KR20140089345A - 헤드 마운트 디스플레이 및 표시 제어 방법 - Google Patents

헤드 마운트 디스플레이 및 표시 제어 방법 Download PDF

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나오마사 다카하시
요이치 히로타
요스케 가지
마사오미 나베타
히로아키 이토우
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소니 주식회사
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Abstract

장착한 감상자의 시야 감도 특성을 이용하여 휘도의 제어를 행함으로써, 좌우 영상의 표시에 사용되는 표시 소자의 장수명화를 도모한다. 헤드 마운트 디스플레이(10)는 (눈에 명순응이 일어나고 있는) 감상자가 장착하기 전에는 표시부(208, 209)를 고휘도 상태로 하여 대기한다. 한편, 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하면, 감상자의 눈이 차광 후드에 의해 환경광으로부터 차단되어, 어두운 장소에 있는 것과 동일한 상황이 되어 암순응이 일어난다. 따라서, 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하면, 암순응에 따라 서서히 표시부(208, 209)의 휘도를 떨어뜨려 간다.

Description

헤드 마운트 디스플레이 및 표시 제어 방법{HEAD-MOUNTED DISPLAY AND DISPLAY CONTROL METHOD}
본 명세서에서 개시하는 기술은, 유저의 헤드부에 장착하여 영상의 시청에 제공되는 헤드 마운트 디스플레이 및 표시 제어 방법에 관한 것이며, 특히 좌우 영상의 표시에 사용되는 표시 소자의 장수명화를 도모하는 헤드 마운트 디스플레이 및 표시 제어 방법에 관한 것이다.
헤드부에 장착하여 영상을 시청하는 표시 장치, 즉 헤드 마운트 디스플레이(HMD)가 널리 알려져 있다. 헤드 마운트 디스플레이는 좌우안마다 광학 유닛을 가지며, 또한 헤드폰과 병용하여 시각 및 청각을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 헤드부에 장착하였을 때 외계(外界)를 완전히 차단하도록 구성하면, 시청시의 가상 현실감이 증폭된다. 또한, 헤드 마운트 디스플레이는 좌우안에 다른 영상을 비추는 것도 가능하며, 좌우안에 시차가 있는 화상을 표시하면 3D 화상을 제시할 수 있다.
헤드 마운트 디스플레이의 좌우안의 표시부에는, 예를 들어 액정이나 유기 EL(Electro-Luminescence) 소자 등을 포함하는 고해상도의 표시 패널을 사용할 수 있다. 또한, 광학계에서 적당한 화각을 설정함과 함께, 헤드폰으로 다채널을 재현하면, 영화관에서 시청하는 듯한 현장감을 재현할 수 있을 것이다.
액정이나 유기 EL 소자 등으로 구성되는 표시 패널은, 고휘도의 영상을 계속해서 표시하면 번인(burn-in) 현상이 발생하기 쉬워지는 것이 당업계에 알려져 있다. 따라서, 헤드 마운트 디스플레이에 있어서는, 휘도를 조정하여 표시 소자의 장수명화를 도모하는 표시 제어 방법이 요망되고 있다.
영상 기술 분야에서는, 텔레비전 수상기나 프로젝터 등의 표시 장치가 설치된 환경, 즉 감상 환경에서의 조도(환경광)에 따라 표시 화면의 휘도를 조정하는 기술이 널리 알려져 있다.
예를 들어, 명순응(明順應) 및 암순응(暗順應)에 필요로 하는 시간의 차이에 기초하여, 입력 영상 신호의 특징량의 변화에 추종시켜 백라이트 광원의 조광 속도를 변화시키는 영상 표시 장치에 대하여 제안되었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 조도 센서를 이용하여 주변의 밝은 환경을 얻어, 주변 환경에 적합한 영상 설정의 전환을 시청자에게 위화감을 제공하지 않고 행하는 화상 표시 장치에 대하여 제안되었다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).
또한, 표시 휘도 레벨에 따른 화질 보정량을 순차적으로 산출함으로써, 인간의 눈의 밝기감, 시간에 대한 암순응에 기초하여, 표시 휘도를 제어하여도 관시자(觀視者)가 화질 또는 시인성이 악화되었다고 느끼게 하지 않도록 한 화상 표시 장치에 대하여 제안되었다(예를 들어, 특허문헌 3 참조).
그러나, 상기의 종래 기술은 모두 헤드 마운트 디스플레이에 있어서 휘도의 조정을 행하는 것은 아니다. 차광성을 수반한 헤드 마운트 디스플레이 등, 눈을 직접 가리는 표시 장치의 경우, 감상자는 어두운 장소에 있는 것과 동일한 환경이 된다. 따라서, 헤드 마운트 디스플레이를 장착한 후, 감상자의 눈에는 시감도 특성상 암순응이 일어난다. 또한, 차광성을 수반한 헤드 마운트 디스플레이를 장착하면, 감상자의 눈으로부터 환경광은 차단되어 있으므로, 감상 환경의 조도를 측정하는 것은 무의미하다.
