JP2018141874A - 頭部搭載型表示装置及び画像形成光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の負担を軽減させて装置の簡易小型化を可能としつつ良好な画像視認を維持できる頭部搭載型表示装置及び頭部搭載型表示装置に適用可能な画像表示装置を提供すること。
【解決手段】頭部搭載型表示装置１００では、中心解像度を周辺解像度よりも高い画像とし、必ずしも周辺解像度についてまで高解像度のものを求めることを要しないものとする一方、制御装置ＣＲでは、視線センサーＳＳにおいて検出された視線の変化に応じて画像表示装置８０での表示態様を変化させる。
【選択図】図６Ａ

Description

本発明は、頭部に装着して映像素子等によって形成された映像を観察者に提示する頭部搭載型表示装置及び画像形成光学系に関する。

観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも言う）等の頭部搭載型表示装置（あるいは虚像表示装置）として、視線に追従して注視点の狭視野映像を高解像度で表示するもの（特許文献１参照）が知られている。

しかしながら、特許文献１に示すＨＭＤは、眼前に大掛かりな装置を要し、これらを駆動させるものであるところ、例えば光学系をシースルーな構成としたり、光学系小型化や簡易化といった軽量化を図ったりするための構成とすることは必ずしも容易ではない。

特開平８−３１３８４３号公報

本発明は、光学系の負担を軽減させて装置の簡易小型化を可能としつつ良好な画像視認を維持できる頭部搭載型表示装置及び頭部搭載型表示装置に適用可能な画像形成光学系を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の頭部搭載型表示装置は、中心側の画像表示領域に周辺側の画像表示領域よりも解像度の高い画像を表示する画像表示部と、視線を検出する視線検出部と、視線検出部において所定角度を超える視線方向の変化を検出した場合に、画像表示部の表示態様を変化させる画像制御部とを備える。

上記頭部搭載型表示装置では、画像表示部において中心解像度を周辺解像度よりも高い画像とし、必ずしも周辺解像度についてまで高解像度のものを求めることを要しないものとする一方、画像制御部では、視線検出部において検出された視線の変化に応じて画像表示部の表示態様を変化させることで、装置の簡易小型化を可能としつつ、良好な画像視認を維持できる。

本発明の具体的な側面では、画像表示部は、周辺側の画像表示領域における周辺解像度を、想定した眼の視野に対する視力を超える解像度にして画像を表示する。この場合、観察者に画像の劣化を感じさせずに良好な画像視認を維持できる。

本発明の別の側面では、画像表示部は、中心側の画像表示領域として、眼の視線方向に対応する視線基準軸に対して５°以上の角度範囲の中心画像を表示する。この場合、観察者が数字や文字の認識ができる範囲に相当する範囲について解像度が高い状態を維持できる。

本発明のさらに別の側面では、装置の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、画像制御部は、視線検出部により５°以上の視線方向の変化を検出した場合に、姿勢検出部により検出される姿勢の変化に対応して画像表示部の表示態様を変化させる。この場合、姿勢の変化に対応して観察者にとって自然な表示態様を変化を行うことができる。

本発明のさらに別の側面では、画像制御部は、画像コンテンツによって視線方向の変化に伴う画像表示部の表示態様の変化のさせ方を変更する。この場合、画像コンテンツに応じて適切な画像表示を行うことができる。

本発明のさらに別の側面では、画像表示部は、画素マトリクスを有し、画素マトリクスを構成する複数の画素について、中心側の画像表示領域に対応する画素と周辺側の画像表示領域に対応する画素とで、画素の構造又は制御が異なっている。この場合、画素マトリクスでの制御負担を低減できる。

本発明のさらに別の側面では、画像表示部は、画素マトリクスにおいて、中心側の画像表示領域に対応する画素について一画素ごとに駆動し、周辺側の画像表示領域に対応する画素について隣接する複数画素を一纏めにして駆動する。この場合、駆動制御を簡易にできる。

本発明のさらに別の側面では、画像表示部は、領域走査による画像表示を行い、画像表示領域に応じて走査速度を調整する。この場合、走査速度を調整により解像度の調整ができる。

本発明のさらに別の側面では、画像表示部は、ホログラム素子を用いて画像を表示する。この場合、ホログラム素子の作製負担を軽減できる。

本発明に係る画像形成光学系は、眼の視野に対する視力の変化に応じて中心側と周辺側とで異なる解像度の画像を形成する画像形成光学系であって、眼の視線方向に対応する視線基準軸に対する所定角度範囲内の中心画像の解像度は、所定角度範囲外の周辺画像の解像度よりも高く、周辺画像の解像度は、想定した眼の視野に対する視力を超える解像度にする。

上記画像形成光学系では、眼の視野に対する視力の変化に応じて中心側と周辺側とで異なる解像度の画像を表示するに際して、眼の視線方向に対応する視線基準軸に対する所定角度範囲内の中心画像の解像度は、所定角度範囲外の周辺画像の解像度よりも高く、かつ、周辺画像の解像度は、想定した眼の視野に対する視力を超える解像度にすることで、必ずしも周辺解像度についてまで高解像度のものを求めることを要しないものとしつつ、良好な画像視認を維持でき、装置の簡易小型化を図れる。

本発明の具体的な側面では、画像形成光学系は、視線基準軸に対して５°以上の角度範囲の中心画像を表示する。この場合、観察者が数字や文字の認識ができる範囲に相当する範囲について解像度が高い状態を維持できる。

本発明に係る第２の頭部搭載型表示装置は、上記いずれかに記載の画像形成光学系を備える。この場合、装置の簡易小型化を可能としつつ、良好な画像視認を維持できる。

第１実施形態に係る頭部搭載型表示装置の一例の外観を説明する斜視図である。 頭部搭載型表示装置における映像光の光路について概念的に説明する図である。 図２Ａに示す光学系のＭＴＦ図である。 人間の視覚特性について説明するための図である。 眼の視野に対する視力について示すグラフである。 眼の視野に対する視力の特性と頭部搭載型表示装置における光学特性との関係を比較するためのグラフである。 比較例の映像光の光路について概念的に説明する図である。 図５Ａに示す光学系のＭＴＦ図である。 頭部搭載型表示装置における画像制御の動作について一例を説明するための図である。 画像制御の動作における表示画像と視線の関係を説明するための図である。 観察者の動きに対する画像制御の動作について一例を示す図である。 第２実施形態に係る頭部搭載型表示装置の一例を説明するための図である。 第３実施形態に係る頭部搭載型表示装置を構成するパネルの構造について一例を説明するための図である。 第４実施形態に係る頭部搭載型表示装置での描画について一例を説明するための図である。 表示動作の一例について説明するための図である。 表示動作の他の一例について説明するための図である。 画像表示についての他の一例を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る頭部搭載型表示装置について詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の頭部搭載型表示装置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（ＨＭＤ）であり、この頭部搭載型表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる虚像表示装置である。頭部搭載型表示装置１００は、第１表示装置１００Ａと、第２表示装置１００Ｂと、フレーム部１０２とを備える。頭部搭載型表示装置１００は、第１表示装置１００Ａ等の光学系のほか、各種センサー部や、制御部を有するが、これらについて詳しくは図６等を参照して後述する。

