WO2013118379A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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WO2013118379A1
WO2013118379A1 PCT/JP2012/081690 JP2012081690W WO2013118379A1 WO 2013118379 A1 WO2013118379 A1 WO 2013118379A1 JP 2012081690 W JP2012081690 W JP 2012081690W WO 2013118379 A1 WO2013118379 A1 WO 2013118379A1
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eyelid
eye
sensor
threshold
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PCT/JP2012/081690
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石原　武尚
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • H04N21/4436—Power management, e.g. shutting down unused components of the receiver

Definitions

  • the present invention relates to an image display device that displays an image in a user's field of view, such as a head-mounted display device mounted on a user's head, a glasses-type display device, or the like.
  • Head-mounted display devices and eyeglass-type display devices are indispensable to save power in order to increase battery driving time. Furthermore, since the head-mounted display device and the eyeglass-type display device are desired to be further reduced in size and weight, there is inevitably a demand for power saving in order to reduce the battery size and increase the battery driving time. It has become desperate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2009-81529
  • illumination light is emitted from the light emitting unit to the observer's eye body, the illumination light reflected by the eye body is received by the light receiving unit, and the illumination light received by the light receiving unit is greater than a predetermined threshold value. If it is larger, it is assumed that the bag is closed, and the opening / closing operation of the bag is detected.
  • the number of open / close of the heel per unit time is counted, and when the number of open / close of the heel per unit time exceeds a predetermined reference value, it is determined that it is immediately before entering the sleep state, and the image is displayed. It stops to achieve power saving.
  • an observer who is a user of the image display device constantly repeats blinking not only immediately before entering a sleep state but also in an awake state.
  • the conventional head-mounted display device stops image display in the sleep state and can display the image even when the eyelids are closed in the awakening state even if the power saving can be achieved to some extent. Therefore, there is a problem that power is wasted.
  • an object of the present invention is to provide an image display device that does not waste power when the eyelid is closed in the blink of an awakening state.
  • an image display device provides: An image display unit; A sensor for detecting the opening / closing operation of the eyelid of an observer observing the image display unit; And a control device that controls to turn off the image display unit when the observer's eyelid is closed by a predetermined value or more in response to a signal from the sensor.
  • the control device when the control device receives a signal from a sensor that detects the opening / closing operation of the observer's eyelid, the observer's eyelid is closed by a predetermined value or more.
  • the image display unit since the image display unit is turned off, power is not wasted when the eyelid is closed in the blink of an awakening state.
  • the sensor includes a sensor for the left eye that detects the opening / closing operation of the eyelid of the left eye of the observer and a sensor for the right eye that detects the opening / closing operation of the eyelid of the right eye of the observer,
  • the control device when the eyelids of both the left eye and the right eye of the observer are closed by a predetermined value or more based on signals from the left-eye and right-eye sensors, the image display unit Is controlled to turn off.
  • the embodiment based on the signals from the left-eye and right-eye sensors, when the eyelids of both the left eye and the right eye of the observer are simultaneously closed at a predetermined value or more, Turn off the image display.
  • the image display unit is turned off. Even an observer who has a disparity in eyelid movement between the left eye and the left eye does not need to look at the screen display portion that has been turned off, so that it can be prevented from being recognized as flickering of the screen.
  • the sensor is a far infrared sensor capable of detecting a temperature difference between the eyelid and the eye body.
  • the far-infrared sensor capable of detecting the temperature difference between the eyelid and the eye body is used as the sensor, the light emitting unit (light emitting diode or the like) described in Patent Document 1 is unnecessary, and the Since no energy is required, more power saving can be achieved.
  • the control device Threshold setting means for setting a threshold for determining whether the bag is closed; Comparing means for comparing the signal from the sensor with the threshold value is provided, and the image display unit is controlled to be turned off based on the signal from the comparing means.
  • the observer's field of view is different for each individual. Therefore, if the image display unit is turned off in a state where the eyelids do not completely cover the field of view, the viewer feels uncomfortable flicker. On the other hand, if the image display unit is not controlled to be turned off with the eyelids completely covering the field of view, energy is wasted in the image display unit. Therefore, it is preferable to set a threshold value for determining whether the eyelid is closed according to an observer having a different field of view for each individual.
  • a threshold setting means for setting a threshold for determining whether the eyelid is closed is provided, it is possible to further reduce power consumption by setting a threshold according to the field of view of each observer, and to flicker. Can be prevented.
  • the control device Based on a signal from the sensor, a threshold value calculating means for calculating a threshold value for determining whether the bag is closed,
  • the comparison means compares the signal from the sensor with the threshold value, and controls the image display unit to be turned off based on the signal from the comparison means.
  • the threshold value according to the visual field of each observer can be calculated by the threshold value calculation means for calculating the threshold value for determining whether the eyelid is closed based on the signal from the sensor. Therefore, it is possible to further reduce power consumption by calculating a threshold value corresponding to the visual field of each observer, and to prevent flickering.
  • the image display unit when receiving a signal from the sensor that detects the opening / closing operation of the observer's eyelid, when the observer's eyelid is closed more than a predetermined value, the image display unit is turned off. Power is not wasted when the eyelid is closed in the blink of an awakening state.
  • FIG. 1 is a diagram showing an image display device according to a first embodiment of the present invention and a state in which a heel is opened.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the image display device according to the first embodiment and a state in which the bag is closed.
  • FIG. 3 is a graph showing the output waveform of the far-infrared sensor when the bag is closed once.
  • FIG. 4 is a block diagram of the control device of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state where the eyelid is opened and the eye body is exposed.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state in which the eyelid is closed until the field of view is closed.
  • FIG. 7 is a flowchart of the threshold value calculation means.
