画像表示装置
【課題】回折格子１７により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼１２に投射して画像を表示する際に、表示画像に色ずれが生じて画像の品質が低下することを低減する。
【解決手段】瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼１２に投射して、表示画像を視認させる画像表示部２と、利用者の頭部に装着して画像表示部２を利用者の眼１２の前方に保持する装着部３と、画像表示部２と装着部３との間に構成し、装着部３に対して画像表示部２を利用者の眼の前後方向に移動して射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部４と、を備え、画像表示部２から位置調整用の判定画像を投射し、この判定画像の視認状態に応じて、位置調節部４により射出瞳の位置調整を行うようにした。
【解決手段】瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼１２に投射して、表示画像を視認させる画像表示部２と、利用者の頭部に装着して画像表示部２を利用者の眼１２の前方に保持する装着部３と、画像表示部２と装着部３との間に構成し、装着部３に対して画像表示部２を利用者の眼の前後方向に移動して射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部４と、を備え、画像表示部２から位置調整用の判定画像を投射し、この判定画像の視認状態に応じて、位置調節部４により射出瞳の位置調整を行うようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置に関し、特に、瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に導入して画像表示を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利用者の頭部に表示装置を装着して、利用者の眼に直接画像光を照射して、網膜上に表示画像を結像させて表示を行うヘッドマウント型表示装置が実用化されている。表示装置の場所をとらず、しかも眼前に映像を展開できるので、多方面に利用が検討されている。
【０００３】
図９は、この種の表示装置の一例である網膜走査型の画像表示装置の構成を表すブロック図である（特許文献１の図１）。網膜走査型の画像表示装置の動作を以下に簡単に説明する。外部から入力した映像信号は信号処理回路６０に入力される。信号処理回路６０は、映像信号から同期信号及びＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色の輝度信号を抽出する。Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のレーザドライバ７０、７２、７４はＲ、Ｇ、Ｂの各色の輝度信号を入力してＲ、Ｇ、Ｂの各色の駆動信号を生成する。Ｒ、Ｇ、Ｂの各レーザ１３５、１３７、１３９が発光したＲＧＢの光は、コリメータレンズ４０、４２、４４、ダイクロイックミラー５０、５２、５４及び結合光学系５６を介して合成され、光ファイバー８２に導入される。光ファイバー８２を出射した合成光は、コリメータレンズ８４、ビームスプリッタ９２等を介して光走査部に出射される。
【０００４】
光走査部は、光ファイバー８２から出射された合成光を水平方向に走査する水平走査系１００と垂直方向に走査する垂直走査系１２０から構成されている。光走査部が走査した走査光は、リレー光学系１４０を介して利用者の眼１４５の瞳孔１４６に導入され、網膜１４７上に結像する。利用者は、この網膜上に結像した画像を表示画像として認識する。
【０００５】
図１０は、図９の網膜走査型の画像表示装置の光路が簡略化して表されている（特許文献１の図６）。水平走査系１００と垂直走査系１２０との間には第１リレー光学系１１２、回折格子１１６、第２光学系１１４が設置されている。また、垂直走査系１２０からの走査光は、第２リレー光学系１４２、１４４を介して利用者の眼１４５に投射される。ここで、回折格子１１６は、第２リレー光学系１４４から投射される射出瞳径を拡大させるために設けられており、水平走査系１００からの走査光が結像して中間像を形成する位置に設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５１１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１は、網膜走査型の画像表示装置の本体２００から利用者の眼１４５に投射される走査光を表す模式図である。図１１（ａ）は、利用者の眼が正面を向いている状態を表し、図１１（ｂ）は、利用者の眼が表示画像の上端部を向いている状態を表す。図１１（ａ）において、本体２００から画像光が所定の画角θを持って利用者の眼１４５の瞳Ｐｉに投射される。図１１（ａ）には、投射する画像の外周部の画像光Ｇ＋θ／２と、中央部の画像光Ｇｏと、画像光Ｇ＋θ／２とは反対側の外周部の画像光Ｇ−θ／２が描かれている。各画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２は画像表示装置の射出瞳Ｐｄに収束し、利用者の瞳孔Ｐｉを通して眼１４５に導入される。各画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２は、回折格子１１６（図示しない）による０次回折光Ｄ０、＋１次回折光Ｄ＋１及び−１次回折光Ｄ−１を含み、射出瞳Ｐｄの径が拡大されている。また、画像装置の射出瞳Ｐｄの位置は、利用者の瞳孔Ｐｉの位置にほぼ一致させる。これにより、利用者の眼１４５が正面を向いているとき、全画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２が眼１４５に導入されるので、画像全体が見えている。
【０００８】
通常、画像光の画角θは２０°〜３５°、例えば画角θ＝２５°に設定されている。しかし、眼１４５が外界の像を細かく認識でき、色に対して敏感な網膜上の錘体細胞は、網膜中心から見て高々２°〜３°の角度範囲に多く集中している。そのために、利用者が投射された表示画像を細かく見ようとしたときは、眼球１５０を頻繁に回転させることになる。
【０００９】
図１１（ｂ）は、利用者が画像の外周部を注視している状態を表している。眼１４５は、画像光Ｇ＋θ／２を正面にしているので、瞳Ｐｉも画像光Ｇ＋θ／２側を向くことになる。この場合、画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２の夫々の一部が瞳Ｐｉを通過して眼１４５に導入されているので、一応全体の画像は見えている。しかし、画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２の夫々に含まれる±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１は、回折角の波長依存性に起因する色ずれが生じている。そのために、眼１４５に導入される画像光の０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１の割合が異なると、色むらとなって認識される。図１１（ｂ）に示すように、眼１４５が外周端部の画像光Ｇ＋θ／２方向を注視すると、画像光Ｇ＋θ／２の＋１次回折光Ｄ＋１周辺領域を中心に見ることになり、色ずれが顕著に認識されることになる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、画像光の外周部を注視した場合でも色ずれが許容限度内に抑制することができ、かつ、画像光により形成される画像に欠けが生じない画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【００１２】
請求項１に係る発明においては、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、利用者の頭部に装着され、前記画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、前記画像表示部と前記装着部との間に構成され、前記装着部に対して前記画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、前記画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、前記画像表示部は前記射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、前記判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、前記位置調整部により前記射出瞳の位置調整を可能とする画像表示装置とした。
【００１３】
請求項２に係る発明においては、前記画像表示部は、前記判定画像を投射するための画像データを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して、前記画像データに応じた判定用の画像光を投射する投射部と、前記投射された画像光に前記回折素子により瞳拡大処理を施す光回折部と、前記瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に向けて投射する接眼レンズ部と、を備えていることとした。
【００１４】
請求項３に係る発明においては、前記判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンを含むこととした。
【００１５】
請求項４に係る発明においては、前記周辺判定パターンは、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンからなることとした。
【００１６】
請求項５に係る発明においては、前記判定画像は、表示画像の中央部に表示され、前記色判定パターンに現れる色と比較するための色比較パターンを含むこととした。
【００１７】
請求項６に係る発明においては、前記周辺判定パターンは、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを含むこととした。
【００１８】
請求項７に係る発明においては、前記位置調節部は、前記画像表示部の前後方向の位置を所定間隔のステップ状に移動可能とした。
【００１９】
請求項８に係る発明においては、前記画像表示部は、前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記画像表示部の過去の位置を記憶する位置記憶部と、前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された過去の位置とを比較して、前記現在位置が前記過去の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う位置比較部と、を更に備えることとした。
【００２０】
請求項９に係る発明においては、前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の位置調整方法において、前記画像表示部が、表示画像の周辺端部に表示する周辺端部パターンからなる第一判定画像を投射する第一投射ステップと、前記外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、前記周辺端部パターンが欠け始める位置まで、前記画像表示部を利用者の眼の方向に近接させる第一移動ステップと、前記画像表示部が、前記表示画像の周辺部に色判定パターンと、前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を投射する第二投射ステップと、前記色判定パターンに現れる色と前記色比較パターンに現れる色とが近似する位置まで、前記画像表示部を利用者の眼と反対方向に移動させる第二移動ステップと、を有することを特徴とする画像表示装置の位置調整方法とした。
【００２１】
請求項１０に係る発明においては、前記第二投射ステップにおいて、前記色比較パターンは、色見本を表す色見本パターンと色限度を表す色限度パターンを含み、前記第二移動ステップは、前記色判定パターンに現れる色と前記色限度パターンに現れる色とが近似する位置よりも、前記画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動させて固定する、こととした。
【００２２】
請求項１１に係る発明においては、前記第一投射ステップ〜第二移動ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うこととした。
【００２３】
請求項１２に係る発明においては、前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動方法において、前記画像表示部は、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを有する第一判定画像を表示するための第一画像データと、表示画像の周辺部に色判定パターンと前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を表示するための第二画像データとを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して判定用の画像光を投射する投射部と、前記位置調整部において前記画像表示部の位置調整がなされたことが入力される操作入力部とを備え、前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第一画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第一投射ステップと、前記操作入力部に、前記画像表示部が第一の位置に移動完了したことが入力される第一入力ステップと、前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第二画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第二投射ステップと、前記操作入力部に、前記画像表示部が第二の位置に移動完了したことが入力される第二入力ステップと、を有する画像表示装置の駆動方法とした。
【００２４】
請求項１３に係る発明においては、前記第一投射ステップ〜前記第二入力ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うこととした。
【００２５】
