(57)【要約】【課題】潜水者の頭部又は顔面に取り付け可能に構成され、潜水者（使用者）が外界をシースルー可能な画像表示装置及び表示システムにおける表示画像の視認性を向上させる技術を提供する。【解決手段】ＬＥＤを用いた点光源と、点光源の光を変調して映像を生成するＬＣＤ１９と、ＬＣＤ１９で生成された映像を投影するＨＯＥ２１とを有する表示ユニット６を用いて画像表示装置を構成し、対物レンズ１４と表示ユニット６との間の間隙Ｓを密閉するようにして、表示ユニット６の接眼面に結露が発生するのを防止するようにした。【選択図】図４
2007127782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部又は顔面に装着され、該使用者が外界をシースルー可能な画像表示装置であって、
前記装着時に前記頭部又は顔面により支持される基体と、
被写体の光像を受光して光電変換動作を行う撮像体と、
空間変調器により点光源の光が変調されてなる画像を投影する投影光学系を含んで構成され、前記基体のうち前記使用者の眼球の近傍位置に設置された表示体と、
前記基体のうち前記表示体に対して対物側の位置に設置された対物レンズと、
前記対物レンズと前記表示体との間の間隙を密閉する密閉構造とを備え、
前記撮像体は、前記基体のうち前記装着時に両眼球の略中央位置に相当する部位に設置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記撮像体は、前記対物レンズに対して前記表示体と同じ側で、且つ、前記対物レンズを用いて形成される密閉空間に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記撮像体に撮像動作の開始及び／又は終了を指示するための指示部が前記基体の所定位置に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記撮像体が静止画の撮影動作を行う静止画撮影モードと、前記撮像体が動画の撮影動作を行う動画撮影モードとを切り替える入力を行うためのモード選択部と、
前記モード選択部により選択されたモードで前記撮像体の撮像動作を行わせる撮像制御部と
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
当該画像表示装置の使用者の潜水状態を検出する潜水状態検出部と、
前記潜水状態検出部による検出結果を前記表示体に表示させる表示制御部と
を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記潜水状態検出部による検出結果に基づいて、当該画像表示装置の使用者の潜水状態が適正であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部により前記使用者の潜水状態が不適正であると判断された場合に、その旨を前記使用者に報知する報知部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記表示制御部は、前記撮像体の撮像動作に係る情報と前記潜水状態検出部による検出結果と前記撮像体の撮像動作により得られた画像とを前記表示体の異なる表示位置に表示させることを特徴とする請求項５または６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記撮像体の撮像動作により得られた画像と、前記撮像動作が行われたタイミングで得られた前記潜水状態検出部による検出結果とを対応付けて記憶する記憶部を備えていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記装着時に前記使用者の身体に接触するとともに、音の生成源である電気信号に基づいて機械的振動に変換し該機械的振動を前記身体に伝搬することにより、前記使用者に前記音の認識を行わせる音出力部を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の画像表示装置と、
前記画像表示装置との間で前記撮像体及び表示体の動作制御に関連する通信を行う制御装置とを備えてなる表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜水者の頭部又は顔面に取り付け可能に構成され、潜水者（使用者）が外界をシースルー可能な画像表示装置及び表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、潜水者の頭部又は顔面に取り付け可能とされ、該潜水者（使用者）の眼球にその近傍位置で画像を提供する画像表示装置が下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１には、ボンベ内の空気の残量を検知するセンサと、潜水者の深度を検知するセンサと、潜水者が向いた方向の方位を検知するセンサと、潜水した周囲の水温を検知するセンサとを備えるとともに、前記各センサからの情報を表示する表示部を搭載した潜水用の水中ゴーグルが開示されている。また、この水中ゴーグルは、ハーフミラーを用いたシースルータイプのヘッドマウントディスプレイであり、海中風景と映像とを同時に視認できることが記載されている。
【特許文献１】特開平８−２６６６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の水中ゴーグルにおいては、光の透過率が比較的低いハーフミラーを採用しているため、潜水者の視界の中央部分に前記センサからの情報を表示することは、該情報や水中風景の視認性の低下を招来し、潜水者に違和感を与える虞があるとともに、潜水動作の障害になる可能性もある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、潜水者の頭部又は顔面に取り付け可能に構成され、潜水者（使用者）が外界をシースルー可能な画像表示装置及び表示システムにおける表示画像の視認性を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、使用者の頭部又は顔面に装着され、該使用者が外界をシースルー可能な画像表示装置であって、前記装着時に前記頭部又は顔面により支持される基体と、被写体の光像を受光して光電変換動作を行う撮像体と、空間変調器により点光源の光が変調されてなる画像を投影する投影光学系を含んで構成され、前記基体のうち前記使用者の眼球の近傍位置に設置された表示体と、前記基体のうち前記表示体に対して対物側の位置に設置された対物レンズと、前記対物レンズと前記表示体との間の間隙を密閉する密閉構造とを備え、前記撮像体は、前記基体のうち前記装着時に両眼球の略中央位置に相当する部位に設置されていることを特徴とするものである。
