもよい。この一連の動作は、図５の動作の実行中に操作部１３５の操作が行われることをトリガーとして、割り込み制御により実行してもよい。
【００７５】
また、図５の動作においてステップＳ１９〜Ｓ２５の動作はフロー制御に限定されない。例えば、位置検出部１８４が、第１センサー７１及び第２センサー７２の出力値に基づき回動を検出すると、この回動の検出をトリガーとして割り込み制御により、ステップＳ１９〜Ｓ２５の動作を実行してもよい。
【００７６】
また、頭部装着型表示装置１００は、位置検出部１８４とは別に、第１センサー７１及び第２センサー７２の検出値を取得して、使用者の視界の中心軸（視線方向）とカメラ６１の光軸とのズレ量を求めるズレ量検出部（図示略）を備えてもよい。このズレ量算出部は、制御部１４０のＣＰＵがプログラムを実行して、位置検出部１８４とは別に処理を実行できる処理部として実現してもよい。また、制御部１４０とは別の処理部として設けてもよい。ズレ量検出部は、位置検出部１８４の処理とは別に、ヒンジ２１Ａにおけるアーム部３Ａとテンプル部２Ｄとの角度、及び、ヒンジ２３Ａにおけるアーム部３Ｂとテンプル部２Ｅとの角度を求める。この場合、位置検出部１８４は、ＡＲ表示制御部１８６がＡＲコンテンツを表示する際に、フレーム２に対するカメラ６１の位置または変位の量、或いは使用者の視界の中心軸とカメラ６１の光軸とのズレ量を、ズレ量検出部から取得する。また、ズレ量検出部が設定されたしきい値を超えるズレ量を検出したときに、制御部１４０に対して、割り込みによりズレ量を入力する構成としてもよい。
【００７７】
以上説明したように、使用者の頭部に装着される頭部装着型の頭部装着型表示装置１００は、使用者の頭部に装着されるフレーム２を有する。頭部装着型表示装置１００は、フレーム２に設けられる画像表示部２０、フレーム２に対し変位可能に連結されたカメラ６１、及び、フレーム２に対するカメラ６１の位置または変位を検出する第１センサー７１及び第２センサー７２を備える。また、第１センサー７１及び第２センサー７２によりフレーム２とカメラ６１との相対位置を求める位置検出部１８４を備える。これにより、画像表示部２０に対して変位可能なカメラ６１を備えることで、撮像範囲を変化させることができ、カメラ６１を動かした場合に、カメラ６１の動きに伴い必要なＡＲコンテンツの表示位置の補正ができる。
【００７８】
頭部装着型表示装置１００は、カメラ６１とフレーム２とを回動可能に連結するヒンジ２１Ａ、２３Ａを有する。第１センサー７１及び第２センサー７２は、ヒンジ２１Ａ、２３Ａにおける角度の大きさまたは角度の変化を検出する。ここで、検出する角度は、例えば、ヒンジ２１Ａ、２３Ａにおけるフレーム２とカメラユニット３との角度である。このため、カメラ６１をフレーム２に対し可動に連結し、カメラ６１の位置または変位を検出する構成を、容易に実現できる。
頭部装着型表示装置１００は、検出部として複数のセンサーである第１センサー７１及び第２センサー７２を備える。位置検出部１８４は、複数のセンサーの検出値に基づいて、フレーム２とカメラ６１との相対位置を求めることで、カメラ６１の位置または変位をより正確に検出できる。
【００７９】
頭部装着型表示装置１００は、カメラ６１の撮像画像に基づき表示部にＡＲコンテンツを表示するＡＲ表示制御部１８６を備え、カメラ６１が撮影した画像に基づきコンテンツを表示できる。また、カメラ６１を変位させて撮像範囲を変えることができる。
ＡＲ表示制御部１８６は、位置検出部１８４が求めるフレーム２とカメラ６１との相対位置に基づき、コンテンツの表示位置を調整できる。このため、カメラ６１を変位させた場合に表示位置を調整して、表示の整合性を保つことができる。従って、コンテンツの表示を継続した状態でカメラ６１を変位させることができる。また、ＡＲ表示制御部１８６は、コンテンツの表示位置を調整する前に報知を行うので、使用者の利便性の向上を図ることができる。
また、ＡＲ表示制御部１８６は、フレーム２とカメラ６１との相対位置に基づき、使用者の視界の中心軸と、カメラ６１の光軸とのズレを補償するようにＡＲコンテンツの表示位置を調整する。このため、カメラ６１が撮影した画像に基づき表示するＡＲコンテンツの位置を、使用者の視線に適した位置に補正できる。
また、ＡＲ表示制御部１８６は、位置検出部１８４の検出結果に基づき、ＡＲコンテンツの表示位置の調整の要否を判定するので、ＡＲコンテンツの表示位置を、適切な精度で制御できる。
【００８０】
また、頭部装着型表示装置１００では、カメラ６１と制御部１４０とを有線接続し、カメラ６１の撮像画像を制御部に伝送するカメラ接続部６１ａを含む接続部を備え、接続部はカメラ６１とフレーム２とを連結する連結部に沿って配置される。このため、カメラ６１が撮影する画像をより確実に制御部に伝送できる。
また、頭部装着型表示装置１００において、カメラ６１の撮像画像を制御部に無線伝送する無線伝送部を備える構成としてもよく、この場合、カメラ６１を、より高い自由度で変位させることができる。
【００８１】
第１実施形態ではロータリーエンコーダー等、ヒンジ２１Ａ、２３Ａに設けられる第１センサー７１及び第２センサー７２により、カメラユニット３の回動、またはカメラユニット３とフレーム２の相対位置を検出した。本発明はこれに限定されず、その他の方法によりフレーム２とカメラユニット３との相対位置を求めることが可能である。具体的な例を、第２実施形態及び第３実施形態として説明する。
