(57)【要約】【課題】  透視ディスプレイ上の表示画像を見やすくすることである。【解決手段】  本開示は、透視図の測定される明るさに応答して透視ディスプレイ上に表示される画像の明るさを調整することに関する。一例では、透視図の明るさは、透視ディスプレイの後ろに位置するセンサを介して測定され、したがって測定される明るさは、ユーザの目によって知覚される明るさに対応する。表示画像の明るさの変化は、透視図の測定される明るさの変化に対応して決定される。【選択図】  図５
2016519322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透視ディスプレイと、
自動明るさ制御システムとを備え、前記自動明るさ制御システムが、前記透視ディスプレイの後ろに位置する明るさセンサと、前記明るさセンサによって測定される透視図の測定される明るさに対応して表示画像の明るさを調整するように構成されたプロセッサとを備える、
透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項２】
前記透視ヘッド搭載式ディスプレイが、遮蔽レンズをさらに備え、前記明るさセンサが、前記遮蔽レンズの頂部付近で前記遮蔽レンズの後ろに位置決めされる、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項３】
前記透視ヘッド搭載式ディスプレイが、遮蔽レンズをさらに備え、前記明るさセンサが、前記遮蔽レンズの側面付近で前記遮蔽レンズの後ろに位置決めされる、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項４】
前記明るさセンサが、前記ヘッド搭載式ディスプレイのアーム内で前記遮蔽レンズの後ろに位置決めされる、請求項３に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項５】
前記明るさセンサが、前記ヘッド搭載式ディスプレイのフレーム内で前記遮蔽レンズの後ろに位置決めされる、請求項３に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記表示画像の平均的な知覚される明るさと透視図の平均的な知覚される明るさとの間の一定の比を維持するように前記表示画像の明るさを調整するように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項７】
プロセッサが、人間の目の非線形の感度にさらに対応して前記表示画像の明るさを調整するように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記画像のコード値を変更することによって、または画像ソースの照明を変更することによって、前記表示画像の明るさを調整するように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記画像ソースに対する光源への電圧、電流、または電力デューティーサイクルを変更することによって、前記画像ソースの照明を変更するように構成される、請求項８に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１０】
遮蔽レンズをさらに備え、前記明るさセンサが、前記遮蔽レンズの後ろに位置し、前記遮蔽レンズが、フォトクロミック遮蔽レンズ、エレクトロクロミック遮蔽レンズ、または着色遮蔽レンズを構成する、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１１】
前記明るさセンサの視野が、前記透視ディスプレイの視野と実質上同じである、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１２】
前記明るさセンサが、前記透視ディスプレイの視野の異なる部分の相対的な明るさを測定するために複数の画素を有する、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１３】
前記プロセッサが、前記測定される明るさが薄暗いことに基づいて、前記画像を赤色または緑色の画像として表示するように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１４】
前記プロセッサが、前記測定される明るさが所定の明るさ閾値を超過した場合、前記表示画像のコントラストを増大させるように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１５】
遮蔽レンズの後ろに明るさセンサを備える透視ヘッド搭載式ディスプレイ上の表示画像の明るさを制御する方法であって、
前記ヘッド搭載式ディスプレイ上の透視図に対する表示画像の明るさを選択すること、
前記明るさセンサを使用して前記透視図の明るさを測定すること、
測定された前記透視図の明るさの変化に対応して、前記表示画像の明るさを自動的に調整すること、および、
前記調整された明るさを有する前記表示画像を前記ヘッド搭載式ディスプレイに提供すること
を含む方法。
【請求項１６】
前記表示画像の明るさの前記調整が、人間の目の感度に対応して前記表示画像の明るさを調整することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記表示画像の明るさの前記調整が、前記表示画像のデジタルの明るさ、前記表示光学系内の照明、ならびに前記表示光学系および前記表示光学系内のエレクトロクロミック層内の光学効率の１つまたは複数を調整することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記明るさセンサが、透視視野の部分の明るさを測定して前記表示画像の部分を調整するために複数の画素を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
