(57)【要約】【課題】頭部装着型の表示装置において、使用者の頭部の動きについて、運動中心の動きに対応した処理を速やかに実行できるようにする。【解決手段】頭部装着型表示装置１００は、使用者の眼に画像光を照射する画像表示部２０と、複数の動きセンサーとしての第１センサー６６及び第２センサー６８とを備える。第１センサー６６及び第２センサー６８のいずれかは、装着状態において頭部の中心より一方側に位置し、他の動きセンサーは頭部の中心より他方側に位置する。【選択図】図１
2016116066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着される頭部装着型の表示装置であって、
使用者の眼に画像光を照射する表示部と、
複数の動きセンサーと、を備え、
いずれかの前記動きセンサーは、装着状態において前記頭部の中心より一方側に位置し、他の前記動きセンサーは前記頭部の中心より他方側に位置すること、
を特徴とする表示装置。
【請求項２】
いずれかの前記動きセンサーは、装着状態において前記頭部の中心より左側に位置し、他の前記動きセンサーは前記頭部の中心より右側に位置すること、
を特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記使用者の眼に向けて画像光を放つ表示領域を有する光学素子を備え、
複数の前記動きセンサー、及び、前記光学素子の表示領域の中央位置が直線状に並んで位置すること、
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】
前記光学素子は前記使用者の眼に向けて画像光を放つ表示領域としてのハーフミラーを有すること、
を特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記使用者の左右の眼の前に跨がって装着される本体を有し、
少なくとも２つの前記動きセンサーが、前記本体の中央に対して対称な位置にあること、
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記本体は、前記使用者の右眼の前に位置する右部と、前記使用者の左眼の前に位置する左部と、前記本体の中央に位置して前記右部と前記左部とを連結する連結部と、を有し、
少なくとも２つの前記動きセンサーが前記連結部に対して対称な位置にあること、
を特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
複数の前記動きセンサーは、少なくとも、光学センサー、及び、慣性センサーを含むこと、
を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
複数の前記動きセンサーは、光学センサー、及び、慣性センサーのうちいずれか１種類のセンサーで構成されること、
を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
複数の前記動きセンサーの検出値に基づいて、前記使用者の動きについて、動きの中心における動きを求める動き検出部を備えること、
を特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記動き検出部は、複数の前記動きセンサーのそれぞれの検出値と、前記動きセンサーの位置とに基づき、動きの中心における動きを求めること、
を特徴とする請求項９記載の表示装置。
【請求項１１】
使用者の頭部に装着され、前記使用者の眼に画像光を照射する表示部と、複数の動きセンサーと、を備える表示装置により、
複数の前記動きセンサーの検出値に基づき、前記頭部の運動中心における動きを求めること、
を特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項１２】
複数の前記動きセンサーのそれぞれの検出値と、前記動きセンサーの位置とに基づき、動きの中心における動きを求めること、
を特徴とする請求項１１記載の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。
また、頭部に装着する装置が、頭部の動きを検出する例が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２には、眼鏡型のフレームを有し、眼鏡のテンプル部にセンサーを設けた眼鏡型操作デバイスが記載されている。このデバイスは、センサーの検出信号により、使用者が頭部を動かす、眼を動かすなどの動作を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２７５３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３７５２２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記載のように、頭部に装着される表示装置において、頭部の動きに対応して表示を制御することが考えられる。この場合、例えば特許文献２に記載のように、センサーを用いて動きを検出することが考えられる。多くの場合、人間が頭部の動きでは、頭部の中心や顔の中心が運動の中心、或いは基準となる。運動の中心における動きを直接検出できれば、動作量や動作の方向を簡単かつ正確に求めることができるが、頭部の中心や顔の中心にセンサーを設けることは困難である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、頭部装着型の表示装置において、使用者の頭部の動きについて、運動中心の動きに対応した処理を速やかに実行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頭部装着型の表示装置であって、使用者の眼に画像光を照射する表示部と、複数の動きセンサーと、を備え、いずれかの前記動きセンサーは、装着状態において前記頭部の中心より一方側に位置し、他の前記動きセンサーは前記頭部の中心より他方側に位置すること、を特徴とする。
本発明によれば、頭部の中心より一方側と他方側に配置された動きセンサーの検出結果を利用して、使用者の頭部が動いた場合に、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
ここで、頭部の中心とは、使用者の身長に対し垂直な水平面における頭部の中心を指すが、例えば、両眼の高さ位置における水平面における中心を指してもよいし、使用者の頭部の３次元的な中心であってもよい。
【０００６】
また、本発明は、上記表示装置において、いずれかの前記動きセンサーは、装着状態において前記頭部の中心より左側に位置し、他の前記動きセンサーは前記頭部の中心より右側に位置すること、を特徴とする。
本発明によれば、使用者の頭部が動いた場合に、頭部の運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【０００７】
また、本発明は、上記表示装置において、前記表示部は、前記使用者の眼に向けて画像光を放つ表示領域を有する光学素子を備え、複数の前記動きセンサー、及び、前記光学素子の表示領域の中央位置が直線状に並んで位置すること、を特徴とする。
本発明によれば、表示領域を構成する光学素子の位置を運動中心とする動きに対応して、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【０００８】
また、本発明は、上記表示装置において、前記光学素子は前記使用者の眼に向けて画像光を放つ表示領域としてのハーフミラーを有すること、を特徴とする。
