JP5886896B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

映像を表示する表示部と、複数のレンズなどの光学素子を用いて表示部に表示された映像を投影する投影部と、を含む投影ユニットと、投影部から投影された光を観視者の眼へ向けて反射する反射部（コンバイナ）などを有する表示装置がある。例えば、このような表示装置は、眼鏡型表示装置として用いられる。反射部は、眼鏡レンズと一体に設けられ、例えば反射部と眼鏡フレームとの相対的配置は固定される。眼鏡型表示装置においては、反射部と観視者の眼との相対的位置が、観視者によって変化する場合がある。このため、観視者から見た像の位置が、観視者ごとに変化する場合がある。観視者の眼の位置に応じて、像が表示される位置を調整し、見易い表示を得ることが望まれる。

特開２００３−４６９０３号公報

本発明の実施形態は、見易い表示装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、位置制御部と、保持部と、投影ユニットと、反射部と、画像補正部と、を含む表示装置が提供される。前記投影ユニットは、前記位置制御部を介して保持部に保持され、画像情報を含む光を出射する。前記反射部は、前記保持部に保持され、前記投影ユニットから出射される前記光の少なくとも一部を反射させる。前記画像補正部は、前記投影ユニットと前記反射部との相対的配置に関する位置情報に基づいて、前記画像情報となる対象画像を補正して前記画像情報を生成する。前記保持部に対する前記反射部の位置は、固定されている。前記位置制御部によって、前記投影ユニットと前記反射部との相対的配置が可変である。前記保持部は、観視者の頭部に装着可能である。
本発明の別の実施形態によれば、保持部と、投影ユニットと、反射部と、画像補正部と、を含む表示装置が提供される。前記投影ユニットは、前記保持部に保持され、画像情報を含む光を出射する。前記反射部は、前記保持部に保持され前記投影ユニットから出射される前記光の少なくとも一部を反射させる。前記画像補正部は、前記投影ユニットと前記反射部との相対的配置に関する位置情報に基づいて、前記画像情報となる対象画像を補正して前記画像情報を生成する。前記保持部は、観視者の頭部に装着可能である。

第１の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。 位置制御部を示す模式図である。 第２の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 表示装置の動作を示す模式図である。 画像補正部を示すブロック図である。 実施形態に係る表示装置を示す模式図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、第１の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図１に表したように、表示装置１００は、投影ユニット１２５と、反射部１３０と、回路部１４０と、保持部３２０と、を含む。

例えば、回路部１４０は、屈曲可能なケーブル１４５によって表示部１１０と電気的に接続されている。回路部１４０から表示部１１０に画像情報が入力される。
表示部１１０は、複数の画素１１０ｅを含む。複数の画素１１０ｅは、平面上に並べて設けられる。表示部１１０は、画像情報を含む光Ｌ１を出射する。表示部１１０は、映像を表示するディスプレイである。画像情報を含む光は、光学部１２０へ向けて出射される。ディスプレイには、例えば、液晶、有機ＥＬまたはリキッドクリスタルオンシリコン（Liquid Crystal On Silicon）などが用いられる。但し、実施形態は、これらに限定されない。

光学部１２０は、表示部１１０の複数の画素１１０ｅから出射された光Ｌ１の光路上において、表示部１１０と反射部１３０との間に設けられる。光学部１２０は、少なくとも１つ以上の光学素子を含む。光学部１２０は、入射した光Ｌ１を投影する投影部である。光学素子には、レンズ、プリズム、またはミラーなどを用いることができる。光学部１２０は、例えば、光Ｌ１の少なくとも一部の進行方向を変化させる。このようにして、投影ユニット１２５は、画像情報を含む光を反射部１３０へ向けて出射する。なお、複数の光学素子を用いた場合、それらは直線上に配置されていなくてもよい。
反射部１３０は、光学部１２０を通過した光Ｌ１の少なくとも一部を反射する。例えば、反射部１３０は、観視者８０の瞳孔１５０に向けて、光学部１２０を通過した光を反射する。反射部１３０によって反射された光は、瞳孔１５０から見て、虚像として像１７１を形成する。このようにして、観視者８０は、像を見ることができる。

