頭部装着式映像表示装置
【課題】映像の視認性を損なうことなく、消費電力を低減することが可能な頭部装着式映像表示装置（ＨＭＤ）を提供する。
【解決手段】赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用画像信号に基づき映像を表示するカラーＬＣＤと、発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、ＬＣＤを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有するＨＭＤであって、電子カメラと、電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、ＬＣＤにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該ＬＣＤの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの光源の動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色の合成画像信号を生成し、画像色解析部の解析結果に基づいて、合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの液晶表示素子のうちいずれかに出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの光源のうちいずれかを駆動する光源単色駆動またはそのいずれかの駆動動作を有する。
【解決手段】赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用画像信号に基づき映像を表示するカラーＬＣＤと、発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、ＬＣＤを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有するＨＭＤであって、電子カメラと、電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、ＬＣＤにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該ＬＣＤの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの光源の動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色の合成画像信号を生成し、画像色解析部の解析結果に基づいて、合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの液晶表示素子のうちいずれかに出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの光源のうちいずれかを駆動する光源単色駆動またはそのいずれかの駆動動作を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着式映像表示装置に関し、特に液晶カラーディスプレイを備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察者の頭部や顔面に着脱自在に装着され、小型のＣＲＴや液晶表示素子等の映像表示素子から得られる映像（以下、画像とも称する。）を、接眼光学系によって観察者の眼球に直接投影させることで、恰も該映像が空中に拡大投影されているかの様な虚像の観察を可能にした頭部装着式映像表示装置、すなわちＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている。
【０００３】
ＨＭＤは、ＤＶＤやビデオ等のコンテンツ映像の観賞用や、産業機器若しくは医療機器等の遠隔操作用としての表示装置として利用され、その用途は多岐に渡っている。
【０００４】
遠隔操作用としては、通常、作業者の作業に必要な各種情報をＨＭＤの表示ユニットを通して入射する外界光による自然画像（以下、シースルー画像とも称する。）に重ね合わせて表示する所謂シースルー型のＨＭＤが用いられている。
【０００５】
例えば、作業者が電子カメラを備えたシースルー型のＨＭＤを装着し、作業対象物のシースルー画像を観察しながら作業を行い、指示者が電子カメラで撮影された作業対象物の画像を、遠隔地に設けられた例えばホストコンピュータ等のモニタで観察しながら、作業者に音声や映像による適切な情報を提供し作業指示を行う、といった遠隔作業支援システムが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、このような遠隔操作用に用いられるＨＭＤは、その電源として、通常、電池が用いられている。この為、消費電力を抑え、使用可能時間を延長させることが要望されている。しかしながら、映像表示素子としてバックライトを必要とする透過型液晶表示素子を用いた場合、液晶表示素子のみならずバックライトの駆動にも大きな電力を必要することから、電池の消耗を早め、使用可能時間に大きく影響を及ぼすという問題があった。
【０００７】
そこで、このような問題に対応する為、種々の液晶表示装置が検討されている。例えば、低電力モード時には、液晶表示素子を駆動する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラー画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成する。そして、該合成画像信号によりＲ、ＧおよびＢ用液晶駆動回路の内Ｇ用液晶駆動回路のみを駆動し、残りの２つの駆動回路の電力供給を中断する。これにより、消費電力を低減させることが可能な液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１３２４８７号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載の液晶表示装置は、合成画像信号によりＧ用液晶駆動回路のみを駆動し、残りの２つの駆動回路の電力供給を中断することにより、消費電力を低減させる構成としている。しかしながら、このような液晶表示装置を前述のような遠隔操作用のＨＭＤに用いた場合、シースルー画像の色合いによっては、液晶表示装置に表示される表示映像の視認性が大きく低下するという問題がある。例えば、シースルー画像の色合いが緑色に偏っている場合、液晶表示装置に表示される表示映像の色合いが同色の緑であることより、シースルー画像と表示映像との識別が困難になり、液晶表示装置に表示される表示映像の視認性が大きく低下する。また、たとえ合成画像信号によりＲ用液晶駆動回路またはＢ用液晶駆動回路のみを駆動する構成としても、シースルー画像の色合いが赤または青に偏っている場合には同様の問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、映像の視認性を損なうことなく、消費電力を低減することが可能な頭部装着式映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の１乃至３のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
【００１１】
１．赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【００１２】
２．頭部装着式映像表示装置の動作用電源としての電池の電圧を検知する電池電圧検知部を有し、
前記制御部は、
前記電池電圧検知部の検知結果に基づいて、前記液晶単色駆動および前記光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことを特徴とする前記１に記載の頭部装着式映像表示装置。
【００１３】
