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JP5682417B2 - ヘッドマウントディスプレイ，及びその輝度調整方法 - Google Patents

ヘッドマウントディスプレイ，及びその輝度調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、映像を表示している表示状態と映像を表示していない非表示状態との間で切り替える時に徐々に映像の輝度を変化させるヘッドマウントディスプレイに関する。
特許文献１に、シースルー型のヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと称する）が開示されている。ユーザは、ハーフミラーの一例としてのレンズ部を通して投影される映像を見ながら、レンズ部を通して外部の景色を視認することができる。
特開２００６−２６７８８７号公報
ユーザが、切替部の一例としての電源スイッチを押すと、表示部の一例としての表示装置は、非表示状態から、瞬時に映像が投影される表示状態に切り替わる。表示装置に瞬時に映像が表示されると、映像がレンズ部に投影され、ユーザの眼前に急に現れる。これにより、ユーザは映像の明るさに目が慣れるまで映像を正確に視認できない恐れがあった。例えば、ユーザが暗い場所にいる場合、ユーザの眼が暗闇に慣れてしまっているために、より顕著となる。また、もう一度電源スイッチを押すと、表示状態から、瞬時に映像が消える非表示状態に切り替わる。瞬時に映像が消えると、映像が眼前から急になくなる。これにより、ユーザの眼に表示されていた映像が残像として残り、ユーザは映像を正確に視認できない可能性があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、非表示状態と表示状態との間で切り替える時に映像表示に関してユーザが映像を正確に視認することができるヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイは、ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイであって、映像を表示するための表示部と、前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替部と、前記表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整部と、外光量を検知する外光検出部と、を備え、前記輝度調整部は、前記切替部により前記表示状態から前記非表示状態へ切り替えられるとき、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度から、前記非表示状態における前記表示部の輝度まで、映像の輝度を増加又は減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出部により検知された前記外光量に応じて調整する減少調整部を備えることを特徴とする。
請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイは、ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイであって、映像を表示するための表示部と、前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替部と、前記表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整部と、外光量を検知する外光検出部と、ユーザが前記ヘッドマウントディスプレイを装着したか否かを検知する装着検出部とを備え、前記輝度調整部は、前記装着検出部が前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知した場合、前記切替部により前記非表示状態及び前記表示状態の一方から他方へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加又は減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出部により検知された前記外光量に応じて調整し、前記装着検出部が前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知していない場合、前記切替部により前記表示状態と前記非表示状態との間で切り替えられるとき、前記輝度変化量を調整しない、ことを特徴とする。
