(57)【要約】【課題】光学シースルー型の表示装置においてより正確な輝度制御を可能にする仕組みを提供する。【解決手段】光学シースルー型の表示装置であって、発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、前記光源の発光を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御する、表示装置。【選択図】図１
2020042212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学シースルー型の表示装置であって、
発光する光源と、
前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、
前記光源の発光を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御する、表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記コンバイナから出射する光の表示輝度が目標値となるように、前記光源の光出力を制御する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記目標値が第１の閾値以上である場合にＰＷＭ制御を行い、前記目標値が前記第１の閾値未満である場合に電流値制御を行う、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１の閾値は、ＰＷＭ制御により実現可能な表示輝度の下限値である、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示装置は、前記コンバイナから出射する光の強度を示す第１のセンサ値を検出する第１の光センサをさらに備え、
前記制御部は、前記目標値及び前記第１のセンサ値に基づいて、前記光源の光出力を制御する、請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記目標値が前記第１の閾値未満である場合、前記第１のセンサ値に対応する表示輝度と前記目標値とが一致するように、前記光源に供給される電流値を決定する、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記表示装置は、環境光の強度を示す第２のセンサ値を検出する第２の光センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第２のセンサ値に基づいて、前記光源の光出力を制御する、請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記目標値が前記第１の閾値以上である場合、ＰＷＭ制御の際に前記第２のセンサ値に対応する電流値を用いる、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記目標値が前記第１の閾値未満である場合、前記第１のセンサ値及び前記第２のセンサ値に対応する表示輝度と前記目標値とが一致するように、前記光源に供給される電流値を決定する、請求項７に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光源は、第１の色の光又は第２の色の光の少なくともいずれかを発光し、
前記制御部は、前記光源の発光色を前記目標値に応じて制御する、請求項７に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記目標値が第２の閾値以上である場合に前記第１の色の光を発光させ、前記目標値が第３の閾値以上第２の閾値未満である場合に前記第１の色の光及び前記第２の色の光の双方を発光させ、前記目標値が第３の閾値未満である場合に前記第２の色の光を発光させる、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記光源の発光色を、前記第２のセンサ値に応じて制御する、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第１の色は緑色であり、前記第２の色は琥珀色である、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記表示装置は、前記光源から入射された光を用いて画像光を生成して出射する表示素子をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光源は、ＬＥＤである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１６】
発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、を備える光学シースルー型の表示装置の表示制御方法であって、
前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御すること、
を含む表示制御方法。
【請求項１７】
発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、を備える光学シースルー型の表示装置を制御するコンピュータを、
前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御する制御部、
として機能させるためのプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、表示装置、表示制御方法及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、実世界に付加的な情報を重畳してユーザに提示する拡張現実（ＡＲ：Augmented  Reality）と呼ばれる技術が注目されている。ＡＲ技術を用いた情報提示には、透過型ＨＭＤ（Head  Mounted  Display）等の光学シースルー型の表示装置が利用される。光学シースルー型の表示装置は、画素ごとの階調を表現した光（以下、画像光とも称する）を生成する光学エンジンと、実世界の光を透過しつつ画像光を回折させて実世界の光と共にユーザの眼に出射するコンバイナと、を含んで構成される場合が多い。光学シースルー型の表示装置は、開発されてから未だ日が浅く、性能向上のための種々の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、コンバイナにホログラム導光板を使用した透過型ＨＭＤに関し、色ムラ及び輝度ムラを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９４１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学シースルー型の表示装置において、輝度を制御する際に、画像光を生成する光源の発光波長が変化する場合がある。コンバイナは、典型的には波長選択性を有するので、コンバイナの回折効率は波長によって異なる。そのため、発光波長が変化すると、その変化が輝度に意図せぬ影響を与えてしまい、正確な輝度制御が困難になるおそれがあった。
【０００６】
そこで、本開示では、光学シースルー型の表示装置においてより正確な輝度制御を可能にする仕組みを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、光学シースルー型の表示装置であって、発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、前記光源の発光を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御する、表示装置が提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、を備える光学シースルー型の表示装置の表示制御方法であって、前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御すること、を含む表示制御方法が提供される。
【０００９】
また、本開示によれば、発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、を備える光学シースルー型の表示装置を制御するコンピュータを、前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御する制御部、
として機能させるためのプログラムを記録した記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、光学シースルー型の表示装置においてより正確な輝度制御を可能にする仕組みが提供される。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態に係る透過型ＨＭＤの第１のハードウェア構成例を示す図である。
【図２】同実施形態に係る透過型ＨＭＤの第２のハードウェア構成例を示す図である。
【図３】同実施形態に係る透過型ＨＭＤにおける階調表現方法の一例を説明するための図である。
【図４】同実施形態に係る透過型ＨＭＤにおけるＰＷＭ制御の一例を説明するための図である。
【図５】電流値制御によってＬＥＤの発光波長が変化する例を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係る透過型ＨＭＤによる表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。
【図７】ＬＥＤの分光放射強度の一例を示すグラフである。
【図８】図１に示した第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤにおける表示輝度の制御例を説明するための図である。
【図９】図２に示した第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤにおける表示輝度の制御例を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る透過型ＨＭＤのハードウェア構成例を示す図である。
【図１１】同実施形態に係る透過型ＨＭＤによる表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。
【図１２】同実施形態に係る透過型ＨＭＤにより実行される表示輝度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係る透過型ＨＭＤのハードウェア構成例を示す図である。
【図１４】同実施形態に係る透過型ＨＭＤによる表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。
【図１５】ユーザの比視感度特性の一例を示すグラフである。
【図１６】同実施形態に係る透過型ＨＭＤによる各視覚環境における表示輝度制御の様子を示すグラフである。
【図１７】同実施形態に係る透過型ＨＭＤにより実行される表示輝度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１８】第４の実施形態に係る透過型ＨＭＤのハードウェア構成例を示す図である。