本発明によれば、使用者が視認できる画像の中央を運動中心とする動きに対応して、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【０００９】
また、本発明は、上記表示装置において、前記使用者の左右の眼の前に跨がって装着される本体を有し、少なくとも２つの前記動きセンサーが、前記本体の中央に対して対称な位置にあること、を特徴とする。
本発明によれば、複数の動きセンサーが使用者の動きの運動中心の両側で検出する可能性が高くなり、動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記表示装置において、前記本体は、前記使用者の右眼の前に位置する右部と、前記使用者の左眼の前に位置する左部と、前記本体の中央に位置して前記右部と前記左部とを連結する連結部と、を有し、少なくとも２つの前記動きセンサーが前記連結部に対して対称な位置にあること、を特徴とする。
本発明によれば、眼鏡型の表示装置の中央を運動中心とする動きに対応して、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記表示装置において、複数の前記動きセンサーは、少なくとも、光学センサー、及び、慣性センサーを含むこと、を特徴とする。
本発明によれば、異なる種類のセンサーの検出結果を用いることにより、使用者の頭部の動きに関する情報を得ることができ、センサーの検出値を他の用途にも活用できる。
【００１２】
また、本発明は、上記表示装置において、複数の前記動きセンサーは、光学センサー、及び、慣性センサーのうちいずれか１種類のセンサーで構成されること、を特徴とする。
本発明によれば、同種のセンサーの検出結果を用い、より容易に、使用者の頭部の動きに関する情報を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、上記表示装置において、複数の前記動きセンサーの検出値に基づいて、前記使用者の動きについて、動きの中心における動きを求める動き検出部を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、複数の動きセンサーを利用して使用者の動きを的確に求めることができるので、動きに対応した処理を速やかに実行できる。
【００１４】
また、本発明は、上記表示装置において、前記動き検出部は、複数の前記動きセンサーのそれぞれの検出値と、前記動きセンサーの位置とに基づき、動きの中心における動きを求めること、を特徴とする。
本発明によれば、複数の動きセンサーを利用して、使用者の動きをより的確に求めることができるので、動きに対応した処理を速やかに実行できる。
【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、前記使用者の眼に画像光を照射する表示部と、複数の動きセンサーと、を備える表示装置により、複数の前記動きセンサーの検出値に基づき、前記頭部の運動中心における動きを求めること、を特徴とする。
本発明によれば、使用者の頭部が動いた場合に、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求め、この動きに対応した処理を実行できる。
【００１６】
また、本発明は、上記表示装置の制御方法において、複数の前記動きセンサーのそれぞれの検出値と、前記動きセンサーの位置とに基づき、動きの中心における動きを求めること、を特徴とする。
本発明によれば、複数の動きセンサーを利用して使用者の動きを的確に求めることができるので、動きに対応した処理を速やかに実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】画像表示部を使用者の頭部に装着した状態を模式的に示す平面図。
【図４】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動作を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施形態の変形例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［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。
【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のフレーム２（本体）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。
【００２０】
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。
本実施形態では本体の一例として、眼鏡型のフレーム２を例示する。本体の形状は眼鏡型に限定されず、使用者の頭部に装着され固定されるものであればよく、使用者の左右の眼の前に跨がって装着される形状であれば、より好ましい。例えば、ここで説明する眼鏡型の他に、使用者の顔の上部を覆うスノーゴーグル様の形状であってもよいし、双眼鏡のように使用者の左右の眼のそれぞれの前方に配置される形状であってもよい。
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（連結部）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。
【００２１】
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。
【００２２】
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２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。
【００２３】
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、上部カメラ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。
【００２４】
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、上部カメラ６１が埋込設置される。上部カメラ６１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。
上部カメラ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。上部カメラ６１の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３の回動範囲の下端において、上部カメラ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上部カメラ６１の撮像範囲が設定されているとより好ましい。
上部カメラ６１は、制御部１４０が備える撮像処理部１８１（図４）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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４）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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