【０００７】
この発明によれば、使用者の眼球に画像を導く表示体として、点光源の光を変調して映像を生成する空間変調器で生成された映像を投影する投影光学系を含む表示体を採用したので、使用者に水中の風景も表示画像も明確に視認させることができる。また、対物レンズと前記表示体との間の間隙を密閉するようにしたので、該密閉空間が断熱空間となり、表示体の表面に結露が発生するのを防止することができる。さらに、基体のうち画像表示装置の装着時に両眼の略中央位置に相当する部位に撮像体を設置したので、撮像体の存在で視界が遮られるのを防止または抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記撮像体は、前記対物レンズに対して前記表示体と同じ側で、且つ、前記対物レンズを用いて形成される密閉空間に設置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明によれば、前記撮像体を前記対物レンズに対して前記表示体と同じ側で、且つ、前記対物レンズを用いて形成される密閉空間に設置したので、撮像体内に結露が発生するのを防止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像表示装置において、前記撮像体に撮像動作の開始及び／又は終了を指示するための指示部が前記基体の所定位置に設置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明によれば、前記撮像体に撮像動作の開始及び／又は終了を指示するための指示部を前記基体の所定位置に設置したので、潜水しながら前記指示を行うことができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記撮像体が静止画の撮影動作を行う静止画撮影モードと、前記撮像体が動画の撮影動作を行う動画撮影モードとを切り替える入力を行うためのモード選択部と、前記モード選択部により選択されたモードで前記撮像体の撮像動作を行わせる撮像制御部とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によれば、使用者は、静止画又は動画を得ることができるとともに、静止画撮影モードに設定するか動画撮影モードに設定するかを決定することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示装置において、当該画像表示装置の使用者の潜水状態を検出する潜水状態検出部と、前記潜水状態検出部による検出結果を前記表示体に表示させる表示制御部とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
この発明によれば、画像表示装置の使用者の潜水状態を検出し、この検出結果を前記表示体に表示させるようにしたので、前記使用者は、周囲の水中風景や環境を視認しながら、自らの潜水状態を確認することができる。なお、前記潜水状態として、前記使用者の周囲の水温、前記使用者が携行するタンク内の呼吸ガスの残量、前記呼吸ガスにおける酸素の混合割合、方位、水深及び潜水状態の累積時間等が一例として挙げられる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像表示装置において、前記潜水状態検出部による検出結果に基づいて、当該画像表示装置の使用者の潜水状態が適正であるか否かを判断する判断部と、前記判断部により前記使用者の潜水状態が不適正であると判断された場合に、その旨を前記使用者に報知する報知部とを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明によれば、潜水状態検出部による検出結果に基づいて、当該画像表示装置の使用者の潜水状態が適正であるか否かを判断する判断部と、前記判断部により前記使用者の潜水状態が不適正であると判断された場合に、その旨を前記使用者に報知する報知部とを備えたので、使用者に適正な潜水態様での潜水動作を促すことができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の画像表示装置において、前記表示制御部は、前記撮像体の撮像動作に係る情報と前記潜水状態検出部による検出結果と前記撮像体の撮像動作により得られた画像とを前記表示体の異なる表示位置に表示させることを特徴とするものである。
【００１９】
この発明によれば、撮像体の撮像動作に係る情報と潜水状態検出部による検出結果と撮像体の撮像動作により得られた画像とを表示体の異なる表示位置に表示するようにしたので、使用者は、表示内容を確実に区別して確認することができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項５ないし７のいずれかに記載の画像表示装置において、前記撮像体の撮像動作により得られた画像と、前記撮像動作が行われたタイミングで得られた前記潜水状態検出部による検出結果とを対応付けて記憶する記憶部を備えていることを特徴とするものである。
【００２１】