透視ディスプレイと、
遮蔽レンズと、
自動明るさ制御システムとを備え、前記自動明るさ制御システムが、前記遮蔽レンズの後ろに位置する明るさセンサと、人間の目の非線形の感度に対応して、前記明るさセンサによって測定される測定される明るさに対応して表示画像の明るさを調整するように構成されたプロセッサとを備える、
透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項２０】
前記プロセッサが、前記表示画像の平均的な知覚される明るさと透視図の平均的な知覚される明るさとの間の一定の比を維持するように前記表示画像の明るさを調整するように構成される、請求項１９に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  透視ヘッド装着式ディスプレイは、表示画像とユーザの前の情景の透視図とを含む組み合わされた画像をユーザに提供する。したがって、透視図からの光が、表示画像を見にくくする可能性がある。たとえば、ユーザの前の情景の方が明るいとき、背景の情景と表示画像との間のコントラストが低下することがある。これにより、表示画像を見るのが困難になることがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
[0002]  透視図の測定される明るさに応答して透視ディスプレイ上に表示される画像の明るさを調整することに関する実施形態が開示される。たとえば、いくつかの実施形態では、透視図の明るさは、透視ディスプレイの後ろに位置するセンサを介して測定され、したがって測定される明るさは、ユーザの目によって知覚される明るさに対応する。表示画像の明るさの変化は、透視図の測定される明るさの変化に対応して決定される。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】[0003]例示的な透視ヘッド搭載式表示デバイスの図である。
【図２】[0004]透視表示デバイスを用いてユーザによって見られる組み合わされた画像の一例の図である。
【図３Ａ】[0005]透視ヘッド搭載式ディスプレイ内の例示的なレンズアセンブリの横断面図である。
【図３Ｂ】透視ヘッド搭載式ディスプレイ内の例示的なレンズアセンブリの横断面図である。
【図４】[0006]遮蔽レンズの後ろに明るさセンサが位置する、ユーザの頭部上の例示的なレンズアセンブリの横断面図である。
【図５】[0007]遮蔽レンズの後ろに明るさセンサが位置し、アームまたはフレームの側面に取り付けられている、ユーザの頭部上の例示的なレンズアセンブリの横断面図である。
【図６】[0008]人間の目によって知覚される明るさ（Ｌ＊）と情景または表示画像の測定輝度との間の非線形の関係を示すグラフである。
【図７】[0009]ｄ＝２の場合の透視図および表示画像の知覚される明るさ（Ｌ＊）を示すグラフである。
【図８】[0010]広範囲の透視図の測定輝度にわたって透視図（ｄ＝２）と比較すると２倍明るく知覚される表示画像を提供するための表示輝度と測定透視輝度との間の比のグラフである。
【図９】[0011]表示の明るさを自動的に制御する方法の一例を示す流れ図である。
【図１０】[0012]表示の明るさを自動的に制御する方法の別の例を示す流れ図である。
【図１１】[0013]例示的な演算デバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
[0014]  透視ヘッド搭載式ディスプレイでは、ユーザが表示画像を見ることができるのと同時に、周囲環境からの情景の透視図を見ることができる。しかし、上記のように、環境光により、表示画像と透視図の相対的な明るさに応じて、表示画像を見るのが困難になることがある。したがって、透視ディスプレイ上に表示される画像と透視ディスプレイを通して見ることが可能な背景環境との間のコントラストの改善を助けるために、背景の情景の明るさが増大するにつれて、表示画像の明るさを増大させることができ、および／またはエレクトロクロミックもしくはフォトクロミック遮蔽レンズを使用して、環境内の明るさの変化に応答して自動的に暗くもしくは明るくすることができる。
【０００５】
[0015]  しかし、ユーザの目によって見られる表示画像と透視図との間の明るさの差により、表示画像の識別性が決まる。したがって、本開示は、透視ディスプレイのうちユーザの目と同じ側に位置する光センサを介して透視図の明るさを測定すること、および測定される明るさに基づいて表示画像の明るさを調整することを介して、透視ヘッド搭載式ディスプレイ上に表示される画像の明るさを制御することに関する。
【０００６】
[0016]  図１は、例示的な透視ヘッド搭載式表示デバイス１００の図を示す。デバイスは、表示領域１１５および透明領域１０２を覆う１つまたは複数のレンズ１１０を有するフレーム１０５を含む。図３Ａおよび図３Ｂは、１つまたは複数のレンズ１１０を表す２つの種類のレンズアセンブリ３０１および３０２の横断面図を示し、１つまたは複数のレンズ１１０は、遮蔽レンズ３１０を含み、遮蔽レンズ３１０は、一定の暗さの色調を有する着色レンズとすることができ、または可変の暗さの色調もしくは可変の光学密度を有するエレクトロクロミックレンズもしくはフォトクロミックレンズとすることができる。レンズアセンブリ３０１および３０２はまた、それぞれ表示光学系３２０および３３０を含み、表示光学系３２０および３３０は、画像ソースと、画像ソースからの画像光を表示領域１１５に提示するための関連する光学系（図示せず）とを含み、画像ソースおよび関連する光学系は、図３Ｂに示すように頂部に位置することができ、底部に位置することができ（図示せず）、図３Ａに示すように表示領域１１５の側面３２０に位置することができ、または任意の他の適した位置に位置することができる。