(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着する装置本体と、使用者に装着しない外部装置とを有し、画像表示素子と該画像表示素子によって形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段からなる虚像形成光学系とを前記装置本体に有する頭部装着型表示装置において、
ＣＰＵを持つインテリジェント装置または映像再生装置から構成される、前記外部装置である画像情報入力源と、
前記画像情報を前記装置本体に送信するための画像データ処理部とバックライトパルス制御回路とから成るコントロールユニットと、電源電圧供給回路と、から構成される、前記外部装置であるインターフェース部と、
前記コントロールユニットから前記装置本体まで画像信号を送信するための、
一端が前記外部装置に接続され他端が前記装置本体に接続される、接続手段と、
前記画像表示素子と前記画像表示素子に前記画像情報を表示するためのＶＩＤＥＯ回路とからなる、前記装置本体内に含まれる表示ユニットと、
を有し、
前記電源電圧供給回路は、前記画像情報入力源を専用のコネクタと接続すると、該コネクタに配置されたセンサーが前記画像情報入力源を感知し、該感知の結果から前記画像情報入力源を判断する画像情報源判定手段を有し、
該画像情報源判定手段により、通常は、前記インテリジェント装置のフラットパネルディスプレイ接続用のコネクタから前記コントロールユニットへ電源電圧を供給可能な内部電源回路が選択され、
さらに、外部から強制的に、ＡＣアダプタ、電池またはバッテリーの外部電源回路に切り換えることのできる手段を有することを特徴とする頭部装着型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示素子で形成した画像を虚像拡大して視認する頭部装着型表示装置とその駆動方法に関し、パーソナルコンピューター等のデータディスプレイや、ビデオ・レーザーディスク等のビデオディスプレイ用のモニターとして、良好な表示を提供するための構成とその駆動方法、および表示画面の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像及びデータディスプレイの携帯性を高めるという要請に応えるため、頭部装着型表示装置が提案されている。代表的な例として、ＯＰＴＩＣＳ＆ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＮＥＷＳ  １９９２年８月号に記載の弱視者向けヘッドアップディスプレイなどが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の頭部装着型表示装置は、通常のテレビ信号しか表示できず、パソコンや小型情報機器端末等との接続ができず、携帯用ディスプレイ・マルチメディア情報機器として、使用者のニーズに合った最適な装置ではなかった。また、画像表示素子としてＣＲＴを使用しているため装置本体が重くなり、消費電力も多く、携帯性・可搬性にも欠けている。さらに、上記のような、弱視者向けに画面を拡大表示して使用する装置の場合、プロジェクター等の拡大表示装置、もしくは大型ＣＲＴを利用したテレビと変わらないだけの、十分な表示品質を確保しなければ、弱視者がより一層眼を酷使することになり、疲労感・嫌悪感を与えることになる。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、第一に携帯性・可搬性に富んだ小型・軽量、しかも低パワーな駆動方法とその構成を提案し、第二に大型パネルと同等な表示品質を確保しながら、作業性・操作性・視認性を向上させることで疲労を極小化できるような頭部装着型表示装置とその駆動方法を実現することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の頭部装着型表示装置は、
使用者の頭部に装着する装置本体と、使用者に装着しない外部装置とを有し、画像表示素子と該画像表示素子によって形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段からなる虚像形成光学系とを前記装置本体に有する頭部装着型表示装置において、
ＣＰＵを持つインテリジェント装置または映像再生装置から構成される、前記外部装置である画像情報入力源と、
前記画像情報を前記装置本体に送信するための画像データ処理部とバックライトパルス制御回路とから成るコントロールユニットと、電源電圧供給回路と、から構成される、前記外部装置であるインターフェース部と、
前記コントロールユニットから前記装置本体まで画像信号を送信するための、
一端が前記外部装置に接続され他端が前記装置本体に接続される、接続手段と、
前記画像表示素子と前記画像表示素子に前記画像情報を表示するためのＶＩＤＥＯ回路とからなる、前記装置本体内に含まれる表示ユニットと、
を有し、
前記電源電圧供給回路は、前記画像情報入力源を専用のコネクタと接続すると、該コネクタに配置されたセンサーが前記画像情報入力源を感知し、該感知の結果から前記画像情報入力源を判断する画像情報源判定手段を有し、
該画像情報源判定手段により、通常は、前記インテリジェント装置のフラットパネルディスプレイ接続用のコネクタから前記コントロールユニットへ電源電圧を供給可能な内部電源回路が選択され、