第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、右眼用と左眼用の虚像をそれぞれ形成する部分であり、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂと、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂとをそれぞれ備え、画像を形成する画像形成光学系であり、画像の表示を行う画像表示部である。第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂについては、後述するが、表示装置（映像素子）や投射レンズ等の像形成のための光学系やこれらの光学系を収納する部材等でそれぞれ構成されている。なお、表示装置（映像素子）や投射レンズ等は、カバー状の外装部材１０５ｄにより覆われることで、支持・収納されている。第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂは、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂで形成される映像光を導光させるとともに外界光と映像光とを重複して視認させる導光部であり、導光装置を構成している。以下、第１光学部材１０１ａまたは第２光学部材１０１ｂを導光装置２０ともする。なお、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、単独でも虚像表示装置として機能する。

フレーム部１０２は、平面視でＵ字状に折れ曲がった細長い部材であり、金属製の一体部品である。ここでは一例として、フレーム部１０２は、マグネシウム合金で構成されている、すなわち、フレーム部１０２は、金属製の一体部品であるマグネシウムフレームを本体部分１０２ｐとして構成されている。また、フレーム部１０２は、図示のように、第１光学部材１０１ａと第２光学部材１０１ｂ（一対の導光部である導光装置２０）との双方に接続して設けられる肉厚構造の中央部１０２ａと、中央部１０２ａから第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂに沿って延び、さらに、Ｕ字状に折れ曲がった箇所を形成する支持体１０２ｂとを有している。

中央部１０２ａは、第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂの先端側を挟持することにより、これらの相対的位置を固定している。これに加えて、支持体１０２ｂは、Ｕ字状に折れ曲がる部分である第１及び第２周辺部１０２ｃ，１０２ｄを形成し、第１及び第２周辺部１０２ｃ，１０２ｄにおいて第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂとそれぞれ接続する（組み付けられている）ことで、互いの固定をさらに強固なものとしている。

なお、フレーム部１０２の左右両端から後方に延びるつる部分であるテンプル１０４が設けられており、観察者の耳やこめかみ等に当接させ支持するものにできる。また、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂは、フレーム部１０２からテンプル１０４の部分に付加されているものとしてもよい。

以下、図２等を参照して、頭部搭載型表示装置１００による映像光の導光をするための構造等についての一例を概念的に説明する。なお、映像光の導光を行うための装置は、既述のように、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂ（図１等参照）であるが、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂとは、左右対称で同等の構造を有する。このため、図２Ａでは、第２表示装置１００Ｂについてのみ説明し、第１表示装置１００Ａについては説明を省略する。図２Ａに示すように、第２表示装置１００Ｂは、映像光を形成する画像表示装置８０と、鏡筒部に収納される結像用の投射レンズ３０と、画像表示装置８０及び投射レンズ３０を経た映像光を導光する導光装置２０と、を備える。導光装置２０は、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。

画像表示装置８０は、例えば有機ＥＬ等の自発光型の素子構成される映像素子（映像表示素子）とすることができる。また、例えば透過型の空間光変調装置である映像表示素子（映像素子）のほか、映像表示素子へ照明光を射出するバックライトである照明装置（不図示）や動作を制御する駆動制御部（不図示）を有する構成としてもよい。

投射レンズ３０は、構成要素として、例えば入射側光軸に沿って設置される光学素子（レンズ）を備える投射光学系である。ここでは、投射レンズ３０は、１つのレンズ構成である。なお、当該光学素子は、例えば非軸対称な非球面（非軸対称非球面）で構成され、導光装置２０を構成する導光部材１０の一部と協働して導光部材１０の内部に表示像に対応する中間像を形成することができる。投射レンズ３０は、画像表示装置８０で形成された映像光を導光装置２０に向けて投射し入射させる。

導光装置２０は、既述のように、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。光透過部材５０は、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）であり、導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっている。なお、投射レンズ３０と導光装置２０とを鏡筒部（図示略）に取り付けて一体のユニット化された部品を光学表示ユニットと呼ぶこととする。

導光部材１０は、光学的な機能を有する側面として、第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５を有している。これらのうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが連続的に隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが連続的に隣接する。また、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置されている。第２面Ｓ１２の表面には、ハーフミラー層が付随して設けられている。このハーフミラー層は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）であり、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成され映像光に対する反射率が適宜設定されている。

以下、図２を参照して映像光（ここでは映像光ＧＬとする。）の光路について概略説明する。導光部材１０は、投射レンズ３０から映像光ＧＬを入射させるとともに第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５での反射等により観察者の眼に向けて導光する。具体的には、投射レンズ３０からの映像光ＧＬは、まず、第４面Ｓ１４に入射して第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して全反射され、第３面Ｓ１３に入射して全反射され、第１面Ｓ１１に入射して全反射される。第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射し、第２面Ｓ１２に設けたハーフミラー層を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼又はその等価位置に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光により画像を観察することになる。

光透過部材５０は、既述のように導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっており、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）である。光透過部材５０は、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。第２透過面Ｓ５２は、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１を延長した面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、第２面Ｓ１２に対して接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、導光部材１０の第３面Ｓ１３を延長した面上にある。

導光装置２０は、上述したように導光部材１０により観察者に映像光を視認させるとともに、導光部材１０と光透過部材５０との協働により観察者に歪みの少ない外界像を観察させるものとなっている。この際、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面（視度略０）となっていることで、外界光について、収差等をほとんど生じない。また、同様に、第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とが互いに略平行な平面となっている。さらに、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。以上により、観察者は、光透過部材５０越しに歪みのない外界像を観察することになる。

図２Ｂは、上述した構成の導光装置２０や投射レンズ３０を有する第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００ＢについてのＭＴＦ図である。

図２Ｂから分かるように、本実施形態における映像光の導光を行う光学系は、周辺部では中心に対し半分以下の解像度である。具体的には、中央の映像光に関するＭＴＦ曲線Ｃ１に比べ、画角が５°〜１０°にあるやや周辺側の映像光に関するＭＴＦ曲線Ｃ２や、画角が１５°〜２０°の最外周側の映像光に関するＭＴＦ曲線Ｃ３は、解像度が劣るものとなっている。しかしながら、ＭＴＦ曲線Ｃ２，Ｃ３においても、例えばコントラスト５０％以上の状態を、ＭＴＦ曲線Ｃ２においては、解像度４０ｌｐ／ｍｍ程度、ＭＴＦ曲線Ｃ３においては、解像度２８ｌｐ／ｍｍ程度に維持することで、眼の分解能曲線を上回る解像度を維持できるようなものとなっている。なお、光学系の性能と眼の分解能（視力に相当）との関係について詳しくは後述する。