일본 특허 공개 제2009-86133호 공보 일본 특허 공개 제2010-252379호 공보 일본 특허 공개 제2011-22447호 공보
본 명세서에서 개시하는 기술의 목적은, 장착한 감상자의 시야 감도 특성을 이용하여 휘도의 제어를 행함으로써, 좌우 영상의 표시에 사용되는 표시 소자의 장수명화를 도모할 수 있는, 우수한 헤드 마운트 디스플레이 및 표시 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본원은 상기 과제를 참작하여 이루어진 것이며, 청구항 1에 기재된 기술은,
영상을 표시하는 표시부와,
영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리부와,
상기 영상 신호 처리부에서 처리된 영상 신호의 화질 조정을 행함과 함께, 상기 표시부의 표시를 제어하는 표시 제어부와,
관찰자가 당해 장치를 장착하였는지 여부를 검출하는 장착 센서와,
상기 장착 센서에 의한 검출 결과에 따라, 상기 표시 제어부에서의 영상 신호의 화질 조정을 지시하는 제어부를 구비하는 헤드 마운트 디스플레이이다. 본원의 청구항 2에 기재된 기술에 따르면, 청구항 1에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는 관찰자의 좌안용 및 우안용에 각각 표시부를 구비하고 있다.
본원의 청구항 3에 기재된 기술에 따르면, 청구항 1에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는 상기 표시부의 상방에 관찰자의 눈으로부터 환경광을 차단하는 차광 후드를 더 구비하고 있다.
본원의 청구항 4에 기재된 기술에 따르면, 청구항 1에 기재된 헤드 마운트 디스플레이의 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출함에 따라, 상기 표시부를 점등시킴과 함께, 그 휘도 조정을 지시하도록 구성되어 있다.
본원의 청구항 5에 기재된 기술에 따르면, 청구항 1에 기재된 헤드 마운트 디스플레이의 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출함에 따라, 관찰자의 눈의 시감도 특성의 암순응에 따라 상기 표시부의 휘도를 조정하도록 지시하도록 구성되어 있다.
본원의 청구항 6에 기재된 기술에 따르면, 청구항 4에 기재된 헤드 마운트 디스플레이의 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출하고 나서의 경과 시간에 따라, 상기 표시부의 휘도를 저하하도록 지시하게 구성되어 있다.
본원의 청구항 7에 기재된 기술에 따르면, 청구항 4에 기재된 헤드 마운트 디스플레이의 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출하고 나서 소정 시간이 경과한 후의 상기 표시부의 목표 휘도값을 기준 휘도 46cd/m2로 설정하는 것에 기초하여 설정하도록 구성되어 있다.
본원의 청구항 8에 기재된 기술에 따르면, 제4항에 기재된 헤드 마운트 디스플레이의 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 벗은 것을 검출함에 따라, 상기 표시부의 휘도를 조정 전의 값으로 리셋하도록 구성되어 있다.
또한, 본원의 청구항 9에 기재된 기술은,
헤드 마운트 디스플레이로 표시하는 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리 스텝과,
관찰자가 상기 헤드 마운트 디스플레이를 장착하였는지 여부를 검출하는 장착 검출 스텝과,
상기 장착 검출 스텝에서의 검출 결과에 따라 상기 영상 신호의 휘도의 조정을 행하는 휘도 조정 스텝을 갖는 헤드 마운트 디스플레이의 표시 제어 방법이다.
본 명세서에서 개시하는 기술에 따르면, 장착한 감상자의 시야 감도 특성을 이용하여 휘도 제어를 행함으로써, 좌우 영상의 표시에 사용되는 표시 소자의 장수명화를 도모할 수 있는, 우수한 헤드 마운트 디스플레이 및 표시 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 기술에 따르면, 유기 EL 소자와 같은 번인이 일어나기 쉬운 표시 소자를 사용한 헤드 마운트 디스플레이에 있어서, 시감도 특성을 고려하여 장착시부터의 경과 시간에 따라 휘도를 떨어뜨림으로써 표시 소자를 장수명화하고, 번인(burn-in)을 일어나기 어렵게 할 수 있어, 그 결과, 장치 전체의 장수명화를 실현할 수 있다.
차광성을 수반한 헤드 마운트 디스플레이 등 눈을 직접 가리는 표시 장치에 있어서는, 감상자는 어두운 장소에 있는 것과 동일한 상황이 되어 감상자의 눈은 시감도 특성상 암순응이 일어난다. 본 명세서에서 개시하는 기술에 따르면, 시감도 특성에 따라 표시부의 휘도 제어를 행함으로써, 감상자의 눈부심을 억제할 수 있다. 이 결과, 영화 관상이나 게임ㆍ플레이 등, 헤드 마운트 디스플레이로 장시간의 감상을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제어 휘도의 목표값을 디지털 시네마의 기준값인 46cd/m2로 설정함으로써, 감상자가 헤드 마운트 디스플레이를 장착하였을 때 어두운 영화관에서의 감상과 동일한 환경하로 하는 것이 가능하게 된다.
