JP2008008932A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サングラスなどの減光器具を用いた場合でも、表示装置から眼に表示される映像の色が本来の表示色となる映像表示装置を提供する。
【解決手段】頭部に装着して映像を表示する映像表示装置であって、映像に対応する光束を発生する映像形成装置７と、光束を入射面から入射し伝播する導光部材２と、導光部材２の中を伝播した光束を外部に射出させるための反射部材４と、反射部材４によって反射した光束が射出する射出面とを有し、入射面と射出面の分光透過率が可視光域において一定でないものにおいて、この映像装置に表示される映像が受ける前記入射面と射出面の分光透過率の影響を補正するように、前記前記映像形成装置が発生する光束の分光スペクトルを変化させる機能を有することを特徴とする映像表示装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像表示装置に関するものである。

外界の映像にコンピュータなどの映像を重ねて表示可能なディスプレィとして、シースルータイプのアイグラスディスプレイがあり、例えば特開２００４−１２７６８号公報（特許文献１）に記載されている。このようなディスプレィでは、眼鏡レンズを通して、表示する映像の光束を伝播させ、眼鏡レンズ中央付近にあるハーフミラーやＨＯＥ等の反射部材で目の方に映像を反射させ、表示する。

このようなシースルータイプのディスプレィは映像が外界の景色と重なるため、外界が明るい場合には映像が見づらいという問題がある。そのため何らかの手段で、外界の明るさを減光することが必要となる。

外界の明るさを減光する器具として、サングラスがよく用いられる。サングラスの製造方法の一つとして、レンズが作成された後に染色液に浸すことでレンズを着色する方法が用いられる。
特開２００４−１２７６８号公報

この手法を上記シースルータイプのディスプレィにそのまま適用することは可能であるが、その場合反射部材で反射して射出する光束の射出面も一緒に着色されてしまうため、表示される映像は、本来の表示色と異なった色で表示されてしまうという問題が発生する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サングラスなどの減光器具を用いた場合でも、表示装置から眼に表示される映像の色が本来の表示色となる映像表示装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、頭部に装着して映像を表示する映像表示装置であって、前記映像に対応する光束を発生する映像形成装置と、前記光束が入射する入射面と射出する射出面を有していて前記入射面から前記射出面までの光路中に複数の反射部を有する導光部材と、を有し、前記入射面における光束と前記射出面における光束の分光透過率が可視光域において一定でないものにおいて、この映像装置に表示される映像に対応する光束の分光透過率が受ける前記導光部材の影響を補正するように、前記映像形成装置が発生する光束の分光スペクトルを変化させる機能を有することを特徴とする映像表示装置である。

前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記反射部の少なくとも一つは、全反射を利用したものであることを特徴とするものである。

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記映像がカラー液晶装置によって形成されるものであり、前記分光透過率の影響を受けるのを補正する手段が、前記カラー液晶表示手段の、各色の透過率を変化させる手段であることを特徴とするものである。

前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記映像がカラー液晶装置によって形成されるものであり、前記分光透過率の影響を受けるのを補正する手段が、前記カラー液晶表示手段に光を投光するバックライト発生手段の発生する各色の光の強度を変化させる手段であることを特徴とするものである。

本発明によれば、サングラスなどの減光器具を用いた場合でも、表示装置から眼に表示される映像の色が本来の表示色となる映像表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の例である映像表示装置の例を示す概要図である。２つの眼鏡レンズ１、２のうちの片方の眼鏡レンズ２の中には、ミラー３とハーフミラー４が設けられている。眼鏡レンズ１、２は、テンプル５、６などからなる眼鏡フレームにより支えられているが、そのうちの一つのテンプル５に投影装置７（映像形成装置）が取り付けられている。

投影装置７においては、バックライト８がＬＣＤ９を照射する。ＬＣＤ９により所定の映像が形成され、投影レンズ１０を通して投影されて、眼鏡レンズ２中に入り、ミラー３で反射されて眼鏡レンズ２中を透過し、ハーフミラー４で反射されて、眼球Ｅに投影される。

