(57)【要約】【課題】視認性とシースルー性とを同時に確保することができるＨＭＤ装置を提供する。【解決手段】ＬＣＤ１７と、使用者の眼Ｅの前方に配置され、ＬＣＤ１７に表示される画像と使用者の視野の景色とを重ねて使用者の眼Ｅに導く光学系とを備えているシースルー型ＨＭＤ装置１において、使用者の視野の輝度を検出する輝度センサ１４からの視野情報に基づいてＬＣＤ１７に表示される画像を変更するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子と、使用者の眼の前方に配置され、前記表示素子に表示される画像と前記使用者の視野の景色とを重ねて前記使用者の眼に導く光学系とを備えているシースルー型ヘッドマウントディスプレイ装置において、
前記使用者の視野の景色の輝度又は色の少なくとも一方を検出する視野情報検出手段と、
前記視野情報検出手段からの視野情報に基づいて前記表示素子に表示される画像を変更する制御手段と
を備えていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記視野の景色又は前記景色に重ねられる前記表示素子に表示される画像中の背景と前記画像中の文字とのコントラスト及び配色の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記視野情報検出手段で検出された輝度が高い場合、前記表示素子に表示される画像の背景を明るい色にすることを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記視野情報検出手段で検出された輝度が高い場合、前記表示素子に表示される画像中の背景と文字とのコントラストを高くすることを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はヘッドマウントディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車等の乗り物において、操縦者の前方の情景と乗り物の速度等の各種情報とを眼の前方に重ねて表示し、操縦者が情景と各種情報とを同時に見ることができるようにしたヘッドマウントディスプレイ装置が知られている。このヘッドマウントディスプレイ装置では、ＬＣＤ（実像表示器）からの表示光はレンズによってコリメートされた後、コンバイナガラスで反射されて眼に達する（下記公報参照）。
【０００３】
ところで、シースルー型のヘッドマウントディスプレイ装置では、ＬＣＤの表示画像の色のうち白等の輝度が高い色は見やすいが、黒等の輝度が低い色は操縦者の前方の情景が透過するために見にくく、視認性が悪い（ＬＣＤから提供される各種情報が見にくい）という問題がある。
【０００４】
これに対し、上記ヘッドマウントディスプレイ装置ではコンバイナガラスに高誘電体等のコーティングを施し、反射率を高めている。
【特許文献１】特許２８６１１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述のようにコンバイナガラスに高誘電体等のコーティングを施すと、視認性は向上するがシースルー性が損なわれる（コンバイナガラス部分の透過率が低下し、操縦者の前方の情景が見にくくなる）という問題がある。
【０００６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は視認性とシースルー性とを同時に確保することができるヘッドマウントディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、表示素子と、使用者の眼の前方に配置され、前記表示素子に表示される画像と前記使用者の視野の景色とを重ねて前記使用者の眼に導く光学系とを備えているシースルー型ヘッドマウントディスプレイ装置において、前記使用者の視野の景色の輝度又は色の少なくとも一方を検出する視野情報検出手段と、前記視野情報検出手段からの視野情報に基づいて前記表示素子に表示される画像を変更する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記制御手段は、前記視野の景色又は前記景色に重ねられる前記表示素子に表示される画像中の背景と前記画像中の文字とのコントラスト及び配色の少なくとも一方を変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記制御手段は、前記視野情報検出手段で検出された輝度が高い場合、前記表示素子に表示される画像の背景を明るい色にすることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記制御手段は、前記視野情報検出手段で検出された輝度が高い場合、前記表示素子に表示される画像中の背景と文字とのコントラストを高くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、視認性とシースルー性とを同時に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１はこの発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置（以下ＨＭＤ装置という）をヘルメットに装着した状態の断面を示す概念図である。
【００１４】