請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記輝度調整部は、前記切替部により前記非表示状態から前記表示状態へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出部により検知された前記外光量に応じて調整する増加調整部を備えることを特徴とする。
請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記外光検出部によって検知された前記外光量が所定値より大きいか否かを判断する判断部を備え、前記輝度調整部は、前記判断部が前記検知された外光量が前記所定値より大きいと判断した場合、前記輝度変化量を第１の値に調整し、前記判断部が前記検知された外光量が前記所定値以下であると判断した場合、前記輝度変化量を前記第１の値より小さい第２の値に調整することを特徴とする。
請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイは、ユーザの眼前に配置され、前記表示部から投影された映像を反射させ眼に導くハーフミラーを備えることを特徴とする。
請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記表示部は、前記映像に対応した空間変調パターンを形成する光変調部と、前記光変調部に映像を描画する表示制御部と、を有し、前記輝度調整部は、前記光変調部の背面から光を照らす光源と、前記光源の光量を調整する光源制御部と、を有し、前記光源制御部は前記光源の光量を調整することで前記光変調部に表示される映像の前記輝度変化量を調整することを特徴とする。
請求項７に記載の輝度調整方法は、ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整方法であって、前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、外光量を検知する外光検知ステップと、前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、を備え、前記調整ステップは、前記切替ステップにおいて前記表示状態から前記非表示状態へ切り替えられるとき、前記表示状態において前記表示部により表示されている映像の輝度から、前記非表示状態における前記表示部の輝度まで、映像の輝度を減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検知ステップにおいて検知された前記外光量に応じて調整する減少調整ステップを有することを特徴とする。
請求項８に記載の輝度調整方法は、ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整方法であって、前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、外光量を検知する外光検知ステップと、前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、ユーザが前記ヘッドマウントディスプレイを装着したか否かを検知する装着検出ステップとを備え、前記調整ステップは、前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知した場合、前記切替ステップにより前記非表示状態及び前記表示状態の一方から他方へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加又は減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出ステップにより検知された前記外光量に応じて調整し、前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知していない場合、前記切替ステップにより前記表示状態と前記非表示状態との間で切り替えられるとき、前記輝度変化量を調整しない、ことを特徴とする。
請求項９に記載のプログラムは、ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整するためのプログラムあって、前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、外光量を検知する外光検知ステップと、前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、をヘッドマウントディスプレイのコンピュータに実行させ、前記調整ステップは、前記切替ステップにおいて前記表示状態から前記非表示状態へ切り替えられるとき、前記表示状態において前記表示部により表示されている映像の輝度から、前記非表示状態における前記表示部の輝度まで、映像の輝度を減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検知ステップにおいて検知された前記外光量に応じて調整する減少調整ステップをさらに実行することを特徴とする。
