JP2016038484A - 虚像表示装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】映像の表示位置を簡易に切換え可能にした虚像表示装置及び方法を提供する。
【解決手段】虚像表示装置１００は、像変換装置１０と、虚像形成部材２０と、第２変換部４０とを備える。ここで、第２変換部４０は、像変換装置１０を構成する第１変換部１２の姿勢の調整によって虚像を表示させる領域を複数の表示エリア間で切り換える。これにより、第１変換部１２が大型化又は高コスト化することを抑制しつつ虚像を表示できる領域又は画角を広くすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置及び虚像表示方法に関する。

ヘッドマウントディスプレイ型の虚像表示装置として、眼鏡のように装着され、映像光と外界光とを重ねて提示するものが公知となっている（特許文献１等参照）。
ここで、上記のような虚像表示装置において、眼の正面に表示された映像を隅に移動させたり隅に表示された映像を正面に移動させたりできれば、虚像表示装置の使い勝手が向上する。この種の虚像表示装置において、画像の移動量を大きく確保するためは、表示可能領域を広くして表示域を局所的に変更することが考えられる。しかしながら、表示領域を広くすることは容易でなく、表示領域を広くする代償として虚像表示装置が大型化・高コスト化する傾向が生じる。

特開２０１２−４１２３０号公報

本発明は、映像の表示域を簡易に切換え可能にした虚像表示装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る第１の虚像表示装置は、映像光を射出する第１変換部と、映像光の照射を受けて虚像を形成する虚像形成部材と、第１変換部による映像光の表示エリアを変更する第２変換部とを備える。

上記虚像表示装置では、第２変換部が第１変換部による映像光の表示エリアを変更するので、第１変換部が大型化又は高コスト化することを抑制しつつ虚像を表示できる領域又は画角を広くすることができる。なお、表示エリアには、例えば眼の正面（つまり中央位置）を基本位置として、これを左寄り又は右寄りにシフトさせた変更位置又は周辺位置に設定されるものを含めることができる。

本発明の具体的な側面では、上記虚像表示装置において、第２変換部は、予め設定された複数の表示エリアのいずれかに表示を行わせるように、第１変換部のうち少なくとも一部に対して表示の切替えに対応する操作を行う。

本発明の別の側面では、複数の表示エリアは、主表示エリアと副表示エリアとを含み、第２変換部は、主表示エリア及び副表示エリアの一方から他方への表示の変更を行う。この場合、主表示エリアでの表示を基本とし、一定条件下で副表示エリアにて表示を行うといった動作が可能になる。

本発明のさらに別の側面では、副表示エリアの解像度は、主表示エリアの解像度よりも低い。この場合、主表示エリアには高品位の画像を形成することができ、副表示エリアには簡易な画像を形成できる。

本発明のさらに別の側面では、第１変換部は、高透過モードでの動作に際して、画素間の隙間を広げる。このように、画素間の隙間を広げることにより、外界光の観察が容易になる。なお、高透過モードで画素を間引く際に、併せて解像度を低くすることもできる。

本発明のさらに別の側面では、第２変換部は、省エネモードで動作に際して、前記表示エリアの面積を相対的に狭くする。この場合、省エネルギー動作の実効性を高めることができる。

本発明のさらに別の側面では、第２変換部は、第１変換部の姿勢を変化させることによって、虚像を表示させる領域を切り換える。この場合、第２変換部を簡単な構造にすることができる。

本発明の別の側面では、虚像形成部材は、装着時に装着者の眼前の少なくとも一部を覆う。この場合、少なくとも眼の正面方向に虚像を表示させることができる。

本発明のさらに別の側面では、第１変換部は、装着時に虚像形成部材よりも装着者のこめかみ側に配置される。この場合、第１変換部及び第２変換部を配置する空間を比較的確保しやすくなる。

本発明のさらに別の側面では、第１変換部は、変調された信号光を反射することによって映像光を形成するように走査する走査光学系を有する。この場合、走査光学系からの信号光を虚像形成部材上の所定領域に走査させつつ入射させることにより、虚像形成部材からの折返し光として、虚像の表示を行うことができる。

本発明のさらに別の側面では、第１変換部は、２次元的な映像域から映像光を射出する像形成素子を有する。この場合、第１変換部に形成された像を虚像形成部材等を介して虚像として投影することにより、虚像の表示を行うことができる。

本発明のさらに別の側面では、像形成素子は、照明光を２次元的に変調する光変調素子である。

本発明のさらに別の側面では、像形成素子は、２次元的な発光パターンを形成する発光素子である。

本発明のさらに別の側面では、第１変換部は、虚像形成部材と協働して像形成素子からの映像光を虚像として投影するレンズを有する。

本発明のさらに別の側面では、虚像形成部材は、外界光を透過させ、映像光と外界光とを重ねて装着者に提示する。この場合、シースルー型の虚像形成部材によって、外界像を確認しつつ第１変換部による虚像の観察が可能になる。

本発明のさらに別の側面では、第２変換部の動作に関する装着者からの指示情報を検出するための検出部をさらに備える。この場合、装着者からの指示情報に基づいて第２変換部を動作させ、複数の表示エリア間で表示を切り換えることが可能になる。

本発明のさらに別の側面では、検出部は、装着者の身振り、声、及び視線の少なくとも１つに基づいて、装着者からの指示情報を検出する。この場合、指示情報の入力が簡易になる。

本発明のさらに別の側面では、検出部の検出結果に基づいて第２変換部を動作させることにより、装着者からの指示情報に対応する表示エリアに虚像を表示させる。

上記目的を達成するため、本発明に係る第２の虚像表示装置は、第１変換部からの映像光を受けて虚像を形成する虚像形成部材を有し、第１変換部に対して種類の異なる２段の制御によって虚像を表示させる領域を変化させる、虚像表示装置。

上記虚像表示装置では、第１変換部に対して種類の異なる２段の制御によって虚像を表示させる領域を変化させるので、一方の種類の制御範囲を拡張するように他方の種類の制御を行うことによって、虚像の表示方向又は表示域を簡易に切り換えることができる。

本発明の具体的な側面では、第１変換部は、虚像を形成するメインアクチュエーターを有し、第１変換部の姿勢を変化させることによって虚像の形成方向を変化させるサブアクチュエーターを備える。

上記目的を達成するため、本発明に係る第１の虚像表示方法は、第１変換部からの映像光を虚像形成部材で受けることによって虚像を形成する虚像表示方法であって、第２変換部によって第１変換部による映像光の表示エリアを変更する。

上記虚像表示方法では、第２変換部によって第１変換部による映像光の表示エリアを変更するので、第１変換部が大型化又は高コスト化することを抑制しつつ虚像を表示できる領域又は画角を広くすることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る第２の虚像表示方法は、第１変換部からの映像光を虚像形成部材で受けることによって虚像を形成する虚像表示方法であって、第１変換部に対して種類の異なる２段の制御によって虚像を表示させる領域を変化させる。