본 명세서에서 개시하는 기술의 또 다른 목적, 특징이나 이점은, 후술하는 실시 형태나 첨부하는 도면에 기초하는 보다 상세한 설명에 의해 밝혀질 것이다.
도 1은 헤드 마운트 디스플레이를 포함하는 화상 표시 시스템의 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 헤드 마운트 디스플레이(10)의 내부 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은 표시 제어부(207) 내의 구성예를 도시한 도면이다.
도 4는 헤드 마운트 디스플레이(10)의 외관 구성예를 도시한 도면이다.
도 5는 인간의 눈의 암순응 특성을 예시한 도면이다.
도 6a는 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하고 나서의 경과 시간에 따라 휘도를 조정하는 모습을 도시한 도면이다.
도 6b는 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하고 나서의 경과 시간에 따라 표시 화상의 휘도를 억제해 가는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 헤드 마운트 디스플레이(10)에 있어서, 감상자가 장착한 것이나 벗은 것에 따라 휘도 조정을 행하기 위한 처리 수순을 나타낸 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 명세서에서 개시하는 기술의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 헤드 마운트 디스플레이를 포함하는 화상 표시 시스템의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 도시된 시스템은, 헤드 마운트 디스플레이(10) 본체와, 시청 콘텐츠의 소스가 되는 블루레이 디스크 재생 장치(20)와, 블루레이 디스크 재생 장치(20)의 재생 콘텐츠의 다른 출력처가 되는 하이비전 디스플레이(예를 들어, HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 대응 텔레비전)(30)와, 블루레이 디스크 재생 장치(20)로부터 출력되는 AV 신호의 처리를 행하는 프론트 엔드 박스(40)로 구성된다.
프론트 엔드 박스(40)는, 블루레이 디스크 재생 장치(20)로부터 출력되는 AV 신호를 HDMI 입력하면, 예를 들어 신호 처리하여 HDMI 출력하는 HDMI 리피터(repeater)에 상당한다. 또한, 프론트 엔드 박스(40)는, 블루레이 디스크 재생 장치(20)의 출력처를 헤드 마운트 디스플레이(10) 또는 하이비전 디스플레이(30) 중 어느 하나로 전환하는 2 출력 스위처(two-way output switcher)이기도 하다. 도시된 예에서는 프론트 엔드 박스(40)는 2 출력이지만, 3 이상의 출력을 가져도 된다. 단, 프론트 엔드 박스(40)는 AV 신호의 출력처를 배타적으로 하고, 또한 헤드 마운트 디스플레이(10)에의 출력을 최우선으로 한다.
블루레이 디스크 재생 장치(20)와 프론트 엔드 박스(40)의 사이, 및 프론트 엔드 박스(40)와 하이비전 디스플레이(30)의 사이는, 각각 HDMI 케이블로 접속되어 있다. 프론트 엔드 박스(40)와 헤드 마운트 디스플레이(10)의 사이도 HDMI 케이블로 접속하도록 구성하는 것도 가능하지만, 그 밖의 사양의 케이블을 사용하여 AV 신호를 시리얼 전송하도록 하여도 된다. 단, 프론트 엔드 박스(40)와 헤드 마운트 디스플레이(10)의 사이를 접속하는 케이블 1개로 AV 신호와 전력을 공급하기로 하고, 헤드 마운트 디스플레이(10)는 이 케이블을 통하여 구동 전력도 얻을 수 있다.
헤드 마운트 디스플레이(10)는 좌안용 및 우안용의 독립된 표시부를 구비하고 있다. 각 표시부는, 예를 들어 유기 EL 소자를 사용하고 있다. 또한, 좌우의 각 표시부는 저왜곡이면서 고해상도의 광시야각 광학계를 포함하는 렌즈 블록을 장비하고 있다.
도 2에는 헤드 마운트 디스플레이(10)의 내부 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 이하, 각 부에 대하여 설명한다.
제어부(201)는, 예를 들어 마이크로프로세서로 구성되며, RAM(Random Access Memory)(203)을 작업 영역에 사용하면서, ROM(Read Only Memory)(202)에 저장된 제어 프로그램을 실행하여 장치 전체의 동작을 제어한다.
장착 센서(204)는, 당해 헤드 마운트 디스플레이(10)가 감상자에게 장착된 것이나 감상자가 당해 헤드 마운트 디스플레이(10)를 벗은 것을 검출한다. 장착 센서(204)는, 장착 또는 벗은 것을 검출하였을 때에는, 제어부(201)에 인터럽트 신호를 발생시킨다. 이에 반하여, 제어부(201)는, 대응하는 인터럽트 처리로서, 영상 신호 처리부(206)에 대하여 장착 검출시에 있어서의 암순응이나 벗었을 때의 명순응에 대응한 휘도 조정 처리(후술함)를 지시한다.