この発明によれば、前記撮像体の撮像動作により得られた画像と、前記撮像動作が行われたタイミングで得られた前記潜水状態検出部による検出結果とを対応付けて記憶する記憶部を備えたので、前記撮像体の撮像動作により得られた画像と前記潜水状態検出部による検出結果とを記録しておくことができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の画像表示装置において、前記装着時に前記使用者の身体に接触するとともに、音の生成源である電気信号に基づいて機械的振動に変換し該機械的振動を前記身体に伝搬することにより、前記使用者に前記音の認識を行わせる音出力部を備えることを特徴とするものである。
【００２３】
この発明によれば、画像表示装置の装着時に、該画像表示装置の使用者の身体に接触するとともに、音の生成源である電気信号に基づいて機械的振動に変換し該機械的振動を前記身体に伝搬することにより、前記使用者に前記音の認識を行わせる音出力部を備えたので、水中であっても使用者に音の認識を正確且つ確実に行わせることができる。なお、前記音出力部としては、例えば骨伝導スピーカが採用可能であり、この場合、画像表示装置の装着時に例えばこめかみに当接するように設置するとよい。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の画像表示装置と、請求項１ないし９のいずれかに記載の画像表示装置と、前記画像表示装置との間で前記撮像体及び表示体の動作制御に関連する通信を行う制御装置とを備えてなる表示システムである。
【００２５】
この発明によれば、請求項１ないし９のいずれかに記載の画像表示装置と、前記画像表示装置との間で前記撮像体及び表示体の動作制御に関連する通信を行う制御装置とを備えてなる表示システムを構成したので、画像表示装置における前記撮像体及び表示体の動作制御を遠隔で行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、水中の風景及び表示画像の両方の視認性が良好な画像表示装置を実現することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、撮像体内に結露が発生することに起因して撮像体が故障したり、撮像体内の光学系に水滴が付着することに起因して表示体に表示される画像がぼやけた画像となったりするのを防止することができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、潜水動作を行いながら水中風景の撮影を行うことができる。また、指示部を設置する位置（前記基体の所定位置）を工夫することにより、潜水動作中における水中風景の撮影動作を容易に行うことが可能となる。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、使用者は、静止画又は動画を得ることができるとともに、静止画撮影モードに設定するか動画撮影モードに設定するかを決定することができるため、画像表示装置の利便性を向上することができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、使用者は、安全を確認しながら周囲の水中風景や環境を観察することができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、使用者の安全な潜水動作を確保することができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、表示体の良好な視認性を確保することができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、前記撮像体の撮像動作により得られた画像と前記潜水状態検出部による検出結果とを記録しておくことができるため、例えば潜水終了後に、潜水中に撮影した画像を潜水状態検出部による検出結果と併せて確認することができ、画像表示装置の利便性を向上することができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明によれば、使用者は、水中であっても音の認識を正確且つ確実に行うことができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明によれば、画像表示装置の遠隔操作を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明に係る画像表示装置の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る画像表示装置の一実施形態の構成を示す一部破断した概観斜視図である。
【００３７】
図１に示すように、画像表示装置１は、当該画像表示装置１の使用者の顔面（頭部）に装着され、例えばスキューバダイビング等、水中での使用が可能な頭部装着型表示装置（ヘッドマウンテッドディスプレイ（ＨＭＤ））であって、フレーム２と、対物レンズ１４と、第１、第２透明基板３，４と、カメラユニット５と、表示ユニット６と、鼻カバー７と、装着ベルト８と、コントロールユニット２２とを有して構成されている。
【００３８】
フレーム２は、全体として略長方形状をなす枠部２ａと、該枠部２ａから所定長さだけ突出する延設部２ｂとを有する、例えば合成樹脂で構成された部材である。フレーム２は、前記基体に相当するものである。
【００３９】
枠部２ａは、第１、第２透明基板３，４、カメラユニット５、表示ユニット６及びコントロールユニット２２を支持する部位であり、該枠部２ａのうち長辺部２ａ−１が延びる方向をＸ軸、短辺部２ａ−２が延びる方向をＹ軸、長辺部２ａ−１及び短辺部２ａ−２にそれぞれ直交する方向をＺ軸とする３次元座標系を設定したとき、枠部２ａは、前記長辺部２ａ−１の中央位置を中心としてＸ軸方向に線対称の形状をなし、使用者が該画像表示装置１を適正に装着したときには、左右両方の眼球の周囲に位置するように形成されている。なお、下側に位置する長辺部２ａ−１の中央部分には、鼻との接触を回避するように三角形状の凹部が形成されており、この凹部に鼻カバー７が取り付けられている。
【００４０】
