(57)【要約】【課題】使用者の視線方向付近の明るさが他の領域の明るさと異なっているような場合でも、使用者に対して視認性のよい映像を表示することができる透過型映像表示装置を提供する。【解決手段】透過型映像表示装置１は、映像を表示する映像表示部９と、映像を使用者の眼に導く光学部１２と、外光の透過率を可変し、使用者の眼に達する外光の光強度を調整する調光フィルタ６と、使用者の眼の瞳孔を撮像する瞳孔撮像カメラ７と、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて瞳孔の瞳孔径を算出し、算出した瞳孔径の値に基づいて、調光フィルタ６の透過率と映像表示部９の映像の光強度をそれぞ調整する制御部１３とを有している。【選択図】図４
2017097098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する映像表示部と、
前記映像を使用者の眼に導く光学手段と、
外光の透過率を可変し、前記使用者の眼に達する外光の光強度を調整する調光フィルタと、
前記使用者の眼の瞳孔を撮像する瞳孔撮像手段と、
前記瞳孔撮像手段からの撮像信号に基づいて前記瞳孔の瞳孔径を算出し、算出した瞳孔径の値に基づいて、前記調光フィルタの透過率と前記映像表示部の映像の光強度をそれぞれ調整する制御部と、を有することを特徴とする透過型映像表示装置。
【請求項２】
外光の光強度に対応した前記瞳孔径の値に応じた、前記調光フィルタの透過率の値と前記映像表示部の映像の光強度の値が設定された調整テーブルが予め記憶されており、
前記制御部は、前記算出した瞳孔径の値と前記調整テーブルに基づき、前記調光フィルタの透過率と前記映像表示部の映像の光強度をそれぞれ多段階で調整することを特徴とする請求項１に記載の透過型映像表示装置。
【請求項３】
前記調整テーブルにおける前記調光フィルタの透過率（Ｔ）は、下記の式（１）で算出される透過率の値であることを特徴とする請求項２に記載の透過型映像表示装置。
Ｔ＝（Ｂ×ｋ）／（Ｄ×Ａ）  …式（１）
ただし、Ｂ：映像表示部の映像の光強度、ｋ：映像係数、Ａ：透過型表示装置の外光入射面での外光の眼線での光強度、
上記の式（１）において、
Ｄ＝−ｌｏｇ（（Ｌｍａｘ−Ｌ０）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ））
ただし、Ｌｍａｘ：映像の見やすさレベルの最大値、Ｌｍｉｎ：映像の見やすさレベルの最小値、Ｌ０：映像の見やすさレベルの閾値
Ａ＝ｅｘｐ（−（ｄ−Ｋ１）／Ｋ２）
ただし、ｄ：瞳孔径（ｍｍ）、Ｋ１：眼（瞳）の色により決まる係数、Ｋ２：年齢により決まる係数
【請求項４】
前記制御部は、前記式（１）に基づいて、前記瞳孔撮像手段からの撮像信号に基づいて算出した瞳孔径の値に応じた前記調整テーブルを随時作成し、作成された前記調整テーブルに基づいて、映像の見やすさレベルが閾値以上となるように、前記調光フィルタの透過率と前記映像表示部の映像の光強度をそれぞれ調整することを特徴とする請求項３に記載の透過型映像表示装置。
【請求項５】
前記調光フィルタに駆動電圧を供給する電源と、前記映像表示部に駆動電圧を供給する電源は、同一の電源によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の透過型映像表示装置。
【請求項６】
前記調光フィルタは、エレクトロクロミック素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の透過型映像表示装置。
【請求項７】
前記調光フィルタは、着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の透過型映像表示装置。
【請求項８】
前記透過型映像表示装置は、使用者の頭部に装着されて、前記調光フィルタを通して外界からの光を使用者の眼に入射させて、前記光学手段を介して使用者の眼に導かれる前記映像を外界の像に重ねて表示する頭部装着型の表示装置であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の透過型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、使用者の頭部に装着された状態で、映像表示部に表示された映像の光と外界からの光とを使用者の眼に導いて、前記映像を外界の像に重ねて表示する透過型映像表示装置（所謂、透過型ヘッドマウントディスプレイ（透過型ＨＭＤ））が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の透過型映像表示装置（眼鏡型視覚装置）には、前記映像を使用者の眼側に反射させるとともに外界からの光を透過させる偏光ビームスプリッタの前方側に、光の透過率が可変な減光シャッタ（エレクトロクロミック素子）が設けられている。