透視ヘッド搭載式表示デバイス１００の場合、表示光学系３２０、３３０および関連する遮蔽レンズ３１０の少なくとも一部分は透明であり、したがってユーザの目３５０には、周囲環境の透視図上へ重ね合わせた表示画像が提供される。フレーム１０５は、アーム１３０によって観察者の頭部上に支持される。透視ヘッド搭載式表示デバイス１００のアーム１３０および／または他の部分はまた、電子機器１２５を含むことができ、電子機器１２５は、ディスプレイを駆動するためのプロセッサおよび／または他の適した論理デバイス（複数可）、透視ヘッド搭載式表示デバイスの様々な機能を動作させるように論理デバイス（複数可）によって実行可能な命令を記憶するためのメモリ、ならびに電池、およびＷｉｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、セルラー、または他の無線技術を介してインターネット上またはローカルサーバから得ることができるような他の情報源への無線接続（複数可）を含む周辺電子機器１２７を含む。
【０００７】
[0017]  さらに、周囲環境の画像を捕捉するために、１つまたは複数のカメラ１２０を含むことができる。任意の適した１つまたは複数のカメラを使用することができる。たとえば、透視ヘッド搭載式表示デバイス１００は、外向きのカラー画像カメラ、グレースケールカメラ、１つまたは複数の深さカメラ（たとえば、飛行時間および／または立体照明カメラ（複数可）、ステレオカメラ対など）を含むことができる。さらに、透視ヘッド搭載式表示デバイス１００はまた、視標追跡システムの一部であるカメラなど、１つまたは複数の内向き（たとえば、ユーザ向き）のカメラを含むことができる。視標追跡カメラは、ユーザの目によって反射される１つまたは複数の光源からの光を撮像するために、１つまたは複数の光源とともに使用することができる。ユーザの瞳孔に対する反射の位置を使用して、注視方向を決定することができる。次いで、この注視方向を使用して、透視ディスプレイ上に表示されたユーザインターフェースをユーザが注視する位置を検出することができる。さらに、透視ヘッド搭載式表示デバイス１００は、それだけに限定されるものではないが、運動センサ（複数可）、位置センサ（たとえば、全地球測位センサ）、マイクロフォン、接触センサ（複数可）などの様々なセンサを含む、任意の他の適した電子機器を含むことができる。透視ヘッド搭載式表示デバイス１００内の様々な構成要素の位置は一例として示されるものであり、他の位置も可能であることが理解されよう。
【０００８】
[0018]  透視ヘッド搭載式表示デバイス１００は、表示領域１１５に対する制御可能な減光層をさらに含むことができ、制御可能な減光層は、表示領域１１５のそれぞれの部分の後ろの不透明度を変更し、画像が表示される領域内で透明、半透明、および不透明の間の動作モードの変化を可能にすることができる。制御可能な減光層は、遮蔽レンズ３１０または表示光学系３２０および３３０内に含むことができる。制御可能な減光層は、表示領域１１５の異なる部分の上に画像を表示することができるように分割することができる。
【０００９】
[0019]  図２は、透視ヘッド搭載式表示デバイス１００を使用してユーザによって見られる組み合わされた画像２００の一例を示し、透視ヘッド搭載式表示デバイス１００は、透明モードで動作している。図２に見ることができるように、ユーザによって見られる組み合わされた画像２００は、ユーザの前の情景の透視図２１０上へ重ね合わせた、画像ソースによって提供される表示画像２２０を含む。図２の画像は例示の目的で提示されるものであり、任意の適した１つまたは複数の画像を表示することができることが理解されよう。たとえば、画像が背景の情景内に存在するように見えるような仮想画像を表示することができる（たとえば、立体画像を表示することによる）。さらに、仮想画像が背景の情景内の物体に対して定位置に固定され（たとえば、外向きのカメラによって撮像される物体の認識を介して）、表示スクリーンに対して定位置に固定され、または任意の他の適した座標枠に対して定位置に固定されるような仮想画像を表示することもできる。さらに、それだけに限定されるものではないが、静止画像、ビデオ画像、コンピュータグラフィックス画像、ユーザインターフェース画像などを含む、様々なタイプの画像を表示することができる。
【００１０】
[0020]  透視ヘッド搭載式表示デバイス１００などの透視ヘッド搭載式表示デバイスは、様々な構成を有することができる。たとえば、透視ヘッド搭載式表示デバイスは、ユーザの一方の目またはユーザの両方の目に画像情報を提供することができる。ユーザの両方の目に画像情報を提示する透視ヘッド搭載式表示デバイスは、１つまたは２つの画像ソースを有することができる。両方の目に同じ画像情報が提示されるモノスコープ式の観視は、１つまたは２つの画像ソースを有する透視ヘッド搭載式表示デバイスを用いて行われ、立体的な観視は、２つの画像ソースを有するヘッド搭載式表示デバイスを利用し、ユーザの目には異なる画像が提示され、異なる画像が同じ情景の異なる遠近を有する。
【００１１】
[0021]  たとえば、有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイ、量子ドットに基づく発光ダイオード（QLED）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（LCD）、または液晶オンシリコン（LCOS）ディスプレイを含む、様々な画像ソースを使用して、表示のための画像を提供することができる。さらに、画像ソースは、関連する光学系を有するマイクロプロジェクタもしくはマイクロディスプレイとすることができ、またはユーザが表示画像を目で見ることができるように画像光を表示領域１１５へ提示する自己発光ディスプレイとすることができる。
【００１２】