請求項１４に係る発明においては、前記画像表示装置は、前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、前記検出された位置を記憶する位置記憶部と、位置比較部を更に備え、前記第二入力ステップは、前記位置検出部により前記第二の位置を検出して前記位置記憶部に記憶するステップを含み、更に、前記位置比較部が、前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された前記第二の位置とを比較して、前記現在位置が前記第二の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う警告表示ステップを、有することとした。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に画像表示装置においては、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、利用者の頭部に装着され、画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、画像表示部と装着部との間に構成され、装着部に対して画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、画像表示部は射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、この判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、位置調整部により射出瞳の位置調整を可能とした。これにより、利用者が表示画像の周辺部を注視したときの色ずれを許容限度内に抑制し、かつ、この周辺部を注視している状態で、他の周辺部の表示画像に欠けが生じないように、画像表示部の位置調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像表示部の機能を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像表示装置の位置決めの原理を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を説明するための模式図である。
【図５】本発明に実施形態に係る画像表示装置を模式的に表したブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像表示装置の位置調整方法及び駆動方法を説明するためのフロー図である。
【図７】本発明の実施形態に係る判定画像の一例を表す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る画像表示装置の位置調整方法及び駆動方法を説明するためのフロー図である。
【図９】従来公知の網膜走査型の画像表示装置の構成を表すブロック図である。
【図１０】従来公知の網膜走査型の画像表示装置の光路を表す模式図である。
【図１１】網膜走査型の画像表示装置から走査光が眼に投射される状態を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
（第一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置１の構成を説明するための模式図であす。なお以下の説明において、同一の部分又は同一の機能を表す部分には同一の符号を付している。
【００３０】
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る画像表示装置１の斜視図である。画像表示装置１は、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射する画像表示部２と、利用者の頭部に装着して、利用者の眼の前方に保持する装着部３と、画像表示部２と装着部３との間に構成され、装着部３に対して画像表示部２を利用者の眼の前後方向に移動可能とし、画像表示部から投射される画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部４から構成されている。
【００３１】
画像表示部２は、後に詳しく説明するが、本体１４と本体１４から投射される画像光を利用者の眼の方向へ導くハーフミラー１１により構成されている。装着部３は眼鏡型フレームからなり、フロントフレーム５と、このフロントフレーム５に開閉可能に接続される左右のテンプル６を備えている。左側のテンプル６のフロントフレーム５側には、位置調節部４が構成されている。位置調節部４は、テンプル６のフロントフレーム５側に形成される柱状体７と、本体１４の側面に固定される枠体８から構成されている。枠体８には貫通孔が形成され、この貫通孔に柱状体７を挿入して、柱状体７が枠体８を前後方向に移動可能に保持している。これにより、画像表示部２を装着部３に対して前後に移動して、射出瞳の位置調整を可能とする。
【００３２】
図１（ｂ）は、本体１４を構成する筐体の側面に設置される枠体８及びストッパー９の分解斜視図である。枠体８は、前枠体８ａと後枠体８ｂに分離し、本体１４の側面に隙間を設けて固定されている。ストッパー９は、側面から見て転倒したＬ字形状を有し、Ｌ字形状の長手部分には貫通孔が形成され、Ｌ字形状の短手部分に段差が形成されている。ストッパー９は、Ｌ字形状の長手部分が前後の枠体８ａ、８ｂの隙間に挿入され、Ｌ字形状の短手部分が後枠体８ｂの上辺に露出している。Ｌ字形状の短手部分先端の段差部が後枠体８ｂの上面端部にビス止め固定される。ストッパー９は弾性部材により形成され、上部を指で下方に押圧することにより、Ｌ字形状の長手部分が下方に移動し、指を離すことにより元の位置に戻る。
【００３３】
図１（ｃ）は、位置調節部４の長手方向の模式的な縦断面図である。柱状体７は、断面が四角形を有し、底面には所定の間隔でＶ字状の溝１０が形成されている。柱状体７は、後枠体８ｂ、ストッパー９及び前枠体８ａの各貫通孔に挿入される。ストッパー９の下部９ｂは柱状体７側に突条を有し、この突条が柱状体７の溝１０に係合して、画像表示部２の位置を固定する。ストッパー９の上部９ａを下方に押圧することにより係合が解除され、画像表示部２は前後に移動可能となる。また、画像表示部２を前方に引っ張る、又は後方に押すことにより、画像表示部２を溝１０の１ステップずつ前後方向に移動させることができる。
【００３４】
なお、上記装着部３や位置調節部４は本発明の一実施形態を示すものであり、この構造に限定されない。装着部３を眼鏡型フレームに代えてゴーグル型としてもよいし、位置調節部４は、テンプル６に凹部又は凸部を形成し、画像表示部２の側面に凹部又は凸部と噛み合う摺動部を形成して前後方向に移動可能としてもよいし、画像表示部２の側面にクリップ状の挟持部を形成し、テンプル６を挟持して、前後方向に移動可能としてもよい。要は、装着部３に画像表示部２を保持して利用者の眼の前後方向に移動可能とし、画像表示部２から投射される画像光の射出瞳の位置調整が可能であればよい。
【００３５】
図２は、画像表示部２の機能を説明するためのブロック図である。図２に示すように、画像表示部２は、入力した画像信号Ｓに基づいて画像光を投射する投射部１６、投射部１６からの画像光を回折する瞳孔拡大処理を施す回折格子１７と、瞳孔拡大処理が施された画像光を利用者の眼１２に投射する接眼レンズ１８と、画像表示部２の位置を調節するための判定画像を記憶する判定画像記憶部１９と、装置の制御を行う制御部１５を備えている。
【００３６】
制御部１５は、ＲＯＭ２１に記憶された処理プログラムをＲＡＭ２２に読み出して実行することにより、各種の機能を実行する。制御部１５は、画像信号入力Ｉ／Ｆ４０を介して外部から画像信号Ｓを入力し、画像を構成する画素データを展開してＶＲＡＭ２３に記憶し、水平同期信号に同期して、ＶＲＡＭ２３から順次画素データを読み出し、画像信号供給回路２５へ出力する。
【００３７】
投射部１６は、画像信号Ｓを入力して画像光に変換して投射する。画像信号供給回路２５は、画像信号Ｓを入力してＲＧＢの各色の輝度信号を出力する。Ｒレーザドライバ２６Ｒ、Ｇレーザドライバ２６Ｇ、Ｂレーザドライバ２６Ｂは、それぞれＲＧＢの輝度信号を入力してＲＧＢの画像信号を生成し、Ｒレーザ２７Ｒ、Ｇレーザ２７Ｇ、Ｂレーザ２７Ｂへ供給する。各レーザ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは、その輝度信号に応じた発光強度を有するＲＧＢのレーザ光を発光する。ＲＧＢの各レーザ光は、コリメータレンズ２８、ダイクロイックミラー２９及び結合光学系３０を介して混合され、光ファイバー３１に導入される。
【００３８】
光ファイバー３１により導かれた混色レーザ光は、コリメータレンズ３２によりコリメートされて、水平光スキャナ３４の揺動反射面に照射される。水平光スキャナ３４は、水平同期信号を入力した水平駆動回路３３から駆動信号を入力して、コリメートされたレーザ光を水平方向に走査する。水平方向に走査されたレーザ光はリレーレンズ３５により垂直光スキャナ３７の揺動反射面に導かれる。垂直光スキャナ３７は、垂直同期信号を入力した垂直駆動回路３６から駆動信号を入力して、水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する。水平方向及び垂直方向に走査された走査光はリレー光学系３８により回折格子１７の回折面に入射される。
【００３９】
回折格子１７は、中間像が形成される位置に設置される。回折格子１７は、入射した画像光を回折し、０次回折光及び±１次回折光を含む瞳径拡大処理を施す。接眼レンズ１８は、回折格子１７からの瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に導入し、表示画像を形成する。投射される画像光の射出瞳ＥＰは、利用者の瞳孔Ｐｉよりも網膜１３側で位置調整が行われ、表示画像全体の画像光が利用者の眼１２に導入されるとともに、色ずれを許容限度内に低減させる。
【００４０】
判定画像記憶部１９は、画像表示部２の位置調整を行うための判定画像の画像データを記憶する。位置調整は、判定画像記憶部１９から読み出した画像データに基づいて判定画像を表示させ、この判定画像の視認状態に応じて、位置調節部４を操作して画像表示部２の射出瞳ＥＰの位置を前後に調整する。
【００４１】
記憶される判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンと表示画像の中央部に表示される色比較パターンを含んでいる。周辺判定パターンは、表示画像の周辺部に表示されるパターンからなり、周辺端部を表示する周辺端部パターンと、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンとを含む。周辺端部パターンは、外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、周辺端部パターンが欠けて見え始める画像表示部２の位置を特定するためのパターンである。色判定パターンは、表示画像の周辺部を注視したときの色ずれを判定するためのパターンである。色比較パターンは、上記色判定用パターンに現れる色と比較して、周辺部の色ずれが許容限度内となる画像表示部２の位置決め用に使用される。
【００４２】
このように、周辺判定パターンを表示することにより、利用者の眼１２を周辺部に容易に向けることができるとともに、周辺部の表示画像の欠けを容易に発見することができる。また、色判定パターンの画角を２°〜３°の範囲とすることにより、網膜上の色に対して敏感な垂体細胞の領域のみに画像光を投射することができるので、利用者の色識別精度が向上し、色ずれによる画像品質の低下を確実に防止することができる。また、表示画像の中央部に色比較パターンを表示するので、外周部の色判定パターンに現れる色との比較が容易となり、色判定精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、上記実施形態において、投射部１６として光スキャナを用いてレーザ光を２次元走査する光走査型としたが、本発明はこれに限定されない。投射部１６としてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶表示素子を使用することができる。ＤＭＤや液晶表示素子から投射される画像光を回折格子１７により瞳拡大処理を施して画像表示を行うものであってもよい。
【００４４】
図３は、本発明の画像表示装置１の位置決めの原理を説明するための図である。図３（ａ）は、画像表示部２から投射される画像光の射出瞳ＥＰが利用者の瞳孔Ｐｉの位置に一致している場合であり、図３（ｂ）は、画像光の射出瞳ＥＰが利用者の瞳孔Ｐｉと眼球の回転中心との間に位置する場合であり、図３（ｃ）は、画像光の射出瞳ＥＰが利用者の眼球の回転中心に一致する場合である。各図の左側には、画像表示部２から利用者の眼１２に画像光が投射される状態を表し、各図の右側には、判定画像記憶部１９から読み出されて投射された判定画像４８の、利用者から見える状態を表している。判定画像４８の外周部には周辺端部パターン４１が表示され、右上のコーナー部には色判定パターン４２が表示されている。
【００４５】
図３（ａ）において、利用者が正面を向いているときは、画像光の射出瞳ＥＰと利用者の瞳孔Ｐｉがほぼ一致する。その結果、表示外周部からの画像光Ｇ＋θ／２、Ｇ−θ／２と表示中央部の画像光Ｇｏの全てが利用者の眼球内に導かれる。そのため、各画像光に含まれる０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１の割合がずれることがなく、色ずれが生じない。また、表示外周部からの画像光Ｇ＋θ／２、Ｇ−θ／２が眼球内に導入されるので、表示画像の周辺部まで視認することが出来る。
【００４６】
次に、利用者は周辺端に表示される色判定パターン４２を注視する。色判定パターン４２は表示画像の周辺端に位置するので、利用者は眼球を回転させて画像光Ｇ＋θ／２を正面に見る。すると、利用者の瞳孔Ｐｉは画像光の射出瞳ＥＰに対して眼球回転方向に大きくずれて、各画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２に含まれる−１次回折光Ｄ−１は眼球内に入射されない。そして、表示外周部からの画像光Ｇ＋θ／２に含まれる＋１次回折光Ｄ＋１の上縁部を正面に見ることになる。
【００４７】
＋１次回折光Ｄ＋１の上縁部の画像光は赤色側に波長がシフトしている。そのため、利用者には、画像表示部２から投射した白色の色判定パターン４２が、赤みを帯びた色に着色されて見えることになる。また、利用者の瞳孔Ｐｉには、表示画像の下側の外周部から入射する画像光Ｇ−θ／２の０次回折光Ｄ０の一部、及び＋１次回折光Ｄ＋１が眼球内に入射される。そのため、右側の判定画像４８に示されるように、利用者には周辺端部パターン４１の全周囲が見えている。
【００４８】
図３（ｂ）は、画像表示部２を利用者の眼１２の方向に移動させた状態であり、画像光の射出瞳ＥＰは利用者の瞳孔Ｐｉと眼球の回転中心との間に位置する。利用者の眼１２が正面を向いているときは、正面から入射する画像光Ｇ０のすべてが利用者の眼球内に導かれる。そのため、色ずれは生じない。
【００４９】
次に、利用者は周辺端に表示される色判定パターン４２を注視する。色判定パターン４２は判定画像４８の最周辺端に位置するので、利用者は眼球を回転させて画像光Ｇ＋θ／２を正面に見る。この場合、画像光の射出瞳ＥＰが眼球の回転中心側に移動しているので、利用者の瞳孔Ｐｉは画像光の射出瞳ＥＰに対して眼球回転方向に大きくずれることがない。そのため、外周部からの画像光Ｇ＋θ／２は、＋１次回折光Ｄ＋１と０次回折光Ｄ０の全て、−１次回折光Ｄ−１のほぼ全てが眼球内に入射する。その結果、右側の判定画像４８に示されるように、色判定パターン４２に現れる色は上記図３（ａ）の場合よりも薄くなり、色ずれが減少する。
【００５０】