  • FIG. 1 is a diagram showing an image display device according to a first embodiment of the present invention and a state in which a heel is opened.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the image display device according to the first embodiment and a state in which the bag is
  • FIG. 8 is a graph showing an output waveform of the far-infrared sensor when the bag is repeatedly opened and closed.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation at the time of threshold calculation.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between the far-infrared sensor of the second embodiment and the eyes.
  • FIG. 11 is a block diagram of a control device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a graph exaggeratingly showing a state when the timing of blinking of the left and right eyes is different.
  • FIG. 1 shows a state where the eyelid 1 is opened and the image display device of the first embodiment
  • FIG. 2 shows an eye state where the eyelid 1 is closed and the image display device of the first embodiment.
  • the image display device is, for example, a right-eye head-mounted display device or glasses-type display device, and a liquid crystal display (LCD) as an example of an image display unit. 11, a backlight 12 of the liquid crystal display 11, and a control device 13 that controls turning off of the backlight 12.
  • the liquid crystal display 11 is disposed at the tip of the eye line of the eye body 2, and the eye line of the eye body 2 is horizontal.
  • this image display device includes a far infrared sensor 14 as an example of a sensor that detects opening and closing of the bag 1.
  • the far-infrared sensor 14 is disposed obliquely below the field of view of the eye body 2.
  • the reason why the far infrared sensor 14 receives the far infrared ray 15 from the eyelid 1 or the eye body 2 and can detect the opening and closing of the eyelid 1 is as follows.
  • FIG. 3 shows the output of the infrared sensor 14 with time on the horizontal axis and temperature on the vertical axis, showing the change in the output for one blink.
  • the temperature of the eye body 2 is, for example, 35 ° C. due to absorption of far-infrared rays from the cornea by moisture on the cornea and heat dissipation due to vaporization of moisture, and is lower than the temperature 36 ° C. of the eyelid 1. . Therefore, the far-infrared sensor 14 detects the temperature of the eye body 2 at 35 ° C.
  • the far-infrared ray 15 detects the temperature 36 ° C of the eyeglass 1 higher than the opening temperature 35 ° C of the eye body 2 (hereinafter referred to as the closing temperature 36 ° C). Open / close can be reliably detected.
  • the infrared sensor 14 does not require a light emitting element for irradiating the eye body with light, and does not require light emission energy for driving the light emitting element.
  • Th indicates a threshold value to be described later.
  • the control device 13 When the output of the far-infrared sensor 14 is input to the control device 13 and exceeds a level corresponding to the threshold value Th, the control device 13 turns off the backlight 12 of the liquid crystal display 11.
  • the control device 13 includes an amplifier 31 that receives the output of the far-infrared sensor 14, a comparator 32 as an example of comparison means, a fixed resistor Rf, a variable resistor Rv, an inverter 33, and a driver. 34 and threshold value calculation means 36 comprising a microcomputer.
  • the amplifier 31 receives and amplifies the signal from the far infrared sensor 14.
  • the fixed resistor Rf and the variable resistor Rv constitute a threshold setting means 35 as an example, and + 5V is divided to set a threshold Th, and this threshold Th is input to the negative terminal of the comparator 32.
  • the comparator 32 compares the output of the amplifier 31 input to the + terminal with a threshold value Th that is a voltage at a connection point between the fixed resistor Rf and the variable resistor Rv.
  • Th a threshold value that is a voltage at a connection point between the fixed resistor Rf and the variable resistor Rv.
  • the threshold value Th set by the variable resistor Rv of the threshold value setting means 35 is calculated by the threshold value calculation means 36.
  • the threshold value calculation means 36 is constituted by microcomputer software.
  • the temperature detected by the far-infrared sensor 14 when the bag 1 is opened and closed differs depending on the room temperature, time, and physical condition, calculation and setting of the threshold Th is important.
  • FIG. 5 is a view showing the eye main body 2 exposed to the maximum when the eyelid 1 is fully opened
  • FIG. 6 is a view showing a state where the eyelid 1 is lowered until the field of view is hidden.
  • 5 and 6, 4 is a pupil and 5 is an iris.
  • 7 is a flowchart showing the operation of the threshold value calculation means 36
  • FIG. 8 shows the output waveform of the far-infrared sensor 14
  • FIG. 9 shows the screen of the liquid crystal display 11 on which the line-of-sight center marker 21 and the visual field marker 22 are displayed. Is shown.
  • step S1 shown in FIG. 7 the backlight 12 is turned on, and the backlight 12 is kept on until a threshold value Th described later is calculated and stored.
  • step S2 the open temperatures A 1 , A 2 , A 3 of the eye body 2 and the closed temperatures B 1 , B 2 , B 3 of the eyelid 1 shown in FIG.
  • Data indicating the open temperatures A 1 , A 2 , A 3 and the closed temperatures B 1 , B 2 , B 3 are stored in the memory of the threshold value calculation means (microcomputer) 36.
  • the output of the far-infrared sensor 14 is amplified and A / D converted (analog / digital converted) to obtain an extreme value.
  • the detection temperature of the far-infrared sensor 14 in a state where the eyelid 2 is not lowered and the eye body 2 is fully open corresponds to the open temperatures A 1 , A 2 , A 3 in FIG.
  • the state in which the eyelid 1 completely covers the eye main body 2 in FIG. 5 corresponds to the closing temperatures B 1 , B 2 , B 3 in FIG. Therefore, the difference (Ba ⁇ Aa) between the average value Ba of the closing temperatures B 1 , B 2 and B 3 and the average value Aa of the opening temperatures A 1 , A 2 and A 3 should correspond to the dimension O in FIG. Can do.
  • Threshold Th Aa + (Ba-Aa) xS / O It becomes.