영상 신호 처리부(206)는, HDMI 신호 입력부(205)에서 프론트 엔드 박스(40)로부터 수신한 영상 신호에 대하여, 복호, 스케일링, 노이즈ㆍ리덕션(noise reduction) 등의 신호 처리를 행한다. 처리 후의 영상 신호는 VRAM(Video RAM)(210)에 임시 기록된다.
표시 제어부(207)는, VRAM(210)에 임시 기록되어 있는 영상 신호를 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)에 표시 출력한다. 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)에는, 각각 영상을 확대하는 렌즈 블록(도 2에서는 도시하지 않음)이 장비되어 있다. 좌우의 렌즈 블록은, 각각 복수의 광학 렌즈의 조합을 포함하며, 표시 패널(224, 225)이 표시하는 영상을 광학 처리한다. 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 발광면에 표시된 영상은, 렌즈 블록을 통과할 때 확대되어 유저의 망막에 큰 허상을 결상시킨다. 그리고, 관찰하는 유저의 뇌 내에서는 좌안용 화상과 우안용 화상이 상 융합된다.
좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)는, 예를 들어 유기 EL 소자로 구성되어 있다. 유기 EL 소자는, 고정 패턴의 번인을 일으키기 쉬운 디바이스인 것이 당업계에서는 알려져 있다. 구체적으로는, 번인을 일으키기 쉬운 디바이스는, 표시 휘도를 높게 할수록 각 화소의 열화 속도가 올라가 보다 번인을 일으키기 쉬워진다. 따라서, 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 표시 휘도를 가능한 한 낮춘 상태에서 간섭시키는 것이 바람직하다고 사료된다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 차광을 행한 헤드 마운트 디스플레이(10)에 있어서, 시감도 특성의 암순응을 고려한 휘도 제어를 행함으로써, 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 휘도를 보다 억제한 상태로 할 수 있어, 디바이스의 번인을 적절하게 방지하는 것이 가능하다.
도 3에는 표시 제어부(207) 내의 구성예를 도시하고 있다. 이하, 각 부에 대하여 설명한다.
디감마 처리부(301)는, 영상 신호 처리부(206)로부터 입력된 영상 신호에 대하여 디감마 처리를 행하여, 예를 들어 14비트 폭의 리니어(linear) RGB 신호로 변환시키고, 화질 조정부(302)는 리니어 RGB 형식의 영상 신호에 대하여 휘도 보정 등의 화질 조정을 실시한다. 감마 처리부(303)는, 화질 조정 후의 영상 신호가 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 특성에 적합하도록 감마 보정을 행한다. 비트 축퇴부(304)는, 오차 확산 등의 방법에 의해, 감마 보정 후의 리니어 RGB 신호를 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 계조 레벨에 맞추어 비트 축퇴 처리한다. 영상 분할부(305)는, 영상 신호를 좌안용 영상 신호와 우안용 영상 신호로 분할한다. 타이밍 생성부(306, 307)는 각각 좌안용 영상 신호, 우안용 영상 신호를 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)에 표시 출력하기 위한 타이밍 신호를 생성한다.
또한, 도 3에는 화질 조정부(302) 내의 구성예도 함께 도시되어 있다. 화질 조정부(302)는 밝기 조정부(311), 고휘도 리미터(312), 휘도 조정 및 정지 화상 검출부(313), 색 온도 조정 및 픽처 처리부(314), 열화 보정부(315), 전류 보호부(316), 온도 보호부(317)를 구비하고 있다.
본 실시 형태에서는 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착한 것을 장착 센서(204)에 의해 검출하면, 암순응 대응 처리로서, 휘도 조정 및 정지 화상 검출부(313)에 있어서, 장착하고 나서의 경과 시간에 따른 휘도 조정 처리를 행하도록 되어 있지만, 이 점의 상세에 대해서는 후술한다.
도 4에는 헤드 마운트 디스플레이(10)의 외관 구성예를 도시하고 있다. 도시한 헤드 마운트 디스플레이(10)는 시력 교정용 안경과 유사한 구조체이며, 안경 프레임에는 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)가 렌즈 블록(전술함)과 함께 지지되어 있다. 또한, 좌우의 템플에는 좌측 이어폰 및 우측 이어폰이 각각 설치되어 있다. 도시한 예에서는 코 받침이 장착 센서(204)를 겸용하고 있으며, 코 받침에 감상자의 콧등이 접촉함으로써 장착을 검출하는 구조로 되어 있다. 장착 센서(204)는 코 받침에 감상자의 콧등이 접촉하면 온이 되고, 콧등으로부터 떨어지면 오프가 된다. 단, 장착 센서(204)의 구성은 상기에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 안경 프레임의 거의 중앙에 이마 받침을 설치하여, 장착 센서(204)와 겸용할 수도 있다.