本発明の具体的な側面では、上記虚像表示方法において、装着者の身振り、声、及び視線の少なくとも１つに基づいて装着者からの指示情報を検出し、検出した指示情報に対応する表示エリアに虚像を表示させる。

第１実施形態に係る虚像表示装置の外観を示す図である。 （Ａ）は、虚像表示装置の要部構造を説明する図であって基本位置（第１の表示エリア）への投写を説明する図であり、（Ｂ）は、変更位置（第２の表示エリア）への投写を説明する図である。 （Ａ）は、虚像形成部材の裏面を説明する図であるとともに、基本位置や変更位置への映像の表示を説明する図である。（Ｂ）は、変形例における虚像形成部材の裏面等を説明する図である。 虚像表示装置の回路的な構造を説明するブロック図である。 第１変換部における走査光学系を説明する斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、走査光学系及びその周辺機構を説明する側方断面図及び平面図である。 主制御部の構成例を説明するブロック図である。 実施形態に係る虚像表示装置の動作例を説明するフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、装着者からの指示情報を認識するための方法を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、表示の切替え例を説明する図である。 第２実施形態に係る虚像表示装置を示す図である。 図１０の虚像表示装置の変形例を示す図である。 第３実施形態に係る虚像表示装置を示す図である。 第４実施形態に係る虚像表示装置を示す図である。 変形例の虚像表示装置の動作を説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置及び虚像表示方法について詳細に説明する。

図１に示す本実施形態の虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置１００を装着した観察者となるべき装着者に対して虚像による映像光を認識させることができるとともに、装着者に外界像をシースルーで観察させることができる。

図１において、虚像表示装置１００は、半分が省略された状態で示されている。図示の第１表示装置１００Ａは、虚像表示装置１００のうち左眼用の虚像（第三者から見て右側の眼ＥＹに提供する虚像）を形成する部分である。虚像表示装置１００は、左眼用の第１表示装置１００Ａと右眼用の第２表示装置とを一対とするものであるが、第２表示装置は、第１表示装置１００Ａと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、図示を省略している。なお、第１表示装置１００Ａは、単独でも虚像表示装置として機能する。

以下、図２（Ａ）等を参照して、第１表示装置１００Ａの構造の一例について説明することで、虚像表示装置１００の構造の一例を説明する。なお、装着時の虚像表示装置１００において、装着者の眼ＥＹに対する正面の方向が光軸ＯＡの方向であり、装着者側から光軸ＯＡに平行に前方に向かう方向を＋Ｚ方向とし、装着者にとっての上下方向を±Ｘ方向とし、左右方向を±Ｙ方向とする。

第１表示装置１００Ａは、信号光ＧＬを形成するとともに当該信号光ＧＬを反射して走査光ＳＬとして射出する像変換装置１０と、像変換装置１０から受けた走査光ＳＬの折返し光として映像光ＰＬを形成する虚像形成部材２０と、像変換装置１０に設けた第１変換部１２の少なくとも一部に対して配置的な切替えを行うことにより映像光ＰＬの表示エリアを変更する第２変換部４０と、像変換装置１０及び第２変換部４０を動作させる映像表示処理部９１とを備える。像変換装置１０及び第２変換部４０は、装着者のこめかみＫＫ側又は耳側に配置され、虚像形成部材２０は、像変換装置１０の鼻ＮＳ寄り（＋Ｙ側）、かつ、像変換装置１０の前方側（＋Ｚ側）において、装着者の眼ＥＹの前方（つまり眼前）を全体的に覆うように配置されている。第２変換部４０は、切換駆動部であり、像変換部である第１変換部１２の角度を所望のタイミングで変化させる意味でサブアクチュエーターと呼ぶことができ、走査光ＳＬの射出方向を大きく変化させる役割を有する。第２変換部（切換駆動部）４０は、第１変換部（像変換部）１２のうち映像光の形成に必要な機能とは別の状態（具体的には傾斜状態）を調整する部分となっており、より具体的には、第１変換部１２の姿勢を調整することによって虚像を表示させる領域又は位置を切り換える部分となっている。換言すれば、第２変換部４０の制御と、第１変換部１２の制御とは、機能的に種類が異なるものとなっている。つまり、第１変換部１２と第２変換部４０とにより、種類の異なる２段の制御によって虚像を表示させることになる。第２変換部４０、すなわちサブアクチュエーターの動作は、メインアクチュエーターである第１変換部１２よりも比較的低速となっている。ここで、第１変換部１２が走査型の第１段の制御を行い、第２変換部４０がオンオフするスイッチ型の第２段の制御を行うと考えることができる。

第１表示装置１００Ａのうち、像変換装置１０は、不図示の光源を有する信号光形成部１１、走査光学系又はイメージャーである第１変換部１２、駆動回路を有する素子駆動部である走査系駆動装置１３等を備える。信号光形成部１１からは、強度変調されたレーザー光である信号光ＧＬが射出され、この信号光ＧＬは、第１変換部１２での反射によって２次元的に走査される走査光ＳＬとなる。走査系駆動装置（素子駆動部）１３は、第１変換部１２を動作させる。つまり、走査系駆動装置１３は、第１変換部（走査光学系）１２に設けたミラー１２ａの姿勢を電磁的に変化させることにより、走査光ＳＬの射出角度を既定の立体角の範囲内で高速で変化させる。

虚像形成部材２０は、湾曲した板状の部材であり、走査光ＳＬの照射を受ける反射層２０ａと、反射層２０ａを支持する支持部材２０ｂとを有する。反射層２０ａは、例えばホログラムシート、つまり入射光を所望の波面に変換することを可能にする３次元的な屈折率分布を内在させた薄膜状の光学素子である。反射層２０ａは、第１変換部１２で反射された走査光ＳＬから装着者の眼ＥＹに集まる映像光ＰＬを形成する。反射層２０ａは、虚像形成部材２０に入射した走査光ＳＬを対称的な凹面ミラーのように眼ＥＹの方向に一様に向けるだけでなく、反射率を調整することによって、ハーフミラーのように映像光ＰＬを減光しつつ反射するとともに外界光ＯＬを透過させる。なお、支持部材２０ｂは、比較的薄く略一定の厚さを有するので、非可干渉性の外界光ＯＬに対しては反射層２０ａによる減光以外に殆ど影響を及ぼさないものであり、実質的に視度を有しないものとなっている。結果的に、装着者の眼ＥＹには、虚像のみならず外界からの光も入ることになり、虚像表示装置１００は、像変換装置１０による映像及び外界像の双方を重畳させて観察可能にするシースルーの構成となっている。
なお、反射層２０ａついては、支持部材２０ｂの形状の調整や、支持部材２０ｂの像変換装置１０に対する配置関係の適正化等によって、単なるハーフミラーに代替させることもできる。

