(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段に画像を表示せしめる表示制御手段と、該画像表示手段に表示された画像の虚像を形成する光学手段と、該虚像を観察者が観察する外界の映像の一部にオーバーラップ表示するオーバーラップ手段と、外界もしくは外界の映像の明るさを検知する入射光量検知手段と、該オーバーラップ手段の外界からの光入射側に設けて、電気的に透過率を制御する透過光量制御手段とを有し、
該入射光量検知手段はオーバーラップ表示されたオーバーラップ映像部分の明るさとそれ以外の映像部分の明るさを検知し、
該透過光量制御手段は該入射光量検知手段からの信号に基づいてオーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の映像部分の明るさが略等しくなるように透過率を制御していることを特徴とする画像観察装置。
【請求項２】
前記透過光量制御手段は光束が通過する少なくとも２つの領域を有し、その内の１つの領域は前記虚像と重なる外界の映像から観察者の瞳に達する光束が透過する領域であり、該２つの領域を透過光量が各々独立で、かつ電気的に制御可能な透過率制御素子より構成していることを特徴とする請求項１の画像観察装置。
【請求項３】
前記表示制御手段は、前記画像表示手段の表示面を構成する複数の表示領域の中から任意の表示領域に、画像を表示することを特徴とする請求項１又は２の画像観察装置。
【請求項４】
画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段に画像を表示せしめる表示制御手段と、該画像表示手段に表示された画像の虚像を形成する光学手段と、該虚像を観察者が観察する外界の映像の一部にオーバーラップ表示するオーバーラップ手段と、外界もしくは外界の映像の明るさを検知する入射光量検知手段と、該オーバーラップ手段の外界からの光入射側に設けた透過光量制御手段とを有し、
該透過光量制御手段は光束が通過する少なくとも２つの領域を有し、その内の１つの領域は該虚像と重なる外界の映像から観察者の瞳に達する光束が透過する領域であり、この領域を一定透過率の光学部材で構成しており、その他の領域を透過率を電気的に制御可能な透過率制御素子より構成しており、
該入射光量検知手段はオーバーラップ表示されたオーバーラップ映像部分の明るさとそれ以外の部分の明るさを検知し、該透過光量制御手段は該入射光量検知手段からの信号に基づいて、オーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の映像部分の明るさが略等しくなるように該透過率制御素子の透過率を制御していることを特徴とする画像観察装置。
【請求項５】
画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段に画像を表示せしめる表示制御手段と、該画像表示手段に表示された画像の虚像を形成する光学手段と、該虚像を観察者が観察する外界の映像の一部にオーバーラップ表示するオーバーラップ手段と、外界もしくは外界の映像の明るさを検知する入射光量検知手段と、該オーバーラップ手段の外界からの光入射側に設けた透過光量制御手段とを有し、
該透過光量制御手段は光束が通過する少なくとも２つの領域を有し、その内の１つの領域は該虚像と重なる外界の映像から観察者の瞳に達する光束が透過する領域であり、この部分を透過率を電気的に制御可能な透過率制御素子より構成しており、その他の領域を一定透過率の光学部材で構成しており、
該入射光量検知手段はオーバーラップ表示されたオーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の部分の明るさを検知し、該透過光量制御手段は該入射光量検知手段からの信号に基づいて、オーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の映像部分の明るさが略等しくなるように該透過率制御素子の透過率を制御していることを特徴とする画像観察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像観察装置に関し、特に画像表示手段（表示素子）に表示される画像を光学手段（光学系）を介して観察者の前方に虚像として表示し、観察者が前方に観察する外界の映像の一部に空間的にオーバーラップ表示して、双方を同一の観察視野内で観察するようにした画像観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より表示素子に表示される画像を光学系を介して、観察者が観察する外界の映像に空間的にオーバーラップして表示する画像観察装置として図１４（Ａ）に示す構成のものが知られている。図中、１１０は表示素子であり、例えば液晶パネルが使用される。１１１は表示素子観察レンズ（光学系）であり、表示素子１１０に表示された画像を観察者５の眼の方向へ反射すると共に、レンズ作用により該画像の虚像１１４を観察者５の前方に形成する。１１２はハーフミラーである。
【０００３】