  • step S4 the visual line center marker 21 and the visual field marker 22 are displayed on the screen of the liquid crystal display 11, and the visual field marker 22 is gradually moved downward while the observer is staring at the visual line central marker 21.
  • the position of the visual field marker 22 at that time corresponds to the lower limit of the visual field corresponding to S described above.
  • the observer operates an operation unit (not shown), thereby specifying the position of the visual field marker 22 when the observer cannot visually recognize the visual field marker 22.
  • the threshold value calculation means 36 refers to a memory that stores the position of the visual field marker 22 (or the distance between the visual line center marker 21 and the visual field marker 22) and S in advance, with reference to S. Read out, read out O stored in advance, and calculate S / O. However, the position of the visual field marker 22 and S / O may be associated with each other and stored, and this S / O may be read out.
  • the threshold value setting unit 35 receives the signal representing the threshold value Th from the threshold value calculation unit 36, adjusts the resistance value of the variable resistor Rv, The input signal at the negative terminal of the comparator 32 is set to the threshold value Th.
  • the far-infrared sensor 14 detects the temperature of the eye body 2 or the eyelid 1 according to the opening and closing of the eyelid 1.
  • the eyelid 1 is closed to a greater extent than the entire field of view, that is, the eyelid 1 is lowered more than S in FIG. Then, the level of the signal from the far infrared sensor 14 becomes higher than the threshold value Th shown in FIG.
  • the signal from the far-infrared sensor 14 is input to the control device 13 and input to the + terminal of the comparator 32 via the amplifier 31 shown in FIG.
  • the threshold value Th is input by. Since the level of the signal input to the + terminal of the comparator 32 is higher than the threshold Th level, a high level signal is output from the comparator 32, and a low level signal is input to the driver 34 via the inverter 33. Then, the driver 34 turns off the backlight 12.
  • the backlight 12 is immediately turned off when the heel 1 closes larger than covering all of the field of view, so that power saving can be achieved without consuming power wastefully.
  • the signal from the far-infrared sensor 14 is input to the + terminal of the comparator 32 via the amplifier 31 shown in FIG. 4, while the threshold value Th is input to the ⁇ terminal of the comparator 32 by the threshold setting means 35. . Since the level of the signal input to the + terminal of the comparator 32 is lower than the level of the threshold Th, a low level signal is output from the comparator 32, and a high level signal is input to the driver 34 via the inverter 33. Then, the driver 34 turns on the backlight 12.
  • the number and duration of blinks vary depending on gender, age, and individual. For example, if 20 blinks / minute and one blink is 100 milliseconds (see Fig. 3), the eye body 2 is closed for 2 seconds per minute. Therefore, from 2 seconds / 60 seconds, the power consumption of the liquid crystal display 11 can be reduced by up to 3.3%. As shown in FIG. 3, the output of the far-infrared sensor 14 due to the opening / closing of ⁇ 1 has a reverse sawtooth waveform, so whether the threshold Th is set or not is recognized as a reduction in power consumption and screen flicker Is decided.
  • the turn-off time is 40 mS for one blink of 100 ms, and 1% of power can be saved.
  • the power consumption of an LED (light emitting diode) backlight is 4W, and the rechargeable battery of this liquid crystal size tablet terminal is 7V, 6600mAh. If it is considered that it will be used, 1% of the lighting time of 11.5 hours, it will be calculated to extend the driving time for 6 minutes.
  • (Second Embodiment) 10 to 12 are diagrams for explaining the image display device according to the second embodiment.
  • the image display device according to the second embodiment is different from the image display device according to the first embodiment in which an image is viewed with the right eye.
  • This is an image display device in which an image is viewed with both the right eye and the left eye.
  • the liquid crystal display and the backlight are not shown in FIGS. 10 and 11, but the liquid crystal display 11 and the backlight 12 of the first embodiment shown in FIGS.
  • the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the image display apparatus of the second embodiment includes a far-infrared sensor 14 for the right eye and a far-infrared sensor 24 for the left eye, as shown in FIG. Signals from the far-infrared sensor 14 for the right eye and the far-infrared sensor 24 for the left eye are input to the control device 53 shown in FIG.
  • the control device 53 includes amplifiers 31 and 51, comparators 32 and 52 as an example of a comparison unit, a fixed resistor Rf, a variable resistor Rv, an inverter 33, a driver 34, and a threshold calculation unit 36 for the right eye. , A left eye threshold value calculation means 56 and an AND circuit 58.
  • the amplifier 31, the comparator 32, the inverter 33, the driver 34, the threshold setting unit 35 for the right eye and the threshold calculation unit 36 for the right eye are the amplifier 31, the comparator 32, the fixed resistor Rf, the variable resistor Rv, the inverter of the first embodiment. 33, the driver 34, the threshold value setting means 35, and the threshold value calculation means 36, the same reference numerals are assigned thereto, and detailed description thereof is omitted.
  • the threshold value calculation means 56 for the left eye is different from the threshold value calculation means 36 for the right eye only in that the threshold value is calculated based on the signal from the far-infrared sensor 24 for the left eye. Is omitted with the aid of FIG.
  • the configuration and operation of the left-eye threshold setting unit 55 are the same as the configuration and operation of the right-eye threshold setting unit 35.
  • the amplifier 51 receives and amplifies the signal from the far-infrared sensor 24 for the left eye and inputs it to the + terminal of the comparator 52.
  • the threshold value Th set by the threshold setting means 55 composed of the fixed resistance Rf and the variable resistance Rv is input to the negative terminal of the comparator 52.
