KR101932368B1 - 헤드 마운트 표시 장치 및 표시 방법 - Google Patents

헤드 마운트 표시 장치 및 표시 방법 Download PDF

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Abstract

헤드 마운트 표시 장치(1)는 영상을 표시하도록 구성된 영상 표시부(10)와, 상기 영상을 표시 장치(1)의 착용자의 눈으로 유도하도록 구성된 광학부(20, 30, 50)와, 외부 광의 광도(A)를 검출하도록 구성된 광도 검출기(60)와, 투과율을 변경시켜 상기 착용자의 눈에 도달하는 상기 외부 광의 광도(B)를 조정하도록 구성된 조광 필터(40)와, 상기 광도 검출기(60)에 의해 획득된 상기 외부 광의 광도(A)를 기초로 상기 조광 필터(40)의 투과율과 상기 영상 표시부(10)의 광원의 광도(C)를 조절하도록 구성된 제어부(70)를 포함한다.

Description

헤드 마운트 표시 장치 및 표시 방법{HEAD-MOUNTED DISPLAY APPARATUS, AND DISPLAY METHOD}
본 발명은 헤드 마운트 표시 장치, 및 헤드 마운트 표시 장치에 영상을 표시하는 표시 방법에 관한 것이다.
관련 기술의 헤드 마운트 표시 장치(소위, "헤드 마운트 디스플레이(HMDs)")는 개별 사용자의 머리에 장착되는 표시 장치를 포함한다. 헤드 마운트 표시 장치는 표시된 영상으로부터의 광과 외계로부터의 광을 개별 착용자의 눈으로 유도하여 착용자에게 영상과 외계의 상을 제공하도록 설계되어 있다.
이러한 헤드 마운트 표시 장치는 일례로서, 한 쌍의 반사 미러, 한 쌍의 접안 렌즈 및 편광 빔 분할기로 이루어진 광학계를 통해 한 쌍의 소형 디스플레이에 표시된 영상 위에 광학적으로 겹쳐놓은 주위 경치를 사용자가 볼 수 있게 하도록 구성된 장치일 수 있다. 이러한 장치는 편광 빔 분할기의 전방에 투과율을 변화시키도록 배치된 조광 필터를 포함한다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허 제3371156호
그러나, 주변이 더 밝은 상태에서 사용자가 이러한 장치를 착용시, 조광 셔터의 전체 투과율을 감소시키는 것이 필요할 수 있는 데, 이는 높은 콘트라스트의 영상을 획득할 수 있음에도 불구하고 영상과 착용자의 전체 시야를 어둡게 한다. 이로 인해, 영상 외의 시각 정보의 가시성 및 시인성이 감소될 수 있다.
또한, 전술한 장치는 조광 셔터에 의해 영상의 콘트라스트를 확보하여 시각 정보의 선명성 및 시인성을 개선할 수 있지만, 조광 셔터에 의해 영상의 콘트라스트를 불필요하게 높게 하거나 영상의 휘도를 불필요하게 높게 할 수 있다. 이에 따라, 높은 콘트라스트에 의해 착용자가 장치를 통해 배경을 보는 것이 어렵게 되거나 높은 휘도에 의해 전기 에너지 소비가 증가될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예의 하나의 목적은 관련 기술의 한계 및 단점에 의해 야기된 하나 이상의 문제점을 실질적으로 제거하여, 제공된 영상의 콘트라스트를 향상시키고 제공된 영상 이외의 시각 정보의 선명성 및 시인성이 열화되는 것을 방지할 수 있는 헤드 마운트 표시 장치 및 헤드 마운트 표시 장치에 영상을 표시하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 다른 목적은 관련 기술의 한계 및 단점에 의해 야기된 하나 이상의 문제점을 실질적으로 제거하여 착용자의 시각 정보의 선명성 및 시인성을 열화시키지 않고 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 헤드 마운트 표시 장치 및 헤드 마운트 표시 장치에 영상을 표시하는 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 헤드 마운트 표시 장치는 영상을 표시하도록 구성된 영상 표시부와, 상기 영상을 표시 장치의 착용자의 눈으로 유도하도록 구성된 광학부와, 외부 광의 광도를 검출하도록 구성된 광도 검출기와, 투과율을 변경시켜 상기 착용자의 상기 눈에 도달하는 상기 외부 광의 광도를 조정하도록 구성된 조광 필터와, 상기 광도 검출기에 의해 획득된 상기 외부 광의 광도를 기초로 상기 조광 필터의 투과율과 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 조절하도록 구성된 제어부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 헤드 마운트 표시 장치는 착용자의 시야 범위에 있는 시각 정보를 수집하도록 구성된 시각 정보 수집기와, 상기 시각 정보로부터 미리 결정된 대상 정보를 추출하여 해당 대상 정보가 존재하는 시야를 특정하도록 구성된 시야 특정 수단과, 상기 대상 정보와 관련된 관련 정보를 상기 착용자의 시야에 영상으로서 공급하도록 구성된 영상 공급 수단과, 외부 입사 광의 투과율을 변화시키도록 구성된 조광 필터와, 상기 조광 필터의 상기 투과율을 제어하여, 상기 관련 정보가 공급되는 시야에 존재하는 상기 관련 정보 이외의 시각 정보의 휘도를 원래의 휘도보다 어둡게 하도록 구성된 조광 수단을 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고;
도 2는 착용자가 표시 장치를 장착한 모습을 나타낸 좌측면도이고;
도 3은 착용자가 표시 장치를 장착한 모습을 나타낸 상면도이고;
도 4는 본 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 부분적으로 예시한 도면이고;
도 5는 조광 필터의 구조를 예시한 단면도이고;
도 6은 외부 광의 광도(A), 투과광의 광도(B) 및 영상의 광도(C) 간의 관계를 나타낸 도면이고;
도 7은 조광 필터의 투과율과 영상 표시부의 휘도의 조절을 예시한 도면이고;
도 8은 조광 필터의 투과율의 변화를 예시한 그래프이고;
도 9는 시인성의 측정을 예시한 도면이고;
도 10은 광도가 A1인 경우의 영상 휘도와 시인성 사이의 관계를 예시한 그래프이고;
도 11은 광도가 A2(A2 < A1)인 경우의 영상 휘도와 시인성 사이의 관계를 예시한 그래프이고;
도 12는 광도가 A3(A3 > A1)인 경우의 영상 휘도와 시인성 사이의 관계를 예시한 그래프이고;
도 13은 제어부에 미리 저장된 조절 테이블의 예이고;
도 14는 시인성의 관능 평가의 일례의 결과를 나타낸 그래프이고;
도 15는 도 14의 결과를 광도비에 대한 영상의 시인성 레벨로서 재구성한 그래프이고;
도 16은 영상의 종류에 의한 광도비에 대한 영상의 시인성 레벨의 곡선의 차이를 예시하는 그래프이고;
도 17은 영상 표시부의 광원의 구동 전압과 광도 검출기의 검출치 사이의 관계를 예시하는 그래프이고;
도 18은 제어부에 미리 저장된 조절 테이블의 다른 예이고;
도 19는 외부 광의 휘도와 센서의 출력 전압 사이의 관계를 예시하는 그래프이고;
도 20은 조광 필터의 구동 전압과 조광 필터의 투과율 사이의 관계를 예시하는 그래프이고;
도 21은 자동 조절을 행하도록 구성된 제어부를 나타낸 블록도이고;
도 22a는 계조수가 불변인 상태를 나타낸 사진의 예이고;
도 22b는 계조수가 조절된 경우에 얻어지는 효과를 나타낸 사진의 예이고;
도 23은 일 실시예에 따른 표시 장치에 의해 수행되는 대상 정보 및 관련 정보의 표시 처리를 예시한 모식도이고;
도 24는 본 실시예에 따른 표시 장치에 의해 수행되는 정보 처리의 흐름을 예시하는 흐름도이고;
도 25는 본 실시예에 따른 표시 장치의 구성의 예를 나타낸 기능 블록도이고;
도 26은 본 실시예의 제1 변형례에 따른 표시 장치에 의해 수행되는 정보 처리의 흐름을 예시하는 흐름도이고;
도 27은 본 실시예의 제2 변형례에 따른 표시 장치에 의해 수행되는 대상 정보 및 관련 정보의 표시 처리를 나타낸 모식도이고;
도 28은 외부 광의 광도(A), 투과광의 광도(B) 및 영상의 광도(C) 사이의 관계를 나타낸 다이어그램이고;
도 29는 조광 필터의 투과율과 영상 표시부의 휘도의 조절을 예시한 다이어그램이고;
도 30은 조광 필터의 투과율의 변화를 예시한 그래프이다.
이하, 첨부 도면에 예시된 실시예를 상세히 설명한다. 가능하다면, 도면 전체에 걸쳐 사용된 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 지칭한다.
제1 실시예
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 2는 착용자가 표시 장치를 장착한 모습을 나타낸 좌측면도이다. 도 3은 착용자가 표시 장치를 장착한 모습을 나타낸 상면도이다. 도 4는 본 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 부분적으로 예시한 도면이다.
도 1~4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 표시 장치(1)는 주로, 영상 표시부(10)와, 광학부(20)와, 도광판(30)과, 조광 필터(40)와, 하프 미러(50)와, 센서(60)와, 제어부(70)를 포함하고, 인간(착용자(100))의 머리 부분에 착용 가능한 헤드 마운트 표시 장치이다. 표시 장치(1)는 예컨대, 안경 장착식 장치의 형태를 가질 수 있다.
표시 장치(1)는 실질적으로 좌우 대칭인 방식으로 배치된 2쌍의 전방부(1a) 및 다리부(1b)로 형성되며, 각각 전방부(1a)와 다리부(1b)로 구성된 상기 2개의 쌍은 각각 좌측과 우측에 배치되어 있다. 전방부(1a)는 도광판(30)으로 구성될 수 있다. 영상 표시부(10), 광학부(20), 제어부(70) 등은 다리부(1b)에 내장될 수 있다. 도 4는 표시 장치(1)의 좌안용의 구성만을 예시하고 있지만, 우안용의 구성도 표시 장치(1)의 좌안용 구성과 유사할 수 있음을 알아야 한다.
표시 장치(1)는 조광 필터(40)를 통해 외부에서 입사되는 광(외부 영상)을 하프 미러(50)를 투과시키되 외부 영상을 영상 표시부(10)로부터의 영상에 중첩시켜 표시 장치(1)의 착용자(100)가 그 중첩된 영상을 시인할 수 있도록 구성된다. 이하, 표시 장치(1)의 구성 요소를 설명한다.
영상 표시부(10)는 광원으로부터 적색광, 녹색광 및 청색광을 포함하는 광을 발생시키고 해당 광을 산란시켜 그 산란광을 광학부(20)로 출사하도록 구성된 액정 표시 소자일 수 있다. 영상 표시부(10)가 액정 표시 소자인 경우, 액정 표시 소자는 영상 표시부(10)의 배면측에 백라이트(80)(영상 표시부(10)의 광원)를 구비한다. 제어부(70)는 백라이트(80)의 발광 광도를 제어하여 영상 표시부(10)에 표시될 영상의 광도(휘도)를 조절할 수 있다.
영상 표시부(10)에 표시될 영상은 표시 장치(1)의 외부로부터 유선이나 무선으로 공급될 수 있다. 대안적으로, 표시 장치(1)는 착탈 가능한 기억부(예, 메모리 카드)를 구비함으로써, 기억부를 통해 표시 장치(1)에 영상을 공급할 수 있다.
광학부(20)는 렌즈(21) 또는 미러(22)를 포함할 수 있고, 영상 표시부(10)로부터 출사된 광을 도광판(30)으로 유도하도록 구성된다.. 광학부(20)는 2개 이상의 렌즈를 포함할 수 있거나 프리즘 등을 포함할 수 있다.
도광판(30)은 광학부(20)로부터 출사된 광을 내부면에서 반사시키고 해당 반사된 광을 하프 미러(50)로 안내하도록 구성된다. 도광판(30)은 광학부(20)로부터 출사된 광의 광 파장에 대하여 투과성을 갖는 수지 등에 의해 형성되어 있다. 하프 미러(50)는 도광판(30)으로부터의 광을 반사시키고 해당 반사된 광을 표시 장치(1)의 배면, 즉 착용자(100)의 눈(도 4에서는 좌안(100L))에 면한 표면으로 재유도하도록 구성된다. 광학부(20), 도광판(30) 및 하프 미러(50)는 영상 표시부(10) 상에 표시되는 영상을 착용자(100)의 눈으로 유도하는 광학 수단의 일례임을 알아야 한다.
조광 필터(40)는 외부에서 표시 장치(1)에 입사하는 광(외부 광)의 투과율을 전기적으로 변화시키는 것에 의해 착용자(100)의 눈에 도달하는 외부 광의 광도를 조정하도록 구성된다. 조광 필터(40)는 예컨대, 도광판(30)의 전면(착용자(100)의 눈의 반대측)에 착용자(100)의 시야를 커버하도록 배치될 수 있다. 조광 필터(40)는 일렉트로크로믹 소자로 구성될 수 있다. 일렉트로크로믹 소자는 가시광에 대하여 투과적인 유리 기판 상에 또는 플라스틱 기판 상에 형성될 수 있다. 조광 필터(40)로서 일렉트로크로믹 소자를 사용하는 것은 조광 필터(40)가 주위의 밝기의 변화에 순간적으로 응답하여 조정을 행할 수 있게 함으로써 착용자(100)에 대해 일정한 선명성 및 시인성을 유지하도록 할 수 있다.
다음은 도 5를 참조하는 것으로 조광 필터(40)의 구조의 일례를 설명한다. 조광 필터(40)는 표시 기판(41) 상에 산화 티타늄 입자막(42) 및 표시층(43)을 형성하고, 이 결과물에 10 ㎛ 정도의 스페이서(44)를 통해 대향 기판(45)을 접합시키는 것으로 형성된 셀 구조를 가질 수 있다. 셀 구조 내에는 전해액으로서, 예컨대, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라시아노보레이트가 봉입될 수 있다.
표시 기판(41)으로서는 예컨대, ITO가 스퍼터링되어 도전층을 형성하여 약 60 mm× 60 mm 정도의 유리 기판을 예로 들 수 있다. 산화 티타늄 입자막(42)은 예컨대, 표시 기판(41)의 도전층의 상면에 산화 티타늄 나노입자 분산액(Showa Titanium Co.의 제품 SP210)을 스핀 코팅으로 도포하고, 이 결과물을 120℃에서 약 15분간 어닐링 처리를 행하는 것에 의해 형성될 수 있다.
표시층(43)은 다음과 같이 형성될 수 있다. 예컨대, 산화 티타늄 입자막(42)에 하기의 구조식(화학식 1)으로 표현되는 화합물인 1 wt% 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올 용액을 코팅액으로서 스핀 코팅으로 도포한다. 얻어진 결과물을 120℃에서 약 5분간 어닐링 처리함으로써 산화 티타늄 입자막(42)을 구성하는 산화 티타늄 입자 표면에 일렉트로크로믹 화합물이 흡착될 수 있도록 하는 것에 의해 표시층(43)을 형성한다. 대향 기판(45)의 예는 산화 발색 염료로 스핀 코팅된 ITO를 가지는 유리 기판일 수 있다.
