JP4635572B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像表示装置に関する。

従来、夜盲症などの一般生活を行う上で支障をきたす視覚障害を持つ人のための視覚補助の装置としての映像表示装置が考案されている。
視覚補助の映像表示装置の一例としては、頭部搭載型表示装置（例えば特許文献１）、また弱視者に用いる補助装置としての弱視者用眼鏡装置等（例えば特許文献２）が提案されている。
また、上述の視覚補助の映像表示装置は、一般に視覚障害を持つ人が携行して利用するため、歩行などにより生じる振動に対する対策が必要であった。そのための技術としては、姿勢センサーを取付けて、ヘッドマウントディスプレイ（頭部搭載型表示装置）の水平から傾いた角度を検出して表示画像を回転させる技術（特許文献３を参照）、振動を検出して歩行中か否かを判断し、画像表示を制御する技術（特許文献４を参照）、ぶれ補正として仰角補正手段を備えるカメラ（特許文献５を参照）などが公知である。
特開平７−２８８７５４号公報 特開平９−１９２１６４号公報 特開２０００−３１２３１９号公報 特開平９−２１１３８２号公報 特開平１０−２５４００７号公報

しかしながら、上記技術を用いた映像表示装置を利用者が歩行時に利用する場合、表示画像の回転を行う構成では歩行時の振動に対して見やすい画像を提供することが難しく、振動により表示／非表示を切換える構成では歩行中の使用ができないという問題があった。
また、仰角補正手段を持つ構成は、一般に重量が重くなるため、長時間携行して使用する場合に利用者への重量の負担が大きなものとなると同時に、カメラ撮影時のブレに対しては有効であるが予め記憶された画像を表示する場合のブレの補正に対しては効果がなかった。
このため、利用者が歩行時においても見やすく気軽に利用できる映像表示装置の開発が望まれていた。

そこで、本発明は、歩行や手ぶれなどの突発的な振動により表示部分がぶれた場合でも利用者に見やすい映像を表示する映像表示装置を提供を課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像を表示する表示エリアに外界の映像と表示画像とを同時に利用者から見ることを可能に表示する表示手段と、前記利用者の視線と前記表示手段における表示エリアとの相対的な位置ずれを検出する検出手段と、前記相対的な位置ずれに対応して前記表示画像の色を補正した画像を前記表示エリアに表示可能に制御する制御手段と、を備え、前記表示手段は反射型又は回折型ホログラムディスプレイであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記検出手段は、水平角センサ及び仰角センサ若しくは俯角センサであ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に記載の発明において、前記表示手段を備えるレンズと、該レンズの左右方向の中央付近に取り付けられ、鼻に接する鼻当てと、前記レンズの左右方向の両端付近に取り付けられ、耳、側頭部または後頭部に接する１対のテンプルとを含む装着部を備える眼鏡型の装着手段を更に備え、前記検出手段は、前記鼻当てに設けられた圧力センサであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記表示手段に一体化され、外界の映像を撮像する撮像手段を更に備え、前記検出手段は、前記外界の映像を元に前記表示手段の揺動の状態を検出することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記表示手段の透過率は３０％以上であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、利用者の視線と表示手段における表示エリアとの相対的な揺動を検出して色補正を行なう構成であるため、例えば利用者と表示部分との角度で色の再現性が異なるディスプレイなどを歩行中に利用する場合においても、正確な色の再現性を保つことができる。また、反射型又は回折型ホログラムディスプレイを備えた構成において本発明を実施することができる。

請求項２に記載の発明によれば、水平角センサ及び仰角センサ若しくは俯角センサを用いて本発明を実施することができる。

請求項３に記載の発明によれば、眼鏡型の映像表示装置の鼻当て部分に圧力センサを備える構成で本発明を実施することができるため、眼鏡型の視覚補助を行なう映像表示装置において特に有効である。

請求項４に記載の発明によれば、外界の映像を撮像する構成を備える機器において、本発明を有効に実施することができる。このため、撮像した画像により視覚補助を行なう映像表示装置において、従来の構成を有効に利用して本発明を実施することができる。

請求項５に記載の発明によれば、表示手段が３０％以上の透過率をもつため、外界の映像をより鮮明に確認することができる。また、利用者と対面する人とが互いに目線を確認することを阻害することがない。