【図１９】同実施形態に係る透過型ＨＭＤによる表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。
【図２０】同実施形態に係る透過型ＨＭＤによる緑色の光と琥珀色の光との併用方法の一例を説明するためのグラフである。
【図２１】同実施形態に係る透過型ＨＭＤにより実行される表示輝度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図２２】図２１に示したフローチャートにおけるステップＳ３１０における詳細な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図２３】図２１に示したフローチャートにおけるステップＳ３２０における詳細な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図２４】図２１に示したフローチャートにおけるステップＳ３３０における詳細な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１３】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．概要
１．１．ハードウェア構成例
１．２．階調表現方法
１．３．調光方式
１．４．技術的課題
１．５．提案技術の概要
２．第１の実施形態
３．第２の実施形態
４．第３の実施形態
５．第４の実施形態
６．まとめ
【００１４】
＜＜１．概要＞＞
以下、本開示の一実施形態に係る光学シースルー型の表示装置の概要を説明する。なお、以下では、光学シースルー型の表示装置として、透過型ＨＭＤを一例に挙げて説明する。
【００１５】
また、本明細書において、ＬＥＤ輝度とは、ＬＥＤの光出力と人間の比視感度と積を波長で積分した値である。光出力とは、ＬＥＤから出射される光の強度である。表示輝度とは、回折スペクトルとＬＥＤの光出力と比視感度の積を波長で積分した値である。ＬＥＤ輝度と表示輝度とを特に区別する必要がない場合、これらを単に輝度とも総称する。
【００１６】
＜１．１．ハードウェア構成例＞
以下では、本実施形態に係る透過型ＨＭＤのハードウェア構成例を説明する。
【００１７】
（１）第１のハードウェア構成例
第１のハードウェア構成例は、回折部材をひとつ含む構成例である。第１のハードウェア構成例について、図１を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤの第１のハードウェア構成例を示す図である。図１に示すように、第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１は、コンバイナ１０、光学エンジン２０、及び表示制御装置３０を含む。
【００１９】
・コンバイナ１０
コンバイナ１０は、光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を少なくともひとつ含む部材である。コンバイナ１０は、光学エンジン２０（より詳しくは、光源２１）から入射された光を回折させて、ユーザの眼（即ち、観察者）に出射する。
【００２０】
コンバイナ１０に含まれる回折部材は透過型であってもよいし、反射型であってもよい。本実施形態に係るコンバイナ１０に含まれる回折部材は反射型であるものとする。コンバイナ１０は、実世界の光を透過しつつ、光学エンジン２０（より詳しくは、光源２１）から入射された画像光を回折させて実世界の光と共にユーザの眼に出射する。
【００２１】
回折部材としては、例えばホログラム又は平面回折格子が用いられ得る。本実施形態では、回折部材としてホログラムが用いられるものとする。この場合、コンバイナ１０は、ホログラム導光板又はホログラムレンズとも称される。第１の示した例では、コンバイナ１０は、回折部材をひとつ含む。第１の示した例では、コンバイナ１０は、出射ホログラムとも称される場合がある。
【００２２】
コンバイナ１０は、光学エンジン２０（より詳しくは、光源２１）のデフォルトの発光波長において、最も回折効率が高くなるように設計される場合が多い。デフォルトの発光波長とは、光源２１がデフォルトの電流値で駆動するときの発光波長である。また、デフォルトの電流値とは、ＰＷＭ制御において固定的に用いられる電流値である。
【００２３】
・光学エンジン２０
光学エンジン２０は、画像光を生成してコンバイナ１０に出射する装置である。光学エンジン２０は、光源２１、表示素子２２及びレンズ２３を含む。
【００２４】
光源２１は、画像光の元となる光を発光する装置である。光源２１としては、例えば、ＬＥＤ（light  emitting  diode）又はレーザー光源が用いられ得る。本実施形態では、光源２１は、ＬＥＤであるものとする。例えば、ＬＥＤ２１は、緑色の光を生成し、出射する。
【００２５】
表示素子２２は、ＬＥＤ２１から入射された光を用いて画像光を生成して出射する装置である。表示素子２２は、画素ごとに画像光のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。表示素子２２は、ＯＮの画素に関してはＬＥＤ２１から入射された光を外部へ出射し、ＯＦＦの画素に関してはＬＥＤ２１から入射された光を外部へ出射しない。このようにして、表示素子２２は、画像光を生成する。表示素子２２としては、例えば、ＭＥＭＳ（micro  electro  mechanical  system）ミラー又は強誘電性液晶表示素子が用いられ得る。本実施形態では、表示素子２２は、ＭＥＭＳミラーであるものとする。
【００２６】
レンズ２３は、ＭＥＭＳミラー２２から入射された画像光を屈折させて出射する部材である。レンズ２３は、例えば入射された画像光の光束を平行光束とする、コリメート光学系として実現される。
【００２７】
・表示制御装置３０
表示制御装置３０は、透過型ＨＭＤ１による画像表示を制御する装置である。表示制御装置３０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３１及びＬＥＤ電流ドライバ３２を含む。
【００２８】
ＣＰＵ３１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、各種プログラムに従って透過型ＨＭＤ１内の動作全般を制御する装置である。例えば、ＣＰＵ３１は、ＬＥＤ電流ドライバ３２を制御することで、間接的に光学エンジン２０の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ３１は、後述する電流値制御を行い、ＬＥＤ２１に供給すべき電流値を示す情報をＬＥＤ電流ドライバ３２に出力する。本実施形態においてＣＰＵ３１が行う処理は、ＭＰＵ、ＤＳＰ及び／又は電子回路により行われてもよい。
【００２９】
ＬＥＤ電流ドライバ３２は、ＬＥＤ２１に供給する電流を制御する装置である。例えば、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、ＭＥＭＳミラー２２のコントローラから出力される発光トリガ信号に基づいて、ＬＥＤ２１に供給される電流のＯＮ／ＯＦＦの波形（後述するＰＷＭパルス）を生成する。その際に、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、後述するＰＷＭ制御を行い得る。なお、発光トリガ信号とは、ＭＥＭＳミラー２２における画素のＯＮ／ＯＦＦと同期してＬＥＤ２１をＯＮ／ＯＦＦさせるための、ＬＥＤ２１の発光開始／停止のタイミングを指示するタイミング情報である。ＬＥＤ２１には、ＬＥＤ電流ドライバ３２により生成された波形が示す電流が供給される。
【００３０】
なお、表示制御装置３０（即ち、ＣＰＵ３１及びＬＥＤ電流ドライバ３２）は、ＬＥＤ２１の発光を制御する制御部として機能する。ＣＰＵ３１及びＬＥＤ電流ドライバ３２の処理分担は任意に行われてもよい。例えば、本明細書において、ＣＰＵ３１及びＬＥＤ電流ドライバ３２の各々が行うと説明した処理は、ＣＰＵ３１又はＬＥＤ電流ドライバ３２のいずれか一方が行ってもよい。
【００３１】
（２）第２のハードウェア構成例
第２のハードウェア構成例は、回折部材をふたつ含む構成例である。第２のハードウェア構成例について、図２を参照して説明する。
【００３２】
図２は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤの第２のハードウェア構成例を示す図である。図２に示すように、第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１は、コンバイナ１０、光学エンジン２０、及び表示制御装置３０を含む。第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１と第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１とは、コンバイナ１０の構成が異なり、他は同一である。以下、コンバイナ１０の構成について説明する。
【００３３】
本構成例に係るコンバイナ１０は、ホログラム１１Ａ及び１１Ｂ、並びに透明板１２を含む。
【００３４】
ホログラム１１Ａは、光学エンジン２０による画像光の出射方向に設けられ、ホログラム１１Ｂはユーザ（即ち観察者）の眼の前に設けられる。ホログラム１１Ａは、光学エンジン２０から入射された光を回折させて出射する。ホログラム１１Ａから出射された画像光は、透明板１２の内部で全反射を繰り返しながらホログラム１１Ｂまで到達する。ホログラム１１Ｂは、透明板１２を経由して入射された光を回折させてユーザの眼に出射する。ホログラム１１Ａは、入射側ホログラムとも称される場合がある。ホログラム１１Ｂは、出射側ホログラムとも称される場合がある。
【００３５】
＜１．２．階調表現方法＞
ＭＥＭＳミラー２２を用いた階調表現方法として、一色当たりの階調を複数のビットで表現する方法がある。その一例として、緑色の階調表現について、図３を参照して説明する。
【００３６】
図３は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１における階調表現方法の一例を説明するための図である。１段目のグラフ５０は、画像光の波形を示す。２段目のグラフ５１は、ＬＥＤ２１の駆動波形を示す。３段目のグラフ５２は、ＶＳＹＮＣの波形を示す。４段目のグラフ５３は、ＭＥＭＳミラー２２における画素のＯＮ／ＯＦＦと同期してＬＥＤ２１をＯＮ／ＯＦＦさせるための発光トリガ信号（発光開始／停止のタイミング情報）の波形を示す。これらのグラフの横軸は時間であり、時間は左から右へ流れる。また、縦軸は、ＯＮ／ＯＦＦを示しており、ＯＦＦは振幅が０である。図３に示した例では、緑色の階調が０ビット〜８ビット（Ｇ０〜Ｇ８）の計９ビットで表現されている。ビットが１であれば画像光は出射され、ビットが０であれば画像光は出射されない。これらのビットのＯＮ／ＯＦＦ状態を組み合わせることで、９ビットの階調を表現することができる。
【００３７】
＜１．３．調光方式＞
本実施形態に係る透過型ＨＭＤが採用し得る調光方式の一例として、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御及び電流値制御がある。