この例では、投影ユニット１２５内において、表示部１１０と光学部１２０との相対的配置は固定されている。なお、表示部１１０と光学部１２０との相対的配置は、画像を投影する機能を損なわない程度に可変であってもよい。例えば、投影ユニット１２５内において表示部１１０と光学部１２０とがネジで取り付けられている。ネジの締め具合を調整することで、表示部１１０と光学部１２０との相対的な距離や、互いになす角を調整することができる構成であってもよい。表示部１１０と光学部１２０との間の距離を調整することで、観視者８０から見た虚像までの距離を変化させることができる。例えば、顔の１ｍ先に見えていた像を２ｍ先に移動させることができる。

反射部１３０は、例えばコンバイナであり、外界から反射部１３０へ入射した光の一部を透過させる。これにより、観視者８０は、反射部１３０を通して外界を観視することができる。反射部１３０は、第１面１１ｐに沿って設けられている。例えば、第１面１１ｐに複数の微細な反射面を並列に配置し、反射部１３０とする。第１面１１ｐは、平面であっても曲面であってもよい。反射面のそれぞれは、例えばハーフミラーであり、入射した光の少なくとも一部を反射させる。反射面のそれぞれは、第１面１１ｐに対して傾斜しており、反射面同士の間には、段差が形成される。反射面と第１面１１ｐとのなす角は、投影部１２０の光軸と、想定される瞳孔１５０との位置関係によって定まる。これにより、例えば、光の反射角度を調整することができる。反射部１３０は、複数の反射面及び複数の段差によって形成されたフレネル形状を有する。但し、実施形態においては、反射部１３０は、このようなハーフミラーに限られない。反射部１３０として、通常のハーフミラーを用いてもよいし、同様に反射角度を調整できる他の部材を用いてもよい。また、一例として、反射率と透過率とが同率であるハーフミラーを適用する例を説明しているが、実施形態は、同率である例に限られない。反射面に用いられる材料は、一部の光を透過し一部の光を反射する材料であれば、どのようなものでも構わない。

この例では、虚像として像を表示している。但し、反射部１３０を瞳孔１５０から離して実像として像を表示してもよい。
この例では、瞳孔１５０の正面に像１７１を表示している。但し、像１７０のように、観視者８０の視界の端に像を表示してもよい。これにより、観視者８０の視界が遮られない。

表示装置１００は、眼鏡型表示装置である。
保持部３２０は、例えば、眼鏡フレーム（テンプル、つる）である。表示装置１００は、保持部３２０によって、観視者８０の頭部に装着可能である。
表示装置１００は、眼鏡レンズ１６０をさらに含む。この例では、保持部３２０は、ノーズパッド３２１と、ブリッジ３２２と、をさらに含む。ブリッジ３２２は、一方の眼鏡レンズ１６０と他方の眼鏡レンズ１６０とを接続する。必要に応じて眼鏡レンズ１６０のリム（眼鏡レンズ１６０を保持する枠）等が設けられてもよい。なお、本願では通常の矯正用眼鏡と同様の構成について述べるが、左右のレンズが一体化したような構成であってもよい。

例えば、ノーズパッド３２１と眼鏡レンズ１６０との相対的配置は、固定されている。反射部１３０は、眼鏡レンズ１６０に内包されている（眼鏡レンズ１６０と一体に設けられている）。すなわち、コンバイナ一体型の眼鏡レンズ１６０が用いられており、反射部１３０と眼鏡レンズ１６０との相対的位置関係は、固定されている。
眼鏡レンズ１６０は、第１表面１６１と、第２表面１６２と、を有する。第２表面１６２は、第１表面１６１と離間する。反射部１３０は、第１表面１６１と第２表面１６２との間に設けられる。なお、反射部１３０の位置は、上記に限定されず、例えば第２表面１６２上に反射部１３０を配す構成であっても良い。

眼鏡レンズ１６０（反射部１３０）は、保持部３２０に保持される。例えば、通常の眼鏡フレームと同様に、保持部３２０と眼鏡レンズ１６０との間の角度は、可変であってもよい。投影ユニット１２５は、位置制御部１２６を介して、保持部３２０に保持される。位置制御部１２６は、保持部３２０に固定されている。位置制御部１２６によって、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置が可変である。