そして、使用者によるスイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作によって、外部環境が明るいときは減光シャッタの透過率を下げ、外部環境が暗いときは減光シャッタの透過率を上げて、明瞭な映像を見ることができるようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、外部環境の明るさに応じて減光シャッタの透過率を調整する構成では、使用者の視線方向付近の明るさが他の領域の明るさと異なっている場合には、減光シャッタの透過率を適切に調整できずに、使用者に対して視認性のよい映像を表示することができなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、使用者の視線方向付近の明るさが他の領域の明るさと異なっているような場合でも、使用者に対して視認性のよい映像を表示することができる透過型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために本発明に係る透過型映像表示装置は、映像を表示する映像表示部と、前記映像を使用者の眼に導く光学手段と、外光の透過率を可変し、前記使用者の眼に達する外光の光強度を調整する調光フィルタと、前記使用者の眼の瞳孔を撮像する瞳孔撮像手段と、前記瞳孔撮像手段からの撮像信号に基づいて前記瞳孔の瞳孔径を算出し、算出した瞳孔径の値に基づいて、前記調光フィルタの透過率と前記映像表示部の映像の光強度をそれぞれ調整する制御部と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る透過型映像表示装置によれば、算出した使用者の瞳孔径の値に基づいて調光フィルタの透過率と映像表示部の映像の光強度をそれぞれ制御するによって、外光の光強度の変化だけでなく、使用者の視線方向付近の明るさが変化した場合でも、使用者に対して視認性のよい映像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る透過型映像表示装置の外観を示す斜視図。
【図２】透過型映像表示装置を使用者が装着した状態を示す側面図。
【図３】透過型映像表示装置を使用者が装着した状態を示す平面図。
【図４】透過型映像表示装置の構造を示す概略図。
【図５】調光フィルタの構造を示す概略断面図。
【図６】（ａ）は、左眼用の導光板の左下端付近に瞳孔撮像カメラを配置した状態を示す図、（ｂ）は、右眼用の導光板の右上端付近に瞳孔撮像カメラを配置した状態を示す図。
【図７】制御部の構成を示す図。
【図８】外光の光強度、透過光の光強度、及び映像の光強度の関係について説明した図。
【図９】調光フィルタの透過率を変化させたときの、映像の光強度と映像の見やすさレベルの関係の一例を示した図。
【図１０】調光フィルタの透過率を変化させたときの、光強度比と映像の見やすさレベルの関係の一例を示した図。
【図１１】文字画像と写真画像を表示したときの、光強度比と映像の見やすさレベルの関係の一例を示した図。
【図１２】全面白ベタ画像を表示したときの、光源の駆動電圧と眼前での映像照度の関係の一例を示した図。
【図１３】眼の瞳孔径と外光照度の関係の一例を示した図。
【図１４】主制御部の記憶部に予め記憶された調整テーブルの一例を示した図。
【図１５】調光フィルタの駆動電圧と調光フィルタの透過率の関係の一例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る透過型映像表示装置の外観を示す斜視図、図２は、使用者（ユーザ）がこの透過型映像表示装置を装着した状態を示した側面図、図３は、使用者がこの透過型映像表示装置を装着した状態を示した平面図である。本実施形態に係る透過型映像表示装置は、眼鏡形状の外観を有する頭部装着型の表示装置（透過型ヘッドマウントディスプレイ）である。
【００１０】