表示素子１１０に表示される画像は表示素子観察レンズ１１１を介して、観察者５の瞳に入射し、虚像１１４として観察者５に観察される。一方、観察者５はハーフミラー１１２を通して外界の映像１１５をも観察する。従って観察者５の見る視野は、図１４（Ｂ）に示すように、ハーフミラー１１２を通して観察される外界の映像１１５と、その一部分に空間的にオーバーラップして表示した表示素子１１０の虚像１１４（Ｈ）である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像観察装置では外界の映像（以後シースルー映像Ｓと呼ぶ）が暗いと、観察者にはオーバーラップされる表示素子の虚像が相対的に明るくなりすぎ、一方シースルー映像Ｓが明るい場合には、オーバーラップされる表示素子の虚像Ｈが暗くなり、見にくくなる等の問題があった。
【０００５】
本発明は、シースルー映像Ｓの一部に表示素子の虚像Ｈをオーバーラップ表示する画像観察装置において、色々な条件の下で、シースルー映像Ｓ及びこれにオーバーラップされる表示素子の虚像Ｈが共に良好に観察することのできる画像観察装置を提供することを目的とする。
【０００６】
特に本発明では、
（１−１）  外界からの入射光の強さによって透過率が変化する透過光量制御手段を用いることにより、シースルー映像Ｓの明るさの変動を抑えて、明るさが略一定に保たれる画像観察装置を提供すること。
（１−２）  電気的に透過光量を制御可能な透過光量制御手段を設け、入射光量検知手段からの出力を用いて、透過光量制御手段を制御することにより、シースルー映像Ｓの明るさを一定に保つことにより、外的変化があっても常に見易い映像の状態が保たれる画像観察装置を提供すること。
（１−３）  透過光量制御手段を光束が通過する少なくとも２つの領域を有するようにし、表示素子の虚像のオーバーラップ領域と、非オーバーラップ領域のうちの一方の領域の透過率をその領域の映像が見易い状態に設定し、他方を電気的に透過光量を制御できる透過率制御素子で構成し、入射光量検知手段からの出力を用いて透過率制御素子を制御することにより、シースルー映像Ｓ及び表示素子の虚像Ｈとも見易い状態を保つ画像観察装置を提供すること。
（１−４）  透過光量制御手段を表示素子の虚像Ｈのオーバーラップ領域と非オーバーラップ領域に分け、夫々の領域を電気的に透過光量を制御できる透過率制御素子で構成し、夫々を個別に透過光量が異なるよう構成することにより、見易い映像が得られる画像観察装置を提供すること。
（１−５）  画像観察装置の使用者が状況に応じて視野中の好みの位置に表示素子の虚像Ｈを表示でき、しかも好みの位置に表示した表示素子の虚像Ｈが見易く、シースルー映像Ｓの明るさが略一定になり、双方とも良好に観察することができる画像観察装置を提供すること。
（１−６）  表示素子の虚像Ｈの明るさと、シースルー映像Ｓの明るさが概ね等しくなるようにシースルー映像Ｓの明るさを調整し、視野全体の明るさを略一様にする画像観察装置を提供すること。
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像観察装置は、
（２−１）画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段に画像を表示せしめる表示制御手段と、該画像表示手段に表示された画像の虚像を形成する光学手段と、該虚像を観察者が観察する外界の映像の一部にオーバーラップ表示するオーバーラップ手段と、外界もしくは外界の映像の明るさを検知する入射光量検知手段と、該オーバーラップ手段の外界からの光入射側に設けて、電気的に透過率を制御する透過光量制御手段とを有し、
該入射光量検知手段はオーバーラップ表示されたオーバーラップ映像部分の明るさとそれ以外の映像部分の明るさを検知し、
該透過光量制御手段は該入射光量検知手段からの信号に基づいてオーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の映像部分の明るさが略等しくなるように透過率を制御していることを特徴としている。
【０００８】
特に、
（２−１−１）前記透過光量制御手段は光束が通過する少なくとも２つの領域を有し、その内の１つの領域は前記虚像と重なる外界の映像から観察者の瞳に達する光束が透過する領域であり、該２つの領域を透過光量が各々独立で、かつ電気的に制御可能な透過率制御素子より構成していること、
（２−１−２）前記表示制御手段は、前記画像表示手段の表示面を構成する複数の表示領域の中から任意の表示領域に、画像を表示すること、
等を特徴としている。
【０００９】
又、
（２−２）画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段に画像を表示せしめる表示制御手段と、該画像表示手段に表示された画像の虚像を形成する光学手段と、該虚像を観察者が観察する外界の映像の一部にオーバーラップ表示するオーバーラップ手段と、外界もしくは外界の映像の明るさを検知する入射光量検知手段と、該オーバーラップ手段の外界からの光入射側に設けた透過光量制御手段とを有し、