［第１の実施の形態］
以下、この発明の映像表示装置の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。

図１は映像表示装置の外観を示す図である。この実施の形態の映像表示装置１は、１つの表示部１０、撮像部５０、画像処理部６０、制御部７０、データ入力部８０、振動検出部９０、左右１対のプリズム２０Ｌ、２０Ｒ、鼻当て３１、左右１対のテンプル３２Ｌ、３２Ｒよりなり、プリズム２０Ｌ、２０Ｒが左右の眼の前に位置するように観察者の顔前に装着される。
なお、検出手段としての振動検出部９０には、映像表示装置１の揺動を検出するためのセンサーである仰角センサ９１及び水平角センサ９２がケーブル９４を介して接続される。

図１では仰角センサ９１、水平角センサ９２により映像表示装置１の絶対位置の揺動を検出する構成であるが、図２に示すように、鼻当て３１に設けられた圧力センサ９３Ｌ、９３Ｒにより観察者に対する映像表示装置１の揺動を検出する構成であっても良い。

また、図３に示すように、画像処理部６０、制御部７０、データ入力部８０、及び振動検出部９０は、装置ユニット２００に一体に組み込み、ケーブル２０１で撮像部５０及び表示部１０、更にケーブル９４を介して仰角センサ９１及び水平角センサ９２に電源を与え、信号の送受信を行うようにしてもよい。
この場合は、観察者が保持する振動検出部９０の内部にも仰角センサ、水平角センサを備えて揺動を検出することで、映像表示装置１の絶対位置の揺動とともに振動検出部９０側で検出される揺動との差により観察者に対する映像表示装置１の揺動も検出することができる。

鼻当て３１は、プリズム２０Ｌ、２０Ｒに取り付けられており、これらを連結している。テンプル３２Ｌ、３２Ｒは、それぞれプリズム２０Ｌ、２０Ｒの端部に取り付けられている。装着時には、鼻当て３１が鼻に当たり、テンプル３２Ｌ、３２Ｒが耳、側頭部又は後頭部に当たって、映像表示装置１はこれら３部位で支持される。テンプル３２Ｌ、３２Ｒは、プリズム２０Ｌ、２０Ｒ近傍の部位に設けられた垂直方向の軸（特に図示しない）を中心に回動可能であり、非使用時には内側に折り畳むことができる。

表示部１０は、右のプリズム２０Ｒに取り付けられている。表示部１０を含む断面を図４に示す。表示部１０は、透過型の液晶表示器であるＬＣＤ１１、筐体１２、プリズム１３、ＬＥＤ１４、及びレンズ１５よりなる。ＬＣＤ１１は観察者に表示するための映像を表示し、表示した映像により照射光を変調する。筐体１２は、ＬＣＤ１１、ＬＥＤ１４、及びレンズ１５を収容してこれらを保持する。ＬＥＤ１４はＬＣＤ１１を照明するための光源であり、レンズ１５はＬＥＤ１４が発した光をＬＣＤ１１の全面に均一に導くための照明光学系である。

ＬＣＤ１１の映像の表示やＬＥＤ１４の発光は、制御部７０によって制御され、撮像部５０で撮像した画像情報を画像処理部６０により画像処理し、電力や映像を供給する。

プリズム１３は平板状であり、透明なガラス又は樹脂で作成されている。プリズム１３はＬＣＤ１１からの光を観察者の眼Ｅに導いて、ＬＣＤ１１に表示された映像の虚像を表示する。プリズム１３の上端部は、縁の方が内部側よりも厚いくさび状とされており、筐体１２はこのくさび状の上端部を挟むようにして、プリズム１３に取り付けられている。

プリズム２０Ｌは平板状であり、単一の部材で構成されている。プリズム２０Ｒも平板状であるが、単一の部材ではなく、プリズム１３とプリズム２１で構成されている。プリズム２０Ｌおよびプリズム２１は、プリズム１３と同じ材料で作製されており、これら３者に屈折率の差はない。プリズム２０Ｒを成すプリズム１３とプリズム２１は相補的な形状を有し、隙間なく、かつ表面が連続するように接合されている。プリズム１３がくさび状の上端部を有することを除いて、プリズム２０Ｌ、２０Ｒは一般的な眼鏡同様対称形である。映像表示装置１を顔前に装着した観察者は、プリズム２０Ｌ、２０Ｒを通して外界を観察することになる。