【００３８】
（１）ＰＷＭ制御
ＰＷＭ制御は、光源による発光幅の長短を制御することで、輝度の高低を制御する方法である。ＰＷＭ制御では、発光トリガが示す発光開始から停止までの時間幅を輝度１００％として、目標とする輝度に応じて発光幅が制御される。発光幅が長いほど高い輝度が実現され、発光幅が短いほど低い輝度が実現される。ＰＷＭ制御について、図４を参照して説明する。
【００３９】
図４は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１におけるＰＷＭ制御の一例を説明するための図である。図４では、図３に示した階調表現におけるひとつのビットが１であったときのＰＷＭ制御について図示されている。１段目のグラフ５４は、ＭＥＭＳミラー２２における画素のＯＮ／ＯＦＦの波形を示す。２段目のグラフ５５は、ＭＥＭＳミラー２２における画素のＯＮ／ＯＦＦと同期してＬＥＤ２１をＯＮ／ＯＦＦさせるための発光トリガ信号（発光開始／停止のタイミング情報）の波形を示す。３段目のグラフ５６は、ＰＷＭ制御下のＬＥＤ２１の駆動波形を示す。４段目のグラフ５７は、ＰＷＭ制御下の画像光のＯＮ／ＯＦＦの波形を示す。これらのグラフの横軸は時間であり、時間は左から右へ流れる。また、縦軸は、ＯＮ／ＯＦＦを示しており、ＯＦＦは振幅が０である。グラフ５６及びグラフ５７に示すように、ＬＥＤ２１の発光幅が１００％であれば、画像光の発光幅も最大となるので、輝度は最大となる。また、ＬＥＤ２１の発光幅が１／２、１／４になれば、画像光の発光幅も１／２、１／４となるので、輝度も１／２、１／４となる。
【００４０】
このような制御は、例えばＬＥＤ電流ドライバ３２により行われる。ＬＥＤ電流ドライバ３２は、各ビットの１００％の時間幅をテーブルとして保持する。
【００４１】
（２）電流値制御
電流値制御は、光源に供給される電流値を決定することで、輝度の高低を制御する方法である。典型的には、電流値制御が行われる場合、ＰＷＭパルスの発光幅は固定された上で、電流値が制御される。光源に供給される電流値が高いほど輝度は高くなり、光源に供給される電流値が低いほど輝度は低くなる。ただし、電流値制御により輝度を制御すると、ＬＥＤのドミナント波長（発光波長に相当）が変化し得る。この点について、図５を参照して説明する。
【００４２】
図５は、電流値制御によってＬＥＤ２１の発光波長が変化する例を説明するための図である。グラフ５８は、ＯＳＲＡＭ（登録商標）社製ＬＥＤ「ＬＴ  Ｇ６ＳＰ」（緑色）のＬＥＤ輝度比−電流特性を示すグラフである。グラフ５９は、同ＬＥＤの波長シフト−電流特性を示すグラフである。グラフ５８に示すように、電流値が１４０ｍＡであるときを基準（ＬＥＤ輝度比１．０）とすると、電流値を５０ｍＡまで低下させるとＬＥＤ輝度比は０．５程度まで低下する。ただし、グラフ５９に示すように、電流値を１４０ｍＡから５０ｍＡに低下させることで、ドミナント波長が＋６ｎｍ程度シフトする。これは、ＬＥＤのドミナント波長は、電流値１４０ｍＡにおいて５２８ｎｍであり、電流値５０ｍＡにおいて５３４ｎｍ程度であることに起因する。
【００４３】
＜１．４．技術的課題＞
ＰＷＭ制御によりＬＥＤ輝度を低下させる方法では、所定輝度以下では階調のＬＳＢ（least  significant  bit）を表現することが困難である。
【００４４】
一例として、透過型ＨＭＤ１が、８ビットの階調表現、フレームレートが６０ｆｐｓ、１フレーム当たり１フィールドで動作する場合の、表示輝度レンジを考慮すると、最小ビットの時間幅は、（１ｓ／６０）／２５５＝６５ｕｓとなる。寄生容量等により、ＬＥＤ２１の電流波形の立ち上り及び立ち下り時間が計４ｕｓ程度必要であるとすると、ＰＷＭ制御では、発光時間幅を４ｕｓまで短縮することができる。そのため、ＰＷＭ制御で実現可能な表示輝度の下限は、発光トリガが示す発光開始から停止までの時間幅を輝度１００％とすると、４ｕｓ／６５ｕｓ＝約６％となる。
【００４５】
このように、階調のＬＳＢを表現する前提の下では、ＬＥＤ輝度に下限があるので、環境光が暗い条件の下では、ユーザが画像光を眩しいと感じてしまい兼ねない。そのため、ＰＷＭ制御で実現可能な表示輝度の下限よりもさらに低輝度側に輝度のダイナミックレンジを拡大する仕組みが求められている。
【００４６】
また、電流値制御により表示輝度を低下させる方法では、正確な表示輝度の制御が困難になるおそれがある。図５を参照して上記説明したように、電流値制御を行ってＬＥＤ輝度を低下させると、発光波長が変化する。コンバイナの回折効率は波長によって異なるので、電流値制御により発光波長が変化すると、その変化が表示輝度に意図せぬ影響を与えてしまうこととなる。よって、電流値制御により表示輝度を低下させる場合に、より正確な表示輝度の制御を可能にする仕組みが求められている。
【００４７】
＜１．５．提案技術の概要＞
以下、上記技術的課題を解決するための、提案技術の概要を説明する。
【００４８】
提案技術の第１のポイントは、ＰＷＭ制御で輝度を下限値まで低下させた後、ＰＷＭ制御から電流制御に動的に調光方式を切り替えることにある。これにより、より低輝度側に輝度のダイナミックレンジを拡大することが可能となる。例えば、図５を参照して上記説明した特性を有するＬＥＤが用いられる場合、電流値を１４０ｍＡ固定としてＰＷＭ制御によって輝度を６％まで低下させた後、電流値を５０ｍＡに低下させると、さらに輝度を低下させることが可能である。
【００４９】
図５を参照して上記説明したように、電流値制御によりＬＥＤの輝度を低下させると、発光波長も変化する。このことは、表示輝度のさらなる低下を実現することができる。詳しくは、コンバイナの回折効率を高める目的で、回折効率が最も高い波長に発光波長を固定した上で、ＰＷＭ制御が行われる場合が多い。よって、電流値制御によりＬＥＤ輝度を低下させると、それに伴う発光波長のシフトによりコンバイナの回折効率が低下するので、表示輝度をさらに低下させることが可能となる。
【００５０】
提案技術の第２のポイントは、発光波長及びコンバイナの回折効率に基づいて、画像光を生成する光源の光出力を制御することにある。図５を参照して上記説明したように、電流値制御を行ってＬＥＤ輝度を低下させると、発光波長が変化する。また、コンバイナの回折効率は波長によって異なる。よって、発光波長が変化すると、その変化が表示輝度に影響を与えてしまう。この点、提案技術によれば、発光波長及びコンバイナの回析効率に基づいて光出力が制御されるので、より正確な輝度制御を実現することが可能となる。
【００５１】
提案技術の第３のポイントは、フィードバック制御を行うことにある。これにより、所望の輝度をより正確に実現することが可能となる。
【００５２】
提案技術の第４のポイントは、環境光（即ち、外界の光）の強度（又は光度）に基づいて輝度制御を行う点にある。環境光の強度に応じて、ユーザの比視感度の波長特性が変化する。そのため、環境光の強度に応じて表示輝度が変化することとなる。この点、提案技術によれば、環境光の強度に基づいて、ユーザの比視感度の波長特性の変化を考慮した輝度補正を行うことで、環境光の強度がどのような場所においても、所望の輝度を正確に実現することが可能となる。
【００５３】
提案技術の第５のポイントは、複数色の光源を併用することにある。比視感度が比較的高い色から比視感度が比較的低い色に、使用する色を切り替えることで、表示輝度をより低下させることが可能となる。
【００５４】
＜＜２．第１の実施形態＞＞
第１の実施形態は、提案技術の第１のポイント及び第２のポイントに関する。即ち、第１の実施形態は、ＰＷＭ制御から電流制御に動的に調光方式を切り替えつつ、入射される光の波長に応じて変化するコンバイナ１０の回折効率に基づいて、電流値制御を行う形態である。以下、図６〜図９を参照して、第１の実施形態について詳しく説明する。なお、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１は、図１を参照して上記説明した第１のハードウェア構成例、及び図２を参照して上記説明した第２のハードウェア構成例の、いずれの構成においても実装可能である。
【００５５】
（１）表示輝度制御
図６は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１による表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。図６に示すように、本実施形態に係る表示輝度制御には、ＣＰＵ３１、ＬＥＤ電流ドライバ３２及びＬＥＤ２１、並びに目標表示輝度が関与する。
【００５６】
ＣＰＵ３１は、ＬＥＤ２１から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化するコンバイナ１０の回折効率に基づいて、ＬＥＤ２１の光出力を制御する。詳しくは、ＣＰＵ３１は、供給される電流値に応じて異なるＬＥＤ２１の発光波長、及び波長によって異なるコンバイナ１０の回折効率に基づいて、電流値制御を行う。これにより、ＣＰＵ３１は、電流値制御に起因して変化する発光波長と、発光波長の変化及びコンバイナの回折効率の特性が表示輝度に与える変化を考慮した、正確な輝度制御を実現することが可能となる。ＣＰＵ３１は、決定した電流値を示す情報をＬＥＤ電流ドライバ３２に出力する。
【００５７】
図６に示すように、ＣＰＵ３１には、目標表示輝度が入力される。目標表示輝度は、表示輝度の目標値を示す情報である。目標表示輝度は、ユーザにより入力されてもよいし、ＡＲアプリケーション等のアプリケーションから入力されてもよい。
【００５８】
ＣＰＵ３１は、コンバイナ１０から出射する光の表示輝度が目標表示輝度となるように、ＬＥＤ２１の光出力を制御する。詳しくは、ＣＰＵ３１は、コンバイナ１０から出射する光の表示輝度が目標表示輝度となるように、ＬＥＤ２１に供給される電流値の高低を制御する。ここで、表示輝度は、ＬＥＤ２１の分光放射強度と、比視感度と、回折スペクトルとの積を、波長に関して積分することで、計算される。即ち、表示輝度は、次式により計算される。
【００５９】
【数１】
2020042212.tif 000003
【００６０】
ここで、λは波長である。ＩＬは表示輝度である。Ｉ（λ）は波長λにおける分光放射強度である。Ｋ（λ）は波長λにおける比視感度である。τ（λ）は、コンバイナ１０の波長λにおける回折効率である。Ｋ（λ）としては、典型的には明所視（環境光が１ｃｄ／ｍ＾２以上）での比視感度が利用される。なお、τ（λ）は、コンバイナ１０がホログラム１１を複数含む場合には、各ホログラム１１の波長λにおける回折効率の積である。
【００６１】
ＬＥＤ２１の分光放射強度の一例を、図７に示す。図７は、ＬＥＤ２１の分光放射強度の一例を示すグラフである。本グラフには、ＯＳＲＡＭ（登録商標）社製ＬＥＤ「ＬＴ  Ｇ６ＳＰ」（緑色）の、電流値が１４０ｍＡであるときの分光放射強度が示されている。本グラフの横軸は発光波長であり、縦軸は光の強度である。
【００６２】
ＣＰＵ３１は、上記数式（１）により計算される表示輝度が、目標表示輝度となるように、ＬＥＤ２１に供給される電流値を決定する。
【００６３】
ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第１の閾値以上である場合にはＰＷＭ制御を行い、目標表示輝度が第１の閾値未満である場合には電流値制御を行う。ここで、第１の閾値は、ＰＷＭ制御により実現可能な表示輝度の下限値である。例えば、透過型ＨＭＤ１が、８ビットの階調表現、フレームレートが６０ｆｐｓ、１フレーム当たり１フィールドで動作する場合であれば、第１の閾値は、表示輝度比６％に相当する表示輝度である。ＣＰＵ３１は、ＰＷＭ制御によって発光幅を最短にして表示輝度をＰＷＭ制御で実現可能な表示輝度の下限まで下げた後、発光幅を最短にしたまま電流値制御を行うことで、さらに表示輝度を下げる。これにより、ＰＷＭ制御で実現可能な表示輝度の下限よりもさらに低輝度側に輝度のダイナミックレンジを拡大することが可能となる。
【００６４】
・ＬＥＤ電流ドライバ３２
ＬＥＤ電流ドライバ３２は、ＣＰＵ３１による制御に基づいて、ＬＥＤ２１を発光させる。例えば、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、目標表示輝度が第１の閾値以上である場合には、目標表示輝度に応じた発光幅のＰＷＭパルスを生成して、ＬＥＤ２１に出力する。また、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、目標輝度が第１の閾値未満である場合には、発光幅が最短のＰＷＭパルスを生成してＬＥＤ２１に出力しつつ、ＬＥＤ２１に供給される電流値をＣＰＵ３１により決定された電流値とする。
【００６５】
・ＬＥＤ２１
ＬＥＤ２１は、ＬＥＤ電流ドライバ３２による制御に基づいて、発光する。
【００６６】
（２）具体例
以下、透過型ＨＭＤ１による具体的な表示輝度の制御例について、図８及び図９を参照して説明する。
【００６７】
なお、以下の具体例において、ＬＥＤ輝度比とは、デフォルトの電流値におけるＬＥＤ輝度を基準とした、ＬＥＤ輝度の比である。デフォルトの電流値は１４０ｍＡであるものとする。また、表示輝度比とは、デフォルトの電流値であるときの表示輝度を基準とした比である。
【００６８】
・第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１
図８は、図１に示した第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１における表示輝度の制御例を説明するための図である。グラフ６０は、第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１のコンバイナ１０（出射ホログラム）の回折スペクトルの設計例を示すグラフである。グラフ６０において、横軸は波長であり、縦軸は回折効率である。グラフ６１は、第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１のＬＥＤ２１のＬＥＤ輝度比の一例を示すグラフである。グラフ６１において、横軸はＬＥＤ２１のドミナント波長であり、縦軸はＬＥＤ輝度比である。グラフ６２は、第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１における表示輝度比の一例を示すグラフである。グラフ６２において、横軸はＬＥＤ２１のドミナント波長であり、縦軸は表示輝度比である。
【００６９】
図５を参照して上記説明したように、電流値制御によって、電流値を１４０ｍＡから５０ｍＡまで低下させると、ＬＥＤ輝度比は１から０．５まで低下し、ドミナント波長は５２８ｎｍから５３４ｎｍへ＋６ｎｍシフトする。このことは、グラフ６１にも示されている。グラフ６０に示すように、ドミナント波長が５２８ｎｍから５３４ｎｍへ＋６ｎｍシフトすると、コンバイナ１０のドミナント波長における回折効率は１．０から０．５へ低下する。その結果、グラフ６２に示すように、ドミナント波長が５２８ｎｍから５３４ｎｍへ＋６ｎｍシフトすると、ドミナント波長における表示輝度比は、回折スペクトルとLEDの分光放射強度と比視感度の積分で算出され、１．０から０．２５へ低下する。
【００７０】
以上から、ＣＰＵ３１は、１４０ｍＡから５０ｍＡに低下させることで、表示輝度比を１．０から０．２５に低下させることができる。例えば、ＰＷＭ制御によって実現可能な表示輝度の下限が６％であるとすると、かかる電流値制御により、表示輝度を６％×（０．２５／１）＝１．５％に低下させることができる。即ち、目標表示輝度が１．５％である場合、ＣＰＵ３１は、電流値を１４０ｍＡから５０ｍＡに低下させることで、目標表示輝度を実現することが可能となる。
【００７１】
・第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１
図９は、図２に示した第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１における表示輝度の制御例を説明するための図である。グラフ６３Ａは、第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１のホログラム１１Ａ（入射側ホログラム）の回折スペクトルの設計例を示すグラフである。グラフ６３Ａにおいて、横軸は波長であり、縦軸は回折効率である。グラフ６３Ｂは、第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１のホログラム１１Ｂ（出射側ホログラム）の回折スペクトルの設計例を示すグラフである。グラフ６３Ｂにおいて、横軸は波長であり、縦軸は、回折効率である。グラフ６４は、第２のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１のＬＥＤ２１のＬＥＤ輝度比の一例を示すグラフである。グラフ６４において、横軸はＬＥＤ２１のドミナント波長であり、縦軸はＬＥＤ輝度比である。グラフ６５は、第１のハードウェア構成例に係る透過型ＨＭＤ１における表示輝度比の一例を示すグラフである。グラフ６５において、横軸はＬＥＤ２１のドミナント波長であり、縦軸は表示輝度比である。
【００７２】
図５を参照して上記説明したように、電流値制御によって、電流値を１４０ｍＡから５０ｍＡまで低下させると、ＬＥＤ輝度比は１から０．５まで低下し、ドミナント波長は５２８ｎｍから５３４ｎｍへ＋６ｎｍシフトする。このことは、グラフ６４にも示されている。グラフ６３Ａに示すように、ドミナント波長が５２８ｎｍから５３４ｎｍへ＋６ｎｍシフトすると、ホログラム１１Ａのドミナント波長における回折効率は１．０から０．５へ低下する。グラフ６３Ｂに示すように、ドミナント波長が５２８ｎｍから５３４ｎｍへ＋６ｎｍシフトすると、ホログラム１１Ｂのドミナント波長における回折効率は０．５のままである。その結果、グラフ６５に示すように、ドミナント波長が５２８ｎｍから５３４ｎｍへ＋６ｎｍシフトすると、ドミナント波長における表示輝度比は、回折スペクトルとLEDの分光放射強度と比視感度の積分で算出され、０．５から０．１３へ低下する。
【００７３】
以上から、ＣＰＵ３１は、１４０ｍＡから５０ｍＡに低下させることで、表示輝度比を０．５から０．１３に低下させることができる。例えば、ＰＷＭ制御によって実現可能な表示輝度の下限が６％であるとすると、かかる電流値制御により、表示輝度を６％×（０．１３／０．５）＝１．５６％に低下させることができる。即ち、目標表示輝度が１．５６％である場合、ＣＰＵ３１は、電流値を１４０ｍＡから５０ｍＡに低下させることで、目標表示輝度を実現することが可能となる。
【００７４】
＜＜３．第２の実施形態＞＞
第２の実施形態は、提案技術の第３のポイントに関する。即ち、第２の実施形態は、フィードバック制御を行う形態である。以下、図１０〜図１２を参照して、第２の実施形態について詳しく説明する。
【００７５】
（１）ハードウェア構成例
図１０は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤのハードウェア構成例を示す図である。図１０に示すように、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１は、コンバイナ１０、光学エンジン２０、及び表示制御装置３０に加えて、第１の光センサ４０を含む。コンバイナ１０、光学エンジン２０及び表示制御装置３０の基本的な構成は、図２を参照しながら上記説明した通りである。以下では、第１の光センサ４０について説明する。
【００７６】
第１の光センサ４０は、前記コンバイナから出射する光（例えば、画像光）の強度である第１のセンサ値を検出する装置である。第１の光センサ４０は、光電効果型又は熱効果型等の任意の方式で光の強度を検出する。第１の光センサ４０は、検出した第１のセンサ値を示す情報を、ＣＰＵ３１に出力する。
【００７７】
ＣＰＵ３１は、第１の光センサ４０により検出された第１のセンサ値にさらに基づいて、表示輝度を制御する。この点について、図１１を参照して詳しく説明する。
【００７８】
（２）表示輝度制御
図１１は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１による表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。図１１に示すように、本実施形態に係る表示輝度制御には、ＣＰＵ３１、ＬＥＤ電流ドライバ３２、ＬＥＤ２１及び第１の光センサ４０、並びに目標表示輝度及び表示輝度−第１のセンサ値のテーブルが関与する。
【００７９】
第１の光センサ４０は、検出した第１のセンサ値を示す情報をＣＰＵ３１に出力する。
【００８０】
ＣＰＵ３１には、第１のセンサ値を示す情報、目標表示輝度、及び表示輝度−第１のセンサ値のテーブルが入力される。表示輝度−第１のセンサ値のテーブルとは、表示輝度と第１のセンサ値とを対応付けたテーブルである。表１に、表示輝度−第１のセンサ値のテーブルの一例を示す。
【００８１】
【表１】
2020042212.tif 000004
【００８２】
ＣＰＵ３１は、目標表示輝度と第１のセンサ値とに基づいて、ＬＥＤ２１の光出力を制御する。詳しくは、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第１の閾値未満である場合、表示輝度−第１のセンサ値のテーブルにおいて、第１のセンサ値に対応する表示輝度と目標表示輝度とが一致するように、電流値制御を行う。具体的には、ＣＰＵ３１は、表示輝度−第１のセンサ値のテーブル上で、目標表示輝度と第１のセンサ値とが対応関係にあるか否か判定する。ここで、対応関係にあるとは、表示輝度−第１のセンサ値のテーブル上で、目標表示輝度と第１のセンサ値とが同一の行に記載されていることを意味する。換言すると、対応関係にあるとは、目標表示輝度と第１のセンサ値が示す実際の表示輝度とが一致することを意味する。ＣＰＵ３１は、目標表示輝度と第１のセンサ値が示す実際の表示輝度とが一致しない場合に、これらの乖離を是正するように、電流値制御を行う。
【００８３】
例えば、ＣＰＵ３１は、第１のセンサ値が７５であったとすると、上記表１に示した表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照し、実際の表示輝度は４．５％であると認識する。そして、目標表示輝度が３．０％であるとすると、ＣＰＵ３１は、１．５％分さらに表示輝度を低下させるための電流値を決定する。