該透過光量制御手段は光束が通過する少なくとも２つの領域を有し、その内の１つの領域は該虚像と重なる外界の映像から観察者の瞳に達する光束が透過する領域であり、この領域を一定透過率の光学部材で構成しており、その他の領域を透過率を電気的に制御可能な透過率制御素子より構成しており、
該入射光量検知手段はオーバーラップ表示されたオーバーラップ映像部分の明るさとそれ以外の部分の明るさを検知し、該透過光量制御手段は該入射光量検知手段からの信号に基づいて、オーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の映像部分の明るさが略等しくなるように該透過率制御素子の透過率を制御していることを特徴としている。
【００１０】
又、
（２−３）画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段に画像を表示せしめる表示制御手段と、該画像表示手段に表示された画像の虚像を形成する光学手段と、該虚像を観察者が観察する外界の映像の一部にオーバーラップ表示するオーバーラップ手段と、外界もしくは外界の映像の明るさを検知する入射光量検知手段と、該オーバーラップ手段の外界からの光入射側に設けた透過光量制御手段とを有し、
該透過光量制御手段は光束が通過する少なくとも２つの領域を有し、その内の１つの領域は該虚像と重なる外界の映像から観察者の瞳に達する光束が透過する領域であり、この部分を透過率を電気的に制御可能な透過率制御素子より構成しており、その他の領域を一定透過率の光学部材で構成しており、
該入射光量検知手段はオーバーラップ表示されたオーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の部分の明るさを検知し、該透過光量制御手段は該入射光量検知手段からの信号に基づいて、オーバーラップ映像部分の明るさと、それ以外の映像部分の明るさが略等しくなるように該透過率制御素子の透過率を制御していることを特徴としている。
【００１８】
【実施例】
図１（Ａ）は本発明の参考例１の要部概略図である。図中、１はプリズムブロックであり、光学部材１−１と光学部材１−２を接合しており、接合面１−１ａは凹面ハーフミラー（５０％の反射率、５０％の透過率）を形成している。２は表示素子（画像表示手段）であり、例えば液晶パネルあるいはＣＲＴ等である。３は表示制御手段であり、ビデオ信号を取り込んで表示素子２を制御してその表示面の上に画像として表示する。４は透過光量制御器（透過光量制御手段）であり、図１（Ｂ）はその正面図である。これは例えばフォトクロミックガラス等の所謂調光ガラス等により構成し、光学部材１−１の平面部に接して配置している。調光ガラスはこれへ入射する光の強度に比例して透過率が低下する特性を持っている。本実施例では透過光量制御器４の有効面が観察視野に相当している。
【００１９】
図２は表示制御手段３のブロック図である。これについて説明する。外部から入力される映像信号はＹ／Ｃ分離回路３０１によりＹ信号とＣ信号に分離し、分離されたＹ信号は、同期分離回路３０３に送られ、Ｙ信号から同期信号が分離されタイミングコントロール回路３１０に送られる。一方、同期信号が抜き取られたＹ信号はマトリクス回路３１１に送る。
【００２０】
一方、Ｙ／Ｃ分離回路３０１で分離されたＣ信号は色復調回路３０２に送られ、Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ信号が復調されマトリクス回路３１１に送る。マトリクス回路３１１では、入力されるＹ，Ｒ−Ｙ、Ｂ−ＹよりＲ，Ｇ、Ｂ信号を生成しＡ／Ｄ変換器３０４に送る。Ａ／Ｄ変換された各信号はフィールドメモリ３０５に蓄えられる。フィールドメモリ３０５に蓄えられた信号は、Ｄ／Ａ変換器３０６によりアナログ信号に変換され、信号処理回路３０７により表示素子に適した信号に変換されＨ−ドライバ３０８に送られる。また、表示を制御する水平、垂直同期信号がタイミングコントロール回路３１０よりＨ−ドライバ３０８、Ｖ−ドライバ３０９に送られ、表示素子２に画像が表示される。
【００２１】
表示制御手段３に入力する信号として、Ｙ／Ｃ分離信号や色差信号、あるいはＲＧＢ信号に対応するよう構成することも可能である。
【００２２】
本参考例の作用を説明する。表示制御手段３により表示素子２に表示された画像からの光束は、プリズムブロック１の面１−２ａを通って光学部材１−２に入射し、ついで面１−２ｂに臨界角以上の入射角で入射し、ここで全反射した後、凹面ハーフミラー１−１ａに向かい、ここで反射されると同時に収束作用を受け、観察者５の前方に虚像Ｈを形成する光束となって面１−２ｂに入射し、面１−２ｂを透過した後、観察者５の瞳に入射する。そして観察者５は図１（Ｃ）に示すように表示素子２に表示された画像の虚像Ｈを前方視野の一部に観察する。この虚像Ｈを以後”表示素子２の虚像Ｈ”と呼ぶことにする。又、光学部材１−２等は表示素子２に表示された画像の虚像Ｈを形成する光学手段の一要素を構成している。
【００２３】