３．赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の少なくとも１つの光源を駆動する光源駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、前記制御部は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、画像色解析部の解析結果に基づいて、該合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動および画像色解析部の解析結果に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有する構成とした。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの透過型液晶表示素子およびＲ、Ｇ、Ｂの３つのバックライト光源をいつも駆動することなく、必要に応じて、液晶単色駆動および光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことにより単色化することができる。その結果、消費電力を大きく低減することができ、電池の消耗を抑え、使用可能時間を延長することができる。
【００１５】
また、液晶単色駆動、光源単色駆動を行う際には、外界を撮影する電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部の解析結果に基づいて、駆動する透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択するようにしている。これにより、例えば、外界のシースルー画像の色合いが緑色に偏っている場合、赤色、または青色の透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択し、駆動することができる。すなわち、シースルー画像の色合いと異なった色合いの映像を表示することができる。その結果、シースルー画像と表示映像との識別が容易になり単色化による視認性の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面に基づいて、本発明に係る頭部装着式映像表示装置（以下、ＨＭＤとも称する。）の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１７】
最初に、ＨＭＤの外観を図１を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＨＭＤ１の外観を示す斜視図である。
【００１８】
ＨＭＤ１は、図１に示すように、テンプル２１Ｒ，２１Ｌ、ブリッジ２２、鼻当て２３Ｒ，２３Ｌ、透明基板２４Ｒ，２４Ｌ、表示ユニット２５（ＬＣＤ表示部２６、接眼光学系２７）、カメラユニット２８、イヤホン２９Ｒ，２９Ｌ、マイク３０、及び制御ユニット３１等を有している。
【００１９】
このような構成のＨＭＤ１は、作業者がＨＭＤ１を頭部に装着し、表示ユニット２５を通して作業対象物のシースルー画像を観察しながら作業を行い、指示者がカメラユニット２８で撮影された作業対象物の画像を、遠隔地に設けられた例えばホストコンピュータ等のモニタで観察しながら、作業者に無線ＬＡＮ等を介して音声や映像による適切な情報を提供し作業指示を行うものである。
【００２０】
テンプル２１Ｒ，２１Ｌは、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、装着者の耳や側頭部に掛止され、ＨＭＤ１の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行う為のものである。尚、テンプル２１Ｒ，２１Ｌは、回動部２１Ｒａ，２１Ｌａにおいて矢印Ｐ，Ｑ方向に回動可能に構成されており、ＨＭＤ１を使用しない場合には、テンプル２１Ｒ，２１Ｌを矢印Ｐ，Ｑ方向に回動させて透明基板２４Ｒ，２４Ｌに沿わせることにより、コンパクト化することができる。
【００２１】
ブリッジ２２は、ＨＭＤ１の装着者に対する顔面への保持を行う鼻当て２３Ｒ，２３Ｌを備え、透明基板２４Ｒ，２４Ｌの互いに対向する所定位置に架け渡された短尺の棒状部材であり、透明基板２４Ｒと透明基板２４Ｌとを一定の間隙を介した相対位置関係に保持するものである。
【００２２】
透明基板２４Ｒ，２４Ｌは、一方の眼球に対応した位置にＵ字型のスペース２４Ｒｓを形成する略平板状の透明体である。また、透明基板２４Ｒに囲まれて形成されるＵ字型のスペース２４Ｒｓには、接眼光学系２７が嵌め込まれている。
【００２３】
表示ユニット２５は、ＬＣＤ表示部２６、及び接眼光学系２７等を有し、カメラユニット２８で撮影された画像や、制御ユニット３１に設けられた後述の通信部３６を介して、遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータから提供された映像等を表示する。また、表示ユニット２５は、接眼光学系２７を通して外界（前方の被写体）をシースルー可能に構成されている。尚、表示ユニット２５の詳細は後述する。
【００２４】
カメラユニット２８は、本発明における電子カメラに該当し、図示しない後述のズームレンズ２８１、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２８２、及び画像処理部２８３等を有する。カメラユニット２８は、装着者の周囲の外界（前方の被写体）を撮影するものであり、ズームレンズ２８１によって結像された被写体光学像を、ＣＣＤ２８２によって光電変換して画像信号（以下、映像信号とも称する。）を生成し、画像処理部２８３等により画像信号に所定の画像処理を施す。
【００２５】
イヤホン２９Ｒ，２９Ｌは、装着者の耳に挿入され、装着者に音声を提供する。
【００２６】
マイク３０は、装着者の音声を音声信号に変換する。
【００２７】
制御ユニット３１は、マイクロコンピュータからなり、電源スイッチ３５１、操作スイッチ３５２等を有し、これら各種操作スイッチからの信号、及び遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータからの制御信号等を受けて、ＨＭＤ１で行われる表示動作や画像信号処理動作を統括的に制御するものである。
【００２８】
ここで、表示ユニット２５の構成を、図２を用いて説明する。図２は、表示ユニット２５の左側面からの側断面図であり、主に表示ユニット２５の内部構成を示している。
【００２９】
図２に示すように、表示ユニット２５は、筐体２６１、バックライト２６２、コリメータレンズ２６３、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）２６４からなるＬＣＤ表示部２６、及びプリズム２７１、ＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）２７２からなる接眼光学系２７等から構成される。
【００３０】
ＬＣＤ表示部２６の筐体２６１の内部には、バックライト２６２、コリメータレンズ２６３、及びＬＣＤ２６４が内蔵された状態で、該筐体２６１が接眼光学系２７のプリズム２７１の上端部において上斜め前方（図２では右斜め上方向）に突出する態様で取り付けられている。
【００３１】
バックライト２６２は、発光色がそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光ダイオードであるＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂを有し、ＬＣＤ２６４を照明する光源である。
【００３２】
コリメータレンズ２６３は、バックライト２６２のＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂの光をほぼ平行光にしてＬＣＤ２６４に投光するものである。
【００３３】
ＬＣＤ２６４は、カメラユニット２８で撮影された画像や、制御ユニット３１に設けられた後述の通信部３６を介して、遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータから提供された映像等を表示する。ＬＣＤ２６４は、赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイである。
【００３４】