観視者８０は、表示装置１００の使用時において、ノーズパッド３２１を鼻に載せ、保持部３２０の一端３２０ｅを耳に載せる。このようにして、観視者８０の鼻及び耳の位置に応じて、保持部３２０の位置と眼鏡レンズ１６０（及び反射部１３０）の相対的位置が規定される。表示装置１００の使用時において、保持部３２０に対する反射部１３０の相対的配置は、実質的に固定されている。また、瞳孔１５０の反射部１３０に対する位置は、眼球運動に伴って移動するが、像１７１をみるときの瞳孔位置は一定の範囲内の関係を満たす。この範囲は、アイレンジと呼ばれ、直径数ｍｍ程度の円形の領域である。後述する位置制御部１２６による調整機構においても、アイレンジ内に視線が収まる様に調整することで、観視者８０は、欠けていない画面を見ることができる。

このような眼鏡型の表示装置においては、観視者の耳、鼻及び眼の配置に応じて、眼の位置に対する反射部１３０の位置が定まる。例えば表示装置の使用者（観視者）が変わると、眼に対する反射部１３０の位置が変化する。このため、観視者が変わると、観視者から見える像の位置が変化し、適切な位置に像が表示されない場合がある。

これに対して、表示装置１００においては、位置制御部１２６を用いることで、投影ユニット１２５の位置を調整することができる。これにより、観視者から見える像の位置を適切に調整することができる。

なお、投影ユニット１２５は、保持部３２０を観視者８０が装着した際に、フレームの内側に配置されるように設けられることが好ましい。すなわち、表示装置１００の使用時（装着時）において、観視者８０と保持部３２０との間に投影ユニット１２５が配置されることが好ましい。これにより、観視者は、通常の眼鏡のように表示装置１００を使用することができ、表示装置を使用する際の違和感を小さくすることができる。

なお、図１では、２つの表示装置１００を用いた両眼ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が例示されている。一方の表示装置は、観視者８０の右目に対して画像を表示し、他方の表示装置は、左目に対して画像を表示する。実施形態は、１つの表示装置１００を用い、片方の眼に対して画像を表示する単眼ＨＭＤであってもよい。
この例では、１つの表示装置１００に対して回路部１４０が一つずつ設けられている。２つの表示装置１００を用いる場合、可能な範囲で回路部１４０を統合してもよい。

図１において、保持部３２０の延在する方向をＹ軸方向とする。Ｙ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直でＹ軸方向に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。例えば、Ｘ軸方向は、観視者８０の左右方向（横方向）に対応し、Ｙ軸方向は、観視者８０の前後方向に対応し、Ｚ軸方向は、観視者８０の上下方向（縦方向）に対応する。なお、図１において、保持部３２０は、Ｙ軸方向において直線状に延在する辺を有するが、実施形態は、保持部３２０の形状が緩やかに彎曲した場合も含む。保持部３２０の形状は、デザイン性や使用上の利便性を考慮して適宜変更される。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）においては、位置制御部１２６の一例として位置制御部１２６ａを用いている。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に表した例では、位置制御部１２６ａによって、投影ユニット１２５と反射部１３０との間の距離が可変である。例えば、光学部１２０の光軸上に沿って、距離が可変である。

この例では、位置制御部１２６ａには、光学部１２０の光軸に沿って、長孔３１が設けられている。投影ユニット１２５には可動軸５１が設けられている。可動軸５１は、投影ユニット１２５に固定されている。可動軸５１は、長孔３１を通り、長孔３１内を滑って動くことができる。これにより、投影ユニットの位置を調整することができる。

図２（ａ）は、投影ユニット１２５と反射部１３０との間の距離が長い状態を示し、図２（ｂ）は、投影ユニット１２５と反射部１３０との間の距離が短い状態を示している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）において、投影ユニット１２５の一端から出射された光Ｌ２の光路と、投影ユニット１２５の別の端から出射された光Ｌ３の光路と、を示す。

図２（ａ）の例では、光Ｌ３は、反射部１３０において反射され、瞳孔１５０へ入射する。
一方、反射部１３０において反射された光Ｌ２の一部は、瞳孔１５０へ入射していない。このため、観視者は、例えば像の右端を見ることができない。