【００８４】
数式（１）に基づいて電流値制御を行ったとしても、例えば、コンバイナ１０の回折効率のピーク波長のバラつき、又はＬＥＤ２１のドミナント波長のバラつきによって、目標表示輝度と実際の表示輝度との間に乖離が生じ得る。この点、フィードバック制御を行うことで、これらの事情による表示輝度への影響を低減して、目標表示輝度をより正確に実現することが可能となる。
【００８５】
（３）処理の流れ
図１２は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１により実行される表示輝度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、図１２に示すように、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第１の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、ＣＰＵ３１は、透過型ＨＭＤ１が８ビットの階調表現、フレームレートが６０ｆｐｓ、１フレーム当たり１フィールドで動作する場合、目標表示輝度が６％未満であるか否かを判定する。目標表示輝度が第１の閾値以上であると判定された場合（ステップＳ１０２／ＮＯ）、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、電流値をデフォルト値（例えば、１４０ｍＡ）に固定して、ＰＷＭ制御を行う（ステップＳ１０４）。その後、処理は終了する。
【００８６】
一方で、目標表示輝度が第１の閾値未満であると判定された場合（ステップＳ１０２／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、電流値制御を行う（ステップＳ１０６）。例えば、ＣＰＵ３１は、上記数式（１）を用いて、目標表示輝度を実現可能な電流値を決定する。次いで、ＣＰＵ３１は、第１の光センサ４０により検出された第１のセンサ値を取得する（ステップＳ１０８）。次に、ＣＰＵ３１は、表示輝度−第１のセンサ値のテーブル上で、目標表示輝度と第１のセンサ値とが対応関係にあるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。対応関係にないと判定された場合（ステップＳ１１０／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電流値を調節する（ステップＳ１１２）。例えば、ＣＰＵ３１は、表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照して、目標表示輝度と第１のセンサ値が示す実際の表示輝度との乖離を認識し、認識した乖離を是正するように、電流値を調節する。その後、処理は再度ステップＳ１０８に戻る。一方で、対応関係にあると判定された場合（ステップＳ１１０／ＹＥＳ）、処理は終了する。
【００８７】
＜＜４．第３の実施形態＞＞
第３の実施形態は、提案技術の第４のポイントに関する。即ち、第３の実施形態は、環境光の強度に基づいて輝度制御を行う形態である。以下、図１３〜図１７を参照して、第３の実施形態について詳しく説明する。
【００８８】
（１）ハードウェア構成例
図１３は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤのハードウェア構成例を示す図である。図１３に示すように、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１は、コンバイナ１０、光学エンジン２０、表示制御装置３０、及び第１の光センサ４０に加えて、第２の光センサ４１を含む。コンバイナ１０、光学エンジン２０、表示制御装置３０及び第１の光センサ４０の基本的な構成は、図２及び図１０を参照しながら上記説明した通りである。以下では、第２の光センサ４１について説明する。
【００８９】
第２の光センサ４１は、環境光の強度を示す第２のセンサ値を検出する装置である。第２の光センサ４１は、光電効果型又は熱効果型等の任意の方式で光の強度を検出する。第２の光センサ４１は、検出した第２のセンサ値を示す情報を、ＣＰＵ３１に出力する。
【００９０】
ＣＰＵ３１は、第２の光センサ４１により検出された第２のセンサ値にさらに基づいて、表示輝度を制御する。この点について、図１４〜図１６を参照して詳しく説明する。
【００９１】
（２）表示輝度制御
図１４は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１による表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。図１４に示すように、本実施形態に係る表示輝度制御には、ＣＰＵ３１、ＬＥＤ電流ドライバ３２、ＬＥＤ２１、第１の光センサ４０及び第２の光センサ４１が関与する。また、本実施形態に係る表示輝度制御には、目標表示輝度、視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブル、及び視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルが関与する。
【００９２】
第１の光センサ４０は、検出した第１のセンサ値を示す情報をＣＰＵ３１に出力する。
【００９３】
第２の光センサ４１は、検出した第２のセンサ値を示す情報をＣＰＵ３１に出力する。
【００９４】
ＣＰＵ３１には、第１のセンサ値、第２のセンサ値、目標表示輝度、視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブル、及び視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルが入力される。ＣＰＵ３１は、これらの情報に基づいて、ＬＥＤ２１の光出力を制御する。とりわけ、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、ユーザの比視感度特性を考慮した制御を行う。ユーザの比視感度特性について、図１５を参照して説明する。
【００９５】
図１５は、ユーザの比視感度特性の一例を示すグラフである。図１５では、暗所視及び明所視の各々の比視感度／視感度が図示されている。明所視とは、環境光の強度が１ｃｄ／ｍ＾２以上である環境における視覚である。暗所視とは、環境光の強度が０．０１ｃｄ／ｍ＾２未満である環境における視覚である。他に、明所視と暗所視との中間の概念として、薄明視が考えられる。薄明視とは、例えば、環境光の強度が０．０１ｃｄ／ｍ＾２以上１ｃｄ／ｍ＾２未満である環境における視覚である。薄明視の比視感度特性は、明所視の比視感度特性と暗所視の比視感度特性とを平均化した特性であるものと考えることができる。図１５に示すように、環境光の強度によっては、比視感度特性は変化する。この点、本実施形態では、第２のセンサ値に基づいて表示輝度が制御されるので、どのような視覚環境においても、目標表示輝度を正確に実現することが可能となる。
【００９６】
視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルとは、視覚環境ごとの、ＰＷＭ制御時に固定的に使用すべき電流値を格納したテーブルである。なお、視覚環境とは、明所視となる環境、暗所視となる環境、及び薄明視となる環境といった、各種環境の総称である。表２に、視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルの一例を示す。
【００９７】
【表２】
2020042212.tif 000005
【００９８】
視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブルとは、表示輝度と第２のセンサ値が示す視覚環境における第１のセンサ値とを対応付けたテーブルである。ここでの表示輝度とは、数式（１）により計算される値である。表３に、視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブルの一例を示す。
【００９９】
【表３】
2020042212.tif 000006
【０１００】
まず、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第１の閾値以上である場合、ＰＷＭ制御の際に第２のセンサ値に対応する電流値を用いる。例えば、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値が明所視であることを示す環境では、明所視用の電流値を固定的に用いてＰＷＭ制御を行う。同様に、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値が暗所視であることを示す環境では暗所視用の電流値を、第２のセンサ値が薄明視であることを示す環境では薄明視用の電流値を、それぞれ固定的に用いてＰＷＭ制御を行う。ここで、各環境においてＰＷＭ制御の際に用いられる電流値は、ＰＷＭ制御で実現可能な表示輝度の下限が各々の環境において同一となるように設定されることが望ましい。その場合、ＰＷＭ制御における表示輝度のダイナミックレンジを、環境光の強度が異なる各環境で揃えることが可能となる。
【０１０１】
具体的には、ＣＰＵ３１は、視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルを参照して、第２のセンサ値が示す環境に応じたデフォルトの電流値を決定する。例えば、ＣＰＵ３１は、上記表２に示した視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルを参照して、明所視であることを示す環境ではＰＷＭ制御時に１４０ｍＡをＬＥＤ２１に供給する。同様に、ＣＰＵ３１は、暗所視であることを示す環境ではＰＷＭ制御時に１０９ｍＡをＬＥＤ２１に供給し、薄明視であることを示す環境ではＰＷＭ制御時に１２１ｍＡをＬＥＤ２１に供給する。
【０１０２】
また、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第１の閾値未満である場合、第１のセンサ値及び第２のセンサ値に対応する表示輝度と目標表示輝度とが一致するように、電流値制御を行う。具体的には、ＣＰＵ３１は、視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブル上で、目標表示輝度と第２のセンサ値が示す環境における第１のセンサ値とが対応関係にあるか否か判定する。ここで、対応関係にあるとは、視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブル上で、目標表示輝度と第２のセンサ値が示す環境における第１のセンサ値とが同一の行に記載されていることを意味する。換言すると、対応関係にあるとは、目標表示輝度と第２のセンサ値が示す環境における第１のセンサ値が示す実際の表示輝度とが一致することを意味する。ＣＰＵ３１は、目標表示輝度と第２のセンサ値が示す環境における第１のセンサ値が示す実際の表示輝度とが一致しない場合に、これらの乖離を是正するように、電流値制御を行う。