【００８２】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係る頭部装着型表示装置１００Ｂを構成する各部の機能ブロック図である。
第２実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｂは、画像表示部２０に代えて、画像表示部２０Ｂを有する。画像表示部２０Ｂは、画像表示部２０の第１センサー７１及び第２センサー７２を排し、代わりに距離センサー７４を設けた構成であり、その他の各部は共通の構成である。頭部装着型表示装置１００Ｂにおいて、第１実施形態の頭部装着型表示装置１００と共通する構成部については、同符号を付して図示及び説明を省略する。
【００８３】
図７は第２実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｂの概略構成を示す説明図であり、頭部装着型表示装置１００Ｂを側面視で示す。
距離センサー７４（検出部）は、フレーム２のテンプル部２Ｅに、カメラユニット３のアーム部３Ｂ側を向けて配置される。距離センサー７４は光波測距儀であり、具体的には、ＬＥＤやレーザー光源等の光源と、受光素子と、プリズム等の光学素子を有する。距離センサー７４は、光源が発する光をアーム部３Ｂの底面に向けて射出し、その反射光７４Ａを検出する。距離センサー７４は、光を射出してから反射光７４Ａを受光するまでの振動数や位相差に基づき、テンプル部２Ｅからアーム部３Ｂまでの距離を検出する。制御部１４０が有する位置検出部１８４は、距離センサー７４の距離の検出値を取得し、この距離から、ヒンジ２３Ａにおけるテンプル部２Ｅとアーム部３Ｂの角度を求める。
【００８４】
ヒンジ２１Ａ、２３Ａはいずれも一方向の回動のみ可能な、自由度の低い連結部であるから、距離センサー７４は、ヒンジ２１Ａ又はヒンジ２３Ａのいずれか一方にのみ設ければよい。図７の例ではヒンジ２３Ａの近傍に配置したが、ヒンジ２１Ａ側に設けてもよい。また、アーム部３Ｂの底面に、距離センサー７４が発する光を反射する反射板を設けてもよく、距離センサー７４をアーム部３Ｂに設け、アーム部３Ｂからテンプル部２Ｅに向けて光を発し、その反射光を検出してもよい。さらに、距離センサー７４を、右部２Ａ、左部２Ｂ或いはブリッジ部２Ｃ（図１）に設けてもよい。カメラユニット３を動かした場合に、距離センサー７４とカメラユニット３との距離、または距離センサー７４とフレーム２との距離が変化するように、距離センサー７４を配置すればよい。
【００８５】
第２実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｂは、上記第１実施形態の頭部装着型表示装置１００と同様に、図５で説明した動作を実行する。この場合、図５のステップＳ１２で、位置検出部１８４は距離センサー７４の検出値を取得し、ヒンジ２１Ａ、２３Ａにおける角度、またはカメラユニット３の回動量を求める。また、図５のステップＳ２０の位置検出処理においても、位置検出部１８４は、距離センサー７４の検出値に基づきヒンジ２１Ａ、２３Ａにおける角度、またはカメラユニット３の回動量を求める。
【００８６】
このように、カメラ６１を、フレーム２に対して変位可能に連結した構成では、ヒンジ２１Ａ、２３Ａに第１センサー７１及び第２センサー７２を設けることで、カメラ６１の位置に対応した表示位置の補正等を行える。また、距離センサー７４を用いてカメラユニット３の一部と、このカメラユニット３の一部に対向するフレーム２の一部との距離を測定、或いは検出する構成としても、カメラ６１の位置に対応した表示位置の補正等を行える。
【００８７】
［第３実施形態］
図８は、第３実施形態に係る頭部装着型表示装置１００Ｃを構成する各部の機能ブロック図である。
第３実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｃは、画像表示部２０に代えて、画像表示部２０Ｃを有する。頭部装着型表示装置１００Ｃにおいて、第１実施形態の頭部装着型表示装置１００と共通する構成部については、同符号を付して図示及び説明を省略する。
【００８８】
図９は第３実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｃの装着状態を示す図であり、（Ａ）、（Ｃ）は側面図、（Ｂ）及び（Ｄ）は平面図である。
画像表示部２０Ｃは、フレーム２を有する画像表示部２０に対し、カメラ６２を、フレキシブルアーム３６（連結部）により連結した構成である。フレキシブルアーム３６は、自在に屈曲させることが可能な、金属製または合成樹脂製のアームであり、フレキシブルアーム３６の基端部はテンプル部２Ｅに固定される。また、フレキシブルアーム３６の先端部には、カメラ６２を収容したカメラケース３５が取り付けられる。
【００８９】
例えば図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カメラ６２を、フレーム２に近い位置に配置し、カメラ６２の撮像範囲と画像表示部２０Ｃを装着した使用者の視野とが近い範囲となるように使用できる。また、図９（Ｃ）に示すように、画像表示部２０Ｃは、カメラケース３５を上方に移動させて使用することもできる。この場合、例えば図９（Ｄ）に示すように、カメラケース３５を、使用者に対し左右方向に移動させてもよい。図９（Ｄ）の例では、カメラケース３５がテンプル部２Ｄ及びテンプル部２Ｅの内側にある。この位置では、カメラ６２の撮像範囲は、使用者の右眼の視野及び左眼の視野の両方に跨がるようになる。
【００９０】