さらに、外部から強制的に、ＡＣアダプタ、電池またはバッテリーの外部電源回路に切り換えることのできる手段を有することを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、装置本体内を虚像形成光学系とＶＩＤＥＯ回路のみで構成可能であり、装置本体を小型で軽量にできるため、装着した時に装置本体の重量による首や肩あるいは頭部の疲労が低減でき、使用者は重さを気にする事なく作業できるため作業性にも優れる。さらに、回路構成およびその分け方が、信号処理レベルが小信号である回路はインターフェース部に、大信号である回路はＶＩＤＥＯ回路にまとめる事で、パワーロスが少なく、システムの構成要素全てが小型化でき、携帯性・可搬性にも優れる。また、情報源としてパソコンやビデオなど、利用可能な範囲が広く、使用目的に応じたディスプレイを提供する事ができる。
【００１４】
上記構成によれば、入力源の形態により内部電源回路が選択されれば、外部電源の携帯が不要になり、携帯用ディスプレイとして使用する際、より一層可搬性に優れる。さらに、外部電源回路の内、特にＡＣアダプタを選択して使用すれば、パソコンのバッテリーや外部電源回路の電池等を使わずに済み、かつ外部電源と内部電源とを併用することで、システムの長時間稼働も可能になる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照にして詳述する。
【００４０】
（第一の形態）
図１〜図４は、本発明の第一の形態における頭部装着型表示装置の構成及び使用形態を表し、図１が全体のシステム構成図、図２が使用形態、図３が虚像形成光学系の縦断面図、図４がコントロールユニットの回路構成を示す。
【００４１】
図１における、本発明の頭部装着型表示装置は、パソコン及びマイコン等のＣＰＵを持つインテリジェント装置１、またはビデオ・レーザーディスク等の映像再生装置２などから成る画像情報入力源３から画像情報を供給し、パワーマネージメント機能を持つ電源電圧供給回路４から全電源電圧を供給する。画像情報入力源３から取り込んだ画像情報は、コントロールユニット５で、装置本体に小信号で送信するための画像データ処理部と、バックライトパルス制御回路でバックライトパルスの作成を行う。さらに、その画像情報をコントロールユニット５から装置本体５０まで接続手段７によって送信し、画像表示素子９に画像情報を表示するための処理をＶＩＤＥＯ回路８で行うものである。
【００４２】
つまり、第一の構成要素である画像情報入力源３と、装置本体５０に必要なデータを送信するための前処理を行う第二の構成要素であるインターフェース部６については、使用者５１自信が装着・携帯しない外部装置であり、第三の構成要素の接続手段７からＶＩＤＥＯ回路８を通して、画像表示素子９に画像情報を表示するための表示ユニット１０から成る第四の構成要素を、使用者５１が装着して作業する構成になっている。
【００４３】
図２の使用形態において、画像情報入力源３としてパソコン１を使用し、該パソコン付属のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）を取り外し、そのＦＰＤ接続用コネクタ１８と接続可能なコネクタを、コントロールユニット５内に有し、そこから直接画像情報と電源電圧を取り出す。その後、インターフェース部６で前処理され、コネクタ１１から接続手段７を通って装置本体５０へ送信される。
【００４４】
装置本体５０は、使用者５１の眼の左右いずれか片方の眼前に虚像形成光学系５２を有する。該虚像形成光学系５２は、装置本体５０に空転保持され使用者５１の略眼幅方向に延伸し、ネジ形状を有する軸８９に螺着嵌合して装置本体５０に保持され、該軸８９は両端にノブ５３を有する。該ノブ５３の一方を回転させると、軸８９が装置本体５０に対して空転するため、虚像形成光学系５２は使用者５１の略眼幅方向に移動自在である。また、装置本体５０は、ヒンジ部５４を介して装着手段５５と結合しており、ヒンジ部５４を調整することで、使用者５１の眼前に俯角を付けて保持できる。
【００４５】
また、使用者５１から見て虚像形成光学系５２の外側に、使用者５１の両眼の視野を部分的に覆う大きさの部分透過型遮光板５８を有する。この部分透過型遮光板５８は、単眼式頭部装着型表示装置において、反視認眼から入る情報での虚像情報のコントラスト低下を防止する役目がある。
【００４６】
さらに、周辺輝度を測定するために配置された電光セル１７と、虚像画面のポジ・ネガ表示を切り換えるためのＳＷ１９をインターフェース部６に有する。  図３において、虚像形成光学系５２は、液晶パネル８５とその後方から液晶パネル８５を照射するためのバックライト８６からなる画像表示素子９と、反射ミラー９１、拡大光学手段であるレンズ５６から構成される。また、画像表示素子９は、視度調整つまみ５７を図２における矢印Ａ方向に回転すると、歯車８８の回転軸が視度調整つまみ５７の支点と一致しており、歯車８８が回転して歯車嵌合する枠体８７、すなわち画像表示素子９が光軸方向に移動し、レンズ５６との相対距離、つまり拡大虚像９０のサイズを変える事で視度調整が可能となる。
【００４７】
さらに、画像表示素子９は、液晶パネル８５のＦＰＣケーブル９４と、バックライト用ケーブル９５によって、装置本体５０のＶＩＤＥＯ回路基板９２の下面に配置された、液晶パネル用コネクタ９３とバックライト用コネクタ９６で電気的に接続されている。
【００４８】
次に、コントロールユニット５の回路構成を、図４により説明する。
【００４９】
