JP4691655B2 - Imaging display device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像映像を観察者の視界の一部に表示するとともに、外界像がシースルーで観察される撮像表示装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging display device that displays a captured image in a part of an observer's field of view and allows an external image to be observed in a see-through manner.
従来より、撮像装置と表示装置とからなる撮像表示装置がある。この撮像表示装置の一例として、表示装置を頭部に装着した装着者の視界の一部を撮像装置で撮像して装着者に表示する視覚補助用の撮像表示装置がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an imaging display device that includes an imaging device and a display device. As an example of this imaging display device, there is a visual assistance imaging display device that captures a part of the field of view of the wearer wearing the display device on the head and displays the image to the wearer.
これには、例えば、撮像装置に赤外線カメラを用いた暗視ビューアや、撮像装置に高感度カメラを用いた弱視者用視覚補助装置や、広角カメラを用いて視界拡大を行う狭視者用視覚補助装置などがある(特許文献1、2参照)。
This includes, for example, a night vision viewer using an infrared camera as an imaging device, a visual aid device for low vision using a high-sensitivity camera as an imaging device, and a vision for a narrow-sighted person using a wide-angle camera to expand the field of view. There are auxiliary devices (see
また、これらの視覚補助用の撮像表示装置に外界光を透過するシースルー型表示装置を組み合わせ、撮影した映像を装着者の通常の視界内に重畳して表示するものも知られている(特許文献1、3、4、5参照)。 In addition, there is also known a combination of a visual aid imaging display device combined with a see-through display device that transmits external light and displaying a captured image superimposed on the wearer's normal field of view (Patent Literature). 1, 3, 4, 5).
上記のシースルー型表示装置を用いた場合、表示映像は通常の視界上に重ねて表示されるため、一般的には外界輝度が向上すると表示映像が見難くなるので、表示映像の輝度を上げることや、表示位置を変更することや、外界光の光量を減少させる外界遮光を行うなどして表示映像の視認性を向上させることが知られている(特許文献6、7参照)。
これは、通常の表示映像では一般的であるが、上記のような視界の一部を撮像し、シースルー型表示装置を用いて通常視界上に重畳して表示し、装着者の視界を補助する撮像表示装置では、通常視界が確保できる状況下では通常視界を利用するほうが望ましい。また、赤外線カメラや高感度カメラなど低輝度領域に最適化された撮像素子においては、撮像域の輝度が高くなると輝度対応領域外となり、白飛び現象などにより撮像映像の良好な再現ができなくなる。 This is common in normal display images, but a part of the field of view as described above is captured and displayed on the normal field of view using a see-through display device to assist the wearer's field of view. In the imaging display device, it is preferable to use the normal field of view in a situation where the normal field of view can be secured. In addition, in an imaging device optimized for a low luminance region such as an infrared camera or a high sensitivity camera, when the luminance of the imaging region becomes high, it becomes out of the luminance corresponding region, and a captured image cannot be reproduced well due to a whiteout phenomenon or the like.
本発明は、通常視界が確保される状況や撮像映像を良好に再現できない場合は、通常視界を優先して良好な視界を確保する撮像表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an imaging display device that secures a good field of view by giving priority to the normal field of view when a normal field of view is secured or when a captured image cannot be reproduced well.
上記目的を達成するために本発明は、観察者の視界の少なくとも一部を撮像する撮像装置と、該撮像装置からの撮像映像を観察者の視界の一部に表示するとともに、外界像がシースルーで観察される映像表示装置とを備えた撮像表示装置であって、少なくとも一部の撮像域の輝度が、前記撮像装置の撮像可能な輝度以上又は/及び以下である場合、前記映像表示装置の表示輝度を低下させるか又は表示映像を消すことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an imaging device that captures at least a part of a viewer's field of view, and displays an image captured from the imaging device in a part of the viewer's field of view, and an external image is seen through. An image display device that is observed in the above, wherein the luminance of at least a part of the image pickup area is greater than or less than the luminance that can be imaged by the image pickup device; The display brightness is lowered or the display image is turned off.
上記の構成によれば、通常視界が確保される状況や撮像映像を良好に再現できない場合に、映像表示装置の表示輝度を低下させるか又は表示映像を消すことになる。 According to the above configuration, the display brightness of the video display device is reduced or the display video is turned off when the normal visibility is ensured or when the captured video cannot be reproduced satisfactorily.
なお、前記撮像域の輝度は、前記撮像域内の領域によって重み付けしてもよい。例えば、中央重点測光や多分割測光などを用いることにより、使用状況に合った最適な表示映像を提供することができる。 Note that the luminance of the imaging area may be weighted by the area in the imaging area. For example, by using center-weighted metering, multi-segment metering, or the like, it is possible to provide an optimal display image that matches the use situation.