図８に示すように、頭部装着型表示装置１００Ｃは、画像表示部２０Ｃにおいてフレーム側センサー７６、及びカメラユニットセンサー７８を備える。
フレーム側センサー７６及びカメラユニットセンサー７８は、動きセンサー（モーションセンサー）であり、例えば、加速度センサーや角速度（ジャイロ）センサーである。フレキシブルアーム３６は、カメラケース３５を３次元的に移動させることが可能であるため、フレーム側センサー７６及びカメラユニットセンサー７８は、３軸センサーであることが好ましい。また、フレーム側センサー７６及びカメラユニットセンサー７８は、３軸の加速度センサーと、３軸のジャイロセンサーとを有する構成など、複合的なセンサーとしてもよい。また、磁気センサー等を合わせて備えてもよい。
【００９１】
フレーム側センサー７６は、フレーム２に設けられ、フレーム２の動きに関して検出値を出力する。フレーム側センサー７６はフレーム２に固定されればよく、フレーム２におけるフレーム側センサー７６の位置は制限されない。フレーム２が、変位可能な部分を有する場合には、フレキシブルアーム３６とともに変位する部分にフレーム側センサー７６を設けるとよい。例えば、フレーム２において、テンプル部２Ｅが左部２Ｂに対し回動可能な構成である場合、フレーム側センサー７６は、フレキシブルアーム３６が固定されるテンプル部２Ｅに設けることが好ましい。つまり、フレーム側センサー７６は、フレキシブルアーム３６に対し相対位置が固定されるように、配置されることが好ましい。
【００９２】
カメラユニットセンサー７８は、カメラケース３５に設けられ、カメラ６２の動きに関して検出値を出力する。カメラユニットセンサー７８は、カメラ６２に対して相対位置が固定されるように、カメラケース３５に取り付けられ、或いは内蔵される。
【００９３】
カメラ６２及びカメラユニットセンサー７８は、カメラ接続部６２ａによりインターフェイス２５に接続される。カメラ接続部６２ａは、例えば、フレキシブルアーム３６の内部の中空部を通し、或いはフレキシブルアーム３６の外面に沿って配設されるケーブルである。カメラ接続部６２ａは、フレーム２の内部に配設されるインターフェイス２５に有線接続される。カメラ接続部６２ａは、接続部４０及びインターフェイス２５とともに、カメラ６２を制御部１４０に接続する接続部を構成する。
なお、カメラ接続部６２ａを無線通信回線に置き換えることも可能である。この場合、カメラ６２及びカメラユニットセンサー７８に接続する無線通信部をカメラケース３５内部に設け、フレーム２に無線通信部を設け、これら無線通信部が撮影画像データ、センサー検出値のデータ、及び制御データ等をＷｉＦｉ等の無線で送受信する構成としてもよい。また、カメラケース３５内の無線通信部が通信部１１７と通信を行ってもよい。
【００９４】
カメラ６２（撮像部）は、カメラ６１と同様に、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り、単眼カメラであってもステレオカメラであってもよい。カメラ６２は、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す基準位置で、頭部装着型表示装置１００の表側方向、換言すれば、画像表示部２０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。カメラ６２の撮像範囲の広さは適宜設定可能であるが、例えば基準位置において、カメラ６１の撮像範囲が、使用者が右光学像表示部２６、左光学像表示部２８を通して視認する外界を含むことが好ましい。さらに、調光板２０Ａを通した使用者の視界の全体を撮像できるようにカメラ６２の撮像範囲が設定されているとより好ましい。カメラ６２は、制御部１４０が備える撮像処理部１８１の制御に従って撮像を実行し、撮像画像データを撮像処理部１８１に出力する。
【００９５】
制御部１４０が有する位置検出部１８４は、カメラユニットセンサー７８の検出値に基づき、カメラケース３５の動きを検出する。このカメラケース３５の動きを３次元的に積算することで、カメラ６２が基準位置から変位した変位量及び変位方向を求めることができる。そして、位置検出部１８４は、カメラ６２の位置とカメラ６２の撮像方向とを求めることができる。
【００９６】
ここで、カメラユニットセンサー７８が検出する動きは、画像表示部２０Ｃの全体の動きの成分を含む。そこで、位置検出部１８４は、フレーム側センサー７６の検出値に基づき、画像表示部２０Ｃの動きを検出し、この画像表示部２０Ｃの動きと、カメラユニットセンサー７８が検出するカメラケース３５の動きとの差分を求める。この差分は、フレーム２に対するカメラケース３５の変位に相当する。このように位置検出部１８４は、画像表示部２０Ｃ全体の変位の影響を排して、フレーム２に対するカメラ６２の相対的な変位を検出できる。
なお、画像表示部２０Ｃを装着した使用者が、カメラケース３５を動かす間に、フレーム２、及び、フレーム２を装着した頭部を動かさないようにすれば、カメラユニットセンサー７８の検出値に基づきカメラ６２の変位を正確に検出できる。
【００９７】
第３実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｃは、上記第１実施形態の頭部装着型表示装置１００と同様に、図５で説明した動作を実行する。
