(57)【要約】【課題】発電デバイスを備えた、頭部又は顔部に装着型の画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、透過性のある発電デバイスを適用し、意匠性を保ちながらその設置エリアの自由度を増す。透過性のある発電デバイスは、着色性があるとともに、自由な形状で製作することが可能であり、画像表示装置本体の表面の一部又は全体に配設しても、意匠性を損なうことはない。また、画像表示装置は、発電環境の変化に適応して発電量が増大するように発電デバイス並びに画像表示装置の制御を行なうので、環境に変化に応じた発電量の増減に対応する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画像表示部と、
前記画像表示部をユーザーの頭部又は顔部に装着する装着部と、
前記画像表示部又は前記装着部の外表面を含む１以上の設置部位に取り付けられた発電素子と、
前記発電素子の発電量に基づく制御を行なう制御部と、
を具備する画像表示装置。
【請求項２】
前記発電素子は、シリコン系太陽電池、ＣｄＴｅ系太陽電池、色素増感型太陽電池、硫化鉄系太陽電池、紫外線太陽電池、赤外線太陽電池、電波（遠方電磁界）乃至近傍電磁界により電磁誘導又は静電誘導のうち少なくとも一方を利用して電力を誘起する素子（電波発電（遠方電磁界利用）、近傍電磁界利用発電、ほかワイヤレス給電素子（磁界共鳴型、電磁誘導型、電界結合型）を含む）のうち少なくとも１つである、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記画像表示部は前記画像をシースルー表示し、
前記画像表示部の外表面の中央に透明な第１の発電素子を設置する、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記画像表示部の外表面の周縁部分に半透明な第２の発電素子を設置する、
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画像表示部以外の設置部位にフレキシブルな第３の発電素子を設置する、
請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池、前記第２の発電素子は色素増感型太陽電池、前記第３の発電素子はシリコン系太陽電池である、
請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池、前記第２の発電素子はリジッドな色素増感型太陽電池、前記第３の発電素子はフレキシブルな色素増感型太陽電池である、
請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記画像表示装置は消費電力の異なる複数の動作モードで動作可能であり、
各動作モードの電力消費に対応した発電方式の異なる複数の発電素子を備える、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項９】
すべての動作モードで常時動作するシステム動作の給電に使用される第１の発電素子と、一部の動作モードのみでの動作の給電に使用される第２の発電素子と、クロックの給電に使用される第３の発電素子を備える、
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第１の発電素子は色素増感型太陽電池、前記第２の発電素子はシリコン系太陽電池、前記第３の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池である、
請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記発電素子の発電量が増大し又は最大となるように適応制御する、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
発電方式の異なる複数の発電素子を備え、
前記制御部は、前記複数の発電素子のインピーダンス制御を行なう、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記複数の発電素子からの電力が最大になる出力電圧で電流を取り出すように、最大点電力追従（ＭＰＰＴ：  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を行なう、
請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
電磁波を利用して発電する発電素子を備え、
前記発電素子、又は、導波管やアンテナなど発電素子に付帯する発電量増大に寄与するエネルギー伝達機構の姿勢を変えるアクチュエーターをさらに備え、
前記制御部は、電磁波の入射角に対して常に発電量が最大となるように、前記アクチュエーターを用いて前記発電素子又は前記エネルギー伝達機構の姿勢を制御する、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記画像表示装置は消費電力の異なる複数の動作モードで動作可能であり、
前記制御部は、前記発電素子の発電量に応じて前記画像表示装置の動作モードを切り替える、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
発電方式の異なる複数の発電素子を備え、
前記制御部は、発電量の変化に応じて発電素子を切り替えて給電する、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記発電素子の発電量を増大し又は最大にするユーザー行動へ誘導する、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記発電素子の発電量を増大し又は最大にするためのユーザーの移動方向を示す画像を前記画像表示部に表示させる、
請求項１７に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
特定の周波数の電磁波を利用して発電を行なう発電素子と、
前記発電素子に到来した電磁波の周波数を変換する周波数変換部と、
を備え、
前記制御部は、前記発電素子の発電量が増大し又は最大となるように、前記周波数変換部による周波数の変換を制御する、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
１つの設置部位に、発電方式の異なる複数の発電素子を取り換え可能に設置する、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
１つの設置部位に、発電方式の異なる複数の発電素子を重ねて取り外し可能に設置する、
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項２２】
前記画像表示部の表示光を利用して発電する発電素子をさらに備える、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項２３】
前記画像表示部は、表示光を伝播する導光板と、前記導光板内で表示光を反射させる偏向フィルターを備え、
前記発電素子は、前記偏光フィルターに内挿される、
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記画像表示部は、表示画像をカラー化又は色純度を向上するカラー・フィルターを備え、
前記発電素子は、前記カラー・フィルターに内挿される、
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記画像表示部は、表示画像をカラー化又は色純度を向上するカラー・フィルターを兼ねる発電素子を備える、
請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記制御部は、前記発電素子の出力に基づいてセンシングを行なう、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記発電素子は、可視光並びに赤外線側に感度を持つ光電池からなり、
前記制御部は、前記発電素子の赤外線側の出力に基づいて人感センシングを行なう、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項２８】
画像表示部、又は前記画像表示部をユーザーの頭部又は顔部に装着する装着部のうち少なくとも一方に設置された発電素子の発電量を検出する検出ステップと、
発電量に基づいて前記画像表示部を備える画像表示装置を制御する制御ステップと、
を有する画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、ユーザーの頭部又は顔部に装着して用いられる画像表示装置及び画像表示方法に係り、特に、発電機能を備えた、頭部又は顔部に装着型の画像表示装置及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンなどの携帯電話やタブレット端末、電子書籍、携帯型音楽プレーヤーといった、ユーザーが外出先に持ち運んで使用できる小型の情報機器が広く浸透している。また最近では、頭部又は顔部に装着して画像の視聴に利用される画像表示装置、すなわち、ヘッド・マウント・ディスプレイも普及しつつある。
【０００３】
ヘッド・マウント・ディスプレイは、例えば左右の眼毎に画像表示部が配置され、虚像光学系により表示画像の拡大虚像を形成することで、ユーザーは臨場感のある画像を観察することができる。また、ユーザーが頭部に装着した際に外界を完全に遮るようにヘッド・マウント・ディスプレイを構成すれば、視聴時の没入感が増す。また、ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼に違う映像を映し出すことも可能であり、左右の眼に視差のある画像を表示すれば３Ｄ画像を提示することができる。
【０００４】
小型情報機器は、基本的には、外出先での無電源環境での使用を考慮して、２次電池などの蓄電素子を主電源として駆動するように構成されている。また、２次電池にはオペレーション時間に限界があることから、どこでも充電できるように、ポータブル充電器を持ち運ぶユーザーも多い。さらに最近では、環境エネルギーなどを利用して、どこでも発電によって電力を得る携帯型の発電装置についても開発が進んでいる。環境発電におけるエネルギー源として、例えば環境電磁波や太陽光、振動、熱を挙げることができる。
【０００５】
例えば、導光性のキーシートに太陽電池を積層して配設し、光源及び外部光を利用して２次電池の電力消費を補うようにした携帯電話機について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
ヘッド・マウント・ディスプレイの場合、ユーザーが頭部又は顔部に装着して用いるという性質上、意匠性の観点から、発電装置を組み込む場所などに制約がある。また、ユーザーはヘッド・マウント・ディスプレイを装着したまま移動することが想定されるが、環境の変化に応じて発電量が大きく変化すること、すなわち発電装置が安定して電力を供給できなくなることが懸念される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本明細書で開示する技術の目的は、意匠性の制約を考慮するとともに、環境の変化に適応して発電を行なうことができる、頭部又は顔部に装着型の優れた画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
画像を表示する画像表示部と、
前記画像表示部をユーザーの頭部又は顔部に装着する装着部と、
前記画像表示部又は前記装着部の外表面を含む１以上の設置部位に取り付けられた発電素子と、
前記発電素子の発電量に基づく制御を行なう制御部と、
を具備する画像表示装置である。
【０００９】