また、前記映像表示装置の表示輝度の制御は、前記撮像装置の出力信号又は前記映像表示装置の表示素子駆動信号を利用することができる。この構成によれば、後述する測光装置を設けなくても撮像域の輝度を算出することができるので、通常視界が確保される状況や撮像映像を良好に再現できない場合は、撮像装置からの表示映像よりも通常視界を優先することで良好な視界を確保することができる。 The display luminance of the video display device can be controlled using an output signal of the imaging device or a display element drive signal of the video display device. According to this configuration, the luminance of the imaging area can be calculated without providing a photometric device to be described later, so if the situation where the normal field of view is secured or the captured video cannot be reproduced well, the display from the imaging device A favorable view can be secured by giving priority to the normal view over the video.
また、上記の輝度算出方法に換えて、前記撮像装置の撮像域の輝度を測定し、測光信号として出力する測光装置を備え、前記映像表示装置の表示輝度の制御は、前記測光信号に基づくようにしても、良好な視界を確保することができる。 Further, in place of the above-described luminance calculation method, a photometric device that measures the luminance of the imaging area of the imaging device and outputs it as a photometric signal is provided, and the display luminance control of the video display device is based on the photometric signal. Even so, a good field of view can be secured.
また、前記映像表示装置の表示輝度の制御は、所定のヒステリシスを有することが望ましい。詳しくは、時間的なヒステリシスや、測光信号の反映にヒステリシスをもたせることや、輝度の面積比率によるヒステリシスや、表示輝度の変化率にヒステリシスや、測光信号の時間平均に基づいたヒステリシスをもたせて制御することにより、急激な測光信号の変化に対して表示輝度の変化が抑制され、観察者は快適に表示映像を観察できる。 In addition, it is desirable that the display luminance control of the video display device has a predetermined hysteresis. Specifically, control is performed by adding hysteresis to the reflection of temporal hysteresis and photometry signal, hysteresis by luminance area ratio, hysteresis to the rate of change of display luminance, and hysteresis based on time average of photometry signal. By doing so, a change in display luminance is suppressed with respect to a sudden change in photometric signal, and the observer can observe the display image comfortably.
なお、前記ヒステリシスは、前記映像表示装置の表示輝度を低下させるか又は表示映像を消す場合と、前記映像表示装置の表示輝度を低下させた後又は表示映像を消した後に再び表示輝度を上昇させる場合とで異なる値を有してもよい。これにより、急激な測光信号の変化に対して表示輝度の変化が抑制され、観察者は快適に表示映像を観察できる。 The hysteresis increases the display brightness again when the display brightness of the video display device is lowered or the display video is turned off, and after the display brightness of the video display device is lowered or after the display video is turned off. It may have different values depending on the case. Thereby, a change in display luminance is suppressed with respect to a sudden change in photometric signal, and the observer can observe the display image comfortably.
また、前記映像表示装置は、前記撮像映像と外界像とを同時に観察者の目に導くコンバイナとしてのホログラムを備える。これにより、高いシースルー性能が得られ、良好な視界が確保される。 In addition, the video display device includes a hologram as a combiner that guides the captured video and the external image simultaneously to the eyes of an observer. Thereby, a high see-through performance is obtained and a good field of view is ensured.
本発明によれば、通常視界が確保される状況や撮像映像を良好に再現できない場合に、映像表示装置の表示輝度を低下させるか又は表示映像を消すことにより、通常視界を優先して良好な視界を確保することができる。 According to the present invention, when the normal view is ensured or when the captured image cannot be reproduced satisfactorily, the normal view is given priority by reducing the display brightness of the image display device or turning off the display image. Visibility can be secured.