図１に示すように、虚像形成部材２０は、フレーム５０の上枠５０ａ等に固定され支持されている。虚像形成部材２０は、横方向に細長く、装着者の眼ＥＹの前方に配置され眼ＥＹを全体的に覆う大きさを有している。つまり、虚像形成部材２０は、眼ＥＹの視野を略覆うように配置されており、虚像形成部材２０の輪郭形状又は支持部材２０ｂの形状は、虚像表示装置１００の外観に沿った形状を有している。反射層２０ａは、支持部材２０ｂの中央部に局所的に形成されている。図２（Ａ）に示すように、反射層２０ａは、像変換装置１０の第１変換部１２から＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向の中間方向に傾いて照射された標準的な走査光ＳＬを受け、これを反射して映像光ＰＬとして−Ｚ方向にある眼ＥＹに向けることで虚像を形成し、この虚像を装着者に認識させるものとなっている。

図３（Ａ）は、虚像形成部材２０の裏面２０ｄ側の外観を表しているが、便宜上虚像形成部材２０の裏面２０ｄは、装着者の眼ＥＹによる視界を表すものとする。虚像形成部材２０の中央には、反射層２０ａが形成された領域が存在する。第１変換部１２が傾斜していない標準的な姿勢（図２（Ａ）参照）である場合、反射層２０ａの領域に対応する視野内のうち、眼ＥＹの正面方向又は中央方向の基本位置に対応する主表示エリアＡ１に、映像として主画像Ｇ１が表示（正面表示又は中央表示）されている。この主表示エリアＡ１は、基本的な表示エリア（主設定域）となっている。一方、図２（Ｂ）に示すように、第１変換部１２が傾斜した特別な姿勢である場合、反射層２０ａの領域に対応する視野内のうち、眼ＥＹの正面から外れた周辺寄り（具体的にはこめかみＫＫ寄り）の変更位置に対応する副表示エリアＡ２に、映像として副画像Ｇ２が表示（周辺表示）されている。この副表示エリアＡ２は、追加の表示エリア（副設定域）となっている。ここで、追加の副表示エリアＡ２は、基本の主表示エリアＡ１と部分的に重複している。両表示エリアＡ１，Ａ２には、映像を表示させることができ、映像以外の文字、記号等の情報を表示させることもできる。
なお、主表示エリア（主設定域）Ａ１に表示するときと、副表示エリア（副設定域）Ａ２に表示するときとでは、第１変換部１２の走査動作に若干の差を設けて両表示エリアＡ１，Ａ２に表示される画像に相対的歪みが生じないようにできる。
また、主表示エリア（主設定域）Ａ１に表示するときの解像度と、副表示エリア（副設定域）Ａ２に表示するときの解像度とに差を設けることもできる。例えば副表示エリアＡ２が凝視の対象とならないという前提で虚像形成部材２０を構成する場合、副表示エリアＡ２の解像度を主表示エリアＡ１の解像度よりも低くすることができる。この場合、主表示エリアＡ１には高品位の画像を形成しつつ、副表示エリアＡ２には簡易な画像を形成できる。
さらに、主表示エリアＡ１と副表示エリアＡ２とのいずれを眼ＥＹの正面方向の基準位置又は中央位置に配置するかは、固定的なものではなく、副表示エリアＡ２を眼ＥＹの正面に配置することができ、主表示エリアＡ１と副表示エリアＡ２を殆ど重なるように眼ＥＹの正面に配置することもできる。この際、静止画表示時には、広い主表示エリアＡ１を用い、光走査密度を高くして高解像度の表示を行わせ、動画表示時には、狭い副表示エリアＡ２を用い、光走査密度を低くして速度優先の表示を行わせることもできる。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す虚像の表示例の変形例を示す図である。この変形例では、副表示エリアＡ２は、主表示エリアＡ１と重複しない領域に形成されている。なお、主表示エリアＡ１と副表示エリアＡ２との配置関係は、上記の例に限らず、様々に変更できる。例えば、副表示エリアＡ２を主表示エリアＡ１の鼻寄り又は眉間寄りに設定することができ、副表示エリアＡ２を主表示エリアＡ１の上下又は斜めにずれた位置に設定することもできる。さらに、副表示エリアＡ２を主表示エリアＡ１と同等又は狭くする必要はなく、副表示エリアＡ２を主表示エリアＡ１よりも広くすることができる。主表示エリアＡ１や副表示エリアＡ２は、矩形に限らず、様々な輪郭形状を有するものとできる。
なお、左眼用の第１表示装置１００Ａにおいて主表示エリアＡ１の耳側又はこめかみ側に副表示エリアＡ２が設定又は配置される場合、図示を省略した右眼用の第２表示装置では、原則として主表示エリアＡ１の鼻側又は眉間側に副表示エリアＡ２が設定又は配置される。ただし、第２表示装置においては、副表示エリアＡ２を設定せず主表示エリアＡ１のみで表示を行うことも可能である。

図３（Ｂ）に示す主表示エリアＡ１や副表示エリアＡ２において、動作モードに応じて表示サイズを切り換えることができる。例えば、虚像表示装置１００に静止画表示モードと動画表示モードとを設定可能であり、静止画表示モードでは、コンピューター画面のような比較的静的な画像を表示し、動画表示モードでは、ビデオその他の動的な画像を表示する場合がある。このような場合において、静止画表示モードのときには、表示エリアＡ１，Ａ２を標準的に広く設定し、光走査密度を高くして高解像度の表示を行わせる。一方、動画表示モードのときには、表示エリアＡ１，Ａ２を相対的に狭く設定し、光走査密度を低くして高速で途切れなく変化する表示を行わせる。

その他、虚像表示装置１００において、通常動作モードと省エネ動作モードとを設定可能であり、省エネ動作モードでは、虚像表示装置１００の表示動作に際しての消費電力を抑える場合がある。このような場合において、通常動作モードのときには、表示エリアＡ１，Ａ２を標準的に広く設定し、光走査密度を高くして高解像度の表示を行わせる。一方、省エネ動作モードのときには、表示エリアＡ１，Ａ２を相対的に狭く設定し、光走査密度を低くして低解像度の表示を行わせる。なお、省エネモードでの動作に際しては、複数の表示エリアＡ１，Ａ２のうち相対的に消費エネルギーが少なくなる方に表示を変更することもできる。

図４を参照して、像変換装置１０やその制御系についてより詳細に説明する。像変換装置１０は、信号光ＧＬを形成するための信号光形成部１１と、光源駆動回路１４とを有する。図示の例では、信号光形成部１１と第１変換部１２とは分離された状態で配置されており、その間を光ファイバーＦＢ及びリレーレンズＭＬが繋ぐものとなっている。信号光形成部１１は、映像光ＰＬ（図１等参照）となるべき信号光ＧＬである合成光を形成する。このため、信号光形成部１１は、赤（Ｒ光）、緑（Ｇ光）、及び青（Ｂ光）の各色光を発生させる色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂと、色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂからの各色光を合成するためのダイクロイックミラー等を含む合成光学系１１ａとを有する。リレーレンズＭＬは、信号光ＧＬの光束状態を調整する。