また、枠部２ａには、図２に示すように、該枠部２ａの形状に対応する形状を有した対物レンズ１４が、枠部２ａにより囲まれるスペース内に配置される部材の中で最も対物側の位置に設置されている。
【００４１】
枠部２ａのうち上側に位置する長辺部２ａ−１の中央位置にはカメラユニット５が取り付けられており、また、該長辺部２ａ−１の角部には、前記カメラユニット５の撮像動作に係る指示を入力するためのシャッターボタン１５が取り付けられている。このように、カメラユニット５を、上側に位置する長辺部２ａ−１の中央位置に設置することにより、カメラユニット５の存在によって使用者の視界が遮られるのをできるだけ防止することができる。シャッターボタン１５は、前記指示部の一例である。
【００４２】
カメラユニット５は、使用者の眼前の被写体を撮影するものであり、図３に示すような構成を有する。図３は、図１のＡ−Ａ線からみた、カメラユニット５の内部構成を示すＹ−Ｚ平断面図である。カメラユニット５は、前記撮像体の一例である。
【００４３】
図３に示すように、カメラユニット５は、筒状の筐体１０内にズームレンズ光学系を光軸上に配置してなる撮影光学系１０と、該撮影光学系１０により導かれた被写体の光像を撮像（光電変換）する撮像素子１１と、撮像素子１１を支持する撮像素子基板１２と、撮像素子１１の撮像動作により得られる画素信号をコントロールユニット２２に送信するためのケーブル１３とを有して構成されている。
【００４４】
筐体９は、枠部２ａのうち上側に位置する長辺部２ａ−１の中央位置に取り付けられており、撮影光学系１０は、その光軸がＺ軸に平行となるように前記筐体９内に設置されている。撮影光学系１０を構成するレンズユニット１１の変倍レンズ群及びフォーカスレンズ群は、図略のモータにより光軸方向に駆動可能に構成されており、変倍レンズ群が光軸方向に駆動されたときには表示倍率が変更され、フォーカスレンズ群が光軸方向に駆動されたときには焦点調節が行われる。
【００４５】
撮像素子１１は、前記撮影光学系１０により結像された被写体光像の光量に応じて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各成分の画像信号に光電変換するものである。撮像素子１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）が２次元的に配置されたエリアセンサの各ＣＣＤの表面に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた、所謂ベイヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリアセンサで構成されている。なお、撮像素子１１としては、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＶＭＩＳイメージセンサ等が採用可能である。
【００４６】
カメラユニット５の内部は、筐体９と対物レンズ１４とにより密閉されている。これにより、画像表示装置１の使用者の体温と水温との温度差による結露がカメラユニット５内に発生し、これに起因して、撮影光学系１０への水滴の付着による光学特性の変化や前記撮像素子１１等の故障が発生するのを防止することができる。
【００４７】
シャッターボタン１５は、途中まで押し込む半押し操作と完全に押し切る全押し操作との２段階で押圧操作されるボタンであり、主に露光制御のタイミングを指示するためのものである。画像表示装置１は、静止画を撮影する静止画撮影モードと、動画を撮影する動画撮影モードとを有し、静止画撮影モードにおいては、シャッターボタン１５の半押し操作が行われることで、露出制御値（シャッタースピード及び絞り値）等の設定が行われる撮像待機状態に設定され、全押し操作が行われることで、後述する外部記憶部４１（図７参照）に記録する被写体の光学像が決定される。なお、シャッターボタン１５の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン１５の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。また、動画撮影モードにおいては、シャッターボタン１５の全押し操作が行われることで記録用露光動作が開始され、周期的に画素データが取り出されて該画素データにより画像が生成され、再度全押し操作が行われることで、その記録用露光動作が停止する。静止画撮影モード及び動画撮影モードのモード選択は、コントロールユニット２２に備えられるモード設定スイッチ４９（図７参照）により手動で行えるようになっている。
【００４８】
枠部２ａには、対物レンズ１４の接眼側において、第１、第２透明基板３，４が左右の眼球にそれぞれ対応するようにＸ軸方向に並んで取り付けられている。第１、第２透明基板３，４は、ガラスや透明樹脂等の透明部材からなるＵ字形状で略平板状のプリズムである。後述するように、第１、第２透明基板３，４により囲まれて形成されるスペースに表示ユニット６の後述するプリズム２０等が嵌め込まれている。
【００４９】
表示ユニット６は、カメラユニット５で撮影した画像（映像）を表示し眼球に提供するものである。図４は、図１の矢印Ｂ−Ｂ線からみたＹ−Ｚ平断面図であり、主に表示ユニット６の内部構成を示している。表示ユニット６は、前記表示体の一例である。
【００５０】
図４に示すように、表示ユニット６は、筐体部１６と、光源部（Light Emitting Diode）１７と、コリメータレンズ１８と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１９と、プリズム２０と、ＨＯＥ（Holographic Optical Element）２１とを有して構成されており、光源部１７、コリメータレンズ１８、ＬＣＤ１９、プリズム２０及びＨＯＥ２１は、それぞれ左右両眼に対応して備えられている。光源部１７、コリメータレンズ１８及びＬＣＤ１９は筐体部１６に内蔵され、該筐体部１６がプリズム２０の上端部において上斜め前方（図４では右斜め上方向）に突出する態様で取り付けられている。
【００５１】