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。図1は、視覚補助用の撮像表示装置の斜視図である。この撮像表示装置1は、頭部装着部2と、それにケーブル3で繋がるコントロールボックス4とからなる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an imaging display device for visual assistance. The
頭部装着部2は、映像表示装置5と、映像表示装置5に設けられた測光装置6と、映像表示装置を支持する支持手段7と、支持手段7に支持される撮像装置8とを有し、映像表示装置5及び撮像装置8にケーブル3が繋がっている。
The
映像表示装置5は、LCDなどの映像表示素子と接眼光学系とからなる。そして、観察者に外界像をシースルーで観察させるとともに、撮像装置8で撮像した映像を表示して観察者にそれを虚像として提供するものである。図1で示す映像表示装置5において、眼鏡の右目用レンズに相当する部分は、後述する2つの透明基材31・32(図2参照)の貼り合わせによって構成されている。なお、映像表示装置5の詳細な構成については後述する。
The
測光装置6は、撮像装置8の撮像域の輝度を測定し、測光信号としてコントロールボックス4へ出力するものである。図1では、測光装置6を映像表示装置5に設けているが、この設置場所には特に限定はなく、撮像装置8の撮像域の輝度を測定できれば、頭部装着部2のどの場所に設置してもよい。
The
支持手段7は、映像表示装置5を観察者の眼前(例えば右目の前)で支持するものであり、ブリッジ9と、フレーム10と、テンプル11とを有している。なお、フレーム10及びテンプル11は、左右一対設けられているが、これらを左右で区別する場合は、右フレーム10R、左フレーム10L、右テンプル11R、左テンプル11Lのように表現するものとする。また、映像表示装置5を左眼にも設けて、両眼で観察してもよい。左右で同じ像を観察することにより、映像の視認性が向上する。
The support means 7 supports the
映像表示装置5の一端は、ブリッジ9に支持されている。このブリッジ9は、映像表示装置5のほかにも左目用レンズを支持している。左目用レンズは、左フレーム10Lにも支持されている。左フレーム10Lは、左テンプル11Lを回動可能に支持している。一方、映像表示装置5の他端は、右フレーム10Rに支持されている。右フレーム10Rにおいて映像表示装置5の支持側とは反対側の端部は、右テンプル11Rを回動可能に支持している。ケーブル3は、外部信号(例えば映像信号、制御信号)や電力を映像表示装置5や測光装置6や撮像装置8に供給するための配線であり、右フレーム10Rおよび右テンプル11Rに沿って設けられている。
One end of the
撮像装置8は、筐体内に配置されるCCDやCMOSなどの撮像素子と撮像光学系とからなり、観察者の視界の少なくとも一部を撮像するものである。従って、観察者の視界の全部、又は観察者の視界の全部及び視界の周辺領域を撮像するものであってもよい。これは撮像表示装置の用途に合った範囲に設計すればよい。図1では、撮像装置8を右テンプル11Rに設けているが、この設置場所には特に限定はなく、観察者の視界方向が撮像できれば、頭部装着部2のどの場所に設けてもよく、また頭部装着部2とは別体に設けてもよい。例えば、手持ちのペンタイプの撮像装置を用いると、装着者の視界内、例えば手元の資料を詳細に拡大して観察することができる。このように、用途によっては頭部装着状態よりも操作しやすい場合もある。
The
コントロールボックス4は、ケーブル3を介して映像表示装置5、測光装置6、及び撮像装置8を制御するものであり、制御部や電源のほか各種操作部や表示部を備えている。
The
観察者が撮像表示装置1を使用するときは、右テンプル11Rおよび左テンプル11Lを観察者の右側頭部および左側頭部に接触させるとともに、ブリッジ9を観察者の鼻に当て、一般の眼鏡をかけるように頭部装着部2を観察者の頭部に装着する。この状態で、撮像装置8で撮像した映像を映像表示装置5にて表示すると、観察者は、映像表示装置5の映像を虚像として観察することができるとともに、この映像表示装置5を介して外界像をシースルーで観察することができる。
When the observer uses the
次に、上述した映像表示装置5の詳細について説明する。図2は、映像表示装置5の概略の構成を示す断面図である。映像表示装置5は、映像表示素子20と、接眼光学系30とで構成されている。
Next, details of the above-described
映像表示素子20は、光源21と、一方向拡散板22と、集光レンズ23と、LCD24とを有している。なお、光源21と、一方向拡散板22と、集光レンズ23とで、LCD24を照明する照明光学系が構成されている。
The
光源21は、中心波長が例えば465nm、520nm、635nmとなる3つの波長帯域の光を発するRGB一体型のLEDで構成されている。なお、光源21は、白色光を発する白色光源であっても構わない。
The
一方向拡散板22は、光源21からの照明光を拡散させるものであるが、その拡散度は、方向によって異なっている。より詳細には、一方向拡散板22は、頭部装着部2を観察者が装着したときの左右方向に対応する方向(図2の紙面に垂直な方向)には、入射光を約40゜拡散させ、頭部装着部2を観察者が装着したときの上下方向(図2の紙面に平行な方向)には、入射光を約2゜拡散させる。
The
集光レンズ23は、一方向拡散板22にて拡散された光を集光するものである。集光レンズ23は、上記拡散光が効率よく光学瞳Eを形成するように配置されている。LCD24は、映像信号に基づいて入射光を変調することにより、映像を表示する表示手段である。
The condensing
一方、接眼光学系30は、2つの透明基材31・32と、光学素子33とを有している。この接眼光学系30は、透明基材31・32の接合面を介して外界像がシースルーで観察される光学デバイスを構成しているとともに、映像表示素子20に表示される映像を拡大して観察者の目に虚像として導く光学デバイスを構成している。これにより、接眼光学系30を構成する光学デバイスの小型化、軽量化が可能となり、映像表示装置5の小型化、軽量化が可能となる。また、接眼光学系30は、非軸対称な正の光学パワーを有しており、内部に入射した映像光が良好に収差補正される。
On the other hand, the eyepiece
透明基材31・32は、プラスチック(例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート)で構成されており、これらは接着剤(不図示)で接合されている。このときの透明基材31は、平行平板の下端部を下端に近くなるほど薄くして楔状にし、その上端部を上端に近くなるほど厚くした形状で構成されている。透明基材32は、平行平板の上端部を透明基材31の下端部に沿った形状とすることによって、透明基材31と一体となって略平行平板となるように構成されている。