図３（ｃ）は、画像表示部２が投射する画像光の射出瞳ＥＰを利用者の眼球の回転中心の位置まで移動させた状態である。この場合は、判定画像４８のどの領域を見る場合でも、見ている方向から入射する画像光に含まれる０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１が眼球内に導かれる。従って、判定画像４８の周辺端に表示される色判定パターン４２を注視した場合でも、色ずれは生じない。しかし、画像光の射出瞳ＥＰが利用者の網膜１３方向に移動するに従い、注視している周辺端の対角方向から入射する画像光Ｄ−θ／２は、利用者の瞳孔Ｐｉに入射し難くなる。その結果、図３（ｃ）の右側の判定画像４８に示されるように、画像光Ｇ−θ／２の方向の周辺端部パターン４１が欠けて見える。注視している領域以外の領域に欠けが生ずると不自然な画像に見えてしまう。
【００５１】
従って、利用者の眼１２に対する画像表示部２の最適な位置は、利用者が表示画像の最外周部を注視したときに、周辺端部パターン４１に欠けが生じていないことと、注視した最外周部に現れる色の色ずれが、許容限度内であることである。そこで、周辺端部パターン４１と色判定パターン４２を含む判定画像を表示し、周辺端部に表示している色判定パターン４２を注視しながら、周辺端部パターン４１に欠けが生じて見える位置まで画像表示部２を移動させた後に、色判定パターン４２の色が許容限度を維持できる位置まで反対方向に移動させて固定する。
【００５２】
これにより、表示画像のどの領域も色ずれが許容限度内に収まり、かつ、表示画像のどの部分を注視した場合でも、他の領域が欠けて見えることが無く、高品質の画像を表示させることができる。
【００５３】
（第二実施形態）
図４は本発明の第二実施形態に係る画像表示装置１の構成を説明するための模式図である。第５図は、本第二実施形態に係る画像表示装置１の機能を説明するための機能ブロック図である。第一実施形態と異なる点は、画像表示部２と装着部３の間に構成された位置調節部４に、画像表示部２の現在位置を検出するための位置検出素子が設けられ、一旦決定された位置の位置情報が記憶部に記憶される点である。以下、具体的に説明する。
【００５４】
図４（ａ）は、本発明の第二実施形態に係る画像表示装置１の斜視図である。画像表示装置１は、画像光を利用者の眼に向けて投射する画像表示部２と、画像表示部２を保持し、利用者の頭部に装着して固定するための装着部３と、画像表示部２を利用者の眼の方向に対して前後に移動可能とする位置調節部４とを備えている。
【００５５】
図４（ｂ）は、テンプル６の長手方向の縦断面図を表している。位置調節部４は、テンプル６のフロントフレーム５側に形成した断面が四角形の柱状体７と、画像表示部２のテンプル６側の側面に設置し、前記柱状体７を中央部に挿入した枠体８とから構成されている。
【００５６】
枠体８は、前枠体８ａと後枠体８ｂに分離し、本体１４の側面に隙間を設けて固定されている。ストッパー９は、側面から見て転倒したＬ字形状を有し、Ｌ字形状の長手部分には貫通孔が形成され、Ｌ字形状の短手部分に段差が形成されている。ストッパー９は、Ｌ字形状の長手部分が前後の枠体８ａ、８ｂの隙間に挿入され、Ｌ字形状の短手部分が後枠体８ｂの上面に露出してビス止め固定される。ストッパー９は弾性部材により形成され、上部を指で下方に押圧することにより、Ｌ字形状の長手部分が下方に移動し、指を離すことにより元の位置に戻る。
【００５７】
柱状体７は、下側から支持体５０、その上面に貼り付けた抵抗層５１、その上に設置した保護体５２により構成されている。保護体５２は、テンプル６の長手方向に沿って抵抗層５１の一部表面が露出するように開口している。支持体５０の底面には、所定の間隔で溝１０が複数形成されている。ストッパー９の下部は、柱状体７の底面を押圧するように当接して、柱状体７の底面に形成した溝１０に係合する。ストッパー９の上端部を押圧することにより係合が解除され、画像表示部２は前後に移動可能となる。
【００５８】
更に、枠体８ａの上辺下部には、抵抗層５１の表面に接触するブラシ５３が設置され、抵抗層５１と電気的に接触している。ブラシ５３と抵抗層５１により位置検出素子が構成されている。ブラシ５３は図示しない配線を介して画像表示部２に接続している。抵抗層５１の端部は、図示しない配線を介して画像表示部２に接続している。装着部３に対して画像表示部２を前後方向に移動すると、柱状体７に対して枠体８が移動し、この移動により抵抗層５１に対するブラシ５３の位置が移動し、ブラシ５３と抵抗層５１の端部との間の抵抗値が変化する。即ち、この抵抗値を位置検出部により検出することにより、画像表示部２の位置を検出することができる。
【００５９】
図５は、本発明の第二実施形態に係る画像表示装置１の構成を模式的に表したブロック図である。画像表示装置１は、画像表示部２と、図示しない装着部３と、画像表示部２と装着部３との間に構成した図示しない位置調節部４とを備えている。
【００６０】
画像表示部２は、画像光を投射する投射部１６と、投射された画像光の瞳拡大処理を施す回折格子１７と、瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼１２に投射するための接眼レンズ１８と、接眼レンズ１８からの画像光を眼１２に反射させる図示しないハーフミラー１１と、判定画像を記憶する判定画像記憶部１９と、利用者が入力する操作入力部３９と、画像表示装置１を制御するための制御部１５と、位置調節部４に形成したブラシ５３と抵抗層５１の端部との間の抵抗値を検出する位置検出部４５とを備えていえる。
【００６１】
画像表示部２は、更に、位置検出部４５により検出した画像表示部２の位置に関する位置情報を記憶する位置記憶部４６と、当該位置記憶部４６に記憶された過去に検出した位置と現在検出している位置とを比較し、現在位置が過去の位置から所定距離以上離間していることを判定して、投射部１６に警告表示を表す画像光を投射させる位置比較部４７とを備えている。従って、利用者が画像表示装置１を頭部に装着して表示画像を見る場合に、位置補正の警告表示が表示されたときだけ、装着部３に対して画像表示部２の位置補正を行えばよい。そのため、利用者は、通常の使用時に色ずれを意識する必要がない。
【００６２】
なお、本実施形態においては、抵抗層５１の抵抗値を検出して、装着部３に対する画像表示部２の位置を検出したが、これに限定されない。例えば、柱状体７に発光素子を設け、枠体８に受光素子を設け、発光素子が発光した光を受光した受光素子の位置により、装着部３に対する画像表示部２の位置を検出してもよいし、その他の位置検出方法を使用してもよい。
【００６３】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態において、装着部３に対する画像表示部２の位置を手動操作により移動したが、これに代えて、位置調節部４にステッピングモータ等の電動機構を組み込んで、装着部３の位置を電気的に制御するように構成してもよい。
【００６４】
（第三実施形態）
図６は、本発明の第三実施形態に係る画像表示装置１の位置調整方法及び駆動方法を説明するためのフロー図である。
【００６５】
利用者は画像表示装置１の操作入力部３９を操作して起動する。制御部１５のＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１からメイン処理プログラムを読み出してＲＡＭ２２に展開して、メイン処理プログラムを実行する。制御部１５は、今回の起動が初回起動であると判定したときは（ステップＳ１のＹｅｓ）、瞳位置設定モードを起動する（ステップＳ４）。制御部１５は、今回起動が初回起動ではないと判定したときは（ステップＳ１のＮｏ）、位置調節を行うかどうかの判断画面を投射部１６から利用者の眼１２に投射する（ステップＳ２）。制御部１５は、利用者が操作入力部３９から位置調整を行う旨が入力されたことを検出したときは（ステップＳ２のＹｅｓ）、ステップＳ４の瞳位置設定モードを起動する。制御部１５は、所定期間内に位置調整を行う旨の入力がなされない、又は、操作入力部３９から位置調整を行わない旨の入力がされたことを検出したときは（ステップＳ２のＮｏ）、画像・映像表示モードを起動する（ステップＳ３）。画像・映像表示モードを起動したときは、画像信号入力Ｉ／Ｆ４０を介して入力した画像信号Ｓを投射部１６の画像信号供給回路２５に出力して、画像や映像の通常表示を行う。
【００６６】
瞳位置設定モードが起動すると、制御部１５は判定画像記憶部１９から第一画像データを読み出して投射部１６に供給し、投射部１６は第一判定画像を投射して表示する（ステップＳ５）。これを第一投射ステップという。
【００６７】
図７（ａ）は、第一判定画像を表す。第一判定画像には、表示画像の周辺端部に表示される周辺端部パターン４１と、表示画像の最外周部に表示され、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターン４２が含まれる。第一判定画像の背景は黒色の画像データを用いて黒色に塗りつぶされている。周辺端部パターン４１と色判定パターン４２は白色の画像データを用いて表示されている。また、色判定パターン４２に下部には、「円を注視し、枠がすべて見える位置まで本体を眼側に動かしてください。」という指示文が表示される。
【００６８】
このとき、利用者は、最外周部に表示される色判定パターン４２を注視した状態で位置調節部４を操作し、周辺端部パターン４１の一部、例えば色判定パターン４２の対角に表示される周辺端部パターン４１が欠ける位置まで、画像表示部２を利用者の眼１２の方向に近接させる（ステップＳ６）。
【００６９】
次に、利用者は位置調節部４を操作して、画像表示部２を利用者の眼１２に遠いほうに１ｓｔｅｐ移動する（ステップＳ７）。利用者は、最外周部に表示される色判定パターン４２を注視した状態で、周辺端部パターン４１の全てが見えたときは（ステップＳ８のＹｅｓ）、操作入力部３９を操作して、画像表示部２が第一の位置に移動が完了し、第一移動ステップが完了したことを入力する（ステップＳ９）。この操作を第一入力ステップという。制御部１５は、操作入力部３９から第一入力ステップ完了の入力を検知すると、判定画像記憶部１９から第二画像データを読み出して投射部１６に出力し、投射部１６は、第二判定画像を投射して表示する（ステップＳ１０）。これを第二投射ステップという。
【００７０】
図７（ｂ）は、第二判定画像を表す。第二判定画像には、表示画面の最外周部に表示する色判定パターン４２と、表示画像の中央部に表示する色限度パターン４３と色見本パターン４４が含まれている。色限度パターン４３は、色限度を表示する画像データにより形成され、色ずれの限度を示している。つまり、色判定パターン４２に見える色が、色限度パターン４３に見える色の程度であれば、表示画面の最外周領域の色ずれが許容できる範囲であることを意味し、色判定パターン４２が色限度パターン４３の色よりも濃くなる場合は、色ずれが許容範囲を超えて画像品質が低下することを意味する。色見本パターン４４は、色判定パターン４２に現れる色との比較を容易にするためである。なお、色限度パターン４３及び色見本パターン４４の下部には、「画面左端の円と中心の２つの円の色を比較してください。右の円に近ければ本体を一段階眼側に動かし調整終了。左の円に近ければ本体を目から離す方向に動かしてください。」という指示文が表示されている。
【００７１】
画像表示部２を眼１２から離れる方向に移動すると、色判定パターン４２は白色から赤みがかった色に変化する。図３を用いて説明したように、利用者の瞳孔Ｐｉが画像光の射出瞳ＥＰからずれて、画像光Ｇ＋θ／２に含まれる−１次回折光Ｄ−１は眼球内に入射されず、画像光Ｇ＋θ／２に含まれる＋１次回折光Ｄ＋１の上縁部を正面に見るので、色判定パターン４２は波長が赤色側にシフトする。
【００７２】
利用者は、色判定パターン４２を注視した状態で、色判定パターン４２に現れる色と、色限度パターン４３に表示される色と比較する（ステップＳ１１）。利用者は、色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に達していないと判断したときは（ステップＳ１２のＮｏ）、位置調節部４を操作して、画像表示部２を利用者の眼１２に遠いほうに１ｓｔｅｐ移動して（ステップＳ１３）、色判定パターン４２を注視する。色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に近くなるまでこの操作を繰り返す。
【００７３】
利用者は、色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に近いと判断したときは（ステップＳ１２のＹｅｓ）、位置調節部４を操作して画像表示部２を眼１２に近い方向に１ｓｔｅｐ移動する（ステップＳ１４）。利用者は、操作入力部３９を操作して、画像表示部２が第二の位置に移動が完了し、第二移動ステップが完了したことを入力する（ステップＳ１５）。この操作を第二入力ステップという。制御部１５が、操作入力部３９から第二入力ステップ完了の入力を検知して、瞳位置設定モードを終了する。
【００７４】
なお、上記第二投射ステップにおいて、第二判定画像として色限度パターン４３に並べて色見本パターン４４を表示したが、色見本パターン４４を省いてもよい。また、色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に近いと判定した後に、上記ステップＳ１４において、画像表示部２を１ｓｔｅｐ眼１２側に後退させたが、色限度パターン４３に表示する色を許容限度内とすれば、後退するステップＳ１３を省くこともできる。また、色判定パターン４２の色として白の画像データを用いたが、本発明はこれに限定されず、他の色の画像データを用いることができる。この場合、色限度パターン４３の表示色を、色判定パターン４２の表示色から波長が赤色側にシフトした許容限度の色の画像データを用いる。
【００７５】
（第四実施形態）
図８は、本発明の第四実施形態に係る画像表示装置１の位置調整方法及び駆動方法を表すフロー図である。第四実施形態では、第二実施形態の構成を備えた画像表示装置１の位置調整方法及び駆動方法である。
【００７６】
利用者は画像表示装置１の操作入力部３９を走査して起動する。制御部１５は、今回の起動が初回起動であると判定したときは（ステップＳ１のＹｅｓ）、瞳位置設定モードを起動する（第三実施形態のステップＳ４）。以下、ステップＳ４〜ステップＳ１５までは、第三実施形態と同様なので、説明を省略する。制御部１５が、今回起動が初回起動ではないと判定したときは（ステップＳ１のＮｏ）、位置検出部４５は、画像表示部２の位置を検出する（ステップＳ１６）。
【００７７】
位置比較部４７は、位置検出部４５から画像表示部２の現在の位置を表す位置情報と、位置記憶部４６から過去の位置を表す位置情報を読み出してその差分を算出する（ステップＳ１７）。位置比較部４７が、その差分が色ずれの許容限度内である所定値の範囲内であると判定したときは（ステップＳ１８のＹｅｓ）、瞳位置設定を行う必要がないので、画像・映像表示モードを起動して（ステップＳ３）、通常の動作を行う。位置比較部４７は、差分が所定値の範囲内でないと判定したときは（ステップＳ１８のＮｏ）、制御部１５を介して投射部１６に警告表示の画像データを供給し、画像表示部２の位置調整が必要である旨を表示する画像光を利用者の眼１２に投射して、利用者に注意を喚起する（ステップＳ１９）。
【００７８】
次に、制御部１５は、位置調節を行うかどうかの判断画面を投射部１６から利用者の眼１２に投射する（ステップＳ２）。制御部１５は、利用者が操作入力部３９から位置調整を行う旨の入力が行われたことを検出したときは（ステップＳ２のＹｅｓ）、ステップＳ４の瞳位置設定モードを起動する。制御部１５は、所定期間内に位置調整を行う旨が入力されない、又は、操作入力部３９から位置調整を行わない旨が入力されたことを検出したときは（ステップＳ２のＮｏ）、画像・映像表示モードを起動する（ステップＳ３）。画像・映像表示モードを起動したときは、画像信号入力Ｉ／Ｆ４０を介して入力した画像信号Ｓを投射部１６の画像信号供給回路２５に出力して、画像や映像の通常表示を行う。
