CN108508601A - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供图像显示装置，其能够扩大外部光的透射率的调整范围从而在多种多样的环境下使用。该图像显示装置具有：图像显示部(101a、101b)，其向使用者显示图像并且使得能够目视外部光；第1调光部件(81)，其配置在图像显示部(101a、101b)的外界侧，根据入射的外部光对透射率进行调整；以及第2调光部件(82)，其配置在图像显示部(101a、101b)与第1调光部件(81)之间，根据第1调光部件(81)的透射率而调整透射率。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及将影像作为虚像向观察者提示的图像显示装置。

背景技术

作为佩戴在观察者的头部的头戴显示器(以下，也称为HMD)等的图像显示装置，公知有将影像光与外部光重叠地使观察者目视的所谓的透视型图像显示装置。

作为上述透视型的图像显示装置，公知设置用于对外部光的透射状态进行调整的调光装置来防止在外部光变得过于明亮的情况下难以看到影像的情况(参照专利文献1)。在该装置中，将能够电控制的调光部件配置在光学系统的外侧，利用调光部件适度地对外部光的透射率进行调整，从而使影像易于观看。

但是，当前状况是，作为能够对透射率进行电调整的调光部件或调光元件，不存在能够大范围获得透射率可变范围的部件或元件，不得不按照目的来区分使用哪一种调光部件。例如，如果是TN液晶，由于透过偏光板，成为0～45％左右的调整范围，关于电致变色材料，在现实的耗电范围下至多成为20％～70％左右的调整范围。虽然设想透视型的图像显示装置的利用是从室内到室外的各种各样的场所的利用，但是现状是不存在具有适于在室内以及室外使用的大范围的调整范围的较轻的调光部件。

专利文献1：日本特开2012-88472号公报

发明内容

本发明的目的在于提供能够扩大外部光的透射率的调整范围从而在多种多样的环境下使用的图像显示装置。

本发明的图像显示装置具有：图像显示部，其向使用者显示图像并且使得能够目视外部光；第1调光部件，其配置在图像显示部的外界侧，根据入射的外部光而调整透射率；以及第2调光部件，其配置在图像显示部与第1调光部件之间，根据第1调光部件的透射状态而调整透射率。

在上述图像显示装置中，第2调光部件配置在图像显示部的前面，第1调光部件配置在第2调光部件的前面，第1调光部件根据外部光对透射率进行调整，第2调光部件根据第1调光部件的透射状态对透射率进行调整，因此，能够使两个调光部件的动作协调，从而在各种各样的环境下与外部光对应地在大范围内调整透射率。

在本发明的具体的方面，第1调光部件由光致变色材料形成，通过接受UV光而使透射率发生变化。在该情况下，光致变色材料本身按照UV光的入射强度进行动作，因此，能够简化调光用的驱动电路。

在本发明的其它的方面，第1调光部件与第2调光部件相邻地配置在第2调光部件的外界侧。在该情况下，容易将第1调光部件和第2调光部件一体化。

在本发明的另一其它的方面，第1调光部件与第2调光部件的能够调整透射率的范围不同。在该情况下，能够实现组合了第1调光部件的透射率与第2调光部件的透射率的新的透射特性。

在本发明的另一其它的方面，第1调光部件能够在比第2调光部件大的范围调整透射率。在该情况下，第2调光部件的负担变少，能够增加第2调光部件的选择。

在本发明的另一其它的方面，根据外部光传感器的输出而控制第2调光部件的透射率。在该情况下，能够按照外界的亮度对外部光的透射率进行调整，提高外界像的容易观察度，并且能够以变动较少的背景对图像显示部的显示图像进行观察，显示图像的观察变得容易。

在本发明的另一其它的方面，根据图像显示部显示的图像的显示信号而控制第2调光部件的透射率。在该情况下，能够按照显示的图像的亮度等对外部光的透射率进行调整，能够提高图像显示部的显示图像的容易观察度。

在本发明的另一其它的方面，外部光传感器被第1调光部件覆盖，第1调光部件的透射率根据外部光环境而变化，根据对通过第1调光部件之后的外部光的亮度进行数值化得到的值而控制第2调光部件的透射率。在该情况下，能够按照通过第1调光部件之后的外部光的亮度使第2调光部件进行动作，能够适度地对通过第1和第2调光部件之后的外部光的亮度进行调整。

在本发明的另一其它的方面，该图像显示装置还具有拍摄外界的照相机以及与照相机独立地对外部光进行检测的外部光传感器，外部光传感器和照相机被第1调光部件覆盖。在该情况下，能够利用外部光传感器确认通过第1调光部件之后的外部光的亮度并对第2调光部件的透射率进行调整，并且能够外观上扩大作为相机能够拍摄的亮度范围的动态范围。

在本发明的另一其它的方面，该图像显示装置还具有拍摄外界的照相机以及与照相机独立地对外部光进行检测的外部光传感器，仅外部光传感器被第1调光部件覆盖。在该情况下，能够利用外部光传感器确认通过第1调光部件之后的外部光的亮度并对第2调光部件的透射率进行调整。

在本发明的另一其它的方面，第2调光部件以至少覆盖图像显示部的图像取出区域的方式配置。在该情况下，作为图像显示部的显示图像的背景的外部光的亮度调整变得可靠。

在本发明的另一其它的方面，第2调光部件与第1调光部件一体化。在该情况下，能够将第1和第2调光部件组合并一体化后的部件作为调光型的遮光件使用。调光型的遮光件也能够相对于包含图像显示部的主体部分装卸。

在本发明的另一其它的方面，第1调光部件通过光致变色材料成型，第2调光部件与第1调光部件接合。

在本发明的另一其它的方面，在转移到相对变暗的环境的情况下，图像显示部显示由拍摄外界的照相机获得的外界的状态，直到第1调光部件和第2调光部件的透射率的响应完成为止。在该情况下，即使在第1或第2调光部件的响应速度较慢的情况下，在变暗的地方对外界进行观察也变得容易。

在本发明的另一其它的方面，第1调光部件和第2调光部件中的至少一方能够利用电子控制变更调光状态，至少在比图像显示部的图像取出区域靠外侧的位置设置有电子控制用布线。在该情况下，能够防止在图像取出区域内观察到布线，能够防止妨碍外界的观察，并且抑制图像显示部的显示图像受到调光部件的影响而劣化。