The
例えば、透明基材31に透明基材32を接合させない場合、外界像の光が透明基材31の楔状の下端部を透過するときに屈折するので、透明基材31を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、透明基材31に透明基材32を接合させて、透明基材31・32の観察者の目に対向する面が同一面を形成するように、一体的な略平行平板を形成することで、外界像の光が透明基材31の楔状の下端部を透過するときの屈折を透明基材32でキャンセルすることができる。その結果、シースルーで観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
For example, when the
なお透明基材31・32は、曲率を有する矯正眼鏡レンズとしてもよい。この場合も透明基材31・32の観察者の目に対向する面が同一面を形成するように一体的に形成する。また透明基材31・32は、板状のハーフミラーとレンズを用いた構成としたり、半透過処理された自由曲面をもったレンズとしてもよい。
In addition, the
光学素子33は、特定の入射角で入射する例えば465±10nm、520±10nm、635±10nmの3つの波長帯域の光を回折させる体積位相型の反射型ホログラムで構成されている。反射型ホログラムは、外界光の透過率が高く、透明性も高い。光学素子33は、透明基材31の下端部の傾斜面に貼り付けられており、この結果、透明基材31・32で挟まれている。この光学素子33の透過率は、10%以上に設定されている。
The
このように光学素子33は、透明基材31・32の観察者の目に対向する面に対して傾斜しているので、光学的な自由度が大きく、光学素子33での反射を正反射に近い角度とすることができる。その結果、観察者は高効率で光学的によく収差補正された映像を観察することができる。
Thus, since the
ここで、体積位相型の反射型ホログラムは、例えば、フォトポリマーのような感光材料を透明基材31上に貼り付ける工程、これをレーザー光で露光する工程、紫外線照射による定着工程、ベイク処理工程、紫外線照射による接合工程などを経て形成される。なお、光学素子33としては、反射透過特性を有する光学フィルムを透明基材31に貼付したものであってもよいし、透明基材31の接合面に蒸着などにより無機材料をコートしたハーフミラーコートなどであってもよい。
Here, the volume phase reflection hologram includes, for example, a process of attaching a photosensitive material such as a photopolymer on the
このような映像表示装置5の構成により、映像表示素子20の光源21から出射された光は、一方向拡散板22にて拡散され、集光レンズ23にて集光されてLCD24に入射する。LCD24に入射した光は、映像信号に基づいて変調され、映像光として出射される。このとき、LCD24には、その映像自体が表示される。
With such a configuration of the
LCD24からの映像光は、接眼光学系30の透明基材31の内部にその上端面から入射し、対向する2つの面で複数回全反射されて、光学素子33に入射する。光学素子33に入射した光は、反射されて光学瞳Eに達する。光学瞳Eの位置では、観察者は、LCD24に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。光学瞳Eから虚像までの距離は数m程度であり、また、虚像の大きさはLCD24に表示された映像の10倍以上である。
The image light from the
一方、透明基材31・32および光学素子33は、外界からの光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界像を観察することができる。したがって、LCD24に表示された映像の虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。以上のことから、光学素子33は、映像表示素子20から提供される映像と外界像とを同時に観察者の目に導くコンバイナとして機能していると言える。
On the other hand, since the
以上のように、映像表示装置5では、LCD24から出射される映像光を、透明基材31内での全反射によって光学素子33に導く構成としている。これにより、映像表示素子20から提供される映像光を無駄なく利用して、観察者に明るい映像を提供することができる。また、映像表示素子20を観察者の眼の直前から大きく離れた位置に配置することができ、観察者の外界に対する視野を広く確保することができる。また、通常の眼鏡レンズと同様に透明基材31・32の厚さを3mm程度にすることができ、映像表示装置5を小型化、軽量化することができる。
As described above, the
また、光学素子33は、上述したように特定入射角の特定波長の光のみを回折させるので、透明基材31・32および光学素子33を透過する外界像の光に影響を与えることがない。それゆえ、観察者は、透明基材31・32および光学素子33を介して外界像を通常通り観察することができる。また、光学素子33の透過率は、10%以上に設定されているので、観察者は透明基材31・32および光学素子33を介して外界像を十分に観察することができる。
In addition, since the
図3は、撮像表示装置1の構成を示すブロック図である。矢印は信号の流れを示している。頭部装着部2は、上述したように、映像表示装置5と測光装置6と撮像装置8とを備える。またコントロールボックス4は、撮像表示装置1を駆動する電源12と、観察者が操作する操作部13と、撮像表示装置1の操作状態や駆動状態を表示する表示部14と、撮像表示装置1を制御する制御部15とを備える。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
各信号の流れを説明すると、撮像装置8で撮像された映像は撮像映像信号として出力され、制御部15に入力される。測光装置6で測定された撮像域の輝度情報は測光信号として出力され、制御部15に入力される。制御部15は、撮像映像信号を処理して表示素子駆動信号を映像表示装置5へ出力するとともに、測光信号に基づき映像表示装置5の表示輝度を制御する。
The flow of each signal will be described. The video imaged by the
次に、映像表示装置5の表示輝度について説明する。図4は、撮像表示装置1の装着者の視界のイメージを示す図である。40は装着者の視界であり、41は撮像装置8の撮像域、42は撮像装置8で撮像された映像を観察者が視認する表示映像である。図4では、撮像域41は視界40の中央周辺に設計され、表示映像42は視界40の中央に重畳して表示されている。
Next, the display brightness of the