[0022]  画像ソースに関連する光学系は、画像ソースからの画像光を表示領域１１５へ中継する。これらの光学系は、屈折レンズ、反射レンズ、鏡、回折レンズ、ホログラフィックレンズ、または導波管を含むことができる。透視ヘッド搭載式表示デバイスの場合、ユーザには、ユーザの視野内で透視ヘッド搭載式表示デバイスの前の情景の少なくとも部分的な図を提供することができる。
【００１３】
[0023]  本明細書に開示する実施形態は、ユーザの目に提示される表示画像２２０の明るさの自動制御を提供する。上記のように、ユーザの前の情景の明るさは、照明に応じて変更する。たとえば、環境が完全な日光によって照らされているとき、透視表示デバイスを通して見られる背景の情景は、環境が月光によって照らされている場合よりはるかに明るい。さらに、遮蔽レンズ３１０の暗さまたは光学密度も変更することがある。
【００１４】
[0024]  したがって、透視図２１０に対する表示画像２２０のより一貫した知覚される明るさを維持するために、透視ヘッド搭載式表示デバイス１００に対する制御システムは、ユーザの目に提示される透視図２１０の実際の明るさを考慮に入れることができる。このため、透視ヘッド搭載式表示デバイスは、ユーザの目によって見られる明るさに対応して透視図２１０の明るさを測定するように遮蔽レンズ３１０の後ろに位置する明るさセンサを含むことができる。任意の適した光センサを使用することができる。１つの非限定的な例は、シンガポールのＡｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能なＡＰＤＳ９３００という光センサであり、これは、カリフォルニア州サンノゼのＡｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ａｍｅｒｉｃａｓ  Ｓａｌｅｓ  Ｏｆｆｉｃｅを介して入手可能である。
【００１５】
[0025]  さらに、いくつかの例では、透視ヘッド搭載式表示デバイスは、提示すべき表示画像２２０の明るさを決定する際に、人間の目が異なるレベルの明るさおよび明るさの変化を知覚する方法を考慮に入れることができる。そのような例では、表示画像２２０の明るさの調整は、人間の目の非線形の感度を考慮に入れ、したがって、環境の明るさの変化および遮蔽レンズ３１０の暗さの変化にかかわらず、透視図２１０の測定される明るさに対する知覚される明るさの差が一貫した状態で、表示画像２２０を提示することができる。そのような調整は、一定の光学密度を有する着色レンズ、環境の明るさに応答して変更する光学密度を有するエレクトロクロミックもしくはフォトクロミックレンズを含む遮蔽レンズ３１０を介して行うことができ、および／または任意の他の適した方法で行うことができる。
【００１６】
[0026]  図４は、透視図２１０からの光の平均的な明るさを測定することを可能にするように遮蔽レンズ３１０の後ろで頂部付近に設けられたフォトダイオードなどの簡単な明るさセンサ４６０を含む例示的なヘッド搭載式表示デバイスを示す。図５は、簡単な明るさセンサ５６０が、アーム１３０内またはフレーム１０５の縁部で、遮蔽レンズ３１０の後ろでユーザの目３５０の脇付近に位置する別の例を示す。簡単な明るさセンサ４６０または５６０が遮蔽レンズの後ろに位置する限り、レンズアセンブリ３０１の後ろでユーザの目３５０の上など、他の例も可能である。さらに、簡単な明るさセンサ４６０または５６０は、表示画像２２０がユーザの透視図２１０内で占めるのと同じ方向に視野および視点を有するように選択および位置決めすることができる。センサの視野をユーザの透視視野に整合させるために、明るさセンサ４６０または５６０にレンズまたは他の光学構造を追加することもできる。簡単な明るさセンサ４６０または５６０を遮蔽レンズ３１０の後ろに位置決めすることによって、遮蔽レンズ３１０の暗さまたは光学密度の変化および透視図２１０の明るさの関連する変化を決定することができ、表示画像２２０の明るさを変更し、より見える表示画像２２０およびより見える透視図２１０を提供することができる。それによって、透視図の明るさの変化に対応して表示画像２２０の明るさを自動的に変更する制御システムを提供することができる。
【００１７】
[0027]  透視図の明るさの変化は、情景の構成の変化、情景の照明の変化、遮蔽レンズの暗さもしくは光学密度の変化、またはこれらの組合せによって引き起こされる可能性がある。一例として、透視図２１０の測定される明るさが２倍変更した場合、表示画像２２０の平均的な明るさを、２倍または任意の他の適した量だけ変更することができる。表示画像２２０の平均的な明るさは、表示画像の平均的なデジタルの明るさを変更すること、表示光学系内の画像ソースの照明を変更すること（電圧、電流、または電流のデューティーサイクルを変更することによってＬＥＤ光源への電力を増大させることなどによる）、可変の減光層（エレクトロクロミック層など）もしくは可変の反射層（可変の反射鏡など）によって表示光学系内の照明効率を変更することを含む、異なる方法によって変更することができる。表示画像の平均的なデジタルの明るさは、画像内の画素コード値を平均することによって決定することができる。別法として、表示画像の平均的な明るさは、表示画像の輝度を決定することによって決定することができる（「Brightness Calculation in Digital Image Processing」、Sergey Bezryadinら、Technologies for Digital Fulfillment 2007、Las Vegas、NV参照）。明るさの編集のための例示的なデジタル方法は、米国特許第７４８９４２０号に記載されている。組み合わされた画像２００内で表示画像２２０をより見えるようにするために、透視図２１０より明るいと知覚されるように表示画像２２０を提供することができるが、実施形態を使用して、透視図２１０より知覚される明るさが低い表示画像２２０を提供することもできる。
【００１８】