光学系の性能と人間の眼の性能との関係を説明するための前提として、ここでは、人間の眼に関する特性について説明する。図３は、人間の視覚特性について説明するための図であり、図４Ａは、眼の視野に対する視力について示すグラフである。図３に示すように、眼の並ぶ左右方向に関する人間の視野角（半角）のうち、網膜像が中心窩に映じて解像力が優れた中心視を行える範囲Ｒ１は、約１°程度までであり、視力１.０程度の視力があってもある程度以上の解像が維持できるのは２°程度までで、それ以上の視野角では、急に解像性能は落ちる。また、数字や文字の認識ができる範囲Ｒ２は、約５°程度までである。具体的には、図４Ａの曲線ＬＬに示すように、人間の視力は、視野角が広がるとともに急速に落ちる。

以上のような眼の特性から、解像度良く注視する場合、人間は、眼の中心で見るように身体を動かす。具体的には、注視したい部分を見るときは、視認対象を眼の中心で見るように、まず、眼を回転させて視線を動かし、その後、さらに首を動かして、見たい部分である視認対象が顔の中心軸上にくるように移動させて見ている。

これに対して、本実施形態では、上記眼の視野に対する視力の特性を踏まえて、眼の分解能曲線を上回る解像度を維持するように、画像表示において中心側については、眼において中心視を行える範囲以上の範囲において高解像度を維持しつつ、眼の解像性能が落ちる範囲にある中心から離れた周辺側の範囲では、中心に対し半分以下の解像度ではあるが、眼の解像性能以上の解像度を維持することで、解像度の劣化を感じさせず、十分解像度が高いと感じられる画像を観察者に認識させることを可能にしている。また、後述するように、人間の眼の等の動きに応じた画像処理を行っている。

図４Ｂは、眼の視野に対する視力の特性と頭部搭載型表示装置１００における光学特性との関係を比較するためのグラフである。既述のように、頭部搭載型表示装置１００における光学特性は、図２ＢのＭＴＦ図に示されている。図２Ｂに示し説明したように、例えば人間の眼において解像力が優れた中心視を行える範囲である約１°の範囲においては、対応する中央の映像光に関するＭＴＦ曲線Ｃ１は、非常に解像度の高い状態に維持されている一方、やや周辺側の映像光に関するＭＴＦ曲線Ｃ２や、最外周側の映像光に関するＭＴＦ曲線Ｃ３は、解像度が劣るものとなっている。図４Ｂの曲線Ｋ１は、図２ＢのＭＴＦ図に対応するものである。

以下、図４Ｂに示す各グラフの曲線について説明する。まず、光学系における解像度については、以下のように考えることができる。まず、１６：９画面で２．５ｍ先にある８０インチ相当の画像の画角に対応するものとして、視野角の半角が約２３°であると想定する。この場合において、８０インチで１０８０ｐの画像について必要な解像度に関して、ｌｐ／ｍｍに代えて、ｌｐ／°で表すと、中心軸の近辺（角度０°付近）では５０ｌｐ／°程度が必要となる。すなわちこれより高い解像度（単位：ｌｐ／°）が維持できると、想定した画面の視認に十分なものとなる。本実施形態における光学系では、図２Ｂに示したように、中心軸の近辺では比較的高い解像度を有するが、周辺側では解像度がやや劣るものとなっている。具体的には、図４Ｂにおいて横軸に視野角（半角）を取り、縦軸について左側に目盛りをしたｌｐ／°に沿って本実施形態の光学系の性能を示したものが、曲線Ｋ１である。すなわち、曲線Ｋ１は、図２ＢのＭＴＦ図に相当する性能を表すものである。

また、視力について、例えば視力１．０であるとは、１／６０角度（分）の解像性能（分解能）を有することを意味する。これは、図４Ｂの右側の目盛りで示す解像度（ｌｐ／°）で表現すると、６０ｌｐ／°程度に相当する。しかしながら、図４Ａを参照して説明したように、人間の眼の解像性能は、視野角が大きくなると急には落ちる。この様子を視力１．０が６０ｌｐ／°に相当するものと換算して、図４Ａの曲線ＬＬに相当するものを示したものが、図４Ｂの曲線Ｌ１である。すなわち、図４Ｂでは、図４Ａと同じく横軸に視野角（半角）を取り縦軸を視力として左側に目盛りをする一方、縦軸について、ｌｐ／°について、（視力１．０）＝（６０ｌｐ／°）として右側に目盛りをしたものである。

以上のようにして、図４Ｂでは、人間の眼の解像性能を曲線Ｌ１で表し、光学系における解像性能を曲線Ｋ１で表し、両者を比較可能としている。この場合、曲線Ｋ１が視野角の大きい側すなわち周辺側に向かうほど性能を落としているが、常に眼の性能を示す曲線Ｌ１よりは高い状態を維持していることが分かる。すなわち、頭部搭載型表示装置１００は、想定した眼の視野に対する視力を超える解像度にして画像を表示可能にしている。

このように、人間の眼の視野に対する視力を考慮して、解像度を必要に足るようにある程度以上に維持して画像劣化を観察者に感じさせないようにしつつも、さほど高精度を要しない構成とすることで、光学系に係る負担を軽減することができるものとなっている。上記に例示した場合では、光学系において、特に、周辺側の解像度を半分程度に落としたものにできるので、その分、光学系に採用するレンズ等を削減し軽量化を図るとともに、レンズ面精度も落として良く、安価に構成できる。

図５Ａ及び５Ｂは、図２Ａ及び２Ｂに示した本実施形態の光学系に対する比較例の光学系についての一例を示す図である。

図５Ａに示すように、比較例の光学系では、例えば投射レンズ３０について３つの光学素子（レンズ）を配置した構成等となっている点において、本実施形態の場合と異なっており、これにより、図５ＢのＭＴＦ図を、図２Ｂに示すものと比べて優れていることが分かる。

従来においては、表示される画像の全体に亘って高解像度な画像を形成した状態を維持するような光学系が設けられてきた。このため、例えば図５Ａのように複数（３つ）の光学素子を軸に沿って配置するといった複雑得かつ高精度な構成を要するものとなっていた。なお、比較例の場合での解像度に関しては、図４Ｂにおいて破線で示す曲線Ｋ２で示されている。視野に対する視力の概念を考慮した場合には、オーバースペックであったと考えることができる。