在本发明的另一其它的方面，第1调光部件和第2调光部件中的至少一方固定于图像显示部侧的安装部，安装部具有连接部，连接部经由布线将第1调光部件和第2调光部件中的至少一方与电子控制用的控制部连接。在该情况下，能够利用调光部件的安装部进行布线的连接，能够简化将调光部件机械以及电气地安装到包含图像显示部的主体部分上的结构。

在本发明的另一其它的方面，至少第1调光部件以整体地覆盖视野的方式固定于图像显示部侧的安装部，经由布线将第2调光部件和电子控制用的控制部连接的连接部设置于图像显示部的外侧的框部的位置或该框部的周边。

在本发明的另一其它的方面，第1调光部件和第2调光部件中的至少一方能够利用电子控制变更调光状态，能够变更调光状态的调光部件在没有被施加驱动信号时，被设定为透射率高的状态。由此，在第1或第2调光部件或其电子控制电路由于故障等而不再动作的情况下，由于调光部件的透射率提高，因此，能够防止由于故障等的突发性事件而妨碍外部光的观察。

附图说明

图1是对第1实施方式的图像显示装置的外观简单地进行说明的立体图。

图2是对安装了调光型遮光件的图像显示装置进行说明的示意性俯视图。

图3是对图像显示部和调光型遮光件进行说明的部分放大剖视图。

图4A是安装了调光型遮光件的状态下的图像显示装置的正视图。

图4B是安装了调光型遮光件的状态下的图像显示装置的部分放大正视图。

图5A是对调光型遮光件的一个变形例进行说明的图。

图5B是对调光型遮光件的其它变形例进行说明的图。

图6是对图像显示装置的控制系统的一例进行说明的框图。

图7是对调光型遮光件的透射率控制的一例进行说明的流程图。

图8是对第2实施方式的图像显示装置的动作进行说明的流程图。

图9是对第2调光部件的变更例进行说明的图。

图10是对第3实施方式的图像显示装置的动作进行说明的流程图。

标号说明

A1：区域、AX：光轴、CM：照相机、CN：接合部、CR：控制器、EY：眼睛、GL：影像光、IC：影像光亮度控制部、MP：存储部、S1：第1外部光传感器、S2：第2外部光传感器、SD：遮光件驱动器、TC：外部光透射率控制部、10：导光部件、11、12：导光部分、15：半反射层、20：光透射部件、30：导光装置、40：图像形成装置、44：面板驱动器、45：显示面板、50：投射透镜、60：支承部、61：罩部件、80：调光型遮光件、81：第1调光部件、81a：基材、81b：光致变色材料层、82：第2调光部件、82w：布线、85：嵌合连结部、88：开口、90：控制器、100：图像显示装置、100A、100B：显示装置、101a、101b：图像显示部、102：框部、102c：安装部、102d：连接部、104：镜腿、105a、105b：图像形成部、190：主控制部、191：光量控制部、192：外部光光量运算部。

具体实施方式

以下，参照图1等对本发明的第一实施方式的具有导光部件的图像显示装置详细地进行说明。

如图1和图2所示，本实施方式的图像显示装置100是具有像眼镜一样的外观的头戴显示器(HMD)，能够使佩戴了该图像显示装置100的观察者或使用者目视虚像的图像光(影像光)，并且，能够使观察者通过透视对外界像进行目视或观察。图像显示装置100具有第1显示装置100A、第2显示装置100B、框部102、调光型遮光件80以及控制器90。此处，作为调光装置的调光型遮光件80能够相对于由第1和第2显示装置100A、100B以及框部102构成的主体100p装卸。

第1显示装置100A和第2显示装置100B是分别形成右眼用和左眼用的虚像的部分，分别具有以能够透视的方式覆盖观察者眼睛前方的第1和第2图像显示部101a、101b、第1和第2图像形成部105a、105b。关于第1和第2图像形成部105a、105b，虽然在后文阐述，但是它们分别由影像元件和投射透镜等用于图像形成的光学系统和收纳这些光学系统的部件等构成。第1和第2图像显示部101a、101b对由第1和第2图像形成部105a、105b形成的影像光进行引导，并且，使外部光和影像光重叠地目视。即，第1和第2图像显示部101a、101b向观察者或使用者显示图像，并且观察者或使用者能够目视作为来自外界的光的外部光。以下，也将第1图像显示部101a或第2图像显示部101b称为导光装置30。另外，第1显示装置100A和第2显示装置100B也能单独作为虚像显示装置发挥功能。

框部102具有上板部102a和一对保持部102b，上板部102a具有在中央支承导光装置30等的功能，保持部102b作为与罩部件61协作地收纳第1和第2图像形成部105a、105b的外装部件发挥作用。组合了框部102与罩部件61之后的部件成为图像显示部101a、101b或支承图像显示部101a、101b的支承部60。在保持部102b的末端设置向后方延伸的作为镜腿部分的镜腿104，能够作为与观察者的耳朵和鬓角等抵接并进行支承的部件使用。此外，例如，在上板部102a的中央，安装与观察者的鼻子抵接的鼻垫部62(参照图2)。

在框部102的一个保持部102b内以嵌入的方式固定有照相机CM和第1外部光传感器S1。在上板部102a内以嵌入的方式固定有第2外部光传感器S2。在将调光型遮光件80安装在主体100p的状态下，照相机CM越过调光型遮光件80对外界、特别是前方的视野区域进行拍摄。在将调光型遮光件80安装在主体100p的状态下，第1外部光传感器S1越过调光型遮光件80对外界的照度、特别是前方的视野区域的照度进行检测。第1外部光传感器S1能够应用用于测量外界的明暗的各种各样的传感器，例如由作为测量外部光的照度的照度传感器或透射光照度传感器的环境传感器等构成。第2外部光传感器S2不论有无调光型遮光件80直接对外界的照度、特别是前方的视野区域的照度进行检测。第2外部光传感器S2具有与第1外部光传感器S1相同的结构。关于外部光传感器S1、S2，前方的视野区域的意思是，由佩戴了图像显示装置100的观察者的眼睛越过第1和第2图像显示部101a、101b能够观察到的外界区域的全部或一部分。关于外部光传感器S1、S2，其本身不限于使用输出数字值的器件的情况，也能够采用下述的结构：作为外部光传感器S1、S2使用输出模拟值的器件，并且，利用被组装到后述的主控制部190中的CPU和IC等的AD转换功能来获得数字值。

