头戴式显示装置的制作方法

专利名称：头戴式显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种头戴式显示装置，具体地，涉及在戴于头上的状态下显示并观察图像的头戴式显示装置。
背景技术：
以往公知的戴在头上观察图像的显示装置(例如)有HMD(头戴式显示器)和HUD(平视显示器)等。
作为这种显示装置，例如可以列举日本专利特开2003-248194号公报中记载的装置。该公报记载的影像显示装置把配置在眼镜型框架上的图像投影在作为组合器的全息光学元件上，把该全息光学元件反射的所述图像导入观察者的眼睛，将所述图像的虚像重叠显示在外界。
另外，在日本专利特开平6-78247号公报记载了一种头戴式显示装置，其能够简单地从电子影像切换到外界影像。另外，在该公报中记载了如下技术，即使改变头部的倾斜角度，也能够进行这样的显示，在外界的规定位置上可以观察到好像是被固定的假想画面，并且除该假想画面之外，还可观察外界的像(该公报的第0035段～第0044段，特别参照第0041段等)。
但是，在人的眼睛中，被称为锥体的视力特别好的视细胞以较高的密度分布在视网膜的中心，并且分布成随着接近周边该密度急剧降低的状态。该锥体有三种，各自的光谱灵敏度特性的峰值存在于R、G、B。这样，只在距视网膜中心的半径为20°～30°以内的区域形成色觉。并且，把距视网膜中心3°以内的区域称为中心窝，该区域中锥体以特别高的密度分布。另一方面，当从视网膜中心接近周边时，取代锥体，分布着被称为杆体的只对明亮度反应的、主要在暗光视觉下起作用的灵敏度良好的细胞。该杆体把距视网膜中心约20°的位置作为密度的峰值，随着接近周边，密度缓缓降低。已经知道这种结构的人眼的视力随亮度而变化，在亮度高的情况下，视力在中心窝最高，随着逐渐接近周边而急剧降低。图34是以亮度为参数表示视网膜各部位的视力的图(池田光男“最新応用物理学シリ一ズ3、視覚の心理物理学、p194，1975”，森北出版)。如图所示，在亮度较高时，在中心窝周边以高亮度分布的锥体有效发挥作用，所以在视网膜中心形成特别高的视力，但在亮度低时，该锥体不能有效发挥作用，在视网膜中心和周边不存在那么大的视力差。并且，眼睛的中心窝的两点识别分辩能力一般被认为约是1’。
并且，近年来从保护地球环境方面等考虑，各种设备都在谋求降低能量消耗，例如电子设备等在努力降低耗电。具体地，作为示例，在个人计算机领域，在一定时间内不利用键盘和鼠标等进行输入操作时即自动设定为低耗电模式的技术已经众所周知。
专利文献1 日本专利特开2003-248194号公报专利文献2 日本专利特开平6-78247号公报非专利文献1 池田光男「最新応用物理学シリ一ズ3、視覚の心理物理学、p194，1975」、森北出版在上述现有的HMD和HUD中，即使头部稍微移动，因为所观察的虚像也随该头部一起移动，所以也不能去除画面经常围绕着头部的感觉，特别是在长时间佩戴时，这将使人感到疲惫。
并且，上述以往的显示装置由于体积小、重量轻且易于携带，所以常常可以佩戴着进行正常行动。但是，在观察者视场内显示着画面时，将妨碍进行正常行动。因此，为了防止该障碍，在进行正常行动之前，需要取下显示装置或切断显示装置的电源。但是，例如象摘取眼镜那样，在每次进行某行动之前都取下眼镜将是很麻烦的事情。同样，在进行正常行动时，取下显示装置或切断显示装置的电源也是很麻烦的事情。
另外，在以往的显示装置中，在需要降低电耗的情况下也同样(例如)需要切断电源，但是该情况下进行切实切断电源的操作依旧是很麻烦的事情。另一方面，如上述的个人计算机中采用的降低电耗的技术(即在规定时间内不进行键盘输入等操作时控制电源的技术)未必适用于不需要人为的输入操作等的信息显示装置。并且，在使用电池等作为电源的便携式显示装置中，降低电力消耗是极其重要的。

发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种头戴式显示装置，不需要麻烦的操作即可方便在观察图像和观察外界之间进行切换，并且能够有效地降低电力消耗。
为了达到上述目的，第一发明的头戴式显示装置，具有角度检测单元，检测观察者头部的倾斜角度；显示单元，把规定图像重叠显示在外界的像上，根据所述角度检测单元所检测的观察者头部的倾斜角度，切换显示图像的显示状态和不显示图像的非显示状态；控制单元，在所述显示单元的非显示状态持续了规定时间或规定时间以上时，即使以后头部的倾斜角度成为与所述显示状态对应的倾斜角度时，也控制该显示单元使其持续保持非显示状态。
并且，第二发明是根据第一发明的头戴式显示装置，所述显示单元在所述角度检测单元所检测的观察者头部的倾斜角度在规定的角度范围内时切换为所述显示状态，在脱离该规定的角度范围时切换为所述非显示状态。
另外，第三发明是根据第一发明的头戴式显示装置，所述显示单元在所述显示状态下，为了使观察者所观察的所述图像相对所述外界的相对位置大致恒定而与该观察者头部的倾斜无关，在所述角度检测单元所检测的观察者头部的所述倾斜方向的反方向，使所述图像仅移动相当于该角度检测单元所检测的角度的量，并显示。
第四发明是根据第一～第三发明中任一发明的头戴式显示装置，所述控制单元在所述显示单元的非显示状态持续了规定时间或规定时间以上时，进行控制，使该头戴式显示装置的电源断开、或把该头戴式显示装置设定为低耗电模式。
第五发明是根据第一～第四发明中任一发明的头戴式显示装置，还具备时间设定单元，用于把所述规定时间设定为所期望长短的时间。
根据本发明的头戴式显示装置，不需要麻烦的操作等即可方便地在观察图像和观察外界之间进行切换，并且能够有效降低电耗。


图1是表示本发明实施例1的头戴式信息显示装置的使用方式的立体图。
图2是表示上述实施例1的头戴部的主视图。
图3是表示上述实施例1的头戴部的俯视图。
图4是表示上述实施例1的头戴部的右视图。
图5是表示上述实施例1中操作面板关闭状态下的控制/记录部的俯视图。
图6是表示上述实施例1中操作面板关闭状态下的控制/记录部的右视图。
图7是表示上述实施例1中操作面板关闭状态下的控制/记录部的左视图。
图8是表示上述实施例1中配置在操作面板上的操作开关的俯视图。
图9是表示上述实施例1中操作面板打开状态下的控制/记录部的立体图。
图10是表示上述实施例1中的遥控部的结构的俯视图。
图11是表示上述实施例1中，信息显示装置的主要与电子电路相关的结构的方框图。
图12是说明上述实施例1中的纵倾(Pitch)方向的图。
图13是说明上述实施例1中的横摆(Yaw)方向的图。
图14是说明上述实施例1中的透明图像显示部的光学系统的原理的图。
图15是上述实施例1中，包括表示透明图像显示部的光学系统的结构的部分剖面的主视图。
图16是表示上述实施例1中，透明图像显示部的光学系统的一个结构例的左视图。
图17是表示上述实施例1中，透明图像显示部的光学系统的其他结构例的左视图。
图18是表示上述实施例1中，透明图像显示部的光学系统的结构的俯视剖面图。
图19是表示上述实施例1中，包括表示连接部分的结构的局部剖面的俯视图，其中连接部分含有前面部、铰链部和镜腿部。
图20是表示上述实施例1中，从图19的左侧大致向右方观看铰链部和镜腿部的连接部分的图。
图21是表示上述实施例1中将要显示的原图像的图。
图22是表示上述实施例1中的LCD的像素和原图像的对应的图。
图23是表示上述实施例1中作为虚像投影的图像和原图像的对应的图。
图24是表示上述实施例1中将要显示的原图像的其他示例图。
图25是表示上述实施例1中的LCD的像素和原图像的对应的其他示例图。
图26是表示上述实施例1中作为虚像投影的图像和原图像的对应的其他示例图。
图27是表示上述实施例1中的测试图的示例图。
图28是表示上述图27所示的测试图中一个水平方向直线的校正前后的状态图。
图29是表示上述实施例1中调整显示画面的初期位置的处理的流程图。
图30是表示上述实施例1中控制图像的显示位置的处理的流程图。
图31是表示上述实施例1中控制图像的显示/不显示的处理示例的流程图。
图32是表示上述实施例1中调整显示画面的初期位置时的画面显示的示例图。
图33是表示上述实施例1中显示画面的初期位置被调整过的画面显示的示例图。
图34是把亮度作为参数表示视网膜各部位的视力的曲线图。