【００７９】
瞳位置設定モードが起動され（第三実施形態のステップＳ４）、第二移動ステップが完了したことが入力された後（第三実施形態のステップＳ１５）、位置検出部４５は、画像表示部２に現在位置を検出して位置情報を生成し、制御部１５は、この現在位置の位置情報を、位置記憶部４６に記憶させる（ステップＳ２０）。この記憶された位置情報が、画像表示部２に過去の位置を表す位置情報となる。その後、瞳位置設定モードを終了する。
【００８０】
これにより、画像表示部２の現在位置が、位置ずれを起こす許容限度内のときは、瞳位置設定を行う必要がなく、利用者に位置調整の作業が要求されることが無い。
【００８１】
本発明を上記した実施形態を通して説明してきたが、本実施形態によれば、以下の効果が奏することができる。
【００８２】
（１）本発明に係る画像表示装置は、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、利用者の頭部に装着され、画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、画像表示部と装着部との間に構成され、装着部に対して画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、画像表示部は射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、位置調整部により射出瞳の位置調整を可能とする構成とした。
【００８３】
また、上記画像表示装置１の位置調整方法として、画像表示部が、表示画像の周辺端部に表示する周辺端部パターンからなる第一判定画像を投射する第一投射ステップと、外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、周辺端部パターンが欠け始める位置まで、画像表示部を利用者の眼の方向に近接させる第一移動ステップと、画像表示部が、表示画像の周辺部に色判定パターンと、表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を投射する第二投射ステップと、色判定パターンに現れる色と色比較パターンに現れる色とが近似する位置まで、画像表示部を利用者の眼と反対方向に移動させる第二移動ステップと、を有することとした。
【００８４】
また、上記画像表示装置の駆動方法として、画像表示部は、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを有する第一判定画像を表示するための第一画像データと、表示画像の周辺部に色判定パターンと表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を表示するための第二画像データとを記憶する判定画像記憶部と、判定画像記憶部から画像データを入力して判定用の画像光を投射する投射部と、位置調整部において画像表示部の位置調整がなされたことが入力される操作入力部とを備え、投射部が、判定画像記憶部から第一画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第一投射ステップと、操作入力部に、画像表示部が第一の位置に移動完了したことが入力される第一入力ステップと、投射部が、判定画像記憶部から第二画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第二投射ステップと、操作入力部に、画像表示部が第二の位置に移動完了したことが入力される第二入力ステップと、を有することとした。
【００８５】
これにより、利用者が表示画像の周辺部を注視したときの色ずれを許容限度内に抑制し、かつ、この周辺部を注視している状態で、他の周辺部の表示画像に欠けが生じないように、画像表示部の位置調整を行うことができる。
【００８６】
（２）画像表示部は、判定画像を投射するための画像データを記憶する判定画像記憶部と、判定画像記憶部から画像データを入力して、画像データに応じた判定用の画像光を投射する投射部と、投射された画像光に回折素子により瞳拡大処理を施す光回折部と、瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に向けて投射する接眼レンズ部と、を備えていることとした。これにより、判定画像を容易に読み出すことができ、また、画像光の瞳拡大処理部の構成も簡素な構成とすることができる。
【００８７】
（３）判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンを含むこととした。これにより、表示画像の周辺部を容易に注視できるので、利用者の眼球を外周部に向けることができる。
【００８８】
（４）周辺判定パターンは、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンからなることとした。これにより、利用者の網膜の、色に対して敏感な細胞が集中する領域にのみ色判定パターン４２を投射するので、利用者の色識別精度が向上し、色ずれによる画像品質の低下を高精度で防止することができる。
【００８９】
（５）判定画像は、表示画像の中央部に表示され、色判定パターンに現れる色と比較するための色比較パターンを含むこととした。これにより、外周部に表示される色判定パターンと中心部に表示される色比較パターンを、視線を移動させて容易に比較できるので、色判定精度を向上させることができる。また、色比較パターンを表示画面の中央部としたので、設定した色の画像データにより色ずれを発生しない状態で表示させることができる。
【００９０】
（６）周辺判定パターンは、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを含むこととした。これにより、周辺端部の画像の欠けを容易に確認することができる。
【００９１】
（７）位置調節部は、画像表示部の前後方向の位置を所定間隔のステップ状に移動可能とした。これにより、画像表示部２の位置決めを確実に前後に移動できるので、短時間で位置合わせを行うことができる。
【００９２】
（８）画像表示部は、装着部に対する画像表示部の位置を検出する位置検出部と、位置検出部が検出した画像表示部の過去の位置を記憶する位置記憶部と、位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、位置記憶部に記憶された過去の位置とを比較して、現在位置が過去の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、画像表示部に警告表示を行う位置比較部と、を更に備えることとした。
【００９３】
また、画像表示装置は、装着部に対する画像表示部の位置を検出する位置検出部と、検出された位置を記憶する位置記憶部と、位置比較部を更に備え、第二入力ステップは、位置検出部により第二の位置を検出して位置記憶部に記憶するステップを含み、更に、位置比較部は、位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、位置記憶部に記憶された第二の位置とを比較して、現在位置が第二の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、画像表示部に警告表示を行う警告表示ステップを、有することとした。
【００９４】
これにより、画像表示部の現在位置が、位置ずれを起こす許容限度内のときは、瞳位置設定を行う必要がなく、利用者に位置調整の作業が要求されることも無い、という利便性を有する。
【００９５】
（９）第二投射ステップにおいて、色比較パターンは、色見本を表す色見本パターンと色限度を表す色限度パターンを含み、第二移動ステップは、色判定パターンに現れる色と色限度パターンに現れる色とが近似する位置よりも、画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動させて固定する、こととした。これにより、画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動するので、色ずれを色ずれ限度内に低減できるので、高品質の画像を表示することができる。また、色比較パターンに色限度パターンと色見本パターンの両方が含まれるので、より高精度に色合わせを行うことができる。
【００９６】
（１０）第一投射ステップ〜第二移動ステップまでを、画像表示装置の起動時に行うこととした。これにより、画像表示部の位置設定処理を起動時に行うので、利用者が色ずれのある低品質の表示画像を気づかないで見続けることになるのを確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 画像表示装置
２ 画像表示部
３ 装着部
４ 位置調整部
５ フロントフレーム
６ テンプル
７ 柱状体
８ 枠体
９ ストッパー
１０ 溝
１１ ハーフミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置に関し、特に、瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に導入して画像表示を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利用者の頭部に表示装置を装着して、利用者の眼に直接画像光を照射して、網膜上に表示画像を結像させて表示を行うヘッドマウント型表示装置が実用化されている。表示装置の場所をとらず、しかも眼前に映像を展開できるので、多方面に利用が検討されている。
【０００３】
図９は、この種の表示装置の一例である網膜走査型の画像表示装置の構成を表すブロック図である（特許文献１の図１）。網膜走査型の画像表示装置の動作を以下に簡単に説明する。外部から入力した映像信号は信号処理回路６０に入力される。信号処理回路６０は、映像信号から同期信号及びＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色の輝度信号を抽出する。Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のレーザドライバ７０、７２、７４はＲ、Ｇ、Ｂの各色の輝度信号を入力してＲ、Ｇ、Ｂの各色の駆動信号を生成する。Ｒ、Ｇ、Ｂの各レーザ１３５、１３７、１３９が発光したＲＧＢの光は、コリメータレンズ４０、４２、４４、ダイクロイックミラー５０、５２、５４及び結合光学系５６を介して合成され、光ファイバー８２に導入される。光ファイバー８２を出射した合成光は、コリメータレンズ８４、ビームスプリッタ９２等を介して光走査部に出射される。
【０００４】
光走査部は、光ファイバー８２から出射された合成光を水平方向に走査する水平走査系１００と垂直方向に走査する垂直走査系１２０から構成されている。光走査部が走査した走査光は、リレー光学系１４０を介して利用者の眼１４５の瞳孔１４６に導入され、網膜１４７上に結像する。利用者は、この網膜上に結像した画像を表示画像として認識する。
【０００５】
図１０は、図９の網膜走査型の画像表示装置の光路が簡略化して表されている（特許文献１の図６）。水平走査系１００と垂直走査系１２０との間には第１リレー光学系１１２、回折格子１１６、第２光学系１１４が設置されている。また、垂直走査系１２０からの走査光は、第２リレー光学系１４２、１４４を介して利用者の眼１４５に投射される。ここで、回折格子１１６は、第２リレー光学系１４４から投射される射出瞳径を拡大させるために設けられており、水平走査系１００からの走査光が結像して中間像を形成する位置に設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５１１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１は、網膜走査型の画像表示装置の本体２００から利用者の眼１４５に投射される走査光を表す模式図である。図１１（ａ）は、利用者の眼が正面を向いている状態を表し、図１１（ｂ）は、利用者の眼が表示画像の上端部を向いている状態を表す。図１１（ａ）において、本体２００から画像光が所定の画角θを持って利用者の眼１４５の瞳Ｐｉに投射される。図１１（ａ）には、投射する画像の外周部の画像光Ｇ＋θ／２と、中央部の画像光Ｇｏと、画像光Ｇ＋θ／２とは反対側の外周部の画像光Ｇ−θ／２が描かれている。各画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２は画像表示装置の射出瞳Ｐｄに収束し、利用者の瞳孔Ｐｉを通して眼１４５に導入される。各画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２は、回折格子１１６（図示しない）による０次回折光Ｄ０、＋１次回折光Ｄ＋１及び−１次回折光Ｄ−１を含み、射出瞳Ｐｄの径が拡大されている。また、画像装置の射出瞳Ｐｄの位置は、利用者の瞳孔Ｐｉの位置にほぼ一致させる。これにより、利用者の眼１４５が正面を向いているとき、全画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２が眼１４５に導入されるので、画像全体が見えている。
【０００８】
通常、画像光の画角θは２０°〜３５°、例えば画角θ＝２５°に設定されている。しかし、眼１４５が外界の像を細かく認識でき、色に対して敏感な網膜上の錘体細胞は、網膜中心から見て高々２°〜３°の角度範囲に多く集中している。そのために、利用者が投射された表示画像を細かく見ようとしたときは、眼球１５０を頻繁に回転させることになる。
【０００９】
図１１（ｂ）は、利用者が画像の外周部を注視している状態を表している。眼１４５は、画像光Ｇ＋θ／２を正面にしているので、瞳Ｐｉも画像光Ｇ＋θ／２側を向くことになる。この場合、画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２の夫々の一部が瞳Ｐｉを通過して眼１４５に導入されているので、一応全体の画像は見えている。しかし、画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２の夫々に含まれる±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１は、回折角の波長依存性に起因する色ずれが生じている。そのために、眼１４５に導入される画像光の０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１の割合が異なると、色むらとなって認識される。図１１（ｂ）に示すように、眼１４５が外周端部の画像光Ｇ＋θ／２方向を注視すると、画像光Ｇ＋θ／２の＋１次回折光Ｄ＋１周辺領域を中心に見ることになり、色ずれが顕著に認識されることになる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、画像光の外周部を注視した場合でも色ずれが許容限度内に抑制することができ、かつ、画像光により形成される画像に欠けが生じない画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【００１２】