これに対して図２（ｂ）のように、反射部１３０と投影ユニット１２５との間の距離を短くする。これにより、光Ｌ２の反射部１３０における拡がりが抑制される。投影ユニットの端から出射された光が瞳孔に入射するため正しい虚像を見ることができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）においては、位置制御部１２６の一例として位置制御部１２６ｂを用いている。図３（ａ）及び図３（ｂ）に表した例では、位置制御部１２６ｂによって、投影ユニット１２５と反射部１３０と相対的配置が可変である。

例えば、反射部１３０は、第１面１１ｐに沿って設けられている。第１面１１ｐに沿った第１方向Ｄ１において、投影ユニット１２５の配置が可変である。例えば、第１方向Ｄ１は、投影ユニット１２５（表示部１１０）から出射された光の反射部１３０における入射方向（例えばＤＬ１）と反射方向（ＤＬ２）とを含む平面に対して平行である。この例では、第１方向は、Ｘ軸方向に対して平行である。観視者の左右方向において、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置が可変である。

位置制御部１２６ｂには、Ｘ軸方向に沿った長孔３２が設けられている。投影ユニット１２５に固定された可動軸５２は、長孔３２を通り、長孔３２内を滑って動くことができる。これにより、観視者８０の左右方向において、投影ユニット１２５の位置を調整することができる。

図３（ａ）は、投影ユニット１２５を右側に配置した状態を示し、図３（ｂ）は、投影ユニット１２５を左側に配置した状態を示す。例えば、図３（ａ）における投影ユニット１２５と保持部３２０との間の距離は、図３（ｂ）における投影ユニット１２５と保持部３２０との間の距離よりも短い。

図３（ａ）に表したように、この例では、投影ユニット１２５から出射された光Ｌ２の一部が瞳孔１５０へ入射していない。このため、観視者は、例えば、像の右端を見ることができない。

これに対して、図３（ｂ）のように、投影ユニット１２５を左側へ移動させる。これにより、光Ｌ２は瞳孔１５０へ入射する。投影ユニットの端から出射された光が瞳孔に入射するため正しい虚像を見ることができる。投影ユニット１２５の左右方向の移動に伴って、観視者から見た像も左右方向に移動する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、観視者８０の横方向から見た側面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、位置制御部１２６の一例として位置制御部１２６ｃを用いている。図４（ａ）及び図４（ｂ）に表した例では、位置制御部１２６ｃによって、投影ユニット１２５と反射部１３０と相対的配置が可変である。

例えば、反射部１３０は、第１面１１ｐに沿って設けられている。第１面１１ｐに沿った第２方向Ｄ２において、投影ユニット１２５の配置が可変である。第２方向Ｄ２は、図３（ａ）において説明した第１方向Ｄ１に対して垂直な方向である。この例では、第２方向Ｄ２は、Ｚ軸方向に対して平行である。観視者の上下方向において、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置が可変である。

位置制御部１２６ｃには、Ｚ軸方向に沿った長孔３３が設けられている。投影ユニット１２５に固定された可動軸５３は、長孔３３を通り、長孔３３内を滑って動くことができる。これにより、観視者８０の上下方向において、投影ユニット１２５の位置を調整することができる。

図４（ａ）は、投影ユニット１２５を下側に配置した状態を示し、図４（ｂ）は、投影ユニット１２５を上側に配置した状態を示す。

図４（ａ）に表したように、この例では、投影ユニット１２５から出射された光Ｌ２の一部が瞳孔１５０へ入射していない。このため、観視者は、例えば、像の下端を見ることができない。

これに対して、図４（ｂ）のように、投影ユニット１２５を上側へ移動させる。これにより、光Ｌ２は瞳孔１５０へ入射する。投影ユニットの端から出射された光が瞳孔に入射するため正しい虚像を見ることができる。投影ユニット１２５の上下方向の移動に伴って、観視者から見た像も上下方向に移動する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、位置制御部１２６の一例として位置制御部１２６ｄを用いている。位置制御部１２６ｄによって、投影ユニット１２５と反射部１３０と相対的配置が可変である。