본 실시 형태에서는 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 상방에는 차광 후드가 각각 설치되어 있어, 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착한 상태에서는, 좌우안은 차광 후드에 의해 환경광으로부터 차단되어 있어, 감상 환경을 거의 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 즉, 헤드 마운트 디스플레이(10)는 감상자의 눈을 직접 가리는 디바이스이며, 감상자는 어두운 장소에 있는 것과 동일한 상황이 된다. 따라서, 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착함으로써, 감상자의 눈에는 시감도 특성상 암순응이 일어난다.
일반적으로 영화관이나 프로젝터 장치 등 어두운 환경하에서 영상을 감상할 때, 사람의 눈은 암순응에 의해 시감도 특성이 변화하는 것이 알려져 있다. 이 특성을 감안하여 텔레비전 수상기나 프로젝터 장치 등에서는, 환경광을 측정하여 암순응에 따라 휘도를 조정하는 기술이 제안되어 있다(전술함).
이에 반하여, 헤드 마운트 디스플레이(10)는, 차광 후드를 구비함으로써, 거의 일정 조도의 감상 환경으로 설정하는 것이 가능하기 때문에, 시감도 특성의 암순응을 고려하여 휘도 제어를 행할 때, 텔레비전 수상기나 프로젝터의 경우와 같이 환경광을 측정할 필요는 없다. 헤드 마운트 디스플레이(10)의 경우, 장착함으로써 감상자의 눈 주위의 환경광이 변하기 때문에, 장착한 것을 트리거로서 휘도를 조정함으로써 시감도 특성의 암순응을 고려한 감상 환경을 제공할 수 있다.
감상자는, 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착할 때에는, 밝은 환경에 있는 경우가 대부분이며, 눈에 명순응이 일어나고 있다고 상정된다. 따라서, 헤드 마운트 디스플레이(10)는 (눈에 명순응이 일어나고 있는) 감상자가 장착하기 전에는 표시부(208, 209)를 고휘도 상태로 하여 대기한다. 한편, 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하면, 감상자의 눈이 차광 후드에 의해 환경광으로부터 차단되어 어두운 장소에 있는 것과 동일한 상황이 되어 암순응이 일어난다. 따라서, 헤드 마운트 디스플레이(10)는, 감상자가 장착한 것을 장착 센서(204)로 검출하면, 암순응에 따라 서서히 (장착하고 나서의 경과 시간에 따라) 표시부(208, 209)의 휘도를 떨어뜨려 간다. 표시부(208, 209)의 휘도를 떨어뜨림으로써, 감상자의 눈부심을 억제할 수 있다. 이 결과, 영화 관상이나 게임ㆍ플레이 등, 헤드 마운트 디스플레이로 장시간의 감상을 행하는 것이 가능하게 된다.
즉, 헤드 마운트 디스플레이(10)는, 암순응을 이용하여 보다 낮은 휘도 상태에서 감상하도록 유도할 수 있는 셈이다. 유기 EL 소자 등으로 구성되는 표시부(208, 209)는 번인을 일으키기 쉬운 디바이스이며, 표시 휘도를 높게 할수록 각 화소의 열화 속도가 올라가 보다 번인을 일으키기 쉬워진다. 본 실시 형태에 따르면, 차광을 행한 헤드 마운트 디스플레이(10)에 있어서, 시감도 특성의 암순응을 고려한 휘도 제어를 행함으로써, 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 휘도를 보다 억제한 상태로 할 수 있고, 디바이스의 번인을 적절하게 방지하여 장수명화를 실현하는 것이 가능하다.
여기서, 상기의 「암순응」이란, 가시광량이 많은 환경으로부터 적은 환경으로 급격하게 변화하였을 때 작용하는 동물의 자율 기능이며, 처음에는 어둡게 느끼지만 시간 경과와 함께 서서히 시력을 확보해 간다. 망막에 있는 시세포에는, 명암에 반응하는 간체세포(rod cell)와, 색채(파장)에 반응하는 추체세포(cone cell)가 있다. 암순응은 시감도 특성을 담당하는 추체 순응이 10분 정도에서 행해지고, 또한 간체 순응이 30분 정도에서 거의 완료되는 것이 알려져 있다. 도 5에는 인간의 눈의 암순응 특성을 예시하고 있다.