プリズム２７１は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、ＬＣＤ２６４からの光を内部で複数回の反射を行わせるものである。プリズム２７１の上端部は、ＬＣＤ２６４からの光の大部分を内部に採光できるように、上方に向かってより肉厚となるように前面側（接眼面と反対側）が突き出るように楔形状に形成された肉厚部２７１ｂが形成されている。
【００３５】
また、プリズム２７１の下端部には、傾斜面２７１ａが形成されており、プリズム２７１は、透明基板２４Ｒに形成された傾斜面２４Ｒａに対しＨＯＥ２７２を介して接合（例えば接着）されている。また、プリズム２７１の表裏面は、透明基板２４Ｒの表裏面に対して面一とされている。これにより、プリズム２７１は、透明基板２４Ｒと一枚の板状に一体化されている。
【００３６】
ＨＯＥ２７２は、光学的に軸非対称な所謂自由曲面で構成されて正のパワーを有する体積位相型のホログラム光学素子であり、プリズム２７１の下端部において所定の傾斜角を有して支持されている。ＨＯＥ２７２は、プリズム２７１により導光された光が照射されることにより、光の干渉現象を用いてホログラム映像を眼球Ｅに提供する。
【００３７】
以上のような構成を有する表示ユニット２５において、バックライト２６２のＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂから射出された光は、コリメータレンズ２６３を通してＬＣＤ２６４を照明し、この照明によりＬＣＤ２６４で生成された像光は、プリズム２７１内で複数回の全反射を行った後、ＨＯＥ２７２により回折し虚像として装着者の眼球Ｅに導かれる。
【００３８】
さらに、プリズム２７１は、前方から入射する光を装着者の眼球Ｅに導くようになっている。これにより、装着者は、外界（前方の被写体）をシースルー可能となり、カメラユニット２８で撮影され生成された画像や、制御ユニット３１に設けられた後述の通信部３６を介して、遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータから提供された映像等を外界（前方の被写体）と重畳して視認することとなる。
【００３９】
次に、ＨＭＤ１の概略構成を図３を用いて説明する。図３は、ＨＭＤ１の概略構成を示すブロック図である。尚、図３では、図１、図２に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
【００４０】
ＨＭＤ１の要部は、表示ユニット２５、カメラユニット２８、及び制御ユニット３１等から構成される。
【００４１】
表示ユニット２５は、ＬＣＤ表示部２６、接眼光学系２７から構成され、各部位で行われる動作については前述したので説明は省略する。
【００４２】
カメラユニット２８は、ズームレンズ２８１、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２８２、及び画像処理部２８３等を有する。
【００４３】
ＣＣＤ２８２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、ズームレンズ２８１により結像された被写体光像を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。
【００４４】
画像処理部２８３は、図示しない例えば、黒レベル補正部、画素補間部、ホワイトバランス制御部、ガンマ補正部、マトリックス演算部、シェーディング補正部、及び画像圧縮部等を有し、ＣＣＤ２８２より読み出された画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施された画像信号は、後述の制御ユニット３１の画像メモリ３３に格納される。
【００４５】
制御ユニット３１は、制御部３２、画像メモリ３３、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３４、操作部３５、通信部３６、ＬＣＤドライバ３７、及びＨＭＤ１の動作用電源である電池３８等から構成される。
【００４６】
制御部３２は、図示しない各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、演算処理や制御処理等のデータを一時的に格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等から構成される。制御部３２は、電源スイッチ３５１及び操作スイッチ３５２を有する操作部３５からの信号、及び遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータからの制御信号等を受けて、ＨＭＤ１で行われる表示動作や画像信号処理動作を統括的に制御するものである。尚、制御部３２による表示動作制御の詳細は後述する。
【００４７】
画像メモリ３３は、制御部３２により画像信号に対する各種処理を行う為の作業領域として用いられる一時メモリである。
【００４８】
ＶＲＡＭ３４は、ＬＣＤ表示部２６中のＬＣＤ２６４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ２６４に再生表示される映像を構成する画像信号のバッファメモリである。
【００４９】
通信部３６は、例えば、無線ＬＡＮの無線通信デバイスで構成され、通信ネットワークを介して遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータとの間で映像、音声、及び制御信号等の送受信を行う。尚、無線通信手段としては、他にＢｌｕｅｔｏｏｔｈやワイヤレスＵＳＢ、また、低消費電力型のデバイスを用いてもよい。
【００５０】
ＬＣＤドライバ３７は、ＬＣＤ２６４の駆動回路でり、ＬＣＤ２６４を構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの透過型液晶表示素子に対応して、ＲＬＣＤドライバ３７Ｒ、ＧＬＣＤドライバ３７Ｇ、ＢＬＣＤドライバ３７Ｂを有する。ＲＬＣＤドライバ３７Ｒ、ＧＬＣＤドライバ３７Ｇ、ＢＬＣＤドライバ３７Ｂは、それぞれ後述の表示制御部３２１からＶＲＡＭ３４を介して出力される赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づきＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの透過型液晶表示素子を駆動する。
【００５１】
ここで制御部３２の詳細を説明する。制御部３２は、表示制御部３２１、画像色解析部３２２、電池電圧検知部３２３等を有する。
【００５２】
電池電圧検知部３２３は、電池３８の電圧や残容量を検知する。
【００５３】
画像色解析部３２２は、カメラユニットで撮影された画像信号に基づき、画像すなわち装着者の前方の被写体の色合いを解析する。色合いを解析する方法としては、例えば、画像信号からＲ、Ｇ、Ｂ信号の強度分布（ヒストグラム）をとり、度数の大きい色成分を算出するするとか、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の割合の偏り等を算出といった、周知の方法を用いることができる。
【００５４】
表示制御部３２１は、ＬＣＤ２６４を構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの透過型液晶表示素子に対応して、赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号をＲＬＣＤドライバ３７Ｒ、ＧＬＣＤドライバ３７Ｇ、ＢＬＣＤドライバ３７Ｂを介して出力し駆動を制御する。また、ＬＣＤ２６４のバックライト２６２の光源であるＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂの駆動を制御する。
【００５５】
また、表示制御部３２１は、ＬＣＤ２６４、バックライト２６２の駆動モードとして、液晶単色駆動、光源単色駆動の２つの駆動モードを有している。
【００５６】