【０１０３】
例えば、第２のセンサ値が暗所視であることを示す環境で、第１のセンサ値が６１であったとする。この場合、ＣＰＵ３１は、上記表３に示した視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照し、当該環境における実際の表示輝度は４．５％であると認識する。そして、目標表示輝度が３．０％であるとすると、ＣＰＵ３１は、１．５％分さらに表示輝度を低下させるための電流値を決定する。
【０１０４】
以上説明した表示輝度の制御が行われた場合の、各視覚環境における表示輝度及び電流値の関係を、図１６を参照して説明する。
【０１０５】
図１６は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１による各視覚環境における表示輝度制御の様子を示すグラフである。グラフ７０は、透過型ＨＭＤ１により各視覚環境において実行された表輝度制御の結果、実現された表示輝度の時系列変化を示すグラフである。グラフ７０において、横軸は時間であり、縦軸は表示輝度である。グラフ７１は、グラフ７０に示した表示輝度の時系列変化を実現するために、ＬＥＤ２１に供給された電流値の時系列変化を示すグラフである。グラフ７０において、横軸は時間であり、縦軸は電流値である。グラフ７０に示すように、どの視覚環境においても、同じく表示輝度は１００％から１％へ線形に低減されている。グラフ７１に示すように、ＰＷＭ制御区間７２においては、各々の視覚環境によって異なる電流値が固定的に用いられている。また、グラフ７１に示すように、電流値制御区間７３において、表示輝度を下げるために各々の視覚環境に応じた低減幅で電流値が非線形に低下している。グラフ７０及び７１を参照すると、同じ電流値がＬＥＤ２１に供給されていたとしても、明るい視覚環境では暗い視覚環境と比較して相対的に表示輝度が低くなることが分かる。そこで、ＣＰＵ３１は、明るい視覚環境においては暗い視覚環境と比較して電流値を増加させ、暗い視覚環境においては明るい視覚環境と比較して電流値を低減させる。
【０１０６】
以上説明したように、環境光の強度に基づく表示輝度の制御を行うことで、どのような視覚環境においても、目標表示輝度を正確に実現することが可能となる。
【０１０７】
（３）処理の流れ
図１７は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１により実行される表示輝度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、図１７に示すように、ＣＰＵ３１は、第２の光センサ４１により検出された第２のセンサ値を取得する（ステップＳ２０２）。次いで、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第１の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。例えば、ＣＰＵ３１は、透過型ＨＭＤ１が８ビットの階調表現、フレームレートが６０ｆｐｓ、１フレーム当たり１フィールドで動作する場合、目標表示輝度が６％未満であるか否かを判定する。目標表示輝度が第１の閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２０４／ＮＯ）、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルを参照し、電流値をデフォルト値に固定してＰＷＭ制御を行う（ステップＳ２２４）。例えば、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、明所視環境下では１４０ｍＡに固定し、暗所視環境下では１０９ｍＡに固定し、薄明視環境下では１２１ｍＡに固定して、ＰＷＭ制御を行う。その後、処理は終了する。
【０１０８】
一方で、目標表示輝度が第１の閾値未満であると判定された場合（ステップＳ２０４／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、明所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（ステップＳ２０６）。次いで、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、暗所視環境であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。暗所視環境であると判定された場合（ステップＳ２０８／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、暗所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ２１２）。その後、処理はステップＳ２１６に進む。暗所視環境でないと判定された場合（ステップＳ２０８／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、薄明視環境であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。薄明視環境であると判定された場合（ステップＳ２１０／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、薄明視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ２１４）。その後、処理はステップＳ２１６に進む。薄明視環境でないと判定された場合（ステップＳ２１０／ＮＯ）、処理はステップＳ２１６に進む。
【０１０９】
ステップＳ２１６において、ＣＰＵ３１は、電流値制御を行う。例えば、ＣＰＵ３１は、上記数式（１）を用いて、目標表示輝度を実現可能な電流値を決定する。次いで、ＣＰＵ３１は、第１の光センサ４０により検出された第１のセンサ値を取得する（ステップＳ２１８）。次に、ＣＰＵ３１は、上記ステップＳ２０６、Ｓ２１２又はＳ２１４において読み込んだ表示輝度−第１のセンサ値のテーブル上で、目標表示輝度と第１のセンサ値とが対応関係にあるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。対応関係にないと判定された場合（ステップＳ２２０／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電流値を調節する（ステップＳ２２２）。例えば、ＣＰＵ３１は、上記ステップＳ２０６、Ｓ２１２又はＳ２１４において読み込んだ表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照して、目標表示輝度と第１のセンサ値が示す実際の表示輝度との乖離を認識し、認識した乖離を是正するように、電流値を調節する。その後、処理は再度ステップＳ２１８に戻る。一方で、対応関係にあると判定された場合（ステップＳ２２０／ＹＥＳ）、処理は終了する。
【０１１０】
＜＜５．第４の実施形態＞＞
第４の実施形態は、提案技術の第５のポイントに関する。即ち、第４の実施形態は、複数色の光源を利用して輝度制御を行う形態である。以下、図１８〜図２４を参照して、第４の実施形態について詳しく説明する。
【０１１１】
（１）ハードウェア構成例
図１８は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤのハードウェア構成例を示す図である。図１８に示すように、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１は、コンバイナ１０、光学エンジン２０、表示制御装置３０、第１の光センサ４０、及び第２の光センサ４１を含む。表示制御装置３０、第１の光センサ４０、及び第２の光センサ４１の構成は、図２、図１０及び図１３を参照しながら上記説明した通りである。以下、コンバイナ１０及び光学エンジン２０について説明する。
【０１１２】
・光学エンジン２０
本実施形態に係るＬＥＤ２１は、第１の色の光又は第２の色の光の少なくともいずれかを発光する。第２の色は、第１の色よりも波長が長い色である。例えば、第１の色は緑色であり、第２の色は琥珀色である。ＬＥＤ２１は、緑色の光を発光する緑色ＬＥＤと、琥珀色の光を発光する琥珀色ＬＥＤとを含み得る。ＬＥＤ２１は、緑色の光、琥珀色の光、又は緑色の光及び琥珀色の光を生成し、出射する。
【０１１３】
ＭＥＭＳミラー２２及びレンズ２３については、図２を参照しながら上記説明した通りである。
【０１１４】
・コンバイナ１０
本実施形態に係るホログラム１１は、緑色の光を回折するホログラム１１Ｃ及び琥珀色の光を回折するホログラム１１Ｄを含む。
【０１１５】
透明板１２については、図２を参照しながら上記説明した通りである。
【０１１６】
（２）表示輝度制御
図１９は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１による表示輝度制御に関与する構成要素及び情報を示す図である。図１９に示すように、本実施形態に係る表示輝度制御には、ＣＰＵ３１、ＬＥＤ電流ドライバ３２、ＬＥＤ２１（緑色ＬＥＤ及び琥珀色ＬＥＤ）、第１の光センサ４０及び第２の光センサ４１が関与する。また、本実施形態に係る表示輝度制御には、目標表示輝度、発光色及び第２のセンサ値に応じた、表示輝度−第１のセンサ値のテーブルが関与する。
【０１１７】
第１の光センサ４０は、検出した第１のセンサ値を示す情報をＣＰＵ３１に出力する。
【０１１８】
第２の光センサ４１は、検出した第２のセンサ値を示す情報をＣＰＵ３１に出力する。
【０１１９】
ＣＰＵ３１には、第１のセンサ値、第２のセンサ値、目標表示輝度、発光色／視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブル、及び視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルが入力される。ＣＰＵ３１は、これらの情報に基づいて、ＬＥＤ２１の光出力を制御する。
【０１２０】
発光色／視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブルとは、発光色ごとに定義された、表３に一例を示したテーブルである。ＣＰＵ３１は、緑色の光を発光させる場合、発光色が緑色である場合の視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照して、電流値を制御する。また、ＣＰＵ３１は、琥珀色の光を発光させる場合、発光色が琥珀色である場合の視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照して、電流値を制御する。また、ＣＰＵ３１は、緑色の光及び琥珀色の光の双方を発光させる場合、発光色が緑色及び琥珀色の双方である場合の視覚環境ごとの表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照して、電流値を制御する。具体的な制御方法については、第３の実施形態において上記説明した通りである。
【０１２１】