本願の請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の画像表示装置の前記発電素子は、シリコン系太陽電池、ＣｄＴｅ系太陽電池、色素増感型太陽電池、硫化鉄系太陽電池、紫外線太陽電池、赤外線太陽電池、電波（遠方電磁界）乃至近傍電磁界により電磁誘導又は静電誘導のうち少なくとも一方を利用して電力を誘起する素子（電波発電（遠方電磁界利用）、近傍電磁界利用発電、ほかワイヤレス給電素子（磁界共鳴型、電磁誘導型、電界結合型）を含む）のうち少なくとも１つである。但し、電磁界利用発電とワイヤレス給電は、原理的には、受電側に明確な差はなく、本明細書では、給電側が電力伝送用に特化したものをワイヤレス給電として扱う。その観点から、送電目的ではなく、環境に作られた電磁界を利用して電力を誘起するものを電磁界利用発電とする。一方、給電を意図して作られる電磁界を受電側で拾うものをワイヤレス給電とする。
【００１０】
本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項１に記載の画像表示装置の前記画像表示部は前記画像をシースルー表示する。そして、前記画像表示部の外表面の中央に透明な第１の発電素子を設置している。
【００１１】
本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項３に記載の画像表示装置は、前記画像表示部の外表面の周縁部分に半透明な第２の発電素子を設置している。
【００１２】
本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項４に記載の画像表示装置は、前記画像表示部以外の設置部位にフレキシブルな第３の発電素子を設置している。
【００１３】
本願の請求項６に記載の技術によれば、請求項５に記載の画像表示装置の前記第１の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池、前記第２の発電素子は色素増感型太陽電池、前記第３の発電素子はシリコン系太陽電池である。
【００１４】
本願の請求項７に記載の技術によれば、請求項５に記載の画像表示装置の前記第１の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池、前記第２の発電素子はリジッドな色素増感型太陽電池、前記第３の発電素子はフレキシブルな色素増感型太陽電池である。
【００１５】
本願の請求項８に記載の技術によれば、請求項１に記載の画像表示装置は、消費電力の異なる複数の動作モードで動作可能であり、各動作モードの電力消費に対応した発電方式の異なる複数の発電素子を備えている。
【００１６】
本願の請求項９に記載の技術によれば、請求項８に記載の画像表示装置は、すべての動作モードで常時動作するシステム動作の給電に使用される第１の発電素子と、一部の動作モードのみでの動作の給電に使用される第２の発電素子と、クロックの給電に使用される第３の発電素子を備えている。
【００１７】
本願の請求項１０に記載の技術によれば、請求項９に記載の画像表示装置の前記第１の発電素子は色素増感型太陽電池、前記第２の発電素子はシリコン系太陽電池、前記第３の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池である。
【００１８】
本願の請求項１１に記載の技術によれば、請求項１に記載の画像表示装置の前記制御部は、前記発電素子の発電量が増大し又は最大となるように適応制御するように構成されている。
【００１９】
本願の請求項１２に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像表示装置は、発電方式の異なる複数の発電素子を備えている。そして、前記制御部は、前記複数の発電素子のインピーダンス制御を行なうように構成されている。
【００２０】
本願の請求項１３に記載の技術によれば、請求項１２に記載の画像表示装置の前記制御部は、前記複数の発電素子からの電力が最大になる出力電圧で電流を取り出すように、最大点電力追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を行なうように構成されている。
【００２１】
本願の請求項１４に記載の技術によれば、請求項１０に記載の画像表示装置は、電磁波を利用して発電する発電素子を備え、且つ、前記発電素子、又は、導波管やアンテナなど発電素子に付帯する発電量増大に寄与するエネルギー伝達機構の姿勢を変えるアクチュエーターをさらに備えている。そして、前記制御部は、電磁波の入射角に対して常に発電量が最大となるように、前記アクチュエーターを用いて前記発電素子又は前記エネルギー伝達機構の姿勢を制御するように構成されている。
【００２２】
本願の請求項１５に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像表示装置は、消費電力の異なる複数の動作モードで動作可能である。そして、前記制御部は、前記発電素子の発電量に応じて前記画像表示装置の動作モードを切り替えるように構成されている。
【００２３】
本願の請求項１６に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像表示装置は、発電方式の異なる複数の発電素子を備えている。そして、前記制御部は、発電量の変化に応じて発電素子を切り替えて給電するように構成されている。
【００２４】
本願の請求項１７に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像表示装置の前記制御部は、前記発電素子の発電量を増大し又は最大にするユーザー行動へ誘導するように構成されている。
【００２５】
本願の請求項１８に記載の技術によれば、請求項１７に記載の画像表示装置の前記制御部は、前記発電素子の発電量を増大し又は最大にするためのユーザーの移動方向を示す画像を前記画像表示部に表示させるように構成されている。
【００２６】
本願の請求項１９に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像表示装置は、特定の周波数の電磁波を利用して発電を行なう発電素子と、前記発電素子に到来した電磁波の周波数を変換する周波数変換部を備えている。そして、前記制御部は、前記発電素子の発電量が増大し又は最大となるように、前記周波数変換部による周波数の変換を制御するように構成されている。
【００２７】
本願の請求項２０に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像表示装置は、１つの設置部位に、発電方式の異なる複数の発電素子を取り換え可能に設置している。
【００２８】
本願の請求項２１に記載の技術によれば、請求項１１に記載の画像表示装置は、１つの設置部位に、発電方式の異なる複数の発電素子を重ねて取り外し可能に設置している。
【００２９】
本願の請求項２２に記載の技術によれば、請求項１に記載の画像表示装置は、前記画像表示部の表示光を利用して発電する発電素子をさらに備えている。
【００３０】
本願の請求項２３に記載の技術によれば、請求項２２に記載の画像表示装置の前記画像表示部は、表示光を伝播する導光板と、前記導光板内で表示光を反射させる偏向フィルターを備えている。そして、前記発電素子は、前記偏光フィルターに内挿されている。
【００３１】
本願の請求項２４に記載の技術によれば、請求項２２に記載の画像表示装置の前記画像表示部は、表示画像をカラー化又は色純度を向上するカラー・フィルターを備えている。そして、前記発電素子は、前記カラー・フィルターに内挿されている。
【００３２】
本願の請求項２５に記載の技術によれば、請求項２２に記載の画像表示装置の前記画像表示部は、表示画像をカラー化又は色純度を向上するカラー・フィルターを兼ねる発電素子を備えている。
【００３３】
本願の請求項２６に記載の技術によれば、請求項１に記載の画像表示装置の前記制御部は、前記発電素子の出力に基づいてセンシングを行なうように構成されている。
【００３４】
本願の請求項２７に記載の技術によれば、請求項１に記載の画像表示装置の前記発電素子は、可視光並びに赤外線側に感度を持つ光電池からなる。そして、前記制御部は、前記発電素子の赤外線側の出力に基づいて人感センシングを行なうように構成されている。
【００３５】
また、本願の請求項２８に記載の技術は、
画像表示部、又は前記画像表示部をユーザーの頭部又は顔部に装着する装着部のうち少なくとも一方に設置された発電素子の発電量を検出する検出ステップと、
発電量に基づいて前記画像表示部を備える画像表示装置を制御する制御ステップと、
を有する画像表示方法である。
【発明の効果】
【００３６】
本明細書で開示する技術によれば、意匠性の制約を考慮するとともに、環境の変化に適応して発電を行なうことができる、頭部又は顔部に装着型の優れた画像表示装置及び画像表示方法を提供することができる。
【００３７】
本明細書で開示する技術に係る画像表示装置は、透明性のある発電素子を適用することで、意匠性を保ちながら、発電素子の設置エリアの自由度を増すことができる。透明性のある発電素子は、着色性があるとともに、自由な形状で製作することが可能であり、画像表示装置本体の表面の一部又は全体に配設しても、意匠性を損なうことはない。
【００３８】
また、本明細書で開示する技術に係る画像表示装置は、発電環境の変化に適応して発電量が増大するように発電素子並びに画像表示装置の制御を行なうので、環境に変化に応じた発電量の増減に対応することができる。
【００３９】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、透過性の頭部装着型画像表示装置１００を装着したユーザーを正面から眺めた様子を示した図である。
【図２】図２は、図１に示した画像表示装置１００を装着したユーザーを上方から眺めた様子を示した図である。
【図３】図３は、遮光性の頭部装着型画像表示装置３００を装着したユーザーを正面から眺めた様子を示した図である。
【図４】図４は、図３に示した画像表示装置３００を装着したユーザーを上方から眺めた様子を示した図である。
【図５】図５は、画像表示装置１００の、主に表示機能を実現するための機能構成例を示した図である。
【図６】図６は、画像表示装置１００、３００における発電素子の設置場所を例示した図である。
【図７】図７は、赤外線発電素子、紫外線発電素子、シリコン系太陽電池、色素増感型太陽電池、電波発電機の時刻による発電量の遷移を例示した図である。
【図８】図８は、画像表示装置１００の電力系統の機能的構成を例示した図である。
【図９】図９は、透過性の頭部装着型画像表示装置１００における発電素子の配置例を示した図である。
【図１０】図１０は、画像表示装置１００の発電環境を例示した図である。
【図１１】図１１は、画像表示装置１００の主電源を複数の系統に分割し、系統毎に異なる発電方式の発電素子を配置した例を示した図である。
【図１２】図１２は、画像表示装置１００に設置した発電素子８１１の姿勢を太陽の動きに追尾して変化させている様子を示した図である。
【図１３】図１３は、発電方式の異なる複数の発電素子を設置した画像表示装置１００の構成例を示した図である。
【図１４】図１４は、発電環境や発電状況に応じて制御部５０１が動作モードの切り替えを行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図１５】図１５は、電源管理部８３０が発電環境の変化に応じて主電源に用いる発電素子の切り替えを行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図１６】図１６は、画像表示装置１００がユーザーの行動制御を行なう機能的構成を模式的に示した図である。
【図１７】図１７は、シースルー表示されるユーザーの視界の画像１７０１に、誘導情報１７０２を重ね合わせて表示した様子を示した図である。
【図１８】図１８は、吸収周波数シフトを採り入れた画像表示装置１００の電力系統の機能的構成を例示した図である。
