JP2007101618A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置において、外界光の強さを自動的に検出し、この検出結果に基づいてディスプレイの表示を停止したり、自動的に調節することで外界光の強さの変化に左右されずに視覚補助機能を十分に発揮する表示を行う。
【解決手段】
映像信号を生成し供給する映像供給手段と、この映像信号を表示し瞳に映像を導く接眼表示手段とを備える表示装置において、
入射する光束から照度値を検出する照度値検出手段と、照度に対する閾値を設定する閾値設定手段と、この閾値と照度値とを比較する比較手段と、比較手段による比較の結果に基づいて接眼表示手段の表示を停止する制御を行ったり、輝度、コントラスト及び／又は彩度を変化する制御を行う表示制御手段とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は表示装置に係り、特に、外界の照度に応じて表示の輝度、コントラスト及び彩度を変化させる表示装置に関する。

従来、頭部等に懸架する懸架装置や眼鏡のフレームにクリップオン形式で装着され、ユーザの眼前に配置した小型モニタから瞳に映像を導く表示装置が知られている。いわゆるヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」という。）やウェアラブルディスプレイと呼ばれる身体装着型の表示装置である。ＨＭＤは、外界の視界をほぼ完全に塞いで映画鑑賞やテレビジョン放送の視聴を主な目的とする密閉形式のＨＭＤと、ユーザの外界視界と重畳して映像を表示する形式のＨＭＤに大きく分類することができる。
このうち、映像を重畳する形式のＨＭＤは、ユーザの通常視界に加えて補助的な映像情報を提供することができるという特性から、眼病患者や目に障害を有する者の視覚補助装置として活用されている。近年では、ＨＭＤに小型のカメラを装着して視界方向の映像を捉えてディスプレイ上に表示するＨＭＤも開発され、視覚補助装置としてのＨＭＤの役割が益々増してきている。特に、夜盲症や視野狭窄といった障害には、視覚補助装置としてのＨＭＤが寄与するところが大きい。夜盲症は、暗所での視覚低下が著しく大きい障害である。したがって、このような場合には小型カメラで捉えた視界方向の映像に対し、ディスプレイの輝度、コントラスト及び彩度等を高く（大きく）設定する必要がある。

ディスプレイのコントラスト等を向上させる技術として、特許文献１には、液晶ディスプレイ等に関する技術であって、外界光が強い環境のもとで、高コントラスト表示を行う技術が開示されている。
特開平７−３０１７９５号公報

ところで、夜盲症は暗所での視覚低下が著しい症状であるが、明所での視覚は健常者と同等の視覚を有するという特性が在る。このため、ディスプレイの輝度等を暗所用に設定したままで明所に移動したりすると、逆にディスプレイの映像が外界視界を遮るという問題がある。
この点、手動で輝度等の設定行う制御装置を設け、周囲の照度に合わせて逐一設定し直すこともできるが、ＨＭＤを視覚補助装置として使用することに鑑みると実用性に著しく欠ける。特に、移動中は、地下通路や建物への出入り等の外界光の強さが頻繁に変化する状況ではなおのことである。