請求項１０に記載のプログラムは、ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整するためのプログラムあって、前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、外光量を検知する外光検知ステップと、前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、ユーザが前記ヘッドマウントディスプレイを装着したか否かを検知する装着検出ステップとをヘッドマウントディスプレイのコンピュータに実行させ、前記調整ステップは、前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知した場合、前記切替ステップにより前記非表示状態及び前記表示状態の一方から他方へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加又は減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出ステップにより検知された前記外光量に応じて調整し、
前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知していない場合、前記切替ステップにより前記表示状態と前記非表示状態との間で切り替えられるとき、前記輝度変化量を調整しない、ことを特徴とする。
請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ、請求項７に記載の輝度調整方法及び請求項９に記載のプログラムによれば、切替部により表示状態から非表示状態へ切り替えられたとき、外光検出部により検知された外光量に応じて、輝度調整部は表示部に表示される映像の輝度が時間当たり変化する輝度変化量を調整する。外光量に応じて輝度変化量を調整することにより、切替部により非表示状態から表示状態へ切り替えられたとき、ユーザの眼に表示されていた映像が残像として残ることを低減し、ユーザは映像を正確に視認することができ、非表示状態の輝度まで速やかに変化させることができる。
また、請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ、請求項８に記載の輝度調整方法及び請求項１０に記載のプログラムによれば、ユーザがヘッドマウントディスプレイを装着した場合のみ輝度変化量を調整することができる。即ち、輝度変化量を調整する必要性がある適切な状況のときのみ輝度変化量を調整する。逆にユーザがヘッドマウントディスプレイを装着していない状況では、輝度変化量を調整するという複雑な処理を施す必要がなく、輝度調整処理の簡易化を図ることができる。
請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイによれば、切替部により非表示状態から表示状態へ切り替えられたとき、外光検出部により検知された外光量に応じて、輝度調整部は表示部に表示される映像の輝度が時間当たり変化する輝度変化量を調整する。外光量に応じて輝度変化量を調整することにより、切替部により非表示状態から表示状態へ切り替えられたとき、ユーザは映像を正確に視認することができるとともに、表示状態での映像の輝度まで速やかに変化させることができる。
請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイによれば、判断部が外光量が所定値より大きいと判断した場合、輝度調整部は、輝度変化量を第１の値とし、判断部が外光量が所定値以下であると判断した場合、輝度変化量を第１の値より小さい第２の値とする。これにより、ユーザの周囲が明るい場合は、ユーザの眼に入射する映像の光量と周囲の外光量とのコントラストが小さい。このため、輝度変化量を比較的大きくする、即ち比較的早く映像が表示される。また、ユーザの周囲が暗い場合は、映像の光量と周囲の外光量とのコントラストが大きい。このため、輝度変化量を比較的小さくする、即ち比較的ゆっくり映像が表示される。これにより、外光量に応じてユーザが正確な視認が可能な映像表示を行うことができる。
請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイは、光源制御部を備える。これにより、光源制御部により光源の光量が調整されるだけで、容易に映像の輝度変化量を調整することができる。