ＣＰＵ３１は、ＬＥＤ２１の発光色を目標表示輝度に応じて制御する。ＣＰＵ３１は、緑色の光及び琥珀色の光の併用方法を、目標表示輝度に応じて制御する。例えば、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が低いほど、琥珀色の光をより強く発光させる。図１５に示した比視感度特性のグラフを参照すると、緑色よりも琥珀色の方が比視感度は低い。そのため、緑色の光の比率を低下させ琥珀色の光の比率を増加させることで、表示輝度をさらに低下させることが可能となる。緑色の光と琥珀色の光との併用方法の一例を、図２０を参照して説明する。
【０１２２】
図２０は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１による緑色の光と琥珀色の光との併用方法の一例を説明するためのグラフである。グラフ８０において、横軸はデフォルトの電流値の光出力を基準とした光出力であり、縦軸は表示輝度である。グラフ８０において、ＰＷＭ制御によって実現可能な表示輝度の下限は６％であるとする。ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が３．０％（第２の閾値に相当）以上である場合に緑色の光を発光させる。ＣＰＵ３１は、区間８１において、目標表示輝度が低下すると共に緑色ＬＥＤに供給する電流値を低下させて光出力を低下させることで、表示輝度の低下を実現する。また、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が１．５％（第３の閾値に相当）以上３．０％（第２の閾値に相当）未満である場合に緑色の光及び琥珀色の光の双方を発光させる。ＣＰＵ３１は、区間８２において、緑色ＬＥＤの光出力及び琥珀色ＬＥＤの光出力の和により実現される表示輝度の変化が線形になるように、緑色ＬＥＤに供給する電流値と、琥珀色ＬＥＤに供給する電流値とを制御する。具体的には、ＣＰＵ３１は、緑色ＬＥＤに供給する電流値を徐々に低下させて緑色の光出力を徐々に低下させると共に、琥珀色ＬＥＤに供給する電流値を徐々に増加させて琥珀色の光出力を徐々に増加させる。また、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が１．５％（第３の閾値に相当）未満である場合に琥珀色の光を発光させる。ＣＰＵ３１は、区間８３において、目標表示輝度が低下すると共に琥珀色ＬＥＤに供給する電流値を低下させて光出力を低下させることで、表示輝度の低下を実現する。なお、区間８３において、琥珀色ＬＥＤのピーク波長はほぼシフトしないため、コンバイナ１０による回折効率低下の影響はほぼ無い。そのため、表示輝度と光出力とは線形変化する。このように、緑色単色、次いで緑色と琥珀色の混色、次いで琥珀色単色に徐々に発光色が切り替わることで、表示色の変化をユーザが知覚にし辛くすることができる。
【０１２３】
ＣＰＵ３１は、ＬＥＤ２１の発光色を第２のセンサ値に応じて制御してもよい。例えば、ＣＰＵ３１は、明所視環境下では緑色の光を発光させ、暗所視環境下では琥珀色の光を発光させる。暗い視覚環境においては、視感度特性が短波長側にシフトする。そのため、暗い視覚環境においては、琥珀色の光を用いることで、表示輝度をさらに低下させることが可能となる。
【０１２４】
（３）処理の流れ
以下、図２１〜図２４を参照して、本実施形態に係る表示輝度制御処理について説明する。
【０１２５】
図２１は、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１により実行される表示輝度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、図２１に示すように、ＣＰＵ３１は、第２の光センサ４１により検出された第２のセンサ値を取得する（ステップＳ３０２）。次いで、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第１の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。例えば、ＣＰＵ３１は、透過型ＨＭＤ１が８ビットの階調表現、フレームレートが６０ｆｐｓ、１フレーム当たり１フィールドで動作する場合、目標表示輝度が６％未満であるか否かを判定する。目標表示輝度が第１の閾値以上であると判定された場合（ステップＳ３０４／ＮＯ）、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、視覚環境ごとの電流値のデフォルト値のテーブルを参照し、電流値をデフォルト値に固定してＰＷＭ制御を行う（ステップＳ３４８）。例えば、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、明所視環境下では１４０ｍＡに固定し、暗所視環境下では１０９ｍＡに固定し、薄明視環境下では１２１ｍＡに固定して、ＰＷＭ制御を行う。その際、ＬＥＤ電流ドライバ３２は、緑色ＬＥＤを発光させる。その後、処理は終了する。
【０１２６】
一方で、目標表示輝度が第１の閾値未満であると判定された場合（ステップＳ３０４／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第２の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。図２０に示した例では、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が３．０％未満であるか否かを判定する。目標表示輝度が第１の閾値以上であると判定された場合（ステップＳ３０６／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、緑色ＬＥＤの電流値制御のための表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（ステップＳ３３０）。本ステップにおける処理の詳細は、図２４を参照して説明する。その後、処理はステップＳ３４０に進む。
【０１２７】
目標表示輝度が第２の閾値未満であると判定された場合（ステップＳ３０６／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が第３の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。図２０に示した例では、ＣＰＵ３１は、目標表示輝度が１．５％未満であるか否かを判定する。目標表示輝度が第２の閾値以上であると判定された場合（ステップＳ３０８／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、緑色ＬＥＤ及び琥珀色ＬＥＤの電流値制御のための表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（ステップＳ３２０）。本ステップにおける処理の詳細は、図２３を参照して説明する。その後、処理はステップＳ３４０に進む。
【０１２８】
目標表示輝度が第３の閾値未満であると判定された場合（ステップＳ３０８／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、琥珀色ＬＥＤの電流値制御のための表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（ステップＳ３１０）。本ステップにおける処理の詳細は、図２２を参照して説明する。その後、処理はステップＳ３４０に進む。
【０１２９】
ステップＳ３４０において、ＣＰＵ３１は、電流値制御を行う。例えば、ＣＰＵ３１は、上記数式（１）を用いて、目標表示輝度を実現可能な電流値を決定する。次いで、ＣＰＵ３１は、第１の光センサ４０により検出された第１のセンサ値を取得する（ステップＳ３４２）。次に、ＣＰＵ３１は、上記ステップＳ３１０、Ｓ３２０又はＳ３３０において読み込んだ表示輝度−第１のセンサ値のテーブル上で、目標表示輝度と第１のセンサ値とが対応関係にあるか否かを判定する（ステップＳ３４４）。対応関係にないと判定された場合（ステップＳ３４４／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電流値を調節する（ステップＳ３４６）。例えば、ＣＰＵ３１は、上記ステップＳ３１０、Ｓ３２０又はＳ３３０において読み込んだ表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを参照して、目標表示輝度と第１のセンサ値が示す実際の表示輝度との乖離を認識し、認識した乖離を是正するように、電流値を調節する。その後、処理は再度ステップＳ３４２に戻る。一方で、対応関係にあると判定された場合（ステップＳ３４４／ＹＥＳ）、処理は終了する。
【０１３０】
・ステップＳ３１０における処理の詳細
図２２は、図２１に示したフローチャートにおけるステップＳ３１０における詳細な処理の流れの一例を示すフローチャートである。図２２に示すように、まず、発光色が琥珀色である場合の明所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（ステップＳ３１１）。次いで、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、暗所視環境であるか否かを判定する（ステップＳ３１２）。暗所視環境であると判定された場合（ステップＳ３１２／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、発光色が琥珀色である場合の暗所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ３１３）。その後、処理は終了する。暗所視環境でないと判定された場合（ステップＳ３１２／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、薄明視環境であるか否かを判定する（ステップＳ３１４）。薄明視環境であると判定された場合（ステップＳ３１４／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、発光色が琥珀色である場合の薄明視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ３１５）。その後、処理は終了する。薄明視環境でないと判定された場合（ステップＳ３１４／ＮＯ）、処理は終了する。
【０１３１】
・ステップＳ３２０における処理の詳細