이와 관련하여, 간체세포는 광에 대한 감도가 극히 높아 광자 1개에도 감응한다. 간체세포는 스펙트럼의 전체 영역에 감수성을 나타내기 때문에, 어두운 곳에서도 일정한 시력을 발휘한다. 반대로, 낮 등의 밝은 환경하에서는 간체세포는 대량의 광으로 포화 상태가 되어 기능하지 않는다. 간체세포의 시력은 낮아, 대상의 세밀한 식별은 추체세포에 맡겨진다. 또한, 간체세포는 약 520나노미터의 파장에서 피크를 갖는 1종류밖에 없기 때문에, 파장의 차이에 의한 컬러의 식별이 불가능하여 광의 강도, 즉 명암의 차이만을 식별한다. 또한, 추체세포는 간체세포에 비하여 광에 대한 감도가 낮아, 광이 적은 야간 등에서는 기능하지 않는다. 시력의 대부분은 추체세포가 담당하고 있으며, 특히 추체세포가 밀도 높게 집중되어 있는 황반부 중심와(central fovea)에 있어서 최고가 되고, 중심와로부터 벗어남에 따라 급격하게 시력은 떨어진다.
헤드 마운트 디스플레이(10)에서는, 도시한 바와 같은 암순응 특성에 따라 표시부(208, 209)의 휘도 조정을 행하기로 하지만, 기본적으로 영상을 보는 것이 주체인 것을 감안하면, 색채에 반응하는 추체세포가 순응하고 있으면 충분하며, 10분 정도 휘도를 제어하여 표시부(208, 209)의 휘도를 억제할 수 있다고 할 수 있다. 도 6a에는 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하고 나서의(장착 센서(204)가 검출되고 나서의) 경과 시간에 따라 휘도를 조정하는 모습을 도시하고 있다. 도시한 예에서는 추체의 감도 상승을 고려하여 5분 정도 급격하게 휘도를 억제하고, 그 후 5분 내지 10분은 완만하게 휘도를 억제하는 제어로 되어 있다. 이때, 10분 후의 목표 휘도값으로서 디지털 시네마의 기준 휘도인 46cd/m2로 설정하는 것 등을 고려할 수 있다. 이에 의해, 헤드 마운트 디스플레이(10)에 의한 시청 환경을, 영화를 감상하는 상황에 근접시키는 것이 가능하게 된다. 도 6b에는 감상자가 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하고 나서의 경과 시간에 따라 표시 화상의 휘도를 억제해 가는 모습을 도시하고 있다.
한편, 「명순응」은 암순응과는 반대의 자율 기능이며, 가시광량이 적은 환경으로부터 많은 환경으로 급격하게 변화하였을 때, 처음에는 밝게 느끼지만 시간 경과와 함께 서서히 시력을 확보해 간다. 암순응과 명순응의 순응 시간에는 현저한 차가 있다. 암순응은 도 5로부터도 알 수 있는 바와 같이 10 내지 30분 걸리는 것에 반하여, 명순응은 실내의 밝기에서 약 40초, 야외의 밝기에서도 1, 2분간이다. 이것은 어두운 곳에서 작용하는 간체세포에 대하여, 밝은 곳에서 작용하는 추체세포가 바로 작용하기 시작하기 때문이다.
상술한 바와 같이, 헤드 마운트 디스플레이(10)는, (눈에 명순응이 일어나고 있는) 감상자가 장착하기 전에는 표시부(208, 209)를 고휘도 상태로 하여 대기한다. 명순응은 수십초부터 길어도 1분 이내에 종료되기 때문에, 관찰자는 헤드 마운트 디스플레이(10)를 벗으면, 눈의 시감도 특성이 급격하게 변화한다. 따라서, 헤드 마운트 디스플레이(10)는, 관찰자가 벗은 것을 장착 센서(204)로 검출하면, 표시부(208, 209)의 휘도를 급격하게 밝게 함으로써, 다음에 관찰자가 장착하였을 때 명순응에 따른 제어로 할 수 있다.
도 7에는 헤드 마운트 디스플레이(10)에 있어서, 감상자가 장착한 것이나 벗은 것에 따라 휘도 조정을 행하기 위한 처리 수순을 흐름도의 형식으로 도시하고 있다. 도시한 처리 수순은, 예를 들어 제어부(201)가 ROM(202)에 저장되어 있는 제어 프로그램을 실행함으로써 실현된다.
제어부(201)는, 장착 센서(204)로부터 인터럽트 신호를 수취하면, 관찰자가 당해 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착한 것인지 여부를 체크한다(스텝 S701).
여기서, 관찰자가 당해 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착한 것을 알았을 때에는(스텝 S701의 "예"), 제어부(201)는 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 점등을 지시한다. 이것에 응답하여 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)는 고휘도로 점등한다(스텝 S702).
계속해서, 제어부(201)는 관찰자가 당해 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착하고 나서의 경과 시간을 카운트한다(스텝 S703). 그리고, 제어부(201)는, 도 6a에 도시한 바와 같이, 경과 시간에 따라 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 휘도값을 설정한다(스텝 S704).