【図１９】図１９は、発電素子を装備した表示パネルの断面構造を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００４２】
Ａ．装置構成
図１には、本明細書で開示する技術の一実施形態に係る画像表示装置１００の外観構成を示している。画像表示装置１００は、ユーザーが頭部又は顔部に装着して用いられ、左右の眼毎に画像を表示する。図示の画像表示装置１００は、透過性すなわちシースルーのタイプであり、画像を表示している間も、ユーザーは、画像越しに現実世界の風景を眺める（すなわち、シースルーする）ことができる。したがって、ＡＲ画像などの仮想的な表示画像を現実世界の風景に重ね合わせて見せることができる（例えば、特許文献２を参照のこと）。表示画像は、外側（すなわち他人）からは見えないので、情報表示に際してプライバシーが守られ易い。
【００４３】
図示の画像表示装置１００は本体のユーザーの左右の眼に対向する位置には、透明な導光板などからなる虚像光学部１０１Ｌ、１０１Ｒが配設され、各虚像光学部１０１Ｌ、１０１Ｒの内側には、ユーザーが観察する画像（図示しない）が表示される。
【００４４】
各虚像光学部１０１Ｌ、１０１Ｒは支持体１０２によって支持されている。支持体１０２のほぼ中央には、周囲画像（ユーザーの視界）入力用の外側カメラ５１２が設置されている。外側カメラ５１２は、例えばユーザーの視線方向の風景を撮影することができる。視差情報を利用して、周囲画像の３次元情報を取得できるように、外側カメラ５１２を複数台のカメラで構成することがより好ましい。
【００４５】
また、支持体１０２の左右の両端付近にそれぞれマイクロフォン１０３Ｌ、１０３Ｒが設置されている。左右ほぼ対称的にマイクロフォン１０３Ｌ、１０３Ｒを持つことで、中央に定位した音声（ユーザーの声）だけを認識することで、周囲の雑音や他人の話声と分離することができ、例えば音声入力による操作時の誤動作を防止することができる。
【００４６】
図２には、ユーザーが装着した状態の画像表示装置１００を上方から眺めた様子を示している。図示のように、画像表示装置１００の左右両端には、左眼用及び右眼用の画像をそれぞれ表示出力する表示パネル１０４Ｌ、１０４Ｒが配設されている。各表示パネル１０４Ｌ、１０４Ｒは、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ素子などのマイクロ・ディスプレイ、網膜直描ディスプレイなどのレーザー走査方式のディスプレイからなる。有機ＥＬ素子などのマイクロ・ディスプレイは、カラー化若しくは色純度向上のためにカラー・フィルターが用いられる。表示パネル１０４Ｌ、１０４Ｒから出力される左右の表示画像は、虚像光学部１０１Ｌ、１０１Ｒによって左右それぞれの眼付近まで伝播され、その拡大虚像がユーザーの瞳に結像される。
【００４７】
詳細な図示を省略するが、虚像光学部１０１Ｌ、１０１Ｒはそれぞれ、マイクロ・ディスプレイからの照射光を集光する光学系と、光学系の通過光を入射する位置に配設された導光板と、導光板への入射光を反射する偏向フィルターと、導光板内を全反射して伝播された光をユーザーの眼に向かって出射させる偏向フィルターを備えている（例えば、特許文献５を参照のこと）。
【００４８】
なお、図１並びに図２では、画像表示装置１００の外観形状を大まかにしか描いていない。また、画像表示装置１００本体の外表面を含む複数の設置部位には、、太陽光を始めとする光による発電素子が設置されているが、その構造については後述に譲る。
【００４９】
また、図３には、本明細書で開示する技術の他の実施形態に係る画像表示装置３００の外観構成を示している。画像表示装置３００は、ユーザーが頭部又は顔部に装着して用いられ、本体の内側の左右の眼に対向する位置には、ユーザーが観察する表示パネル（図３では図示しない）が配設されている。表示パネルは、例えば有機ＥＬ素子や液晶ディスプレイなどのマイクロ・ディスプレイ、あるいは網膜直描ディスプレイなどのレーザー走査方式ディスプレイで構成される。有機ＥＬ素子などのマイクロ・ディスプレイは、カラー化若しくは色純度向上のためにカラー・フィルターが用いられる（同上）。画像表示装置３００は、遮光性であり、頭部に装着した際にユーザーの眼を直接覆い、画像視聴中のユーザーに没入感を与えることができる。
【００５０】
画像表示装置３００は、シースルーのタイプとは相違し、画像表示装置３００を装着したユーザーは現実世界の風景を直接眺めることはできない。但し、ユーザーの視線方向の風景を撮影する外側カメラ５１２を装備し、その撮像画像を表示することにより、ユーザーは間接的に現実世界の風景を眺める（すなわち、ビデオ・シースルーする）ことができる。勿論、ビデオ・シースルー画像に対し、ＡＲ画像などの仮想的な表示画像を重ね合わせて見せることができる。表示画像は、外側（すなわち他人）からは見えないので、情報表示に際してプライバシーが守られ易い。
【００５１】
画像表示装置３００本体前面のほぼ中央には、周囲画像（ユーザーの視界）入力用の外側カメラ５１２が設置されている。また、画像表示装置３００本体の左右の両端付近にそれぞれマイクロフォン３０３Ｌ、３０３Ｒが設置されている。左右ほぼ対称的にマイクロフォン３０３Ｌ、３０３Ｒを持つことで、中央に定位した音声（ユーザーの声）だけを認識することで、周囲の雑音や他人の話声と分離することができ、例えば音声入力による操作時の誤動作を防止することができる。
【００５２】
図４には、図３に示した画像表示装置３００を装着したユーザーを上方から眺めた様子を示している。図示の画像表示装置３００は、ユーザーの顔面と対向する側面に、左眼用及び右眼用の表示パネル３０４Ｌ、３０４Ｒを持つ。表示パネル３０４Ｌ、３０４Ｒは、例えば有機ＥＬ素子や液晶ディスプレイなどのマイクロ・ディスプレイ、あるいは網膜直描ディスプレイなどのレーザー走査方式ディスプレイで構成される。表示パネル３０４Ｌ、３０４Ｒの表示画像は、虚像光学部３０１Ｌ、３０１Ｒを通過するにより拡大虚像としてユーザーに観察される。詳細な図示を省略するが、虚像光学部３０１Ｌ、３０１Ｒは、表示パネル３０４Ｌ、３０４Ｒの表示画像を所望の広視野角に拡大投影する１枚以上の光学レンズを含んでいる。
【００５３】
また、眼の高さや眼幅にはユーザー毎に個人差があるため、左右の各表示系と装着したユーザーの眼とを位置合わせする必要がある。図４に示す例では、右眼用の表示パネルと左眼用の表示パネルの間に眼幅調整機構３０５を装備している。
【００５４】
なお、図３並びに図４では、画像表示装置３００の外観形状を大まかにしか描いていない。また、画像表示装置３００本体の外表面を含む複数の設置部位には、、太陽光を始めとする光による発電素子が設置されているが、その構造については後述に譲る。
【００５５】
図５には、画像表示装置１００の、主に表示機能を実現するための機能構成例を示している。他方の画像表示装置３００の内部構成も同様であると理解されたい。但し、同図では、画像表示装置１００の電力系統の機能構成については図示を省略している。電力系統の機能構成については、後述に譲る。以下、図５に示した各部について説明する。
【００５６】
制御部５０１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０１ＡやＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０１Ｂを備えている。ＲＯＭ５０１Ａ内には、制御部５０１で実行するプログラム・コードや各種データを格納している。制御部５０１は、ＲＡＭ５０１Ｂへロードしたプログラムを実行することで、画像の表示制御を始め、画像表示装置１００全体の動作を統括的にコントロールする。ＲＯＭ５０１Ａに格納するプログラムやデータとして、画像の表示制御プログラムや、インターネット上のサーバー（図示しない）など外部機器との通信処理プログラム、発電素子（後述）の発電環境や発電状況に応じた画像表示装置１００全体の動作制御を行なう発電制御プログラム、当該装置１００に固有の識別情報などを挙げることができる。
【００５７】
入力操作部５０２は、キーやボタン、スイッチなど、ユーザーが入力操作を行なう１以上の操作子を備え、操作子を介したユーザーの指示を受け付けて、制御部５０１に出力する。また、入力操作部５０２は、リモコン受信部５０３で受信したリモコン・コマンドからなるユーザーの指示を同様に受け付けて、制御部５０１に出力する。
【００５８】
姿勢・位置検出部５０４は、当該画像処理装置１００を装着したユーザーの頭部の姿勢や位置を検出するユニットである。姿勢・位置検出部５０４は、ジャイロ・センサー、加速度センサー、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）センサー、地磁気センサー、ドップラー・センサー、赤外線センサー、電波強度センサーなどのいずれか１つ、又は、各センサーの長所及び短所を考慮して２以上のセンサーの組み合わせにより構成される。
【００５９】
状態検出部５１１は、当該画像表示装置１００を装着したユーザーの状態に関する状態情報を取得して、制御部５０１に出力する。状態情報として、例えば、ユーザーの作業状態（画像表示装置１００の装着の有無）や、ユーザーの行動状態（静止、歩行、走行などの移動状態、瞼の開閉状態、視線方向、瞳孔の大小）、精神状態（ユーザーが表示画像を観察中に没頭若しくは集中しているかなどの感動度、興奮度、覚醒度、感情や情動など）、さらには生理状態を取得する。また、状態検出部５１１は、これらの状態情報をユーザーから取得するために、機械スイッチなどからなる装着センサーや、ユーザーの顔を撮影する内側カメラ、ジャイロ・センサー、加速度センサー、速度センサー、圧力センサー、体温センサー、発汗センサー、筋電位センサー、眼電位センサー、脳波センサー、呼気センサー、ガス・イオン濃度センサーなどの各種の状態センサー（いずれも図示しない）を備えていてもよい。
【００６０】
環境センサー５１６は、発電環境など、当該画像表示装置１００を取り巻く環境に関する情報を計測する各種センサーからなる。例えば、太陽光を始めとする光による発電を行なう発電素子（後述）の発電効率などを求めるために、電磁波センサーや光センサーなどが環境センサー５１６に含まれる。
【００６１】
外側カメラ５１２は、例えば画像表示装置１００本体前面のほぼ中央に配置され（図１を参照のこと）、周囲画像を撮影することができる。また、状態検出部５１１で検出したユーザーの視線方向に合わせて外側カメラ５１２のパン、チルト、ロール方向の姿勢制御を行なうことで、外側カメラ５１２でユーザーの自分目線の画像すなわちユーザーの視線方向の画像を撮影することができる。視差情報を利用して、周囲画像の３次元情報を取得できるように、外側カメラ５１２を複数台のカメラで構成することがより好ましい。ユーザーは、入力操作部５０２の操作、内部カメラで認識される瞳孔の大小や音声入力を通じて、外側カメラ５１２のズームを調整することができるものとする。外側カメラ５１２の撮影画像を、表示部５０９に表示出力することができ、また、記憶部５０６に格納することもできる。
【００６２】
通信部５０５は、インターネット上のサーバー（図示しない）などの外部機器との通信処理、並びに通信信号の変復調並びに符号化復号処理を行なう。また、制御部５０１は、外部機器への送信データを通信部５０５から送出する。通信部５０５の構成は任意である。例えば、通信相手となる外部機器との送受信動作に使用する通信方式に応じて、通信部５０５を構成することができる。通信方式は、有線、無線のいずれの形態であってもよい。ここで言う通信規格として、ＭＨＬ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｈｉｇｈ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｌｉｎｋ）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信やＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ）通信、ＡＮＴなどの超低消費電力無線通信、赤外線通信などを挙げることができる。あるいは、通信部５０５は、例えばＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの標準規格に従って動作する、セルラー無線送受信機であってもよい。