図１〜図３に示すように、この透過型映像表示装置１は、連結部材２の両側に接続された一対の装置前面部３ａと、各装置前面部３ａの両側に接続された一対のテンプル３ｂとで構成されており、通常の眼鏡と同様に、テンプル３ｂのテンプル後部３ｂ１を使用者の頭部Ｈの側面（耳付近）に装着することで、装置前面部３ａが使用者の両眼前方に位置する。
【００１１】
装置前面部３ａは、導光板５と、その前面側（外光入射側）に配置した調光フィルタ６と、瞳孔撮像カメラ７とを備えている。また、テンプル３ｂのテンプル前部３ｂ２内には、図４に示すように、映像表示部１０と、光源１１と、光学部１２と、制御部１３と、電源１４等が設けられている。なお、導光板５の眼ＬＩと対向する位置には、ハーフミラー１５が設けられている。図４では、透過型映像表示装置１の左眼側のフロント部３ａとテンプル３ｂ（テンプル前部３ｂ２）の構成を示しているが、右眼側においても同様に構成されている。
【００１２】
透過型映像表示装置１は、調光フィルタ６を通して外部から入射する光（外界の像）を、ハーフミラー１５を透過させて使用者に視認させるとともに、それに重畳させて映像表示部１０からの映像を使用者に表示させることが可能な装置である。以下、透過型映像表示装置１の各構成要素について説明する。
【００１３】
映像表示部１０は、例えば、液晶表示素子によって構成されており、その背面側（光学部１２側とは反対側）には光源（例えば、ＬＥＤバックライト）１１が配置されている。光源１１の発する光の強さを制御部１３で制御することで、映像表示部１０に表示させる映像の光強度（輝度）を調節することができる。
【００１４】
なお、映像表示部１０に表示させる映像は、例えば、透過型映像表示装置１の外部から有線や無線で供給することができる。或いは、透過型映像表示装置１に着脱可能な記憶部（メモリーカード等）を設け、この記憶部を介して映像を供給する構成にしてもよい。
【００１５】
光学部１２は、映像表示部１０から出射された光（映像）を導光板５に導く部分であり、例えば、レンズ１６、ミラー１７を有している。なお、光学部１２は、複数のレンズを有する構成としてもよいし、プリズム等を用いる構成としてもよい。
【００１６】
導光板５は、光学部１２から出射された光を内壁面で反射させながらハーフミラー１５に導光する部分である。導光板５は、光学部１２から出射された光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。ハーフミラー１５は、導光板５からの光を調光フィルタ６と反対側（使用者の眼側（図４では左眼ＬＩ））に反射する部分である。なお、光学部１２、導光板５、及びハーフミラー１５は、映像表示部１０が表示する映像を使用者の眼に導く光学手段の代表的な一例である。
【００１７】
調光フィルタ６は、外部から入射する光（外光）の透過率を電気的に可変し、使用者の眼に達する外光の光強度（輝度）を調整する部分である。調光フィルタ６は、導光板５の前面（使用者の眼と反対側の表面）に、使用者の視界（視野）を覆う形で設けられている。調光フィルタ６は、例えば、エレクトロクロミック素子を用いて構成できる。エレクトロクロミック素子は、例えば、可視光に対して透明なガラス基板上若しくはプラスチック基板上に形成することができる。
【００１８】
調光フィルタ６としてエレクトロクロミック素子を用いることで、エレクトロクロミック素子は遮光フィルタ効果にメモリ性があり、電源をオフ状態でも遮光性を維持できる。
【００１９】
ここで、図５を参照しながら、調光フィルタ６の構造の一例について説明する。調光フィルタ６は、表示基板２０上に酸化チタン粒子膜２１及び表示層２２を形成し、１０μｍ程度のスペーサ２３を介して対向基板２４を貼り合わせたセル構造とすることができる。セル構造内には、電解液として、例えば、１-エチル-３-メチルイミダゾリウム・テトラシアノボレートが封入されている。
【００２０】
調光フィルタ６は、この調光フィルタ６の透過率を制御部１３により可変制御できるよう構成されている。この機能は、例えば、調光フィルタ６の対向基板２４として、透過率の高い薄膜トランジスタアレイを用いることで実現できる。例えば、使用者の視界領域（視野領域）を複数の画素に分割し、各画素に対応する薄膜トランジスタを備えた薄膜トランジスタアレイを対向基板２４として用いる。そして、調光フィルタ６の表示層２２への電力供給を各薄膜トランジスタにより個別に制御することで、任意の位置や大きさで表示層２２の透過率を可変制御可能となる。
【００２１】