以下，参照图3对第1和第2显示装置100A、100B的细节进行说明。另外，两个显示装置100A、100B具有相同的光学功能，只是使它们左右反转，因此，仅对第1显示装置100A进行图示和说明，关于第2显示装置100B，省略图示和说明。

第1显示装置100A中的第1图像形成部105a具有图像形成装置40和投射透镜50，其中，所述图像形成装置40形成影像光，所述投射透镜50向第1图像显示部101a射出图像光(影像光)，以投射在图像形成装置40中形成的图像。

图像形成装置40例如具有有机EL面板等自发光型影像元件。图像形成装置40能够通过其自身形成图像。也能够采用下述的构成：图像形成装置40例如具有LCD面板等作为空间光调制装置的影像元件和向影像元件射出照明光的作为背光源的照明装置。

投射透镜50是具有例如沿着光轴AX延伸的方向排列的多个光学元件、具体而言3个透镜51作为构成要素的投射光学系统，这些光学部件借助镜筒部(未图示)被收纳并支承于由保持部102b和罩部件61构成的外装部件中。多个透镜51中的一部分例如能够由包含非轴对称的非球面的非球面透镜、包含轴对称的非球面的非球面透镜构成。

作为第1图像显示部101a的导光装置30是棱镜状的部件，由导光以及透视用的导光部件10和透视用的光透射部件20构成。其中，导光部件10是一体的棱镜状或块状的部件，但是能够视为分成光射出侧的第1导光部分11和光入射侧的第2导光部分12。光透射部件20是对导光部件10的透视功能进行辅助的辅助光学块，即光透射部，与导光部件10一体地固定，成为1个导光装置30。导光装置30在框部102的上板部102a、保持部102b以及罩部件61中的镜筒部等通过螺钉固定等相对于投射透镜50高精度地定位并固定。

导光部件10具有第1面S11～第5面S15作为具有光学功能的侧面。其中，第1面S11与第4面S14连续地相邻，第3面S13与第5面S15连续地相邻。并且，在第1面S11与第3面S13之间配置第2面S12。在第2面S12的表面附设有半反射层15。该半反射层15是具有光透射性的反射膜即半透射反射膜，通过形成金属反射膜、介电体多层膜而形成，适当地设定对于影像光的反射率。

光透射部件20如上所述与导光部件10一体地固定，成为1个导光装置30，是对导光部件10的透视功能进行辅助的辅助光学块。光透射部件20具有第1透射面S21、第2透射面S22以及第3透射面S23作为具有光学功能的侧面。第2透射面S22配置在第1透射面S21与第3透射面S23之间。第1透射面S21位于延长导光部件10的第1面S11后的面上，第2透射面S22是与第2面S12接合并一体化的曲面，第3透射面S23位于延长导光部件10的第3面S13后的面上。

在导光装置30上，导光部件10借助粘接层CC与光透射部件20接合，粘接层CC在具有半反射层15的图像取出区域A1上，存在于比半反射层15靠光透射部件20侧。图像取出区域A1为向使用者的眼睛射出图像光的区域。将由两个部件10、20的接合面和粘接层CC构成的部分称为接合部CN。

导光部件10的主体部件10s的表面和光透射部件20的主体部件20s的表面被作为保护层的硬涂层27覆盖而被保护。主体部件10s、20s由在可视区域显现出高光透射性的树脂材料形成，通过例如在模具内注入热可塑性树脂并使其硬化而成型。通过在这些主体部件10s、20s接合后的状态下涂布涂层液并成膜从而形成硬涂层27作为外层表面。

以下，参照图3对影像光GL的光路进行说明。首先，在图像形成装置40中形成的影像光GL被投射透镜50朝向导光装置30投射。导光装置30中的导光部件10使影像光GL从投射透镜50入射，并且通过第1面S11～第5面S15的反射等朝向观察者的眼睛EY进行导光。具体而言，来自投射透镜50的影像光GL首先入射到第4面S14，在第5面S15上反射，从内侧再次入射到第4面S14并被全反射，入射到第3面S13并被全反射，入射到第1面S11并被全反射。在第1面S11上被全反射的影像光GL入射到第2面S12，一部分透过设置于第2面S12的半反射层15的同时一部分被反射并再次入射到第1面S11并通过。通过第1面S11之后的影像光GL作为大致平行光束入射到观察者的眼睛EY或其等效位置。即，观察者通过作为虚像的影像光来观察图像。

对于导光装置30来说，第3面S13与第1面S11成为彼此大致平行的平面，并且，第3透射面S23与第1透射面S21成为彼此大致平行的平面，从而相对于外部光视度大致为0，不产生像差等。此外，第3透射面S23与第1面S11成为彼此大致平行的平面，从而相对于外部光几乎不产生像差等。综上所述，观察者能够观察没有失真的外界像，即，能够透视地进行目视或观察。

调光型遮光件80以覆盖第1图像显示部101a或导光装置30的方式靠近第1图像显示部101a配置。调光型遮光件80具有：第1调光部件81，其配置在第1图像显示部101a的外界侧；以及第2调光部件82，其配置在第1图像显示部101a与所述第1调光部件81之间。第1调光部件81根据入射的外部光对其自身的透射率进行调整，第2调光部件82根据第1调光部件81的透射率对透射率进行调整。第1调光部件81不受电子控制地自主变更调光状态，第2调光部件82能够利用电子控制而变更调光状态。第1调光部件81与第2调光部件82尺寸不同，但是相邻配置。

第1调光部件81使用光致变色材料，所述光致变色材料具有透射率由于接收UV光等而发生变化的感光性。第1调光部件81例如在具有接近100％的高透射率并且具有相同厚度的基材81a的表面上，通过涂布包含光致变色化合物的硬化性组合物来设置光致变色材料层81b。第1调光部件81也能够在塑料材料上添加光致变色化合物。第1调光部件81以在外部光的照度大时变黑的方式降低透射率，在外部光的照度小时，增加透射率。第1调光部件81的透射率能够在15～80％左右的范围内变化。第1调光部件81相对地响应速度较慢，上色的响应速度为10秒左右，褪色的响应速度为几十秒～几百秒左右。