本発明の課題は、外界光の強さを自動的に検出し、この検出結果に基づいてディスプレイの表示を停止したり、輝度、コントラスト及び／又は彩度等を自動的に設定し直すことで外界光の強さの変化に左右されずに視覚補助機能を十分に発揮する表示を行うことである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、映像信号を生成し供給する映像供給手段と、該供給された映像信号を表示して瞳に導く接眼表示手段とを備える表示装置において、
入射する光束から照度値を検出する照度値検出手段と、
前記照度に対する閾値を設定する閾値設定手段と、
該閾値と前記照度値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果に基づいて前記接眼表示手段の表示を変化させる表示制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の輝度を下げることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の表示装置において、
前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、
前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の輝度を上げることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置において、前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、前記表示制御手段は、前記接眼表示手段のコントラストを低くすることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置において、前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、前記表示制御手段は、前記接眼表示手段のコントラストを高くすることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置において、前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の彩度を低くすることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置において、前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の彩度を高くすることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の映像表示を停止することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１又は８に記載の表示装置において、前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の映像表示を行うことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の表示装置において、前記閾値設定手段は、前記接眼表示手段の輝度値に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の表示装置において、前記閾値を所定の値として入力する入力手段を更に設け、前記閾値設定手段は、該入力手段により入力された所定の値に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の表示装置において、前記照度検出手段を複数備えることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の表示装置において、視線方向の映像を捉え、映像信号を出力する撮像手段を更に備え、前記表示制御手段は、前記撮像手段から入力した映像信号を前記接眼表示手段に出力することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の表示装置において、撮像手段は、捉えた映像から照度を検出する照度検出機能を更に有することを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１から１４のいずれか一項に記載の表示装置において、前記接眼表示手段は外界光を透過し、外界視界に前記映像を重畳して表示することを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１から１５のいずれか一項に記載の表示装置において、前記接眼表示手段は、前記映像供給手段から供給された映像信号から映像を投射する映像投射手段と、該映像を導光するプリズムと、該プリズムにより導光された映像の照射により眼に虚像を結ばせるホログラム素子とからなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、
照度値検出手段により表示装置に入射する光束の照度値を検出し、閾値設定手段によりこの照度値に対応する閾値を設けることで照度値と閾値を比較することができる。この比較結果に基づいて表示手段の表示を変化させることで、外界光の照度に応じて接眼表示手段の表示制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の表示装置において、閾値が照度値を上回る場合に、接眼表示手段の輝度を下げることで外界光の照度に応じて接眼表示手段の輝度を下げる制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の表示装置において、閾値が照度値を下回る場合に、接眼表示手段の輝度を上げることで外界光の照度に応じて接眼表示手段の輝度を上げる制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置において、閾値が照度値を上回る場合に、接眼表示手段のコントラストを下げることで外界光の照度に応じて接眼表示手段のコントラストを下げる制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置において、閾値が照度値を下回る場合に、接眼表示手段のコントラストを上げることで外界光の照度に応じて接眼表示手段のコントラストを上げる制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置において、閾値が照度値を上回る場合に、接眼表示手段の彩度を下げることで外界光の照度に応じて接眼表示手段の輝度を下げる制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置において、閾値が照度値を上回る場合に、接眼表示手段の彩度を上げることで外界光の照度に応じて接眼表示手段の彩度を上げる制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１に記載の表示装置において、閾値が照度値を上回る場合に、接眼表示手段の映像表示を停止することで、外界光の照度に応じて接眼表示手段の映像表示を停止する制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１又は８に記載の表示装置において、閾値が照度値を上回る場合に、表示手段の映像表示を開始することで外界光の照度に応じて接眼表示手段の映像表示を開始する制御を行うことができるようになるという効果がある。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項１から９のいずれか一項に記載の表示装置において、閾値設定手段が、接眼表示手段の輝度値に基づいて前記閾値を設定することで、接眼表示手段の輝度値に応じて表示の停止又は開始の制御、輝度、コントラスト及び／又は彩度の調節の制御ができるようになるという効果がある。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１から９のいずれか一項に記載の表示装置において、入力手段により、所定の閾値を設定することができ、前記閾値設定手段がこの所定の値に基づいて閾値を設定することで、表示の停止又は開始の制御、輝度、コントラスト及び／又は彩度の調節の制御をユーザの所望する設定で行うことができるという効果がある。

請求項１２に記載の発明によれば、請求項１から１１のいずれか一項に記載の表示装置において、照度検出手段を複数備えることで、複数箇所から入射される外界光の照度を検出することができる。このため、１つの照度検出手段が影になっても、他の照度検出手段により表示装置全体に入射する外界光を検出することができ正確な照度検出ができるという効果がある。

請求項１３に記載の発明によれば、請求項１から１２のいずれか一項に記載の表示装置において、視線方向の映像を捉える撮像手段を備え、この撮像手段が捉えた映像を接眼表示手段に表示することができる。この視線方向を表示する映像に対し、外界光の照度との関係で表示を停止又は開始する制御、輝度、コントラスト及び／又は彩度を調節する制御を行うことができるようにすることで、明所では表示をしない又は目立たなくすることで通常の視界の妨げることが無くなり、暗所では表示を再開し又は目立つようにすることで接眼表示手段からの視覚情報を取得しやすくなる。例えば、夜盲症等の障害を有する者には、明所で自身の通常視覚により十分な視覚情報を取得することができ、暗所では接眼表示手段からの映像上方を取得しやすくなるという利点がある。特に、歩行等の移動中では、明所と暗所とが多く存在する。このような場合でも、本発明によれば障害に合わせた表示制御を行うことができるため視覚補助装置として十分に活用することができるという効果がある。