一方、外界からの光束は透過光量制御器４を通ってプリズムブロック１に入射し、凹面ハーフミラー１−１ａを透過後、面１−２ｂを透過して観察者５の瞳にとどき、結果的に図１（Ｃ）に示すようにプリズムブロック１を透過して観察される外界の映像Ｓ（以後”シースルー映像Ｓ”と呼ぶこととする）中に、表示素子２の虚像Ｈがオーバーラップされて表示される。
【００２４】
なお、凹面ハーフミラー１−１ａは表示素子２に表示された画像の虚像を、シースルー映像の一部にオーバーラップ表示するオーバーラップ手段の一要素である。
【００２５】
従来のかかる画像観察装置においては表示制御手段３により、表示素子２の虚像Ｈをシースルー映像Ｓにオーバーラップ表示をおこなうと、シースルー映像Ｓの明るさ、即ち外界の明るさによってオーバーラップした表示素子２の虚像Ｈの見え具合が変化し、観察者５には見にくい場合が生じる。例えば、シースルー映像Ｓ（外界）が明るいと表示素子２の虚像Ｈが暗く見え、またシースルー映像Ｓ（外界）が暗いと表示素子２の虚像Ｈが明るくなりすぎるという問題点があった。
【００２６】
本参考例ではプリズムブロック１の入射側に配置している透過光量制御器４によって以上の問題点を解決している。即ち、透過光量制御器４はシースルー映像Ｓを構成する外界からの光の強度に応じてその透過率が変化する。従って外界からの入射光の強度が大きい場合には透過光量制御器４の透過率は自動的に低下する。これによって瞳への入射光量は減少して、シースルー映像Ｓと表示素子２の虚像Ｈの明るさ比は略一定に保たれる。また外界からの入射光の強度が小さくなると透過光量制御器４の透過率は自動的に増加して、これによってシースルー映像Ｓは明るくなり、シースルー映像Ｓと表示素子２の虚像Ｈの明るさ比は略一定に保たれ、オーバーラップ表示される画面が見易くなるよう制御される。ただし、透過率の増加には限界があるので、透過率の増加が限界に達するまで制御できるのである。つまり本参考例では外界の明るさがある範囲内で変動しても、シースルー映像Ｓの明るさの変動を抑え、常に略一定に保つことでシースルー映像Ｓ及び表示素子２の虚像Ｈの見易さを維持している。
【００２７】
又、透過光量制御器４は反射率が入射光の強度に比例して増減する素子で構成しても良い。
【００２８】
又、参考例１は極めて簡単な構成でシースルー映像Ｓの明るさを略一定に保つ画像観察装置を達成している。
【００２９】
透過光量制御器４は、図３（Ａ）に示すように光束が通過する領域を２つの領域に分けて構成しても良い。図３において領域４ａは観察者の瞳が表示素子２の虚像Ｈとオーバーラップしている外界を観察する領域である。以後、透過光量制御器４上のこの領域を”オーバーラップ領域”と呼び、それ以外の領域４ｂを”非オーバーラップ領域”と呼ぶこととする。
【００３０】
そして、オーバーラップ領域４ａと非オーバーラップ領域４ｂを透過率や反射率が異なる材質で構成する。例えば、オーバーラップ領域４ａを低透過率の材料で、非オーバーラップ領域４ｂを調光ガラスで構成する。そしてオーバーラップ領域４ａの表示素子２の虚像Ｈを見易く表示しておく。このようにすると、非オーバーラップ領域４ｂの部分は外界が明るくなると透過率が下がり、外界が暗くなると透過率が上がり、結果としてシースルー映像Ｓの明るさの変動が抑えられ、明るさが略一定に保たれる。オーバーラップ領域４ａの部分のシースルー映像は外界の明るさに応じて変化するが、この部分の透過率は落としているので明るさの変化は小さくなる。これによって表示素子２の虚像Ｈも見易く、シースルー映像Ｓもある範囲内で明るさが変化しないので全体の見易さが保持される。図３（Ｂ）はこの参考例の視野の説明図である。なお、オーバーラップ領域４ａの部分だけを透過率０の材質で構成しても良い。
【００３１】
又、表示制御手段３が表示素子２へ画像を表示する際、表示面を複数の表示領域に分割してその中の１つの表示領域に表示するようにしても良い。このように構成すればシースルー映像Ｓ中にオーバーラップする表示素子２の虚像Ｈの位置を外界の状況に応じて任意の位置に設定できるので、例えば上部が非常に明るい空である場合はシースルー映像Ｓの下部を選んでそこに表示して、見易い映像とできる。
【００３２】
図４（Ａ）は本発明の実施例１の要部概略図である。図中、参考例１と同じ機能を有する要素は同じ符号を記してある。参考例１との差異は、本実施例ではプリズムブロック１を透過する外界又は外界の映像からの光の強度を検知する入射光量検知手段６を設けており、且つ透過光量制御器１４（透過光量制御手段）が電気的にその透過率を制御できる透過率制御素子、例えばエレクトロクロミー素子や液晶素子で構成しており、入射光量検知手段６からの信号によって透過光量制御器１４の透過率が制御されている点である。その他の点は同じである。なお、図４（Ｂ）は透過光量制御器１４の正面図である。
【００３３】
図５は入射光量検知手段６の要部ブロック図である。図中、５０１は光量検知素子であり、例えばシリコン・ホト・ダイオードで構成しており、シースルー映像Ｓの明るさを検知している。５０２は電流−電圧変換回路、５０３は増幅器、５０４は駆動回路である。
【００３４】