【００６３】
記憶部５０６は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）などで構成される大容量記憶装置である。記憶部５０６は、制御部５０１で実行するアプリケーション・プログラムや各種データを記憶している。記憶するデータとして、発電素子（後述）における発電量などの情報、発電量の処理結果の表示画像、通信部５０５を介してネットワークから取得したデータなどを挙げることができる。
【００６４】
画像処理部５０７は、制御部５０１から出力される画像信号に対して画質補正などの信号処理をさらに行なうとともに、表示部５０９の画面に合わせた解像度に変換する。そして、表示駆動部５０８は、表示部５０９の画素を行毎に順次選択するとともに線順次走査して、信号処理された画像信号に基づく画素信号を供給する。
【００６５】
表示部５０９は、例えば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や液晶ディスプレイなどのマイクロ・ディスプレイ、あるいは、網膜直描ディスプレイなどのレーザー走査方式ディスプレイで構成される表示パネル（図２中の表示パネル１０４Ｌ及び１０４Ｒ、若しくは、図４中の表示パネル３０４Ｌ及び３０４Ｒに相当）を有する。虚像光学部５１０は、表示部５０９の表示画像を拡大投影して、ユーザーには拡大虚像として観察させる。
【００６６】
音声処理部５１３は、制御部５０１から出力される音声信号に対して音質補正や音声増幅、入力された音声信号などの信号処理をさらに行なう。そして、音声入出力部５１４は、音声処理後の音声を外部出力、並びにマイクロフォン（前述）からの音声入力を行なう。
【００６７】
Ｂ．画像表示装置が装備する発電システム
画像表示装置１００、３００は、例えば、２次電池の充電用、主電源、又は補助電源として発電素子を装備している。本実施形態では、発電素子として、太陽光を始めとする光による発電素子や、環境電磁波を利用する発電素子など、環境エネルギーを用いて発電を行なう発電素子が利用される。
【００６８】
環境エネルギーを用いて発電を行なう発電素子は、基本的に装置本体の外表面に設置して、外界に晒されていることが好ましい。太陽光を始めとする光による発電素子であれば日の光や照明光を浴びて発電効率が高まり、また、電磁波を利用する発電素子であれば電磁波に晒されて発は電効率が高まる。
【００６９】
図１〜図４には、透過型並びに没入型の画像表示装置１００、３００の大まかな外観を示した。図６には、画像表示装置１００、３００本体を、ユーザーの頭部に支持固定する筒状のフレーム６３０からなる構造体とした場合の、発電素子の設置場所を例示している。フレーム６３０は、表示部５０９をユーザーの頭部前面（すなわち顔側）で支持する前面フレーム６３１と、側面フレーム６３２と、後面フレーム６３３（図中、点線で表示）に分類されるとする。発電素子の設置場所の候補として、表示部前面６０１、側面フレーム上部６０２、側面フレーム下部６０３、側面フレーム左部６０４、側面フレーム右部６０５、側面フレーム中央６０６、前面フレーム上部６０７、前面フレーム下部６０８、前面フレーム左部６０９、前面フレーム右部６１０、後面フレーム上部６１１、後面フレーム下部６１２、後面フレーム左部６１３、後面フレーム右部６１４、後面フレーム中央６１５の合計１５箇所を挙げることができる。
【００７０】
画像表示装置１００又は３００は、ユーザーの頭部に装着して用いられ、周囲の眼に晒されることから、機能性だけでなく美観も重要視される製品である。したがって、発電効率を高めるだけでなく、意匠性を損なわないように、各設置部位６０１〜６１５に発電素子を配置することが望まれる。意匠性を損なわない発電素子の配置方法の詳細については、後述に譲る。
【００７１】
また、画像表示装置１００、３００に装備する発電素子の具体例として、以下を挙げることができる。
【００７２】
（１）結晶シリコン（単結晶、多結晶、微結晶、アモルファス（非晶質）を含む）を利用したシリコン系太陽電池
（２）ＣｄＴｅ系など化合物系太陽電池
（３）色素増感型太陽電池など有機化合物を用いた太陽電池
（４）硫化鉄系太陽電池
（５）可視光を透過させながら紫外線を用いて発電を行なう紫外線太陽電池
（６）赤外線を用いて発電を行なう赤外線太陽電池
（７）電波（遠方電磁界）を利用して発電素子に電力を誘起する電波発電機（レクテナ）
（８）電磁誘導並びに静電誘導を含む近傍域における電磁界により素子に電力を誘起する近傍電磁界利用発電
（９）磁界共鳴、電磁誘導、電界結合を利用したワイヤレス給電
なお、電磁界利用発電とワイヤレス給電は、原理的には、受電側に明確な差はなく、本明細書では、給電側が電力伝送用に特化したものをワイヤレス給電として扱う。その観点から、送電目的ではなく、環境に作られた電磁界を利用して電力を誘起するものを電磁界利用発電とする。一方、給電を意図して作られる電磁界を受電側で拾うものをワイヤレス給電とする。
【００７３】
これらの発電素子（１）〜（９）は、デバイスの特性の相違などにより、発電に利用する電磁波の波長成分など、発電方式若しくは発電の原理が異なる。
【００７４】
同じ太陽電池であっても、紫外線電池は紫外光、赤外線電池は赤外光、色素増感型太陽電池は室内光、シリコン系太陽電池は室外光（太陽光）で、それぞれ優位に発電を行なうことができる。また、太陽電池のうち、とりわけシリコン系太陽電池と色素増感型太陽電池の発電量が高い。
【００７５】
上記で挙げた発電素子（１）〜（１０）は、発電環境から受ける影響がまちまちであり、発電環境に応じて発電量の優劣が逆転する。例えば、太陽電池の発電量は日中高く日没後で低下する一方、電磁波を利用した発電素子は昼夜を問わずほぼ一定の発電量を得ることができる。また、太陽電池の中でも、可視光を利用する色素増感型太陽電池やシリコン系太陽電池の発電量が高いのに対し、紫外線太陽電池や赤外線太陽電池など特定波長成分（不可視成分）のみを利用する太陽電池の発電量は低い。また、一般に、色素増感型太陽電池は室内光を利用した発電に優位であるのに対し、シリコン系太陽電池は室外光を利用した発電に優位である。発電環境（天候、時刻、時期（季節）、場所、光源）により各波長成分の光の強度が変化し、これにより各種太陽電池の優劣も変動する。
【００７６】
図７には、赤外線太陽電池、紫外線太陽電池、シリコン系太陽電池、色素増感型太陽電池、電波発電機の時刻による発電量の遷移を例示している。同図は、場所：屋内、光源：室内光、天気：不問、時期：年中、時間：昼間、という発電環境を想定して、各発電方式の発電機の発電量を示したものである。但し、図示のグラフは、半径方向で発電量を表し、円周方向で時刻を表している。また、半径方向の発電量は、所定の最大発電量を１０として正規化して表している。
【００７７】
電波発電機は、例えば携帯電話の基地局や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のアクセスポイントからの放射電磁波を電力源とし、日照や屋内照明の有無にかかわらず１日中発電量が安定している。したがって、日没から日の出までの夜間は、電波発電機は他のすべての方式の発電素子よりも発電量が高い。
【００７８】
一方、日の出の時刻（図示の例では７時）以降は、太陽電池の発電量が急激に増大する。但し、赤外線発電素子や紫外線発電素子は、室内光、室外光を問わず、特定波長成分の光のみを利用することから、発電量は比較的低い。また、図示の例では、主に室内で活動するユーザーを想定していることから、昼間、色素増感型太陽電池の発電量がシリコン系太陽電池の発電量を上回るが、外出時や室内で日の当たる場所に移動した場面などにおいて。一時的にシリコン系太陽電池の発電量が色素増感型太陽電池の発電量を上回る。また、日没の時刻（図示の例では１８時）から消灯・就寝の時刻（図示の例では０時）までの間は、室内の照明が主な光源となることから、シリコン系太陽電池並びに紫外線発電素子の発電量が低下し、赤外線発電素子の発電量がこれらを上回ったり、両発電素子の発電量が拮抗したりすることになる。
【００７９】
図７に示す例では、１日の発電時間（発電量がある閾値（例えば、システム動作レベル）は、色素増感型太陽電池＞シリコン系太陽電池＞赤外線太陽電池＞紫外線太陽電池、の順で多い。また、１日の発電量（積算発電電力量［Ｊ，Ｗｈ］）は、シリコン系太陽電池＞色素増感型太陽電池＞赤外線太陽電池＞紫外線太陽電池、の順で多い。シリコン系太陽電池と色素増感型太陽電池とを比較すると、前者は平均発電量が多いが発電量の変動も大きい、後者は平均発電量が少ないが発電量の変動も小さい、ということができる。
【００８０】
ユーザーの使用環境（すなわち、ユーザーが画像表示装置１００を使用する場所の発電環境）に適合した発電方式の発電素子を、画像表示装置１００又は３００に用いることが好ましい。あるいは、画像表示装置１００又は３００は、複数種類の発電素子を装備しておき、発電環境や発電状況に応じて適切な発電系統に切り替えるようにしてもよい。
【００８１】
また、電磁波の強度などの発電環境や、発電量などの発電状況以外にも、各種の太陽電池の優劣を決める要因がある。紫外線太陽電池や赤外線太陽電池は、可視光を透過させる構造を実現することも可能であることから、視界を遮ることがない（すなわち、シースルーでも発電が可能である）というメリットがある。また、紫外線太陽電池は、ユーザーの健康に影響がある紫外線をカットしながら発電できるということもできる。
【００８２】
同じ太陽電池であっても、紫外線電池は紫外光、赤外線電池は赤外光、色素増感型太陽電池は室内光、シリコン系太陽電池は室外光（太陽光）で、それぞれ優位に発電を行なう（前述）。このため、図７に示すように、設置する場所や使用する光源、天候、季節、一日の時間帯など発電環境に応じて各タイプの電池の発電量の優劣は変動し、また、発電量だけでは発電素子間の優劣は決まらない。例えば、透過型の画像表示装置１００に太陽電池を搭載する場合、表示部前面６０１には、視認性を考慮して、色素増感型太陽電池のような半透明な発電素子、透明アンテナを用いて発電を行なうようにすることが好ましい。あるいは、透明な表示部前面６０１を介してユーザーの顔が紫外線を浴びないように、紫外線発電素子を用いて発電を行なうようにしてもよい。
【００８３】
図８には、画像表示装置１００の電力系統の機能的構成を例示している。他方の画像表示装置３００についても、同図と同様の機能的構成からなる電力系統を用いることができる。
【００８４】
図示の画像表示装置１００は、電力系統として、発電素子部８１０と、蓄電部８２０と、電源管理部８３０を備えている。制御部５０１や表示部５０９などからなる表示系統は、電力系統から供給される電力によって駆動することができる。
【００８５】
発電素子部８１０は。可視光や赤外光、紫外光、電磁波などの環境エネルギーにより発電若しくは電流・電圧を誘起する。発電素子部８１０は、シリコン系太陽電池、色素増感型太陽電池、赤外線発電素子、紫外線発電素子、電波発電機、近傍電磁界利用発電など、発電方式の異なる複数種類の発電素子８１１−１、８１１−２、８１１−３…を備えていてもよいし、１種類のみの発電素子で構成してもよい。
【００８６】
発電素子部８１０には、アクチュエーター８１２が取り付けられている。アクチュエーター８１２は、発電素子部８１０全体、又は、発電素子部８１０に含まれる発電素子８１１−１、８１１−２、８１１−３…の一部の姿勢や位置（導波路）を変位させて、可視光や赤外光、紫外光、電磁波など発電に利用する環境エネルギーを受け易い姿勢（すなわち、発電し易い状況）に変化させることができる。
【００８７】
蓄電部８２０は、発電素子部８１０で発電した電力、又は、誘起した電流又は電圧を蓄電素子８２４に蓄電する。