例えば、光学部１２０は、光軸１２０ａを有する。位置制御部１２６ｄによって、光軸１２０ａと第１面１１ｐとの間の角度が可変である。すなわち、位置制御部１２６ｄによって、画像情報を含む光Ｌ１の反射部１３０における入射方向ＤＬａが可変である。

この例では、位置制御部１２６ｄは、回転軸部５４を有する。投影ユニット１２５は、回転軸部５４によって保持されている。回転軸部５４を中心に投影ユニット１２５を回転させることができる。例えば、Ｘ−Ｙ平面内において投影ユニット１２５を回転させることができる。

図５（ａ）は、光Ｌ１の反射部１３０への入射角が大きい状態を示し、図５（ｂ）は、光Ｌ１の反射部１３０への入射角が小さい状態を示す。

このように、投影ユニット１２５を回転させることで、反射部１３０における光Ｌ１の入射方向ＤＬａと反射方向ＤＬｂとを調整することができる。これにより、像が見える方向を調整することができる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、位置制御部を例示する模式図である。
図６（ａ）に表した例においては、位置制御部１２６ｄによって、画像情報を含む光Ｌ１の反射部１３０における入射方向ＤＬａが可変である。投影ユニット１２５には、取付部５５が設けられている。例えば、取付部５５は、球の一部の形状を有する。位置制御部１２６ｄには、開口部３５が設けられている。例えば、開口部３５は、取付部５５の少なくとも一部を覆っている。位置制御部１２６ｄによって取付部５５が保持され、開口部３５内で取付部５５を回転させることができる。これにより、上下方向及び左右方向において投影ユニット１２５を回転させることができ、像が見える方向を調整することができる。

例えば、投影ユニット１２５の配置を変更せずに、反射部１３０の位置を変更することで、虚像の位置を調整する参考例の方法がある。しかし、眼鏡型の表示装置では、使用時において、眼鏡フレームと眼鏡レンズ（反射部１３０）との相対的配置は実質的に固定されている。このため、前述のように、観視者の瞳孔１５０と反射部１３０との相対的配置は実質的に固定されており、反射部１３０の位置を変更することが困難な場合がある。これに対して、実施形態においては、位置制御部１２６によって、投影ユニット１２５の配置を変更する。これにより、例えば、反射部１３０と投影ユニット１２５との相対的配置の調整において自由度が高まる。

以上説明した位置制御部１２６の機構は一例であり、実施形態は、同様に投影ユニットの位置を調整することができる任意の形態を含む。さらに、以上説明した位置制御部１２６の機構を複数組み合わせてもよい。例えば、図６（ｂ）に表した位置制御部１２６ｅは、Ｘ−Ｙ平面内における回転機構と、左右方向における位置調整機構と、を組み合わせた例である。実施形態においては、組み合わせに用いる機構及び機構の数は、任意である。これにより、投影ユニット１２５を適切な位置に配置し、像の位置を調整することができ、見易い表示を得ることができる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る表示装置を例示するブロック図である。
表示装置１０１においても、表示装置１００と同様に、投影ユニット１２５、反射部１３０、回路部１４０及び保持部３２０等が設けられる。

図７に表したように、表示装置１０１は、画像補正部１４１と位置情報出力部１４２とを含む。画像補正部１４１及び位置情報出力部１４２は、例えば、回路部１４０に組み込まれている。

位置情報出力部１４２は、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置に関する位置情報を検出し、画像補正部１４１へ出力する。位置情報の検出には、ポテンショメータなどの任意のセンサを用いることができる。センサは、例えば、投影ユニット１２５又は位置制御部１２６に設けられる。例えば、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置は、無段階に調整することができる。

位置制御部１２６には、段階的に投影ユニット１２５の位置を調整する機械的な機構を用いてもよい。例えば、位置情報を示すダイヤルなどの目盛を設け、段階的に投影ユニット１２５の位置を調整する。位置情報出力部１４２は、目盛の値に応じた情報を画像補正部１４１へ出力する。

画像補正部１４１は、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置に関する位置情報に基づいて、入力画像（対象画像）を補正した画像情報を生成する。表示部１１０は、補正された画像情報に基づいて光を出射する。これにより、例えば、適切な像を表示することができる。