この場合、位置検出部１８４は、フレーム側センサー７６及びカメラユニットセンサー７８の検出値を常時取得する。位置検出部１８４が検出値の取得を開始する時点で、カメラケース３５は、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す基準位置、またはその他の基準位置にあることが望ましい。このため、頭部装着型表示装置１００Ｃは、位置検出部１８４が検出値の取得を開始する前に、カメラケース３５を基準位置に配置させるように、報知や案内を行ってもよい。
【００９８】
位置検出部１８４は、位置検出部１８４はフレーム側センサー７６及びカメラユニットセンサー７８の検出値を常時取得し、フレーム２に対するカメラケース３５の位置を求める。位置検出部１８４は、フレーム２に対するカメラケース３５の位置は正常範囲を逸脱したか否かを、常時判定できる。そして、正常範囲を逸脱した場合は、図５のステップＳ１４と同様に報知を行うことができる。
【００９９】
また、ＡＲ表示制御部１８６は、図５のステップＳ２１において、位置検出部１８４が常時検出するカメラケース３５の位置に基づき、位置補正を行うか否かを判定すればよい。
【０１００】
このように、カメラ６２を、フレーム２に対してフレキシブルアーム３６により自在に変位可能に連結した構成としても、フレーム２に対するカメラ６２の相対的な変位を検出し、検出した変位量や変位の方向に合わせて表示位置の補正等を行える。
【０１０１】
［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係る頭部装着型表示装置１００Ｄの外観構成を示す説明図である。
本第４実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｄは、上記第１実施形態の頭部装着型表示装置１００が備える画像表示部２０を、使用者の頭部に装着された状態で使用者に虚像を視認させる画像表示部２０Ｄ（表示部）に代えた構成である。画像表示部２０Ｄには、上記各実施形態で説明した制御装置１０が接続される。
【０１０２】
画像表示部２０Ｄは、フレーム２にカメラユニット４を設けた構成である。カメラユニット４は、カメラユニット３と同様に、フレーム２にヒンジ２１Ａ、２３Ａを介して回動可能に連結され、フレーム２に対して上下に回動可能であり、回動範囲の下端位置でフレーム２に接する。
カメラユニット４は、アーム部３Ａ、３Ｂに相当するアーム部４Ａ、４Ｂを備える。アーム部４Ａ、４Ｂは、使用者の側頭部に位置して、ヒンジ２１Ａ、２３Ａによりフレーム２に連結される。
【０１０３】
カメラ台座部４Ｃは、右部２Ａ、左部２Ｂ及びブリッジ部２Ｃの上部に跨がって位置する板状または棒状部材であり、ブリッジ部２Ｃの上に相当する位置に、カメラ６４が埋込設置される。
【０１０４】
カメラ６４（撮像部）は、カメラ６１と同様に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り、単眼カメラであってもステレオカメラであってもよい。
カメラ６４は球形状のケースを有する。カメラ台座部４Ｃの中央に形成されたカメラジョイント部４Ｄに埋め込まれる。カメラジョイント部４Ｄは球形の凹部を有し、カメラ６４のケースは、カメラジョイント部４Ｄにボールジョイントにより結合される。このため、カメラ６４は、頭部装着型表示装置１００Ｄの装着状態において上下及び左右を含む任意の方向に回動可能である。カメラジョイント部４Ｄにおいてカメラ６４を回動させる範囲は制限されており、例えば、カメラ６４のケースに露出する撮像レンズが、カメラジョイント部４Ｄの凹部に入り込まない範囲で、回動可能である。
【０１０５】
カメラ６４は、使用者が画像表示部２０を透過して外景を視認する場合の視線方向に、カメラ６４の光軸が重なる或いは平行になる方向に向けることができる。この状態において、カメラ６４の撮像範囲は、カメラ６１と同様に、頭部装着型表示装置１００の表側方向、換言すれば、画像表示部２０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。また、カメラ６４の撮像範囲画角の広さは適宜設定可能であるが、例えばカメラユニット４の回動範囲の下端において、カメラ６４の撮像範囲が、使用者が右光学像表示部２６、左光学像表示部２８を通して視認する外界を含むことが好ましい。さらに、調光板２０Ａを通した使用者の視界の全体を撮像できるようにカメラ６４の撮像範囲が設定されているとより好ましい。
【０１０６】
また、カメラ６４は、魚眼レンズ等の広角レンズであってもよく、具体的には、カメラジョイント部４Ｄにおいて、カメラ６４が回動可能な範囲の端にある状態で、カメラ６４の撮像範囲に使用者の視線方向が含まれるようにしてもよい。
カメラ６４は、制御部１４０が備える撮像処理部１８１（図１１）の制御に従って撮像を実行し、撮像画像データを撮像処理部１８１に出力する。
【０１０７】
図１１は、頭部装着型表示装置１００Ｄを構成する各部の機能ブロック図である。
頭部装着型表示装置１００Ｄにおいて、制御装置１０が備える制御部１４０には、カメラ６４と、カメラ方向センサー７３とが接続される。カメラ方向センサー７３は、図１０に示したカメラジョイント部４Ｄの内部、或いは、カメラ台座部４Ｃ内部においてカメラジョイント部４Ｄに向けて設けられる。カメラ方向センサー７３は、カメラ６４の光軸方向、或いは、項軸方向の変化を検出して、検出値を制御部１４０に出力する。カメラ方向センサー７３は、例えば、光センサーによりカメラ６４のケースの動きを光学的に検出し、或いは、磁気センサーを利用してカメラ６４のケースの動きを検出する構成とすることができる。また、カメラ６４のケースに導体を設け、カメラ方向センサー７３がカメラ６４のケースに接する電極を設け、カメラ方向センサー７３がカメラ６４のケースの動きを電気的に検出する構成としてもよい。