画像情報であるデジタル信号を、小信号レベルのまま入力バッファ２０によってデータを整え、該画像情報をＤＯＴＣＬＫ２０１によってラッチ処理２１した後、Ｄ／Ａコンバータ２２によって前記ＤＯＴＣＬＫ２０１に同期したアナログ信号に変換し、クランプ２３及びγ補正２４処理を施して、長い距離を送信できるように最後に出力バッファ２５で処理してから出力する。このようにアナログ信号で送信する理由は、ケーブル数を減らす事、小信号で送ることで低パワー化が可能である事などである。
【００５０】
さらに、Ｈ・ＶＳＹＮＣ、ＤＯＴＣＬＫ等の同期信号については、同期信号バッファ２６処理のみ行い、ＨＳＹＮＣ２０２については、バックライト制御回路２７に送信されてバックライト制御パルス２０３（ＢＬＤＯＵＴ）を作る。
【００５１】
本実施例では、装置本体を、虚像形成光学系と表示ユニットのみで構成できるため、小型で軽量な装置を実現でき、装置本体の重量による疲労を低減でき、かつ使用者は重さを気にする事なく作業できるため作業性にも優れる。さらに、回路構成およびその分け方により、信号処理レベルが小信号である回路はインターフェース部に、大信号である回路はＶＩＤＥＯ回路にまとめる事によって、パワーロスの少ない装置が実現でき、システムの構成要素全てが小型化できるため、携帯性・可搬性にも優れる。また、情報入力源としてパソコンやビデオなど利用可能な範囲も広く、使用目的に応じたディスプレイを提供することが可能となる。
【００５２】
さらに、パソコン付属のＦＰＤを取り外した分だけ軽量化でき、携帯性に優れたシステムとなる。また、画像情報がパソコン内部のＤＯＴＣＬＫと同期させる事ができるため、外部同期をかける必要が無く、その分のパワーを抑えることができる。加えて、アナログ信号による出力で、小信号レベルの信号送信ができるのでパワーが抑えられ、信号線の数も少なくて済み、装置本体を装着したときの接続手段による牽引感が低減できるため、使用者は不快感・疲労を感じる事なく作業が行える。
【００５３】
（第二の形態）
図５〜図６は、本発明の第二の形態における頭部装着型表示装置の構成および使用形態を表し、図５がその使用形態、図６がコントロールユニットの回路構成図を示す。なお、第一の形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図５において、第一の形態と同様に、画像情報入力源３としてパソコン１を使用するが、ＦＰＤ１４はそのまま接続の状態で、パソコンの外部ＣＲＴ接続用コネクタ１２から画像情報を中継ケーブル１３で引き出し、インターフェース部６に入力して処理する。該インターフェース部６には、外部電源用のＡＣコード１５が電源電圧供給回路４に接続されており、そこで本装置を駆動するための電源電圧、及びパソコン１を駆動させるための電源電圧をそれぞれ作成し、前者は接続手段７によって、後者はコード１６によってそれぞれ供給される。また、周辺輝度を測定するためには位置された電光セル１７と、虚像画面のポジ・ネガ表示を切り換えるためのＳＷ１９をインターフェース部６に有する。
【００５５】
図６において、前記外部ＣＲＴ接続用コネクタ１２から出力される画像信号は、アナログＲＧＢ信号とＨ・ＶＳＹＮＣの同期信号のみである。まず、アナログＲＧＢ信号は、第一の形態の中でＤ／Ａコンバータ２２によってアナログ変換された信号と同じであるから、バッファ処理２０後、クランプ２３、γ補正２４、出力バッファ処理２５を行えばよい。また、同期信号及びバックライトパルスについては第一の形態と全く同様な処理を行う。
【００５６】
本実施例では、パソコンの外部ＣＲＴ用コネクタからデータを取り込めるため汎用性に優れ、アナログ入力された画像情報を、より簡単な回路構成にする事で素子数を減らせ、小信号レベルのまま処理できるため、パワー抑えることができる。さらに、第一の形態と違って、パソコン付属のＦＰＤを有しているため、使用者は両者を同時にかつ任意に選択して使用できるため、利便性・汎用性が良い。また、複数人での同時使用・視認も可能となり、共用性にも優れる。
【００５７】
（第三の形態）
図７は、本発明の第三の形態における頭部装着型表示装置のコントロールユニットの回路構成を表す。上述の実施形態と同様に、同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図７において、画像情報は、画像情報入力源３によらず、デジタルｎｂｉｔの信号が入力した場合、（ａ）のルートを通って、バッファ処理２０後、基本クロック作成回路４９から出力さらた基本クロック２２５によって、ビット補正手段２８で入力ｂｉｔ数ｎのデジタル信号を、全て８ｂｉｔに補正・統一する。該８ｂｉｔのデジタル信号のままラッチ２１、クランプ２３、ガンマ補正２４、極性反転２９処理を行い、Ｄ／Ａコンバータ２２で前記基本クロック２２５に同期したアナログ信号に変換し、バッファ処理２５を最後に行ってから出力する。アナログ信号の場合には、（ｂ）のルートを通って、Ａ／Ｄコンバータ３０でデジタル８ｂｉｔに変換後、上述のデジタル信号の場合と同じ経路で処理される。
【００５９】
本実施例では、画像情報入力源をパソコンに限定することなく、あらゆるデジタル信号・アナログ信号に一様に対応できるため、汎用性に優れている。
【００６０】
さらに、第一、二の形態と違い、ＶＩＤＥＯ回路で行っていた極性反転処理をコントロールユニットで行うことで、大信号レベル処理の負担を減らしパワーを抑えることができ、デジタルによってクランプ、γ補正、極性反転の処理を行うことでｂｉｔ単位で制御が可能になる事などに優れる。
【００６１】
（第四の形態）