第1调光部件81配置为不但覆盖第1图像显示部101a或导光装置30，还覆盖第1外部光传感器S1和照相机CM(参照图3、图4A以及4B)。即，第1外部光传感器S1越过第1调光部件81对外界的照度、特别是前方的视野区域的照度进行检测。但是，第1调光部件81以使第2外部光传感器S2露出的方式配置。因此，能够根据第1外部光传感器S1的输出和第2外部光传感器S2的输出来计算第1调光部件81的透射率。

第2调光部件82是板状的部件，通过粘接而与第1调光部件81的第1图像显示部101a或导光装置30侧接合并一体化。第2调光部件82例如是电致变色元件。第2调光部件82具有例如通过在内侧形成透明电极的一对的玻璃平板夹着电致变色材料或电解质层的结构。在第2调光部件82具有记忆性的情况下，通过以特定的极性向一对透明电极之间施加电压，以变黑的方式降低透射率，通过以相反的极性向一对透明电极之间施加电压而增加透射率。第2调光部件82的透射率能够在15～70％左右的范围内变化。第2调光部件82是利用电子控制进行调光的部件，与第1调光部件81相比响应速度极快。另外，在第2调光部件82没有记忆性的情况下，优选将第2调光部件82的动作设为标准白色类型。即，第2调光部件82成为透射率在没有被施加驱动信号时比被施加驱动信号时高的状态。由此，在第2调光部件82或其电子控制电路由于故障等而不再进行动作的情况下，第2调光部件82的透射率较高，因此，能够防止由于故障等的突发性事件妨碍外部光的观察。并且，通过将第2调光部件82的动作设为标准白色类型，即使在将显示装置100A、100B设为待机模式等，不进行虚像的显示的情况下，为了省电而将第2调光部件82的电源关闭，也能够不妨碍外界的目视。

虽然第2调光部件82配置成几乎覆盖第1图像显示部101a或导光装置30，但是，配置成不覆盖第1外部光传感器S1(参照图3、图4A以及4B)。即，第1外部光传感器S1不受第2调光部件82的透射率的变化的影响。第2调光部件82配置成，从外界侧对在导光装置30中具有半反射层15的图像取出区域A1进行覆盖。

在上述的例子中，第1调光部件81的透射率的可调范围与第2调光部件82的透射率的可调范围不同。由此，通过组合第1调光部件81的透射率和第2调光部件82的透射率，能够实现新的透射特性。此外，第1调光部件81的透射率调整范围比第2调光部件82的透射率调整范围大。在该情况下，第2调光部件82的负担变少，第2调光部件82能够采用低成本的部件，从而增多第2调光部件82的选择。关于调光部件81、82，透射率调整范围的大小考虑为透射率的上限值与下限值之差。

作为第2调光部件82，能够进行电压或电流的电驱动即可，不限于电致变色元件，能够使用宾主液晶元件。宾主液晶元件能够提高响应速度，并且，能够使透射率较高，能够使透射率在例如30～70％左右的范围内变化。作为第2调光部件82，能够使用SPD(Suspended Particle Devices)。SPD能够使透射率在例如20～70％左右的范围内变化。SPD在未驱动时或不施加电压时上色成黑色，第2调光部件82成为仅常开的动作。第2调光部件82也能够使用气致变色元件。气致变色元件能够使透射率在例如20～75％左右的范围内变化。第2调光部件82也能够使用TN液晶元件。TN液晶元件能够使透射率在例如0～45％左右的范围内变化。除此之外，第2调光部件82也能够使用高分子分散型液晶。高分子分散型液晶能够使透射率最多增加到80％左右，但是，在降低了透射率的情况下，具有使外部光扩散的作用。

虽然原则上第2调光部件82使透射率按照透明与接近黑色的无上色之间的灰度级变化，但是也能够采用根据用途在遮光时或透光时变成有色的元件或器件。

如图4A等所示，调光型遮光件80在中央部具有嵌合连结部85。调光型遮光件80经由该嵌合连结部85以能够装卸的方式固定于设置在作为图像显示部101a、101b侧的主体100p或框部102的安装部102c。嵌合连结部85具有销插口状的嵌合凸部85a，安装部102c具有承接嵌合凸部85a的孔状的连接部102d。嵌合凸部85a和连接部102d具有电接点，将从第2调光部件82延伸的布线82w与作为电子控制用的控制部的控制器90连接。该布线82w设置在比图像取出区域A1靠外侧。另外，来自安装部102c的布线82w经过框部102向第2显示装置100B侧的第2图像形成部105b延伸。

图5A是图4B等所示的调光型遮光件80的变形例，第2调光部件82的面积变窄。在该情况下，第2调光部件82具有与在导光装置30内具有半反射层15的图像取出区域A1相同程度的扩展，在正面观察的情况下，第2调光部件82覆盖图像取出区域A1与其周围的狭窄的范围。

图5B是图4B等所示的调光型遮光件80的另一变形例，在第1调光部件81的一部分形成开口88。在该情况下，仅第1外部光传感器S1被第1调光部件81覆盖，照相机CM从开口88向外界露出，能够不受调光型遮光件80妨碍地进行外界的拍摄。

虽然省略了图示，但是，调光型遮光件80用的连接部102d无需如图示那样形成在支承用的主体100p或框部102的中央部，例如能够形成在框部102的周边部(例如支承部60)。

参照图6，对图像显示装置100的控制系统进行说明。图像显示装置100的主体100p具有面板驱动器44和显示面板45作为图像形成装置40。图像形成装置40虽然存在左右一对，但是此处仅对一侧进行显示。主体100p也内置有调光型遮光件80用的遮光件驱动器SD。

控制器CR除了对图像显示装置100的各种控制动作进行控制的主控制部190之外，还具有输入装置(未图示)等，所述输入装置例如由存储部MP、观察者进行各种操作的按钮部和触摸面板部构成，受理观察者的操作指示。