【０１０８】
また、画像表示部２０Ｄは、第１実施形態の画像表示部２０と同様に第１センサー７１及び第２センサー７２を備える。位置検出部１８４は、第１センサー７１及び第２センサー７２の検出値により、ヒンジ２１Ａ、２３Ａにおける回動量またはフレーム２とカメラユニット４とがなす角度を検出する。位置検出部１８４は、カメラ方向センサー７３の検出値に基づき、カメラ６４の光軸の方向を検出する。そして、制御部１４０は、図５に示す動作を実行して、ＡＲコンテンツの表示位置を補正する。
【０１０９】
カメラ６４及びカメラ方向センサー７３は、カメラ接続部６４ａによりインターフェイス２５に接続される。カメラ接続部６４ａは、例えば、カメラ台座部４Ｃ、及び、アーム部４Ａまたはアーム部４Ｂの内部を通り、或いは外側に沿って配設されるケーブルである。カメラ接続部６４ａは、フレーム２の内部に配設されるインターフェイス２５に有線接続される。カメラ接続部６４ａは、接続部４０及びインターフェイス２５とともに、カメラ６４を制御部１４０に接続する接続部を構成する。
なお、カメラ接続部６４ａを無線通信回線に置き換えることも可能である。この場合、カメラ６４側に、カメラ６４及びカメラ方向センサー７３に繋がる無線通信部を設け、フレーム２に無線通信部を設け、これら無線通信部が撮影画像データ、センサー検出値のデータ、及び制御データをＷｉＦｉ等の無線で送受信する構成としてもよい。また、カメラ６４側の無線通信部が通信部１１７と通信を行ってもよい。
【０１１０】
第４実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｄによれば、カメラ６４の光軸を、上下左右を含む方向に自在に向けることができ、このカメラ６４を指示するカメラ台座部４Ｃが上下に回動することと合わせて、カメラ６４の撮像方向を特定できる。このため、使用者の視線方向と、カメラ６４の光軸方向と、ＡＲコンテンツの表示位置との相対的な関係に基づき、ＡＲコンテンツの表示位置を正確に補正できる。従って、図１０及び図１１に示す構成においても、上記第１〜第３実施形態で得られる効果を得ることが可能である。さらに、カメラ６４の光軸を変位させる範囲が広いため、使用者が直視できない範囲をカメラ６４で撮像できるという利点がある。
【０１１１】
［第５実施形態］
図１２は、本発明を適用した第５実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｅの外観構成を示す説明図である。
第５実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｅは、上記第１実施形態の頭部装着型表示装置１００が備える画像表示部２０を、使用者の頭部に装着された状態で使用者に虚像を視認させる画像表示部２０Ｅ（表示部）に代えた構成である。画像表示部２０Ｅには、上記各実施形態で説明した制御装置１０が接続される。
【０１１２】
画像表示部２０Ｅは、使用者の頭部に装着される装着体であり、使用者の頭部に装着され固定される頭部保持ユニット５と、頭部保持ユニット５に連結された表示部フレーム６をとを有し、全体として眼鏡形状を有する。
頭部保持ユニット５は使用者の頭部に固定され、表示部フレーム６は、頭部保持ユニット５に対して回動可能に連結される。頭部保持ユニット５は後述するカメラ６５（撮像部）を有し、表示部フレーム６は、画像を表示する構成部を備える。
【０１１３】
頭部保持ユニット５は、使用者の顔の前に位置するカメラ台座部５Ａと、カメラ台座部５Ａに繋がるバンド部５Ｂとを有する。バンド部５Ｂは、使用者の側頭部から後頭部にかけて接するベルト状の部材であり、頭部保持ユニット５を使用者の頭部に支持する。
【０１１４】
頭部保持ユニット５はヒンジ部５Ｆ、５Ｇを有し、ヒンジ部５Ｆ、５Ｇにより表示部フレーム６が回動可能に連結される。
表示部フレーム６には、右表示駆動部２２と、左表示駆動部２４と、右光学像表示部２６と、左光学像表示部２８と、マイク６３とが設けられる。
【０１１５】
表示部フレーム６は、使用者の右眼の前と左眼の前に跨がって位置する表示部６Ａを有する。表示部６Ａの左右両端には、使用者が画像表示部２０Ｅを装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて延伸されたアーム部６Ｄ、６Ｅが接続される。アーム部６Ｄ、６Ｅは、それぞれ、ヒンジ部５Ｆ、５Ｇにより、頭部保持ユニット５に回動可能に連結される。これにより、表示部フレーム６は、図中矢印Ｋ´で示すように、表示部６Ａを上下に動かす方向に回動可能である。
【０１１６】
表示部６Ａには、使用者の右眼の前に右光学像表示部２６が配置され、使用者の左眼の前に左光学像表示部２８が配置される。これら右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８は、表示部フレーム６に設けられる右表示駆動部２２、左表示駆動部２４、ＬＣＤ２４１，２４２Ｅ、及び、投写光学系２５１，２５２とともに、画像を表示する。
【０１１７】