  • the outputs of the comparators 32 and 52 are input to the AND circuit 58 and logically ANDed. Therefore, signals exceeding the threshold value Th are input to the + terminals of the comparators 32 and 52 from both the far-infrared sensor 14 for the right eye and the far-infrared sensor 24 for the left eye via the amplifiers 31 and 51.
  • a high level signal is output from the AND circuit 58 during the period T shown in FIG. Then, this high level signal becomes low level by the inverter 33 and is input to the driver 34, and the backlight 12 is turned off.
  • the left-eye threshold and the right-eye threshold are the same for convenience of explanation, but it is needless to say that they may be different.
  • the AND circuit 58 performs a logical product, and the right eye eyelid 1 and the left eye eyelid 1 are simultaneously closed so as to exceed the threshold Th as shown in FIG.
  • the backlight 12 since the backlight 12 is turned off, the image does not enter only one eye. Therefore, even patients with tic disorders in which the heel moves specially do not recognize flicker.
  • the threshold value calculation means 36 and 56 are provided, but the threshold value calculation means 36 and 56 may not be provided.
  • the threshold setting means may set a threshold that can be applied to most observers according to the region, race, etc., or a plurality of thresholds may be prepared so that the observer does not feel flickering.
  • the threshold value may be appropriately selected and set.
  • the threshold setting means may select a plurality of resistors connected in parallel with a switch and set the threshold.
  • the far-infrared sensor is used as the sensor for detecting the opening / closing of the bag, but it is needless to say that the present invention is not limited to this.
  • a sensor for detecting the opening / closing of the eyelid a sensor using a light emitting element and an image sensor (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-105853), or a sensor for detecting the opening / closing of the eyelid by detecting the potential of the retina (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-2011). -87609) may be used as Japanese Patent Laid-Open No. 9-105853, or a sensor for detecting the opening / closing of the eyelid by detecting the potential of the retina (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-2011). -87609) may be used.
  • a liquid crystal display is used as the image display unit.
  • a self-luminous display for example, a plasma display, an organic EL (Electro Luminescence), a SED (Surface Condition Electron Emitter Display), etc.
  • a plasma display for example, a plasma display, an organic EL (Electro Luminescence), a SED (Surface Condition Electron Emitter Display), etc.
  • It may be used.