主控制部190对构成控制器CR的各部的动作进行控制，并且与安装在主体100p上的图像形成装置40、调光型遮光件80等连接，进行信号的收发，从而进行各种控制，综合影像光控制的整体。主控制部190具有光量控制部191和外部光光量运算部192，所述光量控制部191用于对第1外部光传感器S1和第2外部光传感器S2的检测结果进行监视，进行与外部光的变化对应的光量控制动作。光量控制部191具有：外部光透射率控制部TC，其用于进行调光型遮光件80中的透射率调整的控制动作；以及影像光亮度控制部IC，其用于进行影像光的亮度调整的控制动作。光量控制部191使外部光光量运算部192根据取得的信息进行与外部光光量相关的运算处理，根据运算结果进行必要的光量控制。在本实施方式中，由构成光量控制部191的外部光透射率控制部TC进行调光型遮光件80中的透射率调整。

存储部MP存储有主控制部190的控制下的影像控制所需的各种程序和图像数据等各种数据。

在本实施方式中，作为一个动作例，对能够选择使外部光的控制优先的外部光优先模式和使影像光的控制优先的影像光优先模式(图像光优先模式)的情况进行说明。此处，作为关于外部光优先模式的更加具体的方式，例如，能够想到例如通过调光型遮光件80等进行使显示部整体的外部光的透射率增减的动作控制、即、透射率控制，使外部光的控制或管理优先。并且，关于影像光优先模式，能够想到进行使显示部整体的影像光的亮度增减的动作控制、即、显示率控制，使影像光的控制或管理优先。

在对调光型遮光件80的透射率进行调整时，第1调光部件81具有缓和外部光的照度变动的作用，以使第2调光部件82辅助地进行动作来进一步缓和外部光的照度变动的方式进行动作。在以上述动作为前提的情况下，在决定调光型遮光件80中能够调整的第2调光部件82的透射率值时，通常，能够想到采用针对第1外部光传感器S1等的输出值(即，通过第1调光部件81后的外部光的亮度)唯一决定的函数或表中的值。但是，例如，在使用者的视场上存在多个荧光灯，或是在室外存在多个天空和山、地面等、亮度很不相同的场面的情况下，与视场方向相对应调光型遮光件80过忙地使透射率变化，对于使用者而言变成了烦杂的动作。因此，能够想到将过去的亚秒～几秒的第1外部光传感器S1等的输出值积蓄到存储器中，相对于该光量变化值导出移动平均，使用该值决定调光型遮光件80或第2调光部件82的透射率的方法。此处，将这样的基于与外界照度相关的移动平均的控制称为通常光量控制。

对主控制部190的调光动作具体地进行说明，在第1外部光传感器S1的光量测量值(即，通过第1调光部件81之后的外部光的亮度)急剧减少时和急剧增加时，以与通常不同的控制模式发挥作用。在该情况下，特别是，在第1外部光传感器S1的照度测量值急剧减少的情况下，即，在越过第1调光部件81的视场急剧变暗的情况下，影像光变强，视场被影像光遮蔽，从而很可能不清楚视场的状況，因此，应用与对应于通常光量控制的移动平均滤光器或透射率调整模式(以下，也称为滤光器B)相比进行了加权后的加速滤光器(以下，也称为滤光器A)，从而进一步提高响应性，以瞬时提高调光型遮光件80的透射率的方式进行变化。另一方面，在第1外部光传感器S1的照度测量值急剧增加的情况下，即，在越过第1调光部件81的视场急剧变亮的情况下，可认为与影像光相比，能够更清晰地观察到视场的状态，因此，规格安全上不易发生问题。因此，通过与对应于通常光量控制的上述移动平均滤光器、即、滤光器B同等或是进一步降低响应性，从而应用进一步减弱加权后的减速滤光器(以下，称为滤光器C)，以成为逐渐适应外部光的亮度的调光型遮光件80的透射率的方式进行变化。

以下，参照图7的流程图，对与调光型遮光件80的透射率控制相关的动作的一例进行说明。

在图像显示装置100的动作开始后，首先，主控制部190对调光型遮光件80的装卸的状态进行确认(步骤S101)。在步骤S101中，确认了安装有调光型遮光件80之后(步骤S101：是)，主控制部190对当前的动作环境是否为外部光优先模式(是否为影像光优先模式)进行确认(步骤S102)。在步骤S102中，确认为外部光优先模式之后(步骤S102：是)，主控制部190读取由第1外部光传感器S1测量并被数值化后的照度的值L(t)(步骤S103)，计算Δt秒间的值L(t)的变化量即值ΔL(t)＝L(t)－L(t－Δt)(步骤S104)。此外，在步骤S104中，主控制部190读出作为预先决定的值的阈值Lc(＞0)并将计算出的值ΔL(t)与阈值Lc进行比较，在值ΔL(t)比阈值Lc乘以-1后的值小的情况下，计算基于滤光器A的第2调光部件82的透射率设定值，并进行调整(步骤S105a)。即，主控制部190根据第1外部光传感器S1的测量值判断出越过第1调光部件81的外部光的光量急剧降低，进行立即响应控制。在值ΔL(t)比阈值Lc乘以-1后的值大且比阈值Lc小(值ΔL(t)的绝对值比阈值Lc小)的情况下，计算基于滤光器B的第2调光部件82的透射率设定值，并进行调整(步骤S105b)。即，主控制部190根据第1外部光传感器S1的测量值判断出越过第1调光部件81的外部光的光量没有急剧变化，进行通常光量控制。在值ΔL(t)比阈值Lc大的情况下，计算基于滤光器C的第2调光部件82的透射率设定值，并进行调整(步骤S105c)。即，主控制部190根据第1外部光传感器S1的测量值判断出越过第1调光部件81的外部光的光量急剧上升，进行延迟控制。

通过进行步骤S105a～步骤S105c中的任意一个计算和控制，在图像显示装置100中进行调光型遮光件80或第2调光部件82的透射率调整，重复步骤S101之后的动作。