ＨＭＤ装置１はディスプレイ部１０とクリップ１１とを備えている。クリップ１１はディスプレイ部１０に結合されている。クリップ１１は断面Ｕ字状であり、ヘルメットＨのバイザＶの上部を挟んでいる。
【００１５】
ディスプレイ部１０は表示制御ユニット１５と筐体１６とを有する。ディスプレイ部１０の本体となる筐体１６の内部には透過型のＬＣＤ（表示素子）１７、レンズ１８及びプリズム１９が設けられている。
【００１６】
プリズム１９の一端部のテーパ面には例えばハーフミラー１９ａが設けられている。プリズム１９とハーフミラー１９ａとは運転者Ｍの前方から入射する外界光を十分に透過させることができるとともに、ＬＣＤ１７の表示画像の虚像を運転者Ｍの眼Ｅから所定位置だけ離れた位置にあるように見せることができる。レンズ１８、プリズム１９等で光学系が構成される。なお、表示素子としては、ＣＲＴや有機ＥＬ素子を使用してもよい。
【００１７】
表示制御ユニット１５は外部から入力した情報に基づいて画像を作成し、ＬＣＤ１７に表示させる。
【００１８】
図２はディスプレイ部の斜視図である。
【００１９】
筐体１６にはＬＣＤ１７の他にレンズ１８（図１参照）、制御部３０（図３参照）、制御部３０等に電力を供給するための電源部（図示せず）等が収容されている。また、筐体１６の外周面には使用者Ｍの視野の景色の輝度を検出する輝度センサ（視野情報検出手段）１４が設けられている。
【００２０】
プリズム１９の他端部はＬＣＤ１７と対向する。ＬＣＤ１７から出射され、他端部からプリズム１９内に入射した光束は内部で全反射しながら一端部に設けられたハーフミラー１９ａへと導かれ、ハーフミラー１９ａで反射されて使用者Ｍの眼Ｅに達する。一方、使用者Ｍの前方から入射する外界の光はハーフミラー１９ａ、プリズム１９を透過し、ＬＣＤ１７からの表示光とともに使用者Ｍの眼Ｅに達する。
【００２１】
次に、ＨＭＤ装置の構成を説明する。
【００２２】
図３はＨＭＤ装置のブロック図である。
【００２３】
ＨＭＤ装置１は輝度センサ１４、ＬＣＤ１７、画像制御部２１、バックライト２２、バックライト制御部２３、制御部３０及び電源（図示せず）を有する。
【００２４】
制御部３０は例えばワンチップマイコン等で構成され、ＣＰＵ（制御手段）３１、ＲＯＭ（図示せず）、ＲＡＭ（図示せず）及び情報入出力部（図示せず）から構成される。ＣＰＵ３１はＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭに展開してＨＭＤ装置１の全体動作の制御を実行する。
【００２５】
ＣＰＵ３１には輝度センサ１４から輝度情報（視野情報）が入力される。また、ＣＰＵ３１には情報入出力部を介して二輪車等やナビゲーションシステムから各種の情報が入力する。例えば二輪車から走行速度等の情報が入力されたり、ナビゲーションシステムから道路の形状、種別（一般道か高速道路か）、走行車両の現在位置等の情報が入力されたりする。ＣＰＵ３１は輝度情報及び二輪車やナビゲーションシステムからの情報に基づいて視野の景色又は景色に重ねられるＬＣＤ１７に表示される画像中の背景と画像中の文字とのコントラスト及び配色の少なくとも一方を変更する。
【００２６】
例えば輝度センサ１４で検出された輝度が高い場合、ＬＣＤ１７に表示される画像の背景を明るい色にしたり、ＬＣＤ１７に表示される画像中の背景と文字とのコントラストを高くしたりする。
【００２７】
画像制御部２１はＣＰＵ３１でコントラスト及び配色の少なくとも一方を変更した画像をＬＣＤ１７に表示させる。ＬＣＤ１７には例えば道路標識、日時等が表示される（図４〜８参照）。
【００２８】
バックライト制御部２３はＣＰＵ３１からの指示に基づいてバックライト２２の光量を変化させる。
【００２９】
次に、使用者Ｍの視野の景色にＬＣＤ１７に表示される画像を重ねたときの視認性を図４〜８を用いて説明する。
【００３０】
図４はＬＣＤに表示される画像の背景が黒で、文字及び図形が白の場合であって、外界輝度が低いときの視認性を説明する図である。なお、図４（ｂ）では使用者Ｍ（図１参照）の視野の景色に重ねられるＬＣＤ１７の画像は視野の１/３程度に大きく表示されているが、実際には使用者Ｍの視野を狭くしないように図４（ｂ）に表示されたサイズよりも十分小さく表示される。視野とＬＣＤ１７の画像との大小関係は以下の図面においても同様である。
【００３１】
図４（ａ）はＬＣＤ１７に表示される画像を示し、図４（ｂ）は使用者Ｍの視野の景色とＬＣＤ１７に表示される画像とを重ねた画像を示している。
【００３２】
夜間等のように外界の光量が少なく、暗いとき（外界の輝度が低いとき）、ＬＣＤ１７に表示される画像の背景を透過して使用者Ｍの視野の景色の大部分が見える（シースルー性が損なわれない）。文字や矢印・枠等の図形が輝度の高い白であり、使用者Ｍの視野の景色と文字や矢印等の図形とのコントラストが高いため、視認性がよい。
【００３３】
図５はＬＣＤに表示される画像の背景が黒で、文字及び図形が白の場合であって、外界輝度が高いときの視認性を説明する図である。
【００３４】
図５（ａ）はＬＣＤ１７に表示される画像を示し、図５（ｂ）は使用者Ｍの視野の景色とＬＣＤ１７に表示される画像とを重ねた画像を示している。
【００３５】