これに対して、本実施形態では、光学系の構成を人間の眼の特性に応じて簡易化することで、構成を簡易化しつつも高解像度な状態で視認させる状態を維持可能なものとなっている。

さらに、本実施形態に係る頭部搭載型表示装置１００では、上記のような人間の眼及び首あるいは頭の動きの性質を利用して、視線で見た方向の映像を首の動き程度の速度で中心に移動させることで、違和感なく見たいところを解像良く見ることができるようにしている。

以下、図６及び図７を参照して、人間の眼及び首あるいは頭の動きに応じた頭部搭載型表示装置１００における画像制御の動作について一例を説明する。図６Ａは、頭部搭載型表示装置１００における画像制御の動作について一例を説明するための図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す状況での画像制御の動作における表示画像と視線の関係を説明するための図である。なお、図６Ａにおいて、左右の眼ＥＹ１，ＥＹ２は、観察者の眼を示すものであり、図６Ｂにおける眼ＥＹは、左右一対の眼ＥＹ１，ＥＹ２の眼の様子を代表して示している。眼ＥＹあるいは、左右の眼ＥＹ１，ＥＹ２は、観察者の眼の位置や視線の方向等の眼の動き等を説明するための図である。すなわち、図６Ｂは、図６Ａのような状況下において各眼において視認される画像の表示領域である画像表示領域ＤＤと、眼ＥＹの視線方向ＧＤとの関係を概念的に示している。さらに、ここでは、画像表示領域ＤＤのうち、中心側（中央側）の比較的解像度の高い領域を第１画像表示領域Ｄ１とし、周辺側の比較的解像度の低い領域を第２画像表示領域Ｄ２としている。第１画像表示領域Ｄ１の形状については、ここでは、円形状としているが、種々の形状が考えられる。

図６Ａ等に示すように、本実施形態に係る頭部搭載型表示装置１００は、図１等を参照して説明した光学系のほか、各種センサー部や、制御部を有する。具体的には、頭部搭載型表示装置１００は、各種のセンサーとして、視線を検出する視線検出部である視線センサーＳＳと、姿勢を検出する姿勢検出部である姿勢センサーＧＳと、視線センサーＳＳや姿勢センサーＧＳでの検出結果に基づいて画像制御を行う画像制御部である制御装置ＣＲとを備える。なお、制御装置ＣＲは、画像表示装置８０の駆動制御を行うことで、画像制御を可能にしている。

視線センサーＳＳは、例えば、発光部ＥＥと受光部ＲＲとを有しており、発光部ＥＥから眼ＥＹ１，ＥＹ２に弱い赤外光を当てて網膜と角膜の反射光を受光部ＲＲで捉えることにより、視線方向を検出し、視線検出部として機能させることが考えられる。視線センサーＳＳによる視線検出の具体的方法については、種々知られているが、基本原理としては、眼を構成する部分のうち目頭や角膜反射といった動かない部分を基準として、虹彩や瞳孔等のように動く部分を捉えることで、視線の検出が可能となる。

姿勢センサーＧＳは、例えばジャイロセンサー等により構成され、加速度等を検出して観察者の姿勢や動き等を把握可能にする、すなわち頭部搭載型表示装置１００自身の姿勢や動き等を把握可能にする姿勢検出部である。

制御装置ＣＲは、視線センサーＳＳにより観察者の眼ＥＹ１，ＥＹ２の動きを捉えるとともに、眼ＥＹ１，ＥＹ２の動きが所定の角度以上であった場合には、これに応じた表示制御を行う。ここでは、特に、画像の変化すなわち画像表示装置８０の駆動制御のしかたを、姿勢センサーＧＳでの検出結果に基づいて定めるものとしている。

ここでは、図６Ａに示すように、虚像としての画像ＩＭに対して垂直で、左右一対構成の頭部搭載型表示装置１００の光学系の中心を通る軸であって観察者の左右の眼ＥＹ１，ＥＹ２の間すなわち平面視で鼻ＮＳの中央付近を通る軸を姿勢基準軸ＰＸ１とする。姿勢基準軸ＰＸ１は、図６Ａに対応する図６Ｂにおいては、頭部搭載型表示装置１００の光学系において正面方向として想定される視線基準軸ＧＸ１と対応関係にある。視線基準軸ＧＸ１は、頭部搭載型表示装置１００の光学系を構成する際に、標準的な観察者の眼の位置や視線方向を想定して想定した眼にとっての視線方向に画像の中心がくるように設定された軸であり、光学系の光軸に相当する。一方、姿勢基準軸ＰＸ１は、上記のような標準的な姿勢で視認される虚像としての画像ＩＭに対して垂直で想定された眼の高さ位置で左右の眼の中間位置に想定される軸である。図６Ａに示すように破線の矢印で示す左右の眼ＥＹ１，ＥＹ２の視線方向ＧＤが、正面あるいは略正面にあるときに、虚像としての画像ＩＭの中心に視点が向くように構成されている。なお、姿勢検出部である姿勢センサーＧＳは、例えば姿勢基準軸ＰＸ１等の動きを捉えて検知するものと考えることができる。

これらの軸ＰＸ１，ＧＸ１は、言い換えると、頭部搭載型表示装置１００の光学系によって形成される画像の装置内における位置を示す基準である、あるいは光学設計時における基準であるとも言える。具体的には、観察者の眼ＥＹ１，ＥＹ２が、標準的な位置にあると想定した場合、自然に正面を向いた時の視線方向ＧＤは、図６Ａに示すように、平面視において姿勢基準軸ＰＸ１に平行で、眼ＥＹ１，ＥＹ２を示す各眼ＥＹは、図６Ｂに示すように、視線基準軸ＧＸ１に沿って虚像としての画像中心ＣＴに向くことで、観察者は、画像中心ＣＴを基準に約１°の範囲において解像力が優れた中心視を行えることになる。

頭部搭載型表示装置１００では、上記を踏まえて、図６Ｂに示すように、画像表示領域ＤＤにおいて、光学系の光軸である視線基準軸ＧＸ１上の画像中心ＣＴから同心円状に広がり範囲であって、半画角θが５°あるいは５°以上の角度（例えば１０°）となる範囲内となる中心側を第１画像表示領域Ｄ１とし、第１画像表示領域Ｄ１における解像度を、周辺側すなわち第１画像表示領域Ｄ１の外側となる第２画像表示領域Ｄ２における解像度よりも高いものとなるように光学的な設計がなされている。第１画像表示領域Ｄ１での解像度の程度については、例えば文字や数字が画像表示された場合にこれを読解できる程度の解像度を維持する程度にＭＴＦ値を維持することができるようにすることが考えられる。