并且，上述中，在步骤S102中主控制部190确认出不是外部光优先模式(是影像光优先模式)后(步骤S102：否)，不从第1外部光传感器S1等取得信息，而进行将第2调光部件82的透射率设成固定的处理(步骤S106)，确认有无调光型遮光件80(步骤S107)，确认有无优先模式的变更(步骤S108)，如果判定为具有调光型遮光件80(步骤S107：是)且仍然是维持影像光优先模式(步骤S108：否)，则使其维持将步骤S105中的第2调光部件82的透射率设成固定值的处理。另一方面，在步骤S108中判断为存在优先模式的变更(变成外部光优先模式)时(步骤S108：是)，返回步骤S101，重新开始上述动作。继续以上的动作，直到在步骤S101或步骤S107中确认出调光型遮光件80被拆卸下来(步骤S101：否或步骤S107：否)为止。

总结上述动作控制，在满足在规定的时间(Δt秒)的外部光的光量降低超过规定量(下降阈值Lc的幅度以上)这一条件的情况下，主控制部190执行立即响应控制，在满足在规定的时间(Δt秒)的外部光的光量增大超过规定量(阈值Lc)这一条件的情况下，执行延迟控制，在不满足上述任一条件的情况下，根据通常的移动平均，进行调光型遮光件80或第2调光部件82的透射率控制(通常光量控制)。

如上所述，在本实施方式的图像显示装置100中，在图像显示部101a、101b的前面配置第2调光部件82，在第2调光部件82的前面配置第1调光部件81，第1调光部件81根据外部光对透射率进行调整，第2调光部件82按照第1调光部件81的透射率对透射率进行调整，因此，能够使两个调光部件81、82的动作协调，从而在各种各样的环境下与外部光对应地在大范围内对透射率进行调整。

〔第2实施方式〕

以下，对第2实施方式的图像显示装置进行说明。另外，本实施方式是第1实施方式的图像显示装置的变形例，省略与第1实施方式的情况重叠的部分的说明。

图8是用于对本实施方式的图像显示装置的动作进行说明的流程图。在该情况下，并非像第1实施方式那样，根据第1外部光传感器S1等的输出控制第2调光部件82的透射率，而是根据图像显示部101a、101b显示的图像的显示信号控制第2调光部件82的透射率。

在图8所示的动作中，前提是设定为根据从主控制部190输出到图像形成装置40的图像的显示信号控制第2调光部件82的透射率的模式。主控制部190判断保管于存储部MP并使图像形成装置40形成的图像的平均亮度是否低于规定的下限值(步骤S201)。使图像形成装置40形成的图像包括动态图像等。主控制部190判断出图像的平均亮度为规定的下限值以上时(步骤S201：否)，判定使图像形成装置40形成的图像的平均亮度是否超过规定的上限值(步骤S202)。主控制部190判断出图像的平均亮度为规定的上限值以下时(步骤S202：否)，在标准状态下计算第2调光部件82的透射率设定值，并进行调整(步骤S203b)。在将第2调光部件82的透射率设定为标准状态的情况下，能够进行例如第1实施方式的步骤S105a～步骤S105c那样的控制，但是也不限于这样的控制。主控制部190判定出图像的平均亮度低于规定的下限之后(步骤S201：是)，在抑制透射状态下计算第2调光部件82的透射率设定值，并进行调整(步骤S203a)。在该情况下，能够想到要显示的图像的亮度较低，对观察者来说图像或影像的观察变得不容易的趋势变大。因此，主控制部190以第2调光部件82的透射率变低的方式进行设定。在该情况下，能够进行按照与图像的平均亮度的上述规定的下限之间的差值的大小来降低第2调光部件82的透射率的处理。在进行降低第2调光部件82的透射率的动作时，能够以与第1实施方式相同的方法附加透射率的变动的缓和和延迟。主控制部190判断出图像的平均亮度超过规定的上限时(步骤S202：是)，在促进透射状态下计算第2调光部件82的透射率设定值，并进行调整(步骤S203c)。在该情况下，能够想到要显示的图像的亮度较高，对于观察者来说外界的观察变得不容易的趋势变大。因此，主控制部190以提高第2调光部件82的透射率的方式进行设定。在该情况下，能够进行按照与图像的平均亮度的上述规定的上限之间的差值的大小来增加第2调光部件82的透射率的处理。在进行增加第2调光部件82的透射率的动作时，能够以与第1实施方式相同的手法附加透射率的变动的缓和和延迟。

综上所述，虽然根据使图像形成装置40形成的图像的平均亮度来增减第2调光部件82的透射率，但是也可以是以图像的平均彩度为基准来设定、即、增减第2调光部件82的透射率。即，在图像的彩度降低时，在无彩色(特别是黑色)的显示时，有可能在透视的显示部中透明地观察，因此，在彩度低的图像中，能够进行降低第2调光部件82的透射率的处理。并且，不限于如上述那样根据使图像形成装置40形成的图像整体来计算平均亮度并设定第2调光部件82整体的透射率，如图9所示，能够将第2调光部件82中的与图像取出区域A1对应的显示区域A2分成多个区域82a来分别对透射率进行控制。在该情况下，按照与第2调光部件82的多个区域82a相对应的每个图像区域掌握使图像形成装置40形成的图像，并计算平均亮度等，能够按照与各图像区域对应的第2调光部件的多个区域82a的每一个区域82a设定透射率。另外，多个区域82a不限于图示的例子，能够分割成任意的N×M(N、M是自然数)的矩阵状或格子状。此外，多个区域82a不限于同一形状，能够是彼此不同的形状、面积等，也能够是矩形以外的各种形状。

只要没有模式的变更(步骤S206：否)就反复进行以上的处理、即、步骤S201之后的动作。

在第2实施方式的图像显示装置100中，根据图像显示部101a、101b显示的图像的显示信号对第2调光部件82的透射率进行控制，因此，能够按照显示的图像的亮度等来对第2调光部件82等的外部光的透射率进行调整，能够提高图像显示部101a、101b的显示图像的容易观察度。