入射光量検知手段６の作用を説明する。光量検知素子５０１に入射する光量に応じて出力される電流を、電流−電圧変換回路５０２にて電圧に変換し、増幅器５０３にて電圧を増幅し、駆動回路５０４にて透過光量制御器１４を制御する。
【００３５】
つまり光量検知素子５０１の検知レベルに応じて、例えばシースルー映像Ｓの明るさが明るければ透過光量制御器１４全体の透過率を減ずる方向に、シースルー映像Ｓの明るさが暗ければ透過率を増加するよう透過光量制御器１４を制御する。
【００３６】
そして不図示の制御回路によって光量検知素子５０１からの出力が所定の値になれば、その時点で透過光量制御器１４の透過率をホールドする。これによってシースルー映像Ｓの明るさは常に略一定に保たれる。
【００３７】
なお、光量検知素子５０１は、シリコン・ホト・ダイオードのみならず、ＣＣＤ等他のＰＮ接合型の素子や、ＣｄＳなどの光導電型の素子等で構成してもよい。
【００３８】
本実施例の透過光量制御器１４はシースルー映像Ｓの明るさに応じてその透過率を変化させる。即ち、シースルー映像Ｓが明るい場合には透過光量制御器１４の透過率は低下する。これによって瞳への入射光量は減少して、シースルー映像Ｓと表示素子２の虚像Ｈの明るさ比は略一定に保たれる。またシースルー映像Ｓが暗いと透過光量制御器１４の透過率は増加する。これによってシースルー映像Ｓは明るくなり、シースルー映像Ｓと表示素子２の虚像Ｈの明るさ比は略一定に保たれ、オーバーラップ表示される画面が見易くなるよう制御される。ただし、透過率の増加には限界があるので、透過率の増加が限界に達するまで制御できるのである。つまり本実施例ではシースルー映像Ｓの明るさをある範囲内で常に略一定に保つことで両映像の見易さを維持している。
【００３９】
なお、光量検知素子５０１は図４（Ａ）に点線で示すように透過光量制御器１４の入射面側に設置して、外界の明るさを検知するようにしても良い。この時、不図示の制御回路は光量検知素子５０１からの出力に応じて所定の駆動電圧で透過光量制御器１４を制御するようにする。
【００４０】
図６（Ａ）は本発明の実施例２の要部概略図である。図７は実施例２の入射光量検知手段６と、透過光量制御器２４（透過光量制御手段）の制御説明図である。本実施例が図４の実施例１と異なる点は図６（Ｂ）に示すように透過光量制御器２４をオーバーラップ領域４ａと非オーバーラップ領域４ｂに分けて、オーバーラップ領域４ａは一定の透過率（低透過率、例えば５０％）の材料で構成し、非オーバーラップ領域４ｂのみを電気的にその透過率を制御できる透過率制御素子、例えばエレクトロクロミー素子や液晶素子で構成し、入射光量検知手段６からの信号によって非オーバーラップ領域４ｂのみの透過率を制御するようにしている点である。その他の点は同じである。
【００４１】
本実施例では、透過光量制御器２４のオーバーラップ領域４ａの部分の透過率を落とし、表示素子２の虚像Ｈの明るさを上げてオーバーラップ領域４ａの映像が概ね見やすい映像になるように設定し、入射光量検知手段６からの出力に応じて、非オーバーラップ領域４ｂの透過率を制御する。
【００４２】
そして不図示の制御回路によって光量検知素子５０１からの出力が所定の値になれば、その時点で透過光量制御器２４の透過率をホールドする。これによってシースルー映像Ｓの明るさは常に略一定に保たれる。
【００４３】
図６（Ｃ）は本実施例の視野の説明図である。本実施例によれば、シースルー映像Ｓが明るくなると、透過光量制御器２４の非オーバーラップ領域４ｂ部分の透過光量が減少するよう制御し、また、シースルー映像Ｓが暗くなれば、非オーバーラップ領域４ｂ部分の透過光量が増加するよう制御する。ただし、透過率の増加にはある限度がある。一方、オーバーラップ領域４ａの部分のシースルー映像の明るさは外界の明るさの変化に応じて変動するが、もともと透過率を落としているので、この部分のシースルー映像の明るさの変動は小さくなる。つまり本実施例においては、表示素子２の虚像Ｈの明るさを見易い状態に設定し、シースルー映像Ｓの明るさをある範囲内で略一定に制御することにより、表示素子２の虚像Ｈとシースルー映像Ｓの輝度差を少なくし、両映像とも見易い状態を保っている。
【００４４】
なお、透過光量制御器２４のオーバーラップ領域４ａを電気的にその透過率を制御できる透過率制御素子、例えばエレクトロクロミー素子や液晶素子で構成しても良い。この場合は、これを駆動する回路を別に設け、これによってオーバーラップ領域４ａの透過率を適切に設定すれば良い。
【００４５】
またこの場合、入射光量検知手段６の検知レベルに応じてオーバーラップ領域４ａの透過率を制御し、非オーバーラップ領域４ｂの透過光量をオーバーラップ領域４ａと異なる透過光量となるように制御してもよい。例えば、外界からの入射光量に関係づけてオーバーラップ領域４ａの透過率を非オーバーラップ領域４ｂの透過率より常に下げて設定する。これによって表示素子２の虚像Ｈとシースルー映像Ｓの明るさ比をきめ細かく適切に設定でき、両映像とも常に見易い状態が維持される。
【００４６】