[0028]  人間の目は、情景の明るさに対して非線形の感度を有する。明るさのレベルが低い場合、人間の目は、明るさの変化に対する感度が非常に高くなり、明るさのレベルが高い場合、人間の目は、比較的感度が低くなる（すなわち、人間の目は非線形である）。対照的に、簡単な明るさセンサ４６０または５６０などの電子センサは、明るさの変化に対して線形の感度を有する。議論の目的のため、知覚される明るさまたは知覚される明度は、Ｌ＊として一般に知られている。図６は、文献「Ｇａｍｍａ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｄｉｓｇｕｉｓｅｓ：  Ｔｈｅ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｍａｐｐｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｉｎ  Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ，  ＣＲＴｓ，  Ｆｉｌｍ  ａｎｄ  Ｖｉｄｅｏ」、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ａ．Ｐｏｙｎｔｏｎ著、ＳＭＰＴＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ、１９９３年１２月、１０９９〜１１０８頁から得られる、人間の目によって知覚される明るさ（Ｌ＊）と測定される明るさ（輝度）との間の非線形の関係を示す。同文献には、情景または表示画像の知覚される明るさ（Ｌ＊）と輝度との間の様々な数学的な関係が記載されており、ＣＩＥ（Commision Internationale de l'Eclairage、国際照明委員会）によって与えられ、Ｐｏｙｎｔｏｎによって提示されるＬ＊と輝度Ｙとの間の関係を、一例として以下に示す。
Ｙ／Ｙｎ＞０．００８８５６の場合、Ｌ＊＝１１６（Ｙ／Ｙｎ）１／３−１６  等式１
および
Ｙ／Ｙｎ＜０．００８８５６の場合、Ｌ＊＝９０３．３（Ｙ／Ｙｎ）
【００１９】
[0029]  上式で、Ｙは、情景または表示画像の輝度（ｃｄ／ｍ２）であり、Ｙｎは、白色基準表面の正規化輝度であり、典型的には１ｃｄ／ｍ２であるが、別の値とすることもできる。
【００２０】
[0030]  本発明のさらなる実施形態では、自動化された明るさ制御システムが提供され、制御システムによってユーザに提供される表示画像２２０の平均輝度は、簡単な明るさセンサ４６０によって提供される透視図の測定輝度に対応して選択される。この制御システムは、ガンマ曲線として知られている人間の目の非線形の感度を考慮に入れる。制御システムでは、所定の明るさの差ｄは、知覚される平均的な透視の明るさＬ＊ａｓｔと表示画像の平均的な知覚される明るさＬ＊ａｄｉとの間の所望の比であり、以下の等式２に示す。明るさの差ｄは、ユーザの観視の好みに整合するように、ユーザによって選択することができ、またはユーザが動いているか、それとも静止しているか、およびユーザがどれだけ速く動いているか、もしくはカメラ１２０によって決定される外部の情景がどのようなものかなど、検出された使用シナリオに基づいて、自動的に選択することができる。
ｄ＝Ｌ＊ａｄｉ／Ｌ＊ａｓｔ  等式２
【００２１】
[0031]  等式２と等式１を組み合わせて、表示画像Ｙａｄｉの平均輝度を決定する等式を提供することができ、これを、等式３として以下に与え、Ｙａｓｔという項は、透視図の測定輝度を指す。
Ｙａｓｔ／Ｙｎ＞０．００８８５６の場合、Ｙａｄｉ＝Ｙｎ（（ｄＬ＊ａｓｔ＋１６）／１１６）３
＝Ｙｎ（（ｄ（１１６Ｙａｓｔ１／３−１６）＋１６）／１１６）３  等式３
および
Ｙａｓｔ／Ｙｎ＜０．００８８５６の場合、Ｙａｄｉ＝Ｙｎ（ｄＬ＊ａｓｔ／９０３．３）
＝Ｙｎ（ｄ（９０３．３Ｙａｓｔ）／９０３．３）
【００２２】
[0032]  その結果、ヘッド搭載式透視ヘッド搭載式表示デバイス１００上の表示画像が透視図より２倍明るく示される場合、薄暗い環境では、表示画像２２０は、透視図２１０よりわずかに明るくするだけでよく、明るい環境では、表示画像２２０は、透視図２１０よりかなり明るくする必要があることがある。図７は、ｄ＝２の場合の透視図の知覚される明るさ（Ｌ＊）と表示画像の知覚される明るさとの関係を示す。図示の広範囲の知覚される明るさにわたって、本発明の制御システムのため、比は常に２倍である。逆に、図８は、表示画像２２０と透視図２１０との間で知覚される明るさの一定の２倍の比を提供するための表示輝度Ｙａｄｉと測定透視輝度Ｙａｓｔとの比を示しており（ｄ＝２）、見ることができるように、この比は、薄暗い条件（低い輝度）の２から明るい条件（高い輝度）の８まで変動する。
【００２３】
[0033]  図９は、透視ヘッド搭載式表示デバイスを動作させる例示的な方法の流れ図である。ステップ９１０で、ユーザは、透視図２１０に対する表示画像２２０の明るさをよく見えるように選択する。ステップ９２０で、遮蔽レンズ３１０の内側に位置決めされた明るさセンサ４６０または５６０を使用して、透視図２１０の明るさが測定される。ステップ９３０で、透視図２１０の明るさの測定される変化に対応して、表示画像２２０の明るさが変更される。ステップ９２０および９３０は、ユーザが透視ヘッド搭載式表示デバイス１００を使用している時間、または透視ヘッド搭載式ディスプレイがその他の方法で動作中である時間にわたって、自動的に繰り返される。表示画像２２０の明るさは、表示画像の平均的なデジタルの明るさを変更すること、表示光学系内で画像ソースの照明を変更すること、可変の減光層（エレクトロクロミック層など）または可変の反射層（可変の反射鏡など）によって表示光学系内の照明効率を変更することを含む、異なる方法によって変更することができる。
【００２４】