図８は、本発明の第四の形態における頭部装着型表示装置のコントロールユニットの回路構成を表す。尚、上述の実施形態と同様に、同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
映像再生装置２を画像情報入力源３に使用する場合、コントロールユニット６に入力する信号は、コンポジットビデオ信号である。ＮＴＳＣやＰＡＬ等のテレビ信号を、前述のパソコン１と同様に表示するためには、インターレース方式からノンインターレース方式に倍速変換する必要がある。そこでまず、前記コンポジットビデオ信号を、ＹＣ分離手段１２０で輝度信号（Ｙ）とカラー信号（Ｃ）に分け、該輝度・カラー信号を使ってデコーダ１２１でアナログＲＧＢ信号と同期分離処理を行う。アナログ信号については、ゲイン調整１２２で処理後、前記実施形態と同様にクランプ２３、γ補正２４を行い、コントロール手段１２４から出力される倍速変換用クロック２２６を使って、Ａ／Ｄコンバータ３０、ラッチ２１、Ｄ／Ａコンバータ２２から成る倍速変換部１２３によりデジタル的に倍速変換し、バッファ２５処理を行い出力する。
【００６３】
また、同期分離したコンポジットＳＹＮＣ２０４から、Ｈ・ＶＳＹＮＣを作成し、同期信号バッファ２６で処理後出力される。さらに、ＨＳＹＮＣ２０２からバックライトパルス制御回路２７でＢＬＤＯＵＴ２０３を作成する。
【００６４】
本実施例によれば、映像再生装置であるビデオデッキやレーザーディスク等からの情報を表示することができ、しかも通常のＮＴＳＣの倍の走査速度で表示するため、高品位な画面が得られ、使用者は良好な画面で作業ができ、疲労低減効果がある。さらに、倍速変換部のみデジタル処理することで、部品点数が少なく、パワーを抑えることができるため、回路を小型化することも可能である。
【００６５】
（第五の形態）
図９は、本発明の第五の形態における頭部装着型表示装置の電源電圧供給回路の構成を表し、やはり、上述の実施形態と同様に、同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図９において、電源電圧供給回路４は、画像情報入力源３をそれぞれ専用のコネクタ３１〜３３と接続すると、そのコネクタ部分に配置されたセンサー３４〜３６のいずれか１つが感知し、その結果を画像情報入力源判定手段３７に送り入力源を識別する。通常は、各入力源に対応した電源電圧回路が選択されるが、使用環境によってわざわざ各入力源に対応した電源電圧回路を使う必要がないときには、外部から強制的に切り換えることが出来る。その場合、外部電源４３は、ＡＣアダプタ４１と電池またはバッテリー４２で構成されていて、強制切換信号２０５が入力すると外部電源回路４３が選択され、強制切換信号２０６が入力すると、外部電源回路の内、特に電池＆バッテリ４２が優先される。
【００６７】
そこで、強制切換信号２０５または２０６が入力されているかどうか外部電源回路選択手段３８で判定し、前記入力源判定の結果と比較して判断する。仮に、強制切換信号２０５も２０６も入力していなくて、パソコンのＦＰＤ接続用コネクタ３１が画像情報入力源３である場合、電源供給回路選択手段３９でパソコン内から電源電圧を供給する回路４０が選択され、パソコンの外部ＣＲＴコネクタ３２やビデオ信号用コネクタ３３から入力されれば、電池＆バッテリー４２が選択される。  前述のように、電源供給回路選択手段３９で選択された供給電圧２０７は、電圧変換回路４６の画像表示用回路４５で、画像表示素子９に画像情報を表示するために必要な回路の電源電圧２０８に変換され、選択された画像情報入力源用の駆動回路のみに供給する、供給回路選択手段４７からコントロールユニット５へ出力される。また、画像情報入力源３に必要な電圧２０９は、電圧変換回路４６の情報入力源用回路４４で同様に作成し供給される。
【００６８】
本実施例によれば、電源電圧の供給において、外部電源が無くても駆動可能であり、携帯用ディスプレイとして利用する際、外部電源の無い分軽くて・コンパクトになるため、より一層可搬性に優れる。室内など電源供給に困らない場合では、電池またはバッテリーやパソコン内の電源電圧を使用しないで済む分、システムの稼働時間も長時間確保できる。さらに、電圧変換回路を有するため、基準となる電源電圧のみを供給すれば良く、インターフェース部の構成が簡単で小型化でき、より一層可搬性に優れる。加えて、選択された回路しか電源電圧を供給しないので、無駄なパワーを消費しないで済む。
【００６９】
（第六の形態）
図１０〜１２は、本発明の第六の形態における頭部装着型表示装置のバックライト制御回路を表し、図１０がその回路構成、図１１がタイミングチャート、図１２が周辺輝度測定結果の画面表示について表す。やはり、上述の実施形態と同様に、同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００７０】
前記実施形態１から４に記載の通り、バックライト制御パルスであるＢＬＤＯＵＴ２０３は、水平同期信号であるＨＳＹＮＣから作成される。
【００７１】
このＨＳＹＮＣは、画像情報入力源がパソコンなどのインテリジェント装置から出力されるＨＳＹＮＣ１（２０２）と、ビデオなどの映像再生装置から出力されるＨＳＹＮＣ２（２１６）とで駆動速度が異なり、ＨＳＹＮＣ１（２０２）はＨＳＹＮＣ２（２１６）に比べて約１／２の周期である。そのため、ＨＳＹＮＣ１（２０２）に完全同期したＢＬＤＯＵＴでは駆動速度が速いため、バックライトの輝度が明るすぎるため、ＨＳＹＮＣ１（２０２）の１／ｎ周期に１回ＢＬＤＯＵＴを出力する回路で変換する必要がある。
【００７２】