図８（Ａ）は本発明の実施例３の要部概略図である。又、図９は実施例３の入射光量検知手段６と、透過光量制御器３４の制御説明図である。本実施例が図６の実施例２と異なる点は透過光量制御器３４をオーバーラップ領域４ａと非オーバーラップ領域４ｂに分けて、実施例２とは逆に非オーバーラップ領域４ｂは透過率が変化しない材料（例えば透過率８０％）で構成し、オーバーラップ領域４ａのみを電気的にその透過率を制御できる透過率制御素子、例えばエレクトロクロミー素子や液晶素子で構成し、入射光量検知手段６からの信号によってオーバーラップ領域４ａのみの透過率を制御するようにしている点である。その他の点は同じである。
【００４７】
本実施例では、シースルー映像Ｓの明るさを検知している入射光量検知手段６からの出力に応じて、オーバーラップ領域４ａの透過率を制御する。
【００４８】
そして不図示の制御回路によって光量検知素子５０１からの出力に応じて、透過光量制御器３４の駆動電圧を適切に設定する。これによって表示素子２の虚像Ｈは常に見易く保たれる。
【００４９】
例えば、シースルー映像Ｓが明るくなると、透過光量制御器３４のオーバーラップ領域４ａ部分の透過光量が減少するよう制御し、これによってこの部分のシースルー映像Ｓの明るさが変わらないようにし、また、シースルー映像Ｓが暗くなれば、オーバーラップ領域４ａ部分の透過光量が増加するよう制御し、これによってこの部分のシースルー映像Ｓの映像の明るさが変わらないようにし、表示素子２の虚像Ｈの見易さを維持する。ただし、オーバーラップ領域４ａの部分の透過率の増加には限度がある。
【００５０】
つまり本実施例においては、表示素子２の虚像Ｈと重なる部分のシースルー映像Ｓの明るさを制御し、シースルー映像Ｓの明るさがある範囲内で変わっても表示素子２の虚像Ｈ部分の明るさが変化しない見易い映像を与える。
【００５１】
又、実施例１の箇所で触れたように光量検知素子５０１を透過光量制御器３４の入射面側に設置しても良い。
【００５２】
図１０（Ａ）は本発明の実施例４の要部概略図である。また、図１１は実施例４の表示制御手段３と、入射光量検知手段４６と、透過光量制御器４４（透過光量制御手段）の要部概略図である。本実施例は実施例１と比べて表示素子２上へ表示する画面構成を選択できる点と、透過光量制御器４４の制御が領域を選んで行える点が異なっている。図１０中、実施例１と同じ機能の要素は同じ符合を付してある。
本実施例の場合、表示制御手段３は表示素子２の画面を構成する複数の部分画面（表示領域）Ｄ１〜Ｄ９（図１０（Ｂ），図１１）の中から、任意の部分画面Ｄｉを選んでその部分のみに画像を表示する。また透過光量制御器４４も図１０（Ｃ），図１１に示すように表示素子２の複数の部分画面に対応する複数の部分オーバーラップ領域Ｃ１〜Ｃ９とそれ以外の領域に分割しており、これらの領域は個別に電気的に透過率を制御可能なよう構成している。即ち、透過光量制御器４４は全体を例えばエレクトロクロミー素子や液晶素子等で構成している。
【００５３】
そして表示素子２の画面中の選択して表示した部分画面Ｄｉに応じて、透過光量制御器４４は対応する部分オーバーラップ領域Ｃｉ（＝４ａ）以外の領域、即ち非オーバーラップ領域４ｂのみ光量検知手段４６の検知レベルに応じて透過率を制御するのである。
【００５４】
本実施例の作用を説明する。図１１において外部から入力される映像信号はＹ／Ｃ分離回路３０１によりＹ信号とＣ信号に分離し、分離されたＹ信号は、同期分離回路３０３に送られ、Ｙ信号から同期信号が分離されタイミングコントロール回路３１０に送られる。一方、同期信号が抜き取られたＹ信号はマトリクス回路３１１に送られる。
【００５５】
一方、Ｙ／Ｃ分離回路３０１で分離されたＣ信号は色復調回路３０２に送られ、Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ信号が復調されマトリクス回路３１１に送る。マトリクス３１１では、入力されるＹ，Ｒ−Ｙ、Ｂ−ＹよりＲ，Ｇ，Ｂ信号を生成しＡ／Ｄ変換器３０４に送る。Ａ／Ｄ変換された各信号はフィールドメモリ３０５に蓄えられる。フィールドメモリ３０５に蓄えられた信号は、Ｄ／Ａ変換器３０６によりアナログ信号に変換され、信号処理回路３０７により表示素子に適した信号に変換されＨ−ドライバ３０８に送られる。また、表示を制御する水平、垂直同期信号がタイミングコントロール回路３１０よりＨ−ドライバ３０８、Ｖ−ドライバ３０９に送られ、表示素子（液晶パネル）２に画像が表示される。
【００５６】
この時、タイミングコントロール回路３１０は、フィールドメモリ３０５やＤ／Ａ変換器３０６、或いは、Ｈ−ドライバ３０８、Ｖ−ドライバ３０９を制御し、表示素子２に通常表示画面サイズ２ａより小さい部分画面Ｄｉを表示する。例えば、画面の中央に通常表示サイズの１／９の画面を表示するには、フィールドメモリ３０５に記憶された映像の水平、垂直信号を適切に間引いた映像を縦、横１／３の画面に表示するよう制御すれば良い。このようにして表示素子２の画面を分割して所定配置の複数の部分画面（表示領域）Ｄ１〜Ｄ９のいずれかに画像を表示可能なように構成している。
【００５７】