液晶単色駆動は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、該合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動するモードである。
【００５７】
また、光源単色駆動は、画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、ＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂのいずれか１つの光源を駆動するモードである。
【００５８】
そして、表示制御部３２１は、電池電圧検知部３２３の検知結果に基づいて、液晶単色駆動および光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動モード実行することができる。
【００５９】
ここで、ＨＭＤ１で行われる表示制御動作の流れを図４、図５を用いて説明する。図４（ａ）は、表示制御前の画面の一例を示す模式図、図４（ｂ）は、表示制御後の画面の一表示例を示す模式図である。図５は、表示制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
表示ユニット２５の画面には、図４（ａ）に示すように、接眼光学系２７を通して観察できる作業対象物Ｘを含むシースルー画像Ｓに重ね合わせて、遠隔地に設けられたホストコンピュータから提供された例えば作業マニュアル等の表示映像Ｈ１がカラー表示されている。
【００６１】
このような状態で、最初に、電池電圧検知部３２３は、電池３８の電圧を検知する（ステップＳ１）。次に、表示制御部３２１は、電池電圧検知部３２３で検知された電池３８の電圧Ｖｂと予め設定しておいた基準電圧Ｖｒとを比較する。比較した結果、Ｖｂ＜Ｖｒの場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、すなわち電池３８の残容量が低下している場合、表示制御部３２１は、先ず、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成する（ステップＳ３）。次に、カメラユニット２８によりシースルー画像の画角と略等しい画角で作業対象物Ｘを撮影し画像信号を取り込む（ステップＳ４）。画像色解析部３２２は、カメラユニット２８で取り込まれた画像信号を解析し、被写体の色合いを解析する（ステップＳ５）。次に、表示制御部３２１は、画像色解析部３２２で解析された被写体の色合いに基づいて、合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれに出力するかを選択する（ステップＳ５）。同様に、表示制御部３２１は、画像色解析部３２２で解析された被写体の色合いに基づいて、ＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂのいずれの光源を駆動するかを選択する（ステップＳ６）。
【００６２】
例えば、シースルー画像Ｓの色合いが緑色に偏っている場合、赤色、または青色の透過型液晶表示素子及びバックライト光源を選択する。すなわち、シースルー画像Ｓの色合いと異なった色合いの過型液晶表示素子及びバックライト光源を選択する。
【００６３】
そして、表示制御部３２１は、選択した過型液晶表示素子に合成画像信号を出力し駆動するとともに選択したバックライト光源を駆動する（ステップＳ８）。このとき、表示ユニット２５の画面は、図４（ｂ）に示すように、カラーの表示映像Ｈ１が単色の表示映像Ｈ２に変化し表示される。
【００６４】
このように、本発明の実施形態に係るＨＭＤ１においては、表示制御部３２１は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、該合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動および画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂのバックライト光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有する構成とした。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの透過型液晶表示素子およびＲ、Ｇ、Ｂの３つのバックライト光源をいつも駆動することなく、必要に応じて、液晶単色駆動および光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことにより単色化することができる。その結果、消費電力を大きく低減することができ、電池の消耗を抑え、使用可能時間を延長することができる。
【００６５】
また、液晶単色駆動、光源単色駆動を行う際には、電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、駆動する透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択するようにしている。これにより、例えば、外界のシースルー画像の色合いが緑色に偏っている場合、赤色、または青色の透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択し、駆動することができる。すなわち、シースルー画像の色合いと異なった色合いの映像を表示することができる。その結果、シースルー画像と表示映像との識別が容易になり単色化による視認性の低下を抑えることができる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態においては、電池３８の電圧が低下した場合、液晶単色駆動および光源単色駆動の両方の駆動モードを実行するようにしたが、何れか一方の駆動モードのみを実行するようにしてもよい。特に、バックライト光源に消費される電力は大きい為、光源単色駆動モードのみとした場合でも、大きな効果が得られる。
【００６７】
また、バックライト光源の駆動に関しては、ＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂのいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動としたが、２つのＬＥＤを選択して駆動するようにしてもよい。この場合は、光源単色駆動に比べて消費電力の低減効果は少ないが、バックライトの表現色を増やすことができ、ユーザーの所望の色合いに近づけることができる。
【００６８】
また、前述の実施の形態においては、電池３８の電圧（残容量）に基づいて、液晶単色駆動、光源単色駆動を実行するようにしたが、例えば、作業者の操作スイッチ等による指示により実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＭＤの外観を示す斜視図である。
【図２】ＨＭＤの表示ユニットの側断面図である。
【図３】ＨＭＤの概略構成を示すブロック図である。
【図４】表示例を示す模式図である。
【図５】表示制御動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１ 頭部装着式映像表示装置（ＨＭＤ）
２１Ｒ，２１Ｌ テンプル
２２ ブリッジ
２３Ｒ，２３Ｌ 鼻当て
２４Ｒ，２４Ｌ 透明基板
２５ 表示ユニット
２６ ＬＣＤ表示部
２６１ 筐体
２６２ バックライト
２６２Ｒ ＲＬＥＤ
２６２Ｇ ＧＬＥＤ
２６２Ｂ ＢＬＥＤ
２６３ コリメータレンズ
２６４ ＬＣＤ
２７ 接眼光学系
２７１ プリズム
２７２ ＨＯＥ
２８ カメラユニット
２８１ ズームレンズ
２８２ ＣＣＤ
２８３ 画像処理部
２９Ｒ，２９Ｌ イヤホン
３０ マイク
３１ 制御ユニット
３２ 制御部
３２１ 表示制御部
３２２ 画像色解析部
３２３ 電池電圧検知部
３３ 画像メモリ
３４ ＶＲＡＭ
３５ 操作部
３５１ 電源スイッチ
３５２ 操作スイッチ
３６ 通信部
３７ ＬＣＤドライバ
３７Ｒ ＲＬＣＤドライバ
３７Ｇ ＧＬＣＤドライバ
３７Ｂ ＢＬＣＤドライバ
３８ 電池
Ｅ 目