映像表示処理部９１は、センサー、集積回路等からなり、主制御部９５からの指令信号に基づいて、走査系駆動装置１３、光源駆動回路１４等を介して像変換装置１０を動作させることにより、信号光ＧＬや走査光ＳＬを形成する。映像表示処理部９１は、主制御部９５からの指令信号に基づいて第２変換部４０を動作させる役割も有する。

図５に示すように、第１変換部１２は、ＭＥＭＳ光スキャナーと呼ばれる走査光学系であり、ミラー１２ａのほかに、外枠１２ｂと、内枠１２ｃと、支持枠１２ｄと、駆動部１２ｈとを備える。ミラー１２ａは、バネとして機能するトーションバー１２ｆを介して揺動可能に内枠１２ｃに支持され、内枠１２ｃは、バネとして機能するトーションバー１２ｇを介して揺動可能に外枠１２ｂに支持され、外枠１２ｂは、支持枠１２ｄによって四隅で支持され、支持枠１２ｄは、後述する傾斜切換え機構４２の枠体４２ａ（図６（Ａ）参照）に付随する基部４２ｅ上に傾斜可能に支持されている。駆動部１２ｈは、支持枠１２ｄの底部に支持されており、図４に示す走査系駆動装置１３からの信号を受けて動作し、不図示のコイル等を介してミラー１２ａに傾斜する力を与える。これにより、ｚ方向に向くミラー１２ａを、ｘ方向やｙ方向に周期的に傾けることができ、ミラー１２ａの法線がｘｙ断面を横切る軌跡を例えばラスターのような２次元的なものとできる。

図４、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示すように、第２変換部４０は、第１変換部（走査光学系）１２を収納するように保持している。第２変換部４０は、傾斜切換え機構４２と、傾斜切換え駆動部４３とを備える。傾斜切換え機構４２は、枠体４２ａと、付勢部４２ｂとを備える。枠体４２ａの底面４２ｆ上には、第１変換部１２を揺動可能に支持するための基部４２ｅが固定されている。つまり、枠体４２ａに支持された第１変換部１２の支持枠１２ｄ、外枠１２ｂ等からなる本体部１２ｐは、基部４２ｅの支点４２ｑに支持されて、枠体４２ａ内でｘ方向やｙ方向に傾斜可能になっている。枠体４２ａと第１変換部１２との間には、４つの板バネ状の弾性部材１２ｍが延びている。各弾性部材１２ｍは、一端側で支持枠１２ｄの下部に固定され、他端側で枠体４２ａの内周部に固定されている。このため、第１変換部１２の本体部１２ｐは、これに外力が働かない場合、図示の状態（つまり基準位置の状態）に維持され、これに外力が働いた場合、図６（Ａ）において右側又は左側に傾斜した状態（つまり傾斜位置の状態）になる。付勢部４２ｂは、マグネット４２ｉとコイル４２ｊとを備える。ここで、マグネット４２ｉは、支持部材４２ｋを介して枠体４２ａの内周部に固定されている。マグネット４２ｉは、所定の極性に配置されている。一方、コイル４２ｊは、第１変換部１２の支持枠１２ｄの周囲に巻回された状態で固定されている。コイル４２ｊに適当な電流を流すと、マグネット４２ｉからの作用によって、第１変換部１２の本体部１２ｐは、基準位置で正立した状態から±ｘ側に傾斜した状態になり、ミラー１２ａの法線がｚ方向に平行な状態から＋ｘ寄り又は−ｘ寄りに傾斜した状態となる。

図４に示すように、第１表示装置１００Ａは、像変換装置１０や第２変換部４０のほかに、カメラ６７と、主制御部９５とを備える。カメラ６７は、マイクロレンズと固体撮像素子とを組み合わせたものである。カメラ６７は、フレーム５０の眉間に対向する位置等において埋め込むように固定されており、虚像形成部材２０の正面方向の画像を取得する。カメラ６７の視野は、虚像表示装置１００を装着した装着者の視野よりも一回り狭くなっている。主制御部９５は、カメラ６７から取得した画像に画像処理を施して必要な画像情報を取得する際の演算処理等を行う。ここで、カメラ６７は、虚像表示装置１００の装着者からの画像的な指示情報を検出するための検出部として機能する。具体例では、装着者からの指示情報として、装着者の身振り（例えば手の運動）が用いられる。

図７は、主制御部９５を説明するブロック図である。主制御部９５は、操作入力部６２と、記憶部６３と、インターフェース６４と、制御処理回路６１とを備える。操作入力部６２は、キー、タッチパネル、スイッチ等からなり、装着者の操作や指示を入力するためのものとなっている。記憶部６３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクその他のストレージデバイス等によって構成されている。インターフェース６４は、制御処理回路６１に対してコンテンツの提供元となる種々の外部機器を接続するためのものであり、外部機器には、パーソナルコンピューター、携帯端末、ゲーム端末等が含まれる。制御処理回路６１は、記憶部６３を構成するストレージデバイスに格納されたコンピュータープログラムを読み出して実行することにより、オペレーティングシステム、アプリケーションソフト等の動作を可能にしている。

主制御部９５に付随して、カメラ６７のほかに、９軸センサー６８、マイク６９等も設けられている。９軸センサー６８は、３軸の加速度、３軸の角速度、及び３軸の地磁気を検出するモーションセンサーである。９軸センサー６８は、カメラ６７と同様にフレーム５０に固定されており、装着者が虚像表示装置１００を装着しているときは、装着者の頭部の動きを示す検出信号を出力する。これにより、装着者の頭部の速度、加速度、回転等を含む各種動作を検出することができる。９軸センサー６８は、虚像表示装置１００の装着者からの視線等に付帯させた指示情報を検出するための検出部として機能させることができる。マイク６９は、装着者が発生する音声を検出する。マイク６９は、虚像表示装置１００の装着者からの音声的な指示情報を検出するための検出部として機能させることができる。

なお、主制御部９５は、図４に示す第２表示装置１００Ｂと兼用のものとなっている。つまり、右眼用の第２表示装置１００Ｂは、像変換装置１０、虚像形成部材２０等を含む本体部分９０のほかに、映像表示処理部９２と主制御部９５とを備える。

以下、図８を参照して、虚像表示装置１００の一動作例について説明する。まず、制御処理回路６１は、カメラ６７を動作させて撮影を行わせ画像としての撮像データを取り込んで記憶部６３に保管する（ステップＳ１１）。この際、制御処理回路６１は、９軸センサー６８の検出出力に基づく画像処理により、装着者の頭部の捻りや傾きといった運動を相殺するような補正を撮像データに対して施すことができる。

次に、制御処理回路６１は、ステップＳ１１で取得した撮像データから差分データを演算する（ステップＳ１２）。ここで、差分データとは、隣接する画素間に関する階調情報である。例えば特定色の対象の画素と、これに対して特定方向（周囲を含む）に関して隣接する同一色の画素との差の絶対値を求め、対象の画素を順次変更することで、差分データとして、同一色に関して階調差が２次元的な分布として得られる。差分データについては、色ごとに決定する必要はなく、例えば各色を平均化した明度情報のみに基づいて差分データを決定することができる。さらに、差分データは、明度差に限らず、ＨＳＶその他の色相に関連するパラメーターを含むようなものとすることもできる。