ヒンジ部５Ｆには、後述する第３センサー７１Ａ（図１２）が設けられ、ヒンジ部５Ｇには後述する第４センサー７２Ａ（図３）が設けられる。第３センサー７１Ａ及び第４センサー７２Ａは、検出部として機能し、ヒンジ部５Ｆ、５Ｇの回動位置、または、回動の動作を検出する。第３センサー７１Ａ及び第４センサー７２Ａは、例えば、ロータリーエンコーダーで構成することもできる。詳細には、発光部と受光部とを有する光センサーとヒンジ部５Ｆ、５Ｇを中心とする回動に伴い動作する遮光板とを備え、遮光板に設けられるスリットを透過する光を検出する構成が挙げられる。この場合、第３センサー７１Ａは、ヒンジ部５Ｆにおける頭部保持ユニット５とアーム部６Ｄとの角度が拡大する動作、及び、角度が縮小する動作を検出し、動作量をカウント可能である。また、第４センサー７２Ａは、ヒンジ部５Ｇに関して同様に検出を行う。また、第３センサー７１Ａ及び第４センサー７２Ａは、可変抵抗器や磁気センサーを用い、ヒンジ部５Ｆにおける頭部保持ユニット５とアーム部６Ｄとの角度、及び、ヒンジ部５Ｇにおける頭部保持ユニット５とアーム部６Ｅとの角度を、それぞれ検出してもよい。本実施形態では第３センサー７１Ａ及び第４センサー７２Ａは光学的に検出を行うロータリーエンコーダーとする。第３センサー７１Ａは、ヒンジ部５Ｆで頭部保持ユニット５にアーム部６Ｄが回動すると、所定角度回動する毎にパルスを出力する。第４センサー７２Ａは、ヒンジ部５Ｇで頭部保持ユニット５に対しアーム部６Ｅが回動すると、所定角度回動する毎にパルスを出力する。第３センサー７１Ａ、第４センサー７２Ａは、回動方向を示す信号を出力してもよい。
【０１１８】
画像表示部２０Ｅは接続部４０Ｅを介して制御装置１０に接続される。接続部４０Ｅは、接続部４０（図１）と同様に、制御データ、映像データ、音声データ等を伝送するケーブルで構成される。接続部４０Ｅは、頭部保持ユニット５に接続される右コード４２Ｅ、及び左コード４４Ｅを有する。右コード４２Ｅ、及び左コード４４Ｅは、頭部保持ユニット５に接続された上で、頭部保持ユニット５の内部を通って表示部フレーム６の内部に達する。これにより、頭部保持ユニット５が備える各部と表示部フレーム６が備える各部とが、制御装置１０に接続される。
【０１１９】
この構成により、画像表示部２０Ｅは、制御装置１０の制御に従って、表示部フレーム６により画像を表示して使用者に視認させることができる。また、画像表示部２０Ｅは外景を透過して視認可能なシースルー表示部である。
さらに、表示部フレーム６は、例えば使用者が手で表示部６Ａを押し下げることで、下方に回動できる。このため、使用者は、表示部６Ａを下方に移動させて、外景を直接視認することもできる。また、上記のように、表示部６Ａを眼前に位置させて、画像表示部２０Ｅの表示画像を見ることもできる。
【０１２０】
カメラ６５は、カメラ６１と同様に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り、単眼カメラであってもステレオカメラであってもよい。カメラ６５は球形状のケースを有する。カメラ台座部５Ａの中央に形成されたカメラジョイント部５Ｃに埋め込まれる。カメラジョイント部５Ｃは球形の凹部を有し、カメラ６５のケースは、カメラジョイント部５Ｃにボールジョイントにより結合される。このため、カメラ６５は、頭部装着型表示装置１００Ｅの装着状態において上下及び左右を含む任意の方向に回動可能である。カメラジョイント部５Ｃにおいてカメラ６５を回動させる範囲は制限されており、例えば、カメラ６５のケースに露出する撮像レンズが、カメラジョイント部５Ｃの凹部に入り込まない範囲で、回動可能である。
【０１２１】
カメラ６５は、使用者が画像表示部２０を透過して外景を視認する場合の視線方向に、カメラ６５の光軸が重なる或いは平行になる方向に向けることができる。この状態において、カメラ６５の撮像範囲は、カメラ６１と同様に、頭部装着型表示装置１００の表側方向、換言すれば、画像表示部２０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。また、カメラ６５の撮像範囲画角の広さは適宜設定可能であるが、例えばカメラユニット４の回動範囲の下端において、カメラ６５の撮像範囲が、使用者が右光学像表示部２６、左光学像表示部２８を通して視認する外界を含むことが好ましい。さらに、調光板２０Ａを通した使用者の視界の全体を撮像できるようにカメラ６５の撮像範囲が設定されているとより好ましい。
【０１２２】
また、カメラ６５は、魚眼レンズ等の広角レンズであってもよく、具体的には、カメラジョイント部５Ｃにおいて、カメラ６５が回動可能な範囲の端にある状態で、カメラ６５の撮像範囲に使用者の視線方向が含まれるようにしてもよい。
カメラ６５は、制御部１４０が備える撮像処理部１８１（図１３）の制御に従って撮像を実行し、撮像画像データを撮像処理部１８１に出力する。
【０１２３】
図１３は、頭部装着型表示装置１００Ｅを構成する各部の機能ブロック図である。
頭部装着型表示装置１００Ｅにおいて、制御装置１０が備える制御部１４０には、カメラ６５と、カメラ方向センサー７９とが接続される。カメラ方向センサー７９は、図１２に示したカメラジョイント部５Ｃの内部、或いは、カメラ台座部５Ａ内部においてカメラジョイント部５Ｃに向けて設けられる。カメラ方向センサー７９は、カメラ６５の光軸方向、或いは、項軸方向の変化を検出して、検出値を制御部１４０に出力する。カメラ方向センサー７９は、例えば、光センサーによりカメラ６５のケースの動きを光学的に検出し、或いは、磁気センサーを利用してカメラ６５のケースの動きを検出する構成とすることができる。また、カメラ６５のケースに導体を設け、カメラ方向センサー７９がカメラ６５のケースに接する電極を設け、カメラ方向センサー７９がカメラ６５のケースの動きを電気的に検出する構成としてもよい。