位置情報出力部１４２が出力する情報は、観視者８０によって入力された情報に基づいてもよい。例えば、観視者８０が投影ユニット１２５の位置を示す情報（例えば目盛の値等）を表示装置１０１に入力する。これにより、例えば、観視者８０によって、画像補正部１４１における補正を変更することができる。例えば、コンピュータや携帯端末にソフト（アプリケーション）がインストールされ、コンピュータ又は携帯端末などを介して、観視者８０から回路部１４０に情報が入力される。回路部１４０に位置情報が直接入力されても良い。

図８（ａ）〜図８（ｄ）は、表示装置の動作を例示する模式図である。
図８（ａ）は、参考例の表示装置１０９を例示している。参考例の表示装置１０９は、反射部１３０ｂと、投影ユニット１２５ｂと、を含む。反射部１３０ｂには反射部１３０と同様の構成を適用することができ、投影ユニット１２５ｂには、投影ユニット１２５と同様の構成を適用することができる。表示装置１０９には、画像補正部１４１が設けられない。

図８（ａ）は、投影ユニット１２５ｂを位置ＰＡに配置した第１状態ＳＴ１と、投影ユニット１２５ｂを位置ＰＢに配置した第２状態ＳＴ２と、を示す。例えば、投影ユニット１２５ｂから出射された光の反射部１３０における入射角に関して、第１状態ＳＴ１における入射角は、第２状態における入射角よりも大きい。第１状態ＳＴ１における投影ユニット１２５ｂと反射部１３０との間の距離は、第２状態ＳＴ２における投影ユニット１２５ｂと反射部１３０との間の距離よりも短い。

眼鏡型の表示装置においては、反射部に対して、画像情報を含む光が斜めに投影される。例えば、投影ユニットから出射された光の反射部における入射角は比較的大きい。また、前述のように表示部には、複数の画素が平面上に並べられている。このため、瞳孔１５０までの光路長は、表示部上で画素が設けられた位置によって異なる。これにより、眼鏡型表示装置において、収差が生じ、表示される像に歪みが生じる場合がある。

表示部に設けられた複数の画素は、例えば、赤色の光を出射する画素と、緑色の光を出射する画素と、青色の光を出射する画素と、を含む。これにより、カラー画像を表示することができる。この場合、光学部（投影部）の光学系によって、色収差が生じる場合がある。例えば、色収差の大きさ（程度）は、投影ユニットから出射された光の反射部における入射角度に依存する。

図８（ｂ）は、表示装置１０９の表示部において表示される画像ＰＩの例である。画像ＰＩは、白い格子パターンＰｗの画像である。図８（ｃ）は、表示部で画像ＰＩを表示した場合の第１状態ＳＴ１における虚像の例である。図８（ｄ）は、表示部で画像ＰＩを表示した場合の第２状態ＳＴ２における虚像の例である。

図８（ｃ）及び図８（ｄ）に表したように、画像ＰＩに対して、表示される虚像は、形状が歪んでいる。

例えば、赤色光、青色光及び緑色光を重ねることで、白色の線が表示される。図８（ｃ）及び図８（ｄ）の虚像では、赤色光の像Ｐｒ、青色光の像Ｐｂ及び緑色光の像Ｐｇのそれぞれの位置が互いに異なり、白色の線が適切に表示されていない。

入射角が大きい第１状態ＳＴ１においては、第２状態ＳＴ２に比べて、虚像の歪みが大きく、色収差の影響（色割れ）も大きい。このように、投影ユニットと反射部との相対的配置に応じて、表示される画像に歪み等が生じる。

これに対して、実施形態に係る表示装置１０１においては、このような収差による影響を抑制するように、画像補正部１４１によって入力画像を補正する。これにより、画像の歪み等が小さく、見易い虚像を表示することができる。

図９は、画像補正部を例示するブロック図である。
図９に表したように、画像補正部１４１は、座標変換部１４６（変換部）と、補正用ＬＵＴ選択部１４３（選択部）と、を含む。

この例では、画像補正部１４１は、ＬＵＴ記憶部１４４をさらに含む。ＬＵＴ記憶部１４４は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を記憶している。例えば、ＬＵＴには、画像補正部１４１における補正を行うための複数の補正係数（例えば行列）が予め保存されている。複数の補正係数のそれぞれは、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置に基づいて予め定められる。例えば、投影ユニット１２５が位置ＰＡに配置された場合の係数１４４ａ（位置ＰＡ補正用ＬＵＴ）、及び、投影ユニット１２５が位置ＰＢに配置された場合の係数１４４ｂ（位置ＰＢ補正用ＬＵＴ）などが保存されている。