도 5에 예시된 조광 필터(40)는 예컨대, 표시 장치(1)의 다른 구성 요소와 독립적으로 형성될 수 있고, 이러한 조광 필터(40)는 전방부(1a)에 대해 탈착 가능한 구조를 가질 수 있음을 알아야 한다. 상기 구성을 가지는 조광 필터(40)는 조광 필터(40)의 소모도에 따라서 교환 가능할 수 있으므로, 표시 장치(1)의 시인성을 일정하게 유지할 수 있다.
Figure 112017065578058-pct00001
다시 도 1~4를 참조하면, 센서(60)는 외부 광의 광도(표시 장치(1)의 주변 밝기 또는 주변 휘도)를 검출하도록 구성된다. 광도를 측정하는 물리량으로서는 조도와 휘도가 있으며, 제1 실시예에서는 센서(60)로서 조도 센서 또는 휘도 센서를 채용한다. 센서(60)의 구체적 예는 포토다이오드 등일 수 있다. 센서(60)는 예컨대, 전방부(1a)에 부착될 수 있다. 센서(60)는 본 실시예에 따른 광도 검출기의 대표적인 일례이다.
제어부(70)는 센서(60)에 의해 획득된 외부 광의 광도를 기초로, 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도를 조절하도록 구성된다. 제어부(70)는 전술한 기능 이외의 다양한 기능을 포함할 수 있다. 제어부(70)는 중앙 처리 장치(CPU), 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 주 메모리 등을 포함하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 제어부(70)의 각종 기능은 ROM 등에 기록된 프로그램이 주 메모리에 판독되어 CPU에 의해 실행되는 것에 의해 실현될 수 있다. 제어부(70)의 CPU는 선택적으로 RAM으로부터 데이터를 독출하거나, RAM에 데이터를 저장할 수 있다 제어부(70)의 일부 또는 전부는 하드웨어만으로 실현될 수 있음을 알아야 한다. 대안적으로, 제어부(70)는 물리적으로 2 이상의 장치로 구성될 수 있다.
전원(90)은 영상 표시부(10), 조광 필터(40) 및 제어부(70) 등에 전력을 공급하도록 구성된다. 전원(90)은 버튼 전지 등일 수 있다. 영상 표시부(10)를 구동시키기 위한 전원(백라이트(80)을 구동시키기 위한 전원 포함)과 조광 필터(40)를 구동시키기 위한 전원으로서 동일한 전원(90)을 이용하는 것에 의해 표시 장치(1)의 크기와 중량을 감소시킬 수 있음을 알아야 한다. 전원(90)은 전원을 내장하는 대신에 외장 전원을 가지도록 구성될 수 있음을 알아야 한다.
도 6은 외부 광의 광도(A), 조광 필터(40)에 의해 감소되는 투과광의 광도(B) 및 영상 표시부(10)로부터 보내진 영상의 광도(C) 사이의 관계를 보여준다. 상기 관계는 투과광의 광도(B)보다 영상의 광도(C)를 높게 할수록 표시되는 영상의 명료도 또는 선명도가 향상될 수 있음을 나타낸다. 투과광의 광도(B)가 너무 낮으면 주변 실상(peripheral real images)의 시인성이 저하될 수 있음을 알아야 한다.
표시 장치(1)에서는 도 7에 예시된 바와 같이, 센서(60)로 외부 광의 광도(A)를 모니터링하여, 그 모니터링 결과를 제어부(70)에 입력한다. 그러면, 제어부(70)는 센서(60)의 모니터링 결과와 제어부(70)의 RAM에 미리 기록된 조절 테이블을 기초로, 조광 필터(40)의 투과율(투과광의 광도(B)를 조절함)과 영상 표시부(10)의 영상 휘도(영상의 광도(C))를 동시에 자동으로 조절한다.
조광 필터(40)의 투과율은 제어부(70)로부터 조광 필터(40)에 정전압을 인가하는 시간을 기초로 조절될 수 있다. 즉, 조광 필터(40)의 투과율은 표시층(43)의 착색도(darkness of color)를 기초로 조절될 수 있다. 표시층(43)의 착색도는 정전압을 인가하는 시간에 따라 조광 필터(40)의 표시층(43)의 전하량(전류 누적 시간)을 제어하는 것에 의해 변경된다.
도 8은 조광 필터(40)의 투과율의 변화를 예시하는 그래프이다. 도 8은 2V의 정전압의 인가에 의해 조광 필터(40)의 표시층(43)이 발색되는 예를 나타낸다. 도 8로부터 분명한 바와 같이, 조광 필터(40)에 2V의 정전압을 2초간 인가함으로써 조광 필터(40)의 투과율을 30%로 감소시킬 수 있다. 유사하게, 조광 필터(40)에 2V의 정전압을 5초간 인가함으로써 조광 필터(40)의 투과율을 10%로 감소시킬 수 있다.
조광 필터(40)의 투과율은 시간에 따라 변화될 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 제어부(70)는 바람직하게는 조광 필터(40)의 투과율을 검출하도록 구성된 투과율 검출기를 구비함으로써, 제어부(70)는 투과율 검출기의 검출 결과를 기초로 조광 필터(40)의 투과율을 원하는 값으로 자동으로 수정할 수 있다. 이에 따라, 장시간 동일한 주변 휘도를 가지는 표시 장치(1)는 시인성을 저하시키지 않고 영상을 표시할 수 있다. 투과율 검출기는 미리 정해진 시간 간격으로 투과율을 검출할 수 있고, 제어부(70)는 미리 정해진 시간 간격으로 투과율을 자동으로 수정할 수 있다. 투과율 검출기의 예는 포토다이오드일 수 있다.
영상 표시부(10)의 영상 휘도(영상의 광도(C))는 백라이트(80)가 방출하는 광의 광도를 제어부(70)로 제어하는 것에 의해 조절될 수 있다. 다음은 백라이트(80)로서 LED(발광 다이오드)를 이용하여, PWM(펄스폭 변조) 조광을 행하는 예를 설명한다. 이 경우는 제어부(70)의 지령을 기초로 LED를 ON/OFF 하도록 펄스폭(듀티비)을 변경시키는 것에 의해 관련 정보의 휘도를 조절할 수 있게 한다.
다음은 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 영상 휘도를 조절하는 예를 설명한다.
우선, 영상 휘도에 대한 외부 광의 광도(조광량)를 달리하여 시인성을 측정하였다. 구체적으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 외부 광으로서 사용되는 LED 백색 링 조명(501)에 대해 분광 광도계(502)의 광섬유 탐침(503)을 배치하였다. LED 백색 링 조명(501)의 휘도와 표시된 영상의 휘도를 변경시키는 것에 의해 분광 광도계(502)로 RGB 영상의 스펙트럼을 측정하였다.
유사하게, 광을 줄이기 위해, 조광 필터(40)의 투과율을 변경하는 것에 의해 RGB 영상의 스펙트럼을 측정하였다. 조광 필터(40)의 투과율은 제어부(70)가 조광 필터(40)의 일렉트로크로믹 소자의 색 밀도를 전기적으로 제어하는 것으로 측정하였다. 후속하여, 개개의 스펙트럼으로부터 XYZ 3-자극치를 기초로 하여 xy 색도(chromaticity)를 획득함으로써 RGB의 xy 좌표로부터 RGB 면적을 영상 콘트라스트로서 산출하였다. RGB 면적이 클수록 통상적으로 시인성이 증가될 수 있다. 별도로, 미리 관능 평가를 수행하여 RGB 면적이 어떤 값에서 양호한 시인성과 저하된 시인성을 나타내는 지를 결정하였다.
도 10은 광도가 A1인 경우의 영상 휘도와 시인성의 관계를 예시하는 그래프이다. 도 10에서, (1)의 곡선 실선은 조광 필터(40)가 탈색 상태(투과광의 광도(B1)≒외부 광의 광도(A1))에 있음을 나타낸다. 또한, (2)의 곡선 점선은 조광 필터(40)가 발색 상태에 있고 투과율이 10%(투과광의 광도(B1)=외부 광의 광도(A1)×1/10)인 것을 나타낸다. 또한, (3)의 직선 파선은 도 9와 관련하여 예시된 검토 결과로부터 양호한 시인성이 얻어짐을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 영상 휘도가 C11인 경우에는 조광 필터(40)가 탈색 상태에 있고 외부 광의 광도(A1)가 거의 조절(감소)되지 않을 때 양호한 시인성을 얻을 수 있다. 영상 휘도가 C11보다 작은 C12인 경우에는 조광 필터(40)의 투과율이 10%로 조절될 때 양호한 시인성을 얻을 수 있다.
다시 말해, 양호한 시인성을 유지하는 동안 조광 필터(40)의 투과율을 조절 하는 것으로, 영상 휘도(영상의 광도(C))를 C11로부터 C12로 감소시킬 수 있다. 따라서, 센서(60)에 의해 외부 광의 광도(A1)를 검출한 경우에는 조광 필터(40)의 투과율을 10%로 조절하고 영상 휘도(영상의 광도(C))를 C12로 조절할 수 있다. 상기 조절의 결과, 영상 휘도(영상의 광도(C))가 감소하더라도 양호한 시인성을 유지할 수 있다. 이것은 착용자에 대한 시인성을 손상하지 않고 전기 에너지 소비를 감소시킬 수 있음을 나타낸다.
도 11은 광도가 A2(A2<A1)인 때의 영상 휘도와 시인성의 관계를 예시하는 그래프이다. 도 11에서, (1)의 곡선 실선은 조광 필터(40)가 탈색 상태(투과광의 광도(B2)≒외부 광의 광도(A2))에 있음을 나타낸다. 또한, (2)의 곡선 점선은 조광 필터(40)가 발색 상태에 있고 투과율이 50%(투과광의 광도(B2)=외부 광의 광도(A2)×1/2)인 경우를 나타낸다. 또한, (3)의 직선 파선은 도 9와 관련하여 예시된 검토 결과로부터 양호한 시인성이 얻어짐을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 영상 휘도가 C21인 경우에는 조광 필터(40)가 탈색 상태에 있고 외부 광의 광도(A2)가 거의 조절(감소)되지 않을 때 양호한 시인성을 얻을 수 있다. 영상 휘도가 C21보다 작은 C22인 경우에는 조광 필터(40)의 투과율이 50%로 조절될 때 양호한 시인성을 얻을 수 있다.
외부 광의 광도가 낮은 경우, 조광 필터(40)의 투과율을 크게 감소시키면 착용자 주위의 실상의 시인성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 센서(60)에 의해 비교적 낮은 외부 광의 광도(A2)를 검출한 경우에는 조광 필터(40)의 투과율을 50%로 조절하고 영상 휘도(영상의 광도(C))를 C22로 조절할 수 있다. 상기 조절의 결과, 영상 휘도(영상의 광도(C))가 감소하더라도 양호한 시인성을 유지할 수 있다. 이것은 착용자에 대한 시인성을 손상하지 않고 전기 에너지 소비를 감소시킬 수 있음을 나타낸다.
도 12는 광도가 A3(A3>A1)인 때의 영상 휘도와 시인성의 관계를 예시하는 그래프이다. 도 12에서, (1)의 곡선 실선은 조광 필터(40)가 탈색 상태(투과광의 광도(B3)≒외부 광의 광도(A3))에 있는 경우를 나타낸다. 또한, (2)의 곡선 점선은 조광 필터(40)가 발색 상태에 있고 투과율이 10%(투과광의 광도(B3)=외부 광의 광도(A3)×1/10)인 경우를 나타낸다. 또한, (3)의 직선 파선은 도 9와 관련하여 예시된 검토 결과로부터 양호한 시인성이 얻어짐을 나타낸다.
외부 광의 광도가 비교적 높은 경우에는 영상 휘도가 C3의 최대치에 있더라도 얻어지는 시인성은 여전히 불량 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 이 상태에서 조광 필터(40)의 투과율을 10%로 조절하는 것에 의해 양호한 시인성을 얻을 수 있다. 이 경우, 영상 휘도는 C3에 유지되어 시인성을 향상시키지만, 에너지 소비 감소 효과가 관찰되지 않음에 유의하라. 그러나, 도 10 및 도 11의 예에서는 에너지 소비 감소 효과가 분명히 제공될 수 있다. 따라서, 표시 장치(1)는 착용자에 대한 시인성을 손상하지 않고 여전히 에너지 소비를 절감시킬 수 있다.
도 13은 제어부에 미리 저장된 조절 테이블의 예이다. 표시 장치(1)에서, 센서(60)는 외부 광의 광도(A)를 검출하도록 구성되며, 제어부(70)는 센서(60)의 검출 결과를 기초로 도 13의 조절 테이블을 참조하는 것으로 조광 필터(40)의 투과율(투과광의 광도(B)) 및 영상 휘도(영상의 광도(C))를 조절할 수 있다. 따라서, 표시 장치(1)는 착용자에 대한 시인성을 유지한 채로 영상 휘도를 감소시킬 수 있다.
도 13의 예에서는 외부 광의 광도가 비교적 낮은 제1 범위(외부 광의 광도(A)가 1000 lx 미만) 내에 있을 때, 영상 표시부(10)의 영상 휘도가 일정하게 유지되고, 외부 광의 광도가 높아짐에 따라 조광 필터(40)의 투과율이 점진적으로 증가된다. 또한, 외부 광의 광도가 비교적 높은 제2 범위(외부 광의 광도(A)가 1000 lx 이상) 내에 있을 때, 조광 필터(40)의 투과율이 일정하게 유지되고(예컨대, 투과율을 최소치로 고정하는 것에 의해), 외부 광의 광도가 높아짐에 따라 영상 표시부(10)의 광원의 광도가 점진적으로 증가된다.
그러나, 외부 광의 광도 범위는 전술한 제1 및 제2 범위에 한정되지 않는다. 대안적으로, 제1 범위와 제2 범위 사이에 제3 범위가 형성될 수 있다. 외부 광의 광도가 제3 범위 내에 있을 때, 외부 광의 광도가 높아짐에 따라 조광 필터(40)의 투과율이 점진적으로 낮아지고, 영상 표시부(10)의 휘도가 점진적으로 증가된다.
조광 필터의 투과율과 영상 휘도 사이의 관계와 관련하여 양호한 시인성을 인지하는 것은 개인차가 있을 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 제어부에 미리 여러 개의 조절 테이블을 저장함으로써 착용자 각자가 선택적으로 스위치 등으로 조절 테이블 중 적절한 하나를 선택할 수 있게 하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 구성은 주변 밝기 또는 휘도가 변화되더라도 착용자에 대한 시인성을 유지하면서 항상 최소한의 전기 에너지 소비로 영상을 표시할 수 있게 한다.
표시 장치(1)에서는 센서(60)로 얻은 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 영상 휘도를 조절할 수 있다. 이 구성은 표시 장치(1)가 (착용자 각자에 대한 영상의 시인성을 손상시키지 않고) 다른 착용자에게 제공되는 영상의 시인성을 유지하면서 최소의 전기 에너지 소비로 영상을 표시할 수 있게 한다. 따라서, 이 구성은 표시 장치(1)의 전지에 의한 연속 구동 시간을 증가시킬 수 있다.
또한, 이 구성은 표시 장치(1)의 주변 밝기 또는 휘도가 변화되더라도 착용자에 대한 시인성을 손상시키지 않고 항상 최소의 전기 에너지 소비로 영상을 표시할 수 있다.
또한, 이 구성은 영상 휘도를 낮은 값으로 설정할 수 있어서 눈에 입사되는 광의 강도의 증가에 기인하여 착용자에게 눈의 피로를 야기할 위험을 감소시킬 수 있다.
제2 실시예
다음의 제2 실시예는 소정의 식을 기초로 조절 테이블을 간단하고 정확하게 작성하는 예를 보여준다. 제2 실시예는 제1 실시예에서 이미 설명한 것과 동일한 구성 요소의 설명을 적절히 생략할 수 있음을 알아야 한다.