第１画像表示領域Ｄ１は、観察者の解像力が優れた中心視を行える角度範囲（１°程度）よりも大きい角度範囲となっていることで、良好な状態と感じさせる画像を視認させることができる。また、第１画像表示領域Ｄ１は、半画角θが５°以上の角度となっていることで、観察者が数字や文字の認識ができる範囲に相当する範囲について解像度が高い状態を維持し、例えば観察者が首を動かくことなく眼だけを動かして文字を読む、といった態様において必要に足る解像度を確保している。

一方、第２画像表示領域Ｄ２については、第１画像表示領域Ｄ１と比較すると劣化があるものの図４Ｂを参照して説明した人間の眼の視野に対する視力よりも優れた状態に解像度を維持することで、観察者に解像度の劣化を意識させにくいものにできる。すなわち、第２画像表示領域Ｄ２に表示されるような周辺画像の解像度は、図４Ｂのような眼の視野に対する視力を想定し、これを超える解像度に維持する。

しかしながら、人間の眼は、常に正面を向いてはおらず、その視線方向は変化する。例えば本を読む場合等のように、ある程度の視野角度範囲内に文字や数字がありそれらを読解する時には、文字等のある範囲内で小さな変化をすると考えられる。この場合、例えば視線方向の角度変化は５°程度であると考えられ、眼だけが動き首や頭は全く動かないかほとんど動かないと考えられる。一方、例えば視線を大きく変えて今までとは別なところを見るといった視線方向の角度変化が５°以上となる大きな変化をする場合、まず、瞬時に眼を回転させて視線方向を変化させ、遅れて首を動かして、見たい視認対象が顔の中心軸上すなわち図６Ａで言うところの姿勢基準軸ＰＸ１上にその中心がくるように眼や首あるいは頭を移動させる。

本実施形態では、上記のような動作を踏まえ、視線検出部である視線センサーＳＳによって、所定角度を超える視線方向の変化として、視線方向の角度変化が５°以上となる大きな変化をした場合、これに応じて、画像制御部である制御装置ＣＲによって画像表示部を構成する画像表示装置８０の表示態様を変化させている。特に、本実施形態では、制御装置ＣＲは、姿勢検出部である姿勢センサーＧＳにより検出される姿勢の変化に対応して表示態様を変化させている。

以下、図７を参照して、図６に示した頭部搭載型表示装置１００における観察者の動きに対する画像制御の動作について一例について説明する。図７において図６Ａに対応する状態Ａ１〜Ａ３については、状態Ａ１が、観察者が眼ＥＹ１，ＥＹ２だけを動かして視線方向を変えた状態を示し、状態Ａ２が、観察者が眼ＥＹ１，ＥＹ２を動かした後に視線方向を変えた方向に向かって首あるいは頭を途中まで動かした状態を示し、状態Ａ３が、首あるいは頭を動かし終えて再び観察者が眼ＥＹ１，ＥＹ２の視線方向が顔の中心軸と揃って図６Ａに示したものと同等になった状態を示している。また、図７において、状態Ｂ１〜Ｂ３は、図６Ｂに対応するものであって、かつ、上記した状態Ａ１〜Ａ３の各状態における観察者の眼ＥＹの視線方向と画像表示態様の変化との関係を示す図である。

図７に示すように、まず、状態Ａ１，Ｂ１に示すように、観察者が眼ＥＹ１，ＥＹ２だけを動かして視線方向ＧＤが、姿勢基準軸ＰＸ１や視線基準軸ＧＸ１に対して５°以上角度差ができて傾いた状態となると、視線方向ＧＤの先すなわち観察者の中心視の方向は、第１画像表示領域Ｄ１から外れ、周辺側である第２画像表示領域Ｄ２に向かう。しかしながら、その後は、状態Ａ２，Ｂ２に示すように、観察者が首あるいは頭を動かすので、それに伴い頭部搭載型表示装置１００そのものが動く。すなわち、視線方向ＧＤの姿勢基準軸ＰＸ１や視線基準軸ＧＸ１に対する角度差が少なくなり、視線方向ＧＤの先が第１画像表示領域Ｄ１内に入ってくる。そして、状態Ａ３，Ｂ３に示すように、観察者が首あるいは頭を動かし終えると、視線方向ＧＤが姿勢基準軸ＰＸ１や視線基準軸ＧＸ１の方向と再び揃った状態すなわち図６Ａ及び６Ｂに示した状態に戻る。

以上のような眼や首等の動きにおいて、画像の表示態様を変化させる場合、例えば画像コンテンツ等に応じて種々の変化のさせ方が考えられる。例えば、図示の例では、画像表示領域ＤＤにおいて、十字のマークＭＫをできるだけ眼ＥＹの視線方向ＧＤ上にあるかのように見せる態様を示している。具体的に説明すると、まず、前提として、通常の表示状態においては、例えば画像表示領域ＤＤの中心にマークＭＫを表示する。すなわち、観察者が眼ＥＹ１，ＥＹ２の視線方向ＧＤが自然に前を向いた状態であれば、マークＭＫが画像の中心にあるものとして視認される。一方、状態Ｂ１に示すように、眼ＥＹ１，ＥＹ２の視線方向ＧＤについて角度変化が５°以上となる大きな変化があったことが、視線センサーＳＳによって検出されると、制御装置ＣＲは、姿勢検出部である姿勢センサーＧＳにより検出される姿勢の変化を確認する。すなわち、状態Ａ１から状態Ａ２への変化について確認する。この結果、眼ＥＹ１，ＥＹ２の視線方向ＧＤの先が、状態Ｂ２に示すように、第１画像表示領域Ｄ１内になったことに伴い、十字のマークＭＫを視線方向ＧＤの先となる位置に表示させるように、制御装置ＣＲは、画像表示装置８０の表示態様を変化させ、引き続き姿勢センサーＧＳにより検出される変化に合わせてマークＭＫを徐々に元の画像中心位置へと動かすように画像表示装置８０に画像処理を行わせる。以上により、観察者に十字のマークＭＫが視線の中心にあり、かつ、高解像度の状態で視認できるように維持できる。

なお、上記画像処理は、ある画像を常に視線の中心にあるかのように見せるための一例であり、その他にも種々の制御が考えられる。例えば、マークＭＫは、外界像に対して常に同じ位置にあるかのように見せるように画像処理を行うものとしてもよい。また、例えば首や頭の動きを検出した上でこれらの動きよりもわざとやや遅れて画像を変化させる等の画像処理であってもよい。なお、マークＭＫの形状や位置は一例であり、十字以外の他の画像や形状であってもよい。また、マークＭＫのようなものによって視線方向を表すものとしてもよい。マークＭＫ等の視線方向を表す画像を表示しない場合には、例えば中心領域から視線が出たことを認識させるための画像の表示や色の変更等をしてもよい。