まず、画像情報入力源３から出力される水平同期信号を、ＨＳＹＮＣ選択手段７０に入力し、ＨＳＹＮＣ１（２０２）とＨＳＹＮＣ２（２１６）のいずれか片方を選択する。映像再生装置２のＨＳＹＮＣ２（２１６）が選択された場合は、パルス幅変調回路８２を通ってそのまま出力される。インテリジェント装置１のＨＳＹＮＣ１（２０２）の場合は、該ＨＳＹＮＣ１を基本クロックとするカウンタ７１に入力され、カウンタ７１のＱ１出力２１０は、ＨＳＹＮＣ１の立ち下がり毎にカウントし、Ｑ２出力２１１はその倍の周期に一回カウントしていく。この２つのカウンタ出力を、間引き切換ＳＷ（ＳＷ１）７２で片方を選択する。通常は、カウンタのＱ１出力２１０が選択されるように設定して有る。このＱ１出力２１０を使ったパルス幅変調により、バックライトが明るすぎて周辺輝度に対して最適輝度にならない場合は、Ｑ１出力２１０の倍の周期であるＱ２出力２１１を選択し、ＢＬＤＯＵＴ２０３出力をＱ１出力２１０を使った場合の半分にする事で、さらに広い調整範囲が得られる。
【００７３】
次に、位相調整手段であるＩ／Ｓ７３によって、Ｑ１出力２１０の立ち下がり位置を、アナログ信号の帰線期間内で画面に表示されない程度に遅らせる。これは、バックライト輝度の調光方法にパルス幅変調を採用しているため、パルス幅が長くなると、帰線期間内から表示期間にＢＬＤＯＵＴ２０３がオーバーしてしまい、その部分のノイズが画面に表示されてしまうためである。そこで、ＨＳＹＮＣ１に非同期になるように位相調整手段７３で調整し、帰線期間内にＢＬＤＯＵＴ２０３の立ち上がりと下がりが入るように調整する。
【００７４】
このＩ／Ｓ７３の出力２１２を、単安定マルチバイブレータ１（ＭＢ１）７４及び同２（ＭＢ２）７５に入力する。ＭＢ１（７４）では、抵抗７６とコンデンサ７７の時定数で決まる、パルス幅一定の出力２１３を出し、ＭＢ２（７５）からは、抵抗７８とコンデンサ７９により決まるパルス幅可変出力２１４が出る。この２つのパルス２１３と２１４は、電源投入時から一定時間内は固定出力２１３を、その後は可変出力２１４を出力するように切り換えるための制御信号２１５を信号制御手段Ｓ／Ｓ８０で作成し、バックライト出力ＳＷ２（８１）で切り換えてＢＬＤＯＵＴ２０３を出力する。これは、電源投入時からしばらくの間は、バックライト管が温まっていないため放電が不安定であるため、放電が安定するまでの間はパルス幅変調を行わず、発光効率の最も良いパルス幅に固定するという、イニシャルリセット回路である。
【００７５】
図１２において、前記コントロールユニット５に配置した周辺輝度測定用の電光セル１７により周辺輝度を測定し、その測定結果８３を虚像画面９０上に表示する。そのため、使用者５１は、装置本体５０を装着したまま周辺輝度に応じた最適なバックライト輝度へ容易に調整できる。
本実施例によれば、水平同期信号を使って容易にバックライトパルスを作ることが可能であり、画像情報入力源によらず、一定したバックライト輝度が実現できる。バックライトの輝度調整も、装置本体を装着したまま行えるため作業性に優れる。通常のパルス幅変調に加え、間引きしたＢＬＤＯＵＴのパルス幅変調を併用することで、容易にかつ広い調整範囲が実現できる。さらに、電源投入時の不安定放電防止のためのイニシャルリセット回路により、信頼性に優れている。また、パルス幅を広げても表示画面にＢＬＤＯＵＴのエッジが表示しないための位相調整手段により、虚像画面の視認性が向上し、疲労防止にも役立つ。
【００７６】
（第七の形態）
図１３、図１４は、本発明の第七の形態における頭部装着型表示装置の接続手段を表し、図１３が断面図、図１４がその接続状態を表す。やはり、上述の実施形態と同様に、同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図１３において、接続手段７は、画像情報及び電源電圧等を、前記コントロールユニット５から装置本体５０まで送信するための手段である。アナログＲＧＢの各画像データは、それぞれ単体でシールドされている信号線６０によって送信され、その他の信号は、非シールド線６１を２本合わせたツイストペアケーブル６２によって送信される。該ツイストペアケーブル６２は、同期信号用に２本、バックライト信号用に１本、電源電圧用に７本の合計５対１０本で構成される。このシールド線６０とツイストペアケーブル６２を一つに統一し、その回りを横巻き式一重編組シールド６３と外径シース６４により１本のケーブルで構成したのが接続手段７である。
【００７８】
また、信号を送信する部分である信号線６５・６６には、それぞれＡＷＧ２８の太さの集合線を使用することで、ケーブル外径が細いにも関わらず、強度的に十分な構造が実現できる。シールド６３についても、横巻き一重編祖シールド構造にすることで、同様にケーブル外径が細くでき、外径シースの厚みを薄くしても、シールド形状が外側に浮き出す事もない。外径シース６４は、軽くて柔らかい素材を使うことで、接続手段自体の自由度が高くなる。
【００７９】
図１４は、接続手段７の各回路との接続状態を表している。コントロールユニット５側は、コネクタ１１によって脱着可能な構成であり、ＶＩＤＥＯ回路８側は、ＶＩＤＥＯ回路基板９２の上面で、装置本体５０の略中央で保持接合部５４に近接した位置に直接実装する固定接続構造になっている。そのため、可搬性に富み、作業中に突然引っ張られても抜ける心配もなく、かつ頻繁に抜き差しすることによる接触不良の心配もないなど、安全性にも富んでいる。加えて、保持接合部５４に近接した位置に固定されるため、接続手段７の重み等によって装置本体５０が傾く事もなく、バランスが良い。