  • the main body (frame body), the band, the cable, the speaker, and the like are variously known in Patent Document 1 and the like, and they are not related to the gist of the present invention. These descriptions are omitted in the first and second embodiments.

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Abstract

　覚醒状態の瞬きで瞼を閉じているときに、電力を無駄に消費しない画像表示装置を提供する。遠赤外線センサー（１４）からの信号は、アンプ（３１）を介して、コンパレータ（３２）の＋端子に入力され、一方、コンパレータ（３２）の－端子には閾値（Th）が入力されている。瞼（１）が視野の全てを塞ぐよりも大きく閉じたときには、遠赤外線センサー（１４）からコンパレータ（３２）の＋端子に入力される信号のレベルは、閾値（Th）のレベルよりも高いから、コンパレータ（３２）からハイレベルの信号が出力されて、インバータ（３３）を介して、ドライバー（３４）にローレベルの信号が入力されて、ドライバー（３４）は、バックライト（１２）を消灯する。

Description

画像表示装置
　この発明は、例えば、ユーザの頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ装置や、眼鏡型ディスプレイ装置等のように、ユーザの視野に画像を表示する画像表示装置に関する。
　ヘッドマウントディスプレイ装置や眼鏡型ディスプレイ装置は、バッテリー駆動時間を増やすための省電力化が必要不可欠である。さらに、ヘッドマウントディスプレイ装置や眼鏡型ディスプレイ装置は、より一層の小型、軽量化が望まれているため、必然的に、バッテリーが小型化して、バッテリー駆動時間を増やすための省電力化の要請が切実なものとなっている。
　従来、ヘッドマウントディスプレイ装置としては、特開２００９－８１５２９号公報（特許文献１）に記載のものがある。このヘッドマウントディスプレイ装置では、発光部から照明光を観察者の目本体に照射し、目本体で反射した照明光を受光部で受けて、受光部で受けた照明光が予め定めた閾値よりも大きいと、瞼の閉状態であるとして、瞼の開閉動作を検出している。そして、単位時間当たりの瞼の開閉数をカウントして、単位時間当たりの瞼の開閉数が予め定められた基準値を超えると、睡眠状態に入る直前であると判断して、画像の表示を停止して、省電力化を達成するようにしている。
特開２００９－８１５２９号公報
　ところで、画像表示装置のユーザである観察者は、睡眠状態に入る直前ではなくて、覚醒状態でも、常時、瞬きを繰り返している。
　しかるに、上記従来のヘッドマウントディスプレイ装置は、睡眠状態では、画像表示を停止して、ある程度、省電力化を達成できても、覚醒状態の瞬きで瞼を閉じているときでも、画像表示を行っているため、電力を無駄に消費しているという問題がある。
　そこで、この発明の課題は、覚醒状態の瞬きで瞼を閉じているときに、電力を無駄に消費しない画像表示装置を提供することにある。
　上記課題を解決するため、この発明の画像表示装置は、
　画像表示部と、
　上記画像表示部を観察している観察者の瞼の開閉動作を検出するセンサーと、
　上記センサーからの信号を受けて、上記観察者の瞼が予め定められた一定値以上閉じられたときに、上記画像表示部を消灯するように制御する制御装置と
を備えることを特徴としている。
　上記構成の画像表示装置によれば、上記制御装置は、観察者の瞼の開閉動作を検出するセンサーからの信号を受けて、上記観察者の瞼が予め定められた一定値以上閉じられたときに、上記画像表示部を消灯するので、覚醒状態の瞬きで瞼を閉じているときに、電力を無駄に消費することがない。
　１実施形態では、
　上記センサーは、観察者の左目の瞼の開閉動作を検出する左目用のセンサーと観察者の右目の瞼の開閉動作を検出する右目用のセンサーとを含み、
　上記制御装置は、上記左目用および右目用のセンサーからの信号に基づいて、上記観察者の左目および右目の両方の瞼が予め定められた一定値以上閉じられているときに、上記画像表示部を消灯するように制御する。
　上記実施形態によれば、上記左目用および右目用のセンサーからの信号に基づいて、上記観察者の左目および右目の両方の瞼が予め定められた一定値以上同時に閉じられているときに、上記画像表示部を消灯する。
　このように、この実施形態では、上記観察者の左目および右目の両方の瞼が予め定められた一定値以上同時に閉じられているときに、上記画像表示部を消灯するので、チック症等の右目と左目との瞼の動作がばらばらな観察者でも、消灯した画面表示部を見無くて済むため、画面のチラツキとして認識されることを防ぐことができる。
　１実施形態では、
　上記センサーは、瞼と目本体の温度差を検出可能な遠赤外線センサーである。
　上記実施形態によれば、センサーとして、瞼と目本体の温度差を検出可能な遠赤外線センサーを用いているので、特許文献１に記載のような発光部（発光ダイオード等）が不要で、発光エネルギーが不要となるため、より省電力化を達成することができる。
　１実施形態では、
　上記制御装置は、
　瞼の閉を判別するための閾値を設定する閾値設定手段と、
　上記センサーからの信号と上記閾値とを比較する比較手段と
を備えて、上記比較手段からの信号に基づいて、上記画像表示部を消灯制御する。
　観察者の視野は、各個人毎に異なる。したがって、瞼が視野を完全に覆わない状態で、画像表示部を消灯制御すると、観察者に不快なチラツキを感じさせることになる。一方、瞼が視野を完全に覆った状態で、画像表示部を消灯制御しないと、画像表示部でエネルギーを無駄に使うことになる。したがって、各個人毎に異なる視野を有する観察者に応じて、瞼の閉を判別するための閾値を設定するのが好ましい。
　この実施形態では、瞼の閉を判別するための閾値を設定する閾値設定手段を備えるので、各観察者の視野に応じた閾値を設定して、一層、省電力化を達成でき、かつ、チラツキの発生を防止できる。
　１実施形態では、
　上記制御装置は、
　上記センサーからの信号に基づいて、瞼の閉を判別するための閾値を算出する閾値算出手段
を備えて、
　上記比較手段によって、上記センサーからの信号と上記閾値とを比較し、上記比較手段からの信号に基づいて、上記画像表示部を消灯制御する。