符号说明1信息显示装置；2头戴部；3电缆；4控制/记录部；5遥控部；6透明图像显示部(显示装置)；11前面部；12镜腿部；13框架部；14、15透明光学部件；19鼻托部；20镜梁；21电缆连接端子；24、25铰链；26、27挂耳部；30a、30b电气部件装配部；33盒部；41控制/记录主体部；42操作面板；44电源开关；48 LCD显示元件；49电缆连接端子；50 AV/S连接端子；51 PC连接端子；54记录用存储器插口；55电池插口；56扬声器；59再现/停止开关；63菜单按钮；65确定开关；66、67、68、69菜单选择开关；71键盘；72半圆形指针操作部(滚动单元)；73天线；74指针；75左按钮；76右按钮；81角速度传感器(横摆方向)(角度检测单元)；82、85放大器；83 A/D转换电路；84角速度传感器(纵倾方向)(角度检测单元)；91可显示范围；92显示框；93显示画面；94文字；101 LED驱动器；102 LED；103聚光透镜；104 LCD显示元件(显示单元、显示元件)；105 LCD驱动器(移动控制单元)；106第1全息光学元件(第1HOE)(显示单元、光学系统)；107第2全息光学元件(第2HOE)(显示单元、光学系统)；111第1CPU(控制单元、显示单元、显示控制单元、移动控制单元、调整单元)；112第2CPU(控制单元、显示单元、显示控制单元、角度检测单元、移动控制单元、调整单元)；113第1操作开关(调整单元、时间设定单元)；114 EEPROM(显示单元、显示控制单元、第3存储单元)；116存储器(显示单元、第1存储单元)；117D/A转换电路；118 LCD驱动器；119压缩/解压缩电路；120记录用存储器(记录单元)；121选择电路；122硬盘(记录单元)；123接收电路；124电源电路；125显示用存储器(显示单元、第2存储单元)；126字符发生器；131第2操作开关(调整单元、时间设定单元)；132解码器；133发送电路；134电源电路；141、146电气电路基板；142、143导光部件；151原图像；152显示面；153虚像；155测试图；184电气电路基板；185、190挠性印刷线路板；186、189连接部；187接点；188导体；191轴；193、194轴承；200铰链部
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施例。
(实施例1)图1～图33表示本发明的实施例1，图1是表示头戴式信息显示装置的使用方式的立体图。
另外，在以下的说明中，本实施例的信息显示装置是头戴式信息显示装置(头戴式显示装置)。
如图1所示，该信息显示装置1大致分为大致呈眼镜型的头戴部2；与该头戴部2(例如)通过作为连接部件的电缆3连接的主体部(即控制/记录部4)；和对该信息显示装置1进行远程操作输入的远距离控制部(以下简称为遥控部)5。
上述头戴部2构成为，在进行透明显示时可以实际地直接观察观察对象(外界)，同时也可以观察重叠在该观察对象上的信息。从该头戴部2的形状大致呈眼镜型即可知道，其与用于矫正视力的普通眼镜基本一样，戴在头部上使用，重量和尺寸等也实现小型轻量化，尽量接近普通眼镜。
设在所述电缆3一端的连接端子3a与头戴部2的电缆连接端子21(参照图2等)连接，设在另一端的连接端子3b与控制/记录部4的电缆连接端子49(参照图6)连接，从而使头戴部2和控制/记录部4相连接。另外，虽然此处使用有线电缆3作为电连接头戴部2和控制/记录部4的连接部件，但不限于此，例如也可以使用以无线方式进行相互通信的装置。
上述控制/记录部4构成为在对该信息显示装置1的整体进行控制的同时，也可以对利用上述头戴部2观察的信息进行再现。为了可以在挂在腰部的皮带上、或放入上衣的内口袋等各种状态下使用，所以应尽可能地使该控制/记录部4实现小型轻量化。当然，通过使用较长的电缆3，也可以在将该控制/记录部4放在书包等的状态下使用。
上述遥控部5用于远程操作，观察者通过远程操作在手中就能够对该信息显示装置1进行比较频繁的操作。因此，该遥控部5应构成为(例如)尺寸应比较小，大约可以容纳在一只手的掌心中，重量也应比较轻，并可以与上述控制/记录部4(例如)以无线方式进行通信。
头戴部2、控制/记录部4和遥控部5在本实施例中彼此分立地构成，这样，通过使头戴部2小型轻量化，可以提高佩戴的舒适性，通过采用遥控部5，可以提高操作性等。
下面，参照图2～图4说明头戴部2的外观和概要。图2是表示头戴部2的主视图，图3是表示头戴部2的俯视图，图4是表示头戴部2的右视图。
该头戴部2构成为具有作为相当于普通眼镜的镜片、镜框、镜梁、接头角等部分的前面部11；从该前面部11的左右两侧向后方(观察对象的相反侧)分别延伸设置的、相对于该前面部11可以折叠的镜腿部12。
上述前面部11构成为具有框架部13，在该框架部13上分别对应左右两眼安装的、作为导光部件的透明光学部件14、15。
在该框架部13的中间部分设有用于把该头戴部2放置在鼻梁上的鼻托部19，和形成在上述透明光学部件14、15之间的上部的镜梁20。
上述镜腿部12使用铰链24、25与上述前面部11相连接，从而可以相对于该前面部11折叠。即，在不使用时，向前面部11的中间部分折叠镜腿部12，可以使其保持在沿着该前面部11折叠的位置上，可以缩小体积，便于收藏和携带。并且，在左右各镜腿部12的末端部，分别设置用于挂在耳朵上的挂耳部26、27。
另外，在左眼侧(即图2和图3的右侧)镜腿部12上，与该镜腿部12一体地设置有电气装配部件30a，在右眼侧(即图2和图3的左侧)镜腿部12上，与该镜腿部12一体地设置有电气装配部件30b。这些电气装配部件30a、30b主要用于放置进行透明显示控制的电子电路。因此，在折叠镜腿部12时，这些电气装配部件30a、30b随着该镜腿部12的折叠而折叠。这样，能够把电气装配部件30a、30b配置在可以折叠的镜腿部12上，所以在收藏时，信息显示装置1能够更加紧凑。
并且，在左眼侧电气装配部件30a的后侧(靠近观察者耳朵的一侧)的下端部设有电缆连接端子21，用于连接设在上述电缆3的一端的连接端子3a。另外，后文所述的透明图像显示部6(参照图11)的电子电路被分散配置在前面部11的内部和上述电气装配部件30a、30b中，使头戴部2的整体形状和重量平衡成为合适状态，佩戴感觉良好。
并且，前面部11的右侧和铰链24之间的部分、以及前面部11的左侧和铰链25之间的部分形成盒部33，用于容纳挠性印刷基板等，该挠性印刷基板按照后述图19和图20所示结构连接该前面部11内部的各个电路和电气装配部件30a、30b的各个电路。
下面，参照图5～图9说明控制/记录部4的外观和概要。图5是表示操作面板关闭状态下的控制/记录部的俯视图，图6是表示操作面板关闭状态下的控制/记录部的右视图，图7是表示操作面板关闭状态下的控制/记录部的左视图，图8是表示配置在操作面板上的操作开关的俯视图，图9是表示操作面板打开状态下的控制/记录部的立体图。
该控制/记录部4构成为，具有控制/记录主体部41；操作面板42，其被设置成可以通过铰链43相对于该控制/记录主体部41自由开闭。
上述控制/记录主体部41内置有后文所述的各种电路，并且，在打开上述操作面板42时可以观察的位置上设置有作为液晶监视器的LCD显示元件(以下简称为“LCD”)48。该LCD 48除了用于显示信息外(例如，再现显示被记录的图像，或显示通过后述的个人计算机(PC)连接端子51输入的画面)，也用于显示设定该信息显示装置1的各种模式的菜单画面等。另外，在该控制/记录主体部41上形成有凹部45，以便用手指等可以容易地对上述操作面板42进行开闭。
此外，在该控制/记录主体部41的右侧面，如图6所示，设有可以通过铰链46相对于该控制/记录主体部41自由开闭的盖52，把该盖52的卡止部52a卡止在控制/记录主体部41侧的被卡止部52b上，由此保持关闭状态。在打开该盖52时，如图6所示，露出用于通过上述电缆3与头戴部2的电缆连接端子21相连接的电缆连接端子49、用于与电视机连接的端子即AV/S连接端子50、用于与个人计算机(PC)连接的端子即PC连接端子51。这样，这些电缆在控制/记录主体部41的右侧面统一进行连接，不会从其他面延伸出来，可以减轻处置电缆时的烦恼。
另一方面，即使在控制/记录主体部41的左侧面，如图7所示，也设有通过铰链47相对于控制/记录主体部41可以自由开闭的盖53，把该盖53的卡止部53a卡止在控制/记录主体部41侧的被卡止部53b上，由此保持关闭状态。在打开该盖53时，如图7所示，露出用于插入由卡式存储器等形成的插拔式记录装置(即记录用存储器120(参照图11等))的记录用存储器插口54、和用于可以自由插拔地插入用于供给电源的电池的电池插口55。
如图5所示，在上述操作面板42关闭的状态下也能露到外部的外面侧上设置电源开关44，另外，在只有打开状态下才会露出并操作的内面侧，设有如图8所示的各种操作开关。
即，在操作面板42的内面侧设有用于再现声音的扬声器56；用于增大从该扬声器56发出的声音的音量的开关57；用于减小该音量的开关58；用于再现或暂停再现记录在上述记录用存储器120中的图像信息的再现/停止开关59；用于使图像向反方向快进搜索的开关61；用于使图像向正方向快进搜索的开关62；用于在上述LCD 48显示对信息显示装置1的各种功能和日期等进行设定的菜单画面的菜单开关63；使显示在该菜单画面上的各项目中的选定项目向上、下、左、右各方向移动或使显示信息向各方向滚动的菜单选择开关66、67、68、69；用于确定显示的选定项目等的确定开关65。