【０１２４】
カメラ６５及びカメラ方向センサー７９は、カメラ接続部６５ａによりインターフェイス２５に接続される。カメラ接続部６５ａは、例えば、カメラ台座部４Ｃ、及び、アーム部６Ｄまたはアーム部６Ｅの内部を通り、或いは外側に沿って配設されるケーブルである。カメラ接続部６５ａは、表示部フレーム６の内部に配設されるインターフェイス２５に有線接続される。カメラ接続部６５ａは、接続部４０Ｅ及びインターフェイス２５とともに、カメラ６５を制御部１４０に接続する接続部を構成する。
なお、カメラ接続部６５ａを無線通信回線に置き換えることも可能である。この場合、カメラ６５側に、カメラ６５及びカメラ方向センサー７９に繋がる無線通信部を設け、表示部フレーム６に無線通信部を設け、これら無線通信部が撮影画像データ、センサー検出値のデータ、及び制御データをＷｉＦｉ等の無線で送受信する構成としてもよい。また、カメラ６５側の無線通信部が通信部１１７と通信を行ってもよい。
【０１２５】
また、画像表示部２０Ｄは、ヒンジ部５Ｆに設けられる第３センサー７１Ａと、ヒンジ部５Ｇに設けられる第４センサー７２Ａとを備える。位置検出部１８４は、第３センサー７１Ａ及び第４センサー７２Ａの検出値により、ヒンジ部５Ｆ、５Ｇにおける回動量または頭部保持ユニット５とアーム部６Ｄ、６Ｅとがなす角度を検出する。位置検出部１８４は、カメラ方向センサー７９の検出値に基づき、カメラ６５の光軸の方向を検出する。そして、制御部１４０は、図５に示す動作を実行して、ＡＲコンテンツの表示位置を補正する。
【０１２６】
第４実施形態の頭部装着型表示装置１００Ｅによれば、カメラ６５の光軸を、上下左右を含む方向に自在に向けることができ、このカメラ６５を指示するカメラ台座部５Ａが上下に回動することと合わせて、カメラ６５の撮像方向を特定できる。このため、使用者の視線方向と、カメラ６５の光軸方向と、ＡＲコンテンツの表示位置との相対的な関係に基づき、ＡＲコンテンツの表示位置を正確に補正できる。従って、図１２及び図１３に示す構成においても、上記第１〜第４実施形態で得られる効果を得ることが可能である。さらに、カメラ６５の光軸を変位させる範囲が広いため、使用者が直視できない範囲をカメラ６５で撮像できるという利点がある。
【０１２７】
また、頭部装着型表示装置１００Ｅでは、画像表示部２０Ｅの表示部フレーム６を下方に回動させて、使用者の眼に対する右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８の位置を変位させることができる。このため、使用者は直接外景を見ることもできる。この構成において、位置検出部１８４は、ヒンジ部５Ｆ、５Ｇにおける回動量や、頭部保持ユニット５に対し表示部フレーム６がなす角度を検出する。これにより、頭部保持ユニット５に対する表示部フレーム６の相対位置が変化しても、ＡＲコンテンツの表示位置を適切に調整できる。
【０１２８】
なお、本発明は上記各実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
上記実施形態では、眼鏡型の外形を有するフレーム２を備えた画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃについて説明したが、フレーム２を、帽子やヘルメット等の身体防護具に組み込んだ構成とすることも可能である。また、カメラユニット３を、フレーム２に一体に設ける構成としてもよい。また、カメラユニット３は、フレーム２に対して、ヒンジ２１Ａ、２３Ａ以外の部材で連結して、より高い自由度で可動な構成にしてもよい。
【０１２９】
また、例えば、上記第１から第３実施形態では、検出部として、１または２の動きセンサーを用いて撮像部の相対位置、或いは、相対位置の変化を検出する例を示したが、３以上のセンサーを用いることも勿論可能である。
また、撮像部として一つのカメラ６１、６２を備えた構成を例示したが、複数の撮像部を設けてもよい。この場合、複数の撮像部は互いの相対位置が固定されていてもよいし、それぞれの撮像部が、フレーム２に対して独立して変位可能な構成であってもよい。また、フレーム２またはカメラユニット３の一箇所に、複数の撮像部を設けてもよい。また、フレーム２またはカメラユニット３の複数の箇所に、それぞれ複数の撮像部を設けてもよい。この場合、位置検出部１８４は、事前の設定に従って、少なくともいずれか１以上の撮像部について変位または変位量を検出すればよい。ＡＲ表示制御部１８６は、事前に選択された一方の撮像部の位置に対応して表示位置を補正してもよく、両方の撮像部の位置を平均或いは合成した結果に基づき、表示位置を補正しても良い。
【０１３０】
さらに、上記各実施形態では、頭部装着型表示装置１００、１００Ｂ、１００Ｃは、画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃと制御装置１０とが分離され、接続部４０を介して接続された構成として説明した。本発明はこれに限定されず、制御装置１０を、画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃと一体に構成してもよい。また、頭部装着型表示装置１００、１００Ｂ、１００Ｃは、少なくとも、表示を行う画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃが、使用者（作業者、指令者）の頭部に装着される装置であればよい。制御装置１０の装着状態は限定されない。このため、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。また、制御装置１０が画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃと分離して構成され、制御装置１０と画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃとの間で無線通信により各種信号を送受信する構成としてもよい。