[0034]  図１０は、透視ヘッド−搭載式表示デバイスを動作させる方法の別の例の流れ図である。ステップ１０１０で、表示光学系３２０または３３０の照明効率が決定され、照明効率は、表示画像２２０の平均的なデジタルの明るさ（luma）を、ユーザの目３５０に提示される表示画像の平均的な明るさＹａｄｉに関係付ける。照明効率は、表示光学系３２０または３３０内の画像ソースに適用される照明および表示光学系３２０または３３０内の損失の関数である。ステップ１０２０で、ユーザは、表示画像２２０または透視図２１０の良好な視認性を提供するように、表示画像２２０と透視図２１０との間の明るさの差（ｄ）を選択する。ステップ１０３０で、遮蔽レンズ３１０の内側に位置決めされた明るさセンサ４６０または５６０を使用して、透視図の明るさＹａｓｔが測定される。ステップ１０４０で、表示画像の平均的なデジタルの明るさ（luma）および表示光学系３３０または３４０の照明効率から、表示画像の平均的な明るさＹａｄｉが決定される。ステップ１０５０で、たとえば等式３に示すように、透視図の明るさＹａｓｔの測定される変化および人間の目の感度に対応して、表示画像の明るさＹａｄｉが変更される。ステップ１０３０、１０４０、および１０５０は、ユーザが透視ヘッド搭載式表示デバイス１００を使用している期間、または透視ヘッド搭載式表示デバイス１００がその他の方法で動作中である期間にわたって、自動的に繰り返される。
【００２５】
[0035]  さらなる例では、明るさセンサ４６０または５６０は、複数の画素を有する低分解能の画像センサとすることもできる。このようにして、視野の異なる部分の明るさを決定することができる。表示画像の明るさに対する変更は、情景の平均的な明るさ、情景の最大の明るさ、情景の中心の明るさ、および／または情景のうち縁部などの画像が表示されている部分の明るさに基づいて加えることができる。他の実施形態では、それだけに限定されるものではないが、画像センサを含む、任意の適したセンサを、明るさセンサとして使用することができることが理解されよう。
【００２６】
[0036]  さらに別の例では、情景の測定される明るさを使用して、表示画像が提示される方法を変更することができる。たとえば、情景が非常に薄暗いと決定された場合、ユーザの目が薄暗い条件によりよく適応することが可能になるように、表示画像をグレースケール画像または赤色もしくは緑色の画像に変更することができる。別法として、情景が明るすぎると決定された場合、表示画像内のコントラストを増大させることができる。この実施形態の場合、所定の閾値が選択されるはずであり、閾値を超過すると、表示画像が提示される方法の変化が生じる。閾値は、閾値を上回ることまたは閾値を下回ることによって超過されるように選択することができる。
【００２７】
[0037]  この制御システムの利点は、薄暗い条件から明るい条件までの広範囲の環境条件および広範囲の遮蔽レンズの暗さまたは光学密度にわたって、透視図上へ重ね合わせた表示画像のより一貫した視認性が提供されることである。ユーザは、透視図に対する表示画像の相対的な明るさを選ぶことができ、システムは、より一定の知覚される差を維持することができる。
【００２８】
[0038]  いくつかの実施形態では、本明細書に記載する方法および処理は、１つまたは複数の演算デバイスの演算システムに結び付けることができる。具体的には、そのような方法および処理は、コンピュータアプリケーションプログラムもしくはサービス、アプリケーションプログラミングインターフェース（API）、ライブラリ、および／または他のコンピュータプログラム製品として実施することができる。
【００２９】
[0039]  図１１は、上記の方法および処理の１つまたは複数を実行することができる演算システム１１００の非限定的な実施形態を概略的に示す。演算システム１１００は、簡略化された形で示されている。演算システム１１００は、ヘッド搭載式表示デバイス、他の透視表示デバイス、および／または１つもしくは複数のパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、タブレットコンピュータ、家庭娯楽用コンピュータ、ネットワーク演算デバイス、ゲーミングデバイス、移動演算デバイス、ヒューマンインターフェースデバイス、移動通信デバイス（たとえば、スマートフォン）、および／または他の演算デバイスの形をとることができる。
【００３０】
[0040]  演算システム１１００は、論理機械１１０２および記憶機械１１０４を含む。演算システム１１００は、任意選択により、表示サブシステム１１０６、入力サブシステム１１０８、通信サブシステム１１１０、および／または図１１には図示されていない他の構成要素を含むことができる。
【００３１】
[0041]  論理機械１１０２は、命令を実行するように構成された１つまたは複数の物理デバイスを含む。たとえば、論理機械は、１つまたは複数のアプリケーション、サービス、プログラム、ルーチン、ライブラリ、オブジェクト、構成要素、データ構造、または他の論理的構成の一部である命令を実行するように構成することができる。そのような命令を実施して、タスクを実行し、データ型を実施し、１つもしくは複数の構成要素の状態を変換し、技術的効果を実現し、またはその他の方法で所望の結果に達することができる。
【００３２】
[0042]  論理機械は、ソフトウェア命令を実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。追加または別法として、論理機械は、ハードウェアまたはファームウェア命令を実行するように構成された１つまたは複数のハードウェアまたはファームウェア論理機械を含むことができる。論理機械のプロセッサは、シングルコアまたはマルチコアとすることができ、プロセッサ上で実行される命令は、順次処理、並列処理、および／または分散処理向けに構成することができる。論理機械の個々の構成要素は、任意選択により、２つ以上の別個のデバイス間で分散させることができ、これらのデバイスは、遠隔に位置することができ、および／または連携処理向けに構成することができる。論理機械の態様は、クラウドコンピューティング構成で構成された遠隔からアクセス可能なネットワーク化された演算デバイスによって仮想化および実行することができる。