請求項１に係る発明においては、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、利用者の頭部に装着され、前記画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、前記画像表示部と前記装着部との間に構成され、前記装着部に対して前記画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、前記画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、前記画像表示部は前記射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、前記判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、前記位置調整部により前記射出瞳の位置調整を可能とする画像表示装置とした。
【００１３】
請求項２に係る発明においては、前記画像表示部は、前記判定画像を投射するための画像データを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して、前記画像データに応じた判定用の画像光を投射する投射部と、前記投射された画像光に前記回折素子により瞳拡大処理を施す光回折部と、前記瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に向けて投射する接眼レンズ部と、を備えていることとした。
【００１４】
請求項３に係る発明においては、前記判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンを含むこととした。
【００１５】
請求項４に係る発明においては、前記周辺判定パターンは、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンからなることとした。
【００１６】
請求項５に係る発明においては、前記判定画像は、表示画像の中央部に表示され、前記色判定パターンに現れる色と比較するための色比較パターンを含むこととした。
【００１７】
請求項６に係る発明においては、前記周辺判定パターンは、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを含むこととした。
【００１８】
請求項７に係る発明においては、前記位置調節部は、前記画像表示部の前後方向の位置を所定間隔のステップ状に移動可能とした。
【００１９】
請求項８に係る発明においては、前記画像表示部は、前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記画像表示部の過去の位置を記憶する位置記憶部と、前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された過去の位置とを比較して、前記現在位置が前記過去の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う位置比較部と、を更に備えることとした。
【００２０】
請求項９に係る発明においては、前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の位置調整方法において、前記画像表示部が、表示画像の周辺端部に表示する周辺端部パターンからなる第一判定画像を投射する第一投射ステップと、前記外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、前記周辺端部パターンが欠け始める位置まで、前記画像表示部を利用者の眼の方向に近接させる第一移動ステップと、前記画像表示部が、前記表示画像の周辺部に色判定パターンと、前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を投射する第二投射ステップと、前記色判定パターンに現れる色と前記色比較パターンに現れる色とが近似する位置まで、前記画像表示部を利用者の眼と反対方向に移動させる第二移動ステップと、を有することを特徴とする画像表示装置の位置調整方法とした。
【００２１】
請求項１０に係る発明においては、前記第二投射ステップにおいて、前記色比較パターンは、色見本を表す色見本パターンと色限度を表す色限度パターンを含み、前記第二移動ステップは、前記色判定パターンに現れる色と前記色限度パターンに現れる色とが近似する位置よりも、前記画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動させて固定する、こととした。
【００２２】
請求項１１に係る発明においては、前記第一投射ステップ〜第二移動ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うこととした。
【００２３】
請求項１２に係る発明においては、前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動方法において、前記画像表示部は、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを有する第一判定画像を表示するための第一画像データと、表示画像の周辺部に色判定パターンと前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を表示するための第二画像データとを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して判定用の画像光を投射する投射部と、前記位置調整部において前記画像表示部の位置調整がなされたことが入力される操作入力部とを備え、前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第一画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第一投射ステップと、前記操作入力部に、前記画像表示部が第一の位置に移動完了したことが入力される第一入力ステップと、前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第二画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第二投射ステップと、前記操作入力部に、前記画像表示部が第二の位置に移動完了したことが入力される第二入力ステップと、を有する画像表示装置の駆動方法とした。
【００２４】
請求項１３に係る発明においては、前記第一投射ステップ〜前記第二入力ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うこととした。
【００２５】
請求項１４に係る発明においては、前記画像表示装置は、前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、前記検出された位置を記憶する位置記憶部と、位置比較部を更に備え、前記第二入力ステップは、前記位置検出部により前記第二の位置を検出して前記位置記憶部に記憶するステップを含み、更に、前記位置比較部が、前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された前記第二の位置とを比較して、前記現在位置が前記第二の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う警告表示ステップを、有することとした。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に画像表示装置においては、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、利用者の頭部に装着され、画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、画像表示部と装着部との間に構成され、装着部に対して画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、画像表示部は射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、この判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、位置調整部により射出瞳の位置調整を可能とした。これにより、利用者が表示画像の周辺部を注視したときの色ずれを許容限度内に抑制し、かつ、この周辺部を注視している状態で、他の周辺部の表示画像に欠けが生じないように、画像表示部の位置調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像表示部の機能を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像表示装置の位置決めの原理を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を説明するための模式図である。
【図５】本発明に実施形態に係る画像表示装置を模式的に表したブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像表示装置の位置調整方法及び駆動方法を説明するためのフロー図である。
【図７】本発明の実施形態に係る判定画像の一例を表す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る画像表示装置の位置調整方法及び駆動方法を説明するためのフロー図である。
【図９】従来公知の網膜走査型の画像表示装置の構成を表すブロック図である。
【図１０】従来公知の網膜走査型の画像表示装置の光路を表す模式図である。
【図１１】網膜走査型の画像表示装置から走査光が眼に投射される状態を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
（第一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置１の構成を説明するための模式図であす。なお以下の説明において、同一の部分又は同一の機能を表す部分には同一の符号を付している。
【００３０】
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る画像表示装置１の斜視図である。画像表示装置１は、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射する画像表示部２と、利用者の頭部に装着して、利用者の眼の前方に保持する装着部３と、画像表示部２と装着部３との間に構成され、装着部３に対して画像表示部２を利用者の眼の前後方向に移動可能とし、画像表示部から投射される画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部４から構成されている。
【００３１】
画像表示部２は、後に詳しく説明するが、本体１４と本体１４から投射される画像光を利用者の眼の方向へ導くハーフミラー１１により構成されている。装着部３は眼鏡型フレームからなり、フロントフレーム５と、このフロントフレーム５に開閉可能に接続される左右のテンプル６を備えている。左側のテンプル６のフロントフレーム５側には、位置調節部４が構成されている。位置調節部４は、テンプル６のフロントフレーム５側に形成される柱状体７と、本体１４の側面に固定される枠体８から構成されている。枠体８には貫通孔が形成され、この貫通孔に柱状体７を挿入して、柱状体７が枠体８を前後方向に移動可能に保持している。これにより、画像表示部２を装着部３に対して前後に移動して、射出瞳の位置調整を可能とする。
【００３２】
図１（ｂ）は、本体１４を構成する筐体の側面に設置される枠体８及びストッパー９の分解斜視図である。枠体８は、前枠体８ａと後枠体８ｂに分離し、本体１４の側面に隙間を設けて固定されている。ストッパー９は、側面から見て転倒したＬ字形状を有し、Ｌ字形状の長手部分には貫通孔が形成され、Ｌ字形状の短手部分に段差が形成されている。ストッパー９は、Ｌ字形状の長手部分が前後の枠体８ａ、８ｂの隙間に挿入され、Ｌ字形状の短手部分が後枠体８ｂの上辺に露出している。Ｌ字形状の短手部分先端の段差部が後枠体８ｂの上面端部にビス止め固定される。ストッパー９は弾性部材により形成され、上部を指で下方に押圧することにより、Ｌ字形状の長手部分が下方に移動し、指を離すことにより元の位置に戻る。
【００３３】
図１（ｃ）は、位置調節部４の長手方向の模式的な縦断面図である。柱状体７は、断面が四角形を有し、底面には所定の間隔でＶ字状の溝１０が形成されている。柱状体７は、後枠体８ｂ、ストッパー９及び前枠体８ａの各貫通孔に挿入される。ストッパー９の下部９ｂは柱状体７側に突条を有し、この突条が柱状体７の溝１０に係合して、画像表示部２の位置を固定する。ストッパー９の上部９ａを下方に押圧することにより係合が解除され、画像表示部２は前後に移動可能となる。また、画像表示部２を前方に引っ張る、又は後方に押すことにより、画像表示部２を溝１０の１ステップずつ前後方向に移動させることができる。
【００３４】
なお、上記装着部３や位置調節部４は本発明の一実施形態を示すものであり、この構造に限定されない。装着部３を眼鏡型フレームに代えてゴーグル型としてもよいし、位置調節部４は、テンプル６に凹部又は凸部を形成し、画像表示部２の側面に凹部又は凸部と噛み合う摺動部を形成して前後方向に移動可能としてもよいし、画像表示部２の側面にクリップ状の挟持部を形成し、テンプル６を挟持して、前後方向に移動可能としてもよい。要は、装着部３に画像表示部２を保持して利用者の眼の前後方向に移動可能とし、画像表示部２から投射される画像光の射出瞳の位置調整が可能であればよい。
【００３５】
図２は、画像表示部２の機能を説明するためのブロック図である。図２に示すように、画像表示部２は、入力した画像信号Ｓに基づいて画像光を投射する投射部１６、投射部１６からの画像光を回折する瞳孔拡大処理を施す回折格子１７と、瞳孔拡大処理が施された画像光を利用者の眼１２に投射する接眼レンズ１８と、画像表示部２の位置を調節するための判定画像を記憶する判定画像記憶部１９と、装置の制御を行う制御部１５を備えている。
【００３６】
制御部１５は、ＲＯＭ２１に記憶された処理プログラムをＲＡＭ２２に読み出して実行することにより、各種の機能を実行する。制御部１５は、画像信号入力Ｉ／Ｆ４０を介して外部から画像信号Ｓを入力し、画像を構成する画素データを展開してＶＲＡＭ２３に記憶し、水平同期信号に同期して、ＶＲＡＭ２３から順次画素データを読み出し、画像信号供給回路２５へ出力する。
【００３７】
投射部１６は、画像信号Ｓを入力して画像光に変換して投射する。画像信号供給回路２５は、画像信号Ｓを入力してＲＧＢの各色の輝度信号を出力する。Ｒレーザドライバ２６Ｒ、Ｇレーザドライバ２６Ｇ、Ｂレーザドライバ２６Ｂは、それぞれＲＧＢの輝度信号を入力してＲＧＢの画像信号を生成し、Ｒレーザ２７Ｒ、Ｇレーザ２７Ｇ、Ｂレーザ２７Ｂへ供給する。各レーザ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは、その輝度信号に応じた発光強度を有するＲＧＢのレーザ光を発光する。ＲＧＢの各レーザ光は、コリメータレンズ２８、ダイクロイックミラー２９及び結合光学系３０を介して混合され、光ファイバー３１に導入される。
【００３８】