　上記実施形態によれば、上記センサーからの信号に基づいて、瞼の閉を判別するための閾値を算出する閾値算出手段によって、各々の観察者の視野に応じた閾値を算出することができる。したがって、各観察者の視野に応じた閾値を算出して、一層、省電力化を達成でき、かつ、チラツキの発生を防止できる。
　この発明によれば、観察者の瞼の開閉動作を検出するセンサーからの信号を受けて、観察者の瞼が予め定められた一定値以上閉じられたときに、画像表示部を消灯するので、覚醒状態の瞬きで瞼を閉じているときに、電力を無駄に消費することがない。
図１は、この発明の第１実施形態の画像表示装置と、瞼を開いた状態を示す図である。 図２は、第１実施形態の画像表示装置と、瞼を閉じた状態を示す図である。 図３は、瞼を１回閉じたときの遠赤外線センサーの出力波形を示すグラフである。 図４は、第１実施形態の制御装置のブロック図である。 図５は、瞼が開かれて、目本体が露出している状態を示す模式図である。 図６は、瞼が視野を塞ぐまで閉じられた状態を示す模式図である。 図７は、閾値算出手段のフローチャートである。 図８は、瞼の開閉が繰り返されたときの遠赤外線センサーの出力波形を示すグラフである。 図９は、閾値算出時の動作を説明する図である。 図１０は、第２実施形態の遠赤外線センサーと目の関係を示す図である。 図１１は、第２実施形態の制御装置のブロック図である。 図１２は、左右の目の瞬きのタイミングが異なるときの状態を誇張して示すグラフである。
　以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
（第１実施形態）
　図１は瞼１が開いた目の状態とこの第１実施形態の画像表示装置を示し、図２は瞼１が閉じた目の状態とこの第１実施形態の画像表示装置を示す。
　図１および２に示すように、この第１実施形態の画像表示装置は、例えば、右目用のヘッドマウントディスプレイ装置や眼鏡型ディスプレイ装置であって、画像表示部の一例としての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１１と、この液晶ディスプレイ１１のバックライト１２と、このバックライト１２の消灯制御を行う制御装置１３とを備えている。上記液晶ディスプレイ１１は、図１に示すように、目本体２の目線の先に配置しており、上記目本体２の目線は水平である。
　また、この画像表示装置は、瞼１の開閉を検出するセンサーの一例としての遠赤外線センサー１４を備えている。上記遠赤外線センサー１４は、上記目本体２の視野の外となる斜め下方に配置している。
　上記遠赤外線センサー１４が瞼１または目本体２からの遠赤外線１５を受けて、瞼１の開閉を検出できるのは、次の理由による。
　図３は、上記赤外線センサー１４の出力を、時間を横軸で、温度を縦軸で示したもので、１瞬きの間の出力の変化を示している。目本体２の温度は、角膜上の水分に、角膜からの遠赤外線が吸収されることと、水分の気化による放熱のため、例えば35℃となり、瞼１の温度36℃よりも低い温度である。したがって、遠赤外線センサー１４は、瞼１が完全に開放されているときは、遠赤外線１５により目本体２の温度35℃（以下、開温度35℃という。）を検出する一方、瞼１が完全に閉鎖されたときは、瞼１からの遠赤外線１５により目本体２の開温度35℃よりも高い瞼１の温度36℃（以下、閉温度36℃という。）を検出するから、瞼１の開閉を確実に検出することができる。この赤外線センサー１４は、特許文献１とは違って、目本体に光を照射するための発光素子が不要で、この発光素子を駆動する発光エネルギーが不要であるので、エネルギーの消費が少ないという利点を有する。
　なお、図３において、Thは、後述する閾値を示している。
　上記遠赤外線センサー１４の出力は、上記制御装置１３に入力されて、上記閾値Thに相当するレベルを上回ったときに、制御装置１３は、液晶ディスプレイ１１のバックライト１２を消灯する。
　上記制御装置１３は、図４に示すように、遠赤外線センサー１４の出力を受けるアンプ３１と、比較手段の一例としてのコンパレータ３２と、固定抵抗Ｒfと、可変抵抗Ｒvと、インバータ３３と、ドライバー３４と、マイクロコンピュータからなる閾値算出手段３６とを備えている。上記アンプ３１は、遠赤外線センサー１４からの信号を受けて増幅する。上記固定抵抗Ｒfと可変抵抗Ｒvとは、一例としての閾値設定手段３５を構成し、＋５Ｖを分圧して閾値Thを設定し、この閾値Thをコンパレータ３２の－端子に入力する。上記コンパレータ３２は、＋端子に入力されたアンプ３１の出力と、固定抵抗Ｒfと可変抵抗Ｒvとの接続点の電圧である閾値Thとを比較する。上記コンパレータ３２は、アンプ３１の出力が閾値Thを超えると、つまり、遠赤外線センサー１４からの信号が閾値Thに相当するレベルを超えると、ハイレベルの信号を出力して、インバータ３３を介して、ローレベルの信号をドライバー３４に出力して、液晶ディスプレイ１１のバックライト１２を消灯する。
　上記閾値設定手段３５の可変抵抗Ｒvによって設定される閾値Thは、上記閾値算出手段３６によって算出される。上記閾値算出手段３６は、マイクロコンピュータのソフトウェアによって構成される。
　ところで、同じ観察者でも室温、時間、体調により瞼１の開閉時の遠赤外線センサー１４によって検出される温度が異なるため、閾値Thの算出、設定が重要である。
　上記閾値算出手段３６の構成、動作を、図３，５～９を参照しながら、説明する。
　図５は、瞼１が全開状態で最大限に露出した目本体２を示す図であり、図６は、瞼１が視野を隠すまで降りた状態を示す図である。図５，６において、４は瞳孔、５は虹彩である。図７は、閾値算出手段３６の動作を示すフローチャートであり、図８は遠赤外線センサー１４の出力波形を示し、図９は、視線中央マーカー２１と視野マーカー２２が表示された液晶ディスプレイ１１の画面を示している。
　まず、図７に示すステップＳ１で、バックライト１２を点灯し、後述の閾値Thが算出されて記憶されるまでバックライト１２を点灯し続ける。
　次に、ステップＳ２で、遠赤外線センサー１４によって、図８に示す目本体２の開温度A1,A2,A3および瞼１の閉温度B1,B2,B3を測定して、この開温度A1,A2,A3および閉温度B1,B2,B3を示すデータを閾値算出手段（マイクロコンピュータ）３６のメモリに記憶する。上記データを得るために、図示しないが、遠赤外線センサー１４の出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換（アナログディジタル変換）し、極値を求めている。
　次に、ステップＳ3で、開温度A1,A2,A3の３点平均値Aa=(A1+A2+A3)/3と、閉温度B1,B2,B3の３点平均値Ba=(B1+B2+B3)/3とを算出して、測定値のバラツキの影響を軽減する。