본 발명자들은 하기의 수학식 1 및 2를 유도했다. 이하에서는 수학식 1 및 2를 도출하는 방법과 수학식 1 및 2의 기술적 의의를 주로 설명한다.
[수학식 1]
T=(C×k)/(D×A)
[수학식 2]
D=-log((Lmax-L0)/(Lmax-Lmin))
상기 수학식 1 및 2에서, T는 조광 필터(40)의 투과율, C는 영상의 광도, A는 표시 장치(1)의 입사면에 입사된 외부 광의 광도, Lmax는 시인성의 최대치, Lmin은 시인성의 최소치, L0는 시인성의 임계치, k는 영상 계수를 지시한다.
도 1 등에 예시된 표시 장치를 착용한 피험자에 대해 다양한 휘도 조건의 외부 광 환경에서 조광 필터(40)의 투과율을 변경하는 것에 의해 시각적 관능 평가를 수행하였다. 각각의 피험자의 시각은 문자 영상과 사진 영상에 대하여 1~5 단계의 스케일로 평가하였다.
도 14는 시인성의 관능 평가의 일례의 결과를 나타낸 그래프이다. 도 14는 조광 필터(40)의 투과율을 5%, 10% 및 15%로 변경하는 것으로 얻어진 120000 룩스의 외부 광의 환경에서의 표시 장치(1)를 착용한 피험자의 문자 영상 시인성의 결과를 나타낸다. 그래프의 종축은 영상의 시인성 레벨을 지시하고, 그래프의 횡축은 영상의 광도를 지시한다.
도 14에 예시된 바와 같이, 영상의 광도가 높을수록 영상의 시인성이 높아지는 것으로 나타나고, 조광 필터(40)의 투과율을 낮게 하는 것으로 외부 광을 차폐할수록 영상의 시인성이 높아지는 것으로 나타난다. 상기 결과는 영상의 시인성이 도 6에 표현된 투과광의 광도(B)와 영상의 광도(C)의 비율에 따라 변할 수 있음을 나타낸다.
영상의 광도(C)(영상 광량)와 투과광의 광도(B)(표시 장치(1)를 투과한 후의 외부 광의 광도)의 광도비는 "광도비= 영상의 광도(C)/투과광의 광도(B)"로 정의된다. 각각의 광도(B, C)는 조도 센서 또는 휘도 센서로 측정하였고, 조도 센서 또는 휘도 센서로 측정한 측정치는 각각의 광도로 정의되었음을 알아야 한다. 또한, 영상의 광도는 백색 솔리드 영상(solid image)의 광도로서 정의되었다.
도 15는 도 14의 결과를 광도비에 대한 영상의 시인성 레벨로서 재작성한 그래프이다. 도 15에 예시된 바와 같이, 조광 필터(40)의 각 투과율(5%, 10%, 15%)에서의 시인성 레벨은 동일 곡선 상에 작성되고 시인성 레벨이 광도비를 기초로 특유하게 결정됨을 보여준다.
또한, 1000~50000 룩스의 외부 광의 환경하에서 유사한 평가를 수행하였다. 그 결과, 1000~5000 룩스의 외부 광의 범위 내의 임의의 휘도 하에서 조광 필터(40)의 개별 투과율에서의 시인성 레벨은 시인성 레벨과 광도의 동일한 곡선 상에 존재하여 시인성 레벨은 광도비를 기초로 결정됨을 나타내는 것으로 예시하고 있다.
또한, 도 16에 예시된 바와 같이, 문자 영상과 같이 2계조(흑백)로 구성된 영상과 다중 계조로 구성된 영상은 광도비에 대한 영상의 시인성 곡선이 상이하다. 그 결과, 시인성 향상을 위해 광도비는 중간 계조로 구성된 영상에 대해 증가될 필요가 있음을 나타낸다.
다음의 수학식 3 및 4는 시인성의 관능 평가의 결과를 기초로 도 14 및 도 15의 그래프로부터 도출된 것이다.
[수학식 3]
L= Lmax-(Lmax-Lmin)×exp(-k×광도비)
[수학식 4]
광도비= C/(A×T)
상기 수학식 3 및 4에서, T는 조광 필터(40)의 투과율, C는 영상의 광도, A는 표시 장치(1)의 입사면에 입사된 외부 광의 광도, L은 시인성 레벨, Lmax는 시인성의 최대치, Lmin은 시인성의 최소치, L0는 시인성 레벨의 임계치, k는 영상 계수를 지시한다.
영상의 시인성이 0인 임계치(L)는 시인성 레벨(L)에 적용되는 값으로서 수학식 3 및 4를 기초로 선택됨으로써 시인성에 필요한 조광 필터(40)의 투과율을 구할 수 있다. 얻어진 결과는 전술한 수학식 1 및 2이다.
전술한 수학식 1 및 2에서의 영상의 광도(C)는 눈과 마주하는 도광판(30)의 표면에서의 광도 검출기의 검출치를 나타낸다. 그러나, 광도 검출기가 눈을 방해하면, 눈과 마주하는 도광판(30)의 표면에 광도 검출기를 항상 배치하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 광도 검출기는 전체면에 백색 솔리드 영상을 표시할 때 눈과 마주하는 도광판(30)의 해당 표면에 미리 광도 검출기를 설치하여, 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압과 광도 검출기의 검출치 사이의 관계를 측정하였다. 상기 예에서 광도 검출기로서는 조도 센서가 적절할 수 있지만, 대신에 휘도 센서를 사용할 수도 있음을 알아야 한다.
결국, 눈과 마주하는 도광판(30)의 표면에 광도 검출기를 설치하지 않더라도, 광원의 구동 전압의 값을 기초로 영상 표시부(10)의 영상의 광도(C)의 값을 산출할 수 있다. 구체적으로, 연산 회로는 도 17을 테이블 데이터로서 사용하여 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압을 기초로 영상 표시부(10)의 영상의 광도(C)를 산출할 수 있다. 도 17의 테이블 데이터를 작성하는 경우, 외부 광의 광도를 검출하도록 구성된 센서(60)와 동일한 센서를 사용할 필요가 있음을 알아야 한다.
전술한 수학식 1 및 2에서 영상의 시인성은 1~5 레벨 또는 1~10 레벨의 스케일일 수 있다. 예컨대, 1~5 레벨의 스케일의 영상 시인성에서 최대치는 "5"일 수 있고, 최소치는 "1"일 수 있다. 영상의 시인성의 바람직한 임계치는 최대치의 약 80%일 수 있지만, 1~5 레벨의 바람직한 임계치는 "4"일 수 있다.
수학식 1 및 2에서 영상 계수(k)는 표시될 영상을 기초로 결정되며; 문자 영상에 대한 바람직한 영상 계수(k)는 15~50의 범위에 있을 수 있고; 사진 영상에 대한 바람직한 영상 계수(k)는 5~15의 범위에 있을 수 있다.
조광 필터(40)의 투과율을 결정하기 위한 조절 테이블은 전술한 수학식 1 및 2에 의해 간단하고 정확하게 작성됨으로써 광도 검출기의 검출치와 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압값의 행렬을 형성할 수 있다. 따라서, 영상의 시인성이 개선될 수 있다.
수학식 1 및 2에 의해 산출된 조광 필터(40)의 투과율에 대한 값이 ±20%의 범위 내에서 증감되더라도 시인성에는 영향이 없었다. 따라서, 작성된 조절 테이블에서 조광 필터(40)의 투과율은 수학식 1 및 2로 산출된 값과 완전히 일치할 필요는 없으며, 수학식 1 및 2로 산출된 투과율에 대하여 ±20%의 오차의 범위가 조광 필터(40)의 투과율로 적절할 수 있다.
실시예 2-1
실시예 2-1에서는 다음의 조건을 기초로 도 1의 구성을 가지는 표시 장치(1)를 제작하였다.
-표시 장치 본체(전방부(1a) 및 다리부(1b)): MOVERIO BT-200(Seiko Epson 사 제품)
-조광 필터(40): 도 8의 특성을 가지는 일렉트로크로믹 소자
-센서(60): 아날로그 조도 센서 IC(ROHM사 제품인 BH1600FVC)
-표시된 영상: 백색 문자 영상(20 포인트 문자)
영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압치로부터 환산된 센서(60)의 신호 전압값으로서 도 17의 테이블 데이터를 작성하도록 광도 검출기로서의 센서(60)와 동일한 센서를 이용하여 수학식 1 및 2를 기초로 A=센서(6A)의 신호 전압값, Lmax=5, Lmin=1, L0=4, k=40 및 C=광도를 획득하였다. 작성된 조광 필터(40)의 투과율의 조절 테이블(도 18)은 외부 광의 광도(센서 신호(60)의 전압값)와 영상의 광도(영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압값)의 행렬로 구성되어 있다. 조절 테이블(도 18)은 도 7에 예시된 제어부(70)의 조절 테이블로서 사용하였다. 도 18에서 EC 구동 전압은 조광 필터(40)의 구동 전압이다.
도 19는 시판 조도계(Konica Minolta사 제품)로 측정한 외부 광과 센서의 출력 전압값 사이의 관계를 예시한다. 도 20은 일렉트로크로믹 소자로 구동된 조광 필터(40)의 구동 전압과 조광 필터(40)의 투과율 사이의 관계를 예시한다. 도 19 및 도 20에 예시된 이들 테이블 데이터는 제어부(70) 내에도 사용될 수 있다.
도 7에 예시된 제어부(70)를 갖춘 표시 장치(1)를 이용하여 10000 룩스의 야외 환경에서 문자 영상을 표시하였다. 야외에 표시된 문자 영상은 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)를 활성화하도록 작성된 도 18의 조절 테이블을 기초로 조절됨으로써 문자 영상이 표시 장치(1)의 착용자에게 분명히 시인될 수 있게 하였다.
실시예 2-2
실시예 2-2는 수학식 1 및 2에 "k=10"을 적용하고 표시된 영상에 풍경 영상(256 계조)을 적용한 것을 제외하고 실시예 2-1과 유사한 방식으로 구성되어 있다.
조절 테이블은 실시예 2-1과 유사하게 작성하였다. 도 7에 예시된 제어부(70)를 갖춘 표시 장치(1)를 이용하여 풍경 영상을 표시하였다. 풍경 영상은 작성한 조절 테이블을 기초로 제어를 하여 10000 룩스의 야외 환경에서 표시하였다. 이것은 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)를 작동시켜 표시 장치(1)의 착용자에게 풍경 영상을 분명히 시인할 수 있게 하였다.
제3 실시예
제3 실시예는 수학식 1 및 2를 기초로 센서(60)로부터의 신호에 따라 연산 회로에서 조절 테이블을 작성하는 것을 예시한다. 후속하여, 작성된 조절 테이블을 기초로 영상의 시인성(가시성)이 임계치 이상이 되도록 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 광도를 자동으로 조절한다. 제3 실시예는 상기 실시예에서 이미 설명한 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음을 알아야 한다.
도 21은 자동 조절을 행하도록 구성된 제어부를 예시하는 블록도이다. 제어부는 수학식 1 및 2를 기초로 센서(60)의 광도 검출치와 그 검출치를 기초로 영상 표시부(10)의 광원의 광도를 결정하기 위한 전압과 조광 필터(40)의 투과율을 결정하기 위한 전압을 제어하는 회로 구성례를 가진다.
제어부(70)는 센서 전압 검출 회로(75)와, 영상 인식 처리 회로(76)와, 광원 전압 제어 회로(77)와, 조광 필터 전압 제어 회로(78)와, 연산 회로(79)를 포함한다. 센서 전압 검출 회로(75)는 표시 장치(1)의 센서(60)의 광도에 대응하는 신호전압값을 검출하고 그 검출 결과를 연산 회로(79)에 출력하도록 구성된다.
영상 인식 처리 회로(76)는 영상 데이터를 기초로 영상의 종류(예, 문자 영상, 사진 영상, 동화상 영상)를 인식하여, 그 인식한 영상 종류를 연산 회로(79)에 출력하도록 구성된다. 광원 전압 제어 회로(77)는 연산 회로(79)의 지령을 기초로 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압을 제어하도록 구성된다. 조광 필터 전압 제어 회로(78)는 연산 회로(79)의 지령을 기초로 조광 필터(40)의 구동 전압을 변경하여 조광 필터(40)의 투과율을 제어하도록 구성된다.
연산 회로(79)는 센서 전압 검출 회로(75)와 영상 인식 처리 회로(76)로부터의 입력 신호에 따라 수학식 1 및 2를 기초로 산출 연산을 수행하여 영상 표시부(10)의 광원의 최적의 구동 전압과 조광 필터(40)의 구동 전압을 산출하여 필요에 따라 조절 테이블을 작성하도록 구성된다. 연산 회로(79)는 작성된 조절 테이블을 기초로 광원 전압 제어 회로(77)와 조광 필터 전압 제어 회로(78)에 지령을 후속으로 내보내도록 구성된다. 광원 전압 제어 회로(77)는 영상 표시부(10)의 광원의 광도를 여러 단계로 자동으로 조절하도록 구성되며, 조광 필터 전압 제어 회로(78)는 조광 필터(40)의 투과율을 여러 단계로 자동으로 조절하도록 구성된다.
제8 실시예의 구성은 센서(60)로부터 외부 광의 광도(A)를 취득하여, 필요시 수학식 1 및 2를 기초로 조절 테이블을 작성하고 작성된 조절 테이블을 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 광도를 자동으로 조절한다. 이 구성은 외부 광의 다른 광도에 따른 방대한 수의 조절 테이블을 필요로 하지 않아서 제어부(70)의 저장 용량을 감소시킴은 물론 처리 회로를 소형화한다. 또한, 이 구성은 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 영상의 광도를 자동 조절하는 처리 속도를 크게 증가시킬 수 있다.
실시예 3-1
실시예 3-1은 표시 장치(1)가 도 21의 제어부(70)를 채용하는 점을 제외하고, 실시예 2-1과 유사한 방식으로 구성되었다. 구체적으로, 연산 회로(79)는 센서(60)로부터의 입력 신호값 및 영상 인식 처리 회로(76)로부터의 입력 신호값을 기초로 하여 외부 광에 가장 적합화된 시인성을 얻기 위해 조광 필터(40)의 구동 전압과 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압을 산출하였다. 후속으로, 연산 회로(79)는 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 휘도를 투과율과 휘도의 최적의 값으로 조절하였다. 연산 회로(79)가 수행한 연산은 도 19 및 도 20의 테이블 데이터를 참조하도록 프로그래밍된 것이다.
외부 광의 광도를 기초로 1000 룩스의 실내, 10000 룩스의 나무 그늘, 40000 룩스의 태양 아래에서 문자 영상을 표시하였다. 그 결과, 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 휘도가 자동으로 조절되었으며 표시된 문자 영상은 상기 3가지 상태에서 선명하게 시인되었음을 나타낸다.
실시예 3-2
실시예 3-2는 수학식 1 및 2에 "k=10"이 적용되었고 표시된 영상에 풍경 영상(256 계조)이 적용된 점을 제외하고 실시예 3-1과 유사한 방식으로 구성되었다.
외부 광의 광도를 기초로 1000 룩스의 실내, 10000 룩스의 나무 그늘, 40000 룩스의 태양 아래에서 풍경 영상이 표시되었다. 그 결과, 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 휘도가 자동으로 조절되었으며 표시된 풍경 영상은 상기 3가지 상태에서 선명하게 시인되었음을 나타낸다.