次に、制御処理回路６１は、ステップＳ１２で算出した差分データにおいて、差分が所定の閾値以下の一連の画素データをグループ化して輪郭を捕捉し、捕捉した輪郭を記憶部６３に保管する（ステップＳ１３）。つまり、互いに差分の値が少ない隣接する画素を１つの領域として画素のグループ化を行う。このグループ化された画素が一定以上の数（つまり面積）を有する場合、その外周（外周及び内側）を輪郭として捕捉する。この場合、単一のグループに限らず複数のグループが得られ、複数の輪郭が捕捉される場合もある。

図９（Ａ）は、カメラ６７によって取り込まれる画像の一例を示している。カメラ６７の撮像領域ＣＲは、装着者の眼ＥＹの動きを含めた視野ＶＲよりも狭く略中央に設定されている。装着者は、虚像表示装置１００に指示情報を入力したい場合、視野ＶＲの撮像領域ＣＲ内に自身の手Ｙｈを入り込ませる。これにより、背景ＳＣに前景としての手Ｙｈを重ねた画像つまり撮像データを取り込むことができる。図９（Ａ）のような画像を撮影した場合、手Ｙｈだけでなく、背景ＳＣの山、木の輪郭が捕捉されることになる。
なお、以上で説明した輪郭の捕捉は、単なる例示であり、階調情報だけでなく、公知のエッジ抽出処理等の様々な輪郭切出し方法を用いることができる。また、小さな輪郭については、隣接する大きな輪郭と合体させることもできる。

次に、制御処理回路６１は、ステップＳ１３で捕捉した輪郭が、前回に比較して十分移動し、或いは十分変形したか否かを判断する（ステップＳ１４）。なお、前回の処理で輪郭が捕捉されていない場合、ステップＳ１４に進むことなく、ステップＳ１１に戻ってステップＳ１３までの処理を繰り返す。輪郭が移動したか否かは、例えば重心座標を算出しその変化を追うことで可能になる。つまり、重心座標の変化が所定の閾値を超えた場合、捕捉した輪郭が顕著に移動したと判断できる。また、輪郭形状が変形又は変化したか否かは、前回捕捉した輪郭との差分をとることで可能になるが、この場合、輪郭の移動成分も含まれるものとなる。輪郭形状の変化については、輪郭を構成する複数の特徴成分をパラメーター化し、これらの特徴成分に関する特徴的パラメーターの変動を追跡することによって数値的に解析することもできる。

ステップＳ１４で把握済み輪郭が移動又は変形したと判断された場合（ステップＳ１４でＹ）、制御処理回路６１は、記憶部６３の参照輪郭記憶部６３ａから対比形状として記憶済みの手輪郭を読み込む（ステップＳ１５）。その一方、把握済み輪郭の移動や形状変形がないとされた場合（ステップＳ１４でＮ）、一旦処理を終了する。把握済み輪郭の移動や形状変形がない場合、図９（Ａ）に示す背景ＳＣが取り込まれている可能性が高い。このような移動や形状変形がない場合には、装着者の手Ｙｈが動いていない場合も含まれると考えられるが、手Ｙｈが動いていない場合は装着者の指示がないことを意味し、手Ｙｈが撮像領域ＣＲに入って出て行く動きは必ず検出されるので、問題は生じない。

図９（Ｂ）は、記憶部６３の参照輪郭記憶部６３ａに対比形状として記憶済みの手輪郭を例示する。参照輪郭記憶部６３ａには、親指を開いて人差し指を伸ばした手Ｙｈの輪郭Ａ０１に相当するデータ、人差し指だけを伸ばして他の指を折り曲げた手Ｙｈの輪郭Ａ０２に相当するデータ、人差し指及び中指を伸ばして他の指を折り曲げた手Ｙｈの輪郭Ａ０３に相当するデータ等が２次元的なパターンデータとして記憶されている。

次に、制御処理回路６１は、ステップＳ１３で１つ以上捕捉できた輪郭と、ステップＳ１５で読み込んだ記憶済みの手輪郭とを対比し、その一致・不一致を判断する（ステップＳ１６）。この際、拡大縮小等の画像処理によって捕捉した輪郭と記憶済みの手輪郭との相対サイズを調整しつつ、輪郭を構成する線分又は曲線の類似性又は近似性を判断する。輪郭の一致・不一致を判断する際には、輪郭を構成する複数の特徴成分をパラメーター化してこれらの特徴成分パラメーターの変動を追跡することによって数値的に解析することもできる。なお、複数の輪郭が捕捉されている場合、上記のような処理が複数回繰り返される。

ステップＳ１７で把握済み輪郭が記憶済みの手輪郭と一致すると判断した場合（ステップＳ１６でＹ）、制御処理回路６１は、対応する把握済み輪郭が装着者の手Ｙｈを読み込んだものであると判断する（ステップＳ１７）。具体的には、手認識が完了したことを表す記憶部６３中の認識フラグ６３ｂを１にセットする。認識フラグが１である場合、ステップＳ１３で捕捉した特定の輪郭が手Ｙｈであると判断されたことを意味し、認識フラグが０である場合、ステップＳ１３で捕捉した特定の輪郭が手Ｙｈででないと判断されたことを意味する。なお、認識フラグが０である場合、つまり把握済み輪郭が記憶済みの手輪郭と一致しないとされた場合（ステップＳ１６でＮ）、一旦処理を終了する。

次に、制御処理回路６１は、ステップＳ１７で一致と判断された特定の把握済み輪郭（動く手Ｙｈの輪郭）の軌跡をチェックする（ステップＳ１８）。特定の把握済み輪郭の軌跡は、例えば輪郭の重心位置の移動や、人差し指の先端のような特徴部分の移動を数値化することによって決定できる。具体的には、前回の処理又はそれ以前の処理でステップＳ１１〜Ｓ１７までの処理が繰り返され、特定の把握済み輪郭（動く手Ｙｈの輪郭）が得られている場合、手Ｙｈの輪郭の画素上での移動量が分かるので、その移動量を記憶部６３の目標輪郭用の移動データ部６３ｄに保管し、移動量の変化も同移動データ部６３ｄに経時変化データとして蓄積する。これにより、特定の把握済み輪郭（動く手Ｙｈの輪郭）について、経時的に増加する軌跡を記録することができる。
なお、軌跡のチェック中は、人差し指の先端のような特徴部分に対応させて、画像の対応部分に重ねてこれとともに移動するマークを重ねて表示させることもできる。つまり、拡張現実（Augmented Reality）に関する表示技術を応用することになる。