【００８８】
切替部８２１は、発電方式の異なる複数種類の発電素子８１１−１、８１１−２、８１１−３…を発電素子部８１０として利用する場合に、いずれの発電素子を用いて蓄電を行なうか、すなわち発電系統の切り替えを行なう。但し、単一の発電方式の発電素子しか利用しない場合には、切替部８２１を省略することができる。
【００８９】
整流回路部８２２は、切替部８２１を介して発電素子部８１０から供給される電流を整流する。また、レギュレーター８２３は、整流した後の電圧が蓄電に適したレベルとなるように昇圧又は降圧する。そして、得られた直流電圧が蓄電素子８２４に供給され、蓄電が行なわれる。蓄電素子８２４は、例えばキャパシター、２次電池、エネルギーを運動エネルギーとして蓄える機構（ぜんまい、ばねなど）や、エネルギーを熱エネルギーとして蓄える機構（蓄熱材料）などからなり、発電部が発電により得た電力を蓄電し又はエネルギーとして蓄積する。
【００９０】
電源管理部８３０は、所定の送電路を介して蓄電素子８２４から供給された電力を制御部５０１や表示部５０９など当該画像表示装置１００内の各回路コンポーネントに分配する。電源管理部８３０は、発分素子部８１０における発電量や、蓄電素子８２４の蓄電量など、電力系統における発電状況を監視して、その結果を制御部５０１に報告する。また、電源管理部８３０は、制御部５０１から、当該画像表示装置１００が置かれている発電環境の報告を受けることができる。
【００９１】
本実施形態では、電源管理部８３０は、画像表示装置１００の発電環境や発電状況に応じて、発電素子部８１０又は蓄電部８２０のインピーダンス制御や、発電系統の切替動作（切替部８２１による切替動作）の制御、発電素子部８１０の姿勢制御（アクチュエーター８１２の駆動制御）、吸収周波数シフト（但し、発電素子部８１０内で太陽光発電を行なう場合）、導波路制御など、発電動作の適応制御を行なう点に特徴があるが、これらの適応制御の詳細については後述に譲る。
【００９２】
制御部５０１や表示部５０９などの表示系統を備えた画像表示装置１００本体の動作は、以下に示すように、消費電力が異なる複数の動作モードが定義されている。
【００９３】
（ａ）ほぼすべての機能が動作するアクティブ・モード
（ｂ）低クロック動作や表示部５０９の輝度低減などを行なう第１の省エネルギー・モード
（ｃ）間欠駆動する第２の省エネルギー・モード
（ｄ）一部の機能の動作を停止したスリープ・モード
（ｅ）動作を停止させた機能がより多いディープ・スリープ・モード
（ｆ）動作を完全に停止させた停止モード
【００９４】
上記の動作モードのうち、（ａ）アクティブ・モードと、（ｂ）第１の省エネルギー・モードは、基本的には、画像表示装置１００が電力を常時消費することを想定している。また、（ｃ）第２の省エネルギー・モードは、間欠動作し、電力を常時消費する訳ではないが、瞬時電力として（ａ）アクティブ・モードと、（ｂ）第１の省エネルギー・モードと同等又はこれらを超えることが想定される。
【００９５】
本実施形態では、制御部５０１は、発電環境や、電源管理部８３０から報告される発電状況などに応じて、表示系統の動作モード（上述）の切替制御や、よりよい発電環境若しくは発電状況へとユーザーを導くユーザー行動制御を行なう点に特徴があるが、これらの適応制御の詳細については後述に譲る。
【００９６】
また、制御部５０１は、例えば環境センサー５１６や姿勢・位置検出部５０４、状態検出部５１１、外側カメラ５１２などからの入力情報を用いて、画像表示装置１００の現在の発電環境を判定することができる。制御部５０１は、判定した発電環境を、電源管理部８３０に報告する。
【実施例１】
【００９７】
まず、第１の実施例として、意匠性を損なわない発電素子の配置方法について説明する。
【００９８】
図９には、透過性の頭部装着型画像表示装置１００における発電素子の配置例を示している。図示の例では、基本的には、画像表示装置１００の外表面全体にわたって発電素子が取り付けることができるが、透過性という画像表示装置１００の機能並びに装置１００本体の意匠性を損なわないことと、発電効率を確保することの双方を考慮して、発電方式の異なる複数種類の発電素子が用いられている。
【００９９】
表示部前面６０１の中央部分には、第１の発電素子９０１として、可視光を透過させながら、紫外線、赤外線などの不可視光を用いて発電を行なう紫外線太陽電池又は赤外線太陽電池を配設して、当該画像表示装置１００を装着するユーザーの視界を遮ることなく発電を行なうようにしている。
【０１００】
また、表示部前面６０１の周縁部分には、第２の発電素子９０２として、色素増感型太陽電池が配設されている。表示部前面６０１の周縁部分は、ユーザーの可視限界範囲に近づくので、高い透明性は必要でなくなる。この周縁部分に色素増感型太陽電池のような半透明な発電素子を配設すると、ユーザーの視界は若干犠牲になり物体認識精度はやや低下するが、発電量を向上させることができる。
【０１０１】
さらに、その他の設置部位６０２〜６１５には、第３の発電素子９０３として、シリコン系太陽電池を配設する。これらの部位は曲面且つ透過性が必要ないため、フレキシブルなタイプのシリコン系太陽電池を用いることで、画像表示装置１００本体の元の形状すなわち意匠性を損なわないようにする。また、第３の発電素子９０３を上記の設置部位６０２〜６１５の表面に設置しても構わないし、設置部位６０２〜６１５の表面に形設した微細孔に設置してもよい。設置した第３の発電素子９０３の表面を、シリコン系太陽電池の吸収波長に対して必要十分な発電量が得られる程度の光を透過する程度の厚みの材料で覆わっても構わない。
【実施例２】
【０１０２】
次いで、第２の実施例として、用途に合わせた発電素子の配置方法について説明する。
【０１０３】
同じ太陽電池であっても、紫外線電池は紫外光、赤外線電池は赤外光、色素増感型太陽電池は室内光、シリコン系太陽電池は室外光（太陽光）で、それぞれ優位に発電を行なう。このため、図７に示したように、設置する場所や使用する光源、天候、季節、一日の時間帯など発電環境に応じて各発電方式の発電素子の発電量の優劣は変動する（前述）。すなわち、各発電方式の発電素子は、発電環境に応じて、１日の発電時間（発電量がある閾値（例えば、システム動作レベル）を超える時間）や、１日に発電する発電量（積算発電電力量［Ｊ，Ｗｈ］）が異なる。
【０１０４】
したがって、画像表示装置１００のユースケースで想定される発電環境における発電効率を考慮して、表示部前面６０１、側面フレーム上部６０２、側面フレーム下部６０３、側面フレーム左部６０４、側面フレーム右部６０５、側面フレーム中央６０６、前面フレーム上部６０７、前面フレーム下部６０８、前面フレーム左部６０９、前面フレーム右部６１０、後面フレーム上部６１１、後面フレーム下部６１２、後面フレーム左部６１３、後面フレーム右部６１４、後面フレーム中央６１５の各設置部位にそれぞれいずれの発電素子（１）〜（１０）を設置すべきか（すなわち、設置場所と発電素子の組み合わせ）を決定する必要がある。
【０１０５】
例えば、場所：屋内、光源：室内光、天気：不問、時期：年中、時間：昼間、というシーンで画像表示装置１００が使用される場合について考える。このような発電環境では、色素増感型太陽電池＞シリコン系太陽電池＞赤外線太陽電池＞紫外線太陽電池の順で発電する時間が多い。図１０には、上記シーンにおける発電環境を模式的に示している。図示のように画像表示装置１００を照射する主光源は室内光である。また、室内であっても、屋外の紫外線はガラス窓を８０％程度通過し、さらに室内でも空気中に反射又は散乱して、画像表示装置１００全体を照射すると考えられる。また、蛍光灯は、蛍光管内で発生させた紫外線を蛍光物質が吸収して可視光線に変換するものであり、多少は紫外線を出すと考えられる。
【０１０６】
このような発電環境下で、画像表示装置１００が、瞬時電力が高い（ｃ）第２の省エネルギー・モードではなく、電力を常時消費する（ａ）アクティブ・モード又は（ｂ）第１の省エネルギー・モードで動作する用途で用いられる場合には、表示部前面６０１の中央部分には、第１の発電素子１００１として、リジッドな紫外線太陽電池又は赤外線太陽電池を配設して、ユーザーの視界を確保する。一方、表示部前面６０１の周縁部分には、第２の発電素子１００２として、リジッドな色素増感型太陽電池を設置する。
【０１０７】
また、側面フレーム上部６０２、側面フレーム下部６０３、側面フレーム左部６０４、側面フレーム右部６０５、側面フレーム中央６０６、前面フレーム上部６０７、前面フレーム下部６０８、前面フレーム左部６０９、前面フレーム右部６１０の９箇所の設置部位、又は、側面フレーム上部６０２、側面フレーム下部６０３、側面フレーム左部６０４、側面フレーム右部６０５、側面フレーム中央６０６、前面フレーム上部６０７、前面フレーム下部６０８、前面フレーム左部６０９、前面フレーム右部６１０、後面フレーム上部６１１、後面フレーム下部６１２、後面フレーム左部６１３、後面フレーム右部６１４、後面フレーム中央６１５の１４箇所の設置部位には、第３の発電素子１００３として、フレキシブルな色素増感型太陽電池を設置する。
【実施例３】
【０１０８】
次いで、第３の実施例として、システム動作に応じて、画像表示装置１００の主電源を複数の系統に分割して、システム動作に応じて系統毎に異なる発電方式の発電素子を配置する方法について説明する。
【０１０９】
場所：屋内、光源：室内光、天気：不問、時期：年中、時間：昼間、という発電環境を想定した場合、１日の発電時間（発電量がある閾値（例えば、システム動作レベル）は、色素増感型太陽電池＞シリコン系太陽電池＞赤外線太陽電池＞紫外線太陽電池、の順で多い。また、１日の発電量（積算発電電力量［Ｊ，Ｗｈ］）は、シリコン系太陽電池＞色素増感型太陽電池＞赤外線太陽電池＞紫外線太陽電池、の順で多い（前述並びに図７を参照のこと）。シリコン系太陽電池と色素増感型太陽電池とを比較すると、前者は平均発電量が多いが発電量の変動も大きい、後者は平均発電量が少なく発電量の変動も小さい。
【０１１０】
上述した画像表示装置１００の動作モード（ａ）〜（ｆ）のうち、（ａ）〜（ｄ）は共通で、常時動作させたいシステム動作がある。このような常時動作させたいシステム動作の電力については、発電量の変動が少ない色素増感型太陽電池から供給することが、システムの安定化の観点からは好ましい。そこで、表示部前面６０１の中央部分にリジッドな紫外線太陽電池又は赤外線太陽電池を配設して、ユーザーの視界を確保する一方、表示部前面６０１の周縁部分、側面フレーム上部６０２、側面フレーム下部６０３、側面フレーム左部６０４、側面フレーム右部６０５、側面フレーム中央６０６、前面フレーム上部６０７、前面フレーム下部６０８、前面フレーム左部６０９、前面フレーム右部６１０、後面フレーム上部６１１、後面フレーム下部６１２、後面フレーム左部６１３、後面フレーム右部６１４、後面フレーム中央６１５のうち、システム動作の電力に見合う面積までは、リジッド又はフレキシブルな色素増感型太陽電池を設置する。そして、残りの部分については、平均発電量の多さを期待して、シリコン系太陽電池を設置するようにしてもよい。付言すれば、（ｅ）ディープ・スリープ・モードときのクロックは、表示部前面６０１の中央部分に配設した紫外線太陽電池又は赤外線太陽電池から給電するようにしてもよい。
【０１１１】
図１１には、画像表示装置１００の主電源を複数の系統に分割し、系統毎に異なる発電方式の発電素子を設置した様子を示している。同図中、参照番号１１０１で示す、濃いグレーで表示した領域には、第１の発電素子として色素増感型太陽電池が設置されている。領域１１０１に設置された色素増感型太陽電池が発電する電力は、動作モード（ａ）〜（ｄ）で共通に常時動作させるシステム動作の給電に用いられる。また、参照番号１１０２で示す、淡いグレーで表示した部分には、第２の発電素子としてシリコン系太陽電池が設置されている。領域１１０２に設置されたシリコン系太陽電池が発電する電力は、動作モード（ａ）〜（ｄ）では共通とならない、動作モード毎にまちまちな動作（一部の動作モードのみでの動作）の給電に用いられる。また、参照番号１１０３で示す、白で表示した部分は、第３の発電素子として、紫外線又は赤外線太陽電池が設置されている。領域１１０３に設置された紫外線又は赤外線太陽電池が発電する電力は、（ｅ）ディープ・スリープ・モードときのクロック（図示しない）の給電に用いられる。