請求項１４に記載の発明によれば、請求項１３に記載の表示装置において、撮像手段に、捉えた映像から照度を検出する照度検出機能を有することで、視線方向からの外界光の照度値を正確に検出することができる。眼前に設けられた接眼表示手段から瞳に導かれる光は、主に眼前からの外界光の影響を受ける。この最も影響を受ける方向からの外界光を捉えることで、表示の停止又は開始の制御、輝度、コントラスト及び／又は彩度の制御が更に効果的に行われるという効果がある。

請求項１５に記載の発明によれば、請求項１から１４のいずれか一項に記載の表示装置において、外界光を透過して外界視界に前記映像を重畳して表示する接眼表示手段に本発明を適用することで、表示の制御が一層効果的となる。即ち、外界光を透過することで接眼表示手段から投射される映像が干渉を受けやすくなる。この点、本発明は外界光の照度を表示制御の要素とするため、このよう外界光による干渉に対し、更に正確で好適な表示制御を行うことができるという効果がある。

請求項１６に記載の発明によれば、請求項１から１５のいずれか一項に記載の表示装置において、表示手段として網膜に虚像を結ばせるホログラム光学素子を用いる場合であっても、本発明の表示制御を正確で好適に行うことができる。

〔第１の実施形態〕
次に、図を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本実施例では、図２に示すようにホログラム光学素子を使用した外界光透過型の表示機構を採用したＨＭＤ１を用いて説明を行うが、本発明はこれに限定されるものでなく、映像光束を瞳に導光する機構にハーフミラーを使用するＨＭＤや外界光非透過型の小型液晶モニタを視線方向に配置させるＨＭＤにも十分適用できるものである。
また、本発明は、図２に示すような表示部が眼鏡のレンズ部４１に一体的に形成されているもの以外にも、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように通常の眼鏡等にクリップオンする形式に構成するなど種々の形式に構成することができる。
なお、以下の説明では、接眼方向をＨＭＤ１の正面とする。

図１のブロック図に示すように、ＨＭＤ１は、制御ユニット２とディスプレイユニット３とから構成される。図２に示すように、ディスプレイユニット３は、眼鏡と一体に設けられ、ケーブル１９を介して制御ユニット２と接続される。制御ユニット２は、制御部４、記憶部１１、照度検出回路９、ＤＳＰ（Ｄｉｓｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）１０、入力部１２及び電池１３から構成され、バス又はケーブルを介して電気・電子的に接続される。なお、駆動電源として電池１３を適用し携帯性を備えている。

制御部４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７から構成される。ＣＰＵ５は、ＲＯＭ６に予め記憶されたオペレーションプログラムや記憶部１１に予め格納された各種のアプリケーションプログラムをワークエリアとしてのＲＡＭ７に展開し、これらプログラムの指示に従いＨＭＤ１の全体制御を行う。

ＲＯＭ６は、ＰＲＯＭ（Ｒｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）やハードディスク等の不揮発メモリから構成される。オペレーションプログラムが予め記憶される。ＲＡＭ７は、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等の半導体記憶素子から構成される。オペレーションプログラムやアプリケーションプログラムが展開されるワークエリアであり、これらプログラムの指示に基づくＣＰＵ５の演算処理を行ったり、処理結果等の各種データを一時的に記憶する。後述する、自動表示制御モードで使用する自動表示制御プログラムもＲＯＭ６に格納される。

記憶部１１は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリから構成される。各種のアプリケーションプラグラムや表示部１５に表示する各種映像データを記憶する。更には、表示部１５の輝度、コントラスト、カラー／モノクロ等の各表示設定値を記憶するとともに、後述する照度基準値を記憶する。

ＤＳＰ（Ｄｉｓｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）１０は、後述するカメラモジュール１７から、出力された映像信号に各種の画像処理を施し、表示ドライバ８に画像処理後の映像信号を出力する画像処理プロセッサである。入力される映像信号や画像処理を行った映像信号等を一時的に記憶するグラフィックメモリ（不図示）を備え、表示部１５及び表示ドライバ８の各種デバイスの処理速度に同期して映像信号を適宜出力する。
なお、ＣＰＵ５とＲＡＭ７を用いてソフトウェア的に画像処理を行う構成としてもよい。

ＤＳＰ１０は、カメラモジュール１７から出力される映像信号や記憶部１１に格納される映像信号の供給を受け、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号成分を２５６階調に変換する階調処理を行う。変換処理に際しては、記憶部１１に予め設定されたデフォルトの輝度、コントラスト及び彩度等の表示設定データ、ユーザが入力部１２の各種スイッチを操作することでＣＰＵ５から入力される表示設定データ又は自動表示制御モードによりＣＰＵ５から入力される表示設定データに基づいて各信号の階調を変換する。第１の実施形態では、最大輝度を２００ｃｄ/ｍ^２、最大コントラストを２０：１とする。