或いは、粗い制御でもよい仕様であれば、例えば、調光フィルタ６の対向基板２４を使用者の視野領域に対応する数個程度の領域（セグメント）に分割し、各セグメントに対して個別配線を設けてもよい。個別配線への電力供給を制御することで、セグメント毎に表示層２２の透過率を可変制御可能となる。この方法は、対向基板２４として薄膜トランジスタアレイのような高価な部品を用いなくて良い点で好適である。
【００２２】
なお、調光フィルタ６を導光板５の表面側に着脱可能な構造としてもよい。これにより、調光フィルタ６の消耗度に応じて容易に交換可能となるため、常に見やすい状態に維持することができる。
【００２３】
瞳孔撮像カメラ７は、使用者の眼の瞳孔を撮像するためのカメラであり、例えば、超小型のＣＣＤカメラを用いることができる。瞳孔撮像カメラ７は、例えば、図３、図６（ａ）に示すように、導光板５の下端付近（図では、左眼用の導光板５の左下端付近）に使用者の眼（瞳）に向けて配置される。或いは、図６（ｂ）に示すように、瞳孔撮像カメラ７を導光板５の上端付近（図では、左眼用の導光板５の右上端付近）に使用者の眼（瞳）に向けて配置してもよい。なお、瞳孔撮像カメラ７は、どちらか一方側の導光板（例えば、図２のように左眼用の導光板５）に配置している。
【００２４】
瞳孔撮像カメラ７で使用者の瞳孔を撮像すると、制御部１３は瞳孔撮像カメラ７から撮像信号を取り込んで、例えば、周知の画像認識処理によって撮像した瞳孔の径（以下、「瞳孔径」という）を算出する。
【００２５】
制御部１３は、図７に示すように、カメラ制御部３０、画像認識部３１、瞳孔径算出部３２、映像表示部制御部３３、光源電圧制御部３４、調光フィルタ電圧制御部３５、これらの制御部全体を制御する主制御部３６を備えている。なお、光源電圧制御部３４は、光源（ＬＥＤバックライト）１１の駆動電圧を制御することで、光源１１からの出射光の光強度を調整し、これにより、映像表示部１０の映像輝度（映像光の光強度）が制御される。
【００２６】
制御部１３の主制御部３６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含むように構成することができる。
【００２７】
電源１４は、映像表示部１０、光源１１、調光フィルタ６及び制御部１３に電力を供給する部分である。本実施形態では、１つの電源１４から、映像表示部１０、光源１１、映像表示部１０、調光フィルタ６及び制御部１３にそれぞれ電力を供給する構成である。電源１４としては、例えば、リチュウムイオン電池等の二次電池等を用いることができる。なお、電源１４を電源コードを介して透過型映像表示装置１の外部に設けるようにしてもよい。
【００２８】
図２〜図４に示したように、透過型映像表示装置１を使用者の頭部に装着することで、映像表示部１０から出射された映像は、光学部（レンズ１６、ミラー１７）１２、導光板５、ハーフミラー１５を介して使用者の眼に導かれるとともに、外界の外光（像）が調光フィルタ６、ハーフミラー１５を通して使用者の眼に入射される。このように、透過型映像表示装置１は、装着した使用者に対して映像を外界の外光（像）に重ねて表示することができる。この際、調光フィルタ６は、外光を適度に遮光し、映像を見やすくする。
【００２９】
本願発明者らは、透過型映像表示装置１の調光フィルタ６の透過率（Ｔ）に対して、下記の式（１）を導いた。以下では、式（１）の導出と技術的意義を中心に説明する。
【００３０】
Ｔ＝（Ｂ×ｋ）／（Ｄ×Ａ）  …式（１）
ただし、
Ｂ：映像表示部１０の映像の光強度、ｋ：映像係数、Ａ：透過型映像表示装置１の外光入射面（フロント部３ａ）での外光の光強度、
Ｄ＝−ｌｏｇ（（Ｌｍａｘ−Ｌ０）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ））
【００３１】
なお、上記のＬｍａｘは映像の見やすさレベルの最大値、Ｌｍｉｎは映像の見やすさレベルの最小値、Ｌ０は映像の見やすさレベルの閾値である。
【００３２】
そして、映像の見やすさは、図８に示すように、映像表示部１０から送られた映像光量の強さ（映像の光強度Ｃ）と、外光光量（外光の光強度Ａ）を調光フィルタ６で減光した透過光光量（透過光の光強度Ｂ）により決まる。
【００３３】
本願発明者らは、上記の透過型映像表示装置１を用い、多数の被験者に対して、さまざまな明るさの外光環境のもと、調光フィルタ６の透過率を変えながら文字映像や写真映像に対して、５段階で視認性の官能評価を実施した。図９に、実施した官能評価の一例を示す。図９は、外光１２０００ルクスの環境で、上記の透過型映像表示装置１を用いて、調光フィルタ６の透過率を５％から１５％まで変化させたときの文字映像の視認性（見やすさ）の結果である。