제4 실시예
제4 실시예는 영상 표시부에 영상을 표시하기 전에 조광 필터의 제어를 시작하는 예를 보여준다. 제4 실시예는 전술한 실시예에서 이미 설명한 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음을 알아야 한다.
사람의 눈은 소위 암순응(dark adaptation) 및 명순응(light adaptation) 등과 같이 다양한 레벨의 어두움과 밝음으로 조절될 수 있는 능력을 가진다. 암순응은 밝은 환경에서 어두운 환경으로 변화된 경우, 밝은 환경에서의 눈의 감도가 어두운 환경으로 신속하게 적합화되는 것을 가리킨다. 암순응은 동공의 대광 반사(pupillary light reflex(PLR) 또는 photopupillary reflex)와 망막의 감광도로부터 기인하는 것으로, 눈이 밝은 환경으로부터 어두움에 순응하는 데는 소정의 시간이 걸린다. 따라서, 착용자(피험자)가 밝은 장소에서 어두운 장소로 이동시, 착용자는 어두운 장소에서 주변 풍경을 인식하지 못할 수 있다.
착용자가 야외의 청명한 날씨에 표시 장치(1)를 계속 착용하는 경우, 조광 필터(40)가 계속 작동하여 눈으로 들어가는 고강도 광을 감소시킴으로써 착용자에게 양호한 영상 시인성을 제공한다. 그러나, 표시 장치(1)를 이따금 착용하는 피험자가 야외의 청명한 날씨에 장시간 머문 경우, 눈은 어두움에 순응하는 데 다소의 시간을 필요로 한다. 결국, 피험자는 조광 필터(40)가 활성화된 후 잠시 동안 영상을 분명하게 인식할 수 없다.
따라서, 표시 장치(1)는 다음과 같이 밝은 환경에서 때때로 표시 장치(1)를 착용하는 피험자에게 맞춰질 수 있다. 즉, 표시 장치(1)는 피험자가 표시 장치(1)를 사용하여 눈의 감각이 어둠에 적응되는 동안의 시간 내에 영상을 표시하지 않고 조광 필터(40)만을 작동시킬 때 표시 장치(1)의 전원을 스위치 온 하도록 격려하도록 구성된다. 표시 장치(1)는 눈이 어둠에 적응한 후에 영상을 표시하도록 구성된다. 이 실시예에서, 이러한 기능들은 표시 장치(1)의 제어부(70)에 결합될 수 있다.
피험자가 표시 장치(1)를 착용한 시점에 영상을 표시하지 않고 조광 필터(40)만을 제어하는 데 적절한 시간은 대략 1분일 수 있다. 이때의 조광 필터(40)의 투과율은 최소치에 가까운 값, 즉 2~5%의 범위에 있을 수 있다. 영상을 표시하지 않고 조광 필터(40)만을 제어하는 시간이 경과된 후, 외부 광의 광도를 기초로 한 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도는 피험자(착용자)가 영상을 분명히 시인할 수 있도록 최적치로 제어된다.
제4 실시예에서, 조광 필터(40)는 먼저 눈에 입사하는 외부 광을 차광하여 어두운 곳에 눈이 적응되는 타이밍에 영상을 표시하기 때문에, 사람의 눈의 암순응에 대처하여 화창한 여름 날씨와 같이 매우 밝은 환경에서 시인성을 향상시킨다.
실시예 4-1
실시예 4-1은 피험자가 표시 장치(1)를 장착하여 표시 장치(1)의 메인 스위치를 온 작동시켰을 때 5%의 투과율로 1분간 자동적으로 작동되도록 조광 필터(40)를 작동시키도록 프로그램밍된 것을 제외하고 실시예 3-1과 유사한 방식으로 구성되었다.
피험자(착용자)가 표시 장치(1)를 착용하고 표시 장치(1)의 메인 스위치를 온 작동시켰을 때, 조광 필터(40)는 즉시 작동되어 다소 짙은 선글래스로서 기능함으로써 외부 입사 광을 1분간 차단하였다. 1분 후, 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도가 조정된 상태로 사진 영상이 표시됨으로써 피험자는 영상을 분명히 인식할 수 있었다.
이에 대해, 피험자가 메인 스위치를 작동 온 시켰을 때 표시 장치(1)가 즉시 조광 필터(40)를 작동시키지 않도록 프로그래밍된 것을 제외하고, 피험자는 5000 룩스의 외부 광을 가지는 야외의 청명한 날씨에 표시 장치(1)를 착용하였음에 유의하라. 이 경우, 피험자가 스위치를 작동 온 시키고 일정 시간이 경과된 후, 외부 광의 광도를 기초로 하여 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도를 조절하는 것에 의해 얻어진 사진 영상을 표시하였다. 그 결과, 사진 영상은 피험자에게 10분간 잘 시인될 수 없었다.
제5 실시예
제5 실시에는 영상 표시부에 표시된 영상의 계조가 외부 광의 광도와 조광 필터(40)의 투과율을 기초로 변화되는 예를 예시한다. 제5 실시예는 전술한 실시예에서 이미 설명된 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음을 알아야 한다.
야외의 청명한 날씨와 같이 밝은 환경에서 표시 장치(1)를 착용한 피험자 각각이 표시된 영상을 분명히 보기 위해서는(양호한 시인성을 얻기 위해서는), 조광 필터(40)의 투과율을 크게 감소시키는 것이 필요할 수 있다. 예컨대, 시인성 실험이 논증한 바에 따르면, 사람의 눈은 조광 필터(40)의 투과율을 2% 정도로 하지 않으면 60000 룩스의 환경하에서는 일반 사진 영상을 시각적으로 인식할 수 없다.
이에 대해, 2%의 투과율의 조광 필터(40)에 의해, 피험자는 영상을 볼 수 있지만, 주변 환경을 보기가 곤란할 수 있는 데, 이는 피험자가 걷거나 영상을 보면서 작업을 수행함에 있어 문제가 생기게 할 수 있다. 한편, 과거에 행해진 시인성 실험이 논증한 바에 따르면, 60000 룩스의 환경에서 문자 영상이 표시되면, 피험자는 10%의 투과율의 조광 필터(40)에 의해 문자를 보거나 인식할 수 있었다. 10%의 투과율이면, 피험자는 보행이나 작업 수행에 지장이 없다.
문자 영상과 사진 영상 사이의 주요 차이점 중 하나는 계조수에 있는 데: 문자 영상은 2 계조수를 가지며 사진 영상은 256 계조수를 가진다. 계조수가 크면 영상의 콘트라스트를 낮춰서 시인성이 낮아진다. 시인성을 향상시키기 위해, 본 실시예의 표시 장치(1)의 제어부(70)는 외부 광의 광도(A)와 조광 필터(40)의 투과율을 기초로 영상 표시부(10)에 표시되는 영상의 감마치(gamma value)를 보정하도록 구성된 영상 보정 수단을 더 포함한다.
표시 장치(1)로 사진이나 그래픽 영상을 보는 목적이 보행중이거나 작업 지시를 확인하면서 지도에 의해 길을 찾는 것이면, 영상의 재현성은 의미가 없고, 사용자는 목적지까지의 루트의 지점이나 작업 지시의 요점을 확인하는 것만이 필요할 수 있다. 결과는 피험자가 사진 또는 그래픽의 콘트라스트를 매우 높게 한 후, 예컨대 256 계조를 3~5 계조로 낮추는 것에 의해 60000 룩스의 야외의 청명한 날씨 환경에서 목적지까지의 루트 상의 지점 또는 작업 지시의 요점을 인식할 수 있었음을 나타낸다.
도 21의 영상 인식 처리 회로(76)는 외부 광의 광도(A)와 조광 필터(40)의 투과율을 기초로 영상의 계조수를 변경시키는 기능을 가진다. 예컨대, 영상 인식 처리 회로(76)는, 외부 광의 광도(A)가 10000 룩스이고, 조광 필터(40)의 투과율이 10%이며, 원래의 영상이 256 계조를 가지는 경우, 256 계조를 10 계조로 낮출 수 있다. 대안적으로, 영상 인식 처리 회로(76)는 외부 광의 광도(A)가 60000 룩스이고, 조광 필터(40)의 투과율이 5%이고, 원래의 영상의 계조수가 256인 경우, 256 계조를 4 계조로 낮출 수 있다. 외부 광의 광도(A), 조광 필터(40)의 투과율 및 감소될 계조수는 테이블로서 저장될 수 있다.
본 구성은 사용자가 주변 환경을 볼 수 있게 하는 투과율 범위(5% 이상)를 가지는 조광 필터(40)에 의해 매우 밝은 외부 광의 환경에서 중간조 영상의 시인성을 향상시킴으로써 사용자에게 주변 환경은 물론 표시된 영상 모두의 시인성을 제공할 수 있다.
실시예 5-1
실시예 5-1은 표시 장치(2)가 외부 광의 휘도를 기초로 표시될 영상의 계조수를 변경하도록 프로그래밍 된 것을 제외하고 실시예 3-1과 유사한 방식으로 구성되었다.
도 22a에 예시된 사진은 표시 장치(1)를 착용한 피험자가 미리 정해진 휘도의 환경에서 파선원(D1)으로 둘러싸인 원래 사진(256 계조)의 일부를 인식할 수 있을 때 허용 가능한 것으로 판정되었다.
도면에 예시된 사진은 50000 룩스의 외부 광의 환경에서 센서(60)로부터의 신호를 기초로 원래 사진의 계조를 40 계조로 감소시킨 영상 인식 처리 회로(76)에 의해 획득된 것이다. 피험자는 5000 룩스의 외부 광을 갖는 야외의 청명한 날씨에 표시 장치(1)를 착용하였고 영상이 표시되었다. 표시된 영상은 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도가 조정된 상태로 얻어진 사진 영상이었고, 피험자는 파선원(D2)으로 둘러싸인 표시된 영상의 일부를 분명히 인식하고 볼 수 있었다.
또한, 비교를 위해, 도 22a에 예시된 사진 영상은 50000 룩스의 외부 광을 가지는 야외의 청명한 날씨 환경에서 표시된 것이다. 결과는 파선원(D1)으로 둘러싸인 표시된 영상의 부분에 표시된 것을 인식할 수 없었음을 나타낸다.
제6 실시예
도 6 실시예는, 제1 실시예의 것과 유사한 형상 및 구성을 가지고 있으므로, 도 1~5를 참조로 제6 실시예를 아래에 설명한다. 도 1은 제6 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 2는 착용자가 표시 장치를 장착한 모습을 나타낸 좌측면도이다. 도 3은 착용자가 표시 장치를 장착한 모습을 나타낸 상면도이다. 도 4는 제6 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 부분적으로 예시한 도면이다.
도 1~4를 참조하면, 제6 실시예에 따른 표시 장치(1)는 주로, 영상 표시부(10)와, 광학부(20)와, 도광판(30)과, 조광 필터(40)와, 하프 미러(50)와, 센서(60)와, 제어부(70)를 포함하고, 인간(착용자(100))의 머리 부분에 착용 가능한 헤드 마운트 표시 장치이다. 표시 장치(1)는 안경 장착식 장치의 형태를 가질 수 있다.
표시 장치(1)는 실질적으로 좌우 대칭인 방식으로 배치된 2쌍의 전방부(1a) 및 다리부(1b)로 형성되며, 각각 전방부(1a)와 다리부(1b)로 구성된 상기 2개의 쌍은 각각 좌측과 우측에 배치되어 있다. 전방부(1a)는 도광판(30)으로 구성될 수 있다. 영상 표시부(10), 광학부(20), 제어부(70) 등은 다리부(1b)에 내장될 수 있다. 도 4는 표시 장치(1)의 좌안용의 구성만을 예시하고 있지만, 우안용의 구성도 표시 장치(1)의 좌안용 구성과 유사할 수 있음을 알아야 한다.
표시 장치(1)는 조광 필터(40)를 통해 외부에서 입사되는 광(외부 영상)을 하프 미러(50)를 투과시키되 외부 영상을 영상 표시부(10)로부터의 영상에 중첩시켜 표시 장치(1)의 착용자(100)가 그 중첩된 영상을 시인할 수 있도록 구성된다. 이하, 표시 장치(1)의 구성 요소를 설명한다.
영상 표시부(10)는 광원으로부터 적색광, 녹색광 및 청색광을 포함하는 광을 발생시키고 해당 광을 산란시켜 그 산란광을 광학부(20)로 출사하도록 구성된 액정 표시 소자일 수 있다. 영상 표시부(10)가 액정 표시 소자인 경우, 액정 표시 소자는 영상 표시부(10)의 배면측에 백라이트(80)(영상 표시부(10)의 광원)를 구비한다. 제어부(70)는 백라이트(80)의 발광 광도를 제어하여 영상 표시부(10)에 표시될 영상의 광도(휘도)를 조절할 수 있다.
영상 표시부(10)에 표시될 영상은 표시 장치(1)의 외부로부터 유선이나 무선으로 공급될 수 있다. 대안적으로, 표시 장치(1)는 착탈 가능한 기억부(예, 메모리 카드)를 구비함으로써, 기억부를 통해 표시 장치(1)에 영상을 공급할 수 있다.
광학부(20)는 렌즈(21) 또는 미러(22)를 포함할 수 있고, 영상 표시부(10)로부터 출사된 광을 도광판(30)으로 유도하도록 구성된다.. 광학부(20)는 2개 이상의 렌즈를 포함할 수도 있고 프리즘 등을 포함할 수도 있다.
도광판(30)은 광학부(20)로부터 출사된 광을 내부면에서 반사시키고 해당 반사된 광을 하프 미러(50)로 안내하도록 구성된다. 도광판(30)은 광학부(20)로부터 출사된 광의 광 파장에 대하여 투과성을 갖는 수지 등으로 형성되어 있다. 하프 미러(50)는 도광판(30)으로부터의 광을 반사시키고 해당 반사된 광을 표시 장치(1)의 배면, 즉 착용자(100)의 눈(도 4에서는 좌안(100L))에 면한 표면으로 재유도하도록 구성된다.
조광 필터(40)는 외부에서 표시 장치(1)에 입사하는 광의 투과율을 변화시키도록 구성된다. 조광 필터(40)는 도광판(30)의 전면(착용자(100)의 눈의 반대측)에 착용자(100)의 시야를 커버하도록 배치될 수 있다. 조광 필터(40)는 일렉트로크로믹 소자로 구성될 수 있다. 일렉트로크로믹 소자는 가시광에 대하여 투과적인 유리 기판 상에 또는 플라스틱 기판 상에 형성될 수 있다. 조광 필터(40)로서 일렉트로크로믹 소자를 사용하는 것은 조광 필터(40)로서 액정 및 편광자를 사용하는 것에 비해 조광 필터(40)의 투과율이 전기적으로 제어될 수 있게 하고 조광 필터(40)의 투과율을 더 높게 증가시킴으로써 후술되는 관련 정보가 보이지 않는 것을 방지할 수 있다.
다음은 도 5를 참조하는 것으로 조광 필터(40)의 구조의 일례를 설명한다. 조광 필터(40)는 표시 기판(41) 상에 산화 티타늄 입자막(42) 및 표시층(43)을 형성하고, 이 결과물에 10 ㎛ 정도의 스페이서(44)를 통해 대향 기판(45)을 접합시키는 것으로 형성된 셀 구조를 가질 수 있다. 셀 구조 내에는 전해액으로서 예컨대, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라시아노보레이트가 봉입될 수 있다.