一方、光量検知素子５０１に入射する光量に応じて出力される電流は電流−電圧変換回路５０２にて電圧に変換され、増幅器５０３にて電圧を増幅し、駆動回路５０４にて透過光量制御器４４を制御する駆動信号が得られる。駆動信号はセレクタ５０５に入力され、タイミングコントロール回路３１０から表示素子２のどの部分画面に表示したかの情報を得、対応する部分オーバーラップ領域Ｃｉ以外の領域、即ち非オーバーラップ領域４ｂに駆動信号を供給し、透過光量制御器４４を制御する。
【００５８】
例えば、表示素子２の部分画面（表示領域）Ｄ４に画像が表示されたとすると、部分画面Ｄ４に対応するオーバーラップ領域Ｃ４（＝４ａ）部分の透過率を下げて（例えば５０％〜０％）表示素子２の虚像Ｈの部分のオーバーラップ映像が概ね見やすい映像になるよう設定する。そしてシースルー映像Ｓ（外界）の明るさの変化に応じてＣ４以外の領域、即ち非オーバーラップ領域４ｂに制御信号を供給して透過光量を制御する。
【００５９】
そして不図示の制御回路によって光量検知素子５０１からの出力が所定の値になれば、その時点で透過光量制御器４４の透過率をホールドする。これによってシースルー映像Ｓの明るさはある範囲内で常に略一定に保たれる。
【００６０】
例えばシースルー映像Ｓ（外界）が明るくなると、非オーバーラップ領域４ｂの透過光量を減じてシースルー映像Ｓを暗くする方向に制御して、シースルー映像Ｓの明るさを略一定に保持する。又、シースルー映像Ｓが暗くなると、非オーバーラップ領域４ｂの透過光量を増加してシースルー映像Ｓを明るくする方向に制御して、シースルー映像Ｓの明るさを略一定に保持する。ただし、透過率の増加には限度があるので透過率の増加が限界に達するまで制御するのである。
【００６１】
又、オーバーラップ領域４ａも外界の明るさに応じて変化させても良い。
【００６２】
本実施例によれば、外界の状況等に応じて表示素子２の画面を構成する部分画面を選ぶことにより、シースルー映像Ｓ中の任意の位置に部分画面の映像を表示可能であり、しかもシースルー映像Ｓの明るさが略一定に保たれる、シースルー映像及び任意の位置に表示した表示素子２の虚像Ｈが、ともに見易い状態が保持される。
【００６３】
なお、光量検知素子５０１は透過光量制御器４４の入射面側に設置しても良い。この時、不図示の制御回路は光量検知素子５０１からの出力に応じて所定の駆動電圧で透過光量制御器４４を制御するようにする。
【００６４】
また、これとは逆に部分オーバーラップ領域Ｃｉ（＝４ａ）のみに駆動信号を供給し、その部分の透過光量を制御するよう構成しても良い。
【００６５】
例えば、表示素子２の部分画面Ｄ４に画像が表示されたとすると、部分画面Ｄ４に対応するオーバーラップ領域Ｃ４（＝４ａ）以外の領域、すなわち非オーバーラップ領域４ｂ部分の透過率を下げてシースルー映像Ｓの明るさを少し低下させ概ね見やすい映像に設定する。そしてシースルー映像Ｓ（外界）の明るさの変化に応じてオーバーラップ領域Ｃ４（＝４ａ）に制御信号を供給して透過光量を制御する。
【００６６】
シースルー映像Ｓ（外界）が明るくなると、オーバーラップ領域Ｃ４の透過光量を減じて表示素子２の虚像Ｈの明るさを相対的に明るくし、見易くする。又、シースルー映像Ｓ（外界）が暗くなると、オーバーラップ領域Ｃ４の透過光量を増加して表示素子２の虚像Ｈの明るさを相対的に暗くし、見易くする。ただし、透過光量を増加させるには限度がある。
【００６７】
図１２（Ａ）は本発明の実施例５の要部概略図である。図１２（Ｂ）は観察者側から２つの光量検知素子５０１−ａ，５０１−ｂの配置を見た図である。２つの入射光量検知ユニット１６−ａと１６−ｂは夫々シースルー映像Ｓ（非オーバーラップ領域４ｂ）及び表示素子２の虚像Ｈ（オーバーラップ領域４ａ）の明るさを検知する。なお、透過光量制御器５４（透過光量制御手段）は図１２（Ｃ）にその正面図を示すが、全体をオーバーラップ領域４ａと非オーバーラップ領域４ｂに分けて、オーバーラップ領域４ａは一定の透過率（低透過率、例えば５０％）の材料で構成し、非オーバーラップ領域４ｂのみを電気的にその透過率を制御できる透過率制御素子、例えばエレクトロクロミー素子や液晶素子で構成している。
【００６８】
図１３は実施例５の入射光量検知手段２６の要部概略図である。５０１ａ，５０１ｂは光量検知素子であり、例えばシリコン・ホト・ダイオードで構成し、夫々、図１２（Ｂ）に示す如くオーバーラップ領域４ａと非オーバーラップ領域４ｂに対応するよう配置している。
【００６９】
入射光量比較制御器１７は２つの入射光量検知ユニット１６−ａ，１６−ｂからの出力を比較して、２つの入射光量検知ユニットの検知レベルが概ね等しくなるよう非オーバーラップ領域４ｂの透過率を制御する。
【００７０】
実施例５の作用について説明する。２つの光量検知素子５０１−ａ，５０１−ｂに入射する光量に応じて出力される電流は電流−電圧変換回路５０２−ａ，５０２−ｂで電圧に変換され、増幅器５０３−ａ，５０３−ｂにて増幅されＡ／Ｄ変換器５０６を通してマイコン５０７に入力される。マイコン５０７は両者のレベルが概ね等しくなるよう非オーバーラップ領域４ｂを制御するための信号をＤ／Ａ変換５０８に出力し、駆動回路５０４を通して透過光量制御器５４を制御する。
【００７１】
そして光量検知素子５０１−ａ，５０１−ｂからの出力が所定の関係になれば、その時点でマイコン５０７は透過光量制御器５４の透過率をホールドする。