〔第3实施方式〕

以下，对第3实施方式的图像显示装置进行说明。另外，本实施方式是第1实施方式的图像显示装置的变形例，省略与第1实施方式的情况重叠的部分的说明。

图10是用于对本实施方式的图像显示装置的动作进行说明的流程图，是将图7的流程图一部分变更后的图。在该情况下，虽然像第1实施方式那样，根据第1外部光传感器S1等的输出来控制第2调光部件82的透射率，但是在由第1外部光传感器S1测量的照度的值L(t)的减少过度的情况下，将使第1和第2图像显示部101a、101b显示的影像或图像在考虑了第1调光部件81的响应性而设定的紧急应对时间内切换成由照相机CM拍摄的外界像。即，突然转移到相对变暗的环境的情况下，例如突然移动到暗的地方的情况下，图像显示装置100通过使主控制部190适当进行动作，从而由第1和第2图像显示部101a、101b显示由拍摄外界的照相机CM获得的外界的状态，直到第1调光部件81的透射率的响应完成为止。由照相机CM获得的外界的状态不限于没有偏差地对外界的状态进行显示，也能够是放大或缩小了外界像之后的状态、以及对亮度和颜色等进行加工之后的状态等。

在图10所示的动作中，主控制部190计算由第1外部光传感器S1测量并数值化后的照度的值L(t)的变化量ΔL(t)＝L(t)－L(t－Δt)(步骤S304)，在值ΔL(t)比紧急应对基准值－2Lc小的情况下(步骤S304：是)，将第1和第2图像显示部101a、101b的显示影像切换成由照相机CM拍摄的外界像(步骤S309)。将显示影像切换成由照相机CM拍摄的外界像的期间是考虑第1调光部件81的响应性来设定的。在作为第1调光部件81使用光致变色元件的情况下，褪色需要花费例如几十秒～几分钟，因此，对由照相机CM拍摄的外界像进行显示的紧急应对时间也采用这一程度的时间。在检测出第1和第2外部光传感器S1、S2的两个输出的情况下，由于能够掌握第1调光部件81的透射率，因此，也能够进行下述控制：对由照相机CM拍摄的外界像进行显示，直到第1调光部件81的透射率恢复到例如50％这一允许值，在第1调光部件81的透射率恢复到允许值之后，回到之前观察到的原来的图像，而不是照相机CM的外界像。

在上述中，将紧急应对基准值设为－2Lc，但是，这只是单纯的例示，紧急应对基准值能够设定成考虑了安全之后的适当的值。

在上述中，虽然是否将显示影像切换成由照相机CM拍摄的外界像的判断是基于由第1外部光传感器S1测量的照度的变化量ΔL(t)，但是所述判断也能够基于第1调光部件81的透射率。即，根据第1和第2外部光传感器S1、S2的输出计算第1调光部件81的透射率，在该透射率与第2外部光传感器S2的外部光的照度检测结果相比过低的情况下，能够进行将显示影像切换成由照相机CM拍摄的外界像的动作。

此外，能够替代照度的变化量ΔL(t)而是根据由第2外部光传感器S2检测到的外界的照度本身，将显示影像切换成由照相机CM拍摄的外界像。

将第1和第2图像显示部101a、101b的显示影像切换成由照相机CM拍摄的外界像的时刻、即、切换成视频透视的时刻也能够是受理了来自使用者的规定指示的情况。在该情况下，在图像显示装置100上设置使用者操作的切换按钮，或设置由对使用者的特殊敲击动作进行检测的振动传感器或加速度传感器以及判断电路构成的指示动作判断部。能够通过利用来自这样的切换按钮和指示动作判断部的触发信号，来将显示影像强制性地按照使用者的意图切换成由照相机CM拍摄的外界像。这样地通过设置切换按钮和指示动作判断部，不依赖于外部光传感器S1、S2地使显示切换的时刻提前，容易确保佩戴图像显示装置100的使用者的外界识别。

在将第1和第2图像显示部101a、101b的显示影像切换成由照相机CM拍摄的外界像的情况下，即，切换成视频透视的情况下，能够以使用者容易识别外界的方式实施图像处理。例如，能够对显示影像中的物体的轮廓上色进行强调。并且，由照相机CM拍摄比显示区域大的图像，对从拍摄的时刻到显示的时刻的使用者的头部旋转运动进行测量，从拍摄图像中在判定出使用者的头部旋转运动的位置处切出显示图像，能够显示与使用者的当前的头部的运动相符合的图像。作为根据从拍摄的时刻到显示的时刻的使用者的头部旋转运动而从拍摄图像中切出显示图像的方法，能够使用例如日本特开2007－213407号公报中记载的方法。在切换成视频透视的情况下，通过加入反映从上述的拍摄到显示的期间的头部的运动的处理，即使在外界发生急剧变化的情况下，也能够降低进行显示切换时的异常感。

综上，虽然前提是第1调光部件81的褪色较慢，但是在第2调光部件82的褪色较慢的情况下，也考虑第2调光部件82的响应速度，进行将显示影像临时切换成照相机CM的外界像的动作。

在以上的第3实施方式的图像显示装置100中，在转移到相对变暗的环境的情况下，图像显示部101a、101b对拍摄外界的照相机CM取得的外界的状态进行显示，直到第1和第2调光部件81、82的透射率的响应结束为止，因此，即使在第1或第2调光部件81、82的响应速度较慢的情况下，在变暗的地方对外界进行观察也变得容易。

〔其它〕

虽然按照以上各实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不受上述实施方式的限制，在不脱离发明主旨的范围内能够在各种各样的方式中进行实施。

例如，在上述实施方式中，采用了第1调光部件81与第2调光部件82接合并一体化，但是也能够将第1调光部件81和第2调光部件82在相邻的状态下分离并分别相对于主体100p固定。在该情况下，例如将第2调光部件82恒久地固定于导光装置30，将第1调光部件81相对于主体100p以可装卸的方式固定。在仅拆卸无法主动地调整透射率的非电子控制型的第1调光部件81的情况下，由于仅留下电子控制型的第2调光部件82，因此，在图7的步骤S107等中，设为调光型遮光件没有被实质性拆卸而进行处理(步骤S107：否)。但是，由于透射率与拆卸了第2调光部件82对应地上升，因此，能够修正阈值Lc的设定和滤光器A、C的内容。另一方面，在仅拆卸能够主动地调整透射率的电子控制型的第2调光部件82的情况下，在图7的步骤S107等中，设为调光型遮光件被实质性拆卸而进行处理(步骤S107：是)。同样地，如果仅安装有第2调光部件82，则在图7的步骤S101中，设为调光型遮光件被实质性安装而进行处理，但是，即使仅安装第1调光部件81，在图7的步骤S101中，也设为调光型遮光件没有被实质性安装而进行处理。