另外，在本实施例1的信息显示装置1中，如后面所述，在图像从表示显示图像的区域的显示框内消失的时间起达到规定时间Ts以上(包括Ts)时，自动设定为使该信息显示装置1的整体耗电降低的低耗电模式，但此时的设定时间Ts也可以通过操作上述菜单选择开关66、67、68、69等进行设定。
这样，配置在操作面板42上的开关主要用于设定变更频度较低的信息。
下面，参照图10说明遥控部5的外观和概要。图10是表示遥控部的结构的俯视图。
该遥控部5如上所述，配置有以较高的频度变更该信息显示装置1的信息的开关，如图10所示，构成为具有键盘71、半圆形指针操作部72、和天线73。
上述键盘71是主要用于进行文字数据输入的输入单元。通过该键盘71输入的文字数据可以显示在上述头戴部2的透明图像显示部6(参照图11)、和上述控制/记录部4的LCD 48的至少一个中。另外，该键盘71也包括使所显示的项目和文字信息等向上、下、左、右滚动的兼作滚动单元的键。
上述半圆形指针操作部72是滚动单元，具有指针74、左按钮75、和右按钮76。上述指针74(例如)是通过利用手指操作可以使鼠标指针移动的指示单元。即，该指针74的操作相当于在个人计算机等中广泛使用的使鼠标移动的操作。并且，上述左按钮75和右按钮76分别相当于普通鼠标的左按钮和右按钮。因此，通过操作上述指针74使画面上的鼠标指针移动，通过在所期望的位置操作上述左按钮75或右按钮76，进行与使鼠标移动并点击相同的操作。
上述天线73是把通过这种操作输入到遥控部5中的信息发送给控制/记录部4的发送单元。控制/记录部4根据所接收的来自遥控部5的信息，执行与该操作内容相对应的处理。
图11是示出了信息显示装置1的主要与电子电路相关的结构的方框图。
该信息显示装置1的结构如上所述大致分为头戴部2；控制/记录部4，和遥控部5。其中，透明图像显示部6是上述头戴部2的主要电子电路。并且，控制/记录部4和透明图像显示部6通过上述电缆3连接，控制/记录部4和遥控部5通过无线方式连接。
上述控制/记录部4具有存储器116；D/A转换电路117；上述LCD48；LCD驱动器118；压缩/解压缩电路119；选择电路121；上述记录用存储器120；硬盘122；上述扬声器56；接收电路123；显示用存储器125；字符发生器126；第1操作开关113；EEPROM 114；电源电路124；第1CPU111。
上述存储器116构成了显示单元的第1存储单元，用于读出由第1CPU111生成的图像和文字等信息、或者存储在记录用存储器120和硬盘122中的图像和文字等信息，其由临时存储所读出的信号的帧缓冲器等构成。
D/A转换电路117用于把存储在该存储器116上的数字信号转换为模拟信号。
上述LCD 48是上述图9所示的LCD，根据D/A转换电路117转换得到的模拟图像信号来显示图像，或显示其他信息。
上述LCD驱动器118用于控制驱动该LCD 48。
上述压缩/解压缩电路119具有压缩电路部和解压缩电路部，利用压缩电路部对存储在上述存储器116中的数字信号进行压缩，利用解压缩电路部对将从上述记录用存储器120中读出的已压缩数字信号进行解压缩。
上述选择电路121根据来自第1CPU 111的控制信号，双向选择信号的输入地点和输出地点。此处，所谓双向是指存储器116、记录用存储器120、硬盘122和压缩/解压缩电路119均可以成为输入地点和输出地点的某一方。例如，选择电路121可以选择将压缩/解压缩电路119压缩过的数字信号输出给记录用存储器120、硬盘122、存储器116中的哪一个。并且，在把记录在记录用存储器120或硬盘122中的信息取入到存储器116中并再现显示等时，该选择电路121根据来自第1CPU 111的控制信号，选择来自记录用存储器120和硬盘122中任一个的输出信号，输出给压缩/解压缩电路119。另外，该选择电路121根据来自第1CPU 111的控制信号，选择通过压缩/解压缩电路119还是不通过压缩/解压缩电路119进行从存储器116向记录用存储器120或硬盘122、或者从记录用存储器120或硬盘122向存储器116的数据发送。在信息(例如)是文字数据以外的图像数据(以下，“图像数据”是文字数据以外的信息的总称)时，通过压缩/解压缩电路119进行压缩处理或解压缩处理后进行发送，而在是文字数据的情况下，不通过该压缩/解压缩电路119直接进行发送。
上述记录用存储器120如上所述例如由插拔式存储卡等构成，在被上述选择电路121选择时，记录被上述压缩/解压缩电路119压缩过的数字信号。
上述硬盘122内置在该控制/记录部4中，在被上述选择电路121选择时，记录由上述压缩/解压缩电路119压缩的数字信号。
上述扬声器56(参照图8等)根据第1CPU 111的控制，在再现伴随有声音的图像时进行该声音的再现，或者根据需要发出报警用声音。
上述接收电路123用于接收由上述遥控部5的发送电路133(随后描述)无线发送的信号。
上述显示用存储器125构成了显示单元的第2存储单元，存储在透明图像显示部6中显示的图像数据。该显示用存储器125具有与设在透明图像显示部6中的LCD 104(后文描述)的显示用像素一一对应的存储器单元。
上述字符发生器126用于产生对应遥控部5的键输入操作的文字数据。
上述第1操作开关113是用于输入与该信息显示装置1相关的各种操作的输入单元，兼作调整单元、时间设定单元，其包括上述图8所示的各种开关。
上述EEPROM 114构成了显示单元的第3存储单元，记录在该信息显示装置1中使用的各种数据等。在该EEPROM 114中以后文描述的表的形式存储着与存储器116中存储的原信息和显示用存储器125的存储器单元的之间的映射相关的对应关系。
上述电源电路124包括例如插拔式电池等，不仅向该控制/记录部4供给电源，也通过上述电缆3向上述头戴部2的透明图像显示部6供给电源。
第1CPU 111控制该控制/记录部4内的各种电路，并且与上述透明图像显示部6内的第2CPU 112(后文描述)通信，由此也进行该透明图像显示部6的控制，作为与该信息显示装置相关的综合控制单元，也兼作显示单元、显示控制单元、移动控制单元、调整单元。
这种控制/记录部4的作用大致如下。
该存储器116内的信息在经过压缩/解压缩电路119内的压缩电路部压缩后，存储在记录用存储器120或硬盘122中。
并且，在通过上述第1操作开关113的菜单按钮63和菜单选择开关66、67、68、69、确定开关65等的操作，选择了已记录在记录用存储器120或硬盘122中的信息，并通过上述再现/停止开关59的操作指示要进行再现的情况下，记录在记录用存储器120或硬盘122中的信息被读出，并临时存储在存储器116中。此时，在记录用存储器120或硬盘122中记录的信息是图像数据的情况下，在经过压缩/解压缩电路119内的解压缩电路部解压缩后，被发送给存储器116。在记录用存储器120或硬盘122中记录的信息是文字数据的情况下，不经过压缩/解压缩电路119，而直接从选择电路121发送给存储器116。
存储在该存储器116中的信息通过D/A转换电路117被转换为模拟图像信号后显示在LCD 48上，或者在进行后述的规定映射处理后显示在透明图像显示部6的LCD 104(后文描述)上。在LCD 48进行显示时，该LCD 48的动作由LCD驱动器118所产生的信号控制。另一方面，在通过透明图像显示部6的LCD 104进行显示时，参照存储在EEPROM 114中的表，进行处理，使存储在存储器116中的图像数据映射到显示用存储器125的存储器单元中。这样，存储在显示用存储器125中的被映射的图像数据被输出到透明图像显示部6的LCD 104。
并且，在从遥控部5的键盘71等进行了键输入操作时，字符发生器126产生对应该操作的文字数据。该文字数据通过第1CPU 111与规定的图像数据等合成后，被临时存储在存储器116中，如上所述，显示在LCD48或透明图像显示部6的LCD 104上。
然后，上述透明图像显示部6是显示单元，通过作为反射型组合器的全息光学元件(以下称为“HOE(Holographic Optical Element)”)把图像和文字等投影到观察者的眼睛99上，作为虚像显示在观察者的视场方向的前方。另外，该透明图像显示部6也兼作检测头戴部2的横摆方向和纵倾方向(关于这些方向在后面叙述)的倾斜角度的单元。
即，该透明图像显示部6具有LED驱动器101；LED 102；聚光透镜103；LCD 104；LCD驱动器105；第1HOE 106；第2HOE 107；角速度传感器81；角速度传感器84；放大器82；放大器85；A/D转换电路83；第2CPU 112。
上述LED驱动器101根据上述第2CPU 112的控制，使后述的LED 102发光。
上述LED 102是受该LED驱动器101驱动而发光的发光源，是显示单元的构成要素。