【０１１２】
図１１において、画像表示装置１００の意匠性も考慮して、各領域１１０１〜１１０３への各発電素子の配置が決められている、という点も十分理解されたい。例えば、クロック給電のための、透明な紫外線又は赤外線太陽電池を設置する領域１１０３は、表示部前面６０１の中央部分に設定して、当該画像表示装置１００を装着するユーザーの視界を遮ることなく発電を行なうようにしている。
【実施例４】
【０１１３】
次いで、第４の実施例として、発電素子部８１０における発電量（若しくは、蓄電部８２０への蓄電量）が向上し又は最大となるような画像表示装置１００の適応制御について説明する。
【０１１４】
上述したように、電源管理部８３０は、画像表示装置１００の発電環境や発電状況に応じて、発電素子部８１０又は蓄電部８２０のインピーダンス制御や、発電系統の切替動作（切替部８２１による切替動作）の制御、発電素子部８１０の姿勢制御（アクチュエーター８１２の駆動制御や導波路制御など）、吸収周波数シフト（但し、発電素子部８１０内で太陽光発電を行なう場合）など、発電動作の適応制御を行なう。また、制御部５０１は、画像表示装置１００の発電環境や発電状況などに応じて、表示系統（画像表示装置１００本体）の動作モード（上述）の切替制御や、よりよい発電環境若しくは発電状況へとユーザーを導くユーザー行動制御を行なう。
【０１１５】
（１）インピーダンス制御
上述した第１乃至第３の実施例において、電源管理部８３０などが発電素子部８１０又は蓄電部８２０のインピーダンス制御を行なう場合には、最大点電力追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御（例えば、特許文献３を参照のこと）を１つの方法として挙げることができる。使用する発電素子８１１−１…からの電圧と電流の積である電力が最大になる出力電圧で電流を取り出すように、発電素子８１１−１、整流回路部８２２、レギュレーター８２３、蓄電素子８２４の負荷インピーダンスを制御する。
【０１１６】
特に第３の実施例において、動作モード（ａ）〜（ｄ）で共通するシステム動作のための電力供給に、もっぱら色素増感型太陽電池を使用する場合には、インピーダンス制御は必要でない。これに対し、シリコン系太陽電池を使用する場合には、平均発電量が多い反面発電量の変動も大きいことから、電力系統が一様でなくなり、負荷インピーダンスに変化を生じる。このため、ＭＰＰＴのようなインピーダンス制御を用いることが好ましい。
【０１１７】
（２）姿勢制御
上述した第１乃至第３の実施例において、発電素子８１１として、例えばシリコン系太陽電池や色素増感型太陽電池のように光による発電を行なうデバイスを用いる場合、光の入射角によって発電量が異なる。そこで、アクチュエーター８１２を介して取り付けて可動式とし、光の入射角に対して常に発電量が最大となるように、発電素子８１１の姿勢を制御できるように構成する。導波管やアンテナなど発電素子に付帯する発電量増大に寄与するエネルギー伝達機構が発電素子８１１に備えられている場合には、アクチュエーター８１２を用いてエネルギー伝達機構の姿勢を制御するようにしてもよい。また、導波管は、発電素子に電磁波（光を含む）を誘導するが、導波管の姿勢を制御する他、光路の切り替えを行なうようにしてもよい。
【０１１８】
図１２には、画像表示装置１００の後面フレーム上部６１１、後面フレーム下部６１２、後面フレーム左部６１３、後面フレーム右部６１４、後面フレーム中央６１５に設置された発電素子８１１−３の姿勢を、太陽の動きに追尾して変化させている様子を示している。発電素子８１１−３は、例えばシリコン系太陽電池である。また、表示部前面６０１の中央部分に設置された発電素子８１１−１は紫外線又は赤外線太陽電池であり、その他の設置部位に設置された発電素子８１１−２は色素増感型太陽電池であるとする。
【０１１９】
図１２に示す例では、太陽光の入射角に対して常に発電量が最大となるように、発電素子８１１−３の姿勢が変化している。図示のように太陽光に追従して姿勢を変化させてやることで、太陽の各位置において発電量を最大にすることができる。
【０１２０】
シリコン系太陽電池や色素増感型太陽電池のような発電素子８１１の裏面に、例えば、フィルム型圧電素子やフィルム型磁歪素子、静電型又は電磁型アクチュエーター、バイメタル・アクチュエーターを積層して、アクチュエーター８１２を構成することができる。また、発電素子８１１に積層するのではなく、発電素子８１１とは独立してアクチュエーター８１２を構成し、ワイヤーなどの伝達機構を用いて発電素子８１１を駆動し、その姿勢を変化させるようにしてもよい。
【０１２１】
（３）動作モード制御
上述した第１乃至第３の実施例において、電源管理部８３０は、各発電素子８１１−１、８１１−２、８１１−３、…の発電量（発電素子が出力する電力、電圧、電流）や、蓄電素子８２４の蓄電量（キャパシターの電圧、２次電池の蓄電電力量など）、画像表示装置１００本体の電力消費（電力量、電圧、電流）を、監視している。そして、制御部５０１は、電源管理部８３０から監視結果の報告を受け取ると、発電電力に対して消費電力が課題となってシステムがダウンしないように、画像表示装置１００本体の動作モードを（ａ）〜（ｅ）間で適応的に切り替える。
【０１２２】
例えば、図１３に示すように、表示部前面６０１の中央部分に第１の発電素子１３０１としての紫外線太陽電池又は赤外線太陽電池をするとともに周縁部分に第２の発電素子１３０２としての色素増感型太陽電池を設置し、その他の部位には第３の発電素子１３０３としてのシリコン系太陽電池を設置した場合、すなわちシリコン系太陽電池の設置面積が大部分を占めるレイアウトの場合には、屋外など太陽光を利用できる発電環境下での平均発電量が多くなる半面、屋内に入って太陽光が遮られ、室内光しか得られない発電環境に移ると発電量が著しく低下する。このため、動作モードの切り替えを行なって、消費電力を発電環境や発電状況に適応させる必要がある。
【０１２３】
図１４には、発電環境や発電状況に応じて制御部５０１が画像表示装置１００の動作モードの切り替えを行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１２４】
制御部５０１は、電源管理部８３０から発電環境や発電状況（蓄電状況を含む）の報告を受け取ると（ステップＳ１４０１のＹｅｓ）、現在の動作モードに対して発電量が十分か（現在の動作モードでの消費電力が発電電力よりも大きいか）どうかをチェックする（ステップＳ１４０２）。
【０１２５】
ここで、発電量が十分でない（現在の動作モードでの消費電力が発電電力よりも大きい）ときには（ステップＳ１４０２のＹｅｓ）、制御部５０１は、蓄電素子８２４に蓄電された電力量を利用して動作できるオペレーション時間を予測する（ステップＳ１４０３）。ここで言うオペレーション時間は、例えば、蓄電素子８２４の出力電圧が、レギュレーター８２３などの蓄電素子８２４の前段の回路を動作させる電圧を下回るまでの時間である。
【０１２６】
そして、制御部５０１は、動作モードを、消費電力が最も低いディープ・スリープ・モードに切り替えるとともに（ステップＳ１４０４）、蓄電素子８２４の前段のレギュレーター８２３の電圧を基に割り込みをかけるだけのシステム・クロックを動作させておく（ステップＳ１４０５）。
【０１２７】
上記のような処理手順により、画像表示装置１００本体の消費電力に対し発電電力が十分でないという、好ましくない発電環境下でも、ディープ・スリープ・モードに切り替えることで、間欠駆動する第２の省エネルギー・モードでのオペレーションを行なうに足りる電力を蓄電部８２０で蓄えることが可能になる。
【０１２８】
図１４に示したような、画像表示装置１００の動作モード制御は、要するに好ましくない発電環境下では、発電素子８１１の発電電力を画像表示装置１００本体のオペレーションのために利用することを一定期間だけ制限して、蓄電のための余剰電力を作り出すものである。但し、このような動作モード制御は、上記のインピーダンス制御や姿勢制御とは異なり、発電素子８１１に対して直接制御を行なうものではない。
【０１２９】
（４）発電系統の切替制御
発電系統の切替制御は、上述した第１乃至第３の実施例において、発電素子部８１０で発電方式の異なる複数種類の発電素子８１１−１、８１１−２、８１１−３…を利用することを想定したものである。発電環境が変化すると、電源管理部８３０は、切替部８２１を通じて、使用する発電素子の切り替えを行ない、これによって発電量を制御し、又は、画像表示装置１００への供給電力を制御する。
【０１３０】
第３の実施例では、常時動作させたいシステム動作の電力は、色素増感型太陽電池からなる発電素子から固定して給電するものであった。すなわち、第３の実施例は、発電素子毎に分担があらかじめ決められた、固定的な電力系統である。これに対し、第４の実施例の電力系統は、各発電素子の分担が動的に切り替わる動的なものである。
【０１３１】
例えば、図７を参照すると、日没後並びに夜間は、消灯後であっても、携帯電話の基地局や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のアクセスポイントからの放射電磁波を電力源とする電波発電機の出力が最も高く且つ安定している。一方、昼間は、室内光又は室外光が得られるため、色素増感型太陽電池やシリコン系太陽電池の出力が高くなる。画像表示装置１００が屋内にいるときには、色素増感型太陽電池を用いて給電を行なえばよく、また、屋外にいるときには、シリコン系太陽電池を用いて給電を行なうようにすればよい。
【０１３２】
図１５には、電源管理部８３０が発電環境の変化に応じて主電源に用いる発電素子の切り替えを行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１３３】
電源管理部８３０は、まず夜間か昼間かを判定する（ステップＳ１５０１）。例えば、画像表示装置１００が内蔵するタイマー（図示しない）が計時する現在日時を、インターネットなどを経由して把握する日の出並びに日没時刻と比較して、夜間か昼間かを判定することができる。あるいは、現実の夜間か昼間かを判定するのではなく、照度センサーを用いて、現在明るければ（昼間でなくても）昼間として判定するようにしてもよい。
【０１３４】
ここで、夜間と判定されたときには（ステップＳ１５０１のＹｅｓ）、電源管理部８３０は、切替部８２１を使って、電波発電機を主電源に切り替える（ステップＳ１５０２）。
【０１３５】
一方、昼間と判定されたときには（ステップＳ１５０１のＮｏ）、画像表示装置１００が室内又は室外のいずれにいるのかをさらに判定する（ステップＳ１５０３）。例えば、ＧＰＳセンサーなどを用いて取得される現在位置情報に基づいて、室内又は室外のいずれにいるのかをさらに判定することができる。あるいは、現実に室内又は室外のいずれであるかを判定するのではなく、照射光を成分分析して、蛍光灯などの室内光の成分が多ければ室内と判定するようにしてもよい。
【０１３６】
そして、昼間で且つ室内と判定されたときには（ステップＳ１５０３のＹｅｓ）、電源管理部８３０は、切替部８２１を使って、色素増感型太陽電池を主電源に切り替える（ステップＳ１５０４）。また、昼間で且つ室外と判定されたときには（ステップＳ１５０３のＮｏ）、電源管理部８３０は、切替部８２１を使って、シリコン系太陽電池を主電源に切り替える（ステップＳ１５０５）。
【０１３７】
勿論、図１５に示したような処理手順ではなく、各発電素子の現在の発電量を比較して、最も発電量の大きな発電素子に単純に切り替えて給電するという方法でもよい。
【０１３８】
（５）ユーザーの行動制御