표시 기판(41)은 약 150 mm×80 mm 정도의 ITO 도전막을 가지는 박막 기판으로 형성될 수 있다. 산화 티타늄 입자막(42)은 예컨대, 표시 기판(41)에 산화 티타늄 나노입자 분산액을 스핀 코팅으로 도포하고, 이 결과물을 120℃에서 약 15분간 어닐링 처리를 행하는 것에 의해 형성될 수 있다.
표시층(43)은 다음과 같이 형성될 수 있다. 예컨대, 산화 티타늄 입자막(42)에 하기의 구조식(화학식 1)으로 표현되는 화합물인 1 wt% 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올 용액을 코팅액으로서 스핀 코팅으로 도포한다. 얻어진 결과물을 120℃에서 약 10분간 어닐링 처리함으로써 산화 티타늄 입자막(42)을 구성하는 산화 티타늄 입자 표면에 일렉트로크로믹 화합물이 흡착될 수 있도록 하는 것에 의해 표시층(43)을 형성한다.
조광 필터(40)는 제어부(70)에 의해 변경 가능한 조광 필터(40) 내부의 구성의 투과율, 위치 또는 크기를 포함하도록 구성된다. 조광 필터(40)의 이러한 구성은 대향 기판(45)으로서 높은 투과율을 가지는 박막 트랜지스터 어레이를 채용하는 것으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 착용자(100)의 시야는 다중 화소로 분할될 수 있고, 각각의 화소에 대해 박막 트랜지스터를 가지는 트랜지스터 어레이를 대향 기판(45)으로서 사용할 수 있다. 조광 필터(40)의 표시층(43)으로 공급되는 전력은 박막 트랜지스터들의 개별 제어로 제어될 수 있어서 표시층(43)의 투과율을 조광 필터(40)의 구성 요소의 선택적인 위치 또는 크기를 기초로 제어 가능하게 한다.
대안적으로, 대향 기판(45)은 착용자(100)의 시야에 대응하는 여러 영역(세그먼트)으로 분할될 수 있으며, 해당 세그먼트들은 개별 배선을 구비할 수 있다. 따라서, 표시층(43)의 투과율은 각각의 개별 배선으로 공급되는 전력을 제어함으로써 세그먼트 대 세그먼트 베이스로 변화될 수 있다. 이러한 기술은 박막 트랜지스터 어레이와 같은 고가의 구성 요소를 사용하지 않으므로 바람직할 수 있다.
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다시 도 1~4를 참조하면, 센서(60)는 표시 장치(1)의 착용자(100)의 시야 범위 내의 시각 정보를 수집하도록 구성된다. 센서(60)의 예로는 노트북, PC 또는 스마트폰에 내장된 콤팩트 CMOS(상보적 금속 산화물 반도체) 카메라가 있을 수 있다. 대안적으로, CCD(전하 결합 소자) 카메라를 센서(60)로 사용할 수도 있다. 센서(60)는 예컨대, 전방부(1a)에 부착될 수 있다. 센서(60)는 본 실시예에 따른 시각 정보 수집기의 대표적인 일례이다.
제어부(70)는 착용자(100)의 시각 정보를 처리하고 조광 필터(40)의 투과율을 조절하도록 구성될 수 있다. 제어부(70)는 전술한 기능 이외의 다양한 기능을 포함할 수 있다. 제어부(70)는 중앙 처리 장치(CPU), 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 주 메모리 등을 포함하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 제어부(70)의 각종 기능은 ROM 등에 기록된 프로그램이 주 메모리에 판독되고 해당 판독된 프로그램이 CPU에 의해 실행되는 것에 의해 실현될 수 있다. 제어부(70)의 CPU는 선택적으로 RAM으로부터 데이터를 독출하거나, RAM에 데이터를 저장할 수 있다 제어부(70)의 일부 또는 전부는 하드웨어만으로 실현될 수 있음을 알아야 한다. 대안적으로, 제어부(70)는 물리적으로 복수의 장치로 구성될 수 있다.
전원(90)은 영상 표시부(10), 조광 필터(40) 및 제어부(70) 등에 전력을 공급하도록 구성된다. 전원(90)은 버튼 전지 등일 수 있다. 영상 표시부(10)를 구동시키기 위한 전원(백라이트(80)를 구동시키기 위한 전원 포함)과 조광 필터(40)를 구동시키기 위한 전원으로서 동일한 전원(90)을 이용하는 것에 의해 표시 장치(1)의 크기와 중량을 감소시킬 수 있음을 알아야 한다. 전원(90)은, 전원(90)을 내장하는 대신에, 외장 전원을 가지도록 구성될 수 있음을 알아야 한다.
이어서, 도 23을 참조로 표시 장치(1)에 있어서의 대상 정보와 관련 정보를 아래에 설명한다. 대상 정보는 표시 장치(1)에 미리 설정되고(예컨대, 제어부(70)의 RAM에 등록됨), 관련 정보를 수신하게 되는 정보를 말한다. 관련 정보는 대상 정보와 관련되는 정보를 말한다. 대상 정보는 예컨대, 관련 정보가 표시 장치(1)에 영상으로서 공급되는 경우, 착용자(100)의 시야에 존재하는 시각 정보 중, 착용자(100)의 행동의 질을 향상시키거나 착용자(100)가 행동을 취하는 데 필요한 시간을 감소시키는 데 기여할 수 있는 정보로 간주될 수 있다.
예컨대, 착용자(100)가 소매점에서 일하고 있고 손님의 얼굴을 인식할 수 있는 표시 장치(1)가 손님의 과거 방문 기록 또는 손님의 기호를 영상으로 제공할 수 있는 경우, 착용자(100)는 효율적으로 손님을 접대할 수 있다. 이러한 경우, 대상 정보로서 "사람의 얼굴"을 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 도 23에 예시된 바와 같이, "사람의 얼굴"이 표시 장치(1)의 시야(200)에 존재하면, 표시 장치(1)는 "사람의 얼굴"을 대상 정보(300 또는 301)로서 인식한다. 이후, 표시 장치(1)는 "해당 손님의 과거 방문 기록 또는 기호"를 영상으로 표시할 수 있다.
대안적으로, 대상 정보로서 "제품의 바코드"를 등록해 두고, 해당 "제품의 바코드"가 착용자(100)의 시야(200)에 존재하면, 표시 장치(1)는 "제품의 바코드"를 대상 정보로서 인식한다. 이후, 표시 장치(1)는 "입하 날짜 및 시간, 예정 출하 날짜 및 시간, 예정 출하 목적지 등"을 관련 정보로서 표시할 수 있다.
통상, 바코드는 스캐너로 판독되고, 판독된 정보가 디스플레이에 표시된다. 그러나, 본 실시예의 표시 장치(1)는 바코드가 착용자(100)의 시야에 들어온 후에 바로 즉각적으로 바코드 관련 정보를 인식할 수 있다. 재고 조사가 효율적으로 향상될 수 있다.
도 23은 착용자(100)의 시야(200)의 상부 좌측 영역에 대상 정보(300) 및 관련 정보(400)가 존재하여, 또한, 착용자(100)의 시야(200)의 하부 우측 영역에 대상 정보(310) 및 관련 정보(410)가 존재하는 경우를 예시하고 있음에 유의하라. 그러나, 본 실시예는 상기 예에 한정되지 않는다. 대안적으로, 착용자(100)가 스스로 대상 정보를 설정할 수도 있고, 표시 장치(1)의 관리자(예, 소매업자를 통합하는 대표자)가 대상 정보를 설정할 수도 있다.
이어서, 다음의 예는 도 23~25를 참조로 대상 정보가 "사람의 얼굴"인 경우에 표시 장치(1)에 의해 수행되는 정보 처리 방법을 설명한다. 도 24는 정보 처리의 흐름을 예시하는 흐름도이고, 도 25는 제어부(70)의 기능 블록이다.
우선, S501 단계에서, 표시 장치(1)의 센서(60)는 표시 장치(1)의 착용자(100)의 시야 영역 내에 있는 시각 정보를 수집하고, 수집된 시각 정보를 제어부(70)에 송신한다. 예컨대, 센서(60)는 도 23의 시야(200) 내의 시각 정보를 수집하고, 수집된 시각 정보를 제어부(70)에 송신한다.
이어서, S502 단계에서, 제어부(70)의 시야 특정 수단(71)은 센서(60)가 수집한 시각 정보로부터 미리 설정된 대상 정보를 추출한다. 이어서, S503 단계에서, 제어부(70)의 시야 특정 수단(71)은 대상 정보가 존재하는 시야를 특정한다.
예컨대, 시야 특정 수단(71)은 센서(60)가 수집한 시각 정보로부터 도 23의 대상 정보(300)를 추출하고, 해당 대상 정보(300)가 존재하는 시야(300a)를 특정한다. 대안적으로, 시야 특정 수단(71)은 도 23의 대상 정보(310)를 추출하고, 해당 대상 정보(310)가 존재하는 시야(310a)를 특정한다. 대상 정보가 "사람의 얼굴"인 경우, 시야 특정 수단(71)은 예컨대, 제어부(70)의 ROM 등에 기록된 안면 인식 소프트웨어를 이용하여 대상 정보를 추출할 수 있다. 대안적으로, 착용자(100)의 시야(200)는 미리 복수의 화소로 분할될 수 있고, 시야 특정 수단(71)은 미리 각 화소의 어드레스를 기록하여 해당 시야를 특정할 수 있다.
대상 정보가 존재하는 시야를 특정하는 것은 센서(60)로 하여금 촬영한 영상 내에서 대상 정보가 존재하는 위치 정보를 특정하도록 하는 것을 나타냄에 유의하라. 구체적으로, 대상 정보가 "사람의 얼굴"인 경우, 센서(60)는 대상 정보가 존재하는 시야로서 사람의 얼굴의 윤곽에 인접한 직사각형 영역을 특정할 수 있다. 대안적으로, 대상 정보가 "바코드" 또는 "QR 코드(등록상표)"인 경우, 센서(60)는 대상 정보가 존재하는 시야로서 상기 코드에 인접한 장방형 영역 또는 정방형 영역을 특정할 수 있다. 대상 정보가 존재하는 시야는 관련 정보가 공급되는 시야 내의 위치 정보의 기준으로 이용될 수 있다.
S504 단계에서는 제어부(70)의 관련 정보 생성 수단(72)이 추출된 대상 정보와 관련되는 관련 정보를 검출하고, 착용자(100)에게 영상으로서 공급하기에 적절한 정보를 생성한다. 예컨대, 대상 정보가 "사람의 얼굴"인 경우, 관련 정보 생성 수단(72)은 추출된 사람의 얼굴의 특징점을 검출하고, 해당 검출된 특징점을 데이터베이스에 미리 축적된 대상 정보 및 안면 정보와 대조하여 인물을 특정한 후, 해당 특정된 인물에게 영상으로서 공급하기에 적절한 정보(방문 이력 또는 기호)를 생성한다.
사람의 얼굴의 특징점은 제어부(70)의 ROM 등에 기록된 안면 인식 소프트웨어를 이용하여 검출될 수 있다. 적절한 정보는 착용자의 행동의 질을 향상시키거나 착용자의 행동에 필요한 시간을 감소시키는 데 기여할 수 있는 정보를 가리킨다는 것에 유의하라. S503 단계는 S504 단계의 처리와 병행하여 처리될 수 있음에 유의하라.
S505 단계에서는 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)이 관련 정보가 영상으로서 공급되는 시야를 특정하되, 해당 시야가 대상 정보가 존재하는 시야와 적절한 위치 관계를 가지는 위치에 해당 시야를 특정한다. 적절한 위치 관계는 착용자가 공급되는 관련 정보가 대상 정보와 관련됨을 직감적으로 이해할 수 있게 하는 위치 관계를 가리킨다는 것에 유의하라. 구체적으로, "관련 정보가 공급되는 시야"는 가시성 및 시인성의 관점에서 적절한 크기 및 형태를 가지는 영역으로 정의되며, 해당 영역은 대상 정보가 존재하는 시야에 인접하거나 시야가 중첩되는 영역이다.
주목할 사항으로, 도 23이 나타내는 예에서, 영상 공급 수단(73)은 대상 정보(300)가 존재하는 시야(300a)와 일부가 중첩되는 시야로서 관련 정보가 공급되는 시야(400a)를 특정한다. 유사하게, 도 23이 나타내는 예에서, 영상 공급 수단(73)은 대상 정보(310)가 존재하는 시야(310a)와 일부가 중첩되는 시야로서 관련 정보가 공급되는 시야(410a)를 특정한다.
다음에, S506 단계에서, 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)은 관련 정보가 공급되는 시야와 일부 또는 전체가 중첩되며 관련 정보 이외의 시각 정보의 휘도 또는 밝기가 제어되는 영역(즉, 어두운 시각 정보를 착용자(100)에 시인시키는 시야)을 특정한다. 휘도가 제어되는 영역은 공급되는 관련 정보의 콘트라스트를 향상시킬 목적으로 결정된다. 따라서, 상기 영역은 관련 정보가 공급되는 시야와 일부 또는 전부가 중첩되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 휘도가 제어되는 영역은 관련 정보가 공급되는 시야와 일치할 수 있다.
주목할 사항으로, 도 23이 나타낸 예에서, 관련 정보가 공급되는 시야(400a)는 휘도가 제어되는 영역과 일치하고, 관련 정보(410)가 공급되는 시야(410a)는 휘도가 제어되는 영역과 일치한다. 즉, 도 23의 예는 관련 정보가 공급되는 시야(400a) = 휘도가 제어되는 영역이고, 관련 정보가 공급되는 시야(410a) = 휘도가 제어되는 영역임을 나타낸다.
다음에, S507 단계에서, 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)은 관련 정보를 착용자(100)의 시야 범위 내에 영상으로서 공급한다. S508 단계에서는 제어부(70)의 조광 수단(74)이 조광 필터(40)의 투과율을 제어하여, 휘도가 제어되는 영역(즉, 관련 정보가 공급되는 시야)에 존재하는 관련 정보 이외의 시각 정보를 해당 시각 정보의 원래의 휘도에 비해 어둡게 한다. S507 단계와 S508 단계의 처리는 대략 동시에 실행될 수 있다.
예컨대, 영상 공급 수단(73)은 관련 정보(400)를 도 23의 시야(400a)에 공급할 수 있다. 이어서, 조광 수단(74)은 휘도가 제어되는 영역(즉, 도 23의 시야(400a))에 존재하는 관련 정보(400) 이외의 시각 정보를 해당 시각 정보의 원래의 휘도보다 어둡게 한다. 관련 정보의 시인성이 유지되는 한, 휘도가 제어되는 영역에 존재하는 관련 정보(400) 이외의 시각 정보의 일부만을 해당 시각 정보의 원래의 휘도보다 어둡게 할 수 있음에 유의하라.
대안적으로, 영상 공급 수단(73)은 관련 정보(410)를 도 23의 시야(410a)에 공급할 수 있다. 이어서, 조광 수단(74)은 휘도가 제어되는 영역(즉, 도 23의 시야(410a))에 존재하는 관련 정보(410) 이외의 시각 정보를 해당 시각 정보의 원래의 휘도보다 어둡게 한다. 관련 정보의 시인성이 유지되는 한, 휘도가 제어되는 영역에 존재하는 관련 정보(410) 이외의 시각 정보의 일부만을 해당 시각 정보의 원래의 휘도보다 어둡게 할 수 있음에 유의하라.