上述聚光透镜103用于对该LED 102所发出的光进行聚光，是上述显示单元的构成要素。
上述LCD 104是由显示图像等信息的透射型液晶等构成的显示元件，其将用于显示图像的多个像素以二维状态等间隔排列。该LCD 104是上述显示单元的构成要素，被经过上述聚光透镜103的LED 102的光从背面侧照明。
上述LCD驱动器105根据上述第2CPU 112的控制，驱动该LCD 104并显示图像等信息，构成移动控制单元的一部分。
上述第1HOE 106是将上述LCD 104射出的光一面进行如后面所述的像差校正，一面向垂直下方(参照图16)反射的反射光学部件，用于构成显示单元。
上述第2HOE 107是一种组合器，其构成为通过向观察者的眼睛反射和衍射来自该第1HOE 106的光，把在上述LCD 104上显示的图像和文字等信息投影成可以观察的状态，并且可以使外界光透过观察者的眼睛，用于构成显示单元。
上述角速度传感器81构成角度检测单元，用于检测该头戴部2的横摆方向(参照后述的图13)的角速度。
上述放大器82用于放大该角速度传感器81的输出。
上述角速度传感器84构成角度检测单元，用于检测该头戴部2的纵倾方向(参照后述的图12)的角速度。
上述放大器85用于放大该角速度传感器84的输出。
上述A/D转换电路83把通过放大器82输出的角速度传感器81的输出、和通过放大器85输出的角速度传感器84的输出分别转换为数字信号，输出给上述第2CPU 112。
上述第2CPU 112是主要进行该透明图像显示部6的控制的控制单元，也兼作显示单元、显示控制单元、角度检测单元、移动控制单元、调整单元。并且，第2CPU 112也兼作根据从角速度传感器81、84输出的角速度信息，检测观察者头部的倾斜角度的角度检测单元。该第2CPU 112与上述第1CPU 111双向连接，一面相互进行通信一面协作执行规定的动作。
然后，上述遥控部5具有第2操作开关131；解码器132；发送电路133；电源电路134。
上述第2操作开关131是包括上述图10所示的各种开关的输入单元，也兼作调整单元、时间设定单元。
上述解码器132用于把来自该第2操作开关131的操作输入转换为无线发送用的信号。
上述发送电路133通过上述天线73把由该解码器132转换的信号无线发送给上述控制/记录部4的接收电路123。
上述电源电路134用于向该遥控部5内的各种电路供给电源，其包括电池等。
下面，参照图12～图18说明透明图像显示部6的主要光学结构。图12是用于说明纵倾方向的图，图13是用于说明横摆方向的图，图14是说明透明图像显示部的光学系统的原理的图，图15是包括表示透明图像显示部的光学系统的结构的部分剖面的正视图，图16是表示透明图像显示部的光学系统的一结构例的左视图，图17是表示透明图像显示部的光学系统的其他结构例的左视图，图18是表示透明图像显示部的光学系统的结构的俯视剖面图。
该透明图像显示部6可以把图像和文字等信息作为虚像迭加显示在观察者实质上直接观察的观察对象上，以下把这种显示称为透明显示。另外，所说“实质上直接观察”不仅包括用肉眼观察的情况，也包括通过玻璃或塑料等所形成的大致平板的透明部件观察的情况，或者通过视力矫正用透镜观察的情况等。
首先，参照图12和图13说明有关头部倾斜的用语。所谓“纵倾方向”是指如图12所示的头部的前后方向的倾斜。所谓“横摆方向”是指如图13所示的头部的左右方向的倾斜。另外，头戴部2是被戴在观察者头上来使用的，所以检测头戴部2的倾斜和检测观察者头部的倾斜基本是相同意思。
参照图14说明利用该实施例1的透明图像显示部6的光学系统(以下称为“透明图像显示光学系统”)显示透明图像的原理。
LED 102发出的光通过聚光透镜103被聚光，从背面照明LCD 104。此处，上述LED 102包括可以分别发出R(红色)、G(绿色)、B(篮色)三种颜色的光的二极管，在显示文字信息的情况下，例如可以仅使发出G(绿色)的二极管发光。
第2CPU 112生成对应于图像和文字等信息的信号，并输出给LCD驱动器105。LCD驱动器105根据该信号驱动LCD 104，由此使该LCD 104显示图像和文字等。
接受上述LED 102的光而从LCD 104射出的图像和文字被第2HOE 107反射后，被导入观察者的眼中。这样，观察者可以把图像和文字作为虚像VI进行观察。另外，该图14只是为了说明原理，所以省略了第1HOE 106的图示。
第2HOE 107是使用了光聚合物或重铬酸凝胶等感光材料的体积相位型全息光学元件，具有以最大反射率反射上述LED 102发出的各波长R、G、B光的特性。因此，例如在显示文字时发出G光的情况下，绿色的文字作为虚像被清晰地显示。另一方面，在显示可以观察的彩色图像时，使LCD 104显示彩色图像，同时使上述LED 102发出R、G、B三种颜色的光即可。HOE具有良好的波长选择特性，相对于上述R、G、B的各波长光线，在极其狭小的波长宽度中呈现高的反射特性，而相对于除此以外的波长光线呈现高的透射特性。因此，与显示光相同的波长区域的外部光被衍射和反射，不会到达观察者的瞳孔，但除此以外的波长区域的外部光都能到达观察者的瞳孔。一般情况下，可见光由于波长的频带宽度较宽，所以即使包括R、G、B的各波长的极其狭小的波长宽度的光没到达，也可以没有任何妨碍地观察外界影像。
上述第1HOE 106不仅把来自LCD 104的光反射导入到第2HOE 107上，而且具有校正像面变形的功能。另外，此处使用了第1HOE 106，但也可以使用自由曲面的光学元件来代替。由于自由曲面的光学元件体积小、重量轻，且可以校正复杂的像差，所以不怎么增加重量即可显示像差较小的清晰图像。
下面，参照图15～图18说明上述透明图像显示光学系统的具体配置示例。
在上述框架部13内部的观察对象侧部分，在上述透明光学部件14(或/和透明光学部件15)的上部的位置，按照图15所示的顺序配置上述LED 102、聚光透镜103、LCD 104、第1HOE 106。这些各个部件如图18所示由保持框144、145夹持而被固定。此时，上述LED 102在被安装在电路基板141上的状态下，通过上述保持框144、145被固定。并且，其中的第1HOE 106如上所述被倾斜配置，以便使来自LED 102的光朝向垂直下方反射。
上述透明光学部件14(或/和透明光学部件15)如图16、图17所示，具有利用透明玻璃或塑料等形成的具有规定的厚度的导光部件142、143；被夹在这些导光部件142、143之间并且倾斜配置成朝向后方反射光的上述第2HOE 107。在这种结构中，从上述第1HOE 106反射的光透过配置在第2HOE 107上侧的导光部件142的内部到达该第2HOE 107。另外，在该导光部件142内部的光的传播可以如图16所示只是透过，也可以如图17所示将透过和内面的全反射进行组合。如果进行图17所示的光学设计，则可使透明光学部件14(或/和透明光学部件15)变薄，能够进一步减轻头戴部2的重量。
并且，在上述框架部13内部的观察者的头部侧(观察对象的相反侧)部分，如图18所示，安装有上述LED驱动器101和LCD驱动器105的电路基板146隔着上述保持框144配置在与透明图像显示光学系统相反的一侧。
另外，透明图像显示光学系统包括上述的各部件中的LED 102、聚光透镜103、LCD 104、第1HOE 106、第2HOE 107、导光部件142、143。
观察者一般用两眼观察观察对象，关于如何配置上述透明图像显示部6，例如可以考虑以下两种示例。
首先，第1构成例是，对于两眼，只把对应于一侧眼睛的部分由上述图15等所示的透明图像显示光学系统构成，而对应于另一侧眼睛的部分由不具有透明图像显示功能的透明光学部件构成。此时，对应于另一侧眼睛的透明光学部件优选地具有与透明光学部件14(或透明光学部件15)相同的视感透射特性的光学部件，这样即使长时间使用，也可以减轻眼睛的疲劳。
第2构成例是，分别对应于两眼，构成上述图15等所示的透明图像显示光学系统。在使用这种成对的透明图像显示光学系统的情况下，可以进一步减轻眼睛疲劳，并且可以根据需要立体显示所观察到的图像。
下面，参照图19和图20说明将前面部11的电气安装部件和镜腿部20的电气安装部件30a电连接的结构。图19是表示包括连接部分的结构的局部剖面的俯视图，该连接部分包含前面部11、铰链部200和镜腿部12，图20是表示从图19的左侧大致向右方观看铰链部200和镜腿部12的连接部分的图。
此处，上述铰链部200是包括铰链24的连接镜腿部12和前面部11(或框架部13)的部分的总称。
该信息显示装置1如上述图3所示，左右镜腿部12在使用状态下形成为相对前面部11大致垂直的状态，在不使用时能够以铰链24、25为旋转中心朝向前面部11而折叠到内侧。此处说明包括右侧铰链24的铰链部200附近的情况，但包括左侧铰链25的铰链部也相同。