光源部１７は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の参照光と同じ波長を含む白色発光ダイオード（ＬＥＤ）である。コリメータレンズ１８は、光源部１７の光をほぼ平行光にしてＬＣＤ１９に投光するものである。ＬＣＤ１９は、カメラユニット５の画像信号に基づき映像を生成するものであり、例えば透過型の液晶表示パネルである。ＬＣＤ１９は、前記空間変調器に相当するものである。
【００５２】
プリズム２０は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、ＬＣＤ１９からの光を内部で複数回の反射を行わせるものである。プリズム２０の上端部は、ＬＣＤ１９からの光の大部分を内部に採光できるように、上方に向かってより肉厚となるように前面側が楔形状に形成された肉厚部２０ａが形成されている。
【００５３】
また、プリズム２０の下端部には、テーパ面２０ｂが形成されており、プリズム２０は、前述したように第１、第２透明基板３，４により囲まれて形成されるスペースに嵌め込まれ、且つ、プリズム２０の表裏面が第１、第２透明基板３，４の表裏面に対して面一となるように、第１、第２透明基板３，４に形成されたテーパ面２ａ，３ａに対しＨＯＥ２１を介して接合（例えば接着）されている。これにより、プリズム２０は、第１、第２透明基板３，４と一枚の板状に一体化されている。
【００５４】
ＨＯＥ２１は、光学的に軸非対称な所謂自由曲面で構成されて正のパワーを有する体積位相型のホログラム光学素子であり、プリズム２０の下端部において所定の傾斜角を有して支持されている。ＨＯＥ２１は、プリズム２０により導光された光が照射されることにより、光の干渉現象を用いてホログラム映像を眼球に提供する。
【００５５】
表示ユニット６は、フレーム２の上方に位置する長辺部２ａ−１に形成された嵌合穴Ｈに嵌め込まれ、筐体部１６が前記長辺部２ａ−１から上方に突出した状態で、上下に位置する長辺部２ａ−１に固定されている。また、対物レンズ１４は、プリズム２０及び第１透明基板３又は第２透明基板４により構成される板面に対して略平行な状態で、且つ板面から所定の間隙Ｓを介して対物側に設置されており、その上部は、前記嵌合穴Ｈから上方に突出するとともに、その上縁部は、筐体１６に取り付けられている。
【００５６】
さらに、前記間隙Ｓは、窒素ガスが充填された状態でフレーム２及び筐体部１６により密閉されている。これにより、当該画像表示装置１の使用者の体温と水温との温度差に起因して、プリズム２０や第１透明基板３又は第２透明基板４の表面に結露が発生するのを防止することができるため、使用者の良好な視認性を確保することができる。
【００５７】
以上のような構成を有する表示ユニット６においては、光源部１７から射出された光は、コリメータレンズ１８によりほぼ平行光になってＬＣＤ１９を照明し、この照明によりＬＣＤ１９で生成された被写体光は、プリズム２０内で複数回の全反射を行った後、ＨＯＥ２１により回折し虚像として使用者の眼球に導かれる。
【００５８】
さらに、プリズム２０は、前方から入射する光を使用者の眼球に導くようになっている。これにより、使用者は、外界（前方の被写体）をシースルー可能となり、カメラユニット５により撮影された画像（映像）を外界（前方の被写体）と重畳して視認することとなる。
【００５９】
なお、第１、第２透明基板３，４に形成されたテーパ面３ａ，４ａは、プリズム２０のテーパ面２０ｂでの光の屈折をキャンセル（相殺）する、すなわち、テーパ面２０ｂにおけるプリズム効果により矢印Ｗ側からの光が上方に屈曲するのを防止するため、使用者は、プリズム２０、第１、第２透明基板３，４及びＨＯＥ２１を通して、外界光を歪むことなく観察することができる。
【００６０】
ところで、スキューバダイビング等の潜水動作にあっては、適正な潜水態様で潜水動作が行われない場合、例えば、水中での高圧の環境に長時間暴露された後で急激に浮上（速いスピードで浮上）したり、一定以上の水深まで潜水したり、あるいは潜水者（画像表示装置の使用者）が携行する呼吸用ガスタンク内の酸素の分圧が一定以上であったりすると、使用者の体に様々な異変や症状が発生する。
【００６１】
そこで、本実施形態では、潜水者の潜水状態に関連する情報を表示ユニット６に表示することで、潜水者に注意を視覚的に促したり、適正な潜水状態の指示を視覚的に行ったりするようにしている。表示ユニット６により表示される画面の一例を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００６２】
図５（ａ）に示す画面は、潜水者の周囲の水温を表示する水温表示部２３、潜水者が携行する呼吸用ガスタンク内の呼吸用ガスの残量（タンク内残量）を表示するガス残量表示部２４、前記呼吸用ガスタンク内の酸素の分圧（酸素混合割合）を表示する分圧表示部２５、方位を表示する方位表示部２６、潜水者の現在の位置に相当する水深を表示する水深表示部２７、潜水状態の累積時間を表示する潜水累積時間表示部２８、潜水者が浮上動作を行う際の浮上ピッチ（一定の距離の浮上動作と一定時間の浮上停止とを交互に行いながら水面まで浮上する際の前記一定の距離）を表示する浮上ピッチ表示部２９を所定位置にそれぞれ有する画面である。前記各部２３〜２９に表示される情報は、後述する各種のセンサにより取得される。なお、浮上ピッチ表示部２９は、潜水動作に起因して体内に形成される気泡（マイクロバルブ）の排出量が浮上の態様によって異なり、このマイクロバルブの排出態様によっては身体に異変を来たす虞があることから、このマイクロバルブの体外への排出量を調整するために設けられたものであり、図５（ａ）に示す画面における浮上ピッチ表示部２９には、停止を行う必要がない旨の「ＮＯ  ＳＴＯＰ」が表示されている。
【００６３】