【００３４】
図９に示すように、映像の光強度が高いほど映像の視認性レベルは高く、かつ調光フィルタ６の光透過度を低くして外光を遮蔽するほど映像の視認性レベルは高い。この結果から、本願発明者らは、図８で説明した透過光の光強度Ｂと映像の光強度Ｃとの比（Ｃ／Ｂ）が、映像の視認性に依存すると考えた。
【００３５】
そこで、光量の差として、映像の光強度Ｃ（映像光量）と透過光の光強度Ｂ（調光フィルタ６を透過後の外光の光強度）との光強度比を、下記のごとく定義した。
【００３６】
光強度比＝映像の光強度／透過光の光強度（調光フィルタ６を透過後の外光の光強度）
なお、各々の光強度は照度センサの計測値もしくは輝度センサ計測値とした。また、映像の光強度は、白ベタ映像のときの光強度とした。
【００３７】
図１０は、図９を光強度比に対する映像のレベルの度合いとしてプロットした結果を示す。図１０に示すように、調光フィルタ６の各透過率（５％、１０％、１５％）での映像の見やすさレベルは、光強度比と映像の見やすさレベルのカーブにすべて乗り、光強度比によって、映像の見やすさレベルは一意的に決まることを本願発明者らは見い出した。さらに、図示していないが、外光の明るさが１０００ルクスから５００００ルクスの範囲で、どの外光の明るさでも図１０の光強度と映像の見やすさレベルのカーブに略一致し、外光がどの明るさであっても、視認性は、本願発明者らが定義した光強度比で決まることを見い出した。
【００３８】
また、図１１に示すように、文字映像のように２階調しかない映像の場合と、写真映像のように多階調からなる中間調映像では、光強度比に対する視認性のカーブが異なり、視認性（映像の見やすさレベル）を上げるには、中間調画像のほうが光強度比を高くする必要があることが分かった。本願発明者らは、これらの視認性官能評価実験に基づいて、映像の見やすさレベル（Ｌ）が、下記の式（２）として表されることを導き出した。
【００３９】
Ｌ＝Ｌｍａｘ−（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）×ｅｘｐ（−ｋ×Ｓ）  …式（２）
ただし、
Ｌ：映像の見やすさレベル、Ｌｍａｘ：映像の見やすさレベルの最大値、Ｌｍｉｎ：映像の見やすさレベルの最小値、ｋ：映像係数、Ｓ：光強度比（＝Ｂ／（Ａ×Ｔ））
【００４０】
なお、上記の光強度比Ｓ（＝Ｂ／（Ａ×Ｔ））において、Ｂは映像表示部１０の映像の光強度、Ａは透過型映像表示装置１の外光入射面（フロント部３ａ）での外光の光強度、Ｔは調光フィルタ６の透過率である。
【００４１】
式（２）から、映像の見やすさレベル（Ｌ）の値として、映像の見やすさレベルの閾値（Ｌ０）を選ぶことで、映像の見やすさに必要な調光フィルタ６の透過率（Ｔ）を求めることができる。それが、上記の式（１）となる。
【００４２】
式（２）において、映像表示部１０の映像の光強度Ｂは、導光板５の眼と対向する面での光強度検出手段の検出値を意味する。しかしながら、この場合に光強度検出手段が眼に干渉するため、導光板５の眼と対向する面に光強度検出センサを常時設けるのは困難である。
【００４３】
そこで、図１２に示すように、予め、全面白ベタ映像の表示時に、導光板５の眼と対向する面に光強度検出センサを取り付けて、映像表示部１０の光源１１の駆動電圧と、眼前での映像の光強度（図１２では、映像の照度）との関係を測定し、光源１１の駆動電圧の値から映像表示部１０の映像の光強度Ｂ値を算出することとした。なお、この測定後に光強度検出センサは取り外しておく。
【００４４】
これにより、導光板５の眼と対向する面に光強度検出手段を常時設けることなく、図１２の測定結果をテーブルデータとして、主制御部３６にて光源１１の駆動電圧の値（電圧値）から映像表示部１０の映像の光強度Ｂを算出することができる。
【００４５】
式（２）において、映像の見やすさレベル（Ｌ）は、多段階レベルで設定可能であり、例えば５段階でも１０段階でも構わない。例えば５段階では、映像の見やすさレベル（Ｌ）の最大値は「５」で、最小値は「１」となる。なお。映像の見やすさレベル（Ｌ）の閾値は、概ね最大値の８０％程度が適し、５段階では閾値は「４」となる。
【００４６】
式（１）、（２）の映像係数（ｋ）とは、表示する映像により決める係数値で、文字映像では概ね「１５〜５０」、写真などの中間調映像では概ね「５〜１５」の値とする。
【００４７】