光ファイバー３１により導かれた混色レーザ光は、コリメータレンズ３２によりコリメートされて、水平光スキャナ３４の揺動反射面に照射される。水平光スキャナ３４は、水平同期信号を入力した水平駆動回路３３から駆動信号を入力して、コリメートされたレーザ光を水平方向に走査する。水平方向に走査されたレーザ光はリレーレンズ３５により垂直光スキャナ３７の揺動反射面に導かれる。垂直光スキャナ３７は、垂直同期信号を入力した垂直駆動回路３６から駆動信号を入力して、水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する。水平方向及び垂直方向に走査された走査光はリレー光学系３８により回折格子１７の回折面に入射される。
【００３９】
回折格子１７は、中間像が形成される位置に設置される。回折格子１７は、入射した画像光を回折し、０次回折光及び±１次回折光を含む瞳径拡大処理を施す。接眼レンズ１８は、回折格子１７からの瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に導入し、表示画像を形成する。投射される画像光の射出瞳ＥＰは、利用者の瞳孔Ｐｉよりも網膜１３側で位置調整が行われ、表示画像全体の画像光が利用者の眼１２に導入されるとともに、色ずれを許容限度内に低減させる。
【００４０】
判定画像記憶部１９は、画像表示部２の位置調整を行うための判定画像の画像データを記憶する。位置調整は、判定画像記憶部１９から読み出した画像データに基づいて判定画像を表示させ、この判定画像の視認状態に応じて、位置調節部４を操作して画像表示部２の射出瞳ＥＰの位置を前後に調整する。
【００４１】
記憶される判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンと表示画像の中央部に表示される色比較パターンを含んでいる。周辺判定パターンは、表示画像の周辺部に表示されるパターンからなり、周辺端部を表示する周辺端部パターンと、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンとを含む。周辺端部パターンは、外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、周辺端部パターンが欠けて見え始める画像表示部２の位置を特定するためのパターンである。色判定パターンは、表示画像の周辺部を注視したときの色ずれを判定するためのパターンである。色比較パターンは、上記色判定用パターンに現れる色と比較して、周辺部の色ずれが許容限度内となる画像表示部２の位置決め用に使用される。
【００４２】
このように、周辺判定パターンを表示することにより、利用者の眼１２を周辺部に容易に向けることができるとともに、周辺部の表示画像の欠けを容易に発見することができる。また、色判定パターンの画角を２°〜３°の範囲とすることにより、網膜上の色に対して敏感な垂体細胞の領域のみに画像光を投射することができるので、利用者の色識別精度が向上し、色ずれによる画像品質の低下を確実に防止することができる。また、表示画像の中央部に色比較パターンを表示するので、外周部の色判定パターンに現れる色との比較が容易となり、色判定精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、上記実施形態において、投射部１６として光スキャナを用いてレーザ光を２次元走査する光走査型としたが、本発明はこれに限定されない。投射部１６としてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶表示素子を使用することができる。ＤＭＤや液晶表示素子から投射される画像光を回折格子１７により瞳拡大処理を施して画像表示を行うものであってもよい。
【００４４】
図３は、本発明の画像表示装置１の位置決めの原理を説明するための図である。図３（ａ）は、画像表示部２から投射される画像光の射出瞳ＥＰが利用者の瞳孔Ｐｉの位置に一致している場合であり、図３（ｂ）は、画像光の射出瞳ＥＰが利用者の瞳孔Ｐｉと眼球の回転中心との間に位置する場合であり、図３（ｃ）は、画像光の射出瞳ＥＰが利用者の眼球の回転中心に一致する場合である。各図の左側には、画像表示部２から利用者の眼１２に画像光が投射される状態を表し、各図の右側には、判定画像記憶部１９から読み出されて投射された判定画像４８の、利用者から見える状態を表している。判定画像４８の外周部には周辺端部パターン４１が表示され、右上のコーナー部には色判定パターン４２が表示されている。
【００４５】
図３（ａ）において、利用者が正面を向いているときは、画像光の射出瞳ＥＰと利用者の瞳孔Ｐｉがほぼ一致する。その結果、表示外周部からの画像光Ｇ＋θ／２、Ｇ−θ／２と表示中央部の画像光Ｇｏの全てが利用者の眼球内に導かれる。そのため、各画像光に含まれる０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１の割合がずれることがなく、色ずれが生じない。また、表示外周部からの画像光Ｇ＋θ／２、Ｇ−θ／２が眼球内に導入されるので、表示画像の周辺部まで視認することが出来る。
【００４６】
次に、利用者は周辺端に表示される色判定パターン４２を注視する。色判定パターン４２は表示画像の周辺端に位置するので、利用者は眼球を回転させて画像光Ｇ＋θ／２を正面に見る。すると、利用者の瞳孔Ｐｉは画像光の射出瞳ＥＰに対して眼球回転方向に大きくずれて、各画像光Ｇ＋θ／２、Ｇｏ、Ｇ−θ／２に含まれる−１次回折光Ｄ−１は眼球内に入射されない。そして、表示外周部からの画像光Ｇ＋θ／２に含まれる＋１次回折光Ｄ＋１の上縁部を正面に見ることになる。
【００４７】
＋１次回折光Ｄ＋１の上縁部の画像光は赤色側に波長がシフトしている。そのため、利用者には、画像表示部２から投射した白色の色判定パターン４２が、赤みを帯びた色に着色されて見えることになる。また、利用者の瞳孔Ｐｉには、表示画像の下側の外周部から入射する画像光Ｇ−θ／２の０次回折光Ｄ０の一部、及び＋１次回折光Ｄ＋１が眼球内に入射される。そのため、右側の判定画像４８に示されるように、利用者には周辺端部パターン４１の全周囲が見えている。
【００４８】
図３（ｂ）は、画像表示部２を利用者の眼１２の方向に移動させた状態であり、画像光の射出瞳ＥＰは利用者の瞳孔Ｐｉと眼球の回転中心との間に位置する。利用者の眼１２が正面を向いているときは、正面から入射する画像光Ｇ０のすべてが利用者の眼球内に導かれる。そのため、色ずれは生じない。
【００４９】
次に、利用者は周辺端に表示される色判定パターン４２を注視する。色判定パターン４２は判定画像４８の最周辺端に位置するので、利用者は眼球を回転させて画像光Ｇ＋θ／２を正面に見る。この場合、画像光の射出瞳ＥＰが眼球の回転中心側に移動しているので、利用者の瞳孔Ｐｉは画像光の射出瞳ＥＰに対して眼球回転方向に大きくずれることがない。そのため、外周部からの画像光Ｇ＋θ／２は、＋１次回折光Ｄ＋１と０次回折光Ｄ０の全て、−１次回折光Ｄ−１のほぼ全てが眼球内に入射する。その結果、右側の判定画像４８に示されるように、色判定パターン４２に現れる色は上記図３（ａ）の場合よりも薄くなり、色ずれが減少する。
【００５０】
図３（ｃ）は、画像表示部２が投射する画像光の射出瞳ＥＰを利用者の眼球の回転中心の位置まで移動させた状態である。この場合は、判定画像４８のどの領域を見る場合でも、見ている方向から入射する画像光に含まれる０次回折光Ｄ０と±１次回折光Ｄ＋１、Ｄ−１が眼球内に導かれる。従って、判定画像４８の周辺端に表示される色判定パターン４２を注視した場合でも、色ずれは生じない。しかし、画像光の射出瞳ＥＰが利用者の網膜１３方向に移動するに従い、注視している周辺端の対角方向から入射する画像光Ｄ−θ／２は、利用者の瞳孔Ｐｉに入射し難くなる。その結果、図３（ｃ）の右側の判定画像４８に示されるように、画像光Ｇ−θ／２の方向の周辺端部パターン４１が欠けて見える。注視している領域以外の領域に欠けが生ずると不自然な画像に見えてしまう。
【００５１】
従って、利用者の眼１２に対する画像表示部２の最適な位置は、利用者が表示画像の最外周部を注視したときに、周辺端部パターン４１に欠けが生じていないことと、注視した最外周部に現れる色の色ずれが、許容限度内であることである。そこで、周辺端部パターン４１と色判定パターン４２を含む判定画像を表示し、周辺端部に表示している色判定パターン４２を注視しながら、周辺端部パターン４１に欠けが生じて見える位置まで画像表示部２を移動させた後に、色判定パターン４２の色が許容限度を維持できる位置まで反対方向に移動させて固定する。
【００５２】
これにより、表示画像のどの領域も色ずれが許容限度内に収まり、かつ、表示画像のどの部分を注視した場合でも、他の領域が欠けて見えることが無く、高品質の画像を表示させることができる。
【００５３】
（第二実施形態）
図４は本発明の第二実施形態に係る画像表示装置１の構成を説明するための模式図である。第５図は、本第二実施形態に係る画像表示装置１の機能を説明するための機能ブロック図である。第一実施形態と異なる点は、画像表示部２と装着部３の間に構成された位置調節部４に、画像表示部２の現在位置を検出するための位置検出素子が設けられ、一旦決定された位置の位置情報が記憶部に記憶される点である。以下、具体的に説明する。
【００５４】
図４（ａ）は、本発明の第二実施形態に係る画像表示装置１の斜視図である。画像表示装置１は、画像光を利用者の眼に向けて投射する画像表示部２と、画像表示部２を保持し、利用者の頭部に装着して固定するための装着部３と、画像表示部２を利用者の眼の方向に対して前後に移動可能とする位置調節部４とを備えている。
【００５５】
図４（ｂ）は、テンプル６の長手方向の縦断面図を表している。位置調節部４は、テンプル６のフロントフレーム５側に形成した断面が四角形の柱状体７と、画像表示部２のテンプル６側の側面に設置し、前記柱状体７を中央部に挿入した枠体８とから構成されている。
【００５６】
枠体８は、前枠体８ａと後枠体８ｂに分離し、本体１４の側面に隙間を設けて固定されている。ストッパー９は、側面から見て転倒したＬ字形状を有し、Ｌ字形状の長手部分には貫通孔が形成され、Ｌ字形状の短手部分に段差が形成されている。ストッパー９は、Ｌ字形状の長手部分が前後の枠体８ａ、８ｂの隙間に挿入され、Ｌ字形状の短手部分が後枠体８ｂの上面に露出してビス止め固定される。ストッパー９は弾性部材により形成され、上部を指で下方に押圧することにより、Ｌ字形状の長手部分が下方に移動し、指を離すことにより元の位置に戻る。
【００５７】
柱状体７は、下側から支持体５０、その上面に貼り付けた抵抗層５１、その上に設置した保護体５２により構成されている。保護体５２は、テンプル６の長手方向に沿って抵抗層５１の一部表面が露出するように開口している。支持体５０の底面には、所定の間隔で溝１０が複数形成されている。ストッパー９の下部は、柱状体７の底面を押圧するように当接して、柱状体７の底面に形成した溝１０に係合する。ストッパー９の上端部を押圧することにより係合が解除され、画像表示部２は前後に移動可能となる。
【００５８】
更に、枠体８ａの上辺下部には、抵抗層５１の表面に接触するブラシ５３が設置され、抵抗層５１と電気的に接触している。ブラシ５３と抵抗層５１により位置検出素子が構成されている。ブラシ５３は図示しない配線を介して画像表示部２に接続している。抵抗層５１の端部は、図示しない配線を介して画像表示部２に接続している。装着部３に対して画像表示部２を前後方向に移動すると、柱状体７に対して枠体８が移動し、この移動により抵抗層５１に対するブラシ５３の位置が移動し、ブラシ５３と抵抗層５１の端部との間の抵抗値が変化する。即ち、この抵抗値を位置検出部により検出することにより、画像表示部２の位置を検出することができる。
【００５９】
図５は、本発明の第二実施形態に係る画像表示装置１の構成を模式的に表したブロック図である。画像表示装置１は、画像表示部２と、図示しない装着部３と、画像表示部２と装着部３との間に構成した図示しない位置調節部４とを備えている。
【００６０】
画像表示部２は、画像光を投射する投射部１６と、投射された画像光の瞳拡大処理を施す回折格子１７と、瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼１２に投射するための接眼レンズ１８と、接眼レンズ１８からの画像光を眼１２に反射させる図示しないハーフミラー１１と、判定画像を記憶する判定画像記憶部１９と、利用者が入力する操作入力部３９と、画像表示装置１を制御するための制御部１５と、位置調節部４に形成したブラシ５３と抵抗層５１の端部との間の抵抗値を検出する位置検出部４５とを備えていえる。
【００６１】
画像表示部２は、更に、位置検出部４５により検出した画像表示部２の位置に関する位置情報を記憶する位置記憶部４６と、当該位置記憶部４６に記憶された過去に検出した位置と現在検出している位置とを比較し、現在位置が過去の位置から所定距離以上離間していることを判定して、投射部１６に警告表示を表す画像光を投射させる位置比較部４７とを備えている。従って、利用者が画像表示装置１を頭部に装着して表示画像を見る場合に、位置補正の警告表示が表示されたときだけ、装着部３に対して画像表示部２の位置補正を行えばよい。そのため、利用者は、通常の使用時に色ずれを意識する必要がない。
【００６２】
なお、本実施形態においては、抵抗層５１の抵抗値を検出して、装着部３に対する画像表示部２の位置を検出したが、これに限定されない。例えば、柱状体７に発光素子を設け、枠体８に受光素子を設け、発光素子が発光した光を受光した受光素子の位置により、装着部３に対する画像表示部２の位置を検出してもよいし、その他の位置検出方法を使用してもよい。
【００６３】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態において、装着部３に対する画像表示部２の位置を手動操作により移動したが、これに代えて、位置調節部４にステッピングモータ等の電動機構を組み込んで、装着部３の位置を電気的に制御するように構成してもよい。
【００６４】
（第三実施形態）
図６は、本発明の第三実施形態に係る画像表示装置１の位置調整方法及び駆動方法を説明するためのフロー図である。
【００６５】
利用者は画像表示装置１の操作入力部３９を操作して起動する。制御部１５のＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１からメイン処理プログラムを読み出してＲＡＭ２２に展開して、メイン処理プログラムを実行する。制御部１５は、今回の起動が初回起動であると判定したときは（ステップＳ１のＹｅｓ）、瞳位置設定モードを起動する（ステップＳ４）。制御部１５は、今回起動が初回起動ではないと判定したときは（ステップＳ１のＮｏ）、位置調節を行うかどうかの判断画面を投射部１６から利用者の眼１２に投射する（ステップＳ２）。制御部１５は、利用者が操作入力部３９から位置調整を行う旨が入力されたことを検出したときは（ステップＳ２のＹｅｓ）、ステップＳ４の瞳位置設定モードを起動する。制御部１５は、所定期間内に位置調整を行う旨の入力がなされない、又は、操作入力部３９から位置調整を行わない旨の入力がされたことを検出したときは（ステップＳ２のＮｏ）、画像・映像表示モードを起動する（ステップＳ３）。画像・映像表示モードを起動したときは、画像信号入力Ｉ／Ｆ４０を介して入力した画像信号Ｓを投射部１６の画像信号供給回路２５に出力して、画像や映像の通常表示を行う。
【００６６】
瞳位置設定モードが起動すると、制御部１５は判定画像記憶部１９から第一画像データを読み出して投射部１６に供給し、投射部１６は第一判定画像を投射して表示する（ステップＳ５）。これを第一投射ステップという。
【００６７】