図５（ｂ）に示す画面は、図５（ａ）に示す画面の表示内容に加えて、潜水者の浮上スピードを、適正値を１００％と表した場合の値（浮上スピード割合）を表示する浮上スピード割合表示部３０を有する画面である。なお、浮上スピードが１００％を超えた場合には、その表示色の変更や点滅表示が行われる。図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す画面の表示内容に加えて、カメラユニット５で撮影した静止画または動画を表示する画像表示部３１と、撮影動作に関連する情報（例えば画像サイズ、電池残容量、撮影可能枚数等）を表示する撮影情報表示部３２とを有する画面である。画像表示部３１及び撮影情報表示部３２は、例えば撮影動作中又は撮影動作の終了後において、前記各表示部２３〜２９とは重畳しないように他の位置に設けられる。これにより、画像表示装置の使用者は、各情報や画像を確実に視認することができる。
【００６４】
図１に戻り、前記延設部２ｂは、各短辺部２ａ−２の適所からＺ軸方向に突出して形成されており、図６に示すように、一方の延設部２ｂにおける内壁面適所には骨伝導スピーカ３３が設置されている。骨伝導スピーカ３３は、音の生成源となる電気信号が与えられると機械的な振動を生成する例えばバイモルフ等の圧電振動板を有し、この圧電振動板により出力される振動を頭骨等に伝搬させることにより、画像表示装置１の使用者に音を認識させるものであり、本実施形態では、画像表示装置１の装着時に使用者のこめかみ部分に当接するように構成されている。
【００６５】
骨伝導スピーカ３３からは、例えば浮上スピード等、適正な潜水動作を使用者に行わせる指示を行ったり注意を促したりするための音が出力される。なお、使用者に音声を伝えるものとしては、前記骨伝導スピーカ３３に限らず、肉伝導スピーカでもよい。
【００６６】
他方の延設部２ｂにおける該壁面適所には、カメラユニット５及び表示ユニット６の動作を制御するコントロールユニット２２が設置されている。コントロールユニット２２の構成については後述する。
【００６７】
鼻カバー７は、画像表示装置１の装着時に該画像表示装置１で覆われた部分に水が浸入するのを抑制又は防止するためのものであり、画像表示装置１と頬の上部との隙間を埋めるとともに鼻全体を覆うように変形可能なゴムやシリコン等の合成樹脂により形成され、フレーム２の下側に位置する長辺部２ａ−１（前記凹部を含む）に取り付けられている。
【００６８】
装着ベルト８は、各端部がフレーム２の延設部２ｂに取り付けられた、伸縮性を有する例えばゴム等の合成樹脂からなる部材であり、該画像表示装置１の使用時には、使用者の側頭部及び後頭部に密着することにより、フレーム２を使用者の顔面の所定位置に固定させるためのものである。装着ベルト８内には、カメラユニット５、シャッターボタン１５及び表示ユニット６とコントロールユニット２２との間で通信を行うためのケーブル（図示せず）が内蔵されており、これにより、画像表示装置１の装着時にケーブルが潜水動作の障害となるのを防止することができる。
【００６９】
図７は、画像表示装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
【００７０】
図７に示すように、画像表示装置１は、前述したように、カメラユニット５と、表示ユニット６と、骨伝導スピーカ３３と、コントロールユニット２２とを有し、コントロールユニット２２には、撮影制御回路３４と、表示制御回路３５と、音声出力回路３６と、潜水状態検出部３７と、Ａ／Ｄ変換部３８と、入力操作部３９と、電源部４０と、外部記憶部４１と、制御部４２とが搭載されている。
【００７１】
カメラユニット５は、図１、図３に示すカメラユニット５に相当するものであり、画像表示装置１を装着した使用者の眼前の被写体を撮影するものである。表示ユニット６は、図４に示す表示ユニット６に相当するものであり、潜水中である当該画像表示装置の使用者の潜水状態に関連する情報や、カメラユニット５により撮影した画像を表示するものである。骨伝導スピーカ３３は、図６に示す骨伝導スピーカ３３に相当するものであり、主に、前記使用者の潜水方法が適正でない場合に、適正な潜水方法に導くための指示等を与える音声を出力するものである。骨伝導スピーカ３３は、前記音出力部の一例であり、また、前記報知部を構成するものである。
【００７２】
撮影制御回路３４は、制御部４２からの指示にしたがって、カメラユニット５内の撮像素子の動作を制御するものである。すなわち、撮影制御回路３４は、静止画撮影モードの設定時においてシャッターボタン１５が半押しされたときには、所定の周期で撮像素子１１に撮像動作を行わせ、全押し操作が行われることで、撮影待機状態で制御部４２により設定された露出制御値で前記撮像素子１１に撮像動作を行わせる。また、撮影制御回路３４は、動画撮影モードの設定時には、シャッターボタン１５の１度目の全押し操作により、予め設定された露出制御値で前記撮像素子１１に撮像動作を所定の周期で行わせ、再度シャッターボタン１５が全押しされると、その撮像動作を停止させる。
【００７３】
表示制御回路３５は、制御部４２で各種の画像処理後の画像信号や表示ユニット６のＬＥＤの輝度信号等に各種の補正処理を施し、この補正処理後の信号を表示ユニット６に出力するものである。
【００７４】
音声出力回路３６は、制御部４２から指示された音声出力内容にしたがって音信号を生成し、骨伝導スピーカ３３に音を出力させるものである。
【００７５】
潜水状態検出部３７は、画像表示装置の使用者の潜水動作に関連する情報を検出するためのものであり、画像表示装置の使用者が潜水しているときの該使用者の周囲の水温を検出する水温センサ４３、前記使用者の現在位置に相当する水深を検出する水深センサ４４、方位を検出する方位センサ４５、画像表示装置１の使用者が携行する図略のガスタンク内の空気圧を検出する空気圧センサ４６等を含む。潜水状態検出部３７の各種検出信号は制御部４２に出力される。なお、コントロールユニット２２は、前記ガスタンクと接続するための接続バルブ４７を備えており、空気圧センサ４６は、前記接続バルブ４７を介してガスタンク内の空気圧を検出する。
【００７６】
Ａ／Ｄ変換部３８は、潜水状態検出部３７から出力される各種検出信号を、複数のビット（例えば１０ビット）からなるデジタル信号にそれぞれ変換するものである。