ヘッドマウントディスプレイ１の全体構成を示す外観図。 ヘッドマウントディスプレイ１の電気的構成を示すブロック図。 映像が非表示状態から表示状態に、または表示状態から非表示状態に、移行する際のＣＰＵ１０の内部処理を示すフローチャート。 映像が非表示状態から表示状態に、または表示状態から非表示状態に、移行する場合に映像の輝度が変化する様子を示す説明図。
図１は、ヘッドマウントディスプレイ１を上方から見た外観図である。図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１は、ユーザがハーフミラー４に投影される映像を視認しながら、外界も視認することができるシースルー型のヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと称する）である。ヘッドマウントディスプレイ１は、頭部装着部２と、フレーム３と、を備える。
頭部装着部２は、映像光をユーザＨの眼前に投影する装置である。映像光は、図示しないケーブルによって伝送された映像信号が、後述する映像生成部によって変換されることで、生成される。頭部装着部２は、ハーフミラー４と、外光検出部５と、切替部６と、装着検出部７と、映像入力部８と、備える。
映像入力部８は、図示しないケーブルを介して、映像信号を受信する。映像信号は、例えばＨＤＭＩ形式である。映像入力部８は、例えばＨＤＭＩ端子である。
ハーフミラー４は、映像生成部から出射された映像光が投影されるミラーである。ユーザは、ハーフミラー４を通して、外界の景色を視認しつつ、ハーフミラー４に投影された映像光を視認することができる。ハーフミラー４は、例えば、透過率が所定の割合（例えば５０％）となるように、金属薄膜が成膜されたガラスまたは透明樹脂などの板材で構成される。
外光検出部５は、ユーザの眼前の外光を検知する。外光検出部５は、例えば、眼前の照度に応じた検出信号を出力する照度センサである。
切替部６は、ユーザにより操作可能に構成され、ハーフミラー４に映像光が投影される表示状態から、ハーフミラー４に映像光が投影されない非表示状態に切り替える。また、切替部６は、ハーフミラー４に映像光が投影されない非表示状態からハーフミラー４に映像光が投影される表示状態に切り替える。切替部６は、例えば、ボタンの押圧操作により表示状態および非表示状態のいずれかに切り替える構成を有す。
装着検出部７は、ヘッドマウントディスプレイ１がユーザの頭部Ｈに装着されたか否かを検知する。装着検出部７は、例えば、距離センサである。装着検出部７は、赤外線ＬＥＤと、赤外線センサと、を備える。赤外線ＬＥＤは赤外光を出射する。赤外線センサは、ユーザの頭部により反射された赤外光を検出する。
フレーム３は、頭部装着部２を支持する。フレーム３は、頭部装着部３をユーザの頭部Ｈに装着した状態において、ユーザの眼とハーフミラー４とが対向するよう形成される。フレーム３は、例えば眼鏡のフレーム形状を有す。
図２は、ヘッドマウントディスプレイ１の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、映像生成部１０は、映像入力部８を介して映像信号が入力され、映像信号を基に、映像光を出射する装置である。映像生成部１０は、ＣＰＵ１７と、ＲＯＭ１１と、ＲＡＭ１２と、光源制御部１３と、光源１４と、表示制御部１５と、光変調部１６と、システムバス１８と、を備える。ＣＰＵ１７は、ＲＯＭ１１およびＲＡＭ１２と共に、コンピュータを構成する。システムバス１８は、外光検出部５と、切替部６と、装着検出部７と、映像入力部８と、ＣＰＵ１７と、ＲＯＭ１１と、ＲＡＭ１２と、光源制御部１３と、表示制御部１５と、にそれぞれ接続される。
ＲＯＭ１１は、後述するフローチャートに従った処理を実現するためのプログラムを記憶する。そのプログラムは、ＣＰＵ１７によりＲＡＭ１２を用いて実行される。またＲＯＭ１１は、後述する設定輝度ＢＤｍａｘ、最小輝度ＢＤｍｉｎ、所定の光量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、所定の輝度変化量Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６を記憶する。
ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１７がＲＯＭ１１に記憶されるプログラムを実行する際に参照する各種変数などを記憶しておく一時記憶領域として機能する。各種変数は、後述する外光量Ｌを記憶する。
光源制御部１３は、光源１４に接続される。光源制御部１３は、切替部６により非表示状態から表示状態に切り替えられた際に、光源１４からの光の光量が徐々に大きくなるような輝度制御信号を出力する。光源制御部１３は、切替部６により表示状態から非表示状態に切り替えられた際に、光源１４からの光の光量が徐々に小さくなるような輝度制御信号を出力する。