　図５に示すように、瞼１が降りないで、目本体２が全開の状態の遠赤外線センサー１４の検出温度は、略、図８の開温度A1,A2,A3に相当する。また、図示しないが、瞼１が図５の目本体２を完全に塞いだ状態は、図８の閉温度B1,B2,B3に相当する。したがって、閉温度B1,B2,B3の平均値Baと開温度A1,A2,A3の平均値Aaとの差（Ba－Aa）を、図５の寸法Ｏに対応させることができる。一方、図６に示すように、瞼１が寸法Ｓだけ降りたときに、目本体２の視野の全てが瞼１で隠されるとすると、求めるべき閾値Thは、
　　　閾値Th=Aa+(Ba－Aa)xＳ/Ｏ
となる。
　このＳ/Ｏは、正確には、人により異なるため、ステップＳ４で、次のようにして求める。まず、図９に示すように、液晶ディスプレイ１１の画面に、視線中央マーカー２１と視野マーカー２２を表示し、観察者が視線中央マーカー２１を凝視している状態で、視野マーカー２２を徐々に下方に移動して、視野マーカー２２が視野から外れて、視野マーカー２２を観察者が視認できなくなったとき、そのときの視野マーカー２２の位置が上述のＳに対応する視野の下限に対応することになる。観察者は、視野マーカー２２を視認できなくなったとき、図示しない操作部を操作し、これにより、視野マーカー２２を観察者が視認できなくなったときの視野マーカー２２の位置が特定される。そうすると、閾値算出手段３６は、予め、視野マーカー２２の位置（あるいは視線中央マーカー２１と視野マーカー２２との間の距離）とＳとを対応づけて記憶しているメモリを参照して、Ｓを読み出し、予め記憶しているＯを読み出して、Ｓ/Ｏを算出する。尤も、視野マーカー２２の位置とＳ/Ｏとを対応つけて、記憶しておき、このＳ/Ｏを読み出すようにしてもよい。
　次に、ステップＳ5で、上述の平均値Aa , BaとＳ/Ｏを用いて、
閾値Th =Aa+(Ba－Aa)xＳ/Ｏ
を算出して、記憶する。
　このように、上記閾値算出手段３６が閾値Thを算出して記憶すると、閾値設定手段３５は、閾値算出手段３６から閾値Thを表す信号を受けて、可変抵抗Ｒvの抵抗値を調整して、コンパレータ３２の－端子の入力信号を、閾値Thに設定する。
　上記構成の画像表示装置において、遠赤外線センサー１４は、瞼１の開閉に応じて、目本体２また瞼１の温度を検出する。
　今、瞼１が図２または６に示すように、視野の全てを塞ぐ程度よりも大きく閉じ、つまり、瞼１が図６のＳよりも大きく下降したとする。そうすると、遠赤外線センサー１４からの信号のレベルは、図３に示す閾値Thよりも高いレベルになる。
　上記遠赤外線センサー１４からの信号は、制御装置１３に入力されて、図４に示すアンプ３１を介して、コンパレータ３２の＋端子に入力され、一方、コンパレータ３２の－端子には閾値設定手段３５によって閾値Thが入力されている。コンパレータ３２の＋端子に入力される信号のレベルは、閾値Thのレベルよりも高いから、コンパレータ３２からハイレベルの信号が出力されて、インバータ３３を介して、ドライバー３４にローレベルの信号が入力されて、ドライバー３４は、バックライト１２を消灯する。
　このように、覚醒時において、瞼１が視野の全てを塞ぐよりも大きく閉じたときに、直ちに、バックライト１２を消灯するので、無駄に電力を消費することがなくて省電力化を達成できる。
　一方、瞼１が、図１に示すように、開放し、あるいは、視野の全てを未だ塞いでいないときは、遠赤外線センサー１４からの信号のレベルは、図３に示す閾値Thよりも低いレベルになる。
　上記遠赤外線センサー１４からの信号は、図４に示すアンプ３１を介して、コンパレータ３２の＋端子に入力され、一方、コンパレータ３２の－端子には閾値設定手段３５によって閾値Thが入力されている。コンパレータ３２の＋端子に入力される信号のレベルは、閾値Thのレベルよりも低いから、コンパレータ３２からローレベルの信号が出力されて、インバータ３３を介して、ドライバー３４にハイレベルの信号が入力されて、ドライバー３４は、バックライト１２を点灯する。
　このように、瞼１が視野の一部でも開いているとき、つまり、瞼１が視野の全てを塞いでいないときは、バックライト１２を点灯するので、画面を見ている観察者にチラツキ等による違和感を与えることがない。
　この第１実施形態で、どの程度、省電力が達成されるかを、具体的に検討すると、次のようになる。
　瞬きの回数と時間は性別、年齢、個人差があるが、例えば、20回/分、1回の瞬き100m秒とすると（図３参照）、1分間に2秒、目本体２を閉じていることになり、2秒/60秒から、液晶ディスプレイ１１の消費電力の最大3.3％の削減が見込める。瞼１の開閉による遠赤外線センサー１４の出力は、図３に示すように、逆ノコギリ波状なので、閾値Thをどこに設定するかで、消費電力の削減量と、画面のチラツキとして認識されるかどうかが決まる。
　例えば、開温度の平均値Aa=36℃、閉温度の平均値Ba=35℃、Ｓ/Ｏ=2/3とすれば、
閾値Th =Aa+(Ba－Aa)xＳ/Ｏ＝35+ (36－35)×2/3=35.7℃
となり、図3のグラフから時間を読むと、1回の瞬き100m秒に対して消灯時間は40mSとなり、1％の省電力化が可能となる。例えば、１２型の液晶ディスプレイ１１だと、LED（発光ダイオード）バックライトの消費電力は4Wであり、この液晶サイズのタブレット端末の充電池は例えば7V， 6600mAhなので、このエネルギーを全てLEDバックライトに使うと考えると、11.5時間の点灯時間の1％だと6分間駆動時間が延びる計算となる。
（第２実施形態）
　図１０～１２は、第２実施形態の画像表示装置を説明する図であり、この第２実施形態の画像表示装置は、右目で画像を見る第１実施形態の画像表示装置とは違って、右目と左目との両方の目で、画像を見る画像表示装置である。この第２実施形態において、図１０，１１では、液晶ディスプレイとバックライトとを図示していないが、図１，２に示す第１実施形態の液晶ディスプレイ１１とバックライト１２を援用する。また、第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素は、第１実施形態の構成要素と同じ参照番号を付して、詳しい説明は、省略する。
　この第２実施形態の画像表示装置は、図１０に示すように、右目用の遠赤外線センサー１４と左目用の遠赤外線センサー２４を備えている。上記右目用の遠赤外線センサー１４と左目用の遠赤外線センサー２４とからの信号は、図１１に示す制御装置５３に入力している。