プリズム１３の下端部は、縁に向かうほど前面（眼Ｅから遠い面）が後面（眼Ｅに近い面）に近づくように作製されており、くさび状である。このくさび状の部位の前面すなわちプリズム２１との接合面は平面であり、この平面にはホログラム素子２２が形成されている。ホログラム素子２２は、装着時に眼Ｅの直前に位置する。プリズム１３及びホログラム素子２２が接眼光学系１６を構成する。

プリズム１３は、ＬＣＤ１１からの光を、上端部の端面より内側に導き入れ、前面と後面で複数回全反射させながら、ホログラム素子２２に導く。表示手段としてのホログラム素子２２は、導かれた光を回折させて、平行光に近い光束としながら、眼Ｅに入射させる。これにより、観察者は、ＬＣＤ１１に表示された映像の虚像を認識することができる。ホログラム素子２２は外界からの光にはほとんど作用せず、虚像は外界の像の中央部に重なって観察される。

なお、ホログラム素子２２は、入射光であるＬＥＤ１４の各色の回折効率を高くするようにＲＧＢ３色のレーザで２つの光束を干渉させてその干渉縞をホログラム感材に記録する２光束干渉法により作製される。なお、ホログラム感材としては、銀塩、重クロムゼラチンなどでも良いが、ドライプロセスで使用できるフォトポリマーが最も好ましい。さらに、透過光量を３０％以上とするホログラム感材の膜厚は、５μｍから１００μｍが望ましく、さらには１５μｍから８０μｍが最適である。膜厚が５μｍ未満の場合は十分な映像の虚像を得られず、その膜厚が１００μｍを越える場合は透過光量が急激に減衰する。

映像表示装置１では、ＬＣＤ１１からの光をプリズム１３の内部で反射しながらホログラム素子２２に導くようにしているため、プリズム２０Ｒを大きくすることが可能である。プリズム１３の下端部はくさび状であるが、同じ材質のプリズム２１に接合されているため、プリズム１３の下端部を透過する外界からの光に屈折は生じない。したがって、外界の像の中央部が歪んだり不連続になったりすることもなく、映像表示装置１は質の高い像を表示することができる。

ＬＣＤ１１は左右方向に長い長方形状であり、十数文字が横方向に並ぶ文字列を１〜数行表示することができる。このため、観察者は、映像から多くの情報を一度に得ることが可能である。なお、この実施の形態では、右眼に映像を表示するようにしているが、もちろん左眼に映像を表示するようにしてもよい。

また、図５に示すように、１対の表示部１０を備えて左右両眼に映像を表示する構成であってもよい。そして、例えば、プリズム２０Ｌ、２０Ｒにパワーをもたせて、使用者の視力を矯正し得るようにしたものであって良い。この場合は、左右の表示部１０の構成においてプリズム１３が曲率を有する点を除き、上述した表示部１０と同様の構成である。

そして、使用者の視力を矯正し得る構成では、プリズム２０Ｌ、２０Ｒのパワーを使用者の視力に応じて設定する。プリズム２０Ｌ、２０Ｒに負のパワーをもたせることで近視を、正のパワーをもたせることで遠視を矯正することができる。プリズム１３の下端部のプリズム２１との接合面は平面とされており、ホログラム素子２２の形成は容易である。

次に、映像表示装置１の表示部１０に、撮像して得られた画像情報を映像として表示する構成を、映像表示装置１の概略構成図である図６を参照して説明する。

表示部１０は、図１乃至図５に示すように構成され、処理済みの画像情報の映像を表示する表示器と、表示器からの光を眼に導いて観察者へ可視画像を表示する接眼光学系とを含む。 撮像手段としての撮像部５０は、例えばＣＣＤカメラを用いて撮像を行い、制御部７０からの制御命令によってピント制御、絞り制御、視野角制御、ズーム制御、階調制御等が行なわれ、被写体を撮像する。これらの制御情報は必要に応じて制御部７０へ送られる。

制御手段としての制御部７０は、制御全体を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、バッテリ等を有する。また、バッテリは別体として電源ケーブル等により電気を供給するようにしても良い。この制御部７０のバッテリが表示部１０、記憶部４０、撮像部５０、画像処理部６０、データ入力部８０、振動検出部９０への電源である。この制御部７０は撮像部５０で撮像して得られた画像情報を画像処理部６０へ送り、画像処理部６０で画像処理された処理済み画像情報を受け取る。この制御部７０では、表示部１０のステータスによりピント状態、絞り状態、ズーム状態、温度や湿度等の環境情報を受け取り、画像処理された処理済みの画像情報を表示部１０へ送る。