ところで、外界の景色は一様ではなく、例えば、白い壁や蛍光灯の光源などのように明るい領域と、建物の影や木々のように暗い領域がある。そして、透過型映像表示装置１の外光入射面（フロント部３ａ）での外光の光強度（Ａ）を、例えば周知の照度センサで測定した場合、これらの景色からくる光を平均値として測定する。このため、景色の中でも、使用者の目線が例えば白い壁のところを向いた場合、その白い壁から眼にくる光の強度は、照度センサで測定した場合の平均化された光の強度よりも強くなる。
【００４８】
よって、透過型映像表示装置１の外光入射面（フロント部３ａ）での外光の光強度を、照度センサ等で測定する構成では、映像の見やすさが改善されない可能性がある。
【００４９】
このように、透過型映像表示装置１の外光入射面（フロント部３ａ）での外光の光強度を照度センサ等で測定する構成では、外界の景色のどこに使用者の目線が向いているかに対して対応できないときがある。使用者の目線がどこを向いていても、映像の見やすさが常に良好であるためには、目線の向いている領域の明るさに応じて、調光フィルタ６の透過率（外光透過率）を制御する必要がある。
【００５０】
そこで、本願発明者らは、眼の瞳孔径と外光の強さ（外光照度）との関係に着目した。図１３は、文献（「モバイル端末の視認性に対する照度の影響」（モバイル学会誌２０１２  ｖｏｌ２（２）ｐｐ８１−８５  図７））にあったデータを基に、外界の外光照度（外光の光強度）と瞳孔径との関係を示したものである。
【００５１】
本願発明者らは、図１３に示した外界の外光照度（外光の光強度）と瞳孔径との関係と、眼（瞳）の色、年齢に基づいて、外光の眼線での光強度（外光照度）Ａが下記の式（３）として表されることを導き出した。
【００５２】
Ａ＝ｅｘｐ（−（ｄ−Ｋ１）／Ｋ２）  …式（３）
ただし、
ｄ：瞳孔径（ｍｍ）、Ｋ１：眼（瞳）の色により決まる係数、Ｋ２：年齢により決まる係数
【００５３】
係数Ｋ１は、眼（瞳）の色で決まる係数であり、例えば、茶色系統で０．４〜０．５、青色系統で０．５〜０．６に設定される。また、係数Ｋ２は、年齢により決まる係数でありり、例えば２０代から５０代で５〜６、６０代以上で４〜５程度に設定される。
【００５４】
図１３において、黒丸データは係数Ｋ１を５．５、係数Ｋ２を０．４４としたときの、外界の外光照度（外光の光強度）と瞳孔径との関係を示したものである。
【００５５】
このように、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて使用者の瞳孔径を算出することで、式（３）から、使用者の目線を向けている領域における外光の光強度を照度として算出することができる。
【００５６】
上記の式（３）で算出される外光の眼線での光強度（外光照度）Ａを、上記の式（１）、（２）のＡとして用いる。
【００５７】
上記した透過型映像表示装置１を使用者の頭部に装着したときにおいて、制御部１３のカメラ制御部３０の制御によって瞳孔撮像カメラ７で使用者の眼（瞳）を撮像することで、画像認識部３１は取り込んだ撮像信号に基づいて瞳孔を画像として認識処理し、瞳孔径算出部３２は認識処理された瞳孔画像から瞳孔径を算出する。
【００５８】
そして、主制御部３６は、上記の式（３）に基づいて、算出された瞳孔径に対応した外光入射面（フロント部３ａ）での外光の眼線での光強度（外光照度）Ａを算出する。更に、主制御部３６は、この外光の眼線での光強度Ａと、映像表示部制御部３３と光源電圧制御部３４の制御によって映像表示部１０から出射される映像の光強度Ｂとの比（光強度比Ｓ）を求め、上記の式（１）、（２）に基づき、調光フィルタ６の適切な透過率（Ｔ）を算出する。更に、主制御部３６は、算出した適切な透過率（Ｔ）となるような調光フィルタ６の駆動電圧を算出し、調光フィルタ電圧制御部３５による制御によって電源１４から算出した駆動電圧を調光フィルタ６へ供給する。
【００５９】
このように、透過型表示装置１の外光入射面（フロント部３ａ）での外光の光強度（Ａ）を検出する照度センサ等の光強度検出手段を設けることなく、瞳孔撮像カメラ７で使用者の眼（瞳）を撮像して瞳孔径の大きさを算出することで、使用者の目線がどこを向いていても、見ている視線付近の外光の光強度（輝度）の変化に応じて調光フィルタ６を適切な透過率に制御して、表示される映像の見やすさレベルを常に良好に維持することができる。
【００６０】