また、図１及び図２に示すように、フレーム２には２つの動きセンサーが取り付けられる。本第１実施形態の動きセンサーは、慣性センサーであり、具体的には第１センサー６６及び第２センサー６８である。第１センサー６６は右部２Ａにおいてテンプル部２Ｄ側の端に配置され、第２センサー６８は左部２Ｂにおいてテンプル部２Ｅ側の端部に設置される。第１センサー６６及び第２センサー６８は、加速度センサーや角速度センサー（ジャイロセンサー）等の慣性センサーであり、本実施形態では、３軸のジャイロセンサーとする。第１センサー６６及び第２センサー６８は、それぞれ、内蔵する検出機構の測定基準点において、後述するＸ軸まわりの回転（ピッチ）、Ｙ軸回りの回転（ヨー）、及びＺ軸まわりの回転（ロール）を検出する。以下の説明で、第１センサー６６及び第２センサー６８の位置は、測定基準点の位置をいう。
【００４０】
図３は、画像表示部２０を使用者の頭部に装着した状態を模式的に示す平面図である。
第１センサー６６及び第２センサー６８のいずれかのセンサーは、使用者の頭部の中心の一方側にあり、他のセンサーは、使用者の頭部の中心の他方側にある。具体的には、第１センサー６６は使用者の頭部の右側にあり、第２センサー６８は左側にある。
本実施形態で、頭部の中心とは、使用者の身長に対し垂直な水平面における頭部の中心を指す。第１センサー６６及び第２センサー６８の水平面における位置は、この水平面における頭部の中心を挟んで、右側と左側にある。
なお、頭部装着型表示装置１００は、高さ方向（身長の方向）における頭部の中心を特定してもよく、この場合、例えば、両眼の高さ位置における水平面における中心を、「頭部の中心」としてもよい。また、例えば頭頂部から頸椎の上端までを頭部として、使用者の頭部の３次元的な中心を求め、この中心を、「頭部の中心」としてもよい。
使用者の頭部の中心の位置は、実際に測定して求めてもよいし、使用者の身長や頭囲のサイズから推定してもよい。例えば、身長や頭囲から頭部の中心の位置を推定するパラメーターや演算式が、統計的な手法により予め得られた場合に、このパラメーターや演算式を用いて頭部の中心の位置を求めてもよい。
【００４１】
より好ましくは、図２及び図３の平面図に示すように、本実施形態では、第１センサー６６は右導光板２６１の側方に配置され、第２センサー６８は左導光板２６２の側方に配置される。フレーム２の左右方向における中央位置をＣ１とすると、使用者に画像光を視認させる表示領域であるハーフミラー２６１Ａの中心Ｃ２と、ハーフミラー２６２Ａの中心Ｃ３とは、中央位置Ｃ１に対して対称な位置にある。言い換えれば、中央位置Ｃ１はハーフミラー２６１Ａの中心Ｃ２とハーフミラー２６２Ａの中心Ｃ３との中点にある。
このように、第１センサー６６及び第２センサー６８は、中央位置Ｃ１に対して対称な位置に設けられることが好ましい。そして、第１センサー６６の位置と第２センサー６８の位置とを結ぶ直線は、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａを通る。つまり、第１センサー６６の位置、第２センサー６８の位置、ハーフミラー２６１Ａの中心Ｃ２、及びハーフミラー２６２Ａの中心Ｃ３が、同一直線上に並ぶ。
【００４２】
上記にハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心を含む水平面内における位置関係を説明したが、この水平面に対し垂直な、鉛直方向（高さ方向）における位置関係は、特に制限はない。第１センサー６６及び第２センサー６８の位置と、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心とが、鉛直方向で近接していることが好ましい。例えば、第１センサー６６及び第２センサー６８の位置が、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの側方にあるとよい。さらに、第１センサー６６及び第２センサー６８の位置と、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心とが、高さ方向において同一位置にあると、より好ましい。
【００４３】
第１センサー６６が角速度を検出する軸は、図１に示すように、画像表示部２０を装着する使用者の頭部に対し左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。より詳細には、頭部装着型表示装置１００の装着状態において、画像表示部２０は左右の眼に対し、使用者が知覚する水平な位置にある。この装着状態において、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が、使用者が知覚する左右、前後、及び上下に一致する構成である。仮に、画像表示部２０の装着位置が使用者の頭部に対して傾いたり、ずれたりすれば、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出軸は、左右、前後、上下からずれるが、この問題は使用者が画像表示部２０の傾き及びずれを調整することで容易に解消する。
頭部装着型表示装置１００は、第１センサー６６及び第２センサー６８により、画像表示部２０を装着した状態で使用者の頭部の動きを検出する。これらの動きセンサーが検出する動きは、第１センサー６６の測定基準点（図３のＰ３）、及び、第２センサー６８の測定基準点（図３のＰ４）における動きである。
【００４４】
頭部装着型表示装置１００は、後述するＡＲ表示制御部１８６の機能によってＡＲコンテンツの表示を行う場合、使用者の頭部の動きの検出（ヘッドトラッキング）を行い、検出した使用者の頭部の動きに対応して表示態様を変化させる。
ヘッドトラッキングにおいては頭部の運動（動き）の基準位置を想定し、この基準位置における動きを求めることが望ましい。上述したように、人間が頭部を動かすとき、頭部の中心（図３の位置Ｐ１に相当）または頭部の前部（図３の位置Ｐ２に相当）が、動きの中心、或いは基準となることが多い。ここで、動きの中心、或いは基準となる位置を、運動中心と呼ぶ。頭部装着型表示装置１００が動きを検出する場合は、使用者の頭だけが動いた場合に限らず、使用者の頭と頭以外の身体とが合わせて動いた場合も、動きを検出する。従って、頭部装着型表示装置１００が検出する動きは頭部の動きであるが、この動きの運動中心が、使用者の頭部の外側にあることもあり得る。
【００４５】
ヘッドトラッキングの処理では、運動中心における動きを求める。運動中心の動きを直接検出するためには、運動中心となりやすい位置、例えば位置Ｐ１や位置Ｐ２に動きセンサーを配置する必要があり、現実的でない。そこで、頭部装着型表示装置１００は、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出結果に基づく演算処理により、運動中心における動きを算出する。この演算処理に用いる演算式、テーブル、パラメーター等は、後述するセンサー位置データ１２２として、予め記憶されている。
【００４６】
そして、第１センサー６６及び第２センサー６８の位置が、ある種の条件を満たしている場合、運動中心における動きを算出する演算処理が容易になり、軽負荷で実行でき、より正確に運動中心（例えば位置Ｐ１、Ｐ２）における動きを算出できる。
この条件は、上述したように、第１センサー６６及び第２センサー６８のいずれかのセンサーは使用者の頭部の中心の一方側にあり、他のセンサーは、使用者の頭部の中心の他方側にあることである。この場合、頭部の中心Ｐ１を運動中心とする運動が行われた場合に、運動中心における動きを容易に算出できる。
【００４７】