ビデオデッキ等の映像記憶装置１１からの映像信号は、コントローラ１２に入ってＡ／Ｄコンバータ１３によりディジタル変換され、ＬＣＤコントローラ１４によって、所定の色の光が所定の強さで透過するように制御される。バックライトコントローラ１５は、バックライトの明るさを調整して映像の明るさを制御するものであり、この実施の形態においては、所定の決まったスペクトル分布を有する光を発生する。コントローラ１２全体は、ＣＰＵ１６により制御されている。

人間の眼は赤、青、緑それぞれの波長に反応する視神経を有しており、それら視神経の出力の比から色を感じる。このことは以下のようにモデル化される。

ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ眼が感じる赤、緑、青色の強度であり、Ｖ_ｒ（λ）、Ｖ_ｇ（λ）、Ｖ_ｂ（λ）は、それぞれ、赤、緑、青に感じる視細胞の視感度、ＬＣＤ_ｒ（λ）、ＬＣＤ_ｇ（λ）、ＬＣＤ_ｂ（λ）は、それぞれ、ＬＣＤに付属して赤、緑、青の色を発生しているフィルタの分光透過率であり、これらは一定である。ａ、ｂ、ｃは、それぞれＬＣＤにおける赤、緑、青の光の透過率であり、ＬＣＤを通った光をどのような色にするかに応じて、ＬＣＤコントローラ１４により、その大きさ（比）が制御される。又、ＢＬ（λ）は、バックライト８の発光スペクトルであり、この実施の形態の場合、絶対値は変化してもその分光スペクトルは一定である。

Ｖ_ｒ（λ）、Ｖ_ｇ（λ）、Ｖ_ｂ（λ）は、それぞれ、赤、緑、青のスペクトル近傍以外では０であるので、上記のＲ、Ｇ、Ｂを示す式は、以下のように近似できる。

サングラスのようにレンズを着色した場合、着色による透過スペクトルをＣ（λ）とすると透過後に見える画像に対して、眼が感じる赤、緑、青色の強度は、次のようにモデル化できる。

よって、本来（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表される表示画像の色が、Ｃ（λ）の影響により、（Ｒ’，Ｇ，Ｂ’）で表される色に変化することになるが、この色が変化しないようにするためには、ＬＣＤの各色透過率を調整して、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’の関係が成り立つように、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に補正をかければよい。

上記式中で、

は一定であるため、（１）式の値をα_ｘ （ｘ＝ｒ，ｇ，ｂ）、（２）式の値をβ_ｘ （ｘ＝ｒ，ｇ，ｂ）とおくと
Ｒ＝ａα_ｒ
Ｇ＝ｂα_ｇ
Ｂ＝ｃα_ｂ
Ｒ’＝ａβ_ｒ
Ｇ’＝ｂβ_ｇ
Ｒ’＝ｃβ_ｂ
となる。

従って、ＬＣＤを透過する赤、緑、青の透過率を、
ａ→ａ’
ｂ→ｂ’
ｃ→ｃ’に変化させて、

が成り立つようにすれば、Ｃ（λ）の影響を打ち消すことができる。

ａ→ａ’、ｂ→ｂ’、ｃ→ｃ’の変更は、図１におけるＣＰＵ１６及びＬＣＤコントローラ１４の作用により行われる。

このようにＬＣＤの透過率を変更することによってカラーバランスを合わせる方法の他に、バックライトの輝度を赤、緑、青それぞれで変えてもよい。この場合、上記COLOR(λ)は次のように変更される。ここに、ＢＬ_ｒ（λ）、ＢＬ_ｇ（λ）、ＢＬ_ｂ（λ）、は、赤、青、緑の光を発生する３つのバックライトの発光スペクトルである。

Ｖ_ｒ（λ）、Ｖ_ｇ（λ）、Ｖ_ｂ（λ）は、それぞれ、赤、緑、青のスペクトル近傍以外では０であるので、上記のＲ、Ｇ、Ｂ及びＲ’、Ｇ’、Ｂ’を表す式は、

となる。

よって、本来（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表される表示画像の色が、Ｃ（λ）の影響により、（Ｒ’，Ｇ，Ｂ’）で表される色に変化することになるが、この色が変化しないようにするためには、バックライトの各色強度を補正して、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’の関係が成り立つように、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に補正をかければよい。