【００８０】
また、図２または図５より、使用者５１が作業に際し、データ入力手段であるキーボードやマウス等と相対したとき、コントロールユニット５側のコネクタ１１と、ＶＩＤＥＯ回路８における前記接続手段７との実装位置とが、同一方向に配置されることが重要である。これは、接続手段７がキーボード等を横切ると、使用者５１が作業に集中できない、操作時に手で引っかけてしまい危険であること、かつケーブル長を短く設計できる事など、安全性・作業性にも優れている。
【００８１】
本実施例によれば、画像データを、コントロールユニットから装置本体までの長い距離を送信しても、信号劣化が少なく、特に画像信号については、デジタル信号や電源電圧信号からノイズの混入を防ぎ、視認性の高い画像が提供できるため、使用者にとって視認眼の負担を低減する効果もある。また、接続手段の外形を細く柔らかくすることができるため、装着時の接続手段による牽引感も低減でき、良好な装置が提供できる。加えて、上述したように、信頼・安全性・作業性にも優れる。
【００８２】
（第八の形態）
図１５は、本発明の第八の形態における頭部装着型表示装置のＶＩＤＥＯ回路の回路構成を表す。やはり、上述の実施形態と同様に、同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００８３】
ＶＩＤＥＯ回路８の回路構成において、画像情報であるアナログＲＧＢ信号は、バッファ１００で処理後、液晶パネル８５に表示する際の液晶劣化防止のための交番信号を、極性反転回路１０３で作成する。該極性反転回路１０３は、正極信号及び負極の信号をそれぞれ作る回路１０１で交番信号の基準信号を作り、その正・負極信号をアナログＳＷ１（１０２）で、極性反転制御信号２２０により切り換え、大信号レベルの極性反転信号に周波数変換される。ここで、極性判定制御信号２２０は、水平同期信号もしくは垂直同期信号、さらには液晶パネル８５の１画素分のデータが変化するタイミングに同期して変化する信号である。
【００８４】
また、前記液晶パネル８５は、表示特性が十分確保されていない事、画像情報の転送速度が速い事などから、画像情報を直接表示すると信号劣化・解像度ダウンが起こり視認性が悪くなる。そこで、アナログＳ／Ｈ回路１０７によって周波数変換を行い、最適表示が可能な駆動速度へアナログ信号を変換する必要がある。極性反転回路１０３から出力した信号は、アナログＳＷ２（１０４）で、パネル駆動回路１１１から出力されるｎ本のＳ／Ｈクロック２２１を使って、従来の１／ｎの駆動速度のＳ／Ｈデータ２２２に周波数変換され、該Ｓ／Ｈデータ２２２が、ソースフォロワ１０５によりデータ保持される。この時、ソースフォロワを構成するＦＥＴのドレイン−ソース間電流（ＩDSS）のばらつきを抑えるため、定電流回路１０６によって一定の電流を引き込む構成になっている。アナログＳ／Ｈ回路１０７出力後、ビデオバッファ１０３を通って、液晶パネル８５に大信号レベルの画像情報として出力する。
【００８５】
Ｈ・ＶＳＹＮＣについては、バッファ１０９で処理後、表示画面の同期を調整するためのＰＬＬ回路１１０に入力される。ここで、前記第一の形態のように、パソコン１からＤＯＴＣＬＫが接続されている場合は、コントロールユニット５内のラッチ２１とＤ／Ａコンバータ２２で完全に同期が取れた信号が出力されるため、ＰＬＬ回路１１０を省略できる。ＰＬＬ調整後、液晶パネル８５のＸ・Ｙ方向ドライバー駆動用のクロックとして、上記アナログ信号と同様に大信号レベルのクロックをパネル駆動回路１１１で作成し、パネルに出力する。
【００８６】
さらに、バックライト制御パルスであるＢＬＤＯＵＴ２０３は、バックライト８６に組み込まれている回路に直接送られ、バックライトが点灯可能な信号へ変換される。
【００８７】
また、図３及び図１４より、装置本体５０内のＶＩＤＥＯ回路基板９２は、両面実装タイプの平型基板である。上面には、背の高い部品と大型のＩＣ等が配置され、下面には小型のチップ部品と、前記画像表示素子９を構成している液晶パネルのＦＰＣケーブル９４接続用のコネクタ９３と、バックライトケーブル９５を接続するためのコネクタ９６が配置されている。
【００８８】
このような平型基板の構造とする事で、回路・基板の放熱効果が高く、信頼性に富んだ回路になる。かつ、下面に配置された液晶パネル接続用コネクタ９３とバックライト接続用コネクタ９６の位置と、液晶パネルのＦＰＣケーブル９４及びバックライト接続ケーブル９５が十分な長さに設計してあれば、単眼式の装置における視認眼切り替え時の虚像形成光学系の移動が、スムーズにかつ簡単に行え、汎用性・共用性にも優れる。
【００８９】
本実施例によれば、ＶＩＤＥＯ回路は、液晶パネルへ画像情報を表示するのに必要な、しかも大信号レベル処理回路のみで構成されるため、パワーロスが少ない。画像データの周波数変換を２度行う事で、表示性能に優れ、視認性の高い虚像画面を提供できる。そのため、視認眼の負担が減り、疲労が低減できる。特に、アナログＳ／Ｈを最終段で行うため、部品点数を減らす事ができ、回路の小型化が可能となり、かつパワーも抑える事ができる。また、上述したように、ＶＩＤＥＯ回路基板の下面に液晶パネルとバックライト接続用コネクタを有することから、単眼式頭部装着型表示装置における視認眼切り換えが、１つの虚像形成光学系だけで出来るため、汎用性・共用性に優れる。
【００９０】
（第九の形態）
図１６は、本発明の第九の形態における頭部装着型表示装置の表示画面の調整方法に関するフローチャートを示す。また、図２で説明した使用形態、及び図３の虚像形成光学系の断面図を参考にしながら説明していく。