光源１４は、光源制御部１３から出力された輝度制御信号によって、所定の光量で光を出射する。光源１４から出射された光は、光変調部１６により変調され、集光レンズにて集光された後、映像光としてハーフミラー４に投影される。光源１４は、例えばＬＥＤである。
表示制御部１５は、光変調部１６に接続される。表示制御部１５は、映像入力部８から出力された映像信号を受信し、その映像信号に含まれる色、グレースケール等の情報を基に、映像光が表示されるよう表示制御信号を光変調部１６に出力する。
光変調部１６は、表示制御部１５から出力された表示制御信号を基に、光源１４から出射された光が変調されるよう作動する。光変調部１６は、例えばＬＣＤである。
図３は、光変調部１６の状態が非表示状態から表示状態に、または表示状態から非表示状態に、移行する際にＣＰＵ１０が実行する輝度制御プログラムの処理を示すフローチャートである。図３の輝度制御プログラムに従って、ＣＰＵ１０の処理が開始される。フローチャートに示す各ステップは、ＣＰＵ１０の処理を示す。
図示しない電源ボタンが押され、ヘッドマウントディスプレイ１への電源が投入されると、ステップ１００において、輝度制御プログラムが開始される。
ステップ１０１では、ヘッドマウントディスプレイ１がユーザの頭部Ｈに装着されたことが装着検出部７によって検知されたか否かを判断する。ヘッドマウントディスプレイ１の装着の検知が判断された場合、ステップ１０２へ進む。ヘッドマウントディスプレイ１の装着が検知されない場合、ステップ１０１を繰り返す。
ステップ１０２では、切替部６によって非表示状態から表示状態へ切替られたか否かを判断する。切替部６によって非表示状態から表示状態へ切り替えられたと判断された場合、ステップ１０３へ進む。切替部６によって非表示状態から表示状態へ切り替えられたと判断されなかった場合、ステップ１０２を繰り返す。
ステップ１０３では、外光量Ｌの検出を外光検出部５に指令する。外光検出部５により検出された外光量Ｌは、ＲＡＭ１２に記憶される。
ステップ１０４では、外光量Ｌが所定の光量Ｌ１以上であるか否かを判断する。外光量Ｌが光量Ｌ１以上であった場合、ステップ１０５へ進む。外光量Ｌが所定の光量Ｌ１より小さい場合、ステップ１０６へ進む。所定の光量Ｌ１は、ＲＯＭ１１に予め記憶されている。
ステップ１０５では、ステップ１０４で外光量Ｌが光量Ｌ１以上であると判断された結果、輝度変化量Ａ＝Ａ１とする。そして、ステップ１０９へ進む。所定の輝度変化量Ａ１は、ＲＯＭ１１に予め記憶されている。
ステップ１０６では、外光量Ｌは所定の光量Ｌ１より小さく、かつ外光量Ｌは所定の光量Ｌ２以上であるか否かを判断する。外光量Ｌが所定の光量Ｌ１より小さく、かつ外光量Ｌは所定の光量Ｌ２以上である場合、ステップ１０７へ進む。外光量Ｌが所定の光量Ｌ２より小さい場合、ステップ１０８へ進む。所定の光量Ｌ２は、ＲＯＭ１１に予め記憶されている。
ステップ１０７では、ステップ１０６で外光量Ｌは所定の光量Ｌ１より小さく、かつ外光量Ｌは所定の光量Ｌ２以上であると判断された場合、輝度変化量Ａ＝Ａ２とする。所定の輝度変化量Ａ２は、ＲＯＭ１１に予め記憶されている。輝度変化量Ａ２は、輝度変化量Ａ１より小さい。ステップ１０７の処理後に、ステップ１０９へ進む。
ステップ１０８では、ステップ１０６で外光量Ｌは所定の光量Ｌ１以上であると判断された場合、輝度変化量Ａ＝Ａ３とする。所定の輝度変化量Ａ３は、ＲＯＭ１１に予め記憶されている。輝度変化量Ａ３は、輝度変化量Ａ２より小さい。ステップ１０８の処理後に、ステップ１０９へ進む。
ステップ１０９では、光源１４の光量が最小輝度ＢＤｍｉｎに設定するように光源制御部１３に指令する。この指令に従って、光源１４の光量が、光源制御部１３によって最小輝度ＢＤｍｉｎに設定される。最小輝度ＢＤｍｉｎは、例えば０ｃｄ／ｍ２であり、ＲＯＭ１１に予め記憶されている。
ステップ１１０では、映像表示を非表示状態から表示状態へ変更することを表示制御部１５に指令する。この指令を受けた表示制御部１５は、映像入力部８に入力された映像信号を基に、光源１４から出射される光が映像信号に従った映像光になるように光変調部１６を制御する。
ステップ１１１では、輝度変化量Ａに応じて輝度を増加させるように光源制御部１３に指令する。この指令に従って、光源１４の光量が、光源制御部１３によって最小輝度ＢＤｍｉｎから設定輝度ＢＤｍａｘになるまで徐々に増加される。輝度変化量Ａは、外光量Ｌが大きいほど変化量Ａが小さくなるよう決定される。さらに、輝度変化量Ａは、後述する最小輝度ＢＤｍｉｎから設定輝度ＢＤに到達するまでの時間Ｔに応じて、決定される。具体的には、輝度変化量Ａは、最小輝度ＢＤｍｉｎから設定輝度ＢＤに到達するまでの時間Ｔが０．１秒〜１．０秒の間になるよう定められる。設定輝度ＢＤｍａｘは、例えば６００ｃｄ／ｍ２であり、ＲＯＭ１１に予め記憶されている。