【０１３１】
また、例えば、画像表示部２０が画像光を生成する構成として、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）のディスプレイと、有機ＥＬ制御部とを備える構成としてもよい。また、画像光を生成する構成として、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon,  LCoSは登録商標）や、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。
また、画像光を使用者の眼に導く光学素子は、右導光板２６１、左導光板２６２に限定されない。すなわち、外部から装置に向けて入射する外光を透過し、画像光とともに使用者の眼に入射させる光学素子であればよい。例えば、使用者の眼の前方に位置して使用者の視界の一部または全部に重なる光学素子を用いてもよい。さらに、レーザー光等を走査させて画像光とする走査方式の光学素子を採用してもよい。また、光学素子の内部で画像光を導光させるものに限らず、使用者の眼に向けて画像光を屈折及び／または反射させて導く機能のみを有する光学素子としてもよい。さらに、本発明の光学素子は、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。
【０１３２】
例えば、レーザー網膜投影型のヘッドマウントディスプレイに対して本発明を適用することも可能である。すなわち、光射出部が、レーザー光源と、レーザー光源を使用者の眼に導く光学系とを備え、レーザー光を使用者の眼に入射させて網膜上を走査し、網膜に結像させることにより、使用者に画像を視認させる構成を採用してもよい。
また、本発明を、ＭＥＭＳミラーを用いた走査光学系を採用し、ＭＥＭＳディスプレイ技術を利用した表示装置に適用することも可能である。すなわち、信号光形成部と、信号光形成部が射出する光を走査するＭＥＭＳミラーを有する走査光学系と、走査光学系により走査される光によって虚像が形成される光学部材とを光射出部として備えてもよい。この構成では、信号光形成部が射出した光がＭＥＭＳミラーにより反射され、光学部材に入射し、光学部材の中を導かれて、虚像形成面に達する。ＭＥＭＳミラーが光を走査することにより、虚像形成面に虚像が形成され、この虚像を使用者が眼で捉えることで、画像が認識される。この場合の光学部品は、例えば上記実施形態の右導光板２６１及び左導光板２６２のように、複数回の反射を経て光を導く部品であってもよく、ハーフミラー面を利用してもよい。
【０１３３】
また、図３、図６及び図８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、ハードウェア資源の配置はブロック図の構成に限定されない。また、制御部１４０が実行するプログラムは、記憶部１２０または制御装置１０内の記憶装置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又はインターフェイス１２５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に形成された構成が重複して画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃに形成されていてもよい。例えば、図４、図６に示す制御部１４０が、画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃに設けられた構成としてもよく、この場合、制御部１４０と画像表示部２０、２０Ｂ、２０Ｃの制御部とが機能を分担してもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
２…フレーム（表示部本体）、２Ｄ…テンプル部、２Ｅ…テンプル部、３…カメラユニット、３Ａ…アーム部、３Ｂ…アーム部、３Ｃ…カメラ台座部、１０…制御装置、２０、２０Ｂ、２０Ｃ…画像表示部（表示部）、２１…右保持部、２１Ａ、２３Ａ…ヒンジ（連結部）、２３…左保持部、３５…カメラケース、３６…フレキシブルアーム、４０…接続部、６１…カメラ（撮像部）、６２…カメラ（撮像部）、６３…マイク、７１…第１センサー、７２…第２センサー、７４…距離センサー、７６…フレーム側センサー、７８…カメラユニットセンサー、１００、１００Ｂ、１００Ｃ…頭部装着型表示装置（表示装置）、１２０…記憶部、１２１…設定データ、１２３…コンテンツデータ、１３５…操作部、１４０…制御部、１６０…画像処理部、１７０…表示制御部、１８１…撮像処理部、１８４…位置検出部（制御部）、１８６…ＡＲ表示制御部（表示処理部）、１８７…音声処理部。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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