ここで、撮像装置8として高感度カメラを用いると、輝度の低い視界40の撮像域41を撮像して視界40より明るい表示映像42を表示させることができる。この撮像表示装置1は弱視者用視覚補助装置として利用することができる。また、撮像装置8として赤外線カメラを用いると、夜間など暗い撮像域41を撮像して視界40には見えない表示映像42を表示させることができる。この撮像表示装置1は暗視ビューアとして利用することができる。このように、撮像表示装置1は、装着者に見えにくい視界の状況を補佐することができる。
Here, when a high-sensitivity camera is used as the
ところで、上記のような視界の補佐は、撮像域41が撮像装置8の撮像可能な輝度の範囲内にある状況下で達成される。撮像域41が撮像装置8の撮像可能な輝度の範囲外となった場合は、良好な撮像映像を得ることができず、適切な表示映像42を提供することができない。
By the way, the above-described visual field assistance is achieved under the situation where the
図5は、撮像装置8の撮像可能な輝度範囲を示す図である。横軸は撮像装置8への輝度の入力強度、縦軸は撮像装置からの出力強度である。出力強度は輝度に対応する出力電圧や出力電流とすることができる。入力輝度が閾値L1からL2の間である場合は、入力輝度にほぼ比例した出力が得られるので、図4に示すような良好な表示映像42を提供することができる。また、入力輝度が閾値L1よりも低いと、撮像装置8の性能限界により輝度に比例した出力が得られず、通常の制御では暗い映像を表示することになる。一方、入力輝度が閾値L2よりも高いと、撮像装置8の性能限界により輝度に比例した出力が得られず、通常の制御では明るすぎる映像を表示することになる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a luminance range that can be imaged by the
図6は、良好な表示映像42が得られない場合の撮像表示装置1の装着者の視界のイメージを示す図である。入力輝度が閾値L1よりも低い場合は、表示映像42が黒一色となり、表示映像42の領域ではシースルーで外界像をみることができない。一方、入力輝度が閾値L2よりも高い場合は、表示映像42が白一色、所謂白飛び現象となり、表示映像42の領域ではシースルーで外界像を観察することができない。従って、観察者は視界40の中央付近を視認することができず、良好な視界を確保することができない。かえって撮像表示装置1を装着しないほうが良好な視界を得ることができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an image of the field of view of the wearer of the
そこで、良好な表示映像42が得られない場合には以下のように制御する。図7は、制御部15の動作を示すフローチャートである。制御部15が、ステップS10において測光装置6から測光信号を受け取ると、ステップS11へ進んで測光信号における測定輝度Lが、閾値L1より低いか否かを判別する。ステップS11においてL<L1である場合は、良好な視界が得られないと判断して、ステップS12へ進んで映像表示装置5の表示輝度を低下させる。表示輝度は、表示映像42の領域においてシースルーで外界像を観察できるレベルにまで低下させればよい。これにより、図8に示すような視界が得られ、表示映像42が黒一色とならずに、表示映像42の領域においてシースルーで外界像が観察される。なお図9に示すように、表示映像42を完全に消してもよく、これによるとよりはっきりとした外界像が観察される。
Therefore, when a
一方、ステップS11においてL≧L1である場合は、ステップS13へ進んで測定輝度Lが、閾値L2より高いか否かを判別する。ステップS13においてL>L2である場合は、良好な視界が得られないと判断して、ステップS14へ進んでステップS12と同様に映像表示装置5の表示輝度を低下させるか表示映像42を完全に消す。このとき視界40は十分に明るく通常視界が確保されると考えられる。一方、ステップS13においてL≦L2である場合は、良好な視界が得られると判断して、ステップS15へ進んで通常の輝度の表示素子駆動信号を出力し表示映像42を重畳表示させる。
Meanwhile, if it is L ≧ L 1 in step S11, the measured luminance L proceeds to step S13, it is determined whether or not higher than the threshold L 2. If it is L> L 2 in step S13, it is determined that no satisfactory visibility is obtained, the
このように、通常視界が確保される状況や撮像映像を良好に再現できない場合は、撮像装置8からの表示映像42よりも通常視界を優先することで良好な視界を確保することができる。
As described above, when the normal view is ensured or when the captured image cannot be reproduced satisfactorily, the normal view is prioritized over the
また、測光装置8からの測光信号を用いずに表示輝度を制御することもできる。この場合は、測光装置8を設ける必要がないので装置の簡素化・小型化やコストダウンに繋がる。図10は、測光装置8がない場合の制御部15の動作を示すフローチャートである。制御部15が、ステップS20において撮像装置8から撮像映像信号を受け取ると、ステップS21へ進んで制御部15内で撮像映像信号を測光信号に変換する。これで、撮像映像信号から撮像域41の輝度情報を得ることができる。そしてステップS21からステップS11へ進む。ステップS11以下は図7の動作と同様であるので説明を省略する。
Further, the display luminance can be controlled without using the photometric signal from the
このように、測光装置8を設けなくても撮像装置からの撮像映像信号に基づいて撮像域41の輝度を算出することができるので、通常視界が確保される状況や撮像映像を良好に再現できない場合は、撮像装置8からの表示映像42よりも通常視界を優先することで良好な視界を確保することができる。
As described above, since the luminance of the
また、他の手段でも、測光装置8からの測光信号を用いずに表示輝度を制御することができる。図11は、測光装置8がない場合の制御部15の他の動作を示すフローチャートである。制御部15が、ステップS30において撮像装置8から撮像映像信号を受け取ると、ステップS31へ進んで制御部15内で撮像映像信号を表示素子駆動信号に変換する。そして表示素子駆動信号から測光信号を算出する。これで、表示素子駆動信号から撮像域41の輝度情報を得ることができる。そしてステップS31からステップS11へ進む。ステップS11以下は図7の動作と同様であるので説明を省略する。