照度検出回路９は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｓｉｔａｌ）変換器やコンパレータから構成される。後述する照度センサ１６からのアナログ出力信号をデジタイズし、ＣＰＵ５に照度値である輝度検出信号を出力する。

表示ドライバ８は、ＤＳＰ１０から出力される映像信号を所期の規格に基づく映像信号に変換し、表示部１５に出力するプロセッサである。なお、ＣＰＵ５又はＤＳＰ１０によりソフトウェア的に処理する構成としてもよい。

入力部１２は、モード切替スイッチ（以下、「スイッチ」を「ＳＷ」とする。）２０、輝度調節ＳＷ２１、照度基準値入力ＳＷ２２、コントラスト調節ＳＷ２３及びカラー／モノクロ切り替えＳＷ２４から構成される。これらＳＷは、ユーザの操作によりＣＰＵ５に指示信号を入力するものである。

モード切替ＳＷ２０は、ＨＭＤ１に入射する光の照度に応じて表示部１５の輝度、コントラスト及び彩度を自動的に調節する自動表示制御モードの起動又は停止を指示するＳＷである。

輝度調節ＳＷ２１は、表示部１５の輝度を調節するＳＷである。ゲイン調節を行い映像生成ユニット３０内のＬＥＤ群３３（図３参照）に供給される電力を変更するものである。ボリュームＳＷ（可変抵抗）を用いて無段階又は数段階に輝度を調節するように構成する。

照度基準値入力ＳＷ２２は、自動表示制御モードで使用するＳＷであり、照度センサ１６及び照度検出回路９で検出された照度値に対して所期の閾値を設定するＳＷである。照度検出回路９から出力された照度値がこの閾値を上回る（又は下回る）場合に、ＣＰＵ５は自動表示制御プログラムに従って表示部１５の映像調節を指示する信号をＤＳＰ１０に出力する。

コントラスト調節ＳＷ２３は、表示部００のコントラスト調節を行うＳＷである。最大コントラストが２０：１までの範囲で、適宜変更することができる。

カラー／モノクロ切替ＳＷ２４は、表示部１５に表示される映像のカラー表示とモノクロ表示とを切り替えるスイッチである。このスイッチを操作することにより、ＤＳＰ１０において入力される映像信号の各色成分であるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の階調値を変更する処理が行われる。

次にディスプレイユニット３について説明する。ディスプレイユニット３は、表示部１５、照度センサ１６及びカメラモジュール１７から構成される。図２に示すように、表示部１５は、眼鏡４０に設けられたレンズ部４１の中央部から上端部にかけて設けられる。

図３に、表示部１５を右側面から観察した断面図を示す。表示部１５は、映像生成ユニット３０と接眼光学系３１とから構成される。表示部１５の本体となる筐体３８の内部に、制御ユニット２から送信される映像信号から映像を生成する透過型の液晶表示器３５、バックライト光源であるＲ、Ｇ、Ｂの各色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）群３３及びＬＥＤ群３３からの照射光を屈折により液晶表示器３５の全面に導くための照明光学系３４が設けられる。

接眼光学系３１は、更にプリズム３６とホログラム光学素子３７とからなる。プリズム３６は、レンズ部４１と同じ厚さを有し、接眼方向の面が外界方向の面より大きく形成される。レンズ部４１の上端部から中央部はこの形状に沿って切除されており、この切除された部分にプリズム３６を接合することで、レンズ部４１とプリズム３６との表面が一体となって滑らかに構成されている。プリズム３６の下端部にシート状のホログラム光学素子３７が配設され、レンズ部４１との接合面に挟まれるように設けられている。
プリズム３６の上端部は正面方向に厚い楔の形状を有し、液晶表示器３５から照射される映像光束を採光しやすいように形成されている。この上端部から採光された映像光束は、プリズム３６の内部で全反射されながら下端部に設けられたホログラム光学素子３７へと導かれる。ホログラム光学素子３７は光を干渉させ、眼球Ｅに虚像を結ばせるものである。
また、接眼光学系３１は、レンズ部４１と光の屈折率を同一とする単一の部材で構成されている。
ユーザは、レンズ部４１及び接眼光学系３１を通して外界の視界を観察することが可能であるとともに、ホログラム光学素子３７によって外界視界と重畳する映像を観察することができるようになっている。