昼間等のように外界の光量が多く、明るいとき（外界の輝度が高いとき）、ＬＣＤ１７に表示される画像の背景を透過して使用者Ｍの視野の景色が見える。文字や図形が輝度の高い白であり、使用者Ｍの視野の景色と文字や図形とのコントラストが低いため、視認性が悪い。
【００３６】
図６はＬＣＤに表示される画像の背景が白で、文字及び図形が黒の場合であって、外界輝度が高いときの視認性を説明する図である。
【００３７】
図６（ａ）はＬＣＤ１７に表示される画像を示し、図６（ｂ）は使用者Ｍの視野の景色とＬＣＤ１７に表示される画像とを重ねた画像を示している。
【００３８】
昼間等のように外界の光量が多く、明るいとき、ＬＣＤ１７に表示される画像の背景が白い（輝度が高い）ため、その画像の背景によって使用者Ｍの視野の景色の一部が消える（ＬＣＤ１７に表示される画像の背景を透過して使用者Ｍの視野の景色を見ることはできない。図６（ｂ）参照）。ＬＣＤ１７に表示される画像の背景と文字や図形とのコントラストが高いため、視認性がよい。なお、ＬＣＤ１７に表示される画像の背景全面を白くするのではなく、文字や図形の周辺だけを白くすればシースルー性は向上する。
【００３９】
図７はＬＣＤに表示される画像の背景が白で、文字及び図形が黒の場合であって、外界輝度が低いときの視認性を説明する図である。
【００４０】
図７（ａ）はＬＣＤ１７に表示される画像を示し、図７（ｂ）は使用者Ｍの視野の景色とＬＣＤ１７に表示される画像とを重ねた画像を示している。
【００４１】
夜間等のように外界の光量が少なく、暗いとき、ＬＣＤ１７に表示される画像の背景が白い（輝度が高い）ため、その画像の背景によって使用者Ｍの視野の景色の一部が消える（図７（ｂ）参照）。ＬＣＤ１７に表示される画像の背景と文字や図形とのコントラストが高いため、視認性がよい。なお、図４に示すようにＬＣＤ１７に表示される画像の背景を黒、文字及び図形を白とすれば、使用者Ｍの視野の景色が消える割合が少なくなり、シースルー性が損なわれない。
【００４２】
図８はＬＣＤに表示される画像の背景が白で、文字及び図形が黒、特定の文字の周辺が暗い色（例えば青）の場合であって、外界の輝度が高いときの視認性を説明する図である。
【００４３】
図８（ａ）はＬＣＤ１７に表示される画像を示し、図８（ｂ）は使用者Ｍの視野の景色とＬＣＤ１７に表示される画像とを重ねた画像を示している。
【００４４】
昼間等のように外界の光量が多く、明るいとき、ＬＣＤ１７に表示される画像の背景が白い（輝度が高い）ため、その画像の背景によって使用者Ｍの視野の景色の一部を消すことができる。しかし、ＬＣＤ１７に表示される画像のうち青地とした部分（例えば部分Ｒ１）を透過して使用者Ｍの視野の景色が見え、この部分の文字や図形の視認性が悪くなる。これに対し、背景が青地部分の文字を白とすることによって視認性を改善することはできるが、使用者Ｍの視野の景色に対するコントラストが低いため、図形は見難い。
【００４５】
なお、黒の文字の背景を黄色地又は赤地にした場合には視認性が高いことは確認されている。そのため、例えば黒の文字の背景として通常時には白を用い、警告時に黄色地又は赤地を用いるというように背景の色を場面によって使い分けることが考えられる。
【００４６】
この実施形態によれば、使用者Ｍの視野の輝度に基づいてＬＣＤ１７に表示される画像を変更することでシースルー性を損なうことなく視認性を向上させることができるので、視認性とシースルー性とを同時に確保することができる。
【００４７】
なお、上記実施携帯では使用者Ｍの視野の輝度に基づいてＬＣＤ１７に表示される画像を変更したが、例えば輝度センサ１４の変わりにＣＣＤ等を用い、視野の景色の色成分を視野情報として取得し、その色成分との補色や明暗関係等とを考慮してＬＣＤ１７に表示される画像を変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係るＨＭＤ装置をヘルメットに装着した状態の断面を示す概念図である。
【図２】図２はディスプレイ部の斜視図である。
【図３】図３はＨＭＤ装置のブロック図である。
【図４】図４はＬＣＤに表示される画像の背景が黒で、文字及び図形が白の場合であって、外界輝度が低いときの視認性を説明する図である。
【図５】図５はＬＣＤに表示される画像の背景が黒で、文字及び図形が白の場合であって、外界輝度が高いときの視認性を説明する図である。
【図６】図６はＬＣＤに表示される画像の背景が白で、文字及び図形が黒の場合であって、外界輝度が高いときの視認性を説明する図である。
【図７】図７はＬＣＤに表示される画像の背景が白で、文字及び図形が黒の場合であって、外界輝度が低いときの視認性を説明する図である。
【図８】図８はＬＣＤに表示される画像の背景が白で、文字及び図形が黒、特定の文字の周辺が暗い色（例えば青）の場合であって、外界の輝度が高いときの視認性を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：ヘッドマウントディスプレイ装置（ＨＭＤ装置）、１４：輝度センサ（視野情報検出手段）、１７：ＬＣＤ（表示素子）、１８：レンズ、１９：プリズム、１９ａ：ハーフミラー、３１：ＣＰＵ（制御手段）、Ｅ：眼、Ｍ：使用者。
【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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