画像処理部６０は、画像処理全体を司るＣＰＵ、画像処理プログラムを記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ等を有し、振動検出部９０で算出された補正量に応じて画像の切り出し位置や倍率の変更などの画像処理を行う。また、本発明の効果を損なわない範囲で、階調変換、色変換、鮮鋭性処理、画像抽出等の画像処理も行う。このように、画像処理部６０では、撮像して得られた画像情報を映像として表示可能に画像処理する。データ入力部８０は、視線情報、温度や湿度等の環境情報、又は動作開始指示などを入力し、表示部１０及び制御部７０へ送る。また、表示部１０で視線情報、温度や湿度等の環境情報を得てデータ入力部８０へ送り、データ入力部８０から制御部７０へ送る。

記憶部４０は、電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）やフラッシュメモリなどにより構成され、制御部７０による制御処理時に使用される映像表示装置１の各種設定データや処理プログラム、表示部１０で表示される動画又は静止画の画像データなどを格納する。

データ入力部８０は、利用者からの操作指示を受け付けるキー入力部、ビデオ画像、動画、静止画像などの画像信号を外部から受け付ける画像入力部からなり、利用者からの映像表示装置１に対する各種操作指示及び表示部１０に表示する画像情報を受け付ける。

仰角センサ９１は、映像表示装置１の仰角若しくは俯角方向の角速度を検出するセンサであり、この出力は特に図示しない増幅器で増幅された後に振動検出部９０内に入力される。また、水平角センサ９２は、映像表示装置１の水平角方向の角速度を検出するセンサであり、この出力も増幅器で増幅された後に振動検出部９０内の入力される。なお、仰角・水平角センサは、ピエゾ素子や水銀スイッチなどにより構成され、速度以外に加速度を検出する構成であっても良い。

圧力センサ９３Ｌ、９３Ｒは、鼻当て３１において映像表示装置１を利用者の鼻へ押し当てる際の圧力（加速度）を電導性ゴム（エラストマ）の電気抵抗などにより個別に検出するためのセンサである。そして、この出力も増幅器で増幅された後に振動検出部９０内に入力される。これにより、押し当てる圧力から仰角方向の力（加速度）を検出し、左右のセンサの出力差から水平方向の力（加速度）を検出することができる。

振動検出部９０は、各センサからの入力をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ（特に図示しない）を内蔵し、入力された各方向の角速度をそれぞれ積分して角変位に変換し、各方向への角変位すなわち各方向への揺れ角θと光学系（レンズ群）の焦点距離ｆとに応じて撮像部５０の揺れによる画素移動分（ｆ×ｔａｎθに相当する距離）の算出や、ホログラム素子２２の移動量に応じた画素移動分の算出を行う。

また、振動検出部９０は、圧力センサ９３Ｌ、９３Ｒから仰角・水平角方向の加速度情報が入力された場合、予め定められた該仰角・水平角方向の加速度情報と、ホログラム素子２２と眼Ｅとの間の相対的なずれ量との関係から、ホログラム素子２２と眼Ｅとの相対的なずれに対応する画素移動分の算出を行う。
なお、上述のホログラム素子２２と眼Ｅとの相対的なずれに対応する画素移動分の算出は、映像表示装置１に備えられた仰角センサ９１、水平角センサ９２と利用者側に備えられた水平角・仰角センサ（図３における装置ユニット２００を利用者が保持し、振動検出部９０の内部に各センサが備えられる場合）との出力から行う構成であっても良い。

また、映像表示装置１の揺動の検出は、仰角センサ９１、水平角センサ９２、圧力センサ９３Ｌ、９３Ｒに限定するものではなく、撮像部５０で撮像された外界の映像から鮮鋭化処理により輪郭を所定の周期で抽出し、その変化量から検出する構成であってもよい。

図７は、映像表示装置１の作動ラダーチャートである。この映像表示装置１では、所定の周期で制御部７０から撮像部５０及び表示部１０へステータス情報要求を行ない、撮像部５０及び表示部１０から制御部７０へステータス情報を送信する（点線部）。そして、データ入力部８０から入力される画像表示指示により撮像部５０へ画像情報送信表級を行ない、撮像部５０から被写体を撮像して得られた画像情報を制御部７０へ送る。