ただし、いずれの表示態様の変化を行う場合においても、視線の移動がある場合において、視線の動きのみに合わせるのではなく、視線の動きを検出してこれを踏まえつつ首や頭の動きを検出してこれらに応じて画像の表示態様を変化させることで、観察者にとってより自然で負担の無い画像変化を生じさせることができる。

なお、上記のような場合において、視線方向ＧＤの変化が５°未満の小さなものであり視線方向ＧＤの先が第１画像表示領域Ｄ１内にとどまる場合には、観察者の動作が、視線のみが動き、首や頭は動かないといった動作になると考えられるため、上記のような画像表示の変化は行わず、そのままの状態で表示を続けることができる。すなわち、この場合、制御装置ＣＲは、視線センサーＳＳによる検出結果が５°未満の小さな変化であれば、姿勢センサーＧＳによる検出に伴う画像処理は特に行わない。

さらに、画像コンテンツに関して、例えば映画、テレビのような画面を固定してみる映像媒体の場合、視線に伴う画面移動は行わないのが通常である。したがって、この場合、画面移動を制限する。以上のように画像コンテンツによって画面移動を制限する。また、表示範囲が大きい場合には、上記のような画像コンテンツの場合、表示エリアを所定範囲以下（例えば８０インチ相当以下）にするなど画面内における大きさも画像コンテンツにより変更してもよい。

また、移動に伴い、画像が欠ける等の場合には、これを補うべく再描画を行うものとしてもよい。あるいは、その箇所については、シースルーにより外界のみが見える状態としてもよい。

以上のように、本実施形態の頭部搭載型表示装置１００では、画像の形成及び表示を行う第１表示装置１００Ａあるいは第２表示装置１００Ｂにおいて、中心解像度を周辺解像度よりも高い画像とし、必ずしも周辺解像度についてまで高解像度のものを求めることを要しないものとする一方、制御装置ＣＲでは、視線センサーＳＳにおいて検出された視線の変化に応じて第１表示装置１００Ａあるいは第２表示装置１００Ｂを構成する画像表示装置８０での表示態様を変化させる。これにより、頭部搭載型表示装置１００の簡易小型化を可能としつつ、良好な画像視認を維持できる。すなわち、以上のような方法を採ることで、上記のように、光学系において周辺側の解像度を落とした構成としても、十分解像度が高いと感じる画像を観察者に認識させることができる。

〔第２実施形態〕
以下、図８を参照して、第２実施形態に係る頭部搭載型表示装置について説明する。本実施形態では、ホログラム素子を利用して画像を表示する頭部搭載型表示装置である点において、第１実施形態と異なっている。なお、左右一対の表示装置で構成されるが、どちらか一方のみでも表示装置として成立すること等については、第１実施形態の場合と同様であるので、図８に例示する本実施形態に係る頭部搭載型表示装置２００においても、左側のもののみ示し、右側のものについては、図示及び説明を省略する。

本実施形態に係る頭部搭載型表示装置２００において、表示装置２００Ｂは、映像光を形成する画像表示装置８０と、例えば鏡筒部に収納される複数のレンズで構成される結像用の投射レンズ２３０と、画像表示装置８０及び投射レンズ２３０を経た映像光を導光する導光装置２２０と、を備える。導光装置２２０は、回折光学系２４０と、複数のプリズム部で構成される屈折光学系２５０と、反射光学系であるミラー２５１とで構成される。これらのうち、回折光学系２４０は、一対のホログラム素子である回折光学部材２４０ａ，２４０ｂで構成されている。

一般に、ホログラムでは、波長に対する回折角の感度が高く、波長に対する表示ホログラムの補償を行うため補償ホログラムを用いる。上記の場合では、光射出側に位置する回折光学部材２４０ａが表示ホログラムであり、回折光学部材２４０ｂは、回折光学部材２４０ａの補償ホログラムとして機能している。一対の回折光学部材２４０ａ，２４０ｂが、表示ホログラムとその補償ホログラムとして機能するためには、その性質を打ち消すべく、ほぼ対称な特性をもたせる必要がある。なお、補償に関しては、ＯＬＥＤ、ＬＥＤのようなものを光源とする場合はもとより、半導体レーザー等を光源とする場合であっても、温度による波長シフト等で回折角が変化するため、補償が必要となる。

これに対して、本実施形態では、例えば表示ホログラムである回折光学部材２４０ａが曲面であるのに対し、補償ホログラムである回折光学部材２４０ｂは全体又は一部が平面である。通常、このような補償ホログラムにすると、例えば中心部は厳密に保障されるが周辺部に行くと補償しきれず、ぼけた画像となる。しかし、本実施形態では、周辺部の画像については、その解像度を中心側の半分程度に維持すれば目的に足る画像表示を行える。保障ホログラムの形状が平面であれば、光学系の作製が非常に容易になり、低コストが実現できる。あるいは、表示用ホロを曲面にする等によって、大画面化をすることも考えられる。

本実施形態においても、頭部搭載型表示装置の簡易小型化を可能としつつ、良好な画像視認を維持できる。すなわち、以上のような方法を採ることで、上記のように、光学系において周辺側の解像度を落とした構成としても、十分解像度が高いと感じる画像を観察者に認識させることができる。特に、本実施形態では、ホログラムの作製における簡易化を図ることができる。

〔第３実施形態〕
以下、図９を参照して、第３実施形態に係る頭部搭載型表示装置について説明する。本実施形態では、画像表示部を構成する画像表示装置として例えば液晶パネル等で構成される画素マトリクスを採用し、特に、画素マトリクスを構成する複数の画素について、中心側の画像表示領域すなわち第１画像表示領域に対応する画素と周辺側の画像表示領域すなわち第２画像表示領域に対応する画素とで、画素の構造又は制御が異なっている点において、第１実施形態等と異なっている。