カメラモジュール１７は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の光電変換素子から構成される撮像装置である。ユーザの視線方向の映像を捉える向きに設けられる（図１、図４（Ａ）及び（Ｂ）参照）。カメラモジュール１７で取得された映像信号は、図示しないＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路やＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路によりアナログ映像信号の相関二重サンプリングが行われて雑音を低減除去されるとともにゲイン調整が行われ、デジタル映像信号に変換された後にＤＳＰ１０に出力される。
また、カメラモジュール１７で捉えた映像信号に基づいて、外界の照度を検知する構成とし、照度センサ１６と同様の機能を併せもつようにしてもよい。例えば図９に示すように、ＨＭＤ１を装着した場合、ユーザは自身の位置から３〜５ｍ先の地面を観察する傾向にある。従って、表示部１５に表示される映像のこの付近の映像である。この視線方向からの外界光を直接的に捉えることにより、ユーザの瞳に最も入射する外界光の照度を検出することができるという利点がある。

照度センサ１６は、周囲から入射する光を検出して電子信号として出力する。図２に示すごとく、眼鏡４０のブリッジ部の上方で且つ表示部１５の左側端部に設けられ、ユーザの顔面方向に入射する光の照度を検出するものである。照度センサ１６を設ける位置は、ユーザの顔面中央近傍が好ましい。変化する外界光の照度に応じて表示部１５の表示輝度等を調節するため、瞳に入射する外界光に近い位置に設けるのがよい。更に、ＨＭＤ１の眼前に配置されるという特性を鑑みれば、照度センサ１６が見えにくい位置即ち眉間近傍が好ましい。
また、第１の実施形態では、照度センサ１６を１つ設ける構成としているが、眼鏡４０に複数の照度センサをなるべく離れて設け、これらから出力される検出信号に基づいて照度の平均値を算出する構成としてもよい。即ち、センサが１つだと例えば顔面に手をかざしたときや頭髪に覆われたときなどに照度センサ１６の影となることもあり、不要な照度検出を行う虞が在る。この点、離れた位置に複数の照度センサを設け、その平均値を出力することで、このような事態を回避することができる。

次に、自動表示制御モードについて説明する。自動表示制御モードとは、自動表示制御プログラムに従い、ＣＰＵ５が照度センサ１６及び照度検出回路９により検出される外界照度を検出し、この検出値が、ユーザが予め設定した照度基準値を上回る（下回る）場合に、ＤＳＰ１０に対し指示信号を送信し、表示部１５の輝度、コントラスト及び彩度を自動調節する機能である。以下、輝度、コントラスト及び彩度の調節について夫々説明する。

図５に示すように、外界照度は、夜間が１〜５０ｌｘ、白色電球等を中心とした照明環境に在る一般家庭内が１００〜７００ｌｘ、蛍光灯等を中心とした電車の車両内が７００〜６０００ｌｘ、野外の晴天時に建物等の影になる環境では５０００〜数万ｌｘにおおよそ分類される。今、表示部１５の輝度が２００ｃｄ/ｍ^２であるとする。この輝度に対し物体の反射係数を５０％として照度の値に変換すると３１４ｌｘに相当する。なお、輝度（ｃｄ/ｍ^２）と照度（ｌｘ）の換算は、下記数式（１）により算出する。

図５に示すように、外界照度で３１４ｌｘは、一般家庭の照明環境と同等の水準である。従って、表示輝度を２００ｃｄ/ｍ^２として一般家庭の照明環境下にいると、表示部１５に表示される映像はうすくなり、より照度の低い環境下にいたときに比して見え具合が悪化する。更に、外界照度の高い環境では次第に内容を認識できない程に映像がうすくなり、眼前には何か影がちらついているかのような見え具合となる。夜盲症の障害を有する者は、一般家庭の照明環境下の明るさでは健常者と同等の視力を有するため、表示部１５の映像を必要としなくなる。この映像がうすくなったり、ちらついたりする見え具合が煩わしく外界視界の妨げとなる。
そこで、照度基準値入力ＳＷを操作し、閾値として外界照度と同様の照度値を入力設定する。外界照度がこの照度基準値を超える場合に、表示部１５の表示輝度を下げる処理を行う。