【００９１】
使用者５１は、良好な虚像画面９０つまり視認性の良い画面を見ながら作業することで、ＶＤＴ作業における疲労をより少なく・軽くすることができるため、本実施の形態では、より良好な虚像画面９０を得るための調整方法について述べる。装置本体５０を装着したときの、視認眼５９の選択や眼幅調整、俯角調整などは終了しているものと見なす。
【００９２】
調整手順は、コントロールユニット５内のメモリーもしくは外部ソフトに、予め記憶されている。この記憶されている調整手順は、全て虚像画面９０上に表示され、その指示に従って視度調整、画面位置、ポジ・ネガ表示選択、バックライト輝度の順に調整していく。
【００９３】
まず、メモリーもしくは外部ソフトから調整手順を呼び出す。
【００９４】
最初の視度調整は、虚像画面９０の中央に使用者５１が十分視認できる大きさの＊印が表示され、使用者５１自信が視度調節つまみ５７を動かして、前記＊印が最も良好に見える位置に合わせる。
【００９５】
次に、虚像画面９０の位置が現状のままで良いか確認する。仮に、少し右下方向に下げたい場合は、まず水平方向の画面を１ドット毎、データ入力手段であるキーボードあるいはマウスで圧縮していく。垂直方向の画面も同様な操作を行うことで、初期の画面より若干縮小した画面が得られ、該圧縮画面を縮小したデータ分だけ１ドット単位で右下方向に移動する。
【００９６】
次に、虚像画面９０がポジ表示のままで良いか確認する。ここで、初期設定におけるポジ表示が、ネガ表示であってもなんら問題はない。初期画面の表示をネガ表示に変更したいときは、コントロールユニット５に配置した切り換えＳＷ１９により切り換える。
【００９７】
最後に、バックライト輝度調整である。第六の形態でも述べたように、前記コントロールユニット５に配置した周辺輝度測定用の電光セル１７により周辺輝度を測定後、その測定結果を虚像画面上で確認する。使用者５１は、周辺輝度に応じた最適なバックライト輝度を、虚像画面９０を見ながら調整する。
【００９８】
以上の作業終了後、呼び出された調整手順を終了し、表示画面の全調整は終了である。
【００９９】
本実施例によれば、拡大画面に各調整手順を表示して、それに沿って装置本体を装着したまま容易に、かつ正確に調整ができるため、作業性・操作性に優れる。特に、画面位置を調整することで、視認眼にとって無理のない状態で視認でき、作業中の装着ズレに対しても、装置本体を動かすことなく最適な位置に調整できる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の頭部装着型表示装置は、装置本体を虚像形成光学系と表示ユニットのみで構成できるため、装置本体が小型で軽量になり、装着した時の重量による疲労が低減できる。さらに、その回路構成および分け方において、信号処理レベルに応じて、小信号レベルの処理はインターフェース部で、大信号処理はＶＩＤＥＯ回路にそれぞれまとめ、コンパクトでパワーロスの少ない回路が実現でき、携帯性・可搬性に優れる。また、パソコンやビデオなど利用可能な範囲も広く、使用目的に応じて色々なディスプレイとして使用できるため、汎用性に優れている。
【０１０３】
また、電源電圧の供給回路において、外部電源が無くても駆動可能なため、軽くてコンパクトで可搬性に優れ、携帯用ディスプレイとしてより一層使い勝手がよくなる。電源供給に困らない場所での使用も、ＡＣアダプタに強制的に切り換えることで、電池等を使用しないで済むため、システムの稼働時間も長時間確保できる。加えて、選択された回路しか電源電圧を供給しないので、無駄なパワーを消費しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の形態を表すシステム構成図。
【図２】  本発明の第一の形態を表す使用形態図。
【図３】  本発明の第一の形態を表す虚像形成光学系を中心とした断面図。
【図４】  本発明の第一の形態におけるコントロールユニットの回路構成図。
【図５】  本発明の第二の形態を表す使用形態図。
【図６】  本発明の第二の形態におけるコントロールユニットの回路構成図。
【図７】  本発明の第三の形態を表すコントロールユニットの回路構成図。
【図８】  本発明の第四の形態を表すコントロールユニットの回路構成図。
【図９】  本発明の第五の形態を表す電源電圧供給回路の回路構成図。
【図１０】  本発明の第六の形態を表すバックライトパルス制御回路の回路構成図。
【図１１】  本発明の第六の形態におけるバックライトパルス制御回路のタイミングチャート。
【図１２】  本発明の第六の形態における周辺輝度測定結果の表示方法を説明するための図。
【図１３】  本発明の第七の形態を表す接続手段の断面図。
【図１４】  本発明の第七の形態における接続手段の接続状態を説明するための図。
【図１５】  本発明の第八の形態を表すＶＩＤＥＯ回路の回路構成図。
【図１６】  本発明の第九の形態を表す虚像画面の調整方法を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１        インテリジェント装置
２        映像再生装置
３        画像情報入力源
４        電源電圧供給源
５        コントロールユニット
６        インターフェース部
７        接続手段
８        ＶＩＤＥＯ回路
９        画像表示素子
１０      表示ユニット