【００７７】
入力操作部３９は、画像表示装置１の主電源をオンオフするための電源ボタン４８、前述のシャッターボタン１５、静止画撮影モードと動画撮影モードとのモード切換えを行うためのモード設定スイッチ４９を含むものであり、これらの操作情報を制御部４２に入力するものである。モード設定スイッチ４９は、前記モード選択部の一例である。
【００７８】
電源部４０は、前記電源ボタン４８に対するオンオフ操作に応じて、撮影制御回路３４、表示制御回路３５、音声出力回路３６及び制御部４２への電力の供給及び停止を行うものであり、電池等を含むものである。
【００７９】
外部記憶部４１は、ハードディスク、ＵＳＢメモリ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等からなり、制御部４２により生成された撮影画像を、その撮影画像の撮影動作が行われたタイミングで得られた潜水状態検出部３７による検出結果（例えば前記タイミングにおける使用者の位置（水深）やその周囲の水温等）と対応付けて記憶するものである。外部記憶部４１は、前記記憶部の一例である。
【００８０】
制御部４２は、各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理などのデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）を含む記憶部５４及び上記制御プログラム等を記憶部５４（ＲＯＭ）から読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、入力操作部３９からの操作信号に基づいて、カメラユニット５の撮像動作や表示ユニット６の表示動作の制御を行うものである。
【００８１】
また、制御部４２は、機能的に、撮影指示部５０と、判断部５１と、表示内容指示部５２と、音声出力内容指示部５３と、記憶部５４とを有する。
【００８２】
撮影指示部５０は、入力操作部３９からの操作信号に基づいて、カメラユニット５による撮像動作の内容（例えば静止画撮影／動画撮影の撮影パターンや、シャッタースピード等）を前記撮影制御回路３４に指示するものである。撮影指示部５０は、前記撮像制御部を構成するものである。
【００８３】
判断部５１は、前記潜水状態検出部３７により検出された内容と、前記記憶部５４に予め記憶された、適切な潜水状態に係るデータとを比較することにより、画像表示装置１を装着した使用者の潜水状態の適否を判断するものである。
【００８４】
表示内容指示部５２は、表示ユニット６により出力させる表示画像の内容を前記表示制御回路３５に指示するものである。音声出力内容指示部５３は、骨伝導スピーカ３３により出力させる音声の内容を前記音声出力回路３６に指示するものである。
【００８５】
また、表示内容指示部５２及び音声出力内容指示部５３は、前記報知部としての機能を有しており、前記判断部５１により前記使用者の潜水状態が不適切であると判断された場合には、表示内容指示部５２は、潜水状態を判断する各種項目（例えば浮上スピードや潜水累積時間等）の中で不適切な状態が発生している項目について、例えば点滅表示、表示色の変更或いは表示サイズの拡大など表示態様を変える指示を前記表示制御回路３５に対して行い、また、音声出力内容指示部５３は、画像表示装置１の使用者に注意を促したり、適切な潜水態様に導いたりするための音を出力する指示を音声出力回路３６に対して行う。表示内容指示部５２は、表示制御部を構成するものである。
【００８６】
記憶部５４は、前記制御プログラム等の他に、前記水温、水深、空気圧等の各項目に関して、判断部５１による判断処理に用いられる前述の適切な潜水状態に係るデータを記憶するものである。
【００８７】
次に、画像表示装置１における処理について、図８に示すフローチャートに基づき説明する。なお、図８に示すフローチャートは、静止画撮影モードにおける処理を示している。
【００８８】
図８に示すように、画像表示装置１の主電源がオンされると（ステップ♯１でＹＥＳ）、制御部４２は、潜水状態検出部３７に検出動作を行わせ、該潜水状態検出部３７により検出された各種検出情報を表示ユニット６に表示させる（ステップ♯２）。シャッターボタン１５により撮影の指示が行われるまでステップ♯２の処理を繰り返し実行し（ステップ♯３でＮＯ）、シャッターボタン１５により撮影の指示が行われると（ステップ３でＹＥＳ）、制御部４２は、カメラユニット７（撮像素子１１）に撮像動作を実行させる（ステップ♯２）。そして、制御部４２は、カメラユニット５から撮影画像を受け取ると（ステップ♯５でＹＥＳ）、所定の画像処理を施した後、その画像処理後の画像を表示ユニット６に表示させる（ステップ♯６）。
【００８９】
画像表示装置１の主電源がオフされるまでステップ♯２〜♯７の処理を繰り返し実行する（ステップ♯７でＮＯ）。なお、制御部４２は、画像表示装置１の主電源がオフされるまでの間に、使用者の潜水状態が不適切なものであることが判明した場合には、表示ユニット６や骨伝導スピーカ３３を用いて、該使用者に警告等の報知を行う。そして、画像表示装置１の主電源がオンされると（ステップ♯７でＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【００９０】
以上のように、ＬＥＤを用いた点光源と、点光源の光を変調して映像を生成するＬＣＤ１９と、ＬＣＤ１９で生成された映像を投影するＨＯＥ２１とを有する表示ユニット６を用いて画像表示装置１を構成したので、表示ユニット６による表示画像及び水中の風景の両方を明確に視認することができ、視認性の良好な画像表示装置１を構成することができる。
【００９１】
また、対物レンズ１４と表示ユニット６との間の間隙Ｓを密閉するようにしたので、表示ユニット６の接眼面に結露が発生するのを防止することができる。
【００９２】
また、カメラユニット５を、対物レンズ４に対して表示ユニット６と同じ側に設置し、且つ上側に位置する長辺部２ａ−１の中央位置に設置したので、カメラユニット５の存在によって使用者の視界が遮られるのをできるだけ防止することができる。