조광 필터(40)의 투과율은 제어부(70)의 조광 수단(74)으로부터 조광 필터(40)에 정전압을 인가하는 시간을 기초로 조절될 수 있음에 유의하라. 즉, 조광 필터(40)의 투과율은 표시층(43) 내의 착색도(darkness of color)를 기초로 조절될 수 있다. 표시층(43) 내의 착색도는 정전압이 인가되는 시간에 따라 조광 필터(40)의 표시층(43)의 전하량(전류 누적 시간)을 제어하는 것에 의해 변화된다. 예컨대, 제어부(70)의 조광 수단(74)으로부터 조광 필터(40)에 2V의 정전압을 1.5초 동안 인가하는 것에 의해 조광 필터(40)의 투과율이 30%가 될 수 있는 반면, 제어부(70)의 조광 수단(74)으로부터 조광 필터(40)에 2V의 정전압을 5초 동안 인가하는 것에 의해 조광 필터(40)의 투과율이 10%가 될 수 있다. 인가하는 정전압, 정전압이 인가되는 시간 및 조광 필터(40)의 투과율 사이의 관계는 사양이 다르면 변한다는 것은 분명하다.
조광 필터(40)의 투과율은 시간에 따라 변할 수 있음에 유의하라. 따라서, 제어부(70)는 조광 필터(40)의 투과율을 검출하도록 구성된 투과율 검출기를 구비함으로써 제어부(70)의 조광 수단(74)이 투과율 검출기의 검출 결과를 기초로 조광 필터(40)의 투과율을 원하는 값으로 자동 수정할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 결국, 장시간 동일 주위 밝기가 동일한 표시 장치(1)는 시인성을 저하시키지 않고 영상을 표시할 수 있다. 투과율 검출기는 미리 정해진 시간 간격으로 투과율을 검출할 수 있으며, 제어부(70)는 미리 정해진 시간 간격으로 투과율을 자동 수정할 수 있다. 투과율 검출기로서는 포토다이오드를 예로 들 수 있다.
전술한 바와 같이, 표시 장치(1)에 있어서 관련 정보 이외의 시각 정보의 밝기를 제어함으로써 원래보다 밝은 관련 정보의 배경을 가지는 영상으로서 공급되는 관련 정보의 콘트라스트를 향상(증가)시킬 수 있다. 휘도는 관련 정보의 주변부에 대해서만 제어되며, 착용자(100)의 시야 전체를 어둡게 하도록 제어되는 것은 아니라는 것에 유의하라. 이것은 영상으로서 공급되는 관련 정보 이외의 시각 정보의 시인성의 저하를 억제할 수 있음은 물론, 착용자(100)의 전체 시야의 시인성을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 관련 정보의 주변부의 휘도를 제어하는 것은 대상 정보의 시야와 관련 정보가 공급되는 시야를 일부 또는 전체를 중첩시키는 것에 의해 표시 장치(1)의 착용자가 직관적으로 관련 정보가 대상 정보와 관련되는 것을 인지하게 할 수 있다.
또한, 어두운 시각 정보를 착용자에게 시인시키는 조광 필터의 시야의 위치, 면적 및 밝기는 조광 수단에 의해 전기적으로 제어될 수 있다. 이 구성은 시야 내에서 대상 정보의 위치 및 크기와 무관하게 그리고 배경의 휘도가 관련 정보가 공급되는 위치에서 높은 것에 무관하게 대상 정보와 관련 정보 모두를 시인 가능하게 할 수 있다.
착용자의 시야 내에서 대상 정보가 이동되는 경우, 대상 정보를 따르도록 관련 정보가 이동될 수도 있고 관련 정보가 일정 시간 경과 후 이동되지 않고 공급이 중단될 수도 있음에 유의하라.
제6 실시예의 제1 변형례
다음의 제6 실시예의 제1 변형례는 표시 장치(1)에 의해 수행되는 정보 처리 방법의 다른 예를 예시한다. 제6 실시예의 제1 변형례는 제6 실시예에서 이미 설명된 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음에 유의하라.
다른 예는 도 23~26을 참조로 대상 정보가 "사람의 얼굴"인 경우에 표시 장치(1)에 의해 수행되는 정보 처리 방법을 설명한다. 도 26은 정보 처리 절차를 나타낸 흐름도임에 유의하라.
제6 실시예의 제1 변형례는 제6 실시예와 유사하게 S501~S506의 모든 단계를 실행한다. 이어서, S601 단계에서, 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)은 휘도가 제어되는 영역의 휘도를 측정한다. 이어서, S602 단계에서, 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)은 S601 단계에서 측정된 휘도의 계측 결과를 기초로 관련 정보의 휘도를 결정한다.
관련 정보의 휘도(영상 휘도)는 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)이 백라이트(80)가 방출하는 광의 광도를 제어하도록 함으로써 조절될 수 있다. 다음은 백라이트(80)로서 LED(발광 다이오드)를 이용하여, PWM(펄스폭 변조) 조광을 행하는 예를 설명한다. 이 경우는 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)의 지령을 기초로 LED를 ON/OFF 하도록 펄스폭(듀티비)을 변경시키는 것에 의해 관련 정보의 휘도를 조절할 수 있게 한다.
휘도가 제어되는 영역의 휘도는 센서(60)(예, CMOS 카메라)가 검출한 화이트밸런스(white balance)를 기초로 측정될 수 있다. 센서(60)와는 별도로, 휘도가 제어되는 영역의 휘도를 측정하기 위한 광 센서(포토다이오드)가 추가로 제공될 수 있다.
이후, S507 단계에서, 제어부(70)의 영상 공급 수단(73)은 관련 정보를 S601 단계에서 결정된 휘도로 착용자(100)의 시야 범위 내에 영상으로서 공급한다. 이어서, S508 단계에서는 제어부(70)의 조광 수단(74)이 조광 필터(40)의 투과율을 제어하여, 관련 정보가 공급되는 시야에 존재하는 관련 정보 이외의 시각 정보를 해당 시각 정보의 원래의 휘도보다 어둡게 한다. 이때, 조광 수단(74)은 조광 필터(40)의 투과율을 관련 정보의 휘도 및 관련 정보가 공급되는 시야에 존재하는 관련 정보 이외의 시각 정보의 휘도를 기초로 하여 제어한다.
제6 실시예의 제1 변형례는 휘도가 제어되는 영역의 휘도를 측정하고, 그 측정 결과를 기초로 관련 정보의 휘도 및 휘도가 제어되는 영역의 조광 필터의 투과율을 제어한다. 이것은 휘도가 제어되는 영역의 휘도를 낮게 함과 동시에, 양호한콘트라스트가 확보될 수 있는 범위 내에서 관련 정보의 휘도를 다소 낮게 조절할 수 있게 함으로써, 관련 정보를 투영하기 위한 전력소비를 감소시키고 표시 장치(1)의 전지에 의한 연속 구동 시간을 길게 할 수 있다. 더욱이, 관련 정보의 휘도를 감소시키는 것은 표시 장치(1)를 장시간 착용한 착용자의 눈의 피로를 경감시킬 수 있다.
제6 실시예의 제2 변형례
다음의 제6 실시예의 제2 변형례는 대상 정보가 존재하는 시야와 인접하고 관련 정보가 공급되는 시야 영역을 특정하는 예를 예시한다. 제6 실시예의 제2 변형례는 제6 실시예 및 제6 실시예의 제1 변형례에서 이미 설명된 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음에 유의하라.
도 23에 나타낸 예에서, 영상 공급 수단(73)은 대상 정보가 존재하는 시야와 일부 중첩되는, 관련 정보가 공급되는 시야를 특정한다. 대신에, 제6 실시예의 제2 변형례에서 영상 공급 수단(73)은 대상 정보가 존재하는 시야와 인접되는, 관련 정보가 공급되는 시야를 특정할 수 있다.
예컨대, 도 27에 나타낸 예에서, 영상 공급 수단(73)은 대상 정보(300)가 존재하는 시야(300a)와 인접되는, 관련 정보(400)가 공급되는 시야(400a)를 특정한다. 유사하게, 도 27에 나타낸 예에서, 영상 공급 수단(73)은 대상 정보(310)가 존재하는 시야(310a)와 인접되는, 관련 정보(410)가 공급되는 시야(410a)를 특정한다.
제6 실시예의 제2 변형례에서, 영상 공급 수단(73)은 전술한 바와 같이 대상 정보가 존재하는 시야와 인접되는, 관련 정보가 공급되는 시야를 특정할 수 있다. 대상 정보가 존재하는 시야와 인접되는, 관련 정보가 공급되는 시야를 특정하는 것은 도 23의 예와 유사하게 표시 장치의 착용자가 직관적으로 관련 정보가 대상 정보와 관련됨을 인지할 수 있게 할 수 있다.
제7 실시예
다음의 제7 실시예는 센서로 하여금 외부 광의 광도를 모니터하고, 모니터링 결과를 제어부에 입력하여, 센서의 모니터링 결과와 제어부의 RAM 등에 미리 기록된 조절 테이블을 기초로 조광 필터의 투과율 및 영상의 광도를 자동 조절하는 예를 예시한다. 또한, 제7 실시예는 소정의 수학식을 기초로 조절 테이블을 간단하고 정확하게 작성하는 것을 예시한다. 제7 실시예는 제6 실시예 및 제6 실시예의 변형례에서 이미 설명된 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음에 유의하라.
제7 실시예의 표시 장치(2)는, 제7 실시예의 표시 장치(2)가 센서(60) 대신에 센서(60A)를, 제어부(70) 대신에 제어부(70A)를 포함한다는 점에서 제6 실시예의 표시 장치(1)와 다르다.
제7 실시예의 표시 장치(2)에 채용된 센서(60A)는 외부 광의 광도(표시 장치(2)의 주변 휘도)를 검출하도록 구성된 광도 검출기이다. 광도를 측정하는 물리량으로서는 조도와 휘도가 있으며, 제7 실시예에서는 센서(60A)로서 조도 센서 또는 휘도 센서를 채용한다. 센서(60A)의 구체적 예는 포토다이오드 등일 수 있다. 센서(60A)는 예컨대, 전방부(1a)에 부착될 수 있다.
도 28은 외부 광의 광도(A), 조광 필터(40)에 의해 감소되는 투과광의 광도(B) 및 영상 표시부(10)로부터 보내진 영상의 광도(C) 사이의 관계를 보여준다. 상기 관계는 투과광의 광도(B)보다 영상의 광도(C)를 높게 할수록 표시되는 영상의 명료도 또는 선명도가 향상될 수 있음을 나타낸다. 투과광의 광도(B)가 너무 낮으면 주변 실상의 시인성이 저하될 수 있음을 알아야 한다.
표시 장치(2)에서는 도 29에 예시된 바와 같이, 센서(60A)로 외부 광의 광도(A)를 모니터링하고, 그 모니터링 결과를 제어부(70A)에 입력한다. 그러면, 제어부(70A)는 센서(60A)의 모니터링 결과와 제어부(70A)의 RAM에 미리 기록된 조절 테이블을 기초로, 조광 필터(40)의 투과율(투과광의 광도(B)를 조절함)과 영상 표시부(10)의 영상 휘도(영상의 광도(C))를 동시에 자동으로 조절한다.
조광 필터(40)의 투과율은 제어부(70A)로부터 조광 필터(40)에 정전압을 인가하는 시간을 기초로 조절될 수 있다. 즉, 조광 필터(40)의 투과율은 표시층(43)의 착색도(darkness of color)를 기초로 조절될 수 있다. 표시층(43)의 착색도는 정전압을 인가하는 시간에 따라 조광 필터(40)의 표시층(43)의 전하량(전류 누적 시간)을 제어하는 것에 의해 변경된다.
도 30은 조광 필터(40)의 투과율의 변화를 예시하는 그래프이다. 도 30은 2V의 정전압의 인가에 의해 조광 필터(40)의 표시층(43)이 발색되는 예를 나타낸다. 도 30으로부터 분명한 바와 같이, 조광 필터(40)에 2V의 정전압을 2초간 인가함으로써 조광 필터(40)의 투과율을 30%로 감소시킬 수 있다. 유사하게, 조광 필터(40)에 2V의 정전압을 5초간 인가함으로써 조광 필터(40)의 투과율을 10%로 감소시킬 수 있다.
조광 필터(40)의 투과율은 시간에 따라 변화될 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 제어부(70A)는 바람직하게는 조광 필터(40)의 투과율을 검출하도록 구성된 투과율 검출기를 구비함으로써, 제어부(70A)는 투과율 검출기의 검출 결과를 기초로 조광 필터(40)의 투과율을 원하는 값으로 자동으로 수정할 수 있다. 이에 따라, 장시간 동일한 주변 휘도를 가지는 표시 장치(2)는 시인성을 저하시키지 않고 영상을 표시할 수 있다. 투과율 검출기는 미리 정해진 시간 간격으로 투과율을 검출할 수 있고, 제어부(70A)는 미리 정해진 시간 간격으로 투과율을 자동으로 수정할 수 있다. 투과율 검출기의 예는 포토다이오드일 수 있다.
영상 표시부(10)의 영상 휘도(영상의 광도(C))는 백라이트(80)가 방출하는 광의 광도를 제어부(70A)로 제어하는 것에 의해 조절될 수 있다. 다음은 백라이트(80)로서 LED(발광 다이오드)를 이용하여, PWM(펄스폭 변조) 조광을 행하는 예를 설명한다. 이 경우는 제어부(70A)의 지령을 기초로 LED를 ON/OFF 하도록 펄스폭(듀티비)을 변경시키는 것에 의해 관련 정보의 휘도를 조절할 수 있게 한다.
다음은 조광 필터(40)의 투과율 및 영상 표시부(10)의 영상 휘도를 조절하는 예를 설명한다.
본 발명자들은 하기의 수학식 1 및 2를 유도했다. 이하에서는 수학식 1 및 2를 도출하는 방법과 수학식 1 및 2의 기술적 의의를 주로 설명한다.
(수학식 1) T=(C×k)/(D×A)
(수학식 2) D=-log((Lmax-L0)/(Lmax-Lmin))
상기 수학식 1 및 2에서, T는 조광 필터(40)의 투과율, C는 영상의 광도, A는 표시 장치(2)의 입사면에 입사된 외부 광의 광도, Lmax는 시인성 레벨의 최대치, Lmin은 시인성 레벨의 최소치, L0는 시인성 레벨의 임계치, 그리고 k는 영상 계수를 지시한다.
도 28에 예시된 표시 장치(2)를 착용한 피험자에 대해 다양한 휘도 조건의 외부 광 환경에서 시인성의 관능 평가를 수행하였다. 각 피험자의 시인성은 조광 필터(40)의 투과율을 변경하는 것에 의해 문자 영상과 사진 영상에 대하여 1~5 단계의 스케일로 평가하였다.
도 14는 시인성의 관능 평가의 결과를 나타낸 그래프이다. 도 14는 조광 필터(40)의 투과율을 5%, 10% 및 15%로 변경하는 것으로 얻어진 120000 룩스의 외부 광의 환경에서의 표시 장치(2)를 착용한 피험자의 문자 영상 시인성의 결과를 나타낸다. 그래프의 종축은 영상의 시인성 레벨을 지시하고, 그래프의 횡축은 영상의 광도를 지시한다.
도 14에 예시된 바와 같이, 영상의 광도가 높을수록 영상의 시인성이 높아지는 것으로 나타나고, 조광 필터(40)의 투과율을 낮게 하는 것으로 외부 광을 차폐할수록 영상의 시인성이 높아지는 것으로 나타난다. 상기 결과는 영상의 시인성이 도 28에 표현된 투과광의 광도(B)와 영상의 광도(C)의 비율에 따라 변할 수 있음을 나타낸다.