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着式映像表示装置に関し、特に液晶カラーディスプレイを備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察者の頭部や顔面に着脱自在に装着され、小型のＣＲＴや液晶表示素子等の映像表示素子から得られる映像（以下、画像とも称する。）を、接眼光学系によって観察者の眼球に直接投影させることで、恰も該映像が空中に拡大投影されているかの様な虚像の観察を可能にした頭部装着式映像表示装置、すなわちＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている。
【０００３】
ＨＭＤは、ＤＶＤやビデオ等のコンテンツ映像の観賞用や、産業機器若しくは医療機器等の遠隔操作用としての表示装置として利用され、その用途は多岐に渡っている。
【０００４】
遠隔操作用としては、通常、作業者の作業に必要な各種情報をＨＭＤの表示ユニットを通して入射する外界光による自然画像（以下、シースルー画像とも称する。）に重ね合わせて表示する所謂シースルー型のＨＭＤが用いられている。
【０００５】
例えば、作業者が電子カメラを備えたシースルー型のＨＭＤを装着し、作業対象物のシースルー画像を観察しながら作業を行い、指示者が電子カメラで撮影された作業対象物の画像を、遠隔地に設けられた例えばホストコンピュータ等のモニタで観察しながら、作業者に音声や映像による適切な情報を提供し作業指示を行う、といった遠隔作業支援システムが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、このような遠隔操作用に用いられるＨＭＤは、その電源として、通常、電池が用いられている。この為、消費電力を抑え、使用可能時間を延長させることが要望されている。しかしながら、映像表示素子としてバックライトを必要とする透過型液晶表示素子を用いた場合、液晶表示素子のみならずバックライトの駆動にも大きな電力を必要することから、電池の消耗を早め、使用可能時間に大きく影響を及ぼすという問題があった。
【０００７】
そこで、このような問題に対応する為、種々の液晶表示装置が検討されている。例えば、低電力モード時には、液晶表示素子を駆動する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラー画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成する。そして、該合成画像信号によりＲ、ＧおよびＢ用液晶駆動回路の内Ｇ用液晶駆動回路のみを駆動し、残りの２つの駆動回路の電力供給を中断する。これにより、消費電力を低減させることが可能な液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１３２４８７号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載の液晶表示装置は、合成画像信号によりＧ用液晶駆動回路のみを駆動し、残りの２つの駆動回路の電力供給を中断することにより、消費電力を低減させる構成としている。しかしながら、このような液晶表示装置を前述のような遠隔操作用のＨＭＤに用いた場合、シースルー画像の色合いによっては、液晶表示装置に表示される表示映像の視認性が大きく低下するという問題がある。例えば、シースルー画像の色合いが緑色に偏っている場合、液晶表示装置に表示される表示映像の色合いが同色の緑であることより、シースルー画像と表示映像との識別が困難になり、液晶表示装置に表示される表示映像の視認性が大きく低下する。また、たとえ合成画像信号によりＲ用液晶駆動回路またはＢ用液晶駆動回路のみを駆動する構成としても、シースルー画像の色合いが赤または青に偏っている場合には同様の問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、映像の視認性を損なうことなく、消費電力を低減することが可能な頭部装着式映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の１乃至３のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
【００１１】
１．赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【００１２】
２．頭部装着式映像表示装置の動作用電源としての電池の電圧を検知する電池電圧検知部を有し、
前記制御部は、
前記電池電圧検知部の検知結果に基づいて、前記液晶単色駆動および前記光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことを特徴とする前記１に記載の頭部装着式映像表示装置。
【００１３】
３．赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の少なくとも１つの光源を駆動する光源駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、前記制御部は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、画像色解析部の解析結果に基づいて、該合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動および画像色解析部の解析結果に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有する構成とした。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの透過型液晶表示素子およびＲ、Ｇ、Ｂの３つのバックライト光源をいつも駆動することなく、必要に応じて、液晶単色駆動および光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことにより単色化することができる。その結果、消費電力を大きく低減することができ、電池の消耗を抑え、使用可能時間を延長することができる。
【００１５】
また、液晶単色駆動、光源単色駆動を行う際には、外界を撮影する電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部の解析結果に基づいて、駆動する透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択するようにしている。これにより、例えば、外界のシースルー画像の色合いが緑色に偏っている場合、赤色、または青色の透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択し、駆動することができる。すなわち、シースルー画像の色合いと異なった色合いの映像を表示することができる。その結果、シースルー画像と表示映像との識別が容易になり単色化による視認性の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面に基づいて、本発明に係る頭部装着式映像表示装置（以下、ＨＭＤとも称する。）の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１７】
最初に、ＨＭＤの外観を図１を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＨＭＤ１の外観を示す斜視図である。
【００１８】
ＨＭＤ１は、図１に示すように、テンプル２１Ｒ，２１Ｌ、ブリッジ２２、鼻当て２３Ｒ，２３Ｌ、透明基板２４Ｒ，２４Ｌ、表示ユニット２５（ＬＣＤ表示部２６、接眼光学系２７）、カメラユニット２８、イヤホン２９Ｒ，２９Ｌ、マイク３０、及び制御ユニット３１等を有している。
【００１９】
このような構成のＨＭＤ１は、作業者がＨＭＤ１を頭部に装着し、表示ユニット２５を通して作業対象物のシースルー画像を観察しながら作業を行い、指示者がカメラユニット２８で撮影された作業対象物の画像を、遠隔地に設けられた例えばホストコンピュータ等のモニタで観察しながら、作業者に無線ＬＡＮ等を介して音声や映像による適切な情報を提供し作業指示を行うものである。