更に、見ている視線付近の光強度（輝度）の変化に応じて、調光フィルタ６を適切な透過率に制御するとともに、光源１１の駆動電圧もそれに応じて制御することで、表示される映像を見やすいレベルに維持しながら、光源１１の消費電力を常に必要最小限に抑えることができる。
【００６１】
また、制御部１３の主制御部３６の記憶部に、上記の式（１）〜式（３）によって算出される、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて算出される瞳孔径の値に応じて、映像の見やすさレベルが閾値以上となるような、映像表示部１０の映像の光強度（輝度）の値と調光フィルタ６の透過率の値とを、予め設定した調整テーブルを記憶しておくとよい。
【００６２】
図１４は、主制御部３６の記憶部に予め記憶された調整テーブルの一例を示した図である。図１４において、光源１１の駆動電圧の値は、映像表示部１０の映像の光強度（輝度）の値に対応しており、調光フィルタ６の駆動電圧の値は、調光フィルタ６の透過率の値に対応している。また、瞳孔径の算出においては、上記の式（１）〜式（３）において、Ｋ１（眼（瞳）の色により決まる係数）を５．５、Ｋ２（年齢により決まる係数）を０．４４、Ｌｍａｘ（映像の見やすさレベルの最大値）を５、Ｌｍｉｎ（映像の見やすさレベルの最小値）を１、Ｌ０（映像の見やすさレベルの閾値）を４、ｋ（映像係数）を３０とした。
【００６３】
なお、例えば図１４に示した調整テーブルにおける調光フィルタ６の透過率の値は、上記の式（１）で算出される透過率の値であるが、この値に対して±２０％程度の誤差範囲内の透過率の値であれば、実用上問題のないレベルである。図１４に示した調整テーブルは一例であり、使用者に応じた調整テーブルを記憶しておくことができる。
【００６４】
図１４に示したような調整テーブルを予め主制御部３６の記憶部に予め記憶しておくことにより、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて算出される瞳孔径の値に基づいて、主制御部３６が例えば図１４に示した調整テーブルにより、映像の見やすさレベルが閾値以上となるように、調光フィルタ６の透過率と映像表示部１０の映像の光強度（輝度）を容易にかつ精度よく調整することができる。
【００６５】
また、主制御部３６は、上記の式（１）に基づき、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて算出される瞳孔径の値に基づいて例えば図１４に示したような調整テーブルを随時作成して、作成した調整テーブルに基づき、映像の見やすさレベルが閾値以上となるように、調光フィルタ６の透過率と映像表示部１０の映像の光強度（輝度）を多段階で調整するようにしてもよい。
【００６６】
このように、上記の式（１）に基づき、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて算出される瞳孔径の値に基づいて調整テーブルを、使用者の視線方向に応じて随時作成することで、予め複数の調整テーブルを記憶しておく必要がなくなる。よって、記憶部の記憶容量を大きくする必要がなく、また、使用者の視線方向に応じて、映像の見やすさレベルが閾値以上となるように、調光フィルタ６の透過率と映像表示部１０の映像の光強度（輝度）を素早く調整することができる。
【００６７】
また、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて使用者の瞳孔径を算出する際において、使用者の年齢、眼（瞳）の色に応じて適切に補正することで、使用者の年齢や人種等にかかわらず、表示される映像の見やすさレベルを良好に維持することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、１つの電源１４から、映像表示部１０、光源１１、調光フィルタ６及び制御部１３にそれぞれ電力を供給することにより、電源を小型軽量にすることできるので、装置全体の軽量化を図ることができる。
【００６９】
また、本実施形態の透過型映像表示装置１は、眼鏡形状の外観を有する透過型ヘッドマウントディスプレイであるため、映像を眼の正面に視認性よく表示することができる。
【実施例１】
【００７０】
＜調光フィルタの作製＞
下記の実施例１、２の透過型映像表示装置において、調光フィルタに用いるエレクトロクロミック素子は以下の方法で作製した。
【００７１】