上記（１）〜（４）は、制御部５０１又は電源管理部８３０が画像表示装置１００内部で直接制御を行なうことにより、発電素子部８１０における発電量や蓄電部８２０への蓄電量を向上し又は最大となるようにするものである。これに対し、（５）のユーザー行動制御は、言うならば、制御対象はユーザーであり、よりよい発電環境若しくは発電状況へとユーザーを導くことを意図したものである。
【０１３９】
最も簡単な例は、制御部５０１が、電源管理部８３０から受け取った現在の発電状況や蓄電状況に関する情報を、表示部５０９に表示するというものである。例えば、蓄電部８２０内の蓄電素子８２４の残容量（パーセント表示や、オペレーション可能時間の換算値など）、蓄電素子８２４の残容量と発電素子部８１０における現在の発電量から推測されるオペレーション可能時間に関する情報を表示部５０９に表示して、発電に関するアフォーダンスを上げる。表示形態は、文字列であっても、残容量や時間を表すアイコンその他のイメージ表示であってもよい。
【０１４０】
さらに高度なユーザーの行動制御として、発電素子部８１０における発電量が向上し又は最大となるよう行動をとるようにユーザーを誘導する方法が考えられる。
【０１４１】
図１６には、画像表示装置１００が、発電素子部８１０における発電量が向上し又は最大となるようなユーザーの行動制御を行なう機能的構成を模式的に示している。
【０１４２】
状態検出部５０４は、当該画像表示装置１００又はこれを装着するユーザーの現在の状態として、現在位置並びに姿勢の情報を取得して、制御部５０１に出力する。また、環境センサー５１６は、画像表示装置１００が浴びている電磁波（光や紫外線）などの環境因子を検出して、制御部５０１に出力する。
【０１４３】
一方、電源管理部８３０は、各設置部位６０１〜６１５に設置されている発電素子の発電量などの発電状況に関する情報を取得して、制御部５０１に出力する。
【０１４４】
制御部５０１は、状態検出部５０４が取得したユーザーの状態と、環境センサー５１６が検出した環境因子、電源管理部８３０が取得した発電状況の情報を解析する。例えば、発電状況を取得時のユーザーの位置や姿勢に基づいて、当該画像表示装置１００又はこれを装着するユーザーの周囲環境における環境因子の強度分布をとる。例えば、紫外線などの光を利用して発電を行なう場合、位置や姿勢が異なる複数の状態での紫外線などの光の強度から、光源の方位を特定し、あるいはどの位置に移動しどちらの方向を向けば浴びる紫外線の強度が増大するかが分かる。
【０１４５】
次いで、制御部５０１は、その解析結果に基づいて、当該画像表示装置１００が受ける紫外線の量、言い換えれば発電量が増大するための状態へとユーザーを誘導する誘導情報を生成する。
【０１４６】
そして、制御部５０１は、生成した誘導情報を、表示部５０９に画面表示する。あるいは、画面表示に代えて、あるいは画面表示とともに、誘導情報を音声入出力部５１４から音声出力するようにしてもよい。
【０１４７】
図１７には、表示部５０９が、シースルー表示されるユーザーの視界の画像１７０１に、誘導情報１７０２を重ね合わせて表示した様子を示している。図示の例では、発電に利用する紫外線の量を取得し、浴びる紫外線を増大するためにユーザーが移動すべき方向を示す誘導情報１７０２を、表示部５０９のサブ画面として表示している。
【０１４８】
例えば、状態情報取得部５０４が加速度センサーの出力情報に基づいてユーザーが右に動いたことを検出すると、環境情報取得部５１６は、そのときの紫外線の量の情報を取得する。次に、ユーザーが左に動いたことを検出すると、環境情報取得部５１６は、そのときの紫外線の量の情報を取得する。そして、制御部５０１は、ユーザーが右に動いたときと左に動いたときの各々の紫外線レベルを比較する。ここで、右に動いたときに検出される紫外線の量の方が大きいときには、図１７に示すように、右の方へ行くと紫外線被曝が多く、発電量が増大して、当該画像表示装置１００のオペレーション時間も長くなることと、すなわち右の方へ移動するよう促し若しくは警告するような誘導情報１７０２を、本来の表示画面（主画面）１７０１に対するサブ画面として表示する。誘導情報１７０２の表示により、発電に関するアフォーダンスが上がることが期待される。
【０１４９】
（６）周波数マッチング
上述した第１乃至第３の実施例では、シリコン系太陽電池、色素増感型太陽電池、紫外線太陽電池又は赤外線太陽電池など、発電方式の異なる発電素子を使い分けて各設置部位６０１〜６１５に設置するが、基本的には、発電方式毎に周波数成分が異なる光を利用して発電を行なうことを想定している。
【０１５０】
これに対し、本実施例では、発電方式の異なる発電素子の少なくとも一部の照射面に周波数変換部を取り付けて、吸収周波数シフトにより同じ発電素子が複数の周波数成分でも発電を行なうようにする。吸収周波数シフトした周波数帯では、発電素子部８１０内で発電可能な発電素子の数が増えることから、発電量が増大するという効果がある。
【０１５１】
図１８には、吸収周波数シフトを採り入れた画像表示装置１００の電力系統の機能的構成を例示している。
【０１５２】
図示の例では、発電素子部１８１０は、第１の周波数帯を用いて発電を行なう発電素子１８１１−１と、第２の周波数帯を用いて発電を行なう発電素子１８１１−２と、第３の周波数帯を用いて発電を行なう発電素子１８１１−３を含んでいる。
【０１５３】
各発電素子１８１１−１、１８１１−２、１８１１−３の照射面の前段には、到来した電磁波の周波数を最適化する発電補助機構として、周波数変換部１８１３−１、１８１３−２、１８１３−３がそれぞれ配設されている。周波数変換部１８１３−１は、第２の周波数帯又は第３の周波数帯の光成分を第１の周波数帯に変換する。同様に、周波数変換部１８１３−２は第１の周波数帯又は第３の周波数帯の光成分を第２の周波数帯に周波数変換し、周波数変換部１８１３−３は第１の周波数帯又は第２の周波数帯の光成分を第３の周波数帯に周波数変換する。
【０１５４】
環境センサー５１６は、各発電素子１８１１−１、１８１１−２、１８１１−３を照射する電磁波の周波数帯を検出する。そして、電源管理部８３０は、環境センサー５１６の検出結果に基づいて、照射電磁波が各発電素子１８１１−１、１８１１−２、１８１１−３にとって最適な周波数となるように（発電量が増大し又は最大になるように）、各周波数変換部１８１３−１、１８１３−２、１８１３−３を用いて周波数マッチングを行なう。例えば、第１の周波数帯の電磁波が照射される場合には、電源管理部８３０は、周波数変換部１８１３−２、１８１３−３でそれぞれ第２の周波数帯、第３の周波数帯に変換するように制御する。
【０１５５】
１日の時間の推移や室内又は室外かなど発電環境に変化に伴い、電源管理部８３０が適応的に周波数マッチングを行なうことで、発電環境毎に、発電素子部１８１０の発電量を増大し又は最大にすることができる。
【０１５６】
なお、周波数変換部１８１３−１、１８１３−２、１８１３−３には、例えば、屈折率が周期的に変化し、特定の波長を遮断するフォトニック結晶を利用した波長変換素子を用いることができる（例えば、特許文献４を参照のこと）。薄板に規則的に微細孔を穿設したスラブ形のフォトニック結晶を用いる場合、微細孔を動的に変化させる、あるいは、孔径の異なる部材を切り替えることにより、周波数変換を実現することができる。但し、本実施例に適用できる周波数変換部の構成は、これに限定されるものではない。
【０１５７】
（７）発電素子の交換
本実施形態に係る画像表示装置１００は、複数の発電方式の発電素子を利用することができ、設置部位６０１〜６１５と発電素子の組み合わせを任意に決定することができる。各設置部位６０１〜６１５に設置する発電素子を、画像表示装置１００本体に取り換え可能な交換部品として構成してもよい。このような場合、ユーザーが画像表示装置１００を使用する度に、そのときの発電環境に応じて設置部位６０１〜６１５と発電素子の組み合わせを最適なものに変更することができる。
【０１５８】
上記（１）〜（６）では、決定した設置部位６０１〜６１５と発電素子の組み合わせが固定であることを前提として、インピーダンス制御や発電系統の切替制御、周波数マッチングなどにより発電素子部８１０における発電量を向上し又は最大にするものであった。これに対し、（７）は、設置部位６０１〜６１５と発電素子の組み合わせの変更により、発電量の向上や最大化を図るという点で相違する。
【０１５９】
また、上記（１）〜（６）は、画像表示装置１００内部の制御部５０１や電源管理部８３０の制御により発電量を向上し又は最大にするのに対し、（７）は部品交換というユーザーのマニュアル作業により発電量を向上し又は最大にするという観点でも相違する。
【０１６０】
発電素子の交換を実現する一形態として、表示部前面６０１については、眼鏡のレンズのように、取り換え可能で、いずれか１つの発電素子を択一的に取り付けるようにした構造が挙げられる。ユーザーは、発電環境や使用環境に応じて、可視光を透過する紫外線太陽電池又は赤外線太陽電池から、半透明な色素増感型太陽電池に取り換えるようにしてもよい。例えば、十分明るい室内で、移動する物体や障害物が存在しない使用環境下では、ユーザーの視界に半透明な発電素子が設置されても、安全性が確保されるとともに、発電量の増大が期待される。
【０１６１】
また、発電素子の交換を実現する他の形態として、１つの設置部位に複数の発電素子を重ねて設置しておく構造が挙げられる。ユーザーは、使用しない発電素子を取り外し、使用する発電素子だけを設置部位に残すようにして、必要十分な発電量を得るとともに、設置部位の透明性や、画像表示装置１００全体の意匠性を保つようにしてもよい。
【０１６２】
発電素子を交換可能な構造にするのは、表示部前面６０１の１箇所に限定されるものではなく、他の設置部位６０２〜６２５にも同様に適用することができる。
【実施例５】
【０１６３】
第１乃至第４の実施例は、太陽光や室内照明、基地局が放射する電波など、外部から到来する電磁波を主なエネルギー源として発電を行なうように構成されている。
【０１６４】
これに対し、第５の実施例は、表示部５０９内の表示パネル１０４Ｌ、１０４Ｒ（若しくは、表示パネル３０４Ｌ、３０４Ｒ）が画像の表示に使用する光をエネルギー源として利用して、発電を行なうものである。
【０１６５】
例えば、透過性の画像表示装置１００の場合、虚像光学部１０１Ｌ、１０１Ｒの導光板内で伝播する光を反射させる偏向フィルター（前述）に、光電池などからなる内挿型の発電素子を設置するという構成が考えられる。
【０１６６】
また、透過性の画像表示装置１００並びに没入型の画像表示装置３００の双方において、表示部５０９の表示パネル（有機ＥＬディスプレイなど）のカラー化や色純度向上に用いられるカラー・フィルター（前述）に、光電池などからなる内挿型の発電素子を設置するという構成（例えば、特許文献６を参照のこと）が考えられる。
【０１６７】
第１乃至第４の実施例は、画像表示装置１００（又は３００）本体の外表面に発電素子を外挿するのに対し、第５の実施例で使用する発電素子は内挿型であるという点でも相違する。
【０１６８】
図１９には、発電素子を装備した表示パネルの断面構造を模式的に示している。同図中、参照番号１９０１は、表面保護層又は偏光層である。また、参照番号１９０２は、内挿される発電素子層であり、太陽光、紫外線、赤外線、電波などの各種電磁波を用いて発電を行なう。また、参照番号１９０３は、有機ＥＬディスプレイや、液晶ディスプレイなどの表示パネル層である。表示パネル層１９０３は、表示駆動回路やその他の回路を含んでいてもよい。また、表示パネル層１９０３は、発電素子層１９０２による発電電力を用いて蓄電する蓄電素子（２次電池やキャパシターなど）をさらに含んでいてもよい。
【０１６９】
上記のように偏向フィルターやカラー・フィルターに内挿された発電素子は、画像表示装置１００（又は３００）を使用中（表示部５０９の表示時）は、表示部５０９が画像の表示に使用する光をエネルギー源として発電を行なう。他方、ユーザーが画像表示装置１００（又は３００）を装着していないなど使用していない間は（表示部５０９の非表示時）、第１乃至第４の実施例において外挿型の発電素子と同様に、外部から到来する電磁波を主なエネルギー源として発電を行なうこともできる。