制御部７０は、被写体を撮像して得られた画像情報と画像処理情報を画像処理部６０へ送る。画像処理部６０では、画像処理情報に基づき画像情報を映像として表示可能に画像処理し、処理済みの画像情報を制御部７０へ送る。ここで、画像処理情報は、基本的には利用者の情報（例えば遠視など）に応じた画像処理情報が設定されており、この画像処理情報によって拡大処理、階調変更、鮮鋭性強調等が行なわれる。

制御部７０は、画像処理を行なった画像情報を表示部１０へ送ることで、表示部１０において外界の映像と表示エリアの画像処理画像とを同時に利用者が見ることを可能とする。

次に、制御部７０は、補正処理を行なうための処理プログラムや処理に必要な予め設定されているデータを記憶部４０に要求して、そのデータを受信する。

そして、映像表示装置１の状態や利用者の設定により表示部１０での表示を調整するための制御部７０から画像処理部６０に出力される画像処理指示情報は、基本的には利用者の情報が設定されているが、この設定された画像処理指示情報は、変更可能である。振動検出部９０では映像表示装置１の揺動を検出して制御部７０へ振動情報として出力し、制御部７０では振動検出部９０からの振動情報に基づいて前述の補正処理を行ない、トリミング位置を上記画像処理指示情報に含ませて出力する。

ここで、振動検出部９０により検出された情報を元に撮像部５０で撮像される画像に対して制御部７０がトリミング位置を指定することで行う補正処理について図９に示すフローチャートを参照して説明する。
なお、この補正処理は、データ入力部８０から利用者により入力される撮像開始指示により撮像部５０で撮影される画像をホログラム素子２２に映像として表示する処理とともに開始され、制御部７０の動作周波数の整数倍の周波数周期で割り込まれて行われる。

先ず、制御部７０は、振動検出部９０のＡ／Ｄコンバータに取り込まれた各センサの出力をそれぞれＡ／Ｄサンプリングして角速度信号に変換し、この角速度信号に対しカットオフ周波数が固定されているバイパスフィルタ処理等を施してＡＣ成分の角速度信号を得る。そして、該角速度信号に対して帯域制限処理が施される（ステップＳ１１）。

この帯域制限処理においては、カットオフ周波数を可変設定することが可能であり、このカットオフ周波数を低域から高域まで変化させることにより所望の帯域制限と振動の補正を行うことが可能である。この設定されるカットオフ周波数は、ズーム倍率、歩行のモード等で可変として設定することもできる。

ステップＳ１１の後、帯域制限された角速度信号に対して積分処理が行われ、角変位が算出される（ステップＳ１２）。この算出されれた角変位が映像表示装置１に加わる揺れ角θに相当する。

ステップＳ１２の後、算出された揺れ角θに応じた補正量、及び制限量を算出するため角方向の揺れ角θと光学系の焦点距離ｆとから、補正量の算出が行われる（ステップＳ１３）。ここで、算出される補正量は、例えば撮像部５０の揺れによる画素移動分の場合はｆ×ｔａｎθで表される。

次に、ステップＳ１３で算出された補正量を元にトリミング位置（Ｖｉ，Ｈｉ）の変更（トリミング命令の出力）による表示画像の補正が揺動による画像のずれをうち消す方向に行われる（ステップＳ１４）。
具体的には、撮像部５０で撮像される画像のトリミング位置を示す目標位置座標（Ｖｉ，Ｈｉ）を算出する。この目標位置座標は、揺動が無い場合の原点である（Ｖ０，Ｈ０）に対して、変位量が（Ｖｉ−Ｖ０）と（Ｈｉ−Ｈ０）になる関係である。

本実施例における算出式は、例えば近似式として、（Ｖｉ−Ｖ０）＝Ｖ０×仰角補正量／垂直画像サイズ、（Ｈｉ−Ｈ０）＝Ｈ０×水平角補正量／水平画像サイズであり、ぶれ補正によりＶｉ，Ｈｉを得ることができる。なお、水平・垂直でのぶれ量を、水平は垂直の値、垂直は水平の値でそれぞれ規格化し、実際の変位量としてこれらに装置特有の特性係数を掛け合わせてより円滑なトリミングを行う構成であっても良い。さらに、眼鏡型の映像表示装置に特有の仰角方向のぶれを強調して算出するような係数を掛け合わせる構成であっても良い。また、厳密に、表示部と眼Ｅとの間の結像距離を考慮して変位ピクセル量を算出して補正する構成であっても良い。