補正用ＬＵＴ選択部１４３は、位置情報出力部１４２から、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置に関する位置情報を取得する。補正用ＬＵＴ選択部１４３は、取得した位置情報に応じた補正係数を選択する。

座標変換部１４６は、補正用ＬＵＴ選択部１４３において選択された補正係数を用いて、入力画像を補正する。例えば、入力画像に補正係数を掛けることで、入力画像の各画素の座標を変換した画像が生成される。表示部１１０は、このように変換（補正）された画像情報を表示する。これにより、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置に応じて収差の影響を抑制した虚像を表示することができる。

なお、図７及び図９において示したブロック図は、一例であり、必ずしも実際のモジュールとは一致しない場合がある。例えば、各ブロックの一部（例えばＬＵＴ記憶部１４４など）が表示装置とは別に設けられてもよい。

図１０は、実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図１０は、実施形態に係る表示装置のシステム構成の一例を例示している。
図１０に表したように、回路部１４０は、例えば、インターフェース４２、処理回路（プロセッサ）４３、及びメモリ４４を含む。

例えば、回路部１４０は、インターフェース４２を介して、外部の記憶媒体やネットワークと接続され、入力画像を取得する。外部との接続には、有線及び無線のいずれの方法を用いてもよい。

メモリ４４には、例えば取得した入力画像を処理するプログラム４５が記憶されている。例えばプログラム４５に基づいて入力画像が適宜変換され、これにより、表示部１１０において適切な表示が行われる。メモリ４４において、画像情報が保持されていてもよい。プログラム４５は、予めメモリ４４に記憶された状態で提供されてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体やネットワークを介して提供され、適宜インストールされてもよい。

回路部１４０は、センサ４６を含んでもよい。センサ４６には、例えば、カメラ、マイク、位置センサ又は加速度センサなどの任意のセンサを用いることができる。例えば、センサ４６から得られる情報に基づいて、表示部１１０に表示される画像を適宜変更する。これにより、表示装置の利便性や見易さを向上させることができる。

例えば、処理回路４３において、センサ４６から得られる情報や画像情報などが、プログラム４５に基づいて処理される。

このようにして得られた画像情報が、回路部１４０から表示部１１０に入力され、表示装置において表示が行われる。

例えば、投影ユニット１２５と反射部１３０との相対的配置に関する位置情報は、センサ４６によって検出される。画像補正部１４１における補正に用いられるＬＵＴは、例えばメモリ４４に記憶される。また、例えば、補正用ＬＵＴ選択部１４３や座標変換部１４６における処理は、プログラム４５に基づいて、処理回路４３において行われる。

なお、図１０に表した例は、実施形態に係る表示装置の一例であり、必ずしも実際のモジュールとは一致しない場合がある。

回路部１４０の各ブロックの一部、又は全部には、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路またはＩＣ（Integrated Circuit）チップセットを用いることができる。各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。

実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示部、光学部、投影ユニット、反射部、眼鏡レンズ、位置制御部、位置情報出力部、画像補正部、及び回路部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１ｐ…第１面、 ３１、３２、３３…長孔、 ３５…開口部、 ４２…インターフェース、 ４３…処理回路、 ４４…メモリ、 ４５…プログラム、 ４６…センサ、 ５１、５２、５３…可動軸、 ５４…回転軸部、 ５５…取付部、 ８０…観視者、 １００、１０１、１０９…表示装置、 １１０…表示部、 １１０ｅ…画素、 １２０…光学部、 １２０ａ…光軸、 １２５、１２５ｂ…投影ユニット、 １２６、１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄ、１２６ｅ…位置制御部、 １３０、１３０ｂ…反射部、 １４０…回路部、 １４１…画像補正部、 １４２…位置情報出力部、 １４３…選択部、 １４４…記憶部、 １４４ａ、１４４ｂ…補正係数、 １４５…ケーブル、 １４６…座標変換部、 １５０…瞳孔、 １６０…眼鏡レンズ、 １６１、１６２…表面、 １７０、１７１…像、 ３２０…保持部、 ３２０ｅ…一端、 ３２１…ノーズパッド、 ３２２…ブリッジ、 Ｄ１…第１方向、 Ｄ２…第２方向、 ＤＬａ…入射方向、 ＤＬｂ…反射方向、 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…光、 ＰＡ、ＰＢ…位置、 ＰＩ…画像、 Ｐｂ、Ｐｇ、Ｐｒ…像、 Ｐｗ…格子パターン、 ＳＴ１…第１状態、 ＳＴ２…第２状態