영상의 광도(C)(영상 광량)와 투과광의 광도(B)(표시 장치(2)를 투과한 후의 외부 광의 광도)의 광도비는 "광도비= 영상의 광도(C)/투과광의 광도(B)"로 정의된다. 각각의 광도(B, C)는 조도 센서 또는 휘도 센서로 측정하였고, 조도 센서 또는 휘도 센서로 측정한 측정치는 각각의 광도로 정의되었음을 알아야 한다. 또한, 영상의 광도는 백색 솔리드 영상(solid image)의 광도로서 정의되었다.
도 15는 도 14의 결과를 광도비에 대한 영상의 시인성 레벨로서 재작성한 그래프이다. 도 15에 예시된 바와 같이, 조광 필터(40)의 각 투과율(5%, 10%, 15%)에서의 시인성 레벨은 동일 곡선 상에 작성하여 시인성 레벨이 광도비를 기초로 특유하게 결정됨을 보여준다.
또한, 1000~50000 룩스의 외부 광의 환경하에서 유사한 평가를 수행하였다. 그 결과, 1000~5000 룩스의 외부 광의 범위 내의 임의의 휘도 하에서 조광 필터(40)의 개별 투과율에서의 시인성 레벨은 시인성 레벨과 광도의 동일한 곡선 상에 존재하여 시인성 레벨은 광도비를 기초로 결정됨을 나타내는 것으로 예시하고 있다.
또한, 도 16에 예시된 바와 같이, 문자 영상과 같이 2계조(흑백)로 구성된 영상과 다중 계조로 구성된 영상은 광도비에 대한 영상의 시인성 곡선이 상이하다. 그 결과, 시인성 향상을 위해 광도비는 중간 계조로 구성된 영상에 대해 증가될 필요가 있음을 나타낸다.
다음의 수학식 3 및 4는 시인성의 관능 평가의 결과를 기초로 도 14 및 도 15의 그래프로부터 도출된 것이다.
(수학식 3) L= Lmax-(Lmax-Lmin)×exp(-k×광도비)
(수학식 4) 광도비= C/(A×T)
상기 수학식 3 및 4에서, T는 조광 필터(40)의 투과율, C는 영상의 광도, A는 표시 장치(2)의 입사면에 입사된 외부 광의 광도, L은 시인성 레벨, Lmax는 시인성 레벨의 최대치, Lmin은 시인성 레벨의 최소치, L0는 시인성 레벨의 임계치, 그리고 k는 영상 계수를 지시한다.
영상의 시인성이 0인 임계치(L)는 시인성 레벨(L)에 적용되는 값으로서 수학식 3 및 4를 기초로 선택됨으로써 시인성에 필요한 조광 필터(40)의 투과율을 구할 수 있다. 얻어진 결과는 전술한 수학식 1 및 2이다.
전술한 수학식 1 및 2에서의 영상의 광도(C)는 눈과 마주하는 도광판(30)의 표면에서의 광도 검출기의 검출치를 나타낸다. 그러나, 광도 검출기가 눈을 방해하면, 눈과 마주하는 도광판(30)의 표면에 광도 검출기를 항상 배치하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 도 17에 예시된 바와 같이 광도 검출기는 전체면에 백색 솔리드 영상을 표시할 때 눈과 마주하는 도광판(30)의 해당 표면에 미리 광도 검출기를 설치하여, 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압과 광도 검출기의 검출치 사이의 관계를 측정하였다. 상기 예에서 광도 검출기로서는 조도 센서가 적절할 수 있지만, 대신에 휘도 센서를 사용할 수도 있음을 알아야 한다.
결국, 눈과 마주하는 도광판(30)의 표면에 광도 검출기를 설치하지 않더라도, 광원의 구동 전압의 값을 기초로 영상 표시부(10)의 영상의 광도(C)의 값을 산출할 수 있다. 구체적으로, 연산 회로는 도 17을 테이블 데이터로서 사용하여 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압을 기초로 영상 표시부(10)의 영상의 광도(C)를 산출할 수 있다. 도 17의 테이블 데이터를 작성하는 경우, 외부 광의 광도를 검출하도록 구성된 센서(60A)와 동일한 센서를 사용할 필요가 있음을 알아야 한다.
전술한 수학식 1 및 2에서 영상의 시인성은 1~5 레벨 또는 1~10 레벨의 스케일일 수 있다. 예컨대, 1~5 레벨의 스케일의 영상 시인성에서 최대치는 "5"일 수 있고, 최소치는 "1"일 수 있다. 영상의 시인성의 바람직한 임계치는 최대치의 약 80%일 수 있지만, 1~5 레벨의 바람직한 임계치는 "4"일 수 있다.
수학식 1 및 2에서 영상 계수(k)는 표시될 영상을 기초로 결정되며; 문자 영상에 대한 바람직한 영상 계수(k)는 15~50의 범위에 있을 수 있고; 사진 영상에 대한 바람직한 영상 계수(k)는 5~15의 범위에 있을 수 있다.
조광 필터(40)의 투과율을 결정하기 위한 조절 테이블은 전술한 수학식 1 및 2에 의해 간단하고 정확하게 작성됨으로써 광도 검출기의 검출치와 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압값의 행렬을 형성할 수 있다. 따라서, 영상의 시인성이 개선될 수 있다.
수학식 1 및 2에 의해 산출된 조광 필터(40)의 투과율에 대한 값이 ±20%의 범위 내에서 증감되더라도 시인성에는 영향이 없었다. 따라서, 작성된 조절 테이블에서 조광 필터(40)의 투과율은 수학식 1 및 2로 산출된 값과 완전히 일치할 필요는 없으며, 수학식 1 및 2로 산출된 투과율에 대하여 ±20%의 오차의 범위가 조광 필터(40)의 투과율로 적절할 수 있다.
실시예 7-1
실시예 7-1에서는 다음의 조건을 기초로 도 28의 구성을 가지는 표시 장치(2)를 제작하였다.
-표시 장치 본체(전방부(1a) 및 다리부(1b)): MOVERIO BT-200(Seiko Epson 사 제품)
-조광 필터(40): 도 30의 특성을 가지는 일렉트로크로믹 소자
-센서(60A): 아날로그 조도 센서 IC(ROHM사 제품인 BH1600FVC)
-표시된 영상: 백색 문자 영상(20 포인트 문자)
영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압치로부터 환산된 센서(60A)의 신호 전압값으로서 도 17의 테이블 데이터를 작성하도록 광도 검출기로서의 센서(60A)와 동일한 센서를 이용하여 수학식 1 및 2를 기초로 A=센서(60A)의 신호 전압값, Lmax=5, Lmin=1, L0=4, k=40 및 C=광도를 획득하였다. 작성된 조광 필터(40)의 투과율의 조절 테이블(도 18)은 외부 광의 광도(센서 신호(60A)의 전압값)와 영상의 광도(영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압값)의 행렬로 구성되어 있다. 조절 테이블(도 18)은 도 29에 예시된 제어부(70A)의 조절 테이블로서 사용하였다. 도 18에서 EC 구동 전압은 조광 필터(40)의 구동 전압이다.
도 19는 시판 조도계(Konica Minolta사 제품)로 측정한 외부 광과 센서(70A)의 출력 전압값 사이의 관계를 예시한다. 도 20은 일렉트로크로믹 소자로 구동된 조광 필터(40)의 구동 전압과 조광 필터(40)의 투과율 사이의 관계를 예시한다. 도 19 및 도 20에 예시된 이들 테이블 데이터는 제어부(70A) 내에도 사용될 수 있다.
도 29에 예시된 제어부(70A)를 갖춘 표시 장치(2)를 이용하여 10000 룩스의 야외 환경에서 문자 영상을 표시하였다. 문자 영상은 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)를 활성화하도록 작성된 도 18의 조절 테이블을 기초로 조절되어 야외에 표시되었다. 이것은 문자 영상이 표시 장치(2)의 착용자에게 분명히 시인될 수 있게 하였다.
실시예 7-2
실시예 7-2는 수학식 1 및 2에 "k=10"을 적용하고 표시된 영상에 풍경 영상(256 계조)을 적용한 것을 제외하고는 실시예 7-1과 유사한 방식으로 구성되어 있다.
조절 테이블은 실시예 7-1과 유사하게 작성하였다. 도 29에 예시된 제어부(70A)를 갖춘 표시 장치(2)를 이용하여 풍경 영상을 표시하였다. 풍경 영상은 작성한 조절 테이블을 기초로 제어를 하여 10000 룩스의 야외 환경에서 표시하였다. 이것은 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)를 작동시켜 표시 장치(2)의 착용자에게 풍경 영상을 분명히 시인할 수 있게 하였다.
제8 실시예
제8 실시예는 수학식 1 및 2를 기초로 센서(60A)로부터의 신호에 따라 연산 회로에서 필요한 조절 테이블을 작성하는 것을 예시한다. 후속하여, 작성된 조절 테이블을 기초로 영상의 시인성(가시성)이 임계치 이상이 되도록 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 광도를 자동으로 조절한다. 제8 실시예는 상기 실시예 및 변형례에서 이미 설명한 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음을 알아야 한다.
도 21은 자동 조절을 행하도록 구성된 제어부를 예시하는 블록도이다. 제어부는 수학식 1 및 2를 기초로 센서(60A)의 광도 검출치와 그 검출치를 기초로 영상 표시부의 광원의 광도를 결정하기 위한 전압과 조광 필터(40)의 투과율을 결정하기 위한 전압을 제어하는 회로 구성예를 가진다.
제어부(70A)는 센서 전압 검출 회로(75)와, 영상 인식 처리 회로(76)와, 광원 전압 제어 회로(77)와, 조광 필터 전압 제어 회로(78)와, 연산 회로(79)를 포함한다. 센서 전압 검출 회로(75)는 표시 장치(2)의 센서(60A)의 광도에 대응하는 신호 전압값을 검출하고 그 검출 결과를 연산 회로(79)에 출력하도록 구성된다.
영상 인식 처리 회로(76)는 영상 데이터를 기초로 영상의 종류(예, 문자 영상, 사진 영상, 동화상 영상)를 인식하여, 그 인식한 영상 종류를 연산 회로(79)에 출력하도록 구성된다. 광원 전압 제어 회로(77)는 연산 회로(79)의 지령을 기초로 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압을 제어하도록 구성된다. 조광 필터 전압 제어 회로(78)는 연산 회로(79)의 지령을 기초로 조광 필터(40)의 구동 전압을 변경하여 조광 필터(40)의 투과율을 제어하도록 구성된다.
연산 회로(79)는 센서 전압 검출 회로(75)와 영상 인식 처리 회로(76)로부터의 입력 신호에 따라 수학식 1 및 2를 기초로 산출 연산을 수행하여 영상 표시부(10)의 광원의 최적의 구동 전압과 조광 필터(40)의 구동 전압을 산출하여 필요에 따라 조절 테이블을 작성하도록 구성된다. 연산 회로(79)는 작성된 조절 테이블을 기초로 광원 전압 제어 회로(77)와 조광 필터 전압 제어 회로(78)에 지령을 후속으로 내보내도록 구성된다. 광원 전압 제어 회로(77)는 영상 표시부(10)의 광원의 광도를 여러 단계로 자동으로 조절하도록 구성되며, 조광 필터 전압 제어 회로(78)는 조광 필터(40)의 투과율을 여러 단계로 자동으로 조절하도록 구성된다.
제8 실시예의 구성은 센서(60A)로부터 외부 광의 광도(A)를 취득하여, 필요시 수학식 1 및 2를 기초로 조절 테이블을 작성하고 작성된 조절 테이블을 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 광도를 자동으로 조절한다. 이 구성은 외부 광의 다른 광도에 따른 방대한 수의 조절 테이블을 필요로 하지 않아서 제어부(70A)의 저장 용량을 감소시킴은 물론 처리 회로를 소형화한다. 또한, 이 구성은 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 영상의 광도를 자동 조절하는 처리 속도를 크게 증가시킬 수 있다.
실시예 8-1
실시예 8-1은 표시 장치(2)가 도 21의 제어부(70A)를 채용하는 점을 제외하고는, 실시예 7-1과 유사한 방식으로 구성되었다. 구체적으로, 연산 회로(79)는 센서(60A)로부터의 입력 신호값 및 영상 인식 처리 회로(76)로부터의 입력 신호값을 기초로 하여 외부 광에 가장 적합화된 시인성을 얻기 위해 조광 필터(40)의 구동 전압과 영상 표시부(10)의 광원의 구동 전압을 산출하였다. 후속으로, 연산 회로(79)는 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 휘도를 투과율과 휘도의 최적의 값으로 조절하였다. 연산 회로(79)가 수행한 연산은 도 19 및 도 20의 테이블 데이터를 참조하도록 프로그래밍된 것임에 유의하라.
외부 광의 광도를 기초로 1000 룩스의 실내, 10000 룩스의 나무 그늘, 40000 룩스의 작열하는 태양 아래에서 문자 영상을 표시하였다. 그 결과, 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 휘도가 자동으로 조절되었으며 표시된 문자 영상은 상기 3가지 상태에서 선명하게 시인되었음을 나타낸다.
실시예 8-2
실시예 8-2는 수학식 1 및 2에 "k=10"이 적용되었고 표시된 영상에 풍경 영상(256 계조)이 적용된 점을 제외하고는 실시예 8-1과 유사한 방식으로 구성되었다.
외부 광의 광도를 기초로 1000 룩스의 실내, 10000 룩스의 나무 그늘, 40000 룩스의 작열하는 태양 아래에서 풍경 영상이 표시되었다. 그 결과, 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상의 휘도가 자동으로 조절되었으며 표시된 풍경 영상은 상기 3가지 상태에서 선명하게 시인되었음을 나타낸다.
제9 실시예
제9 실시예는 영상 표시부(10)에 영상을 표시하기 전에 조광 필터(40)의 제어를 시작하는 예를 보여준다. 제9 실시예는 전술한 실시예 및 변형례에서 이미 설명한 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음을 알아야 한다.
사람의 눈은 소위 암순응(dark adaptation)과 명순응(light adaptation)과 같이 다양한 레벨의 어두움과 밝음으로 조절될 수 있는 능력을 가진다. 암순응은 밝은 환경에서 어두운 환경으로 변화된 경우, 밝은 환경에서의 눈의 감도가 어두운 환경으로 신속하게 적합화되는 것을 가리킨다. 암순응은 동공의 대광 반사(pupillary light reflex(PLR) 또는 photopupillary reflex)와 망막의 감광도로부터 기인하는 것으로, 눈이 밝은 환경으로부터 어두움에 순응하는 데는 소정의 시간이 걸린다. 따라서, 착용자(피험자)가 밝은 장소에서 어두운 장소로 이동시, 착용자는 어두운 장소에서 주변 풍경을 인식하지 못할 수 있다.
피험자가 야외의 청명한 날씨에 표시 장치(2)를 계속 착용하는 경우, 조광 필터(40)가 계속 작동하여 눈으로 들어가는 고강도 광을 감소시킴으로써 착용자에게 양호한 영상 시인성을 제공한다. 그러나, 표시 장치(2)를 이따금 착용하는 피험자가 야외의 청명한 날씨에 장시간 머문 경우, 눈은 어두움에 순응하는 데 다소의 시간을 필요로 한다. 결국, 피험자는 조광 필터(40)가 활성화된 후 잠시 동안 영상을 분명하게 인식할 수 없다.