ここで、上述の補正処理により撮像部５０の全撮像画面領域１０１からホログラム素子２２の表示画面として全画面１０４が出力される概略を図１０に示す。

撮像部５０で撮像される全撮像画面領域１０１に対して、（ａ）に示す揺動が無い場合は、トリミング位置として原点の点１０３を示すことで領域１０２がトリミングされて、（ｂ）に示す様に撮像部５０により撮像された画像の全画面１０４としてホログラム素子２２に表示される。
また、（ｃ）に示す揺動が検出された場合は、トリミング位置として上述の処理により算出された（Ｖｉ，Ｈｉ）を示すことで領域１０２ａがトリミングされて、撮像された画像の全画面１０４としてホログラム素子２２に表示される。

（ｂ）に示す領域１０２ａを抽出して表示する方法としては、制御部７０における内部ＲＡＭや記憶部４０を用いて全撮像画面領域１０１の画像を一旦記憶し、領域の画像のみを読み出しながら全撮像画面の大きさになるように拡大処理を行うことによる方法と、領域が予め所定規格の映像信号に必要な走査線数を満足するような高密度、高画素タイプのＣＣＤ（Charge-Coupled Device）を撮像素子として用いる方法とがある。

そして、上記処理で算出されたトリミング位置を切り出し位置として指示する命令を画像処理部６０に指示し、画像処理をした結果を出力側であるホログラム素子２２へ送る。

なお、上述の処理におけるカットオフ周波数は、電子ズームの倍率に応じて変更する様に設定し得ることが好ましい。この場合、補正量に対する制限量すなわちカットオフ周波数を所定の特性に従い変化する様に設定し、かつその特性を電子ズーム機能の拡大率に応じて変更するため、補正量に対し制限をかける切替が、閾値比較による切換えのように離散的に変化する不連続な切換えにならず、連続的に変化する切替とすることができる。また、電子ズームによる画面拡大時の最適なパンニング速度（焦点距離を望遠側に設定した場合よりゆっくりしたカメラ操作）に対しても最適な制限がかけられる。よって、円滑なパンニング動作ができ、安定にぶれ防止の効果を得ることができる。

画像処理部６０では、制御部７０から送られる画像情報と画像処理指示情報とに基づき、画像情報を映像として表示部１０で表示可能に画像処理し、処理済みの画像情報を制御部７０へ送る。この画像処理情報を変更する条件は、振動検出部９０による補正量、撮像された画像情報による。

この実施の形態の映像表示装置１は図８に示すように、利用者の顔前に装着されて、表示エリアＡにおいて外界の映像と表示エリアＡの画像処理画像が同時に利用者から見ることが可能であり、表示エリアＡに画像処理を行なった画像情報の映像を表示する。

利用者の顔前に装着されて、撮像して得られた画像情報を映像として表示可能に画像処理し、表示部１０により健常者視野の表示エリアＡに画像処理を行なった画像情報の映像を表示部１０と利用者との相対的な位置関係を検出して補正を行なうことでぶれを防止して表示するため、利用者が歩行時にでも安定して見ることができる。しかも、表示部１０において外界の映像と表示エリアＡの画像処理画像が同時に利用者から見ることが可能であることで、実際の風景が確認でき、利用者が視覚障害者の場合でも、装着したまま治療する側から利用者の眼を確認することができるとともに、一般生活上対面して話をする人から見ても利用者の目を見て話すことができ、ゴーグル型のように特殊な形状をしていないため一般生活上違和感なく用いることが可能である。

また、外界の画像と表示画像との位置を重ねる様に表示する場合においても、映像表示装置１の絶対的な位置の変位量を検出して補正する構成であるため、ずれの発生を防止することができる。

また、図８に示す表示エリアＡは、表示部１０をプリズム２０Ｒの上側部２０Ｒ２に横方向に取り付けることによって横方向を長く設定されるが、この場合、表示エリアＡの両側をマスクすることで、表示エリアＡ１とし、横方向より縦方向を長く設定することができる。この表示エリアＡは、矩形に限定されず、楕円形状等でもよい。この楕円形状の表示エリアＡにおいても外接する矩形の比率で横方向より縦方向を長く設定される。また、表示部１０はプリズム２０Ｒの上側部２０Ｒ２に縦方向に取り付ける構成であっても良い。

この表示エリアＡの透過率は、表示エリアＡの表示エリアＡ２の透過率と比較して４０％以内である。画像非表示時は、表示エリアＡが通常のガラス玉として機能し、対面する医師等の相手は観察者の眼球運動を観察することができ、より正確な診断が可能である。