２０ｍｍ×４０ｍｍ（厚み０．３ｍｍ）のガラス基板にＩＴＯをスパッタで製膜し導電層を形成させた。その導電層の上面に酸化チタンナノ粒子分散液（昭和タイタニウム社製ＳＰ２１０）をスピンコート法により塗布し、１２０℃で１５分間アニール処理を行うことによって、酸化チタン粒子膜を形成した。この酸化チタン粒子膜に下記の構造式（化１）で示される還元発色する色素の１ｗｔ％２，２，３，３−テトラフロロプロパノール溶液を塗布液としてスピンコート法により塗布し、１２０℃で５分間アニール処理を行うことによって酸化チタン粒子表面にエレクトロクロミック化合物を吸着させた表示層を形成した。
【００７２】
対向基板には酸化発色する色素をスピンコート塗布したＩＴＯ付きガラス基板を用意した。表示基板と対向基板を１０μｍのスペーサを介して貼り合わせ、セルを作製した。次に、電解液として、１-エチル-３-メチルイミダゾリウム・テトラシアノボレートをセル内に注入することでエレクトロクロミック素子を完成させた。その後、張り合わせた２枚のガラス基板の端部全周囲をＵＶ接着剤にて封止した。
【００７３】
作製したエレクトロクロミック素子（調光フィルタ）は、例えば、図１５に示すような、駆動電圧と透過率の関係が得られた。
【００７４】
【化１】
2017097098.tif 000003
【００７５】
＜実施例１＞
以下の条件により、図１の構成の透過型映像表示装置１を作製した。
表示装置本体（装置前面部３ａ、テンプル３ｂ）：ｍｏｖｅｒｉｏ  ＢＴ−２００（エプソン社）
調光フィルタ６：エレクトロクロミック素子（上記方法で作製した素子）
瞳孔撮像カメラ７：ＣＭＯＳカメラモジュール（日本ケミコン  ＮＣＭ０３−Ｖ  ８．４×１１．８×５）
表示映像：白色の文字画像（２０ポイント文字）
【００７６】
式（１）で、Ｋ１＝５．５、Ｋ２＝０．４４、Ｌｍａｘ＝５、Ｌｍｉｎ＝１、Ｌ０＝４、ｋ＝３０として、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて算出した各瞳孔径に対する映像の光強度（映像表示部１０の駆動電圧の値）とのマトリックスからなる調光フィルタ６の透過率の調整テーブル（例えば、図１４）を作成し、図７に示した主制御部３６の記憶部に記憶する。
【００７７】
そして、作成した調節テーブルに基づいて制御を行い、１万ルクスの屋外において、文字画像を表示したところ、外光の光強度に応じて調光フィルタ６が作動し、文字をはっきり視認できた。
【００７８】
＜実施例２＞
以下の条件により、図１の構成の透過型映像表示装置１を作製した。
表示装置本体（装置前面部３ａ、テンプル３ｂ）：ｍｏｖｅｒｉｏ  ＢＴ−２００（エプソン社）
調光フィルタ６：エレクトロクロミック素子（上記方法で作製した素子）
瞳孔撮像カメラ７：ＣＭＯＳカメラモジュール（日本ケミコン  ＮＣＭ０３−Ｖ  ８．４×１１．８×５）
表示映像：白色の文字画像（２０ポイント文字）
【００７９】
式（１）で、Ｋ１＝５．５、Ｋ２＝０．４４、Ｌｍａｘ＝５、Ｌｍｉｎ＝１、Ｌ０＝４、ｋ＝４０として、瞳孔撮像カメラ７からの撮像信号に基づいて瞳孔径を算出し、光源１１の駆動電圧の値を１．５Ｖから２．５Ｖの範囲で制御しながら、図７に示した主制御部３６、光源電圧制御部３４にて、調光フィルタ６（エレクロトクロミック素子）の駆動電圧を制御した。なお、この制御において、図１２及び図１４のデータをテーブルデータとして参照するようにプログラミングした。
【００８０】
そして、１０００ルクスの室内、１万ルクスの木陰、４万ルクスの炎天下にて、文字映像を表示したところ、外光の光強度に応じて調光フィルタ６の透過率と映像の光強度（輝度）が自動的に調整され、上記した明るさの環境下でも、文字画像をはっきり視認できた。
【符号の説明】
【００８１】
１        透過型映像表示装置
５        導光板
６        調光フィルタ
７        瞳孔撮像カメラ
１０      映像表示部
１１      光源
１２      光学部
１３      制御部
１４      電源
３６      主制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特許第３３７１１５６号公報
【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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【図１５】
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