该铰链部200的铰链24形成为肘接头，其构成如图20所示，使各个孔193a、194a分别贯穿设在前面部11侧的形成圆筒状螺纹孔193a的“コ”状轴承193和设在镜腿部12侧的形成有圆筒状螺纹孔194a的轴承194，来进行组合，并使发挥连接销作用的轴191插通这些孔193a、194a。另外，在图20中，对属于镜腿部12的部分利用虚线施加阴影。
如图19所示，设在前面部11的电路基板184与挠性印刷线路板185的一端电连接。该挠性印刷线路板185被设置成从前面部11内部跨越到铰链部200内部，另一端与图20所示的多个接点187电连接。这些接点187设在与铰链部200垂直设置的壁部195上，挠性印刷线路板185和各接点187的连接通过连接部186进行。
另一方面，相对前面部11侧的轴承193进行相对旋转的镜腿部12侧的轴承194，沿着轴方向设有多个导体188，这些导体188是沿着圆周面形成为圆弧状的同轴接点。这些导体188分别对应上述多个接点187，被嵌入绝缘体中，对从该绝缘体露出的表面(例如)进行镀金。另外，也可以对导体188的整个表面进行镀金。
根据这种结构，即使前面部11和镜腿部12相对旋转，也能够维持接点187和导体188的电连接。并且，对LED驱动器101和LCD驱动器105等与图像投影相关的电路部和设在电气安装部件30a的电路部，不需要通过布线电缆或印刷线路板等进行连接，由此能够保持外观的简洁美。特别是该信息显示装置1的头戴部2被佩戴在头上使用的部分，外观对第三者来说比较显眼，所以通过采用这种结构可以获得明显的效果。
上述接点187在该轴承194的圆周面上，通过连接部189与挠性印刷线路板190的一端电连接。虽然在图中未示出，但该挠性印刷线路板190的另一端与镜腿部12的电气安装部件30a的电路基板连接，另外，通过上述电缆3电连接控制/记录部4。
根据这种结构，用于驱动设在框架部13中的透明图像显示部6的LED驱动器101和LED驱动器105的信号，例如由设在电气安装部件30a的第2CPU 112传递。并且，例如假设上述角速度传感器81、84、放大器82、85、A/D转换电路83设在电气安装部件30b上，来自它们的检测信号同样通过前面部11传递给电气安装部件30a的第2CPU 112。
下面，参照图21～图23说明信息显示装置1的图像显示的概况。图21是表示将要显示的原图像的图，图22是表示LCD 104的像素和原图像的对应的图，图23是表示作为虚像投影的图像和原图像的对应的图。
现在，将要显示的原图像151如图21所示。此处，目的在于明确原图像151、显示在LCD 104上的图像、作为虚像观察的图像的对应关系，所以把原图像151划分为合适的区域，并对各区域施加阴影。在图21～图23中被施加了相同阴影的图像区域是相互对应的区域。另外，原图像数据如上所述被存储在上述存储器116中。
在该图21中，1个分格相当于构成原图像151的1个像素。在该原图像151例如是通过摄像元件摄像得到的图像数据时，1个分格对应该摄像元件的1个像素。利用这种分格表示的各像素的信息被存储在上述存储器116中。
在该图21所示的原图像151中，中心部的6×6像素区域形成区域a，在区域a周围隔开1个像素宽度的、1边10个像素构成的1个像素宽的区域形成了区域b，由在区域b周围隔开2个像素宽度的、1边16个像素构成的1个像素宽的区域形成区域c，由在区域c周围隔开3个像素宽度的、1边24个像素构成的1个像素的宽度区域形成区域d。这样，随着从中心部区域a朝向周边部区域d，以更宽的间隔(更稀疏)地隔开。
然后，作为显示元件的LCD 104的显示面152如图22所示。在该图22中，显示面152的1个分格表示一个显示像素。并且，相对该LCD 104的显示图像数据被存储在上述显示用存储器125中。此时，如上所述，显示在显示像素上的数据被存储在显示用存储器125的存储器单元中，以使显示像素和存储器单元一一对应。此时，参照存储在EEPROM 114中的表，通过进行以下说明的映射生成存储在显示用存储器125中的显示图像数据(例如根据存储在上述存储器116中的原图像数据)。存储在EEPROM 114中的表预先存储了下述内容，即，把图21的哪个位置的图像数据映射在图22所示LCD 104的哪个位置上，即把在存储有原图像151的存储器116的各地址存储的信息存储在显示用存储器的哪个地址的存储器单元中。
具体来讲，在上述图21所示的区域a的图像数据被显示在LCD 104的中心部的由6×6显示像素构成的区域a。因此，关于该区域a的图像数据，在水平/垂直方向均保持一定析像度(此处为原图像的析像度)。然后，在区域a周围，紧挨着该区域a、即不隔开间隔地显示区域b的图像数据。但是，此时显示的区域b由1边8个显示像素构成，而上述原图像151的区域b由1边10个像素构成，通过参照上述EEPROM 114的表，进行合适的映射。此时的映射为实质上进行把1边10个像素的图像数据转换为1边8个显示像素的图像数据的减像素处理的映射。同样，在LCD104中，区域c不隔开间隔地配置在区域b的外侧，利用1边10个显示像素构成。因此，该区域c进行从1边16个像素向1边10个显示像素的映射。另外，在LCD 104中，区域d不隔开间隔地配置在区域c的外侧，利用1边12个显示像素构成。因此，该区域d进行从1边24个像素向1边12个显示像素的映射。
在使用透明图像显示光学系统投影该图22所示的LCD 104上的显示图像时，在规定的距离位置作为虚像153被观察的是图23所示的像。即，在观察的虚像153中，LCD 104上的显示图像是随着从中心朝向周边而在周边方向被拉伸的像。具体来讲，虚像153上的某像素被实施了向周边方向的拉伸，以便处于和原图像151中对应的像素相同的位置关系(更准确讲是相似的位置关系)。因此，透明图像显示光学系统被设计成越靠近图像的周边部分越向图像的周边拉伸，以复原原图像151的像素位置关系的光学系统。
图23所示的虚像153越到周边析像度越低，这是为了适应随着从视网膜中心接近周边而急剧下降的人的视力特性，在观察者注视图像中心时，在实际使用上不会产生问题。
根据这种结构，可以减少构成LCD 104的显示像素的数量，所以能够使信息显示装置1小型化、低廉化。
另外，在图21和图22所示关系中，使图21所示的原图像151的像素间隔开，生成图22所示的显示像素(即取样)，但不限于此，也可以使用多个原图像151的像素数据算出1个显示像素(即，通过插值等算出)。在采用间除方式的取样时，处理的负荷比较轻，具有能够快速且低消耗电力地进行处理的优点。另一方面，在通过插值等计算时，可以显示更忠实于原图像151的图像。
下面，图24～图26表示信息显示装置1的图像显示的其他示例。图24是表示将要显示的原图像的图，图25是表示LCD 104的像素和原图像的对应的图，图26是表示作为虚像投影的图像和原图像的对应的图。
在上述图21～图23的示例中，从画面中央朝向周边二维地、即在垂直方向和水平方向降低析像度，但图24～图26的示例只在画面的垂直方向改变析像度。
在图24所示原图像151中，使区域a、区域b、区域c、区域d形成为如图示那样在水平方向具有图像整体宽度的区域。即，区域a被设定成垂直方向为中心部的6个像素、水平方向为所有水平像素，以便包括原图像151的中心部。区域b被设定成在该区域a的上侧和下侧，隔开1个像素的间隔，在垂直方向为1像素宽度、水平方向为所有水平像素的带状区域。区域c被设定成在该区域b的上侧和下侧，隔开2个像素的间隔，在垂直方向为1像素宽度、水平方向为所有水平像素的带状区域。区域d被设定成在该区域c的上侧和下侧，隔开3个像素的间隔，在垂直方向为1像素宽度、水平方向为所有水平像素的带状区域。这样，随着从中心部的区域a朝向垂直方向周边部的区域d，以更宽(粗)的间隔被隔开。由此，该图24所示的示例被取样成在使水平方向的析像度保持一定的状态下，使垂直方向的析像度随着朝向周边而降低。
下面，作为显示元件的LCD 104的显示面152如图25所示。
上述区域a的图像数据被显示在LCD 104的中心部中由垂直方向为6个像素、水平方向为所有水平像素构成的区域a。因此，关于该区域a的图像数据，在水平/垂直方向均被保持一定析像度(更准确讲，在图24、图25的示例中，在垂直方向保持原图像的析像度，但在水平方向根据原图像数据的水平总像素数和LCD 104的水平总显示像素数的关系，析像度降低。)。在其上下紧挨着该区域a、即不隔开间隔地显示区域b的图像数据。另外，区域c在LCD 104中不隔开间隔地配置在区域b的外侧。并且，区域d在LCD 104中不隔开间隔地配置在区域c的外侧。此时，从原图像151向LCD 104的像素的映射(即，从存储器116向显示用存储器125的存储器单元的映射)也和上述相同，参照EEPROM 114的表进行。