振動検出部９０により制御部７０で撮像部５０の撮像視野から表示に必要な視野の情報を抽出し、全撮像画面領域１０１から領域１０２や領域１０２ａのように画像抽出を行なうことで、見易くすることが可能となる。

画像処理部６０では、画像処理情報に基づき画像情報を映像として表示可能にし、ブレ（振動）防止の画像処理を行ない、利用者が見易いように補助表示をすることができる。また本発明の効果を損なわない範囲であれば、例えば周波数補正の画像処理で輪郭強調することにより外界の物体の輪郭を捉えやすくする。また、色調補正の画像処理では、特定の色を強調し、またモノクロ化して表示し、色盲等の視覚障害者を有する利用者に見易いようにすることができる。また、色弱などの場合に従来区別がつかなかった色が画面上で色変換処理されて別の濃度または色で表示することにより、見易いようにすることができる。また、利用者の視覚障害により輝度圧縮の画像処理では、対数変換してコントラストを落として表示することで見易くしたり、全体に輝度を上げることにより見易いようにすることができる。

このように、撮像した画像に対して、拡大・縮小を行なう処理、明度を補正する処理、色彩を補正する処理、輪郭を強調する処理など、種々の画像処理を採用することができる。また、これらの画像処理の少なくとも一つの処理を実行しても良いし、二以上の処理を合わせて行なっても差し支えない。

なお、本実施の形態以外にも、拡大制御を行わずに済む大型又は超高画素タイプのＣＣＤ、または光学式の補正手段を用いて補正を行うように構成することも可能である。

なお、本実施の形態では、利用者の歩行などにおける揺動を検出して撮像部５０による撮像画像の補正を行う構成としたが、全撮像画面領域１０１に対応する画像がデータ入力部８０から入力されるビデオ画像や記憶部４０に格納された画像などであり、それを表示部１０に表示する場合に行なう構成であっても良い。

［第２の実施の形態］
次に、図１１を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、簡略化のため、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。以下、第２の実施の形態にい特徴的な色補正に関する構成について説明する。

ホログラム素子２２により映像を表示する構成では、回折現象を利用するため、歩行などにより利用者と表示部１０との相対的な位置関係にずれが生じることで映像の色が実際のものと異なって利用者に認識される恐れがある。そのために、例えば、図１及び図４に示すように表示部１０を上部に取り付けてホログラム素子２２で映像を表示する場合は縦方向のずれに対しての補正を行なう必要がある。
そこで、本実施の形態では、振動検出部９０で検出される利用者と映像表示装置１との相対的な揺動を元に、制御部７０から画像処理部６０に対して送られる画像処理指示情報に色補正に関する情報を加え、画像処理部６０でその画像処理指示情報を元に画像処理が行なわれて、表示される構成である。

制御部７０により制御されて行なわれる色補正は、例えば振動検出部９０で仰角方向の揺動を検出して、ホログラム素子２２に応じて予め定められた計算式により算出されて行なわれる。具体的には、図１１に示す最も彩度が低く白として認識されるホワイトポイントである中心値Ｏ（ｘ０，ｙ０）は、仰角方向の回転角度ｄに応じて、ｘ０＝−０．００４×ｄ＋０．３１３、ｙ０＝０．０１８×ｄ＋０．３２９である線Ｌ上に沿って補正される。
これにより、図１１に示す各色度（ｘｉ，ｙｉ）における色のずれ量はΔｘ＝ｘｉ×ｘ０、Δｙ＝ｙｉ×ｙ０で算出され、それぞれずれ量分を差し引いて補正が行なわれる。

なお、中心値Ｏを算出する構成は、例示として挙げたものであり、これに限定するものではなく、ホログラム素子２２の特性などに合わせて工場出荷時などにおいて予め設定されるものであってよい。

上述の補正は、全ての画素に対して同一に行なう構成であっても良いが、視線中央の位置を原点とした各ピクセル（ｐｘ，ｐｙ）ごとにおいて、個々に色ずれを算出して補正することがより好ましい。
この場合は、ホログラム素子２２の垂直方向の長さをＸＬ、垂直方向のピクセル数をＸ、ホログラム素子２２から投影される画像が結像する距離をＬとすると、ｐｘにおける中心からのずれ角はａｒｃｔａｎ（（ＸＬ／Ｘ×ｐｘ）／Ｌ）で算出され、振動検出部９０で検出される仰角方向の回転角度ｄにその算出された値を加えて、上述の色補正を行なうことで各ピクセルにおける垂直方向の補正を行なう。なお、水平方向も同様に行うことができる。