図７（ａ）は、第一判定画像を表す。第一判定画像には、表示画像の周辺端部に表示される周辺端部パターン４１と、表示画像の最外周部に表示され、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターン４２が含まれる。第一判定画像の背景は黒色の画像データを用いて黒色に塗りつぶされている。周辺端部パターン４１と色判定パターン４２は白色の画像データを用いて表示されている。また、色判定パターン４２に下部には、「円を注視し、枠がすべて見える位置まで本体を眼側に動かしてください。」という指示文が表示される。
【００６８】
このとき、利用者は、最外周部に表示される色判定パターン４２を注視した状態で位置調節部４を操作し、周辺端部パターン４１の一部、例えば色判定パターン４２の対角に表示される周辺端部パターン４１が欠ける位置まで、画像表示部２を利用者の眼１２の方向に近接させる（ステップＳ６）。
【００６９】
次に、利用者は位置調節部４を操作して、画像表示部２を利用者の眼１２に遠いほうに１ｓｔｅｐ移動する（ステップＳ７）。利用者は、最外周部に表示される色判定パターン４２を注視した状態で、周辺端部パターン４１の全てが見えたときは（ステップＳ８のＹｅｓ）、操作入力部３９を操作して、画像表示部２が第一の位置に移動が完了し、第一移動ステップが完了したことを入力する（ステップＳ９）。この操作を第一入力ステップという。制御部１５は、操作入力部３９から第一入力ステップ完了の入力を検知すると、判定画像記憶部１９から第二画像データを読み出して投射部１６に出力し、投射部１６は、第二判定画像を投射して表示する（ステップＳ１０）。これを第二投射ステップという。
【００７０】
図７（ｂ）は、第二判定画像を表す。第二判定画像には、表示画面の最外周部に表示する色判定パターン４２と、表示画像の中央部に表示する色限度パターン４３と色見本パターン４４が含まれている。色限度パターン４３は、色限度を表示する画像データにより形成され、色ずれの限度を示している。つまり、色判定パターン４２に見える色が、色限度パターン４３に見える色の程度であれば、表示画面の最外周領域の色ずれが許容できる範囲であることを意味し、色判定パターン４２が色限度パターン４３の色よりも濃くなる場合は、色ずれが許容範囲を超えて画像品質が低下することを意味する。色見本パターン４４は、色判定パターン４２に現れる色との比較を容易にするためである。なお、色限度パターン４３及び色見本パターン４４の下部には、「画面左端の円と中心の２つの円の色を比較してください。右の円に近ければ本体を一段階眼側に動かし調整終了。左の円に近ければ本体を目から離す方向に動かしてください。」という指示文が表示されている。
【００７１】
画像表示部２を眼１２から離れる方向に移動すると、色判定パターン４２は白色から赤みがかった色に変化する。図３を用いて説明したように、利用者の瞳孔Ｐｉが画像光の射出瞳ＥＰからずれて、画像光Ｇ＋θ／２に含まれる−１次回折光Ｄ−１は眼球内に入射されず、画像光Ｇ＋θ／２に含まれる＋１次回折光Ｄ＋１の上縁部を正面に見るので、色判定パターン４２は波長が赤色側にシフトする。
【００７２】
利用者は、色判定パターン４２を注視した状態で、色判定パターン４２に現れる色と、色限度パターン４３に表示される色と比較する（ステップＳ１１）。利用者は、色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に達していないと判断したときは（ステップＳ１２のＮｏ）、位置調節部４を操作して、画像表示部２を利用者の眼１２に遠いほうに１ｓｔｅｐ移動して（ステップＳ１３）、色判定パターン４２を注視する。色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に近くなるまでこの操作を繰り返す。
【００７３】
利用者は、色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に近いと判断したときは（ステップＳ１２のＹｅｓ）、位置調節部４を操作して画像表示部２を眼１２に近い方向に１ｓｔｅｐ移動する（ステップＳ１４）。利用者は、操作入力部３９を操作して、画像表示部２が第二の位置に移動が完了し、第二移動ステップが完了したことを入力する（ステップＳ１５）。この操作を第二入力ステップという。制御部１５が、操作入力部３９から第二入力ステップ完了の入力を検知して、瞳位置設定モードを終了する。
【００７４】
なお、上記第二投射ステップにおいて、第二判定画像として色限度パターン４３に並べて色見本パターン４４を表示したが、色見本パターン４４を省いてもよい。また、色判定パターン４２に現れる色が色限度パターン４３に表示される色に近いと判定した後に、上記ステップＳ１４において、画像表示部２を１ｓｔｅｐ眼１２側に後退させたが、色限度パターン４３に表示する色を許容限度内とすれば、後退するステップＳ１３を省くこともできる。また、色判定パターン４２の色として白の画像データを用いたが、本発明はこれに限定されず、他の色の画像データを用いることができる。この場合、色限度パターン４３の表示色を、色判定パターン４２の表示色から波長が赤色側にシフトした許容限度の色の画像データを用いる。
【００７５】
（第四実施形態）
図８は、本発明の第四実施形態に係る画像表示装置１の位置調整方法及び駆動方法を表すフロー図である。第四実施形態では、第二実施形態の構成を備えた画像表示装置１の位置調整方法及び駆動方法である。
【００７６】
利用者は画像表示装置１の操作入力部３９を走査して起動する。制御部１５は、今回の起動が初回起動であると判定したときは（ステップＳ１のＹｅｓ）、瞳位置設定モードを起動する（第三実施形態のステップＳ４）。以下、ステップＳ４〜ステップＳ１５までは、第三実施形態と同様なので、説明を省略する。制御部１５が、今回起動が初回起動ではないと判定したときは（ステップＳ１のＮｏ）、位置検出部４５は、画像表示部２の位置を検出する（ステップＳ１６）。
【００７７】
位置比較部４７は、位置検出部４５から画像表示部２の現在の位置を表す位置情報と、位置記憶部４６から過去の位置を表す位置情報を読み出してその差分を算出する（ステップＳ１７）。位置比較部４７が、その差分が色ずれの許容限度内である所定値の範囲内であると判定したときは（ステップＳ１８のＹｅｓ）、瞳位置設定を行う必要がないので、画像・映像表示モードを起動して（ステップＳ３）、通常の動作を行う。位置比較部４７は、差分が所定値の範囲内でないと判定したときは（ステップＳ１８のＮｏ）、制御部１５を介して投射部１６に警告表示の画像データを供給し、画像表示部２の位置調整が必要である旨を表示する画像光を利用者の眼１２に投射して、利用者に注意を喚起する（ステップＳ１９）。
【００７８】
次に、制御部１５は、位置調節を行うかどうかの判断画面を投射部１６から利用者の眼１２に投射する（ステップＳ２）。制御部１５は、利用者が操作入力部３９から位置調整を行う旨の入力が行われたことを検出したときは（ステップＳ２のＹｅｓ）、ステップＳ４の瞳位置設定モードを起動する。制御部１５は、所定期間内に位置調整を行う旨が入力されない、又は、操作入力部３９から位置調整を行わない旨が入力されたことを検出したときは（ステップＳ２のＮｏ）、画像・映像表示モードを起動する（ステップＳ３）。画像・映像表示モードを起動したときは、画像信号入力Ｉ／Ｆ４０を介して入力した画像信号Ｓを投射部１６の画像信号供給回路２５に出力して、画像や映像の通常表示を行う。
【００７９】
瞳位置設定モードが起動され（第三実施形態のステップＳ４）、第二移動ステップが完了したことが入力された後（第三実施形態のステップＳ１５）、位置検出部４５は、画像表示部２に現在位置を検出して位置情報を生成し、制御部１５は、この現在位置の位置情報を、位置記憶部４６に記憶させる（ステップＳ２０）。この記憶された位置情報が、画像表示部２に過去の位置を表す位置情報となる。その後、瞳位置設定モードを終了する。
【００８０】
これにより、画像表示部２の現在位置が、位置ずれを起こす許容限度内のときは、瞳位置設定を行う必要がなく、利用者に位置調整の作業が要求されることが無い。
【００８１】
本発明を上記した実施形態を通して説明してきたが、本実施形態によれば、以下の効果が奏することができる。
【００８２】
（１）本発明に係る画像表示装置は、回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、利用者の頭部に装着され、画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、画像表示部と装着部との間に構成され、装着部に対して画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、画像表示部は射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、位置調整部により射出瞳の位置調整を可能とする構成とした。
【００８３】
また、上記画像表示装置１の位置調整方法として、画像表示部が、表示画像の周辺端部に表示する周辺端部パターンからなる第一判定画像を投射する第一投射ステップと、外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、周辺端部パターンが欠け始める位置まで、画像表示部を利用者の眼の方向に近接させる第一移動ステップと、画像表示部が、表示画像の周辺部に色判定パターンと、表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を投射する第二投射ステップと、色判定パターンに現れる色と色比較パターンに現れる色とが近似する位置まで、画像表示部を利用者の眼と反対方向に移動させる第二移動ステップと、を有することとした。
【００８４】
また、上記画像表示装置の駆動方法として、画像表示部は、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを有する第一判定画像を表示するための第一画像データと、表示画像の周辺部に色判定パターンと表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を表示するための第二画像データとを記憶する判定画像記憶部と、判定画像記憶部から画像データを入力して判定用の画像光を投射する投射部と、位置調整部において画像表示部の位置調整がなされたことが入力される操作入力部とを備え、投射部が、判定画像記憶部から第一画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第一投射ステップと、操作入力部に、画像表示部が第一の位置に移動完了したことが入力される第一入力ステップと、投射部が、判定画像記憶部から第二画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第二投射ステップと、操作入力部に、画像表示部が第二の位置に移動完了したことが入力される第二入力ステップと、を有することとした。
【００８５】
これにより、利用者が表示画像の周辺部を注視したときの色ずれを許容限度内に抑制し、かつ、この周辺部を注視している状態で、他の周辺部の表示画像に欠けが生じないように、画像表示部の位置調整を行うことができる。
【００８６】
（２）画像表示部は、判定画像を投射するための画像データを記憶する判定画像記憶部と、判定画像記憶部から画像データを入力して、画像データに応じた判定用の画像光を投射する投射部と、投射された画像光に回折素子により瞳拡大処理を施す光回折部と、瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に向けて投射する接眼レンズ部と、を備えていることとした。これにより、判定画像を容易に読み出すことができ、また、画像光の瞳拡大処理部の構成も簡素な構成とすることができる。
【００８７】
（３）判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンを含むこととした。これにより、表示画像の周辺部を容易に注視できるので、利用者の眼球を外周部に向けることができる。
【００８８】
（４）周辺判定パターンは、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンからなることとした。これにより、利用者の網膜の、色に対して敏感な細胞が集中する領域にのみ色判定パターン４２を投射するので、利用者の色識別精度が向上し、色ずれによる画像品質の低下を高精度で防止することができる。
【００８９】
（５）判定画像は、表示画像の中央部に表示され、色判定パターンに現れる色と比較するための色比較パターンを含むこととした。これにより、外周部に表示される色判定パターンと中心部に表示される色比較パターンを、視線を移動させて容易に比較できるので、色判定精度を向上させることができる。また、色比較パターンを表示画面の中央部としたので、設定した色の画像データにより色ずれを発生しない状態で表示させることができる。
【００９０】
（６）周辺判定パターンは、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを含むこととした。これにより、周辺端部の画像の欠けを容易に確認することができる。
【００９１】
（７）位置調節部は、画像表示部の前後方向の位置を所定間隔のステップ状に移動可能とした。これにより、画像表示部２の位置決めを確実に前後に移動できるので、短時間で位置合わせを行うことができる。
【００９２】
（８）画像表示部は、装着部に対する画像表示部の位置を検出する位置検出部と、位置検出部が検出した画像表示部の過去の位置を記憶する位置記憶部と、位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、位置記憶部に記憶された過去の位置とを比較して、現在位置が過去の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、画像表示部に警告表示を行う位置比較部と、を更に備えることとした。
【００９３】
また、画像表示装置は、装着部に対する画像表示部の位置を検出する位置検出部と、検出された位置を記憶する位置記憶部と、位置比較部を更に備え、第二入力ステップは、位置検出部により第二の位置を検出して位置記憶部に記憶するステップを含み、更に、位置比較部は、位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、位置記憶部に記憶された第二の位置とを比較して、現在位置が第二の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、画像表示部に警告表示を行う警告表示ステップを、有することとした。
【００９４】
これにより、画像表示部の現在位置が、位置ずれを起こす許容限度内のときは、瞳位置設定を行う必要がなく、利用者に位置調整の作業が要求されることも無い、という利便性を有する。
【００９５】
（９）第二投射ステップにおいて、色比較パターンは、色見本を表す色見本パターンと色限度を表す色限度パターンを含み、第二移動ステップは、色判定パターンに現れる色と色限度パターンに現れる色とが近似する位置よりも、画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動させて固定する、こととした。これにより、画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動するので、色ずれを色ずれ限度内に低減できるので、高品質の画像を表示することができる。また、色比較パターンに色限度パターンと色見本パターンの両方が含まれるので、より高精度に色合わせを行うことができる。