Also, other means can control the display brightness without using the photometric signal from the
このように、測光装置8を設けなくても表示素子駆動信号に基づいて撮像域41の輝度を算出することができるので、通常視界が確保される状況や撮像映像を良好に再現できない場合は、撮像装置8からの表示映像42よりも通常視界を優先することで良好な視界を確保することができる。
As described above, the luminance of the
また、実際の撮像域41の輝度は場所によって一様ではないので、撮像域41の測光に領域による重み付けを加えてもよい。例えば、中央重点測光や多分割測光などを用いることができる。図12は、中央重点測光を説明する図である。撮像域41の中央付近の領域を重点測光域43とし、この重点測光域43を重点的に測光する。即ち、制御部15は主に重点測光域43で測光される輝度に基づいて表示輝度の制御を行う。通常、人は最も見たい部分を視界の中央にもってくるので、視界40の中央付近に重点測光域43を配置することで、最も見たい部分を良好に視認することができる。
In addition, since the actual luminance of the
図13は、多分割測光を説明する図である。撮像域41を複数のセル44に分割して各セル44の輝度情報を元に重み付けを変化させる。即ち、予め定められた複数箇所のセル44を重点的に測光する。即ち、制御部15は主に予め定められた複数箇所のセル44で測光される輝度に基づいて表示輝度の制御を行う。これにより、撮像域41の一部の輝度だけが高い場合は無視し、低輝度領域を重点的に再現するなど、使用状況に合った最適な表示映像42を提供することができる。
FIG. 13 is a diagram for explaining multi-segment photometry. The
また、実際の撮像域41の輝度は時間によっても一様ではない。例えば、車のライトなど移動する高輝度物が撮像域41を横切ったり、頭部装着部2の装着者が首を振って撮像域41が変わったりすることで、撮像域41の輝度は変化する。このように、高輝度物が撮像域41を横切った場合など一瞬の輝度変化があった場合に、それに連動して表示輝度を変化させると、表示輝度が短時間で大きく変化することになる。人間の目の生理的反応を考慮すると急激な輝度変化が頻繁に起こることは好ましくない。
Further, the actual luminance of the
図14は、時間に対する輝度変化の例を示す図である。横軸は時間変化、縦軸は測光信号つまり撮像装置8への輝度の入力強度であり、閾値L1からL2の間が撮像可能な範囲である。例Aは短時間で輝度の急激な変化を繰り返すものであり、例Bは長時間で輝度が変化するものである。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a change in luminance with respect to time. The horizontal axis represents time change, and the vertical axis is the input intensity of the brightness of the photometric signal, i.e. the
例Aの変化に連動して表示輝度を制御すると、急激に小刻みに輝度変化が起こるので観察者は非常に疲れる。一方、例Bの変化に連動して表示輝度を制御すると、緩やかに長時間で輝度変化が起こるので、観察者は快適に表示映像を観察できる。 When the display brightness is controlled in conjunction with the change in Example A, the brightness changes abruptly and the observer becomes very tired. On the other hand, when the display brightness is controlled in conjunction with the change in Example B, the brightness changes gradually over a long period of time, so that the observer can comfortably observe the display image.
そこで、例Aの場合には、表示輝度の制御に時間的なヒステリシスをもたせることや測光信号の反映にヒステリシスをもたせることが有効である。例えば、測光信号の値が閾値L2を超えたときから所定時間T2の間、測光信号の値が閾値L2を超え続けているか測定する。超え続けている場合は、表示輝度を低下させるか又は表示映像を消すように制御する。一方、超え続けていない場合は、表示輝度を低下さたり表示映像を消すことは行わず、通常の輝度制御を行う。このように、時間的なヒステリシスをもって表示輝度を制御することにより、例Aのような短時間で急激に測光信号の値が変化する場合でも、観察者は快適に表示映像を観察できる。 Therefore, in the case of Example A, it is effective to provide a temporal hysteresis for the control of display luminance and to provide a hysteresis for the reflection of the photometric signal. For example, between when the value of the photometric signal exceeds the threshold value L 2 of the predetermined time T 2, the value of the photometric signal is measured or continues beyond a threshold L 2. If it continues to exceed, control is performed to reduce the display brightness or to turn off the display image. On the other hand, if it does not continue to exceed, normal brightness control is performed without reducing the display brightness or erasing the display image. In this way, by controlling the display brightness with temporal hysteresis, even when the value of the photometric signal changes rapidly in a short time as in Example A, the observer can comfortably observe the display image.