また、より好ましくは、第１センサー６６は右導光板２６１の側方に配置され、第２センサー６８は左導光板２６２の側方に配置されることである。さらに、第１センサー６６及び第２センサー６８は、中央位置Ｃ１に対して対称な位置に設けられることが、より好ましい。第１センサー６６の位置、第２センサー６８の位置、ハーフミラー２６１Ａの中心Ｃ２、及びハーフミラー２６２Ａの中心Ｃ３が、同一直線上に並ぶことが、さらに好ましい。この場合、頭部の中心Ｐ１、または前部の中心Ｐ２を運動中心とする運動が行われた場合に、運動中心における動きを容易に算出できる。
また、鉛直方向（高さ方向）における位置関係は、第１センサー６６及び第２センサー６８の位置と、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心とが、鉛直方向で近接していることが好ましい。さらに、第１センサー６６及び第２センサー６８の位置と、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心とが、高さ方向において同一位置にあると、より好ましい。
【００４８】
図４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。
【００４９】
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（図示略）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。
【００５０】
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。
【００５１】
記憶部１２０は、また、センサー位置データ１２２、及びコンテンツデータ１２３を記憶する。センサー位置データ１２２は、後述する動き検出部１８５が演算処理に用いる演算式、パラメーター等を含む。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。
【００５２】
制御部１４０には、センサー１１３、ＧＰＳ１１５、及び通信部１１７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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、検出制御部１８３、動き検出部１８５、ＡＲ表示制御部１８６、及び、音声処理部１８７として機能する。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
撮像処理部１８１は、上部カメラ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。
検出制御部１８３は、第１センサー６６及び第２センサー６８のそれぞれを駆動して、検出値を取得する。例えば、頭部装着型表示装置１００の電源投入時などに第１センサー６６及び第２センサー６８を初期化し、検出可能な状態とする。また、検出制御部１８３は、予め設定されたサンプリング周期で第１センサー６６及び第２センサー６８のそれぞれの検出値を取得する。本実施形態では、第１センサー６６及び第２センサー６８は、それぞれ、Ｘ軸まわりの回転（ピッチ）、Ｙ軸回りの回転（ヨー）、及びＺ軸まわりの回転（ロール）の角速度の検出値を出力する。この検出値は角速度の大きさと回転方向を含んでもよい。
【００５９】
動き検出部１８５は、検出制御部１８３が取得する第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値に基づき、運動中心における動き量を算出する。運動中心は、第１センサー６６及び第２センサー６８が検出する動きから求められる使用者の頭部の動きの中心や基準の位置である。例えば、使用者の頭部が回転する場合、この回転の中心が運動中心に相当する。また、例えば使用者の頭部が直進する場合、運動中心の位置は特定の１点に定まらないが、この場合は便宜的に頭部の中心（図３のＰ１）を運動中心とする。
【００６０】
動き検出部１８５は、記憶部１２０が記憶するセンサー位置データ１２２を用いて、ヘッドトラッキングの演算を行う。センサー位置データ１２２は、第１センサー６６の位置Ｐ３、第２センサー６８の位置Ｐ４との相対的な位置関係または絶対位置を示すデータを含む。センサー位置データ１２２は、位置Ｐ３及びＰ４のそれぞれと、位置Ｐ１及び／又は位置Ｐ２との位置関係を示すデータを含んでもよい。また、センサー位置データ１２２は、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値から、運動中心における動き量と動き方向とを算出するために用いる演算式、テーブル、パラメーター等を含む。ここで、動き検出部１８５は、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出結果に基づいて、運動中心の位置を算出してもよい。或いは、運動中心の位置を算出せず、運動中心における動き量を算出してもよい。動き量は、速度であってもよいし、速度と時間とを含んでもよいし、移動量であってもよい。
【００６１】
例えば、動き検出部１８５は、第１センサー６６及び第２センサー６８の角速度の検出値から、使用者の動きのＸ軸まわりの成分、Ｙ軸まわりの成分、及びＺ軸まわりの成分を求める。そして、動き検出部１８５は、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値と、センサー位置データ１２２の第１センサー６６及び第２センサー６８の位置とに基づき、Ｘ軸まわりの回転の中心、Ｙ軸まわりの回転の中心、及びＺ軸回りの回転の中心を求める。そして、動き検出部は、３次元の動きの中心、すなわち運動中心の位置と、運動中心における動きの方向、及び運動中心の動きの大きさ（或いは強さ）を求める。
【００６２】
また、動き検出部１８５は、運動中心における動きの方向、大きさだけでなく、予め指定された点における動きの方向及び／又は大きさを求めてもよい。例えば、位置Ｐ１における動きの方向及び／又は大きさを求めてもよい。動き検出部１８５は、位置Ｐ１の動きの方向及び／又は大きさを求めるよう設定された場合、運動中心が位置Ｐ１に重ならない位置であれば、運動中心における動きの方向及び／又は大きさから、位置Ｐ１の動きの方向及び／又は大きさを算出して出力する。図３に示す位置Ｐ１は水平面内における位置を示すが、使用者の身長方向（Ｚ軸方向）の位置を特定した３次元的な位置で、動きの方向及び／又は大きさを求めてもよい。
【００６３】
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。
【００６４】
ＡＲ表示制御部１８６は、動き検出部１８５が出力する運動中心の動きの方向、及び動き量を示すデータに基づき、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。
【００６５】
ＡＲ表示制御部１８６は、画像表示部２０を装着した使用者の頭部の動きに合わせて、ＡＲコンテンツの表示位置を変更する処理や、ＡＲコンテンツを切り替える処理を行う。例えば、使用者の頭部が、Ｚ軸回りに設定値を超える角速度で回動する場合、ＡＲ表示制御部１８６はＡＲコンテンツの表示を消去する。このような頭部の動きがある場合は使用者の視界が大きく動き、ＡＲ表示の対象物が視野から外れる可能性が高いためである。また、例えば、使用者の頭部がＸ軸方向に移動する場合、ＡＲ表示制御部１８６は、ＡＲコンテンツの表示サイズを拡大、または縮小する。このような頭部の動きがある場合、使用者には、ＡＲ表示の対象物が大きく見えるようになる。このため、ＡＲ表示制御部１８６は、ＡＲコンテンツを拡大してＡＲコンテンツを見やすくするとよいし、対象物が見やすくなるようにＡＲコンテンツを縮小してもよい。