図９（Ｃ）は、ステップＳ１８で取得される軌跡を例示する。図示の例では、軌跡ＴＲの初期部分Ｔ１で撮像領域ＣＲ内に急速に入り込み、第２段階Ｔ２で揺らぐようにゆっくり移動し、第３段階Ｔ３で水平方向に直線的に高速で移動し、第４段階Ｔ４で揺らぐようにゆっくり移動している。

次に、制御処理回路６１は、ステップＳ１８でチェックした軌跡が指示入力を示す所定条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１９）。具体的には、図９（Ｃ）に示す軌跡ＴＲにおいて第３段階Ｔ３に相当する部分が存在するか否かを判断する。つまり、軌跡ＴＲが撮像領域ＣＲの右から左へ高速で移動する第３段階Ｔ３を有する場合、装着者が映像を左へ移動させることを要求する指示（以下「左移動の指示」）と判断し、左移動の指示を受け付けたことを表す記憶部６３中の指示フラグ６３ｃを＋１にセットする。なお、図示を省略しているが、軌跡ＴＲが撮像領域ＣＲの左から右へ高速で移動する段階を有する場合、装着者が映像を右へ移動させることを要求する指示（以下「右移動の指示」）と判断し、右移動の指示を受け付けたことを表す記憶部６３中の指示フラグ６３ｃを−１にセットする。
なお、移動の指示は、上記の手法に限らず様々なものを用いることができる。例えば最も移動が大きな区間のベクトルの大きさ及び向きが所定の条件を満たす場合、指示入力を示す所定条件を満たすと判断し、移動が大きな区間のベクトルの向きによって移動の方向が左か右かの判断を行うことができる。また、複数の動きを組み合わせたものである場合に、所定条件を満たすと判断してもよい。具体的には、所定以上の縦方向の動きの後に連続して（例えば１秒以内に）より大きな横方向の移動があった場合、その横方向の移動の指示があったと判断するといった具合である。

次に、制御処理回路６１は、ステップＳ１９で所定条件を満たす指示入力があったと判断した場合、映像表示処理部９１に表示位置の切換えを指令し、第２変換部４０を適宜動作させて第１変換部（走査光学系）１２の姿勢を調整し、走査光ＳＬの虚像形成部材２０に向けての射出方向を装着者が希望する方向に変化させる表示位置の切換えを行う（ステップＳ２０）。つまり、第２変換部４０は、制御処理回路６１の制御下で、予め設定されている複数の表示エリアＡ１，Ａ２のいずれかに表示を行わせるように、第１変換部１２に対して表示の変更又は表示の切替えに対応する操作を行う。具体的には、例えば図３（Ａ）及び３（Ｂ）において、主表示エリアＡ１に表示が行われている場合において、制御処理回路６１が指先指示認識部６１ａとして左移動の指示を確認した場合、制御処理回路６１は、第２変換部４０を適宜動作させることにより、主表示エリアＡ１の画像を副表示エリアＡ２に移動させ、或いは主表示エリアＡ１の表示を消して副表示エリアＡ２に設定その他のメニュー画面等である別画像を表示させることができる。逆に、例えば図３（Ａ）及び３（Ｂ）において、副表示エリアＡ２に表示が行われている場合において、制御処理回路６１が指先指示認識部６１ａとして右移動の指示を確認した場合、制御処理回路６１は、第２変換部４０を適宜動作させることにより、副表示エリアＡ２の画像を主表示エリアＡ１に移動させ、或いは副表示エリアＡ２の表示を消して主表示エリアＡ１に別画像を表示させることができる。

図１０（Ａ）及び１０（Ｂ）は、ステップＳ２０における表示位置の切換えを具体的に図示したものである。この場合、装着者の手Ｙｈの指示により、元は視野ＦＬ内の右側の設定域又は表示エリアに投写されていた画像ＧＡが視野ＦＬ内の左側の設定域又は表示エリアに移動している。

以上では、装着者の身振りとして片方の手Ｙｈの移動をチェックしたが、両方の手、光るロッド等を用いてもよく、操作入力部６２から直接的に指示を入力してもよい。

以上では、画像認識技術を用いて第２変換部４０を動作させ、複数の表示エリアＡ１，Ａ２間で表示を切り換えているが、装着者の視線を利用して装着者からの指示情報を検出することもできる。
具体的には、９軸センサー６８の検出信号を利用して装着者の頭部の各種動作を検出することができるので、装着者の視線の変化を間接的にチェックすることができる。装着者の視線又は頭部が特定の動き方を示す場合、例えば図９（Ｃ）に示す軌跡ＴＲと同様であれば、制御処理回路６１は、視線指示認識部６１ｂとして、装着者から左移動の指示を受けたと判定することができる。なお、９軸センサー６８は、装着者の首の動き、例えば±Ｘ方向又はＹ軸周りの縦運動や、±Ｙ方向又はＸ軸周りの横運動を識別して検出することができ、これらを視線の動きに変換できる。ただし、９軸センサー６８に代えて眼ＥＹの画像を取得するカメラを設け、眼球すなわち視線の動きを直接的にチェックすることもできる。具体的には、例えば眼球すなわち視線が装着者の顔の正面方向に向いていることを検出した場合、副表示エリアＡ２に画像が表示されているときは、主表示エリアＡ１に画像を移動させる切替えを行い、眼球すなわち視線が装着者の顔の正面方向に対して左寄りに向いていることを検出した場合、主表示エリアＡ１に画像が表示されているときは、副表示エリアＡ２に画像を移動させる切替えを行うといった動作が可能になる。
また、マイク６９の検出信号を利用して装着者の声を検出すれば、装着者の声の音声分析によって装着者からの指示情報を検出することもできる。具体的には、「左移動」、「右移動」等の音声が検出された場合、制御処理回路６１は、音声指示認識部６１ｃとして、その指示内容に従って主表示エリアＡ１と副表示エリアＡ２との間で画像の切換えを行うことができる。

以上では、装着者の指示を待ち或いは視線を検出して第２変換部４０を動作させることにより、第１変換部１２の姿勢を定常的に保ちつつ複数の表示エリアＡ１，Ａ２間で表示の切替えを行っているが、時分割で第２変換部４０を動作させることもできる。つまり、所定時間間隔で主表示エリアＡ１への表示と、副表示エリアＡ２への表示とを繰り返すこともできる。上記所定時間間隔が短い場合、主表示エリアＡ１への表示と、副表示エリアＡ２への表示とが並列的に行われていると知覚させることができる。

本実施形態の虚像表示装置１００によれば、第２変換部４０が第１変換部１２の姿勢の調整によって虚像を表示させる領域を複数の表示エリアＡ１，Ａ２間で切り換えるので、第１変換部１２が大型化又は高コスト化することを抑制しつつ虚像を表示できる領域又は画角を広くすることができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１実施形態の虚像表示装置１００と同様である。