另外，LCD 104的垂直方向和水平方向的像素构成是恒定的，由于将要显示的原图像的垂直方向和水平方向的像素构成各种各样(例如，静态图像和动态图像、不同析像度的图像、纵向图像和横向图像等)，所以把相对所有原图像的映射用表数据存储在EEPROM 114中是很困难的。因此，一般只把用于映射广泛使用的像素构成的原图像的表数据存储在EEPROM 114中，对除此以外的数据，可以通过由第1CPU 111进行计算来映射。这样，对代表性数据可以快速处理并显示，对没被存储成表的像素构成的原图像数据也能够显示为所期望的状态。
并且，使用透明图像显示光学系统投影该图25所示的LCD 104上的显示图像时，在规定的距离位置作为虚像153被观察的是图26所示的像。即，在被观察的虚像153中，LCD 104上的显示图像是随着由中心靠近上下周边，在垂直方向被拉伸的像。因此，透明图像显示光学系统成为在垂直方向上越靠近周边部图像越被放大的光学系统。此时，虚像153上的某像素被实施了向垂直方向的拉伸，以便处于和原图像151中对应的像素相同的位置关系(相似的位置关系)，这点和上述相同。
因此，图25所示的虚像虽然垂直方向的析像度越靠近周边越降低，但水平方向的析像度被保持恒定。
如果采用实现这些图24～图26所示的像素数据的对应关系的结构，则使观察者观察的图像的析像度只在一维方向改变，与在二维方向改变析像度的映射相比，能够更容易进行从存储器116向显示用存储器125的像素数据的映射。
另外，除上述图21～图23所示例或图24～图26所示例以外，也可以LCD 104的规定位置(例如显示面的中心位置)为中心进行映射，以使析像度不在从该中心观看的方向而只根据距该中心的距离变低，即析像度越靠近同心圆状的周边越低。
并且，图21～图26是用于说明技术构思的示例，所以示例内容与实际的原图像和LCD 104的结构不同(即，实际的像素数更多，原图像也如上所述具有各种像素结构)。因此，像素数和原图像的取样间隔的具体数值根据设计采取各种数值。
另外，上述图23和图26所示的被观察图像为了与上述图21和图24所示的原图像相似，在把从原图像向作为显示元件的LCD 104的图像的映射作为第1映像、把利用光学系统显示映射在LCD 104上的图像的过程作为第2映像时，这些第1映像和第2映像需要相互形成逆映像的关系(更准确讲，由于进行了使像素数减少的不可逆变化，所以不能成为逆映像，而只是相对于几何位置关系而成为逆映像)。为了确保该关系，比起根据上述映射处理进行设计来决定上述光学关系的特性，根据该光学系统的特性利用程序调整映射处理更容易。
如上所述，本技术把规定位置作为中心，以越靠近周边越低的析像度在显示元件上显示原图像，通过光学系统对显示在该显示元件上的图像进行越靠近周边越放大的显示。
下面，对把存储在存储器116中的原图像的信息映射到显示用存储器125的各地址中，并显示在LCD 104上的作用进行说明。
在图11所示的存储器116中存储着成为进行显示的对象的原图像，该原图像例如是高精细的图像。把该存储器116的哪个地址的数据写入到显示用存储器125的哪个地址中，如上所述，作为表被预先对应存储在EEPROM 114中。
上述显示用存储器125的各存储器地址构成为与LCD 104的规定像素是1∶1对应。LCD 104通过由LCD驱动器105驱动，把上述显示用存储器125的数据显示为图像。
在上述结构中，第1CPU 111参照存储在上述EEPROM 114中的表，把存储器116的数据映射到显示用存储器125的各地址中。
存储在该EEPROM 114中的表被预先存储成实现把图像投影为虚像的透明图像显示光学系统的映像的逆映像的表，以便如上所述越靠近周边部越放大。因此，根据透明图像显示光学系统的光学性质(可以使用按照设计确定的光学系统，但考虑到光学系统的个体差异等，也可以使用按照每个产品而测定的光学系统)，算出映像，算出其逆映像，再进行减像素的处理，由此可以算出表。
映射在显示用存储器125上的信息由LCD 104显示，由第1HOE 106反射，由作为组合器的第2HOE 107被导入观察者的眼睛99。
由此，观察者可以在规定位置把图23或图26所示的图像观察为虚像。
另外，存储在上述EEPROM 114中的表如上所述，通过设计来确定，但有可能在制造信息显示装置1的过程中产生各种制作误差。因此，采用下述单元校正这种误差。
为了进行该校正，作为原图像准备了图27所示的测试图155的图像，并存储在存储器116中。图27是表示测试图的示例图。该测试图155例如是分别等间隔地配置垂直方向的多条直线和水平方向的直线，形成把线画成方格状的图。
并且，参照存储在EEPROM 114中的表，把存储在存储器116中的该测试图155的数据映射在显示用存储器125中。
存储在上述显示用存储器125中的数据由LCD112显示，并作为周边被放大的虚像，通过包括第1HOE 106和第2HOE 107的透明图像显示光学系统投影于观察者的眼睛，观察者可以观察到与存储在存储器116中的测试图155相似的图形。
此处，利用为了获取制造时的校正用数据而设置的摄像装置拍摄由上述第2HOE 107显示的图像。该摄像装置是不产生图像变形的装置或已经知道有关图像变形的信息的装置。根据由该摄像装置得到的图像数据，解析并获取信息显示装置1产生的与测试图155的几何变形相关的信息。并且，根据该解析数据进行修改EEPROM 114的表的处理，以便可以校正该变形。此时，为了可以观察显示的图像和该图像的校正状态，也可以在调整用监视器上显示由摄像装置得到的图像数据。
例如，应该作为水平方向的直线来显示的线(即，该线是修改后应该实现的线157)，如图28所示，作为随着靠近左右周边部而向上翘的曲线156，显示于观察者的眼睛。图28是表示上述图27所示的测试图中一个水平方向的直线的修改前后状态的图。此处，把图像的中心设为原点，把水平右方向设为x轴，把垂直上方向设为y轴时，在显示图像的某位置P(x，y)，产生垂直方向的变形Δy。因此，求出该变形Δy，根据该变形Δy的大小修改EEPROM 114的表，使上述显示图像P(x，y)的图像显示在所修改的位置Q上。如果对构成图像的所有像素进行这种某位置P(x，y)的变形Δy检测，则需要庞大的处理时间，所以在图像内的几处设定代表点，检测这些代表点的变形Δy，关于其他的点，利用插值等推测变形Δy即可。这样，在已求出所有像素的变形Δy时修改EEPROM 114的表，以便可以校正这些变形Δy。
这种修改也可以由检查员手工进行，但考虑到生产性和成本、检查员的个人差异等不太现实，所以如上所述可以使用进行自动测试并自动校正表数据的检查校正系统。但是，在观察者使用时进行校正的情况下，可以通过第2HOE 107一面观察测试图155的像一面手工进行校正。
另外，在上述说明中把图28所示的垂直方向的变形Δy作为校正对象，但成为校正对象的变形不限于此，也可以把水平方向的变形和旋转方向的变形等各种几何变形作为对象。
并且，上述说明中把存储器116的原图像信息作为输入信息，把EEPROM 114的表信息作为中间信息，把作为虚像观察的图像作为输出信息时，示出存储在上述EEPROM 114的表的修改方法可以利用上述输入信息和上述输出信息的关系通过实验求出上述中间信息的情况。中间信息的特征由光学系统确定，但该实验的中间信息的求出方法不依赖于特定的光学系统，所以也能够采用其他光学系统求出中间信息。因此，只要是符合放大周边的像这一技术构思的光学系统，不受本实施例记载的光学系统限定，可以广泛适用各种光学系统。
下面，图29是表示调整显示画面的初始位置的处理的流程图。参照图32、图33说明该图29所示的处理。图32是表示调整显示画面的初始位置时的画面显示例的图，图32是调整表示显示画面的初始位置后的画面显示例的图。
本实施例的信息显示装置1如后面所述，与观察者的头部动作无关，可以进行好像显示图像被固定在外界的显示。因此，当观察者的头部倾斜时，根据该动作，使图像在与头部倾斜相反的方向仅移动相当于该倾斜量的量。该图29所示的处理是以头部的某倾斜角度为基准来调整是否进行这种移动的处理。
现在，观察者例如正好面向前方，显示大致如图32所示的画面。另外，在该图32中，利用虚线表示可显示范围91，在该可显示范围91内的右下位置显示显示框92，该显示框92的内侧成为显示画面93。
在这种状态下，观察者使用遥控部5进行规定的键操作，把该信息显示装置1设定为调整模式，在可显示范围91内的左侧如图32所示，显示表示调整模式的文字“ADJ”94(步骤S1)。
然后，上下左右地键操作遥控部5的指针74，控制/记录部4的第1CPU 111通过无线检测该键输入(步骤S2)。
并且，在检测到上方向的键操作时，在进行该键操作的期间，使显示框92和显示画面93以规定的移动速度在可显示范围91内向上方向移动(步骤S3)。
并且，在检测到下方向的键操作时，在进行该键操作的期间，使显示框92和显示画面93以规定的移动速度在可显示范围91内向下方向移动(步骤S4)。
并且，在检测到左方向的键操作时，在进行该键操作的期间，使显示框92和显示画面93以规定的移动速度在可显示范围91内向左方向移动(步骤S5)。