【００２０】
テンプル２１Ｒ，２１Ｌは、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、装着者の耳や側頭部に掛止され、ＨＭＤ１の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行う為のものである。尚、テンプル２１Ｒ，２１Ｌは、回動部２１Ｒａ，２１Ｌａにおいて矢印Ｐ，Ｑ方向に回動可能に構成されており、ＨＭＤ１を使用しない場合には、テンプル２１Ｒ，２１Ｌを矢印Ｐ，Ｑ方向に回動させて透明基板２４Ｒ，２４Ｌに沿わせることにより、コンパクト化することができる。
【００２１】
ブリッジ２２は、ＨＭＤ１の装着者に対する顔面への保持を行う鼻当て２３Ｒ，２３Ｌを備え、透明基板２４Ｒ，２４Ｌの互いに対向する所定位置に架け渡された短尺の棒状部材であり、透明基板２４Ｒと透明基板２４Ｌとを一定の間隙を介した相対位置関係に保持するものである。
【００２２】
透明基板２４Ｒ，２４Ｌは、一方の眼球に対応した位置にＵ字型のスペース２４Ｒｓを形成する略平板状の透明体である。また、透明基板２４Ｒに囲まれて形成されるＵ字型のスペース２４Ｒｓには、接眼光学系２７が嵌め込まれている。
【００２３】
表示ユニット２５は、ＬＣＤ表示部２６、及び接眼光学系２７等を有し、カメラユニット２８で撮影された画像や、制御ユニット３１に設けられた後述の通信部３６を介して、遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータから提供された映像等を表示する。また、表示ユニット２５は、接眼光学系２７を通して外界（前方の被写体）をシースルー可能に構成されている。尚、表示ユニット２５の詳細は後述する。
【００２４】
カメラユニット２８は、本発明における電子カメラに該当し、図示しない後述のズームレンズ２８１、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２８２、及び画像処理部２８３等を有する。カメラユニット２８は、装着者の周囲の外界（前方の被写体）を撮影するものであり、ズームレンズ２８１によって結像された被写体光学像を、ＣＣＤ２８２によって光電変換して画像信号（以下、映像信号とも称する。）を生成し、画像処理部２８３等により画像信号に所定の画像処理を施す。
【００２５】
イヤホン２９Ｒ，２９Ｌは、装着者の耳に挿入され、装着者に音声を提供する。
【００２６】
マイク３０は、装着者の音声を音声信号に変換する。
【００２７】
制御ユニット３１は、マイクロコンピュータからなり、電源スイッチ３５１、操作スイッチ３５２等を有し、これら各種操作スイッチからの信号、及び遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータからの制御信号等を受けて、ＨＭＤ１で行われる表示動作や画像信号処理動作を統括的に制御するものである。
【００２８】
ここで、表示ユニット２５の構成を、図２を用いて説明する。図２は、表示ユニット２５の左側面からの側断面図であり、主に表示ユニット２５の内部構成を示している。
【００２９】
図２に示すように、表示ユニット２５は、筐体２６１、バックライト２６２、コリメータレンズ２６３、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）２６４からなるＬＣＤ表示部２６、及びプリズム２７１、ＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）２７２からなる接眼光学系２７等から構成される。
【００３０】
ＬＣＤ表示部２６の筐体２６１の内部には、バックライト２６２、コリメータレンズ２６３、及びＬＣＤ２６４が内蔵された状態で、該筐体２６１が接眼光学系２７のプリズム２７１の上端部において上斜め前方（図２では右斜め上方向）に突出する態様で取り付けられている。
【００３１】
バックライト２６２は、発光色がそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光ダイオードであるＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂを有し、ＬＣＤ２６４を照明する光源である。
【００３２】
コリメータレンズ２６３は、バックライト２６２のＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂの光をほぼ平行光にしてＬＣＤ２６４に投光するものである。
【００３３】
ＬＣＤ２６４は、カメラユニット２８で撮影された画像や、制御ユニット３１に設けられた後述の通信部３６を介して、遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータから提供された映像等を表示する。ＬＣＤ２６４は、赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイである。
【００３４】
プリズム２７１は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、ＬＣＤ２６４からの光を内部で複数回の反射を行わせるものである。プリズム２７１の上端部は、ＬＣＤ２６４からの光の大部分を内部に採光できるように、上方に向かってより肉厚となるように前面側（接眼面と反対側）が突き出るように楔形状に形成された肉厚部２７１ｂが形成されている。
【００３５】
また、プリズム２７１の下端部には、傾斜面２７１ａが形成されており、プリズム２７１は、透明基板２４Ｒに形成された傾斜面２４Ｒａに対しＨＯＥ２７２を介して接合（例えば接着）されている。また、プリズム２７１の表裏面は、透明基板２４Ｒの表裏面に対して面一とされている。これにより、プリズム２７１は、透明基板２４Ｒと一枚の板状に一体化されている。
【００３６】
ＨＯＥ２７２は、光学的に軸非対称な所謂自由曲面で構成されて正のパワーを有する体積位相型のホログラム光学素子であり、プリズム２７１の下端部において所定の傾斜角を有して支持されている。ＨＯＥ２７２は、プリズム２７１により導光された光が照射されることにより、光の干渉現象を用いてホログラム映像を眼球Ｅに提供する。
【００３７】
以上のような構成を有する表示ユニット２５において、バックライト２６２のＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂから射出された光は、コリメータレンズ２６３を通してＬＣＤ２６４を照明し、この照明によりＬＣＤ２６４で生成された像光は、プリズム２７１内で複数回の全反射を行った後、ＨＯＥ２７２により回折し虚像として装着者の眼球Ｅに導かれる。
【００３８】
さらに、プリズム２７１は、前方から入射する光を装着者の眼球Ｅに導くようになっている。これにより、装着者は、外界（前方の被写体）をシースルー可能となり、カメラユニット２８で撮影され生成された画像や、制御ユニット３１に設けられた後述の通信部３６を介して、遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータから提供された映像等を外界（前方の被写体）と重畳して視認することとなる。
【００３９】
次に、ＨＭＤ１の概略構成を図３を用いて説明する。図３は、ＨＭＤ１の概略構成を示すブロック図である。尚、図３では、図１、図２に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
【００４０】
ＨＭＤ１の要部は、表示ユニット２５、カメラユニット２８、及び制御ユニット３１等から構成される。
【００４１】
表示ユニット２５は、ＬＣＤ表示部２６、接眼光学系２７から構成され、各部位で行われる動作については前述したので説明は省略する。
【００４２】
カメラユニット２８は、ズームレンズ２８１、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２８２、及び画像処理部２８３等を有する。
【００４３】