図９は、本実施形態に係る頭部搭載型表示装置を構成する画像表示装置のパネルの構造について一例を説明するための図である。図示のように、本実施形態の画像表示装置３８０は、第１画像表示領域に対応する多数の中心側画素ＣＰ，ＣＰ…については、個々の画素ＣＰ，ＣＰ…が個別に駆動されている。一方、第２画像表示領域に対応する多数の周辺側画素ＰＰ，ＰＰ…については、隣接する複数画素を一纏めにして駆動されている。具体的には、図示において点線部ＰＰｂで示すように、４つの画素ＰＰ，ＰＰ、ＰＰ，ＰＰを１画素分として纏めて同じ動作で駆動している。すなわち、中心側に比べて４倍の大きさの画素になっている。なお、図９は、パネルの構造を示す図であるが、表示される画像との対応関係から、画像表示装置に基づいて形成される画像を表示する画像表示領域ＤＤを示すものと捉えることもできる。本実施形態の変形例として、画像表示領域ＤＤのうち周辺側である第２画像表示領域Ｄ２を構成する画素は、元々大きな画素であるものとしてもよい。すなわち、点線部ＰＰｂで囲まれた範囲が一画素となるようなパネルであってもよい。ただし、第２画像表示領域Ｄ２を構成する画素で形成される画像についても、視野角に対する視力に応じて必要な解像度以上に保てる範囲で纏めて駆動させている。以上により、画像表示装置におけるパネル駆動負荷を減らすことができる。なお、元々大きな画素にするといった画素の構造による方法ではなく、４つの画素を１画素分として纏めて同じ動作をさせるといった制御によって画像形成或いは表示を行う場合には、制御の態様によって、画像表示領域ＤＤのうち相対的に解像度の高い第１画像表示領域Ｄ１の範囲や相対的に解像度の低い第２画像表示領域Ｄ２の範囲を適宜調整するものとしてもよい。また、図示の例では、第１画像表示領域Ｄ１は、矩形の領域となっているが、これに限らず、中心側画素ＣＰと周辺側画素ＰＰとの配置を適宜調整することで種々の形状に設定できる。

また、上記では、周辺側において４つの画素を一纏りとして処理しているが、これに限らず、例えば４画素未満（例えば、２つの画素）を一纏りとして処理してもよく、４画素より多い画素（例えば、９つの画素）一纏りとして処理してもよい。

本実施形態においても、頭部搭載型表示装置の簡易小型化を可能としつつ、良好な画像視認を維持できる。すなわち、以上のような方法を採ることで、上記のように、光学系において周辺側の解像度を落とした構成としても、十分解像度が高いと感じる画像を観察者に認識させることができる。特に、本実施形態では、画像表示装置におけるパネル駆動負荷を低減できる。

〔第４実施形態〕
以下、図１０を参照して、第４実施形態に係る頭部搭載型表示装置について説明する。本実施形態では、領域走査による画像表示を行う頭部搭載型表示装置である点において、第１実施形態等と異なっている。

図１０は、本実施形態に係る頭部搭載型表示装置での描画について一例を説明するための図である。本実施形態では、図示のように、ＭＥＭＳ（図示略）によって被照射領域ＩＤへのレーザー光ＬＳのビームスキャン等で、被照射領域ＩＤの画像表示領域ＤＤ上の走査による画像形成及び表示を行う。この際、画像表示領域に応じて走査速度を調整している。具体的には、ビームスキャン等で表示する場合において、被照射領域ＩＤの中心側すなわち第１画像表示領域Ｄ１での１画素駆動周期よりも周辺側すなわち第２画像表示領域Ｄ２での１画素駆動周期を長くして楕円描画させて、例えば図示のように、走査方向（左右方向）に対して垂直である上下方向に隣接する２つの楕円画素で１画素表示する。

また、ビームスキャン等で表示する場合においては、走査速度の調整によって、走査光の色を調整する処理を併せて行うものとしてもよい。例えば、中央側の領域では走査速度を遅くし、周辺側の領域では走査速度を早くするように走査速度を変化させることで、中央側では走査光の観察者の眼に入る光量が多くなり、色の強度を高くし、周囲側では観察者の眼に入る光量が減り、中央側に比べて色の強度を相対的に低下させてもよい。あるいは、例えば光源側での調整等によって、走査光の色を調整する処理のみを、解像度のための走査速度の調整とは別個に行うものとしてもよい。また、上記した走査速度と、光源の光量の調整による色調整とを組みわせてもよい。

本実施形態においても、頭部搭載型表示装置の簡易小型化を可能としつつ、良好な画像視認を維持できる。すなわち、以上のような方法を採ることで、上記のように、光学系において周辺側の解像度を落とした構成としても、十分解像度が高いと感じる画像を観察者に認識させることができる。また、本実施形態の場合、ビームスキャンの制御によっては、画像表示領域ＤＤのうち相対的に解像度の高い第１画像表示領域Ｄ１の範囲や相対的に解像度の低い第２画像表示領域Ｄ２の範囲を適宜調整するものとしてもよい。

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の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において実施することが可能である。

上記において、例えば図１１に示すように、外界像ＷＯに対して画像を重畳させるシースルーを表示した場合において、例えば高解像度な中央側の画像として表示されるものであって通常の画像ＤＩ１については、上述のように、姿勢の変化に応じて表示態様を変えたり変えなかったり種々の表示の仕方を可能とする一方で、画像コンテンツによっては、画像表示領域中において、常に同じ位置に表示させたい場合ある。例えば、左方向指示の画像ＥＤ１や右側において近くに人がいることを示し注意を喚起する表示の画像ＥＤ２といったものは、常に周辺側の決まった位置に表示され移動しない画像としたい。このように移動させたくない部分の字の大きさ、マーク等は、解像度の低い周辺側に配置される場合を考慮して画像ＤＩ１のような高解像度の箇所での表示と比較して文字等の大きさ（太さ）を例えば２倍以上の画像とすることが考えられる。以上のように、視線を移動しても、注意喚起等を表示する領域は固定されて動かないものとし、さらに、このように安全にかかわる表示等は記号文字を大きくすることで、低解像であっても十分に表示できるようにする。これにより、たとえ視線を異なる方向に移動させて視認能力が劣る状態となっている時でも安全情報の表示を、直ぐに気づくことができる。

また、例えば図１２に概念的に示すように、パソコン画面のうち作業エリアＳＡにおいて、丸で示した部分Ｐ１での作業のため視線方向が部分Ｐ１を中心とするように移動した場合と、三角で示した部分Ｐ２での作業のため視線方向が部分Ｐ２を中心とするように移動した場合とでは、表示態様を変更する。すなわち、作業に応じて、画像の中心に部分Ｐ１が来たり、部分Ｐ２が来たりするように画像処理をする。一方、パソコン画面等のツールバー等周辺に配置した部分ＰＰＸは、例えば画像表示領域中の周辺側に配置し、視線移動させた場合においても移動しない画像とするようにしてもよい。以上のように、表示内容によってエリアごとに画像の表示変化の態様を異なるものとしてもよい。なお、上記のように作業に応じて中央側の画面が移動しても、解像度の低いエリアにおいて、アイコンツールバーは欠けることなく存在させることで、アイコンの切り替え、ツールバー表示の時間などの表示は認識できるようにしておく。

なお、画像コンテンツについては、上述した映画、テレビのような画面の表示や、ＰＣ上でのデスクワーク画面の表示やアイコンの表示、あるいは車等における各種情報表示といったものに限らず、種々のコンテンツが対象となり得る。

また、上記の説明では、画像光と外界光とを重畳させる態様についてのみ説明しているが、例えば重畳させずに画像光のみにする態様と外界光のみにする態様とを切り替えて観察することができる虚像表示装置において適用してもよい。