并且，在检测到右方向的键操作时，在进行该键操作的期间，使显示框92和显示画面93以规定的移动速度在可显示范围91内向右方向移动(步骤S6)。
在这些步骤S3～S6的任一操作结束后，等待遥控部5的左按钮75被点击(步骤S7)。此处，在左按钮75被点击之前，转入上述步骤S2，继续进行键输入处理。
另一方面，在左按钮75被点击的情况下，显示框92的位置已经确定。与此同时，表示调整模式的文字“ADJ”94消失。由此，例如图33所示状态的显示框92和显示画面93被显示为虚像。
然后，根据角速度传感器81、84的输出，重新设定所计算的头部的横摆方向和纵倾方向的角度数据θy、θp(步骤S8)，结束显示画面的位置调整。
通过进行这种调整，确定初始状态下的显示框92和显示画面93的位置，并且把该初始状态作为基点，然后进行角度数据θy、θp的测定。
另外，在图32、图33的示例中，使用边界线表示显示框92，但不必一定表示出来。
并且，此处通过执行上述图29所示的处理进行初始位置的调整，但不限于此。例如，在头部形成规定的倾斜角度时(作为具体例，观察者头部处于想要设定成初始位置的倾斜角度时)，可以通过进行预先确定的键输入操作(例如点击上述左按钮75的操作)，把显示画面设在规定的位置，并且重新设定上述角度数据θy、θp。通过采用这种操作系统，可以更简单地调整显示框92和显示画面93的初始位置。
下面，图30是表示控制图像的显示位置的处理的流程图。
该图30所示的处理为，使画面的显示区域在与头部的倾斜角度相反的方向移动，感觉就像正在观察被固定在外部的监视器。
另外，优选地，在监视器的显示区域根据头部的倾斜角度而移动时，显示区域的变更能随着头部倾斜角度的变化而快速、平稳地变化，但实际上显示区域的变更速度是有限的，所以有可能影响显示区域的更新的平稳状态。因此，在本实施例中，仅在产生了不会明显影响更新平稳状态的规定以上的角度变化时才进行显示区域的更新。
但是，即使这样处理，在每次头部的倾斜角度微小变动时，也会以某种程度的延迟来进行显示区域的更新，这会使观察者造成不协调感，在更新频繁时，尤其如此。因此，在本实施例中，在头部的倾斜向正方向变化时、以及向反方向变化后，使头部的倾斜角度变化的阈值发生变化。即，通过使其具有滞后特性来减轻上述不协调感，所谓的滞后特性是指使检测了反方向的角度变化后的角度变化相对于进行显示区域更新的正方向的角度变化而变大(参照后述的步骤S15～步骤S19和步骤S22)。并且，在本实施例中，在进行滚动操作时进行该显示区域的更新，以使显示区域内的图像滚动(参照后述的步骤S23～S25)。
参照图30详细说明这种处理。
在开始该处理时，首先，输入由角速度传感器81检测的观察者头部的横摆方向的角速度信息(步骤S11)，并且输入由角速度传感器84检测的观察者头部的纵倾方向的角速度信息(步骤S12)。
并且，通过将在上述步骤S11中获得的横摆方向的角速度进行时间积分，来计算横摆方向的角度变化Δθy[rad](步骤S13)，通过将在上述步骤S12获得的纵倾方向的角速度进行时间积分，来计算纵倾方向的角度变化Δθp[rad](步骤S14)。
然后，判断预先确定的时间(规定时间)内的、上述横摆方向的角度变化的绝对值|Δθy|、和纵倾方向的角度变化的绝对值|Δθp|中至少一方是否大于规定值(规定的第1阈值)α1，即判断是否|Δθy|＞α1和|Δθp|＞α1中的至少一个成立(步骤S15)。
此处，在判断为|Δθy|和|Δθp|中至少一个大于上述规定值α1时，再判断被判断为大于规定值α1的角度变化Δθy或Δθp是否是和前次检测的值方向相反的值(即，符号是否与前次检测时相反)(步骤S16)。该处理是判断头部的倾斜角度的变化是保持正方向还是已变为反方向的处理。
在该步骤S16判断为是方向相反的值时，判断上述横摆方向的角度变化的绝对值|Δθy|、和纵倾方向的角度变化的绝对值|Δθp|中至少一个是否大于第2规定值(规定的第2阈值)α2(其中，第2规定值α2是符合α2＞α1的值)，即判断是否|Δθy|＞α2和|Δθp|＞α2中的至少一个成立(步骤S17)。
在该步骤S17判断为|Δθy|和|Δθp|中至少一个大于上述第2规定值α2时，或在上述步骤S16判断为不是相反方向时，计算对应上述Δθy或Δθp的显示框92(和显示画面93)的移动量(步骤S18)。该移动量的计算为假定观察者眼睛到画面的距离为L时，计算L×Δθy或L×Δθp。
然后，根据所计算的移动量，判断移动后的显示框92(和显示画面93)是至少一部分进入了可显示范围91内还是全部在该可显示范围91外(步骤S19)。
此处，在判断为显示框92全部在可显示范围91外时，利用设在上述第1CPU 111内部的定时器所测试的时间判断，在显示框92全部处于可显示范围91外开始起算，是否持续了预先存储在EEPROM 114中的规定时间Ts或Ts以上(步骤S20)。
在该步骤S20中，在判断为经过规定时间Ts时，把该信息显示装置1设定为低耗电模式，降低从电源电路124供给的电力(步骤S21)，然后结束该处理。另外，如上所述，可通过操作图8所示的菜单按钮63、菜单选择开关66、67、68、69、确定开关65等，将上述规定时间Ts设定为所期望的时间长度。具体地，除了与第1CPU 111和第2CPU 112的部分功能相关的动作外，还通过停止第1CPU 111和第2CPU 112的其他动作或者CPU以外的其他功能块的动作，来执行该低耗电模式，这与公知的方法相同。另外，上述低耗电模式下，不显示显示框92等的图像，而只可以观察外部图像。并且，在该步骤S21中，转入低耗电模式，但是也可以不转入该模式而断开该信息显示装置1的电源。
另一方面，在上述步骤S19中，在判断为显示框92的至少一部分进入可显示范围91内并可以显示图像时，或者在上述步骤S20中显示框92不显示的时间短于上述规定时间Ts时，把显示框92的信息和显示画面93的信息映射到显示用存储器125中并存储，以使显示画面在与观察者头部朝向横摆方向或纵倾方向的角度变化相反的方向只移动相当于在上述步骤S18计算的移动量的量(步骤S22)。然后，返回上述步骤S11，反复进行上述的处理。
另一方面，在上述步骤S15中，在判断为|Δθy|和|Δθp|两方小于等于上述规定值α1时，或者在上述步骤S17中判断为|Δθy|和|Δθp|两方小于等于上述第2规定值α2时，判断是否在进行使显示框92内的显示画面93滚动的操作(步骤S23)。另外，该滚动操作通过上下左右地键操作遥控部5的指针74来进行，在进行这些键操作中任一个的期间，显示画面93在与该键操作对应的指定方向滚动。
在该步骤S23中，在检测到正在进行滚动操作的情况下，在显示用存储器125中对应显示框92内的存储器单元的位置上，从存储器116读出原图像并进行映射存储，以使显示画面93按照滚动操作滚动(步骤S24)。
然后，判断滚动操作是否结束(步骤S25)，如果未结束则返回上述步骤S24，反复进行上述的映射处理。
这样，在判断为滚动操作结束的情况下，或者在上述步骤S23中判断为没有进行滚动操作的情况下，返回到上述步骤S11，反复进行上述动作。
参照上述图30的流程图说明的示例，随头部的倾斜变化来更新显示框92的位置，由此进行的显示好像显示框92被固定在外界一样。这种显示具有好像显示框92是外界物体的一部分的很自然的感觉，所以具有减少观察者眼睛疲劳的优点。但是，该图30所示的处理由于跟随头部倾斜逐渐更新显示，所以需要快速处理，耗电增大。图31表示考虑到这一点的其他处理示例。该图31所示的处理，在头部的倾斜角度小于规定值时，对显示框92的位置不做更新而显示在恒定位置，在头部的倾斜角度大于等于规定值时使显示消失。这样，头部的倾斜角度在小于等于规定值的范围内时形成略微不自然的显示，但与参照上述图30说明的处理相比，具有结构简单且耗电少的优点。
图31是表示控制图像的显示/不显示的处理示例的流程图。
另外，对该图31所示处理中的与上述图30所示的处理相同的部分适当省略说明，主要只说明与该图30所示的处理不同的部分。
首先，该图31所示的步骤S31～S37的处理和上述图30所示的步骤S11～S17的处理相同。
并且，在步骤S37中，在判断为|Δθy|和|Δθp|的至少一个大于第2规定值α2时，或者在步骤S36中判断为不是相反方向时，计算距上述Δθy的复位位置的累计角度变化量∑Δθy、或距Δθp的复位位置的累计角度变化量∑Δθp(步骤S38)。该移动量的计算为假定观察者的眼睛到画面的距离设为L，计算L×∑Δθy或L×∑Δθp。
然后，判断所计算的角度变化量∑Δθy、∑Δθp的至少一个是否大于规定的角度β1(步骤S39)。
此处，在判断为至少一方的角度变化量大于规定的角度β1时，显示框92和该显示框92内的图像的显示消失(步骤S40)。另外，如在图30的示例中说明的那样，在假定将显示框92显示成好像被固定在外界的情况下，上述规定的角度β1被设定成可以判断为该显示框92从显示范围消失的值即可。当然，也可以在视觉上不会产生不协调感的其他角度变化内切换显示或不显示。