　上記制御装置５３は、アンプ３１，５１と、比較手段の一例としてのコンパレータ３２，５２と、固定抵抗Ｒfと、可変抵抗Ｒvと、インバータ３３と、ドライバー３４と、右目用の閾値算出手段３６と、左目用の閾値算出手段５６と、アンド回路５８とを備えている。
　上記アンプ３１、コンパレータ３２、インバータ３３、ドライバー３４、右目用の閾値設定手段３５および右目用の閾値算出手段３６は、第１実施形態のアンプ３１、コンパレータ３２、固定抵抗Ｒf、可変抵抗Ｒv、インバータ３３、ドライバー３４、閾値設定手段３５および閾値算出手段３６と同一構成なので、それらと同一参照番号を付して詳しい説明は省略する。
　また、左目用の閾値算出手段５６は、左目用の遠赤外線センサー２４からの信号に基づいて、閾値を算出する点のみが、右目用の閾値算出手段３６と異なるので、その構成、動作の説明は図７を援用して省略する。また、左目用の閾値設定手段５５の構成、作用は、右目用の閾値設定手段３５の構成、作用と同様である。
　上記アンプ５１は、左目用の遠赤外線センサー２４からの信号を受けて増幅して、コンパレータ５２の＋端子に入力する。このコンパレータ５２の－端子には、固定抵抗Ｒfと可変抵抗Ｒvとからなる閾値設定手段５５で設定された閾値Thが入力される。
　上記コンパレータ３２，５２の出力は、アンド回路５８に入力されて、論理積がとられる。したがって、右目用の遠赤外線センサー１４と左目用の遠赤外線センサー２４との両方から、閾値Thのレベルを超える信号が、アンプ３１，５１を介して、コンパレータ３２，５２の＋端子に入力されると、アンド回路５８から、図１２に示す期間Ｔの間、ハイレベルの信号が出力される。そして、このハイレベルの信号は、インバータ３３によって、ローレベルになって、ドライバー３４に入力されて、バックライト１２が消灯される。
　なお、図１２では、説明の便宜上、左目用の閾値と右目用の閾値が同一であるとしているが、異なっていてもよいのは勿論である。
　このように、第２実施形態では、アンド回路５８で論理積をとって、右目の瞼１と左目の瞼１とが、図１２に示すように、同時に閾値Thを超えるだけ閉じられた期間Ｔだけ、バックライト１２を消灯するようにしているので、片目だけに画像が入らないということがない。したがって、瞼が特殊な動きをするチック症の患者でも、チラツキを認識することがない。
　第１および第２実施形態では、閾値算出手段３６，５６を設けているが、この閾値算出手段３６，５６は設けなくてもよい。例えば、閾値設定手段で、殆どの観察者に適用できる閾値を地域、人種等に応じて固定的に設定してもよく、あるいは、複数の閾値を用意して、観察者がチラツキを感じない閾値を適宜選択して設定するようにしてもよい。
　また、閾値設定手段は、並列に接続された複数の抵抗を、スイッチで選択して、閾値を設定するようにしてもよい。
　また、第１および第２実施形態では、瞼の開閉を検出するセンサーとして、遠赤外線センサーを用いたが、これに限らないことは勿論である。例えば、瞼の開閉を検出するセンサーとして、発光素子と撮像素子とを用いるセンサー（特開平９－１０５８５３号公報参照）や、網膜の電位を検出して瞼の開閉を検出するセンサー（特開２０１１－８７６０９号公報参照）を用いてもよい。
　また、第１および第２実施形態では、画像表示部として、液晶ディスプレイを用いたが、自発光ディスプレイ（例えば、プラズマディスプレイ，有機ＥＬ（Electro Luminescence），ＳＥＤ(Surface Condition Electron Emitter Display)等）を用いてもよい。
　また、画像表示装置において、本体（枠体）、バンド、ケーブル、スピーカ等は、特許文献１等で、種々のものが周知で、また、それらは、この発明の要旨とは関係がないので、それらの説明は、第１および第２実施形態では、省略している。
　１　瞼
　２　目本体
　１１　液晶ディスプレイ
　１２　バックライト
　１３，５３　制御装置
　１４，２４　遠赤外線センサー
　３２，５２　コンパレータ
　３４　ドライバー
　３５，５５　閾値設定手段
　３６，５６　閾値算出手段
　５８　アンド回路

Claims (5)

  1. 　画像表示部（１１）と、
    　上記画像表示部（１１）を観察している観察者の瞼の開閉動作を検出するセンサー（１４，２４）と、
    　上記センサー（１４，２４）からの信号を受けて、上記観察者の瞼が予め定められた一定値以上閉じられたときに、上記画像表示部（１１）を消灯するように制御する制御装置（１３，５３）と
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
  2. 　請求項１に記載の画像表示装置において、
    　上記センサー（１４，２４）は、観察者の左目の瞼の開閉動作を検出する左目用のセンサー（２４）と観察者の右目の瞼の開閉動作を検出する右目用のセンサー（１４）とを含み、
    　上記制御装置（５３）は、上記左目用および右目用のセンサー（２４，１４）からの信号に基づいて、上記観察者の左目および右目の両方の瞼が予め定められた一定値以上閉じられているときに、上記画像表示部（１１）を消灯するように制御する
    ことを特徴とする画像表示装置。
  3. 　請求項１または２に記載の画像表示装置において、
    　上記センサー（１４，２４）は、瞼と目本体の温度差を検出可能な遠赤外線センサー（１４，２４）であることを特徴とする画像表示装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
    　上記制御装置（１３，５３）は、
    　瞼の閉を判別するための閾値を設定する閾値設定手段（３５，５５）と、
    　上記センサー（１４，２４）からの信号と上記閾値とを比較する比較手段（３２，５２）と
    を備えて、上記比較手段（３２，５２）からの信号に基づいて、上記画像表示部（１１）を消灯制御することを特徴とする画像表示装置。
  5. 　請求項４に記載の画像表示装置において、
    　上記制御装置（１３，５３）は、
    　上記センサー（１４，２４）からの信号に基づいて、瞼の閉を判別するための閾値を算出する閾値算出手段（３６，５６）
    を備えて、
    　上記比較手段（３２，５２）によって、上記センサー（１４，２４）からの信号と上記閾値とを比較し、上記比較手段（３２，５２）からの信号に基づいて、上記画像表示部（１１）を消灯制御することを特徴とする画像表示装置。
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