한편, 스텝 S701에 있어서, 관찰자가 당해 헤드 마운트 디스플레이(10)를 벗은 것을 알았을 때에는(스텝 S701의 "예"), 관찰자의 눈이 명순응한다고 설정된 시간(수십초 내지 길어도 1분 이내)이 경과하였을 때(스텝 S705의 "예"), 제어부(201)는 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 소등을 지시한다. 이에 응답하여 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)는 소등된다(스텝 S706). 그리고, 제어부(201)는 이제까지 카운트한 장착 시간을 리셋함과 함께(스텝 S707), 장착 시간에 따라 저하된 휘도값을 원래의 규정값(고휘도 값)으로 복귀시킨다(스텝 S708).
장착 센서(204)가 오프가 됨으로써 명순응에 대한 휘도 조정을 행할 때에도, 암순응에 대한 휘도 조정과 마찬가지로 바로 휘도를 높이지는 않는다. 이것은 헤드 마운트 디스플레이(10)를 장착한 관찰자의 머리 움직임에 따라서는 장착 센서(204)가 정상적으로 검지할 수 없어 오프가 되는 경우도 있을 수 있음을 상정한 것이다. 오동작에 의해 장착 센서(204)가 오프가 됨에 따라, 명순응에 대하여 휘도를 올리면, 암순응으로 높아진 시감도 상태에서는 관찰자는 눈부시게 느끼게 된다. 따라서, 스텝 S705에 있어서 설정된 시간이 경과할 때까지는, 명순응에 따른 휘도 조정을 행하지 않도록 하고 있다. 단, 일정 시간이 경과한 시점에서, 암순응보다 단시간에 행해지는 명순응에 대한 휘도 조정을 행하도록 한다.
차광성을 수반한 헤드 마운트 디스플레이 등 눈을 직접 가리는 표시 장치에 있어서는, 감상자는 어두운 장소에 있는 것과 동일한 상황이 되며, 감상자의 눈은 시감도 특성상 암순응이 일어난다. 상술한 바와 같이, 본 명세서에서 개시하는 기술에 따르면, 시감도 특성에 따라 표시부의 휘도 제어를 행함으로써, 감상자의 눈부심을 억제할 수 있다. 이 결과, 영화 관상이나 게임ㆍ플레이 등, 헤드 마운트 디스플레이로 장시간의 감상을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제어 휘도의 목표값을 디지털 시네마의 기준값인 46cd/m2로 설정함으로써, 감상자가 헤드 마운트 디스플레이를 장착하였을 때 어두운 영화관에서의 감상과 동일한 환경하로 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 기술에 따르면, 헤드 마운트 디스플레이(10)는 암순응을 이용하여 보다 낮은 휘도 상태에서 감상하도록 유도함으로써, 좌안용 표시부(208) 및 우안용 표시부(209)의 휘도를 보다 억제한 상태로 할 수 있고, 디바이스의 번인을 적절하게 방지하여, 그 결과, 장치 전체의 장수명화를 실현할 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술은, 이하와 같은 구성을 취하는 것도 가능하다.
(1) 영상을 표시하는 표시부와, 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리부와, 상기 영상 신호 처리부에서 처리된 영상 신호의 화질 조정을 행함과 함께, 상기 표시부의 표시를 제어하는 표시 제어부와, 관찰자가 당해 장치를 장착하였는지 여부를 검출하는 장착 센서와, 상기 장착 센서에 의한 검출 결과에 따라, 상기 표시 제어부에서의 영상 신호의 화질 조정을 지시하는 제어부를 구비하는 헤드 마운트 디스플레이.
(2) 관찰자의 좌안용 및 우안용에 각각 표시부를 구비하는, 상기 (1)에 기재된 헤드 마운트 디스플레이.
(3) 상기 표시부의 상방에, 관찰자의 눈으로부터 환경광을 차단하는 차광 후드를 더 구비하는, 상기 (1)에 기재된 헤드 마운트 디스플레이.
(4) 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출함에 따라, 상기 표시부를 점등시킴과 함께, 그 휘도 조정을 지시하는, 상기 (1)에 기재된 헤드 마운트 디스플레이.
(5) 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출함에 따라, 관찰자의 눈의 시감도 특성의 암순응에 따라 상기 표시부의 휘도를 조정하도록 지시하는, 상기 (1)에 기재된 헤드 마운트 디스플레이.
(6) 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출하고 나서의 경과 시간에 따라, 상기 표시부의 휘도를 저하시키도록 지시하는, 상기 (4)에 기재된 헤드 마운트 디스플레이.
(7) 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출하고 나서 소정 시간이 경과한 후의 상기 표시부의 목표 휘도값을 기준 휘도 46cd/m2로 설정하는 것에 기초하여 설정하는, 상기 (4)에 기재된 헤드 마운트 디스플레이.
(8) 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 벗은 것을 검출함에 따라, 상기 표시부의 휘도를 조정 전의 값으로 리셋하는, 상기 (4)에 기재된 헤드 마운트 디스플레이.