通过该步骤S40中的处理，在显示框92和图像消失后，利用设在上述第1CPU 111内部的定时器所测试的时间判断，在显示框92和图像消失之后，是否经过了预先存储在EEPROM 114中的规定时间Ts或Ts以上的时间(步骤S41)。
在该步骤S41中，在判断为经过了规定时间Ts时，把该信息显示装置1设定为低耗电模式，降低从电源电路124供给的电力(步骤S42)，然后结束该处理。另外，在上述低耗电模式下，状态为不显示显示框92等的图像，而只可以观察外界图像。并且，在该步骤S42中转入低耗电模式，但是也可以不转入该模式而断开该信息显示装置1的电源。
另一方面，在上述步骤S39中，在判断为在上述步骤S38中计算的角度变化量∑Δθy、∑Δθp两方小于等于规定的角度β1，或者在上述步骤S41中判断显示框92和图像成为不显示状态的时间小于上述规定时间Ts时，将显示框92的信息和显示画面93的信息映射到显示用存储器125中，再次开始在复位位置的显示框92和显示框92内的图像的显示(步骤S43)。然后，返回到上述步骤S31，反复进行上述处理。
另外，该图31所示的步骤S44～S46的处理与上述图30所示的步骤S23～S25的处理相同。
另外，参照上述图30和图31说明的处理主要通过第1CPU 111(参照图11)进行，但也可以根据施加给该第1CPU 111的负荷的大小，使第2CPU 112分担该处理的一部分。
并且，在上述说明中，根据存储在存储器116中的原图像生成在LCD104上显示的显示用数据，但是，关于例如由字符发生器126生成的字符数据和其他规格的数据等，也可以不通过存储器116，而直接写入到显示用存储器125中。但是，此时参照EEPROM 114的表，进行与显示位置对应的处理后再写入到显示用存储器125中的过程，与存储在存储器116的原图像的情况相同。
另一方面，与此相反，也可以对从存储器116中读出的原图像的数据进行实时处理，不写入显示用存储器125，而从第2CPU 112输出，以便与LCD驱动器105的显示控制同步。
另外，虽然在上述说明中，列举了把降低了周边部的析像度的显示图像投影于观察者的眼睛以便大致保持与原图像的几何相似性的信息显示装置的示例，但不限于此，也可以把降低周边部的析像度的技术适用于在屏幕等上投影并显示图像的投影仪装置等。
根据这种实施例1，考虑到人眼睛的特性，使对应视力良好的视网膜中心部分的图像的析像度较高，使对应视力不太好的视网膜周边部分的图像的析像度较低，所以能够有效利用设在显示元件的有限数量的像素，观察高析像度的图像。由此，为了获得和以往相同的析像度，可以使用像素数量更少的小型廉价显示元件。或者，在使用和以往相同的显示元件时，可以获得更高的析像度。
此时，被观察的图像和原图像大致相似，所以图像的周边部不需要压缩和解压缩，即可观察很自然的图像。
另外，通过从原图像向存储器单元的映射，降低周边部的析像度，所以能够快速进行处理，可以尽量缩短显示图像前的延迟时间。此时，把映射的对应关系作为表存储在EEPROM中，由此能够进行快速处理，而不增加CPU等的负荷。
并且，通过把规定的基准位置设为图像中的1点，可以更有效地利用显示元件的像素来提高析像度。
并且，使规定的基准位置形成为通过图像中的1点的直线，由此可以更容易且快速地进行映射处理。
并且，这种结构对佩戴在观察者头上使用并使显示信息投影于观察者眼睛的头戴式信息显示装置特别有效。
此外，因为可以使显示区域内的显示信息滚动，所以能够使所期望的信息显示在可获得最高析像度的部分上。由此，虽然该装置小而轻，但也可以清楚地观察任意图像。
并且，为了使从该观察者观察时的虚像位置大致恒定，与观察者的头部倾斜无关，而使图像在与观察者的头部倾斜方向相反的方向移动，所以观察者能够观察图像，就好像该图像被固定在外界的(例如大型的)显示画面上那样。
另外，能够调整将要显示的图像的初始位置，所以能够选择与观察者的个人差异和使用目的对应的最佳初始位置。因此，例如在电车中用作个人计算机用的监视器等时，把显示画面设定在斜下方，可以利用遥控部进行文字输入等。并且，把该初始位置作为基准检测头部的倾斜角度，所以例如能够以自然体位时的头部位置为中心观察图像。这种显示画面的初始位置的调整能够获得把好像设于外界的显示画面设置在最佳位置的感觉，是非常实用的功能。
此外，在能够把图像的初始位置移动到所期望位置的情况下，调整的自由度提高，而在调整为预先设定的初始位置的情况下，操作简单。
并且，即使头部的角度变化时，在规定时间内的角度变化量小于等于第1阈值的情况下，不进行向与头部的角度变化相反的方向的显示画面移动，所以不需要在每当头部微小变化时都进行计算，能够减轻CPU的负荷。
另外，在头部的角度向相反方向变化时，用于判断是否进行向与头部的角度变化方向相反的方向移动显示画面的处理的阈值(第2阈值)大于在同一方向的情况，所以能够有效防止画面因以规定位置为中心的头部的微小振动而闪烁。
并且，把规定图像重叠显示在外界像上，根据上述头部的倾斜角度切换该图像的显示状态和非显示状态，在该非显示状态持续规定时间以上时，即使此后头部的倾斜角度成为对应显示状态的角度时，也持续保持该非显示状态。由此，仅依靠使头部的角度变化的简单操作，即可在把显示装置戴在头上的状态下，容易切换图像观察和正常行动需要的外界观察。例如，如上所述在电车等中用作个人计算机用的监视器时，把显示画面设定在斜下方等，在下电车时抬起头，画面即从视场消失，可以没有任何妨碍地观察外界，所以不卸下显示装置也可以安全地进行正常行动。
另外，在上述的图像的非显示状态持续规定时间以上时，断开电源或设定为低耗电模式，所以即使没有特意进行模式切换或断开电源的操作，也能够实现消耗电力的降低，延长电池寿命等。
这样，可以提供能够轻松使用的高功能的佩戴型便携式信息显示装置。
并且，可以把切换为低耗电模式的规定时间设定为所期望长短的时间，所以能够实现与观察者的用途相适应的使用方式。
另外，本发明不限于上述实施例，当然可以在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变形和应用。
本发明可以适用于可在戴于头上的状态下显示图像，以进行观察的显示装置。
权利要求
1.一种头戴式显示装置，其特征在于，具有角度检测单元，检测观察者头部的倾斜角度；显示单元，把规定图像重叠显示在外界的像上，根据所述角度检测单元所检测的观察者头部的倾斜角度，切换显示图像的显示状态和不显示图像的非显示状态；控制单元，在所述显示单元的非显示状态持续了规定时间或规定时间以上时，即使以后头部的倾斜角度成为与所述显示状态对应的倾斜角度时，也控制该显示单元使其持续保持非显示状态。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述显示单元在所述角度检测单元所检测的观察者头部的倾斜角度在规定的角度范围内时切换为所述显示状态，在脱离该规定的角度范围时切换为所述非显示状态。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述显示单元在所述显示状态下，为了使观察者观察时的所述图像相对所述外界的相对位置大致恒定而与该观察者头部的倾斜无关，在所述角度检测单元所检测的所述观察者头部的倾斜方向的反方向，使所述图像仅移动相当于所述角度检测单元所检测的角度的量，并显示。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述控制单元在所述显示单元的非显示状态持续了规定时间或规定时间以上时，进行控制，断开所述头戴式显示装置的电源、或把所述头戴式显示装置设定为低耗电模式。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的头戴式显示装置，其特征在于，还具备时间设定单元，用于把所述规定时间设定为所期望长短的时间。
全文摘要
头戴式显示装置。本发明提供了一种不需要麻烦的操作等即可有效降低消耗电力的头戴式显示装置。头戴式显示装置具有透明图像显示部(6)，在可显示范围内设定显示框，把图像重叠显示在该显示框内的外界像上；角速度传感器(81、84)，检测观察者头部的倾斜角度；LCD驱动器(105)和第2CPU(112)等，控制所述显示框，使其在所检测的观察者的头部倾斜方向的反方向仅移动相当于所检测的角度的量，以使其与该观察者的头部倾斜无关，而与观察者观察时的虚像位置大致一定；第1CPU(111)，在显示框脱离可显示范围而不进行显示达规定时间以上时，控制成自动切换为低耗电模式。
文档编号G02B27/01GK1707308SQ20051006995
公开日2005年12月14日 申请日期2005年4月30日 优先权日2004年6月11日
发明者山崎正文 申请人:奥林巴斯株式会社