【０１７０】
また、非表示時の発電環境に特化した感度を持つ光電池を内挿型の発電素子に適用すれば、発電効率は向上する。例えば、画像表示装置１００を屋外で使用するのであれば、紫外線から可視光、赤外線に至る広い範囲で感度を持つ光電池が好ましい。他方、画像表示装置１００を室内で使用するのであれば、可視光に対してのみ感度を持つ光電池でよい。
【実施例６】
【０１７１】
色素増感型太陽電池のように、赤外線側にも感度を持つ発電素子は、発電機能とともにセンシング機能を有する。そこで、いずれかの設置部位６０１〜６１５に設置した、赤外線側に感度を持つ発電素子を、暗所での人感センサーなどセンシングに利用するようにしてもよい。例えば、制御部５０１又は電源管理部８３０は、このような発電素子が出力する電圧、電流、又は発電量に基づいて、センシングを行なうことができる。赤外線側に感度を持つ光電池を搭載した画像表示装置１００は、赤外線カメラ付きヘッド・マウント・ディスプレイとして構成することもできる。
【０１７２】
第１乃至第５の実施例では、発電素子は専ら発電にのみ使用されるのに対し、第６の実施例では、発電素子はセンシングなど発電以外の機能を提供するという点で相違する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７３】
【特許文献１】特開２０１２−２５２７１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２７５３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８１０１２号公報
【特許文献４】特開２０１１−１６４１２７号公報
【特許文献５】特開２００９−３６９５５号公報
【特許文献６】特許第４０１９４９６号公報
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１７５】
ユーザーが頭部又は顔部に装着して用いる画像表示装置は、遮光性のタイプと透過性のタイプに分類することができるが、本明細書で開示する技術はこれらのいずれのタイプにも適用することができる。また、この種の画像表示装置は、左右両方の眼に表示部を備えた両眼タイプと、左右いずれか一方にのみ表示部を備えた単眼タイプに分類することができるが、本明細書で開示する技術はこれらのいずれのタイプにも適用することができる。勿論、ユーザーの頭部や顔部に装着しないタイプの画像表示装置（例えば、スマートフォンなどの携帯電話やタブレット端末、電子書籍、携帯型音楽プレーヤー）に対しても本明細書で開示する技術を適用することで、意匠性を損なうことなく発電素子の配置場所を広く確保することができるとともに、発電環境に適応させて発電量を制御することができるようになる。
【０１７６】
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【０１７７】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）画像を表示する画像表示部と、
前記画像表示部をユーザーの頭部又は顔部に装着する装着部と、
前記画像表示部又は前記装着部の外表面を含む１以上の設置部位に取り付けられた発電素子と、
前記発電素子の発電量に基づく制御を行なう制御部と、
を具備する画像表示装置。
（２）前記発電素子は、シリコン系太陽電池、ＣｄＴｅ系太陽電池、色素増感型太陽電池、硫化鉄系太陽電池、紫外線太陽電池、赤外線太陽電池、電波（遠方電磁界）乃至近傍電磁界により電磁誘導又は静電誘導のうち少なくとも一方を利用して電力を誘起する素子（電波発電（遠方電磁界利用）、近傍電磁界利用発電、ほかワイヤレス給電素子（磁界共鳴型、電磁誘導型、電界結合型）を含む）のうち少なくとも１つである、
上記（１）に記載の画像表示装置。
（３）前記画像表示部は前記画像をシースルー表示し、
前記画像表示部の外表面の中央に透明な第１の発電素子を設置する、
上記（１）に記載の画像表示装置。
（４）前記画像表示部の外表面の周縁部分に半透明な第２の発電素子を設置する、
上記（３）に記載の画像表示装置。
（５）前記画像表示部以外の設置部位にフレキシブルな第３の発電素子を設置する、
上記（４）に記載の画像表示装置。
（６）前記第１の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池、前記第２の発電素子は色素増感型太陽電池、前記第３の発電素子はシリコン系太陽電池である、
上記（５）に記載の画像表示装置。
（７）前記第１の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池、前記第２の発電素子はリジッドな色素増感型太陽電池、前記第３の発電素子はフレキシブルな色素増感型太陽電池である、
上記（５）に記載の画像表示装置。
（８）前記画像表示装置は消費電力の異なる複数の動作モードで動作可能であり、
各動作モードの電力消費に対応した発電方式の異なる複数の発電素子を備える、
上記（１）に記載の画像表示装置。
（９）すべての動作モードで常時動作するシステム動作の給電に使用される第１の発電素子と、一部の動作モードのみでの動作の給電に使用される第２の発電素子と、クロックの給電に使用される第３の発電素子を備える、
上記（８）に記載の画像表示装置。
（１０）前記第１の発電素子は色素増感型太陽電池、前記第２の発電素子はシリコン系太陽電池、前記第３の発電素子は紫外線又は赤外線太陽電池である、
上記（９）に記載の画像表示装置。
（１１）前記制御部は、前記発電素子の発電量が増大し又は最大となるように適応制御する、
上記（１）に記載の画像表示装置。
（１２）発電方式の異なる複数の発電素子を備え、
前記制御部は、前記複数の発電素子のインピーダンス制御を行なう、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（１３）前記制御部は、前記複数の発電素子からの電力が最大になる出力電圧で電流を取り出すように、最大点電力追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を行なう、
上記（１２）に記載の画像表示装置。
（１４）電磁波を利用して発電する発電素子を備え、
前記発電素子、又は、導波管やアンテナなど発電素子に付帯する発電量増大に寄与するエネルギー伝達機構の姿勢を変えるアクチュエーターをさらに備え、
前記制御部は、電磁波の入射角に対して常に発電量が最大となるように、前記アクチュエーターを用いて前記発電素子又は前記エネルギー伝達機構の姿勢を制御する、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（１５）前記画像表示装置は消費電力の異なる複数の動作モードで動作可能であり、
前記制御部は、前記発電素子の発電量に応じて前記画像表示装置の動作モードを切り替える、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（１６）発電方式の異なる複数の発電素子を備え、
前記制御部は、発電量の変化に応じて発電素子を切り替えて給電する、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（１７）前記制御部は、前記発電素子の発電量を増大し又は最大にするユーザー行動へ誘導する、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（１８）前記制御部は、前記発電素子の発電量を増大し又は最大にするためのユーザーの移動方向を示す画像を前記画像表示部に表示させる、
上記（１７）に記載の画像表示装置。
（１９）特定の周波数の電磁波を利用して発電を行なう発電素子と、
前記発電素子に到来した電磁波の周波数を変換する周波数変換部と、
を備え、
前記制御部は、前記発電素子の発電量が増大し又は最大となるように、前記周波数変換部による周波数の変換を制御する、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（２０）１つの設置部位に、発電方式の異なる複数の発電素子を取り換え可能に設置する、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（２１）１つの設置部位に、発電方式の異なる複数の発電素子を重ねて取り外し可能に設置する、
上記（１１）に記載の画像表示装置。
（２２）前記画像表示部の表示光を利用して発電する発電素子をさらに備える、
上記（１）に記載の画像表示装置。
（２３）前記画像表示部は、表示光を伝播する導光板と、前記導光板内で表示光を反射させる偏向フィルターを備え、
前記発電素子は、前記偏光フィルターに内挿される、
上記（２２）に記載の画像表示装置。
（２４）前記画像表示部は、表示画像をカラー化又は色純度を向上するカラー・フィルターを備え、
前記発電素子は、前記カラー・フィルターに内挿される、
上記（２２）に記載の画像表示装置。
（２５）前記画像表示部は、表示画像をカラー化又は色純度を向上するカラー・フィルターを兼ねる発電素子を備える、
上記（２２）に記載の画像表示装置。
（２６）前記制御部は、前記発電素子の出力に基づいてセンシングを行なう、
上記（１）に記載の画像表示装置。
（２７）前記発電素子は、可視光並びに赤外線側に感度を持つ光電池からなり、
前記制御部は、前記発電素子の赤外線側の出力に基づいて人感センシングを行なう、
上記（１）に記載の画像表示装置。
（２８）画像表示部、又は前記画像表示部をユーザーの頭部又は顔部に装着する装着部のうち少なくとも一方に設置された発電素子の発電量を検出する検出ステップと、
発電量に基づいて前記画像表示部を備える画像表示装置を制御する制御ステップと、
を有する画像表示方法。
【符号の説明】
【０１７８】
１００…画像表示装置（透過型）
１０１Ｌ、１０１Ｒ…虚像光学部、１０２…支持体
１０３Ｌ、１０３Ｒ…マイクロフォン、１０４Ｌ、１０４Ｒ…表示パネル
３００…画像表示装置（没入型）
３０１Ｌ、３０１Ｒ…虚像光学部
３０３Ｌ、３０３Ｒ…マイクロフォン、３０４Ｌ、３０４Ｒ…表示パネル
３０５…眼幅調整機構
５０１…制御部、５０１Ａ…ＲＯＭ、５０１Ｂ…ＲＡＭ
５０２…入力操作部、５０３…リモコン受信部
５０４…姿勢・位置検出部、５０５…通信部、５０６…記憶部
５０７…画像処理部、５０８…表示駆動部
５０９…表示部、５１０…虚像光学部
５１１…状態検出部、５１２…外側カメラ
５１３…音声処理部、５１４…音声入出力部、５１６…環境センサー
６３０…フレーム、６３１…前面フレーム、６３２…側面フレーム
６３３…後面フレーム
８１０…発電素子部、８１１…発電素子、８１２…アクチュエーター
８２０…蓄電部、８２１…切替部、８２２…整流回路部
８２３…レギュレーター、８２４…蓄電素子
８３０…管理部
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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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１】
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【図３】
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【図６】
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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１９】
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