例如，在上述实施方式中，将第1调光部件81设为不受电子控制地主动变更调光状态的部件，将第2调光部件82设为能够利用电子控制来变更调光状态的部件，但是，也能够使这一关系相反。即，也能够是将外侧的第1调光部件81设为能够利用电子控制来变更调光状态的部件，将内侧的第2调光部件82设为不受电子控制地主动变更调光状态的部件。此外，也可以是第1调光部件81和第2调光部件82双方是能够利用电子控制来变更调光状态的部件。

作为第2调光部件82，能够使用可切换线偏振和无偏振的装置。具体而言，能够通过机械地置换线偏振板和无偏振的透明板，将经过第1调光部件81入射到导光装置30的外部光在线偏振状态与无偏振状态之间切换。

在以上的说明中，图像显示部101a、101b使用导光装置30，但是，作为图像显示部101a、101b，也能够使用具有由反射镜、透镜、半反射镜等构成的投射系统的部件。

并且，在使用使用导光装置30的导光系统和上述的由反射镜和透镜构成的投射系统的情况下，能够使用例如日本特开2017－3845号公报记载的由多个半反射镜构成的反射单元向眼睛侧取出影像光。此外，作为导光系统，在使用了日本特开2010-164988号公报或日本特开2013-210633号公报所记载的由部分反射面的阵列构成的光导体光学元件或基板的图像显示装置中，能够附加上述实施方式的包含第1和第2调光部件的调光型遮光件80及其控制电路。

在以上的说明中，图像显示部101a、101b是使用导光装置30的部件，但是，作为图像显示部101a、101b，能够使用通过2维扫描激光等来进行影像的显示的部件。

在以上的说明中，作为图像显示部101a、101b，使用了在折射面和反射面形成虚像的导光装置30，但是，并不限于此，作为图像显示部101a、101b，能够使用利用衍射面形成虚像或是利用全息元件形成虚像的部件。

虽然优选第2调光部件82以覆盖至少相当于图像取出区域A1的半反射层15的方式配置，但是，在即使在导光装置30中不设置半反射层15的类型的图像显示装置的情况下，也优选以覆盖对使用者的眼睛射出图像光的区域的方式配置第2调光部件82。具体而言，在2维扫描激光的类型的图像显示装置的情况下，将眼前的镜片状的部分中的2维扫描激光的区域作为图像取出区域，以覆盖该图像取出区域的方式配置第2调光部件82。

在以上的说明中，作为图像显示装置100，采用与右眼以及左眼双方对应地设置各一组显示装置100A、100B的结构，但是，也可以采用仅对右眼或左眼中的某一方设置显示装置来对图像进行单眼观察的结构。

在以上的说明中，具体说明了实施方式的图像显示装置100为头戴显示器的情况，但是，实施方式的图像显示装置100也能够应用于平视显示器、双眼镜型的手持式显示器等。

Claims (18)

1.一种图像显示装置，其具有：

图像显示部，其向使用者显示图像并且使得能够目视外部光；

第1调光部件，其配置在所述图像显示部的外界侧，根据入射的外部光而调整透射率；以及

第2调光部件，其配置在所述图像显示部与所述第1调光部件之间，根据所述第1调光部件的透射状态而调整透射率。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件由光致变色材料形成，通过接受UV光而使透射率发生变化。

3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件与所述第2调光部件相邻地配置在所述第2调光部件的外界侧。

4.根据权利要求1至3中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件与所述第2调光部件的能够调整透射率的范围不同。

5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件能够在比所述第2调光部件大的范围调整透射率。

6.根据权利要求1至5中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

根据外部光传感器的输出而控制所述第2调光部件的透射率。

7.根据权利要求1至5中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

根据所述图像显示部显示的图像的显示信号而控制所述第2调光部件的透射率。

8.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中，

所述外部光传感器被所述第1调光部件覆盖，

所述第1调光部件的透射率根据外部光环境而变化，

根据对通过所述第1调光部件之后的外部光的亮度进行数值化得到的值而控制所述第2调光部件的透射率。

9.根据权利要求1至8中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

该图像显示装置还具有拍摄外界的照相机以及与所述照相机独立地对外部光进行检测的外部光传感器，所述外部光传感器和所述照相机被所述第1调光部件覆盖。

10.根据权利要求1～8中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

该图像显示装置还具有拍摄外界的照相机以及与所述照相机独立地对外部光进行检测的外部光传感器，仅所述外部光传感器被所述第1调光部件覆盖。

11.根据权利要求1～10中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

所述第2调光部件以至少覆盖所述图像显示部的图像取出区域的方式配置。

12.根据权利要求11所述的图像显示装置，其中，

所述第2调光部件与所述第1调光部件一体化。

13.根据权利要求12所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件通过光致变色材料成型，所述第2调光部件与所述第1调光部件接合。

14.根据权利要求1～13中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

在转移到相对变暗的环境的情况下，所述图像显示部显示由拍摄外界的照相机获得的外界的状态，直到所述第1调光部件和所述第2调光部件的透射率的响应完成为止。

15.根据权利要求1～14中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件和所述第2调光部件中的至少一方能够利用电子控制变更调光状态，

至少在比所述图像显示部的图像取出区域靠外侧的位置设置有电子控制用布线。

16.根据权利要求15所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件和所述第2调光部件中的至少一方固定于所述图像显示部侧的安装部，

所述安装部具有连接部，所述连接部经由布线将所述第1调光部件和所述第2调光部件中的至少一方与电子控制用的控制部连接。

17.根据权利要求15所述的图像显示装置，其中，

至少所述第1调光部件以整体地覆盖视野的方式固定于所述图像显示部侧的安装部，

经由布线将所述第2调光部件和电子控制用的控制部连接的连接部设置于所述图像显示部的外侧的框部的位置或该框部的周边。

18.根据权利要求1～17中的任意1项所述的图像显示装置，其中，

所述第1调光部件和所述第2调光部件中的至少一方能够利用电子控制变更调光状态，

能够变更调光状态的调光部件在没有被施加驱动信号时，被设定为透射率高的状态。