なお、特に本発明の効果を損なわなければ、官能評価に基づいた重み関数や、近似式を用いて、色補正分を算出して補正する構成であっても良い。
また、色の見えモデルを用いて補正することもでき、ＣＩＥ規格のＣＩＥＣＡＭ９７等に従い変換することもできる。
更に、Ｌａｂカラーでのそれぞれの物理量のずれと角度との関係をあらかじめ求めておき、ホワイトバランスの代わりに用いて、カラーバランスを補正しても良い。また、回折型ディスプレイでの投影方向と同じ方向を必ず補正することができ、特にはそれと直交する軸方向も同様に、予め求められた関係によりずれに対応するカラーバランスを補正する構成が特に好ましい。

以上により、本実施の形態によれば、映像表示装置１は、振動検出部９０で検出された揺動に応じて色補正を行なう構成であるため、利用者が歩行中などに使用した場合においても、正確な色の再現性を保つことができる。

この発明は、例えば、白内障、緑内障、黄斑変性症、夜盲症などの視覚障害を有する利用者が眼前に装着し、振動によるブレ防止を備えることで、一般生活上、不都合なく安定に見ることのできる映像表示装置に適用できる。

本発明である映像表示装置１の外観を示す図である。 圧力センサ９３Ｌ、９３Ｒを備えた映像表示装置１の外観を示す図である。 画像処理部６０、制御部７０、データ入力部８０、及び振動検出部９０を装置ユニット２００に一体に組み込んだ映像表示装置１の外観を示す図である。 映像表示装置１の表示部１０を含む断面図である。 左右に表示部１０を備える映像表示装置１の外観を示す図である。 映像表示装置１の機能的構成を模式的に示した図である。 映像表示装置１の作動ラダーチャートである。 表示エリアを示す図である。 振動検出部９０で検出される揺動を元にホログラム素子２２に表示される映像に対して行なわれる補正処理を示すフローチャートである。 補正処理の概要を例示する図である。 第２の実施の形態における色補正を説明するＣＩＥｘｙ色度図である。

符号の説明

１ 映像表示装置
Ａ、Ａ１、 表示エリア
Ａ２ 周囲
Ｅ 眼
１０ 表示部
１１ ＬＣＤ
１２ 筐体
１３、２０、２０Ｌ、２０Ｒ、２１ プリズム
１４ ＬＥＤ
１５ レンズ
１６ 接眼光学系
２０Ｒ１ 外側部
２０Ｒ２ 上側部
２２ ホログラム素子
３１ 鼻当て
３２Ｌ、３２Ｒ テンプル
４０ 記憶部
５０ 撮像部
６０ 画像処理部
７０ 制御部
８０ データ入力部
９０ 振動検出部
９１ 仰角センサ
９２ 水平角センサ
９３Ｌ、９３Ｒ 圧力センサ
９４ ケーブル
１０１ 全撮像画面領域
１０２、１０２ａ 領域
１０３、１０３ａ 点
１０４ 全画面
２００ 装置ユニット
２０１ ケーブル

Claims (5)

1. 画像を表示する表示エリアに外界の映像と表示画像とを同時に利用者から見ることを可能に表示する表示手段と、
   前記利用者の視線と前記表示手段における表示エリアとの相対的な位置ずれを検出する検出手段と、
   前記相対的な位置ずれに対応して前記表示画像の色を補正した画像を前記表示エリアに表示可能に制御する制御手段と、
   を備え、
   前記表示手段は反射型又は回折型ホログラムディスプレイであることを特徴とする映像表示装置。
2. 前記検出手段は、水平角センサ及び仰角センサ若しくは俯角センサであることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記表示手段を備えるレンズと、
   該レンズの左右方向の中央付近に取り付けられ、鼻に接する鼻当てと、
   前記レンズの左右方向の両端付近に取り付けられ、耳、側頭部または後頭部に接する１対のテンプルとを含む装着部を備える眼鏡型の装着手段を更に備え、
   前記検出手段は、前記鼻当てに設けられた圧力センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の映像表示装置。
4. 前記表示手段に一体化され、外界の映像を撮像する撮像手段を更に備え、
   前記検出手段は、前記外界の映像を元に前記表示手段の揺動の状態を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の映像表示装置。
5. 前記表示手段の透過率は３０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の映像表示装置。

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