これらの式中で、

は一定であるため、（３）式の値をγ_ｘ （ｘ＝ｒ，ｇ，ｂ）、（４）式の値をδ_ｘ （ｘ＝ｒ，ｇ，ｂ）とおくと
Ｒ＝ａγ _ｒ
Ｇ＝ｂγ _ｇ
Ｂ＝ｃγ _ｂ
Ｒ’＝ａδ_ｒ
Ｇ’＝ｂδ_ｇ
Ｒ’＝ｃδ_ｂ
となる。

従って、バックライトの輝度を調整する際に、赤、緑、青のスペクトルに補正をかけて、それぞれ、
ＢＬ_ｒ（λ）→ｄ・ＢＬ_ｒ（λ）
ＢＬ_ｇ（λ）→ｅ・ＢＬ_ｇ（λ）
ＢＬ_ｂ（λ）→ｆ・ＢＬ_ｂ（λ）
と変化させ、

の関係が成り立つようにすればよい。

このような補正を実現するための本発明の第２の実施の形態の例を、図２に示す。図２において、図１に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。図２においては、バックライトコントローラが、赤用バックライトコントローラ１５Ｒ、緑用バックライトコントローラ１５Ｇ、青用バックライトコントローラ１５Ｂの３つに分かれており、それぞれ、ＣＰＵ１６の制御を受けている点が図１に示した第１の実施の形態と異なっている。

ＣＰＵ１６は、（５）式に示された状態が保たれるように、赤用バックライトコントローラ１５Ｒ、緑用バックライトコントローラ１５Ｇ、青用バックライトコントローラ１５Ｂのｄ、ｅ、ｆを調整することによりそれぞれの輝度を調整して、Ｃ（λ）による色の変化を補正する。

以上の実施の形態においては、投影装置７から投影された映像が、ミラー３で反射された後に眼鏡レンズ２の中を直進して、ハーフミラー４で反射されて眼球に投影される例を示したが、眼鏡レンズの中（特にその表裏面）で１回又は複数回反射を繰り返してから眼球に投影されるようにされているものがある。この場合、眼鏡レンズを着色する着色液がレンズの表と裏の両面に染み込んで着色層が形成されているので、光束は、反射面で反射する際にも、反射のたびに着色層の影響を受けることになる。このような場合には、前述のＣ（λ）を、眼鏡レンズへの入射、射出のときの着色層の影響ばかりでなく、反射面での反射の際の着側層の影響をも含んだ値とすることにより、以上に示した実施の形態と同じ手法により、着色層の影響を補正することができる。

本発明の第１の実施の形態の例である映像表示装置の例を示す概要図である。 本発明の第２の実施の形態の例である映像表示装置の例を示す概要図である。

符号の説明

１…眼鏡レンズ、２…眼鏡レンズ、３…ミラー、４…ハーフミラー、５…テンプル、６…テンプル、７…投影装置、８…バックライト、９…ＬＣＤ、１１…映像記憶装置、１２…コントローラ、１３…ＡＤコンバータ、１４…ＬＣＤコントローラ、１５…バックライトコントローラ、１５Ｒ…赤用バックライトコントローラ、１５Ｇ…緑用バックライトコントローラ、１５Ｂ…青用バックライトコントローラ

Claims (4)

1. 頭部に装着して映像を表示する映像表示装置であって、前記映像に対応する光束を発生する映像形成装置と、前記光束が入射する入射面と射出する射出面を有していて前記入射面から前記射出面までの光路中に複数の反射部を有する導光部材と、を有し、前記入射面における光束と前記射出面における光束の分光透過率が可視光域において一定でないものにおいて、この映像装置に表示される映像に対応する光束の分光透過率が受ける前記導光部材の影響を補正するように、前記映像形成装置が発生する光束の分光スペクトルを変化させる機能を有することを特徴とする映像表示装置。
2. 請求項１に記載の映像表示装置であって、前記反射部の少なくとも一つは、全反射を利用したものであることを特徴とする映像表示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置であって、前記映像がカラー液晶装置によって形成されるものであり、前記分光透過率の影響を受けるのを補正する手段が、前記カラー液晶表示手段の、各色の透過率を変化させる手段であることを特徴とする映像表示装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置であって、前記映像がカラー液晶装置によって形成されるものであり、前記分光透過率の影響を受けるのを補正する手段が、前記カラー液晶表示手段に光を投光するバックライト発生手段の発生する各色の光の強度を変化させる手段であることを特徴とする映像表示装置。
   

Images