ステップ１１２では、切替部６によって表示状態から非表示状態へ切替られたか否かを判断する。表示状態から非表示状態へ切り替えられたと判断された場合、ステップ１１３へ進む。表示状態から非表示状態へ切り替えられたと判断されなかった場合、ステップ１１２を繰り返す。
ステップ１１３では、外光量Ｌを検出するように外光検出部５に指令する。外光検出部５により検出された外光量Ｌは、ＲＡＭ１２に記憶される。
ステップ１１４では、外光量Ｌが所定の光量Ｌ３以上であるか否かを判断する。外光量Ｌが所定の光量Ｌ３以上であった場合、ステップ１１５へ進む。外光量Ｌが所定の光量Ｌ３より小さい場合、ステップ１１６へ進む。
ステップ１１５では、ステップ１１４で外光量Ｌが所定の光量Ｌ３以上であると判断された場合、輝度変化量Ａ＝Ａ４とする。そして、ステップ１１５へ進む。
ステップ１１６では、外光量Ｌは所定の光量Ｌ３より小さく、かつ外光量Ｌは所定の光量Ｌ４以上であるか否かを判断する。外光量Ｌが所定の光量Ｌ３より小さく、かつ外光量Ｌは所定の光量Ｌ４以上である場合、ステップ１１７へ進む。外光量Ｌが所定の光量Ｌ４より小さい場合、ステップ１１８へ進む。
ステップ１１７では、ステップ１１６で外光量Ｌは所定の光量Ｌ３より小さく、かつ外光量Ｌは所定の光量Ｌ４以上であると判断された場合、輝度変化量Ａ＝Ａ５とする。ステップ１１７の処理後、ステップ１１９に進む。
ステップ１１８では、ステップ１１６で外光量Ｌは所定の光量Ｌ４より小さいと判断された場合、輝度変化量Ａ＝Ａ６とする。ステップ１１８の処理後、ステップ１１９に進む。
ステップ１１９では、外光量Ｌが大きいほど変化量Ａが小さくなるような輝度変化量Ａに応じて輝度が最小輝度ＢＤｍｉｎになるまで減少するように光源制御部１３に指令する。この指令に従って、光源１４の光量が、光源制御部１３によって最小輝度ＢＤｍｉｎになるまで徐々に減少される。最小輝度ＢＤｍｉｎは、例えば０ｃｄ／ｍ２である。
ステップ１２０では、映像表示を表示状態から非表示状態へ変更することを表示制御部１５に指令する。この指令を受けた表示制御部１５は、映像入力部８に入力された映像信号を基に、光変調部１６を初期化する。
図示しない電源ボタンが押され、ヘッドマウントディスプレイ１への電源が遮断されると、ステップ１２１において、輝度制御プログラムが終了する。
図４は、光変調部１６の状態が非表示状態から表示状態に、または表示状態から非表示状態に、移行する様子を、横軸に時間、縦軸に輝度を取り、示した説明図である。輝度変化量Ａ１は、例えば最小輝度ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２から設定輝度ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２に到達するまでの時間Ｔ１が０．１秒となるように定められた値である。輝度変化量Ａ２は、例えば最小輝度ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２から設定輝度ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２に到達するまでの時間Ｔ２が０．４秒となるように定められた値である。輝度変化量Ａ３は、例えば最小輝度ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２から設定輝度ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２に到達するまでの時間Ｔ３が１．０秒となるように定められた値である。輝度変化量Ａ４は、例えば設定輝度ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２から最小輝度ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２に到達するまでの時間Ｔ４が０．１秒となるように定められた値である。輝度変化量Ａ５は、例えば設定輝度ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２から最小輝度ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２に到達するまでの時間Ｔ５が０．３秒となるように定められた値である。輝度変化量Ａ６は、例えば設定輝度ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２から最小輝度ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２に到達するまでの時間Ｔ６が０．８秒となるように定められた値である。外光量Ｌの閾値である所定の光量Ｌ１、Ｌ３は、５００ルクスである。５００ルクスは、標準的なオフィスの明るさに相当する。外光量Ｌの閾値である所定の光量Ｌ２、Ｌ４は、１００ルクスである。１００ルクスは、街灯の明るさに相当する。