【００６６】
ＡＲ表示制御部１８６が、使用者の頭部の動きに対応してＡＲコンテンツの表示態様を変化させる態様は、設定データ１２１に含まれる設定値として、事前に設定される。また、制御部１４０が実行するプログラムに設定されることもあり得る。
ここで、ＡＲ表示制御部１８６の表示の制御は、使用者の頭部の中心（図３のＰ１）や頭部の前部の中心（図３のＰ２）における動きに対応する処理として設計される。頭部の中心や頭部の前部の中心の動きに合わせると、表示変化を設計する際にイメージし易く、シンプルで、間違いが起きにくく、効果的な表示変化を設計できるためである。このため、設定データ１２１には、使用者の頭部の中心や頭部の前部の中心における動きの設定値が設定される。ＡＲ表示制御部１８６は、動き検出部１８５が算出する使用者の頭部の中心や頭部の前部の中心における動きを、設定データ１２１と比較対照して、処理する。
【００６７】
上記とは異なる方法として、実際に動きを検出する第１センサー６６、第２センサー６８の位置における動きに対応して、ＡＲ表示制御部１８６の表示の制御を設計することも可能である。例えば、設定データ１２１に、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値に関する設定値を設定し、この設定値に基づきＡＲ表示制御部１８６が処理を行う。この場合も、使用者の頭部の動きに対応して表示を制御できる。しかしながら、この設定値は、第１センサー６６及び第２センサー６８の位置に固定された値であり、頭部装着型表示装置１００の仕様変更によりセンサーの位置や数が変化した場合は新たな設定値が必要になる。
これに対し、第１センサー６６や第２センサー６８の検出値から動きの基準の位置と、この基準の位置における動きを算出する方法では、設定値が装置固有の値ではなく、汎用性を持つ。従って、ＡＲコンテンツの表示態様の制御が容易になり、効果的なＡＲ表示が可能になるという利点がある。
【００６８】
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。
【００６９】
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、上述した上部カメラ６１、第１センサー６６、及び第２センサー６８を備える。上部カメラ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。
【００７０】
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、上部カメラ６１、第１センサー６６、及び第２センサー６８を接続するインターフェイスである。上部カメラ６１の撮像画像データや撮像信号、第１センサー６６及び第２センサー６８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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、使用者の頭部の動きを求める動作を示す。
制御部１４０は、頭部装着型表示装置１００の電源投入時、ＡＲコンテンツの表示を開始する際、或いは、操作部１３５の操作により開始が指示された際に、センサーの検出を開始する（ステップＳ１１）。制御部１４０の動き検出部１８５は、記憶部１２０からセンサー位置データ１２２を取得し（ステップＳ１２）、検出制御部１８３は第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値を取得する（ステップＳ１３）。
【００７６】
動き検出部１８５は、検出制御部１８３が取得した第１センサー６６の検出値と、センサー位置データ１２２に含まれる第１センサー６６の位置に関するデータとを対応付ける（ステップＳ１４）。また、ステップＳ１４で、動き検出部１８５は、検出制御部１８３が取得した第２センサー６８の検出値と、センサー位置データ１２２に含まれる第２センサー６８の位置に関するデータとを対応付ける。
【００７７】
検出制御部１８３は、予め設定されたサンプリング周波数で第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値を取得する。制御部１４０が図５のステップＳ１１〜Ｓ１７を繰り返し実行し、その実行周期が検出制御部１８３のサンプリング周期よりも長い場合、検出制御部１８３は、複数回の検出値の合計値、平均値、中央値などの値をステップＳ１３で出力してもよい。この場合、ステップＳ１４で、動き検出部１８５は、複数回の検出値から求められる合計値、平均値、中央値などの値と、各センサーの位置に関するデータとを対応付ける。
【００７８】
動き検出部１８５は、センサー位置データ１２２に基づき、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値から、運動中心における動きの方向、及び動きの量を算出する（ステップＳ１５）。動き検出部１８５は、算出した動きの方向、及び動きの量に関するデータを、ＡＲ表示制御部１８６に出力し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に移行する。
【００７９】
ステップＳ１７で、制御部１４０は、動き検出の終了条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１７）、終了条件が成立した場合は（ステップＳ１７；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Ｓ１７；ＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。
【００８０】
図５の処理では、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出値が、検出制御部１８３の動作により、インターフェイス２５を介して取得され、動き検出部１８５で処理される。ここで、検出制御部１８３が取得し動き検出部１８５が処理する検出値には、検出したセンサーを特定する情報と、検出または検出値を取得したタイミングを示す情報とが、付加されているとよい。この場合、第１センサー６６及び／又は第２センサー６８が、検出値をインターフェイス２５に出力する際に、検出したセンサーが第１センサー６６であるか第２センサー６８を示すデータと、タイミングを示すデータとを付加してもよい。或いは、検出制御部１８３が、第１センサー６６及び／又は第２センサー６８の検出値を取得する際に、検出したセンサーが第１センサー６６であるか第２センサー６８を示すデータと、タイミングを示すデータとを付加してもよい。また、動き検出部１８５が、検出制御部１８３から検出値を取得する際に、検出したセンサーが第１センサー６６であるか第２センサー６８を示すデータと、タイミングを示すデータとを付加してもよい。
【００８１】
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、使用者の眼に画像光を照射する画像表示部２０と、複数の動きセンサーとしての第１センサー６６及び第２センサー６８とを備える。第１センサー６６及び第２センサー６８のいずれかは、装着状態において頭部の中心より一方側に位置し、他の動きセンサーは頭部の中心より他方側に位置する。このため、使用者の頭部が動いた場合に、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【００８２】