【００９６】
（１０）第一投射ステップ〜第二移動ステップまでを、画像表示装置の起動時に行うこととした。これにより、画像表示部の位置設定処理を起動時に行うので、利用者が色ずれのある低品質の表示画像を気づかないで見続けることになるのを確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 画像表示装置
２ 画像表示部
３ 装着部
４ 位置調整部
５ フロントフレーム
６ テンプル
７ 柱状体
８ 枠体
９ ストッパー
１０ 溝
１１ ハーフミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、
利用者の頭部に装着され、前記画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、
前記画像表示部と前記装着部との間に構成され、前記装着部に対して前記画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、前記画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、
前記画像表示部は前記射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、前記判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、前記位置調整部により前記射出瞳の位置調整を可能とする画像表示装置。
【請求項２】
前記画像表示部は、前記判定画像を投射するための画像データを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して、前記画像データに応じた判定用の画像光を投射する投射部と、前記投射された画像光に前記回折素子により瞳拡大処理を施す光回折部と、前記瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に向けて投射する接眼レンズ部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記周辺判定パターンは、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンからなることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記判定画像は、表示画像の中央部に表示され、前記色判定パターンに現れる色と比較するための色比較パターンを含むことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記周辺判定パターンは、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記位置調節部は、前記画像表示部の前後方向の位置を所定間隔のステップ状に移動可能とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記画像表示部は、
前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出した前記画像表示部の過去の位置を記憶する位置記憶部と、
前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された過去の位置とを比較して、前記現在位置が前記過去の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う位置比較部と、を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の位置調整方法において、
前記画像表示部が、表示画像の周辺端部に表示する周辺端部パターンからなる第一判定画像を投射する第一投射ステップと、
前記外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、前記周辺端部パターンが欠け始める位置まで、前記画像表示部を利用者の眼の方向に近接させる第一移動ステップと、
前記画像表示部が、前記表示画像の周辺部に色判定パターンと、前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を投射する第二投射ステップと、
前記色判定パターンに現れる色と前記色比較パターンに現れる色とが近似する位置まで、前記画像表示部を利用者の眼と反対方向に移動させる第二移動ステップと、を有することを特徴とする画像表示装置の位置調整方法。
【請求項１０】
前記第二投射ステップにおいて、前記色比較パターンは、色見本を表す色見本パターンと色限度を表す色限度パターンを含み、
前記第二移動ステップは、前記色判定パターンに現れる色と前記色限度パターンに現れる色とが近似する位置よりも、前記画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動させて固定する、ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の位置調整方法。
【請求項１１】
前記第一投射ステップ〜第二移動ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の位置調整方法。
【請求項１２】
前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動方法において、
前記画像表示部は、
表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを有する第一判定画像を表示するための第一画像データと、表示画像の周辺部に色判定パターンと前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を表示するための第二画像データとを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して判定用の画像光を投射する投射部と、前記位置調整部において前記画像表示部の位置調整がなされたことが入力される操作入力部とを備え、
前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第一画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第一投射ステップと、
前記操作入力部に、前記画像表示部が第一の位置に移動完了したことが入力される第一入力ステップと、
前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第二画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第二投射ステップと、
前記操作入力部に、前記画像表示部が第二の位置に移動完了したことが入力される第二入力ステップと、を有する画像表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
前記第一投射ステップ〜前記第二入力ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記画像表示装置は、前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、前記検出された位置を記憶する位置記憶部と、位置比較部を更に備え、
前記第二入力ステップは、前記位置検出部により前記第二の位置を検出して前記位置記憶部に記憶するステップを含み、
更に、前記位置比較部が、前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された前記第二の位置とを比較して、前記現在位置が前記第二の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う警告表示ステップを、有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項１】
回折素子により瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に投射して、表示画像を視認させる画像表示部と、
利用者の頭部に装着され、前記画像表示部を利用者の眼の前方に保持する装着部と、
前記画像表示部と前記装着部との間に構成され、前記装着部に対して前記画像表示部を利用者の眼の前後方向に移動して、前記画像光による射出瞳の位置を調整可能とする位置調節部と、を備え、
前記画像表示部は前記射出瞳の位置調整を行うための判定用の画像光を投射し、前記判定用の画像光に基づく判定画像の視認状態に応じて、前記位置調整部により前記射出瞳の位置調整を可能とする画像表示装置。
【請求項２】
前記画像表示部は、前記判定画像を投射するための画像データを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して、前記画像データに応じた判定用の画像光を投射する投射部と、前記投射された画像光に前記回折素子により瞳拡大処理を施す光回折部と、前記瞳拡大処理が施された画像光を利用者の眼に向けて投射する接眼レンズ部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記判定画像は、表示画像の周辺部に表示される周辺判定パターンを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記周辺判定パターンは、画角が２°〜３°の範囲の大きさを有する色判定パターンからなることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記判定画像は、表示画像の中央部に表示され、前記色判定パターンに現れる色と比較するための色比較パターンを含むことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記周辺判定パターンは、表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記位置調節部は、前記画像表示部の前後方向の位置を所定間隔のステップ状に移動可能とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記画像表示部は、
前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出した前記画像表示部の過去の位置を記憶する位置記憶部と、
前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された過去の位置とを比較して、前記現在位置が前記過去の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う位置比較部と、を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の位置調整方法において、
前記画像表示部が、表示画像の周辺端部に表示する周辺端部パターンからなる第一判定画像を投射する第一投射ステップと、
前記外周端部パターンの最外周端部を注視した状態で、前記周辺端部パターンが欠け始める位置まで、前記画像表示部を利用者の眼の方向に近接させる第一移動ステップと、
前記画像表示部が、前記表示画像の周辺部に色判定パターンと、前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を投射する第二投射ステップと、
前記色判定パターンに現れる色と前記色比較パターンに現れる色とが近似する位置まで、前記画像表示部を利用者の眼と反対方向に移動させる第二移動ステップと、を有することを特徴とする画像表示装置の位置調整方法。
【請求項１０】
前記第二投射ステップにおいて、前記色比較パターンは、色見本を表す色見本パターンと色限度を表す色限度パターンを含み、
前記第二移動ステップは、前記色判定パターンに現れる色と前記色限度パターンに現れる色とが近似する位置よりも、前記画像表示部を利用者の眼の方向に所定距離移動させて固定する、ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の位置調整方法。
【請求項１１】
前記第一投射ステップ〜第二移動ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の位置調整方法。
【請求項１２】
前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動方法において、
前記画像表示部は、
表示画像の周辺端部を表示する周辺端部パターンを有する第一判定画像を表示するための第一画像データと、表示画像の周辺部に色判定パターンと前記表示画像の中央部に色比較パターンとを有する第二判定画像を表示するための第二画像データとを記憶する判定画像記憶部と、前記判定画像記憶部から前記画像データを入力して判定用の画像光を投射する投射部と、前記位置調整部において前記画像表示部の位置調整がなされたことが入力される操作入力部とを備え、
前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第一画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第一投射ステップと、
前記操作入力部に、前記画像表示部が第一の位置に移動完了したことが入力される第一入力ステップと、
前記投射部が、前記判定画像記憶部から前記第二画像データを入力して、当該画像データに基づく画像光を投射する第二投射ステップと、
前記操作入力部に、前記画像表示部が第二の位置に移動完了したことが入力される第二入力ステップと、を有する画像表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
前記第一投射ステップ〜前記第二入力ステップまでを、前記画像表示装置の起動時に行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記画像表示装置は、前記装着部に対する前記画像表示部の位置を検出する位置検出部と、前記検出された位置を記憶する位置記憶部と、位置比較部を更に備え、
前記第二入力ステップは、前記位置検出部により前記第二の位置を検出して前記位置記憶部に記憶するステップを含み、
更に、前記位置比較部が、前記位置検出部が検出した画像表示部の現在位置と、前記位置記憶部に記憶された前記第二の位置とを比較して、前記現在位置が前記第二の位置から所定距離以上に離間していることを検出して、前記画像表示部に警告表示を行う警告表示ステップを、有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像表示装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２３７３０８（Ｐ２０１０−２３７３０８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８３１７１（Ｐ２００９−８３１７１）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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