ＣＣＤ２８２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、ズームレンズ２８１により結像された被写体光像を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。
【００４４】
画像処理部２８３は、図示しない例えば、黒レベル補正部、画素補間部、ホワイトバランス制御部、ガンマ補正部、マトリックス演算部、シェーディング補正部、及び画像圧縮部等を有し、ＣＣＤ２８２より読み出された画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施された画像信号は、後述の制御ユニット３１の画像メモリ３３に格納される。
【００４５】
制御ユニット３１は、制御部３２、画像メモリ３３、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３４、操作部３５、通信部３６、ＬＣＤドライバ３７、及びＨＭＤ１の動作用電源である電池３８等から構成される。
【００４６】
制御部３２は、図示しない各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、演算処理や制御処理等のデータを一時的に格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等から構成される。制御部３２は、電源スイッチ３５１及び操作スイッチ３５２を有する操作部３５からの信号、及び遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータからの制御信号等を受けて、ＨＭＤ１で行われる表示動作や画像信号処理動作を統括的に制御するものである。尚、制御部３２による表示動作制御の詳細は後述する。
【００４７】
画像メモリ３３は、制御部３２により画像信号に対する各種処理を行う為の作業領域として用いられる一時メモリである。
【００４８】
ＶＲＡＭ３４は、ＬＣＤ表示部２６中のＬＣＤ２６４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ２６４に再生表示される映像を構成する画像信号のバッファメモリである。
【００４９】
通信部３６は、例えば、無線ＬＡＮの無線通信デバイスで構成され、通信ネットワークを介して遠隔地に設けられた例えば図示しないホストコンピュータとの間で映像、音声、及び制御信号等の送受信を行う。尚、無線通信手段としては、他にＢｌｕｅｔｏｏｔｈやワイヤレスＵＳＢ、また、低消費電力型のデバイスを用いてもよい。
【００５０】
ＬＣＤドライバ３７は、ＬＣＤ２６４の駆動回路でり、ＬＣＤ２６４を構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの透過型液晶表示素子に対応して、ＲＬＣＤドライバ３７Ｒ、ＧＬＣＤドライバ３７Ｇ、ＢＬＣＤドライバ３７Ｂを有する。ＲＬＣＤドライバ３７Ｒ、ＧＬＣＤドライバ３７Ｇ、ＢＬＣＤドライバ３７Ｂは、それぞれ後述の表示制御部３２１からＶＲＡＭ３４を介して出力される赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づきＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの透過型液晶表示素子を駆動する。
【００５１】
ここで制御部３２の詳細を説明する。制御部３２は、表示制御部３２１、画像色解析部３２２、電池電圧検知部３２３等を有する。
【００５２】
電池電圧検知部３２３は、電池３８の電圧や残容量を検知する。
【００５３】
画像色解析部３２２は、カメラユニットで撮影された画像信号に基づき、画像すなわち装着者の前方の被写体の色合いを解析する。色合いを解析する方法としては、例えば、画像信号からＲ、Ｇ、Ｂ信号の強度分布（ヒストグラム）をとり、度数の大きい色成分を算出するするとか、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の割合の偏り等を算出といった、周知の方法を用いることができる。
【００５４】
表示制御部３２１は、ＬＣＤ２６４を構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの透過型液晶表示素子に対応して、赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号をＲＬＣＤドライバ３７Ｒ、ＧＬＣＤドライバ３７Ｇ、ＢＬＣＤドライバ３７Ｂを介して出力し駆動を制御する。また、ＬＣＤ２６４のバックライト２６２の光源であるＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂの駆動を制御する。
【００５５】
また、表示制御部３２１は、ＬＣＤ２６４、バックライト２６２の駆動モードとして、液晶単色駆動、光源単色駆動の２つの駆動モードを有している。
【００５６】
液晶単色駆動は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、該合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動するモードである。
【００５７】
また、光源単色駆動は、画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、ＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂのいずれか１つの光源を駆動するモードである。
【００５８】
そして、表示制御部３２１は、電池電圧検知部３２３の検知結果に基づいて、液晶単色駆動および光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動モード実行することができる。
【００５９】
ここで、ＨＭＤ１で行われる表示制御動作の流れを図４、図５を用いて説明する。図４（ａ）は、表示制御前の画面の一例を示す模式図、図４（ｂ）は、表示制御後の画面の一表示例を示す模式図である。図５は、表示制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
表示ユニット２５の画面には、図４（ａ）に示すように、接眼光学系２７を通して観察できる作業対象物Ｘを含むシースルー画像Ｓに重ね合わせて、遠隔地に設けられたホストコンピュータから提供された例えば作業マニュアル等の表示映像Ｈ１がカラー表示されている。
【００６１】
このような状態で、最初に、電池電圧検知部３２３は、電池３８の電圧を検知する（ステップＳ１）。次に、表示制御部３２１は、電池電圧検知部３２３で検知された電池３８の電圧Ｖｂと予め設定しておいた基準電圧Ｖｒとを比較する。比較した結果、Ｖｂ＜Ｖｒの場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、すなわち電池３８の残容量が低下している場合、表示制御部３２１は、先ず、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成する（ステップＳ３）。次に、カメラユニット２８によりシースルー画像の画角と略等しい画角で作業対象物Ｘを撮影し画像信号を取り込む（ステップＳ４）。画像色解析部３２２は、カメラユニット２８で取り込まれた画像信号を解析し、被写体の色合いを解析する（ステップＳ５）。次に、表示制御部３２１は、画像色解析部３２２で解析された被写体の色合いに基づいて、合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれに出力するかを選択する（ステップＳ５）。同様に、表示制御部３２１は、画像色解析部３２２で解析された被写体の色合いに基づいて、ＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂのいずれの光源を駆動するかを選択する（ステップＳ６）。
【００６２】
例えば、シースルー画像Ｓの色合いが緑色に偏っている場合、赤色、または青色の透過型液晶表示素子及びバックライト光源を選択する。すなわち、シースルー画像Ｓの色合いと異なった色合いの過型液晶表示素子及びバックライト光源を選択する。
【００６３】