なお上記の所定時間T2は、予め撮像表示装置1に記憶しておいてもよいし、使用者が任意に設定できるようにしてもよい。
The predetermined time T 2 may be stored in the
また、多分割測光や撮像映像信号や表示素子駆動信号などにより、撮像域41の測光を複数に分割して行う場合、撮像域41のうち撮像可能な輝度の範囲外の面積が所定の比率を超えた場合に表示輝度を低下させるか又は表示映像を消すように制御してもよい。
In addition, when the photometry of the
図15は、時間に対する撮像可能な輝度の範囲外の面積比の例を示す図である。横軸は時間変化、縦軸は撮像域における撮像可能な輝度の範囲外の面積比であり、閾値L3が上記所定の比率の上限である。例Cは、撮像可能な輝度の範囲外の面積の総和の比率が閾値L3以下の範囲で微小に変化した後、閾値L3を超え、その状態が続いている。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the area ratio outside the range of luminance that can be imaged with respect to time. The horizontal axis represents time change, the vertical axis represents the area ratio outside the range of imageable luminance in the imaging region, the threshold L 3 which is the upper limit of the predetermined ratio. In Example C, after the ratio of the sum of the areas outside the luminance range that can be imaged slightly changes within the range of the threshold value L 3 or less, the threshold value L 3 is exceeded and the state continues.
そこで、表示輝度の制御に輝度の面積比率によるヒステリシスをもたせる。分割された撮像域41の各測光信号の値について閾値L2を超えているか否かを判別し、同時刻に閾値L2を超える測光信号に対応する撮像域41の面積比が閾値L3を超えているかを判別する。そして閾値L3を超えている場合は、表示輝度を低下させるか又は表示映像を消すように制御する。一方、超え続けていない場合は、視界にあまり影響はないと判断して、表示輝度を低下さたり表示映像を消すことは行わず、通常の輝度制御を行う。このように、輝度の面積比率によるヒステリシスをもって表示輝度を制御することにより、観察者は快適に表示映像を観察できる。
Therefore, the display luminance control is provided with hysteresis due to the luminance area ratio. The divided value of the photometric signal of the
また、測光信号の変化率をモニターし、表示輝度の変化率は、測光信号の変化率に1以下の所定の倍率をもたせ、且つ所定の範囲内の値を用いてもよい。図16は、時間に対する測光信号の変化又は表示輝度の変化の例を示す図である。横軸は時間変化、縦軸は測光信号の変化又は表示輝度の変化である。例Dは測光信号の変化を示し、例Eは表示輝度の変化を示す。例Dでは、測光信号の値が閾値L2を超えて緩やかに上昇し、次に急激に上昇し、その後緩やかに上昇して一定値に達している。例Eでは、表示輝度が緩やかに下降し、次にやや急に下降し、その後緩やかに下降して一定値に達している。 In addition, the change rate of the photometric signal may be monitored, and the change rate of the display luminance may be a value within a predetermined range, with the change rate of the photometric signal having a predetermined magnification of 1 or less. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a change in photometric signal or a change in display luminance with respect to time. The horizontal axis represents time change, and the vertical axis represents photometric signal change or display brightness change. Example D shows a change in photometric signal, and Example E shows a change in display brightness. In Example D, and increases gradually the value of the photometric signal exceeds the threshold value L 2, then increases rapidly, then gradually increased to reach a predetermined value. In Example E, the display luminance gradually decreases, then decreases abruptly, and then gradually decreases to reach a certain value.
図17は、図16の測光信号の変化率及び表示輝度の変化率を示す図である。図からわかるように、例Eで表示輝度の変化率は測光信号より得られる輝度の変化率に対して1以下の倍率をもった変化率で下降し、所定値に達すると一定になり、その後1以下の倍率をもった変化率で上昇して一定値に達している。このように、表示輝度の変化率にヒステリシスをもたせて制御することにより、急激な測光信号の変化に対して表示輝度の変化が抑制され、観察者は快適に表示映像を観察できる。 FIG. 17 is a diagram showing the change rate of the photometric signal and the change rate of the display brightness in FIG. As can be seen, in Example E, the display luminance change rate decreases at a change rate with a magnification of 1 or less with respect to the luminance change rate obtained from the photometric signal, and becomes constant when it reaches a predetermined value. It rises at a rate of change with a magnification of 1 or less and reaches a certain value. Thus, by controlling the change rate of the display luminance with hysteresis, the change in display luminance is suppressed with respect to the abrupt change in photometric signal, and the observer can observe the display image comfortably.