図１１に示すように、本実施形態に係る虚像表示装置において、像変換装置１０を構成する第１変換部１２は、像形成素子又は光変調素子である透過型の液晶表示パネル１１２ａと、平板状の照明部１１２ｂと、投写レンズ１１２ｃとを備える。液晶表示パネル（光変調素子）１１２ａは、平板状であり、２次元的な映像域から映像光ＰＬを射出する。液晶表示パネル１１２ａは、液晶層を透明電極を形成した一対の光透過性基板で挟んだ構造を有し、一方の光透過性基板側に形成した透明電極が画素パターンでマトリックス状に形成されている。一対の光透過性基板の外側には、一対の偏光フィルターが配置されており、透過光を２次元的なパターンで光変調することができる。照明部１１２ｂは、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ等の発光素子によって形成され、２次元的に均一な照明光ＧＬを液晶表示パネル１１２ａに向けて射出する。投写レンズ１１２ｃは、例えば平行化レンズであり、照明部１１２ｂによって照明された液晶表示パネル１１２ａを通過した変調光としての映像光ＰＬを、図２（Ａ）に示す虚像形成部材２０に入射させる。そして、投写レンズ１１２ｃは、虚像形成部材２０と協働して液晶表示パネル（光変調素子）１１２ａからの映像光ＰＬを虚像として投影する。

本実施形態の場合も、装着者からの指示に関する認識技術（図８等参照）を用いて傾斜切換え機構４２を組み込んだ第２変換部４０を動作させ第１変換部１２の本体部分１２ｐの姿勢を変化させることができる。これにより、虚像を表示させる領域を、装着者の意志を反映して、例えば図３（Ａ）に示す２つの表示エリアＡ１，Ａ２間で自在に切り換えることができる。

図１２は、図１１に示す像変換装置１０の変形例を示す。この場合、液晶表示パネル１１２ａに代えて自発光型の表示パネル（発光素子）２１２ａが用いられ、図１１の照明部１１２ｂが省略されている。自発光型の表示パネル２１２ａとしては、例えばＯＬＥＤと呼ばれる有機ＥＬ素子等からなる自発光型表示デバイスを用いることができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１実施形態の虚像表示装置１００と同様である。

図１３に示すように、本実施形態に係る虚像表示装置において、像変換装置１０を構成する第１変換部１２は、像形成素子又は光変調素子であるＤＭＤパネル３１２ａと、照明部３１２ｂと、投写レンズ３１２ｃとを備える。ＤＭＤパネル（光変調素子）３１２ａは、平板状であり、２次元的な映像域から映像光ＰＬを射出する。ＤＭＤパネル３１２ａは、デジタルミラーデバイスとも呼ばれ、多数のマイクロミラーを２次元的に配列したものであり、個々のマイクロミラーの傾斜角の調整によって投写レンズ３１２ｃが配置された正面方向に画像に対応する光を取り出すことができる。照明部３１２ｂは、ＬＥＤ等の光源のほかにレンズを備えて構成され、２次元的に均一な照明光ＧＬをＤＭＤパネル３１２ａに向けて射出する。投写レンズ３１２ｃは、例えば平行化レンズであり、照明部３１２ｂによって照明されたＤＭＤパネル３１２ａで反射された変調光としての映像光ＰＬを、図２（Ａ）に示す虚像形成部材２０に入射させる。そして、投写レンズ３１２ｃは、虚像形成部材２０と協働してＤＭＤパネル（光変調素子）３１２ａからの映像光ＰＬを虚像として投影する。

本実施形態の場合も、装着者からの指示に関する認識技術（図８等参照）を用いて傾斜切換え機構４２を組み込んだ第２変換部４０を動作させ第１変換部１２の本体部１２ｐの姿勢を変化させることができる。これにより、虚像を表示させる領域を、装着者の意志を反映して、例えば図３（Ａ）に示す２つの表示エリアＡ１，Ａ２間で自在に切り換えることができる。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１実施形態の虚像表示装置１００と同様である。

図１４に示すように、本実施形態に係る虚像表示装置において、像変換装置１０を構成する第１変換部１２は、像形成素子又は光変調素子である反射型の液晶表示パネル４１２ａと、照明部１１２ｂと、投写レンズ１１２ｃと、偏向ビームスプリッター４１２ｄとを備える。液晶表示パネル（光変調素子）４１２ａは、平板状であり、２次元的な映像域から映像光ＰＬを射出する。液晶表示パネル４１２ａは、液晶層を透明電極を形成した光透過性基板とミラー基板とで挟んだ構造を有し、光透過性基板側に形成した透明電極が画素パターンでマトリックス状に形成されている。光透過性基板の外側には、偏光フィルターが配置されており、反射光を２次元的なパターンで光変調することができる。偏向ビームスプリッター４１２ｄは、照明部１１２ｂからの照明光ＧＬを液晶表示パネル４１２ａに導き、液晶表示パネル４１２ａからの映像光ＰＬを投写レンズ１１２ｃに導く。投写レンズ１１２ｃは、照明部１１２ｂによって照明された液晶表示パネル４１２ａで反射された変調光としての映像光ＰＬを、図２（Ａ）に示す虚像形成部材２０に入射させる。そして、投写レンズ１１２ｃは、虚像形成部材２０と協働して液晶表示パネル（光変調素子）４１２ａからの映像光ＰＬを虚像として投影する。

本実施形態の場合も、装着者からの指示に関する認識技術（図８等参照）を用いて傾斜切換え機構４２を組み込んだ第２変換部４０を動作させ第１変換部１２の本体部１２ｐの姿勢を変化させることができる。これにより、虚像を表示させる領域を、装着者の意志を反映して、例えば図３（Ａ）に示す２つの表示エリアＡ１，Ａ２間で自在に切り換えることができる。

この発明は、上記の各実施形態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で実施することが可能である。

上記実施形態に係る虚像表示装置１００では、サブアクチュエーターを構成する付勢部４２ｂがマグネット４２ｉやコイル４２ｊを含む電磁的なものであるとしたが、付勢部４２ｂをピエゾ素子等で形成することもできる。

以上では、虚像表示装置１００を装着したユーザーが虚像を表示させる領域を複数の表示エリアＡ１，Ａ２のうち所望の１つに切り換えているが、ユーザーの意思表示とは関係なく虚像を表示させる領域を変更することができる。例えばカメラ６７が正面方向から急速に近づく物体を検出した場合のように、危険や異常を検出した場合、主表示エリアＡ１に表示されていた画像を副表示エリアＡ２に移動させることができる。さらに、ユーザーが歩行していることを検出した場合、画像を副表示エリアＡ２に表示させることを原則とすることができる。この場合において、例えばユーザーの意思表示があったときは、副定域Ａ２に表示されていた画像を主表示エリアＡ１に移動させる設定とすることもできる。