【００３３】
[0043]  記憶機械１１０４は、本明細書に記載する方法および処理を実施するために論理機械によって実行可能な命令を保持するように構成された１つまたは複数の物理デバイスを含む。そのような方法および処理が実施されるとき、記憶機械１１０４の状態は、たとえば異なるデータを保持するように、変換することができる。
【００３４】
[0044]  記憶機械１１０４は、取り外し可能および／または組み込みデバイスを含むことができる。記憶機械１１０４は、とりわけ、光メモリ（たとえば、CD、DVD、HD-DVD、Blu-Rayディスクなど）、半導体メモリ（たとえば、RAM、EPROM、EEPROMなど）、および／または磁気メモリ（たとえば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、MRAMなど）を含むことができる。記憶機械１１０４は、揮発性、不揮発性、動的、静的、読み取り／書き込み、読み取り専用、ランダムアクセス、順次アクセス、位置アドレス指定可能、ファイルアドレス指定可能、および／またはコンテンツアドレス指定可能なデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、ヒューマンインターフェースデバイス上のコントローラ内に、記憶機械８０４および論理機械８０２を組み込むことができる。
【００３５】
[0045]  記憶機械１１０４は、１つまたは複数の物理デバイスを含むことが理解されよう。しかし、別法として、本明細書に記載する命令の態様は、記憶媒体を介して記憶されるのではなく、通信媒体（たとえば、電磁信号、光信号など）によって伝搬することができる。
【００３６】
[0046]  論理機械１１０２および記憶機械１１０４の態様は、１つまたは複数のハードウェア論理構成要素内へともに統合することができる。そのようなハードウェア論理構成要素は、たとえば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、特定プログラムおよび用途向け集積回路（PASIC/ASIC）、特定プログラムおよび用途向け標準製品（PSSP/ASSP）、システムオンチップ（SOC）、ならびに複合プログラマブル論理デバイス（CPLD）を含むことができる。
【００３７】
[0047]  「プログラム」という用語は、特定の機能を実行するために実施される演算システム１１００の態様について説明するために使用することができる。場合によっては、プログラムは、記憶機械１１０４によって保持された命令を論理機械１１０２が実行することを介してインスタンス化することができる。同じアプリケーション、サービス、コードブロック、オブジェクト、ライブラリ、ルーチン、ＡＰＩ、関数などから、異なるプログラムをインスタンス化することができることが理解されよう。同様に、同じプログラムを、異なるアプリケーション、サービス、コードブロック、オブジェクト、ルーチン、ＡＰＩ、関数などによってインスタンス化することができる。プログラムという用語は、個々の実行可能なファイル、データファイル、ライブラリ、ドライバ、スクリプト、データベースレコードなど、またはそれらの集合を包含することができる。
【００３８】
[0048]  表示サブシステム１１０６は、記憶機械１１０４によって保持されたデータの可視表現を提示するために使用することができ、上記のように、データを透視ディスプレイ上に表示することができる。本明細書に記載する方法および処理により、記憶機械によって保持されたデータを変更し、したがって記憶機械の状態を変換すると、表示サブシステム１１０６の状態も同様に、下位データの変化を視覚的に表すように変換することができる。表示サブシステム１１０６は、事実上任意のタイプの技術を利用する１つまたは複数の表示デバイスを含むことができる。そのような表示デバイスは、共用の格納装置内で論理機械１１０２および／もしくは記憶機械１１０４と組み合わせることができ、またはそのような表示デバイスは、周辺表示デバイスとすることができる。表示サブシステム１１０６はまた、表示画像のコントラストまたは他の特徴を修正するのを助けるために、エレクトロクロミック構造、フォトクロミック構造、および／または着色構造を含むことができる。
【００３９】
[0049]  入力サブシステム１１０８は、画像センサ、明るさセンサ、マイクロフォン、視標追跡システムセンサ（たとえば、ヘッド搭載式表示デバイス上の内向きの画像センサ）、全地球測位システムセンサ、運動センサ（たとえば、１つまたは複数の慣性測定ユニット）、接触センサ、ボタン、キーボード、ゲームコントローラ、マウス、光学式位置追跡装置など、１つまたは複数のユーザ入力デバイスを含むことができ、またはそれらにインターフェース接続することができる。いくつかの実施形態では、入力サブシステムは、選択された自然ユーザ入力（NUI）構成要素を含むことができ、またはそれらにインターフェース接続することができる。そのような構成要素は、統合された構成要素または周辺構成要素とすることができ、入力された動作の変換および／または処理は、基板上または基板外で取り扱うことができる。
【００４０】
[0050]  通信サブシステム１１１０は、演算システム１１００を１つまたは複数の他の演算デバイスに通信可能に結合する（たとえば、ヒューマンインターフェースデバイスをホスト演算デバイスに通信可能に結合する）ように構成することができる。通信サブシステム１１１０は、１つまたは複数の異なる通信プロトコルに適合している有線および／または無線の通信デバイスを含むことができる。
【００４１】