【００７２】
本実施例によれば、外界の明るさの変化によらずオーバーラップされる表示素子２の虚像Ｈの部分の明るさと、シースルー映像Ｓの明るさが概ね等しくなるため両映像とも見易い状態が得られる。ただし、この場合もオーバーラップ領域４ａ部分の透過率を増加させるのに限度がある。
【００７３】
又、透過光量制御器５４をオーバーラップ領域４ａと非オーバーラップ領域４ｂに分けて、実施例５とは逆に非オーバーラップ領域４ｂは一定の透過率（低透過率）の材料で構成し、オーバーラップ領域４ａのみを例えばエレクトロクロミー素子や液晶素子で構成し、入射光量比較器１７からの信号によってオーバーラップ領域４ａのみの透過率を制御するようにして、両者の光量が概ね等しくなるよう制御しても良い。この場合、非オーバーラップ領域４ｂのシースルー映像Ｓの明るさは外界の明るさに応じて変動するが、ある範囲内でオーバーラップ領域４ａの表示素子２の虚像Ｈの部分はシースルー映像Ｓの明るさと略同じ明るさに制御されている。従って両映像とも見易い状態が保たれる。
【００７５】
【発明の効果】
（３−１）  実施例１では、電気的に透過光量を制御可能な透過光量制御器を設け、入射光量検知手段からの出力を用いて、透過光量制御器を制御することにより、シースルー映像Ｓの明るさの変化を除去し、オーバーラップされる表示素子２の虚像Ｈが外界の明暗によって暗く見えたり、不必要に明るく見えることを防止する。
（３−２）  実施例２及び実施例３では、透過光量制御器のオーバーラップ領域４ａと、非オーバーラップ領域４ｂの一方の透過率をその領域の映像が見易い状態に設定し、他方を電気的に透過光量を制御できる透過率制御素子で構成し、入射光量検知手段からの出力を用いて透過光量制御器を制御することにより、シースルー映像Ｓ及び表示素子２の虚像Ｈとも見易い状態を保っている。
（３−３）  実施例２及び実施例３の派生例では、透過光量制御器をオーバーラップ領域４ａと非オーバーラップ領域４ｂに分割し、夫々を電気的に透過光量を制御できる透過率制御素子で構成し、夫々を個別に透過光量が異なるよう構成することにより、シースルー映像Ｓ及び表示素子２の虚像Ｈとも見易い状態を保っている。
（３−４）  実施例４では、画像観察装置の使用者が状況に応じて視野中の好みの位置に表示素子２の虚像Ｈを表示でき、しかも好みの位置に表示した表示素子２の虚像Ｈが見易く、シースルー映像Ｓの明るさが略一定になり、両映像とも見易い状態を保っている。
（３−５）  実施例５では、表示素子２の虚像Ｈの明るさと、シースルー映像の明るさが概ね等しくなるようにシースルー映像Ｓの明るさを調整し、視野全体の明るさが略一様な疲労感の少ない見やすい表示を得ている。
等の効果が得られる画像観察装置を達成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１の説明図
（Ａ）要部概略図  （Ｂ）透過光量制御器４の正面図
（Ｃ）視野の説明図
【図２】図１の表示制御手段３のブロック図
【図３】参考例１の透過光量制御器４を２つに分けて構成した説明図
（Ａ）透過光量制御器４の正面図  （Ｂ）視野の説明図
【図４】本発明の実施例１の説明図
（Ａ）要部概略図  （Ｂ）透過光量制御器１４の正面図
（Ｃ）視野の説明図
【図５】実施例１の入射光量検知手段の要部ブロック図
【図６】本発明の実施例２の説明図
（Ａ）要部概略図  （Ｂ）透過光量制御器２４の正面図
（Ｃ）視野の説明図
【図７】実施例２の入射光量検知手段と、透過光量制御器の制御説明図
【図８】本発明の実施例３の説明図
（Ａ）要部概略図  （Ｂ）透過光量制御器３４の正面図
（Ｃ）視野の説明図
【図９】実施例３の入射光量検知手段と、透過光量制御器の制御説明図
【図１０】本発明の実施例４の説明図
（Ａ）要部概略図  （Ｂ）表示画面の分割（複数の表示領域）
（Ｃ）透過光量制御器４４の正面図  （Ｄ）視野の説明図
【図１１】実施例４の表示制御手段、入射光量検知手段と、透過光量制御器
の要部概略図
【図１２】本発明の実施例５の説明図
（Ａ）要部概略図  （Ｂ）光量検知素子の配置図
（Ｃ）透過光量制御器５４の正面図  （Ｄ）視野の説明図
【図１３】実施例５の入射光量検知手段２６の要部概略図
【図１４】画像観察装置の従来例
（Ａ）要部概略図  （Ｂ）視野の説明図
【符号の説明】
１  プリズムブロック
１−１、１−２  光学部材
２  表示素子
３  表示制御手段
４、１４、２４、３４、４４、５４  透過光量制御器
４ａ  オーバーラップ領域
４ｂ  非オーバーラップ領域
５  観察者
６、２６、４６  入射光量検知手段
１６−ａ，１６−ｂ  入射光量検知ユニット
１７  入射光量比較器
Ｈ  表示素子２の虚像
Ｓ  シースルー映像
５０１  光量検知素子
５０２  電流電圧変換器
５０３  増幅器
５０４  駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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