図１５は、第１実施形態に係る虚像表示装置の変形例の動作を説明する図である。主表示エリアＡ１に画像を表示している場合（ステップＳ５１でＹ）、制御処理回路６１は、記憶部６２を参照して、装着者の指示等によって高透過モードが設定されているか否かを確認する（ステップＳ５２）。高透過モードが設定されている場合（ステップＳ５２でＹ）、制御処理回路６１は、映像表示処理部９１，９２に指令を出力し、画素間の隙間を広げる画像処理を行わせる（ステップＳ５３）。つまり、高透過モードでは、映像表示処理部９１，９２にドット抜きによって画素を間引くような画像処理を行わせる。結果的に、映像光ＰＬの輝度が下がって解像度が低くなるが、画素間の隙間が広がることで、外界光ＯＬの透過率を相対的に高めることができる。
なお、以上では、主表示エリアＡ１に画像を表示している場合に（ステップＳ５１でＹ）、映像光ＰＬについて画素間の隙間を広げるような画像処理を行わせたが（ステップＳ５３）、副表示エリアＡ２に画像を表示している場合においても、映像光ＰＬについて画素間の隙間を広げるような画像処理を行わせることができる。

また、上記実施形態では、虚像形成部材２０が装着者の眼前を全体的に覆っているが、虚像形成部材２０は、眼前の隅の部分等を部分的に覆うものであってもよい。

信号光形成部１１において、光ファイバーＦＢ等は不要であり、色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂから第１変換部１２に直接的に信号光ＧＬを入射させることもできる。

上記実施形態では、第１変換部１２の姿勢を第２変換部４０によって変化させているが、第１変換部１２の後段（つまり虚像形成部材２０側）に第１変換部１２の一部として小さなミラーを設け、このミラーの姿勢変更によって、複数の表示エリアＡ１，Ａ２のうち所望の１つに切り換えて表示を行わせることができる。

虚像形成部材２０の支持部材２０ｂは、可視光を透過させる透過性の部材であるが、無色透明である必要はなく、外界光ＯＬに対して着色又は減光する作用を有していてもよい。或いは、支持部材２０ｂを略無色透明とし、支持部材２０ｂの外界側に減光又は着色のためのフィルターを着脱可能に固定することができる。

１０…像変換装置、 １１…信号光形成部、 １２…第１変換部、 １２ａ…ミラー、 １２ｄ…支持枠、 １２ｈ…駆動部、 １２ｍ…弾性部材、 １３…走査系駆動装置、 １４…光源駆動回路、 ２０…虚像形成部材、 ２０ａ…反射層、 ２０ｂ…支持部材、 ４０…第２変換部、 ４２…傾斜切換え機構、 ４２ａ…枠体、 ４２ｂ…付勢部、 ４２ｉ…マグネット、 ４２ｊ…コイル、 ４２ｋ…支持部材、 ４３…傾斜切換え駆動部、 ５０…フレーム、 ５０ａ…上枠、 ６１…制御処理回路、 ６２…操作入力部、 ６３…記憶部、 ６４…インターフェース、 ６７…カメラ、 ６８…９軸センサー、 ６９…マイク、 ９０…本体部分、 ９１，９２…映像表示処理部、 ９５…主制御部、 １００…虚像表示装置、 １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、 Ａ１…主表示エリア、 Ａ２…副表示エリア、 Ａ０１，Ａ０２，Ａ０３…輪郭、 ＥＹ…眼、 ＦＬ…視野、 Ｇ１…主画像、 Ｇ２…副画像、 ＧＬ…照明光、 ＧＬ…信号光、 ＮＳ…鼻、 ＯＡ…光軸、 ＯＬ…外界光、 ＰＬ…映像光、 ＳＬ…走査光

Claims (23)

1. 映像光を射出する第１変換部と、
   映像光の照射を受けて虚像を形成する虚像形成部材と、
   前記第１変換部による映像光の表示エリアを変更する第２変換部と
   を備える、虚像表示装置。
2. 前記第２変換部は、予め設定された複数の表示エリアのいずれかに表示を行わせるように、前記第１変換部のうち少なくとも一部に対して表示の切替えに対応する操作を行う、請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記複数の表示エリアは、主表示エリアと副表示エリアとを含み、前記第２変換部は、前記主表示エリア及び前記副表示エリアの一方から他方への表示の変更を行う、請求項２に記載の虚像表示装置。
4. 前記副表示エリアの解像度は、前記主表示エリアの解像度よりも低い、請求項３に記載の虚像表示装置。
5. 前記第１変換部は、高透過モードでの動作に際して、画素間の隙間を広げる、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
6. 前記第２変換部は、省エネモードで動作に際して、前記表示エリアの面積を相対的に狭くする、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
7. 前記第２変換部は、前記第１変換部の姿勢を変化させることによって、虚像を表示させる領域を切り換える、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
8. 前記虚像形成部材は、装着時に装着者の眼前の少なくとも一部を覆う、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
9. 前記第１変換部は、装着時に前記虚像形成部材よりも装着者のこめかみ側に配置される、請求項８に記載の虚像表示装置。
10. 前記第１変換部は、変調された信号光を反射することによって映像光を形成するように走査する走査光学系を有する、請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
11. 前記第１変換部は、２次元的な映像域から映像光を射出する像形成素子を有する、請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
12. 前記像形成素子は、照明光を２次元的に変調する光変調素子である、請求項１１に記載の虚像表示装置。
13. 前記像形成素子は、２次元的な発光パターンを形成する発光素子である、請求項１１に記載の虚像表示装置。
14. 前記第１変換部は、前記虚像形成部材と協働して前記像形成素子からの映像光を虚像として投影するレンズを有する、請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
15. 前記虚像形成部材は、外界光を透過させ、映像光と外界光とを重ねて装着者に提示する、請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
16. 前記第２変換部の動作に関する装着者からの指示情報を検出するための検出部をさらに備える、請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
17. 前記検出部は、装着者の身振り、声、及び視線の少なくとも１つに基づいて、装着者からの指示情報を検出する、請求項１６に記載の虚像表示装置。
18. 前記検出部の検出結果に基づいて前記第２変換部を動作させることにより、装着者からの指示情報に対応する表示エリアに虚像を表示させる、請求項１６及び１７のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
19. 第１変換部からの映像光を受けて虚像を形成する虚像形成部材を有し、
    前記第１変換部に対して種類の異なる２段の制御によって虚像を表示させる領域を変化させる、虚像表示装置。
20. 前記第１変換部は、虚像を形成するメインアクチュエーターを有し、
    前記第１変換部の姿勢を変化させることによって虚像の形成方向を変化させるサブアクチュエーターを備える、請求項１９に記載の虚像表示装置。
21. 第１変換部からの映像光を虚像形成部材で受けることによって虚像を形成する虚像表示方法であって、
    第２変換部によって前記第１変換部による映像光の表示エリアを変更する、虚像表示方法。
22. 第１変換部からの映像光を虚像形成部材で受けることによって虚像を形成する虚像表示方法であって、
    前記第１変換部に対して種類の異なる２段の制御によって虚像を表示させる領域を変化させる、虚像表示方法。
23. 装着者の身振り、声、及び視線の少なくとも１つに基づいて装着者からの指示情報を検出し、検出した指示情報に対応する表示エリアに虚像を表示させる、請求項２１及び２２のいずれか一項に記載の虚像表示方法。

Images