Claims (16)

1. 位置制御部と、
   保持部と、
   前記位置制御部を介して保持部に保持され、画像情報を含む光を出射する投影ユニットと、
   前記保持部に保持され前記投影ユニットから出射される前記光の少なくとも一部を反射させる反射部と、
   前記投影ユニットと前記反射部との相対的配置に関する位置情報に基づいて、前記画像情報となる対象画像を補正して前記画像情報を生成する画像補正部と、
   を備え、
   前記保持部に対する前記反射部の位置は、固定され、
   前記位置制御部によって、前記投影ユニットと前記反射部との前記相対的配置が可変であり、
   前記保持部は、観視者の頭部に装着可能な表示装置。
2. 前記投影ユニットと前記反射部との間の距離が可変である請求項１記載の表示装置。
3. 前記位置制御部によって、前記光の前記反射部における入射方向が可変である請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記反射部は第１面に沿って設けられ、
   前記投影ユニットと前記反射部との前記相対的配置は、前記第１面に沿った第１方向において可変である請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示装置。
5. 前記投影ユニットと前記反射部との前記相対的配置は、前記第１方向に対して垂直であり前記第１面に沿った第２方向において可変である請求項４記載の表示装置。
6. 前記第１方向は、前記光の前記反射部における入射方向と前記光の前記反射部における反射方向とを含む平面に対して平行である請求項４または５に記載の表示装置。
7. 前記第２方向は、前記光の前記反射部における入射方向と前記光の前記反射部における反射方向とを含む平面に対して垂直である請求項５記載の表示装置。
8. 保持部と、
   前記保持部に保持され、画像情報を含む光を出射する投影ユニットと、
   前記保持部に保持され前記投影ユニットから出射される前記光の少なくとも一部を反射させる反射部と、
   前記投影ユニットと前記反射部との相対的配置に関する位置情報に基づいて、前記画像情報となる対象画像を補正して前記画像情報を生成する画像補正部と、
   を備え、
   前記保持部は、観視者の頭部に装着可能な表示装置。
9. 前記投影ユニットと前記反射部との前記相対的配置を検出し前記相対的配置に基づいた前記位置情報を前記画像補正部に出力する位置情報出力部をさらに備えた請求項１〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
10. 前記画像補正部は、
    前記投影ユニットと前記反射部との前記相対的配置に基づいて予め定められた複数の補正係数から、前記位置情報に応じた補正係数を選択する選択部と、
    選択された前記補正係数を用いて前記対象画像を補正する変換部と、
    を含む請求項９記載の表示装置。
11. 前記保持部は、眼鏡フレームである請求項１〜１０のいずれか１つに記載の表示装置。
12. 眼鏡レンズをさらに備え、
    前記反射部は、前記眼鏡レンズと一体に形成された請求項１〜１１のいずれか１つに記載の表示装置。
13. 前記投影ユニットは、装着時において、前記頭部と前記保持部との間に配置される請求項１１記載の表示装置。
14. 前記投影ユニットは、前記画像情報を含む光を出射する表示部と、前記光の光路上において前記表示部と前記反射部との間に設けられた光学部と、を含み、
    前記光学部と前記表示部との相対的配置は固定されている請求項１〜１３のいずれか１つに記載の表示装置。
15. 前記投影ユニットと前記反射部との間の、前記光学部の光軸に沿った距離が可変である請求項１４記載の表示装置。
16. 前記投影ユニットと屈曲可能なケーブルで接続された回路部をさらに備え、
    前記表示部は、前記回路部から前記画像情報を取得する請求項１４記載の表示装置。