図６に実質コントラストと外界照度の関係を表したグラフを示す。横軸に外界光の照度（ｌｘ）を示し、縦軸に実質コントラストを示す。また、グラフ上の横軸に平行な矢印は表示部１５の表示の見え具合に対応する外界照度帯域を示す。グラフ下の横軸に平行な矢印で示すのは各環境下での外界照度帯域である。実質コントラストとは、外界光の影響によって、現実に人間の眼で認識されるコントラストをいう。第１の実施形態では外界光透過型の表示装置を適用するため、接眼方向から透過して入射する外界光の影響を受けやすい。即ち、表示部１５のホログラム光学素子３７により瞳に導かれる光束が、表示部１５のプリズム３６やホログラム光学素子３７を透過して瞳に入射する外界光の干渉を受け、眼球の網膜上に照射される光が弱くなり映像がうすく見えづらくなる。例えば、最大コントラスト比が２０：１である場合に、仮に外界照度が１ｌｘであれば、網膜が認識する光は表示部１５から入射する光にほぼ限定されるため映像がはっきりと見える。逆に外界照度が２００ｌｘであれば、表示部１５を透過して瞳に入射する外界光の干渉により映像光が弱まり、網膜が認識できる映像光が少なくなり、現実に網膜が認識するコントラストは低下し見えずらくなる。このように、表示部１５が有する本来のコントラストが外界光によって低下する結果、現実に網膜が認識するコントラストを実質コントラストと呼ぶ。

図６において、グラフ中の曲線は、外界照度の変化に対する実質コントラストの変位を示したものである。ＨＭＤ１では実質コントラストが６：１である場合が、映像内容を認識できる限界である。このコントラスト下では、コントラストが高い映像、例えば、白色地に黒色で書かれた文字（テキスト）等であれば観察できる程度の表示である。一般映像を満足に認識するには実質コントラストが１０：１以上であることが好ましい。
従って、仮に夜盲症の障害を有するユーザが、外界光が６０ｌｘ以上であるときに健常者と同等の視力を有するとすると、照度基準値を６０ｌｘ〜８５０ｌｘ（図６のｂの範囲）の範囲内の所望する照度を設定することで、外界光がそれ以上の環境下では最大コントラストを低下させることで、表示部１５の表示を目立たなくさせることができる。より詳細には、照度基準値入力ＳＷ２２にて、消耗する照度基準値を入力し、照度検出回路９から出力された照度値がこの照度基準値を超えた場合に、最大コントラストを低下させる処理を行う。最大コントラストの低減範囲は表示部１５の最大コントラストが２０：１であるから２０〜１：１の範囲に低下させる。

彩度の調節は、ＤＳＰ１０で行う階調処理の内容を変更することにより行う。一般に、カラー映像とモノクロ映像では、モノクロ映像の方が映像として目立たない。そこで、所定の照度基準値を超える場合に、カラー映像からモノクロ映像に切り替える処理を行うことで、表示部１５の表示を目立たないようにして外界視界を妨げないようにする。また、外界照度の変化に応じて徐々にモノクロ表示に移行する構成としてもよい。即ち、モノクロ表示は映像信号を例えば２階調に変換することにより行う。通常２５６階調で表示する場合、照度基準値を境に即座に２階調に変換せずに、例えば１２８階調、６４階調、３２階調、１６階調、８階調のように段階を踏んで徐々に階調数を少なくする処理を行う。

なお、照度基準値の入力は、入力部１２の十字キー及び決定キーの操作により行う。モード切替ＳＷ２０を操作することにより自動表示制御モードが起動し表示部１５に設定を案内する画面が表示される。画面には、現在の照度及びデフォルト又は前回の照度基準値が表示される。ユーザは十字キー２５を操作し所望する照度基準値を入力し、決定キー２６を操作することで照度基準値を設定することができる。

なお、外界照度が照度基準値を上回る場合は、照度基準値を６０ｌｘ以上の範囲（図６に示すｂ、ｃの範囲）で設定し、表示部１５の表示を停止する処理を行うこととすればよい。

次に、図７に示すフロー図を用いて、ＨＭＤ１の自動表示制御モードにおける処理を説明する。なお、以下の処理はプログラムに従いＣＰＵ５により行われる。

ユーザがモード切替ＳＷ１２を操作することで、ＣＰＵ５はＲＯＭ６に格納された自動表示制御プログラムを読み出す。
照度検出回路９から出力される現在の外界光の照度を入力する（ステップＳ１０１）。次いで、ユーザにより予め設定された照度基準値を記憶部１１から読み出す（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０１で入力した外界光の照度値とステップＳ１０２で読み出した照度基準値を比較し（ステップＳ１０３）、外界光の照度値が照度基準値より高い場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０に指示信号を送信し、表示部１５の輝度、コントラスト及び彩度を下げる処理を行う（ステップＳ１０４）。