１１      接続手段コネクタ
１２      外部ＣＲＴコネクタ
１３      中継ケーブル
１４      フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）
１５      ＡＣコード
１６      パソコン用電源ケーブル
１７      電光セル
１８      ＦＰＤ接続用コネクタ
１９      ポジ・ネガ表示切り換えＳＷ
２０      入力バッファ
２１      ラッチ
２２      Ｄ／Ａコンバータ
２３      クランプ
２４      γ補正
２５      出力バッファ
２６      同期信号バッファ
２７      バックライトパルス制御回路
２８      ビット補正回路
２９      極性反転回路
３０      Ａ／Ｄコンバータ
３１      パソコンのＦＰＤコネクタ
３２      パソコンの外部ＣＲＴコネクタ
３３      ビデオ・ＬＤ用ピンジャックコネクタ
３４      センサー１
３５      センサー２
３６      センサー３
３７      画像情報入力源判定手段
３８      外部電源選択手段
３９      電源供給回路選択手段
４０      パソコン内電源電圧
４１      ＡＣアダプタ
４２      電池＆バッテリー
４３      外部電源
４４      情報入力源用電圧変換回路
４５      画像表示回路用電圧変換回路
４６      電圧変換回路
４７      供給回路選択手段
４９      基本クロック作成回路
５０      装置本体
５１      使用者
５２      虚像形成光学系
５３      ノブ
５４      ヒンジ
５５      装着手段
５６      レンズ
５７      視度調整つまみ
５８      部分透過型遮光板
５９      虚像視認眼
６０      シールド線
６１      ツイストペアケーブルの１本
６２      ツイストペアケーブル
６３      シールド部
６４      外径シース
６５      シールド線の信号線
６６      ツイストペアケーブルの信号線
７０      ＨＳＹＮＣ選択手段
７１      カウンタ
７２      間引き切換ＳＷ
７３      位相調整手段
７４      単安定マルチバイブレータ１
７５      単安定マルチバイブレータ２
７６      抵抗
７７      コンデンサ
７８      可変抵抗
７９      コンデンサ
８０      信号制御手段
８１      バックライト出力ＳＷ
８２      パルス幅変調回路
８３      周辺輝度測定結果
８５      液晶パネル
８６      バックライト
８７      枠体
８８      歯車
８９      軸
９０      虚像画面
９１      ミラー
９２      ＶＩＤＥＯ回路基板
９３      液晶パネル接続コネクタ
９４      ＦＰＣケーブル
９５      バックライト接続ケーブル
９６      バックライト接続コネクタ
１００    入力バッファ
１０１    正・負極信号作成回路
１０２    アナログＳＷ１
１０３    極性反転回路
１０４    アナログＳＷ２
１０５    ソースフォロワ
１０６    定電流回路
１０７    アナログＳ／Ｈ回路
１０８    ビデオバッファ
１０９    入力バッファ
１１０    ＰＬＬ回路
１１１    パネル駆動回路
１２０    ＹＣ分離
１２１    デコーダ
１２２    ゲイン調整
１２３    倍速変換回路
１２４    コントロール回路
２０１    ＤＯＴＣＬＫ
２０２    インテリジェント装置のＨＳＹＮＣ１
２０３    ＢＬＤＯＵＴ
２０４    コンポジットＳＹＮＣ
２０５    強制切換信号１
２０６    強制切換信号２
２０７    基本供給電圧
２０８    画像表示用の電源電圧
２０９    画像情報源用の電源電圧
２１０    カウンタＱ１出力
２１１    カウンタＱ２出力
２１２    位相調整手段出力
２１３    単安定マルチバイブレータ１出力
２１４    単安定マルチバイブレータ２出力
２１５    制御信号
２１６    映像再生装置のＨＳＹＮＣ２
２２０    極性反転制御信号
２２１    サンプルホールド用クロック
２２２    サンプルホールドデータ
２２５    基本クロック
２２６    倍速変換用クロック
【図１】
0003752707.tif 000002
【図２】
0003752707.tif 000003
【図３】
0003752707.tif 000004
【図４】
0003752707.tif 000005
【図５】
0003752707.tif 000006
【図６】
0003752707.tif 000007
【図７】
0003752707.tif 000008
【図８】
0003752707.tif 000009
【図９】
0003752707.tif 000010
【図１０】
0003752707.tif 000011
【図１１】
0003752707.tif 000012
【図１２】
0003752707.tif 000013
【図１３】
0003752707.tif 000014
【図１４】
0003752707.tif 000015
【図１５】
0003752707.tif 000016
【図１６】
0003752707.tif 000017