また、頭部装着型表示装置１００において、第１センサー６６及び第２センサー６８のいずれかは、装着状態において頭部の中心より左側に位置し、他の動きセンサーは頭部の中心より右側に位置する。このため、動きセンサーの検出結果に基づいて、頭部の運動中心における動きを速やかに求めることができる。
【００８３】
また、画像表示部２０は、使用者の眼に向けて画像光を放つハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａを有する右導光板２６１、左導光板２６２を備える。第１センサー６６及び第２センサー６８と、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中央位置とが直線状に並んで位置する。このため、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出結果に基づいて、表示領域を構成する右導光板２６１、左導光板２６２の位置を運動中心とする動きに対応して、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【００８４】
また、右導光板２６１及び左導光板２６２は、使用者の眼に向けて画像光を放つ表示領域としてのハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａを有する。ハーフミラーを用いて画像光を照射する光学素子を備えた構成で、複数の動きセンサーがハーフミラーの中央位置と直線状に並ぶ。このため、使用者が視認する画像の中央を運動中心とする動きに対応して、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【００８５】
さらに、画像表示部２０は、眼鏡型のフレーム２を有し、第１センサー６６及び第２センサー６８が、フレーム２の中央に対して対称な位置にある。眼鏡型のフレーム２の中央を運動中心とする動きに対応して、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
また、フレーム２は、使用者の右眼の前に位置する右部２Ａと、使用者の左眼の前に位置する左部２Ｂと、右部２Ａと左部２Ｂとを連結するブリッジ部２Ｃとを有する。第１センサー６６及び第２センサー６８はブリッジ部２Ｃに対して対称な位置にある。このため、フレーム２の中央を運動中心とする動きに対応して、運動中心における動き量や動きの方向等を速やかに求めることができる。
【００８６】
なお、使用者が頭部と身体を合わせて動かした場合など、頭部が複雑に動いた場合、頭部の運動中心が複数になることがある。例えば、位置Ｐ１を中心とした回転の動きと、使用者の腰を中心とした回転の動きとが同時に発生すると、位置Ｐ１と、腰の位置とが、それぞれ運動中心である。この場合、動き検出部１８５は、複数の運動中心のそれぞれにおける動き量、動きの方向を求めてもよく、それぞれの運動中心の位置を求めてもよい。また、第１センサー６６及び第２センサー６８の検出結果から、全ての運動中心における動きを求めることができない場合があり得る。運動中心が複数ある場合は運動中心における動きを求める演算式の変数が多くなるためである。このような場合、動き検出部１８５は、検出制御部１８３により、各センサーの検出値を、時間を空けて複数回取得させ、複数回の検出値に基づき運動中心における動きを求めてもよい。
【００８７】
第１実施形態では、動きセンサーの一例として、２つの慣性センサーである第１センサー６６及び第２センサー６８を設けた構成を例に挙げて説明した。本発明はこれに限定されず、動きセンサーとして、光学センサーを用いることができる。
例えば、慣性センサーと、光学センサーとを含む複数の動きセンサーを用いて、運動中心における動きを求めてもよい。また、例えば、複数の光学センサーを用いて、運動中心における動きを求めてもよい。
これらの場合について、第２実施形態として説明する。
【００８８】
［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１００Ａ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１００Ａは、画像表示部２０に代えて、画像表示部２００を有する。画像表示部２００は、画像表示部２０に、第１カメラ６４、及び第２カメラ６５を設けた構成であり、その他の各部は共通の構成である。従って、頭部装着型表示装置１００Ａ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。
【００８９】
第１カメラ６４及び第２カメラ６５は、それぞれ、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。また、第１カメラ６４及び第２カメラ６５は、いずれも、可視光線を受光するカメラに限定されず、紫外線カメラや赤外線カメラ等、可視領域外の光で撮像するカメラであってもよい。第１カメラ６４及び第２カメラ６５は、光学センサーの一例であり、動きセンサーとして機能する。
【００９０】
第１カメラ６４は、右部２Ａにおいて第１センサー６６の前方に配置される。第２カメラ６５は、左部２Ｂにおいて第２センサー６８の前方に設置される。第１カメラ６４の画角は右光学像表示部２６を透過して使用者の右眼に視認される範囲を含み、第２カメラ６５の画角は、左光学像表示部２８を透過して使用者の左眼に視認される範囲を含むことが好ましい。第１カメラ６４及び第２カメラ６５の画角は、上部カメラ６１の画角と重複する範囲を含んでもよいし、重複しない範囲を含んでもよい。
【００９１】
撮像処理部１８１は、第１カメラ６４及び第２カメラ６５を制御して撮像を実行させ、撮像画像データを取得する。また、記憶部１２０が記憶するセンサー位置データ１２２は、第１カメラ６４及び第２カメラ６５の位置に関するデータを含む。動き検出部１８５は、撮像処理部１８１が取得する撮像画像データから、第１カメラ６４又は第２カメラ６５の位置における動きの方向及び動き量を求める。
【００９２】
頭部装着型表示装置１００Ａでは、４つの動きセンサーである第１カメラ６４、第２カメラ６５、第１センサー６６、及び第２センサー６８を組み合わせて、運動中心における動きを求めることができる。
動きセンサーの組合せは様々であるが、少なくとも、使用者の頭部の右側にある動きセンサーと、使用者の頭部の左側にある動きセンサーとを組み合わせることが望ましい。頭部装着型表示装置１００Ａでは、第１カメラ６４と第２カメラ６５、第１カメラ６４と第２センサー６８、第１センサー６６と第２カメラ６５、及び、第１センサー６６と第２センサー６８の４通りの組合せがある。このうち第１センサー６６と第２センサー６８とを用いる例は第１実施形態で説明した。
【００９３】
上記の組合せにおいて、選択される使用者の頭部の右側にある動きセンサーを右センサーとし、使用者の頭部の左側にある動きセンサーを左センサーとする。
右センサーの位置は、第１実施形態で説明した第１センサー６６の位置にあり、左センサーの位置は第１実施形態で説明した第２センサー６８の位置にあることが好ましい。すなわち、フレーム２の左右方向における中央位置をＣ１とすると、右センサーと左センサーとは、中央位置Ｃ１に対して対称な位置に設けられることが好ましい。また、右センサーの位置と左センサーの位置とを結ぶ直線はハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａを通ることが、より好ましい。さらに好ましくは、右センサーの位置、左センサーの位置、ハーフミラー２６１Ａの中心Ｃ２、及び、ハーフミラー２６２Ａの中心Ｃ３が、同一直線上に並ぶ配置である。
【００９４】