(9) 헤드 마운트 디스플레이로 표시하는 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리 스텝과, 관찰자가 상기 헤드 마운트 디스플레이를 장착하였는지 여부를 검출하는 장착 검출 스텝과, 상기 장착 검출 스텝에서의 검출 결과에 따라 상기 영상 신호의 휘도 조정을 행하는 휘도 조정 스텝을 갖는 헤드 마운트 디스플레이의 표시 제어 방법.
<산업상 이용가능성>
이상, 특정한 실시 형태를 참조하면서, 본 명세서에서 개시하는 기술에 대하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 명세서에서 개시하는 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 상기 실시 형태의 수정이나 대용이 가능하다는 것은 자명하다.
본 명세서에서는, 본 명세서에서 개시하는 기술을 헤드 마운트 디스플레이에 적용한 실시 형태를 중심으로 설명하였지만, 본 명세서에서 개시하는 기술의 요지는 특정한 헤드 마운트 디스플레이의 구성에 한정되는 것은 아니다. 차광성을 수반하여 감상자의 눈을 직접 가리는 다양한 타입의 표시 장치에도, 마찬가지로 본 명세서에서 개시하는 기술을 적용할 수 있다. 또한, 영상을 표시하는 디바이스는 액정이나 유기 EL 소자에 한정되는 것이 아니며, 휘도차가 큰 영역에서 번인 현상을 발생시키기 쉬운 다양한 표시 디바이스에 대하여, 본 명세서에서 개시하는 기술은 효과를 발휘한다.
또한, 본 명세서에서는 좌우 양안에 표시부를 구비한 양안 타입의 헤드 마운트 디스플레이에 본 명세서에서 개시하는 기술을 적용한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 물론 좌우 어느 한쪽에만 표시부를 구비한 단안 타입의 헤드 마운트 디스플레이에 대해서도 마찬가지로 본 명세서에서 개시하는 기술을 적용할 수 있다.
요컨대, 예시라고 하는 형태에 의해 본 명세서에서 개시하는 기술을 개시하였으며, 본 명세서의 기재 내용을 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 명세서에서 개시하는 기술의 요지를 판단하기 위해서는, 특허청구범위를 참작해야 한다.
10: 헤드 마운트 디스플레이
20: 블루레이 디스크 재생 장치
30: 하이비전 디스플레이
40: 프론트 엔드 박스
201: 제어부
202: ROM
203: RAM
204: 장착 센서
205: HDMI 신호 입력부
206: 영상 신호 처리부
207: 표시 제어부
208: 좌안용 표시부
209: 우안용 표시부
210: VRAM
301: 디감마 처리부
302: 화질 조정부
303: 감마 처리부
304: 비트 축퇴부
305: 영상 분할부
306, 307: 타이밍 생성부
311: 밝기 조정부
312: 고휘도 리미터
313: 휘도 조정 및 정지 화상 검출부
314: 색 온도 조정 및 픽처 처리부
315: 열화 보정부
316: 전류 보호부
317: 온도 보호부

Claims (9)

  1. 헤드 마운트 디스플레이로서,
    영상을 표시하는 표시부와,
    영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리부와,
    상기 영상 신호 처리부에서 처리된 영상 신호의 화질 조정을 행함과 함께, 상기 표시부의 표시를 제어하는 표시 제어부와,
    관찰자가 당해 장치를 장착하였는지 여부를 검출하는 장착 센서와,
    상기 장착 센서에 의한 검출 결과에 따라, 상기 표시 제어부에서의 영상 신호의 화질 조정을 지시하는 제어부를 구비하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 관찰자의 좌안용 및 우안용에 각각 표시부를 구비하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 표시부의 상방에, 관찰자의 눈으로부터 환경광을 차단하는 차광 후드를 더 구비하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출함에 따라, 상기 표시부를 점등시킴과 함께, 그 휘도 조정을 지시하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출함에 따라, 관찰자의 눈의 시감도(視感度) 특성의 암순응(暗順應)에 따라 상기 표시부의 휘도를 조정하도록 지시하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출하고 나서의 경과 시간에 따라, 상기 표시부의 휘도를 저하하도록 지시하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 장착한 것을 검출하고 나서 소정 시간이 경과한 후의 상기 표시부의 목표 휘도값을 기준 휘도 46cd/m2로 설정하는 것에 기초하여 설정하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 장착 센서에 의해 관찰자가 당해 장치를 벗은 것을 검출함에 따라, 상기 표시부의 휘도를 조정 전의 값으로 리셋하는, 헤드 마운트 디스플레이.
  9. 헤드 마운트 디스플레이의 표시 제어 방법으로서,
    헤드 마운트 디스플레이로 표시하는 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리 스텝과,
    관찰자가 상기 헤드 마운트 디스플레이를 장착하였는지 여부를 검출하는 장착 검출 스텝과,
    상기 장착 검출 스텝에서의 검출 결과에 따라 상기 영상 신호의 휘도 조정을 행하는 휘도 조정 스텝을 갖는, 헤드 마운트 디스플레이의 표시 제어 방법.
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