図２３は、図２１に示したフローチャートにおけるステップＳ３２０における詳細な処理の流れの一例を示すフローチャートである。図２３に示すように、まず、発光色が緑色及び琥珀色の双方である場合の明所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（ステップＳ３２１）。次いで、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、暗所視環境であるか否かを判定する（ステップＳ３２２）。暗所視環境であると判定された場合（ステップＳ３２２／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、発光色が緑色及び琥珀色の双方である場合の暗所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ３２３）。その後、処理は終了する。暗所視環境でないと判定された場合（ステップＳ３２２／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、薄明視環境であるか否かを判定する（ステップＳ３２４）。薄明視環境であると判定された場合（ステップＳ３２４／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、発光色が緑色及び琥珀色の双方である場合の薄明視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ３２５）。その後、処理は終了する。薄明視環境でないと判定された場合（ステップＳ３２４／ＮＯ）、処理は終了する。
【０１３２】
・ステップＳ３３０における処理の詳細
図２４は、図２１に示したフローチャートにおけるステップＳ３３０における詳細な処理の流れの一例を示すフローチャートである。図２４に示すように、まず、発光色が緑色である場合の明所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（ステップＳ３３１）。次いで、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、暗所視環境であるか否かを判定する（ステップＳ３３２）。暗所視環境であると判定された場合（ステップＳ３３２／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、発光色が緑色である場合の暗所視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ３３３）。その後、処理は終了する。暗所視環境でないと判定された場合（ステップＳ３３２／ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、第２のセンサ値に基づいて、薄明視環境であるか否かを判定する（ステップＳ３３４）。薄明視環境であると判定された場合（ステップＳ３３４／ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、発光色が緑色である場合の薄明視環境の表示輝度−第１のセンサ値のテーブルを読み込む（即ち、読み込み直す）（Ｓ３３５）。その後、処理は終了する。薄明視環境でないと判定された場合（ステップＳ３３４／ＮＯ）、処理は終了する。
【０１３３】
＜＜６．まとめ＞＞
以上、図１〜図２４を参照して、本開示の一実施形態について詳細に説明した。上記説明したように、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１は、光源から出力される光の波長及び入射される光の波長の変化に起因して変化するコンバイナ１０の回折効率に基づいて光源の光出力を制御する。詳しくは、透過型ＨＭＤ１は、電流値制御時に変化するＬＥＤ２１の発光波長、及び波長によって異なるコンバイナ１０の回折効率に基づいて、ＬＥＤ２１に供給される電流値を制御する。これにより、透過型ＨＭＤ１は、電流値制御に起因して変化する発光波長と、発光波長の変化及びコンバイナ１０の回折効率の特性が表示輝度に与える変化を考慮した、正確な輝度制御を実現することが可能となる。
【０１３４】
また、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１は、階調を保持しつつ、調光方式をＰＷＭ制御から電流値制御へ動的に切り替える。これにより、透過型ＨＭＤ１は、ＬＥＤ輝度の低下だけでなく、コンバイナ１０の回折効率の低下を利用することで、表示輝度をより低下させることが可能となる。
【０１３５】
また、本実施形態に係る透過型ＨＭＤ１は、フィードバック制御、及び／又は環境光の強度に応じた制御を行う。フィードバック制御により、所望の輝度をより正確に実現することが可能となる。環境光の強度に応じた制御により、どのような視覚環境においても、所望の輝度を正確に実現することが可能となる。例えば、屋外等の明所環境での高輝度表示から、映画館等の暗所での低輝度表示まで、幅広い環境光条件下での透過型ＨＭＤ１の使用が可能となる。
【０１３６】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３７】
例えば、上記実施形態では、光学シースルー型の表示装置の一例としてＨＭＤを例に挙げて説明したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、光学シースルー型の表示装置は、ヘッドアップディスプレイであってもよい。また、光学シースルー型の表示装置は、コンタクトレンズに画像を表示するコンタクトレンズ型の装置であってもよい。
【０１３８】
例えば、上記実施形態では、光源の一例としてＬＥＤを例に挙げて説明したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、光源は、レーザー光源であってもよい。レーザー光源から発光されるレーザー光の波長は、温度変化に応じてシフトする。このため、透過型ＨＭＤ１は、温度変化に伴う波長シフトに基づいて、レーザー光源の光出力を制御する。
【０１３９】
なお、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（例えば、非一時的な媒体）に予め記録される。そして、各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
【０１４０】
また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
【０１４１】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１４２】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
光学シースルー型の表示装置であって、
発光する光源と、
前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、
前記光源の発光を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御する、表示装置。
（２）
前記制御部は、前記コンバイナから出射する光の表示輝度が目標値となるように、前記光源の光出力を制御する、前記（１）に記載の表示装置。
（３）
前記制御部は、前記目標値が第１の閾値以上である場合にＰＷＭ制御を行い、前記目標値が前記第１の閾値未満である場合に電流値制御を行う、前記（２）に記載の表示装置。
（４）
前記第１の閾値は、ＰＷＭ制御により実現可能な表示輝度の下限値である、前記（３）に記載の表示装置。
（５）
前記表示装置は、前記コンバイナから出射する光の強度を示す第１のセンサ値を検出する第１の光センサをさらに備え、
前記制御部は、前記目標値及び前記第１のセンサ値に基づいて、前記光源の光出力を制御する、前記（３）又は（４）に記載の表示装置。
（６）
前記制御部は、前記目標値が前記第１の閾値未満である場合、前記第１のセンサ値に対応する表示輝度と前記目標値とが一致するように、前記光源に供給される電流値を決定する、前記（５）に記載の表示装置。
（７）
前記表示装置は、環境光の強度を示す第２のセンサ値を検出する第２の光センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第２のセンサ値に基づいて、前記光源の光出力を制御する、前記（５）又は（６）に記載の表示装置。
（８）
前記制御部は、前記目標値が前記第１の閾値以上である場合、ＰＷＭ制御の際に前記第２のセンサ値に対応する電流値を用いる、前記（７）に記載の表示装置。
（９）
前記制御部は、前記目標値が前記第１の閾値未満である場合、前記第１のセンサ値及び前記第２のセンサ値に対応する表示輝度と前記目標値とが一致するように、前記光源に供給される電流値を決定する、前記（７）又は（８）に記載の表示装置。
（１０）
前記光源は、第１の色の光又は第２の色の光の少なくともいずれかを発光し、
前記制御部は、前記光源の発光色を前記目標値に応じて制御する、前記（７）〜（９）のいずれか一項に記載の表示装置。
（１１）
前記制御部は、前記目標値が第２の閾値以上である場合に前記第１の色の光を発光させ、前記目標値が第３の閾値以上第２の閾値未満である場合に前記第１の色の光及び前記第２の色の光の双方を発光させ、前記目標値が第３の閾値未満である場合に前記第２の色の光を発光させる、前記（１０）に記載の表示装置。
（１２）
前記制御部は、前記光源の発光色を、前記第２のセンサ値に応じて制御する、前記（１０）又は（１１）に記載の表示装置。
（１３）
前記第１の色は緑色であり、前記第２の色は琥珀色である、前記（１０）〜（１２）のいずれか一項に記載の表示装置。
（１４）
前記表示装置は、前記光源から入射された光を用いて画像光を生成して出射する表示素子をさらに備える、前記（１）〜（１３）のいずれか一項に記載の表示装置。
（１５）
前記光源は、ＬＥＤである、前記（１）〜（１４）のいずれか一項に記載の表示装置。
（１６）
発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、を備える光学シースルー型の表示装置の表示制御方法であって、
前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御すること、
を含む表示制御方法。
（１７）
発光する光源と、前記光源から入射された光を回折させて出射する回折部材を含むコンバイナと、を備える光学シースルー型の表示装置を制御するコンピュータを、
前記光源から出力される光の波長、及び入射される光の波長の変化に起因して変化する前記コンバイナの回折効率に基づいて、前記光源の光出力を制御する制御部、
として機能させるためのプログラムを記録した記録媒体。
【符号の説明】
【０１４３】
１    ＨＭＤ
１０    コンバイナ
１１    ホログラム
１２    透明板
２０    光学エンジン
２１    光源、ＬＥＤ
２２    表示素子、ＭＥＭＳミラー
２３    レンズ
３０    表示制御装置
３１    ＣＰＵ
３２    ＬＥＤ電流ドライバ
４０    第１の光センサ
４１    第２の光センサ
【図１】
2020042212.tif 000007
【図２】
2020042212.tif 000008
【図３】
2020042212.tif 000009
【図４】
2020042212.tif 000010
【図５】
2020042212.tif 000011
【図６】
2020042212.tif 000012
【図７】
2020042212.tif 000013
【図８】
2020042212.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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