[0051]  本明細書に記載する構成および／または手法は、例示の目的で提示されるものであり、多数の変種が可能であるため、これらの特有の実施形態または例は、限定的に見なされるべきではないことが理解されよう。本明細書に記載する特有のルーチンまたは方法は、１つまたは複数の任意の数の処理方策を表すことができる。したがって、図示および／または記載の様々な動作は、図示および／または記載の順序で実行することができ、他の順序で実行することができ、並列に実行することができ、または省略することができる。同様に、前述の処理の順序を変更することができる。
【００４２】
[0052]  本開示の主題は、本明細書に開示する様々な処理、システム、および構成、ならびに他の特徴、機能、動作、および／または特性のあらゆる新規かつ非自明の組合せおよび部分的な組合せ、ならびにそれらのあらゆる均等物を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月7日(2014.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透視ディスプレイと、
自動明るさ制御システムとを備え、
前記自動明るさ制御システムが、
表示画像の相対的な明るさを選択するユーザ入力を受信するユーザインタフェース要素であって、前記相対的な明るさは前記透視ディスプレイの透視図に対するものである、ユーザインタフェース要素と、
前記透視ディスプレイにおける前記透視図の明るさを測定するユーザの目と同じ側の明るさセンサと、
前記明るさセンサによって測定される前記透視図の前記明るさの変化に対応して、前記表示画像の平均的な知覚される明るさと前記透視図の平均的な知覚される明るさとの間の一定の比を維持するように、前記表示画像の明るさを自動的に調整するように構成されたプロセッサとを備える、
透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項２】
前記透視ヘッド搭載式ディスプレイが、前記透視図を暗くするための遮蔽レンズをさらに備える、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項３】
前記明るさセンサが、前記遮蔽レンズにおけるユーザの目と同じ側に位置決めされる、請求項２に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項４】
プロセッサが、人間の目の非線形の感度にさらに対応して前記表示画像の明るさを調整するように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記画像のコード値を変更することによって、または画像ソースの照明を変更することによって、前記表示画像の明るさを調整するように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記画像ソースに対する光源への電圧、電流、または電力デューティーサイクルを変更することによって、前記画像ソースの照明を変更するように構成される、請求項５に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項７】
遮蔽レンズをさらに備え、前記明るさセンサが、前記遮蔽レンズの後ろに位置し、前記遮蔽レンズが、フォトクロミック遮蔽レンズ、エレクトロクロミック遮蔽レンズ、または着色遮蔽レンズを構成する、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項８】
前記明るさセンサの視野が、前記透視ディスプレイの視野と実質上同じである、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項９】
前記明るさセンサが、前記透視ディスプレイの視野の異なる部分の相対的な明るさを測定するために複数の画素を有する、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１０】
前記プロセッサが、前記測定される明るさが薄暗いことに基づいて、前記画像を赤色または緑色の画像として表示するように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１１】
前記プロセッサが、前記測定される明るさが所定の明るさ閾値を超過した場合、前記表示画像のコントラストを増大させるように構成される、請求項１に記載の透視ヘッド搭載式ディスプレイ。
【請求項１２】
透視ヘッド搭載式ディスプレイ上の表示画像の明るさを制御する方法であって、
表示画像の相対的な明るさを選択するユーザ入力を受信することであって、前記相対的な明るさは前記透視ディスプレイの透視図に対するものである、
前記透視ヘッド搭載式ディスプレイの明るさセンサを使用して前記透視図の明るさを測定すること、および、
前記明るさセンサによって測定される前記透視図の前記明るさの変化に対応して、前記表示画像の平均的な知覚される明るさと前記透視図の平均的な知覚される明るさとの間の一定の比を維持するように、前記表示画像の明るさを調整すること
を含む方法。
【請求項１３】
前記表示画像の明るさの前記調整が、人間の目の感度に対応して前記表示画像の明るさを調整することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記表示画像の明るさの前記調整が、前記表示画像のデジタルの明るさ、前記表示光学系内の照明、ならびに前記表示光学系および前記表示光学系内のエレクトロクロミック層内の光学効率の１つまたは複数を調整することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記明るさセンサが、透視視野の部分の明るさを測定して前記表示画像の部分を調整するために複数の画素を有する、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
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