また、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心を含む水平面内における位置関係は上記の通りである。この水平面に対し垂直な、鉛直方向（高さ方向）においては、右センサー及び左センサーの位置と、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心とが、鉛直方向で近接していることが好ましい。例えば、右センサー及び左センサーが、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの側方にあるとよい。さらに、右センサー及び左センサーの位置と、ハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａの中心とが、高さ方向において同一位置にあると、より好ましい。
【００９５】
また、本実施形態では、第１カメラ６４、第２カメラ６５、第１センサー６６及び第２センサー６８の全てを備えた構成を一例として説明する。これはあくまで一例であり、本発明は、上記の右センサーに該当する１つの動きセンサーと、左センサーに該当する１つの動きセンサーとを備えた構成であれば適用可能である。従って、第１カメラ６４、第２カメラ６５、第１センサー６６及び第２センサー６８のうち１または２のセンサーを排した構成であってもよい。
センサー位置データ１２２は、頭部装着型表示装置１００Ａが備える動きセンサーのうち、運動中心における動きを検出する動作で使用される動きセンサーについて、相対的な位置関係または絶対位置を示すデータを含む。
【００９６】
図７は、第２実施形態の頭部装着型表示装置１００Ａの動作を示すフローチャートであり、特に、制御部１４０が、使用者の頭部の動きを求める動作を示す。
図７の動作では、第１カメラ６４、第２カメラ６５、第１センサー６６及び第２センサー６８のうち、頭部の動きを求める処理で使用する動きセンサーを選択し、設定可能な例を説明する。また、図７のフローチャートで、上述した図５と共通の動作には同ステップ番号を付して説明を省略する。
【００９７】
制御部１４０がセンサーの検出を開始すると（ステップＳ１１）、動き検出部１８５は、センサー位置データ１２２を取得する（ステップＳ１２）。動き検出部１８５は、センサー位置データ１２２の設定や操作部１３５の入力操作で設定される内容に従って、頭部装着型表示装置１００Ａが備える動きセンサーの中から、ヘッドトラッキングに使用する動きセンサーを選択する（ステップＳ２３）。
【００９８】
動き検出部１８５は、選択したセンサーがカメラを含むか否かを判定する（ステップＳ２１）。第１カメラ６４または第２カメラ６５のいずれか１以上を選択した場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、撮像処理部１８１が、選択したカメラにより撮像を実行させ（ステップＳ２２）、撮像画像データを取得する。動き検出部１８５は、撮像画像データを解析して、選択されたカメラの位置における動きの方向及び動き量を検出する（ステップＳ２３）。動き検出部１８５は、検出した動きの方向及び動き量を、カメラの位置に対応付ける処理を行う（ステップＳ２４）。
【００９９】
ここで、動き検出部１８５は、例えば、第１カメラ６４が時間を空けて撮像した複数の撮像画像の差分を求め、求めた差分から、動きの方向と動き量とを求めてもよい。また、撮像処理部１８１が、第１カメラ６４の露光時間を、動き検出用に長い時間に設定してもよい。この場合、第１カメラ６４の撮像画像は、第１カメラ６４の動きを反映してブレを生じる。動き検出部１８５は、撮像画像のブレの方向、ブレ量、及び露光時間に基づき、第１カメラ６４の位置における動きの方向と動き量を検出できる。第２カメラ６５の撮像画像についても同様である。
【０１００】
動き検出部１８５は、ステップＳ２３で選択した動きセンサーがカメラのみであるか否かを判定する（ステップＳ２５）。カメラ以外の動きセンサー、即ち、第１センサー６６及び第２センサー６８のいずれも選択しなかった場合（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、動き検出部１８５はステップＳ２６に移行する。
一方、ステップＳ２３で、第１センサー６６または第２センサー６８の少なくともいずれかを選択した場合（ステップＳ２５；ＮＯ）、動き検出部１８５はステップＳ１３に移行する。また、動き検出部１８５は、ステップＳ２３で第１カメラ６４及び第２カメラ６５のいずれも選択しなかった場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、ステップＳ１３に移行する。
【０１０１】
ステップＳ１３で、検出制御部１８３は、第１センサー６６及び／又は第２センサー６８の検出値を取得する（ステップＳ１３）。動き検出部１８５は、検出制御部１８３が取得した検出値と、センサー位置データ１２２に含まれるセンサーの位置に関するデータとを対応付ける（ステップＳ１４）。その後、制御部１４０はステップＳ２６に移行する。
【０１０２】
ステップＳ２６で、動き検出部１８５は、センサー位置データ１２２に基づき、運動中心における動きの方向及び動き量を算出する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、ステップＳ２４で対応付けをした動き量と位置、及び／又は、ステップＳ１４で対応付けをした動き量と位置を演算処理に用いる。その後、動き検出部１８５は、算出した動きの方向、及び動きの量に関するデータを、ＡＲ表示制御部１８６に出力し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７で、制御部１４０は終了条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１７）、終了条件が成立した場合は（ステップＳ１７；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Ｓ１７；ＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。
【０１０３】
このように、頭部装着型表示装置１００Ａは、慣性センサーである第１センサー６６及び第２センサー６８に限定されず、光学センサーである第１カメラ６４及び／又は第２カメラ６５を使用して、運動中心における動きを求める。すなわち、光学センサー、及び、慣性センサーを含む動きセンサーの組合せにより、使用者の頭部の動きに関し、ヘッドトラッキングを実行できる。この場合、例えば撮像画像データをＡＲ表示の対象物の検出に用いるなど、センサーの検出結果を他の用途にも活用できる。
また、複数の動きセンサーとして、光学センサーまたは慣性センサーのいずれか１種類を用いる場合は、同種のセンサーの検出結果を用い、ヘッドトラッキングの処理を、より軽負荷で速やかに実行できる。
【０１０４】
なお、上記第１及び第２実施形態では２つの動きセンサーの検出結果を基に動きを検出し、使用者の頭部の動きを求めていたが、３以上の動きセンサーの検出結果を用いることも勿論可能である。
【０１０５】
また、頭部装着型表示装置１００、１００Ａでは、１つの動きセンサーが検出する複数の検出結果を、異なる動きセンサーの検出値として処理することもできる。これらの例について、変形例として図８に示す。
【０１０６】
図８は、本発明の実施形態の変形例を示す説明図であり、（Ａ）は第１変形例の処理の説明図であり、（Ｂ）は第２変形例の処理の説明図である。