そして、表示制御部３２１は、選択した過型液晶表示素子に合成画像信号を出力し駆動するとともに選択したバックライト光源を駆動する（ステップＳ８）。このとき、表示ユニット２５の画面は、図４（ｂ）に示すように、カラーの表示映像Ｈ１が単色の表示映像Ｈ２に変化し表示される。
【００６４】
このように、本発明の実施形態に係るＨＭＤ１においては、表示制御部３２１は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、該合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動および画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂのバックライト光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有する構成とした。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの透過型液晶表示素子およびＲ、Ｇ、Ｂの３つのバックライト光源をいつも駆動することなく、必要に応じて、液晶単色駆動および光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことにより単色化することができる。その結果、消費電力を大きく低減することができ、電池の消耗を抑え、使用可能時間を延長することができる。
【００６５】
また、液晶単色駆動、光源単色駆動を行う際には、電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部３２２の解析結果に基づいて、駆動する透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択するようにしている。これにより、例えば、外界のシースルー画像の色合いが緑色に偏っている場合、赤色、または青色の透過型液晶表示素子、バックライト光源を選択し、駆動することができる。すなわち、シースルー画像の色合いと異なった色合いの映像を表示することができる。その結果、シースルー画像と表示映像との識別が容易になり単色化による視認性の低下を抑えることができる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態においては、電池３８の電圧が低下した場合、液晶単色駆動および光源単色駆動の両方の駆動モードを実行するようにしたが、何れか一方の駆動モードのみを実行するようにしてもよい。特に、バックライト光源に消費される電力は大きい為、光源単色駆動モードのみとした場合でも、大きな効果が得られる。
【００６７】
また、バックライト光源の駆動に関しては、ＲＬＥＤ２６２Ｒ、ＧＬＥＤ２６２Ｇ、ＢＬＥＤ２６２Ｂのいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動としたが、２つのＬＥＤを選択して駆動するようにしてもよい。この場合は、光源単色駆動に比べて消費電力の低減効果は少ないが、バックライトの表現色を増やすことができ、ユーザーの所望の色合いに近づけることができる。
【００６８】
また、前述の実施の形態においては、電池３８の電圧（残容量）に基づいて、液晶単色駆動、光源単色駆動を実行するようにしたが、例えば、作業者の操作スイッチ等による指示により実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＭＤの外観を示す斜視図である。
【図２】ＨＭＤの表示ユニットの側断面図である。
【図３】ＨＭＤの概略構成を示すブロック図である。
【図４】表示例を示す模式図である。
【図５】表示制御動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１ 頭部装着式映像表示装置（ＨＭＤ）
２１Ｒ，２１Ｌ テンプル
２２ ブリッジ
２３Ｒ，２３Ｌ 鼻当て
２４Ｒ，２４Ｌ 透明基板
２５ 表示ユニット
２６ ＬＣＤ表示部
２６１ 筐体
２６２ バックライト
２６２Ｒ ＲＬＥＤ
２６２Ｇ ＧＬＥＤ
２６２Ｂ ＢＬＥＤ
２６３ コリメータレンズ
２６４ ＬＣＤ
２７ 接眼光学系
２７１ プリズム
２７２ ＨＯＥ
２８ カメラユニット
２８１ ズームレンズ
２８２ ＣＣＤ
２８３ 画像処理部
２９Ｒ，２９Ｌ イヤホン
３０ マイク
３１ 制御ユニット
３２ 制御部
３２１ 表示制御部
３２２ 画像色解析部
３２３ 電池電圧検知部
３３ 画像メモリ
３４ ＶＲＡＭ
３５ 操作部
３５１ 電源スイッチ
３５２ 操作スイッチ
３６ 通信部
３７ ＬＣＤドライバ
３７Ｒ ＲＬＣＤドライバ
３７Ｇ ＧＬＣＤドライバ
３７Ｂ ＢＬＣＤドライバ
３８ 電池
Ｅ 目
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【請求項２】
頭部装着式映像表示装置の動作用電源としての電池の電圧を検知する電池電圧検知部を有し、
前記制御部は、
前記電池電圧検知部の検知結果に基づいて、前記液晶単色駆動および前記光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式映像表示装置。
【請求項３】
赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の少なくとも１つの光源を駆動する光源駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【請求項１】
赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源のいずれか１つの光源を駆動する光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【請求項２】
頭部装着式映像表示装置の動作用電源としての電池の電圧を検知する電池電圧検知部を有し、
前記制御部は、
前記電池電圧検知部の検知結果に基づいて、前記液晶単色駆動および前記光源単色駆動、またはそのいずれかの駆動動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式映像表示装置。
【請求項３】
赤（Ｒ）用画像信号、緑（Ｇ）用画像信号、青（Ｂ）用画像信号に基づき表示色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの映像を表示する透過型液晶表示素子を有する液晶カラーディスプレイと、
発光色がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの光源を有し、前記液晶カラーディスプレイを照明するバックライトと、を備えた外界をシースルー可能な表示ユニットを有する頭部装着式映像表示装置であって、
前記外界を撮影する電子カメラと、
前記電子カメラで撮影された画像の色合いを解析する画像色解析部と、
前記液晶カラーディスプレイにＲ、Ｇ、Ｂ用画像信号を出力し、該液晶カラーディスプレイの動作およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用画像信号を合成して単色画像信号となる合成画像信号を生成し、前記画像色解析部の解析結果に基づいて、前記合成画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの前記透過型液晶表示素子のいずれか１つの透過型液晶表示素子に出力して駆動する液晶単色駆動およびＲ、Ｇ、Ｂの前記光源の少なくとも１つの光源を駆動する光源駆動、またはそのいずれかの駆動動作を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１９２５８３（Ｐ２００９−１９２５８３Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０２１５（Ｐ２００８−３０２１５）
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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