また、例えば、図１３において、画像表示装置あるいは画像表示装置に基づいて形成される画像を表示する画像表示領域の一例について概念的に示すように、画像表示装置４８０は、通常の画像表示領域ＤＤのさらに周辺側に拡張表示領域ＤＤＥを有し、拡張表示領域ＤＤＥも合わせて表示制御を行うものとしてもよい。この場合、例えば拡張表示領域ＤＤＥをフルカラーＬＥＤの素子ＬＥを複数配置して構成する等が考えられる。この場合、画像表示領域ＤＤのうち周辺側の第２画像表示領域Ｄ２が拡張されることに等しくなる。

また、本願発明の技術を、ディスプレイと撮像装置とで構成されるいわゆるビデオシースルーの製品に対応させるものとしてもよい。

また、上記において、画像表示装置８０としては、種々のものを利用可能であり、例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。

上記の説明では、導光部材１０等が眼の並ぶ横方向に延びているが、導光部材１０を縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、導光部材１０は、直列的ではなく並列的に平行配置された構造を有することになる。

また、上記において、投射レンズを構成する光学素子（レンズ）の枚数や、導光装置等を構成するプリズム等のリレー光学系の有無や構成部品の個数については、種々の場合があり得る。

また、図９を参照して説明した画素の大きさについて、例えば第２画像表示領域Ｄ２において中心側から周辺側に行くにつれて複数段階で徐々に大きくするように変化させるものとしてもよい。同様のことは、例えば図１３の第２画像表示領域においても適用できる。

また、視線センサーＳＳによる視線方向の検出について、両眼それぞれの状態から使用者の視線方向を推定する場合以外に、例えば、利き眼のみの視線方向を検出したり、視線方向が左右のどちらに移動しているかで視線方向を検出対象とする眼を切り替えたり、片眼のみを視線方向を検出の対象としたりするものとしてもよい。

Ａ１-Ａ３…状態、Ｂ１-Ｂ３…状態、Ｃ１-Ｃ３…曲線、ＣＰ…画素、ＣＲ…制御装置（画像制御部）、ＣＴ…画像中心、Ｄ１…第１画像表示領域、Ｄ２…第２画像表示領域、ＤＤ…画像表示領域、ＤＤＥ…拡張表示領域、ＤＩ１…画像、ＥＤ１…画像、ＥＤ２…画像、ＥＥ…発光部、ＥＹ…眼、ＥＹ１，ＥＹ２…眼、ＧＤ…視線方向、ＧＬ…映像光、ＧＳ…姿勢センサー、ＧＸ１…視線基準軸、ＩＭ…画像、Ｋ１，Ｋ２…曲線、Ｌ１…曲線、ＬＬ…曲線、ＬＥ…素子、ＭＫ…マーク、ＮＳ…鼻、Ｐ１…部分、Ｐ２…部分、ＰＰ…画素、ＰＰｂ…点線部、ＰＸ１…姿勢基準軸、Ｒ１，Ｒ２…範囲、ＲＲ…受光部、Ｓ１１-Ｓ１５…面、Ｓ５１-Ｓ５３…透過面、ＳＡ…作業エリア、ＳＳ…視線センサー（視線検出部）、ＷＯ…外界像、θ…半画角、１０…導光部材、２０…導光装置、３０…投射レンズ、５０…光透過部材、８０…画像表示装置（画像表示部）、１００…頭部搭載型表示装置、１００Ａ…第１表示装置（画像形成光学系）、１００Ｂ…第２表示装置（画像形成光学系）、１０１ａ，１０１ｂ…光学部材、１０２…フレーム部、１０２ａ…中央部、１０２ｂ…支持体、１０２ｃ，１０２ｄ…周辺部、１０２ｐ…本体部分、１０４…テンプル、１０５ａ，１０５ｂ…像形成本体部、１０５ｄ…外装部材、２００…頭部搭載型表示装置、２００Ｂ…表示装置（画像形成光学系、画像表示部）、２２０…導光装置、２３０…投射レンズ、２４０…回折光学系、２４０ａ，２４０ｂ…回折光学部材、２５０…屈折光学系、２５０ａ，２５０ｂ…プリズム部、２５１…ミラー、３８０…画像表示装置（画像表示部）、４８０…画像表示装置（画像表示部）

Claims (12)

1. 中心側の画像表示領域に周辺側の画像表示領域よりも解像度の高い画像を表示する画像表示部と、
   視線を検出する視線検出部と、
   前記視線検出部において所定角度を超える視線方向の変化を検出した場合に、前記画像表示部の表示態様を変化させる画像制御部と
   を備える頭部搭載型表示装置。
2. 前記画像表示部は、周辺側の画像表示領域における周辺解像度を、想定した眼の視野に対する視力を超える解像度にして画像を表示する、請求項１に記載の頭部搭載型表示装置。
3. 前記画像表示部は、前記中心側の画像表示領域として、眼の視線方向に対応する視線基準軸に対して５°以上の角度範囲の中心画像を表示する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
4. 装置の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、
   前記画像制御部は、前記視線検出部により５°以上の視線方向の変化を検出した場合に、前記姿勢検出部により検出される姿勢の変化に対応して前記画像表示部の表示態様を変化させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
5. 前記画像制御部は、画像コンテンツによって視線方向の変化に伴う前記画像表示部の表示態様の変化のさせ方を変更する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
6. 前記画像表示部は、画素マトリクスを有し、
   前記画素マトリクスを構成する複数の画素について、中心側の画像表示領域に対応する画素と周辺側の画像表示領域に対応する画素とで、画素の構造又は制御が異なっている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
7. 前記画像表示部は、前記画素マトリクスにおいて、中心側の画像表示領域に対応する画素について一画素ごとに駆動し、周辺側の画像表示領域に対応する画素について隣接する複数画素を一纏めにして駆動する、請求項６に記載の頭部搭載型表示装置。
8. 前記画像表示部は、領域走査による画像表示を行い、画像表示領域に応じて走査速度を調整する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
9. 前記画像表示部は、ホログラム素子を用いて画像を表示する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部搭載型表示装置。
10. 眼の視野に対する視力の変化に応じて中心側と周辺側とで異なる解像度の画像を形成する画像形成光学系であって、
    眼の視線方向に対応する視線基準軸に対する所定角度範囲内の中心画像の解像度は、前記所定角度範囲外の周辺画像の解像度よりも高く、
    前記周辺画像の解像度は、想定した眼の視野に対する視力を超える解像度にする、画像形成光学系。
11. 前記視線基準軸に対して５°以上の角度範囲の中心画像を表示する、請求項１０に記載の画像形成光学系。
12. 請求項１０及び１１のいずれか一項に記載の画像形成光学系を備える頭部搭載型表示装置。

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