一方、ステップＳ１０３にて、外界光の照度値が照度基準値より低い場合には、ＤＳＰ１０に指示信号を送信し、表示部１５の輝度、コントラスト及び彩度を上げる処理を行う（ステップＳ１０５）。

なお、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５では、輝度、コントラスト及び彩度の全てを調節する処理となっているが、これらのうち１つの処理を行うこととしても組合せで行うこととしてもよい。
また、表示部１５の表示を停止又は再開する構成とする場合は、上記ステップＳ１０４７で表示を停止する処理を行い、ステップＳ１０５で表示を再開する処理を行うようにすればよい。

なお、上記処理では、輝度、コントラスト及び彩度の全てを下げる（上げる）処理を行うこととしたが、これらの何れか１つ又は組合せて処理することとしてもよい。
また、輝度調節等の処理を行わずに、外界光の照度値が照度基準値を上回る場合には、表示部１５の表示を停止し、逆に下回る場合には、再開する処理を行うこととすることも当然に可能である。

以上、第１の実施形態におけるＨＭＤ１によれば、外界光の変化に応じて表示を停止又は再開したり、表示輝度、コントラスト及び／又は彩度を自動調節するため、夜盲症等の障害を有する者が外界光の照度に左右されずに視界を確保することができる。即ち、明所では表示部１５の表示を停止又は表示を目立たなくする映像調節を行うため、通常の外界視覚を妨げることなく眼前の景色を観察することができ、暗所では表示部１５の表示を再開又は表示を見立たせる映像調節を行なうため、表示部１５表示を頼りに周囲の景色を観察することができるという効果がある。

また、照度基準値をユーザの設定により任意に設定することができるため、障害毎の個別の症状や個人の嗜好にあわせて好適な視界を常に確保することができるという効果がある。

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態では、表示部１５に設定された輝度値と外界光の照度値とを比較して表示部１５の映像調節又は映像表示の停止及び再開を行う自動比較制御処理の例を説明する。
なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の機能を有するものは同一符号をもって記載すると共に詳細な説明を省略する。

図８のフロー図に比較制御処理の処理手順を示す。なお、以下の処理は、プログラムに従い、ＣＰＵ５により処理されるのは第１の実施形態と同様である。

先ず、ＣＰＵ５は、現在の表示部１５の設定輝度値を記憶部１１から読み出す（ステップＳ２０１）。

次いで、下記数式（２）に示す演算処理により、読み出した設定輝度値を照度値に換算する処理を行う（ステップＳ２０２）。

次いで、照度検出回路９から出力される外界光の照度を入力する（ステップＳ２０３）。
次いで、ステップＳ２０２の演算により得られた照度演算値（Ｅ）とステップＳ２０３にて入力した外界光の照度値とを比較し（ステップＳ２０４）、外界光の照度値が照度演算値を上回る場合には（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＤＳＰ１０に指示信号を送信し、輝度、コントラスト及び彩度を下げる画像処理を行う（ステップＳ２０５）。

逆に、ステップＳ２０４にて、外界光の照度値が輝度演算値を下回る場合には（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ＤＳＰ１０に指示信号を送信し、輝度、コントラスト及び彩度を上げる画像処理を行う（ステップＳ２０６）。

なお、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６では、輝度、コントラスト及び彩度の全てを調節する処理となっているが、これらのうち１つの処理を行うこととしても組合せで行うこととしてもよい。
また、表示部１５の表示を停止又は再開する構成とする場合は、上記ステップＳ２０５で表示を停止する処理を行い、ステップＳ２０６で表示を再開する処理を行うようにすればよい。

以上、第２の実施形態のＨＭＤ１によれば、現在の表示部１５の表示輝度と外界光の照度との関係に基づいて、表示を停止又は再開したり、表示輝度、コントラスト及び／又は彩度を自動的に調節するため、夜盲症等の障害を有する者が外界光の照度に左右されずに視界を確保することができる。即ち、明所では表示部１５の表示を停止又は表示を目立たなくする映像調節を行うため、通常の外界視覚を妨げることなく眼前の景色を観察することができ、暗所では表示部１５の表示を再開又は表示を見立たせる映像調節を行うため、表示部１５表示を頼りに周囲の景色を観察することができるという効果がある。

また、現在の表示部１５の表示輝度と外界光の照度との関係というＨＭＤ１に特有の表示特性に基づいて映像の表示を停止又は再開したり、表示輝度、コントラスト及び／又は彩度を自動的に調節するため、ユーザ自身が映像調節等の基準値を設定する必要がなく簡便に使用することができるという効果がある。