図８（Ａ）の例では、画像表示部２０が有する第１センサー６６を使用する。画像表示部２０を装着した使用者の頭部が、位置Ｐ１を中心として、矢印Ｍで示すように回動する。この回動中に、検出制御部１８３は、第１センサー６６の検出値を、時間差を設けて３回、取得する。矢印Ｍの運動は、少なくとも、１回目の検出時から３回目の検出時を含む間、継続する。
１回目の検出時における第１センサー６６の位置を位置（１）、２回目の検出時の第１センサー６６の位置を位置（２）、３回目の検出時の第１センサー６６の位置を位置（３）とする。位置（１）は初期位置ともいえる。位置（１）、（２）、（３）は、頭部装着型表示装置１００の設置環境の地面、床面、壁面等、運動しない基準に対する位置とすれば、互いに異なる位置である。
【０１０７】
この場合、動き検出部１８５は、１回目の検出値と位置（１）とを対応付け、２回目の検出値と位置（２）とを対応付け、３回目の検出値と位置（３）とを対応付けることで、擬似的に、異なる位置に配置された３つのセンサーの検出値を得る。位置（２）は、例えば、１回目と２回目の検出の時間間隔と１回目の検出値と位置（１）とから算出できる。位置（３）も同様に、２回目と３回目の検出の時間間隔と２回目の検出値と位置（２）とから算出できる。
これらの３つのセンサーの検出値を用いれば、運動中心Ｐ１における動きの方向及び動き量を求めることができる。この例で得られる演算結果は、１回目から３回目で検出した動きを１つの動きと見なした場合の、動きの方向及び動き量である。
【０１０８】
図８（Ｂ）の例では、頭部装着型表示装置１００は第１センサー６６を使用する。また、上記第１実施形態で第２センサー６８が設けられた位置には仮想センサー６９が設定される。第１センサー６６の位置と仮想センサー６９の位置との相対位置を示すデータが設定データ１２１に含まれる。
画像表示部２０を装着した使用者の頭部が、位置Ｐ１を中心として、矢印Ｍで示すように回動する。この回動中に、検出制御部１８３は、第１センサー６６の検出値を、時間差を設けて２回、取得する。矢印Ｍの運動は、少なくとも、１回目及び２回目の検出時を含む間、継続する。１回目の検出時における第１センサー６６の位置を位置（４）、２回目の検出時の第１センサー６６の位置を位置（５）とする。位置（４）、（５）は、頭部装着型表示装置１００の設置環境の地面、床面、壁面等、運動しない基準に対する位置とすれば、互いに異なる位置である。位置（４）は初期位置ともいえる。
【０１０９】
動き検出部１８５は、１回目の検出値と位置（４）とを対応付け、２回目の検出値と位置（５）とを対応付けることで、擬似的に、異なる位置に配置された２つのセンサーの検出値を得る。位置（５）は、例えば、１回目と２回目の検出の時間間隔と１回目の検出値と位置（４）とから算出できる。位置（３）も同様に、２回目と３回目の検出の時間間隔と２回目の検出値から算出できる。
さらに、動き検出部１８５は、１回目の検出時における仮想センサー６９の位置（仮想センサー６９の初期位置）に基づき、仮想センサー６９の検出値を算出する。仮想センサー６９は第１センサー６６と同様に構成される３軸の角速度センサーとされ、仮想センサー６９の検出値は、仮想センサー６９の位置、及び、第１センサー６６の１回目の検出値から算出できる。
これにより、動き検出部１８５は、仮想センサー６９の初期位置と検出値、第１センサー６６の位置（４）と１回目の検出値、及び、第１センサー６６の位置（５）と２回目の検出値とに基づき、３つのセンサーの位置と検出値の組合せを得る。これらの３つのセンサーの検出値を用いれば、運動中心Ｐ１における動きの方向及び動き量を求めることができる。この例で得られる演算結果は、１回目から２回目で検出した動きを１つの動きと見なした場合の、動きの方向及び動き量である。
【０１１０】
このように、頭部装着型表示装置１００、１００Ａでは、複数の動きセンサーを用いるだけでなく、１つの動きセンサーを利用して、頭部の運動中心における動きの方向や動き量を得ることができる。従って、上記第１、第２実施形態のように２つ以上の動きセンサーを用いる構成に限らず、本発明を適用できる。すなわち、本発明の複数の動きセンサーの一部は、仮想的なセンサーであってもよく、他のセンサーを利用して時間軸をずらすことで実現されるセンサーであってもよい。
【０１１１】
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、２００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。すなわち、右表示駆動部２２及び左表示駆動部２４を含む光学系と、第１カメラ６４、第２カメラ６５、第１センサー６６、及び第２センサー６８のような動きセンサーとを支持する部分が眼鏡型であれば、外形は制限されない。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。
【０１１２】
さらに、上記実施形態では、頭部装着型表示装置１００、１００Ａは、画像表示部２０、２００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、２００と一体に構成してもよい。また、頭部装着型表示装置１００、１００Ａは、少なくとも、表示を行う画像表示部２０、２００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、２００と分離して構成され、制御装置１０と画像表示部２０、２００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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
また、図４及び図６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、図４、６の通りに独立したハードウェア資源を配置する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、２００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、２００の制御部とが機能を分担してもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
２…フレーム（本体）、２Ａ…右部、２Ｂ…左部、２Ｃ…ブリッジ部（連結部）、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…画像表示部（表示部）、２１…右保持部、２１Ａ、２３Ａ…ヒンジ、２３…左保持部、４０…接続部、６１…上部カメラ、６３…マイク、６４…第１カメラ（動きセンサー、光学センサー）、６５…第２カメラ（動きセンサー、光学センサー）、６６…第１センサー（動きセンサー、慣性センサー）、６８…第２センサー（動きセンサー、慣性センサー）、６９…仮想センサー（動きセンサー、慣性センサー）、１００、１００Ａ…頭部装着型表示装置（表示装置）、１２０…記憶部、１２１…設定データ、１２２…センサー位置データ、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、１８３…検出制御部、１８５…検出部、１８６…ＡＲ表示制御部、１８７…音声処理部、２６１…右導光板（光学素子）、２６１Ａ…ハーフミラー（表示領域）、２６２…左導光板（光学素子）、２６２Ａ…ハーフミラー（表示領域）。
【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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