【００９３】
また、静止画撮影と動画撮影とを実行できるようにし、静止画撮影と動画撮影とを手動で切り替えるためのモード設定スイッチ４９を備えたので、静止画撮影モードに設定するか動画撮影モードに設定するかを使用者が決定することができ、画像表示装置１の利便性を向上することができるとともに、使用者は、所望の画像を得ることができる。
【００９４】
また、シャッターボタン１５を長辺部２ａ−１の角部に取り付けたので、潜水しながらでも容易に撮影を行うことができる。なお、図１では、使用者の多くが右利きであることを想定して、長辺部２ａ−１に向かって左側に位置する角部に取り付けた形態を示しているが、これに限らず、左利きの使用者に対して長辺部２ａ−１に向かって右側に位置する角部に取り付けた画像表示装置１を構成してもよい。
【００９５】
また、画像表示装置１の使用者の潜水状態を潜水状態検出部３７により検出するようにし、この検出結果を表示ユニット６に表示するようにしたので、使用者に対し適正な潜水態様の指示や注意を視覚的に行うことができるとともに、前記使用者は、自らの潜水状態を確認しながら周囲の水中風景や環境を観察することができる。
【００９６】
また、カメラユニット５で撮影した静止画または動画と、撮影動作に関連する情報（例えば画像サイズ、電池残容量、撮影可能枚数等）と、使用者の潜水状態に関する情報とを、互いに重畳しないように異なる表示位置に表示するようにしたので、画像表示装置１の使用者は、各情報や画像を確実に区別して視認することができる。
【００９７】
また、撮影画像の撮影動作が行われたタイミングで得られた潜水状態検出部３７による検出結果（例えば前記タイミングにおける使用者の位置（水深）やその周囲の水温等）と対応付けて記憶するようにしたので、例えば潜水終了後に、潜水中に撮影した画像を自らの潜水状態と併せて確認することができ、画像表示装置１の利便性を向上することができる。
【００９８】
また、骨伝導スピーカ３３を設置したので、水中であっても使用者に音の認識を正確且つ確実に行わせることができ、適正な潜水態様の指示や注意を聴覚的に行うことができる。また、前述のように視覚的な報知形態のみの場合に比して、使用者の意識や集中力が表示ユニット６の表示内容に偏ったり、表示ユニット６の表示内容の見間違えによる誤認識が発生したりするのを防止又は抑制することができる。
【００９９】
本件は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の形態［１］，［２］に説明する変形形態も含むものである。
【０１００】
［１］本件は、コントロールユニット２２が一体化された画像表示装置１に限らず、コントロールユニット２２内の前記各回路３４〜３６、外部記憶部４１及び制御部４２等がダイビングコンピュータ等の制御装置に搭載され、この制御装置と、カメラユニット５、表示ユニット６及び骨伝導スピーカ３３を搭載した画像表示装置とからなる画像表示システムも含むものである。
【０１０１】
［２］前記各実施形態の画像表示装置は、両眼球にそれぞれ画像を提供するものであるが、表示ユニット６のうちいずれか一方のみを設置して、片側の眼球に画像を提供するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る画像表示装置の一実施形態の構成を示す一部破断した概観斜視図である。
【図２】対物レンズの構成を示す外観斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線からみた、カメラユニットの内部構成を示すＹ−Ｚ平断面図である。
【図４】図１の矢印Ｂ−Ｂ線からみたＹ−Ｚ平断面図である。
【図５】表示ユニットにより表示される画面の一例を示す図である。
【図６】骨伝導スピーカの外観図である。
【図７】画像表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図８】画像表示装置において行われる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
２      フレーム
２ａ    枠部
２ａ−１  長辺部
２ａ−２  短辺部
３，４  第１、第２透明基板
５      カメラユニット
６      表示ユニット
９      筐体
１０    撮影光学系
１１    撮像素子
１４    対物レンズ
１５    シャッターボタン
１６    筐体部
１７    光源部
１８    コリメータレンズ
１９    ＬＣＤ
２０    プリズム
２１    ＨＯＥ
２２    コントロールユニット
２３    水温表示部
２４    ガス残量表示部
２５    分圧表示部
２６    方位表示部
２７    水深表示部
２８    潜水累積時間表示部
２９    浮上ピッチ表示部
３０    浮上スピード割合表示部
３１    画像表示部
３２    撮影情報表示部
３３    骨伝導スピーカ
３４    撮影制御回路
３５    表示制御回路
３６    音声出力回路
３７    潜水状態検出部
３９    入力操作部
４１    外部記憶部
４２    制御部
４３    水温センサ
４４    水深センサ
４５    方位センサ
４６    空気圧センサ
４８    電源ボタン
４９    モード設定スイッチ
５０    撮影指示部
５１    判断部
５２    表示内容指示部
５３    音声出力内容指示部
５４    記憶部
【図１】
2007127782.tif 000003
【図２】
2007127782.tif 000004
【図３】
2007127782.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2007127782.tif 000008
【図７】
2007127782.tif 000009
【図８】
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