以上、本発明を実施する最良の形態について説明したが、本発明は上述した種々の例に限定されるものではない。

本発明を実施するための最良の形態におけるＨＭＤの構成を示したブロック図である。 本発明を実施するための最良の形態におけるＨＭＤの外観構成を示した概要図である。 本発明を実施するための最良の形態におけるＨＭＤの表示部の構成を示した側断面図である。 （Ａ）は、本発明を実施するための最良の形態におけるＨＭＤの他の構成例を示した概要図である。（Ｂ）は、本発明を実施するための最良の形態におけるＨＭＤの他の構成例を示した概要図である。 本発明を実施するための最良の形態における外界環境と照度との関係を示した模式図である。 本発明を実施するための最良の形態におけるＨＭＤの実質コントラストと外界照度との関係について示した模式図である。 本発明を実施するための最良の形態における自動表示制御モードの処理を示したフロー図である。 本発明を実施するための最良の形態における自動比較制御モードを示したフロー図である。 本発明を実施するための最良の形態におけるＨＭＤを装着した場合に、カメラモジュールで撮像する範囲の例を示した模式図である。

符号の説明

１ ＨＭＤ
２ 制御ユニット
３ ディスプレイユニット
４ 制御部
５ ＣＰＵ
６ ＲＯＭ
７ ＲＡＭ
８ 表示ドライバ
９ 照度検知回路
１０ ＤＳＰ
１１ 記憶部
１２ 入力部
１３ 電池
１５ 表示部
１６ 照度センサ
１７ カメラモジュール
１９ ケーブル
２０ モード切替ＳＷ
２１ 輝度調節スイッチ
２２ 照度基準値入力ＳＷ
２３ コントラスト調節ＳＷ
２４ カラー／モノクロ切替ＳＷ
２５ 十字キー
２６ 決定キー
３０ 映像生成ユニット
３１ 接眼光学系
３３ ＬＥＤ群
３４ 照明光学系
３５ 液晶表示器
３６ プリズム
３７ ホログラム光学素子
３８ 筐体
４０ 眼鏡
４１ レンズ部
４２ クリップ部

Claims (16)

1. 映像信号を生成し供給を行う映像供給手段と、該供給された映像信号を表示して瞳に導く接眼表示手段とを備える表示装置において、
   入射する光束から照度値を検出する照度値検出手段と、
   前記照度に対する閾値を設定する閾値設定手段と、
   該閾値と前記照度値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較の結果に基づいて前記接眼表示手段の表示を変化させる表示制御手段とを備えることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の輝度を下げることを特徴とする表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の輝度を上げることを特徴とする表示装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段のコントラストを低くすることを特徴とする表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段のコントラストを高くすることを特徴とする表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の彩度を低くすることを特徴とする表示装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の彩度を高くすることを特徴とする表示装置。
8. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を上回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の映像表示を停止することを特徴とする表示装置。
9. 請求項１又は８に記載の表示装置において、
   前記比較手段の比較の結果、前記照度値が前記閾値を下回る場合、
   前記表示制御手段は、前記接眼表示手段の映像表示を行うことを特徴とする表示装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の表示装置において、
    前記閾値設定手段は、前記接眼表示手段の輝度値に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする表示装置。
11. 請求項１から９のいずれか一項に記載の表示装置において、
    前記閾値を所定の値として入力する入力手段を更に設け、
    前記閾値設定手段は、該入力手段により入力された所定の値に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする表示装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の表示装置において、
    前記照度検出手段を複数備えることを特徴とする表示装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の表示装置において、
    視線方向の映像を捉え、映像信号を出力する撮像手段を更に備え、
    前記表示制御手段は、前記撮像手段から入力した映像信号を前記接眼表示手段に出力することを特徴とする表示装置。
14. 請求項１３に記載の表示装置において、
    前記撮像手段は、捉えた映像から照度を検出する照度検出機能を更に有することを特徴とする表示装置。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の表示装置において、
    前記接眼表示手段は外界光を透過し、外界視界に前記映像を重畳して表示することを特徴とする表示装置。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の表示装置において、
    前記接眼表示手段は、前記映像供給手段から供給された映像信号から映像を投射する映像投射手段と、
    該映像を導光するプリズムと、
    該プリズムにより導光された映像の照射により眼に虚像を結ばせるホログラム素子とからなることを特徴とする表示装置。

Images