따라서, 표시 장치(2)는 다음과 같이 밝은 환경에서 때때로 표시 장치(2)를 착용하는 피험자에게 맞춰질 수 있다. 즉, 표시 장치(2)는 피험자가 표시 장치(2)를 사용하여 눈의 감각이 어둠에 적응되는 동안의 시간 내에 영상을 표시하지 않고 조광 필터(40)만을 작동시킬 때 표시 장치(2)의 전원을 스위치 온 하도록 격려하도록 구성된다. 표시 장치(2)는 눈이 어둠에 적응한 후에 영상을 후속으로 표시하도록 구성된다. 이 실시예에서, 이러한 기능들은 표시 장치(2)의 제어부(70A)에 결합될 수 있다.
피험자가 표시 장치(2)를 착용한 시점에 영상을 표시하지 않고 조광 필터(40)만을 제어하는 데 적절한 시간은 대략 1분일 수 있다. 이때의 조광 필터(40)의 바람직한 투과율은 최소치에 가까운 값, 즉 2~5%의 범위에 있을 수 있다. 영상을 표시하지 않고 조광 필터(40)만을 제어하는 시간이 경과된 후, 외부 광의 광도를 기초로 한 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도는 피험자(착용자)가 영상을 분명히 시인할 수 있도록 최적치로 제어된다.
제9 실시예에서, 조광 필터(40)는 먼저 눈에 입사하는 외부 광을 차광하여 어두운 곳에 눈이 적응되는 타이밍에 영상을 표시하도록 기능하기 때문에, 사람의 눈의 암순응에 대처하여 화창한 여름 날씨와 같이 매우 밝은 환경에서 시인성을 향상시킨다.
실시예 9-1
실시예 9-1은 피험자가 표시 장치(2)를 장착하여 표시 장치(2)의 메인 스위치를 온 작동시켰을 때 5%의 투과율로 1분간 자동적으로 작동되도록 조광 필터(40)를 작동시키도록 프로그램밍된 것을 제외하고는 실시예 8-1과 유사한 방식으로 구성되었다.
피험자(착용자)가 표시 장치(2)를 착용하고 표시 장치(2)의 메인 스위치를 온 작동시켰을 때, 조광 필터(40)는 즉시 작동되어 다소 짙은 선글래스로서 기능함으로써 외부 입사 광을 1분간 차단하였다. 1분 후, 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도가 조정된 상태로 사진 영상이 표시되었다. 이것은 피험자가 영상을 분명히 시인할 수 있게 하였다.
이에 대해, 피험자가 메인 스위치를 작동 온 시켰을 때 표시 장치(2)가 즉시 조광 필터(40)를 작동시키지 않도록 프로그래밍된 것을 제외하고, 피험자는 상기와 유사하게 5000 룩스의 외부 광을 가지는 야외의 청명한 날씨에 표시 장치(2)를 착용하였음에 유의하라. 이 경우, 피험자가 스위치를 작동 온 시키고 일정 시간이 경과된 후, 외부 광의 광도를 기초로 하여 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도를 조절하는 것에 의해 얻어진 사진 영상을 표시하였다. 그 결과, 사진 영상은 피험자에게 10분간 잘 시인될 수 없었다.
제10 실시예
제10 실시에는 영상 표시부에 표시된 영상의 계조가 외부 광의 광도와 조광 필터(40)의 투과율을 기초로 변화되는 예를 예시한다. 제10 실시예는 전술한 실시예 및 변형례에서 이미 설명된 것과 동일한 구성 요소의 예시를 적절히 생략할 수 있음을 알아야 한다.
야외의 청명한 날씨와 같이 밝은 환경에서 표시 장치(2)를 착용한 피험자 각각이 표시된 영상을 분명히 보기 위해서는(양호한 시인성을 얻기 위해서는) 조광 필터(40)의 투과율을 크게 감소시키는 것이 필요할 수 있다. 예컨대, 과거에 수행된 시인성 실험이 논증한 바에 따르면, 사람의 눈은 조광 필터(40)의 투과율을 2% 정도로 하지 않으면 60000 룩스의 환경하에서는 일반 사진 영상을 시각적으로 인식할 수 없다.
이에 대해, 2%의 투과율의 조광 필터(40)에 의해, 피험자는 영상을 볼 수 있지만, 주변 환경을 보기가 곤란할 수 있는 데, 이는 피험자가 영상을 보면서 걷거나 작업을 수행함에 있어 문제가 생기도록 할 수 있다. 한편, 과거에 행해진 시인성 실험이 논증한 바에 따르면, 60000 룩스의 환경에서 문자 영상이 표시되면, 피험자는 10%의 투과율의 조광 필터(40)에 의해 문자를 보거나 인식할 수 있었다. 10%의 투과율이면, 피험자는 보행이나 작업 수행에 지장이 없다.
문자 영상과 사진 영상 사이의 주요 차이점 중 하나는 계조수에 있는 데: 문자 영상은 2 계조수를 가지며 사진 영상은 256 계조수를 가진다. 계조수가 크면 영상의 콘트라스트를 낮춰서 시인성이 낮아진다. 시인성을 향상시키기 위해, 본 실시예의 표시 장치(2)의 제어부(70A)는 외부 광의 광도(A)와 조광 필터(40)의 투과율을 기초로 영상 표시부(10)에 표시되는 영상의 감마치를 보정하도록 구성된 영상 보정 수단을 더 포함한다.
표시 장치(2)로 사진이나 그래픽 영상을 보는 목적이 보행중이거나 작업 지시를 확인하면서 지도에 의해 길을 찾는 것이면, 영상의 재현성은 의미가 없고, 사용자는 목적지까지의 루트의 지점이나 작업 지시의 요점을 확인하는 것만이 필요할 수 있다. 결과는 피험자가 사진 또는 그래픽의 콘트라스트를 매우 높게 한 후, 예컨대 256 계조를 3~5 계조로 낮추는 것에 의해 6000 룩스의 야외의 청명한 날씨 환경에서 목적지까지의 루트 상의 지점 또는 작업 지시의 요점을 인식할 수 있었음을 나타낸다.
도 21의 영상 인식 처리 회로(76)는 외부 광의 광도(A)와 조광 필터(40)의 투과율을 기초로 영상의 계조수를 변경시키는 기능을 가진다. 예컨대, 영상 인식 처리 회로(76)는, 외부 광의 광도가 10000 룩스이고, 조광 필터(40)의 투과율이 10%이며, 원래의 영상이 256 계조를 가지는 경우, 256 계조를 10 계조로 낮출 수 있다. 대안적으로, 영상 인식 처리 회로(76)는 외부 광의 광도가 60000 룩스이고, 조광 필터(40)의 투과율이 5%이고, 원래의 영상의 계조수가 256인 경우, 256 계조를 4 계조로 낮출 수 있다. 외부 광의 광도(A), 조광 필터(40)의 투과율 및 감소될 계조수는 테이블로서 저장될 수 있다.
본 구성은 사용자가 주변 환경을 볼 수 있게 하는 투과율 범위(5% 이상)를 가지는 조광 필터(40)에 의해 매우 밝은 외부 광의 환경에서 중간조 영상의 시인성을 향상시킴으로써 사용자에게 주변 환경은 물론 표시된 영상 모두의 시인성(가시성)을 제공할 수 있다.
실시예 10-1
실시예 10-1은 표시 장치(2)가 외부 광의 휘도를 기초로 표시될 영상의 계조수를 변경하도록 프로그래밍 된 것을 제외하고는 실시예 8-1과 유사한 방식으로 구성되었다.
도 22a에 예시된 사진은 표시 장치(2)를 착용한 피험자가 미리 정해진 휘도의 환경에서 파선원(D1)으로 둘러싸인 원래 사진(256 계조)의 일부를 인식할 수 있을 때 허용 가능한 것으로 판정되었다.
도 22b에 예시된 사진은 50000 룩스의 외부 광의 환경에서 센서(60A)로부터의 신호를 기초로 원래 사진의 계조를 40 계조로 감소시킨 영상 인식 처리 회로(76)에 의해 획득된 것이다. 피험자는 5000 룩스의 외부 광을 갖는 야외의 청명한 날씨에 표시 장치(2)를 착용하였고 영상이 표시되었다. 표시된 영상은 외부 광의 광도를 기초로 조광 필터(40)의 투과율과 영상 표시부(10)의 광원의 광도가 조정된 상태로 얻어진 도 22b에 예시된 사진 영상이었고, 피험자는 파선원(D2)으로 둘러싸인 표시된 영상의 일부를 분명히 인식하고 볼 수 있었다.
또한, 비교를 위해, 도 22a에 예시된 사진 영상은 50000 룩스의 외부 광을 가지는 야외의 청명한 날씨 환경에서 표시된 것이다. 결과는 파선원(D1)으로 둘러싸인 표시된 영상의 부분에 표시된 것을 인식할 수 없었음을 나타낸다.
실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공된 것이다. 전술한 설명은 완전하거나 기술을 개시된 정확한 형태로 한정하고자 의도된 것이 아니다. 전술한 교시를 참조로 많은 변형 및 변화가 가능하다. 실시예의 범위는 상세한 설명에 의해서가 아니라 본 출원의 청구범위에 의해 한정되는 것으로 의도된다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 여기 설명된 예들은 그 취지 또는 기본적 특징에서 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 마찬가지로, 모듈, 루틴, 특징, 속성, 방법 및 다른 측면들의 특정 명칭 및 구분은 법적이거나 중요하지 않으며, 기술 또는 특성을 구현하는 메커니즘은 다른 명칭, 구분 및/또는 형식을 가질 수 있다.
발명의 유리한 효과
개시된 기술은 헤드 마운트 표시 장치의 착용자의 시인성 및 가시성을 저하시키지 않고 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 헤드 마운트 표시 장치 및 해당 헤드 마운트 표시 장치에 영상을 표시하는 방법을 제공할 수 있다.
개시된 기술은 공급되는 영상의 콘트라스트를 향상시키고 공급되는 영상 이외의 시각 정보의 시인성 및 가시성의 저하를 방지할 수 있는 헤드 마운트 표시 장치 및 해당 헤드 마운트 표시 장치에 영상을 표시하는 방법을 더 제공할 수 있다.
1 표시 장치
1a 전방부
1b 다리부
10 영상 표시부
20 광학부
21 렌즈
22 미러
30 도광판
40 조광 필터
41 표시 기판
42 산화 티타늄 입자막
43 표시층
44 스페이서
45 대향 기판
50 하프 미러
60, 60A 센서
70, 70A 제어부
71 시야 특정 수단
72 관련 정보 생성 수단
73 영상 공급 수단
74 조광 수단
75 센서 전압 검출 회로
76 영상 인식 처리 회로
77 광원 전압 제어 회로
78 조광 필터 전압 제어 회로
79 연산 회로
80 백라이트
90 전원
100 착용자
100L 좌안
200 시야
300, 310 대상 정보
300a, 310a 대상 정보가 존재하는 시야
400, 410 관련 정보
400a, 410a 관련 정보가 공급되는 시야
본 출원은 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된, 2015년 1월 13일자 출원된 일본 선행 출원 제2015-004246호, 2015년 1월 23일자 출원된 일본 선행 출원 제2015-010958호, 2015년 10월 7일자 출원된 일본 선행 출원 제2015-199416호, 2015년 10월 7일자 출원된 일본 선행 출원 제2015-199417호에 기초한 출원으로 해당 선행 출원의 이익 및 우선권을 주장한다.

Claims (20)

  1. 헤드 마운트 표시 장치로서:
    영상을 표시하도록 구성된 영상 표시부;
    상기 영상을 표시 장치의 착용자의 눈으로 유도하도록 구성된 광학부;
    외부 광의 광도(light intensity)를 검출하도록 구성된 광도 검출기;
    투과율을 변경시켜 상기 착용자의 상기 눈에 도달하는 상기 외부 광의 광도를 조정하도록 구성된 조광 필터;
    상기 광도 검출기에 의해 획득된 상기 외부 광의 광도를 기초로 상기 조광 필터의 투과율과 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 조절하도록 구성된 제어부
    를 포함하고,
    상기 외부 광의 광도가 제1 광도 범위 내에 있을 때, 상기 제어부는 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 일정하게 유지하고, 상기 외부 광의 광도가 높아지게 됨에 따라 상기 조광 필터의 투과율을 점진적으로 감소시키며,
    상기 외부 광의 광도가 상기 제1 광도 범위보다 높은 제2 광도 범위 내에 있을 때, 상기 제어부는 상기 조광 필터의 투과율을 일정하게 유지하고, 상기 외부 광의 광도가 높아지게 됨에 따라 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조광 필터의 투과율은 상기 제2 광도 범위 내에서 최소치로 고정된 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 외부 광의 광도와, 상기 조광 필터의 투과율과, 상기 영상 표시부의 광원의 광도 사이의 관계를 나타내는 조절 테이블을 미리 저장하고, 상기 조절 테이블을 기초로 상기 조광 필터의 투과율과 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 조절하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 조절 테이블과 상기 광도 검출기에 의해 획득된 외부 광의 광도의 정보를 기초로, 상기 조광 필터의 투과율과 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 복수의 단계로 조절하고, 상기 조광 필터의 투과율과 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 자동 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조절 테이블에서의 상기 조광 필터의 투과율은 이하의 수학식 1 및 2에 의해 산출되는 T에 대해 ±20%의 범위 내의 값을 가지며,
    상기 수학식 1은 T=(C×k)/(D×A)이고,
    상기 수학식 2는 D=-log((Lmax-L0)/(Lmax-Lmin))이며,
    상기 수학식 1 및 2에서, T는 상기 조광 필터의 투과율, C는 영상의 광도, A는 표시 장치의 입사면에 입사되는 외부 광의 광도, Lmax는 시인성의 최대치, Lmin은 시인성의 최소치, L0는 시인성의 임계치, 그리고 k는 영상 계수를 지시하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 이하의 수학식 1 및 2를 기초로 상기 광도 검출기로부터의 신호에 따라 필요시 상기 조절 테이블을 작성하며,
    상기 제어부는 시인성을 임계치 이상의 레벨로 설정하도록 상기 작성된 상기 조절 테이블을 기초로 상기 조광 필터의 투과율과 상기 영상 표시부의 광원의 광도를 자동 조절하며,
    상기 수학식 1은 T=(C×k)/(D×A)이고,
    상기 수학식 2는 D=-log((Lmax-L0)/(Lmax-Lmin))이며,
    상기 수학식 1 및 2에서, T는 상기 조광 필터의 투과율, C는 영상의 광도, A는 표시 장치의 입사면에 입사되는 외부 광의 광도, Lmax는 시인성의 최대치, Lmin은 시인성의 최소치, L0는 시인성의 임계치, 그리고 k는 영상 계수를 지시하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 2개 이상의 조절 테이블을 저장하며,
    상기 착용자는 상기 조절 테이블 중 원하는 하나를 선택하도록 허용되는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 영상 표시부에 영상을 표시하기 전에 상기 조광 필터를 제어하기 시작하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광도 검출기가 검출한 외부 광의 광도와 상기 조광 필터의 투과율을 기초로 상기 영상 표시부에 표시되는 영상의 계조수를 변경하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 조광 필터의 투과율을 검출하도록 구성된 투과율 검출기를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 투과율 검출기의 검출 결과를 기초로 상기 조광 필터의 투과율을 수정하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 영상 표시부를 구동시키는 전원 및 상기 조광 필터를 구동시키는 전원으로서 사용되는 단일 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 조광 필터는 일렉트로크로믹 소자(electrochromic element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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