また、表示輝度は測光信号の一定時間における平均値に基づいて制御してもよい。図18は、時間に対する測光信号の変化又は表示輝度の変化の例を示す図である。横軸は時間変化、縦軸は測光信号の変化又は表示輝度の変化である。例Fは測光信号の変化を示し、例F’は例Fの一定時間Tave.での平均値、例Gは表示輝度の変化を示す。 Further, the display luminance may be controlled based on an average value of the photometric signal for a certain time. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a change in photometric signal or a change in display luminance with respect to time. The horizontal axis represents time change, and the vertical axis represents photometric signal change or display brightness change. Example F shows the change in the photometric signal, Example F ′ shows the average value of Example F over a certain time T ave. , And Example G shows the change in display luminance.
例Fでは、測光信号の値が閾値L1以下から急激に上昇して閾値L2を超えてピークに達し、その後急激に下降して閾値L1以下で一定となっている。例F’では時間Tave.での平均値をとっているので、例Fにやや遅れて小さなピークを形成している。例Gは、例F’に基づいたヒステリシスを有しており、例F’の上昇に伴って上昇し、一定値に達した後、下降している。このように、測光信号の時間平均に基づいたヒステリシスで表示輝度を制御することにより、急激な測光信号の変化に対して表示輝度の変化が抑制され、観察者は快適に表示映像を観察できる。 In Example F, the value of the photometric signal suddenly rises from the threshold value L 1 or less, reaches the peak after exceeding the threshold value L 2 , then falls sharply and is constant at the threshold value L 1 or less. In Example F ′, an average value at time T ave. Is taken, so that a small peak is formed slightly later than Example F. The example G has a hysteresis based on the example F ′, increases as the example F ′ increases, reaches a certain value, and then decreases. In this way, by controlling the display luminance with hysteresis based on the time average of the photometric signal, a change in the display luminance is suppressed with respect to an abrupt change in the photometric signal, and the observer can observe the display image comfortably.
また、表示輝度を表示輝度を低下さたり表示映像を消す場合と、表示輝度を上昇させる場合とで各々のヒステリシスが異なっていてもよい。図19は、時間に対する測光信号の変化又は表示輝度の変化の例を示す図である。横軸は時間変化、縦軸は測光信号の変化又は表示輝度の変化である。例Hは測光信号の変化を示し、例Iは表示輝度の変化を示す。例Hでは、測光信号の値が上昇して閾値L2を超え、緩やかにピークに達した後下降して閾値L2以下の値が続いている。例Iでは、例Hが閾値L2を超えたことに連動して表示輝度が低下し、一定の輝度まで低下(表示映像を消すことも含む)して一定値が続き、例Hが閾値L2以下になったことに連動して表示輝度が上昇している。ここで、表示輝度の低下速度よりも上昇速度が遅い。これにより、急激な表示輝度の上昇による生理的な眩しさを低減させることができる。 Further, the hysteresis may be different depending on whether the display brightness is lowered or the display image is turned off, and when the display brightness is raised. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a change in photometric signal or a change in display luminance with respect to time. The horizontal axis represents time change, and the vertical axis represents photometric signal change or display brightness change. Example H shows a change in photometric signal, and Example I shows a change in display brightness. In Example H, the value of the photometric signal rises and exceeds the threshold value L 2 , gently reaches a peak, then falls and continues to a value equal to or lower than the threshold value L 2 . In Example I, the display brightness decreases in conjunction with Example H exceeding the threshold value L 2 , decreases to a constant brightness (including the display image being erased), and continues to have a constant value. The display brightness has increased in conjunction with being less than 2 . Here, the increase rate is slower than the display luminance decrease rate. Thereby, physiological dazzling due to a sudden increase in display luminance can be reduced.
このように、表示輝度の低下時と上昇時のヒステリシスが異なることで、急激な測光信号の変化に対して表示輝度の変化が抑制され、観察者は快適に表示映像を観察できる。 As described above, since the hysteresis at the time of lowering the display luminance is different from the hysteresis at the time of increasing, the change in the display luminance is suppressed with respect to a sudden change in the photometric signal, and the observer can observe the display image comfortably.
なお、上記の各ヒステリシスを複数組み合わせて使用することもできる。この場合、観察者により良好な表示映像を提供することができる。 A plurality of the above hysteresis can be used in combination. In this case, a better display image can be provided to the observer.
1 撮像表示装置
5 映像表示装置
6 測光装置
8 撮像装置
40 視界
41 撮像域
42 表示映像
DESCRIPTION OF
Claims (7)
少なくとも一部の撮像域の輝度が、前記撮像装置の撮像可能な輝度以上又は/及び以下である場合、前記映像表示装置の表示輝度を低下させるか又は表示映像を消すことを特徴とする撮像表示装置。 An imaging device that captures at least a part of the viewer's field of view, and a video display device that displays a captured image from the imaging device on a part of the viewer's field of view and allows an outside world image to be viewed through An imaging display device,
When the luminance of at least a part of the imaging area is higher or lower and / or lower than the luminance that can be captured by the imaging device, the imaging display is characterized in that the display luminance of the video display device is reduced or the display video is turned off apparatus.
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