図３に示す輝度制御プログラムの処理に従って実行される輝度増加動作と輝度減少動作とを、図４を用いて具体的に説明する。まず、ステップ１００で、ユーザが電源投入のために電源ボタンを押すと、ステップ１０１で、ユーザの頭部にヘッドマウントディスプレイ１が装着されたことが検知される。ユーザは、ヘッドマウントディスプレイ１を装着したまま、ハーフミラー４を通して周囲の状況を見ながら所定の作業などを行うことができる。ユーザは、所定の作業中に、任意の時点でマニュアル情報などの必要な情報を見たい場合、または、その情報が必要でなくなった場合に、切替部６を操作する。ヘッドマウントディスプレイ１の装着が検知された状態で、切替部６が押されると、輝度増加動作、または輝度減少動作が実行される。
〔輝度増加動作〕
ステップ１０２で、切替部６が押され、非表示状態から表示状態へ切り替えられると、ステップ１０３で、外光量Ｌが検出される。この時、外光量Ｌは、３００ルクスであったとする。ステップ１０４で、所定の光量Ｌ１＝５００ルクスで、外光量Ｌ＝３００ルクスであるため、外光量Ｌは所定の光量Ｌ１より小さく、ステップ１０６へ進む。ステップ１０６で、所定の光量Ｌ２＝１００ルクスで、外光量Ｌ＝３００ルクスであるため、外光量Ｌは所定の光量Ｌ１より小さく、かつ外光量Ｌは所定の光量Ｌ２以上であると判断される。ステップ１０７で、所定の輝度変化量Ａ＝Ａ２は設定される。ステップ１０９で、最小輝度０ルクスに設定される。ステップ１１０で、非表示状態から表示状態へ変更される。図４に示すように、ステップ１１１で、所定の輝度変化量Ａ２と設定されているために、時間Ｔ２＝０．４秒であり、非表示状態から表示状態へ変更されてから０．４秒後に設定輝度ＢＤに達するように輝度が徐々に増加される。
〔輝度減少動作〕
ステップ１１２で、切替部６が押され、表示状態から非表示状態へ切り替えられると、ステップ１１３で、外光量Ｌが検出される。この時、外光量Ｌは、５０ルクスであったとする。ステップ１１４で、所定の光量Ｌ１＝５００ルクスで、外光量Ｌ＝５０ルクスであるため、外光量Ｌは所定の光量Ｌ１より小さく、ステップ１１６へ進む。ステップ１１６で、所定の光量Ｌ２＝１００ルクスで、外光量Ｌ＝５０ルクスであるため、外光量Ｌは所定の光量Ｌ２より小さく、ステップ１１８へ進む。ステップ１１８で、所定の輝度変化量Ａ＝Ａ３と設定される。図４に示すように、ステップ１１９で、所定の輝度変化量Ａ３と設定されているために、時間Ｔ３＝１．０秒となり、ステップ１１８で輝度変化量Ａ３と設定されてから１．０秒後に、設定輝度ＢＤから最小輝度０ルクスに達するように、輝度が輝度増加動作よりもゆっくりと減少される。ステップ１２０で、ステップ１１０で、表示状態から非表示状態へ変更される。ステップ１２１で、ユーザが電源遮断のために電源ボタンを押すと、輝度制御プログラムが終了する。
〔使用例〕
本実施形態のＨＭＤ１は、例えば工場内での作業支援に用いられる。作業者は、通常、紙で書かれたマニュアルを手元に置いて見ながら、手作業で部品を組み立てる。マニュアルは、組み立て工程図、組み立て時の注意点が明記されている。この場合、作業者は、マニュアルと、部品と、を交互に視線を移動させながら、作業を行わなくてはならない。本実施形態のＨＭＤ１に表示される映像は、例えば部品の組立工程図、部品組立時の注意点、等のマニュアルである。これにより、作業者は、部品と、マニュアルと、を見るための視線移動を極力少なくすることができる。その結果、作業者の作業効率を向上させることができる。
本実施形態のＨＭＤ１は、例えば映画館等の字幕表示に用いられる。ＨＭＤ１に表示される映像は、例えば映画の字幕である。これにより、映画館の観客は、上映前の明るい状況で字幕を見る場合、上映中の暗い状況で字幕を見る場合、で観客が字幕を見たいと考え切替部６を押した際に、観客に不快感を与えることなく、字幕を表示することができる。
〔実施例の効果〕
装着検出部７は、頭部に向けて赤外光を出射する赤外光源と、赤外光源から出射され、頭部により反射された赤外光を検知する赤外検知部と、を備える。これにより、ヘッドマウントディスプレイ等に備えられるボタンが押されたか否かにより装着を検知する場合と比較して、ユーザが頭部に装着したか否かをユーザに煩雑な操作を課すことなく、容易に検知することができる。
時間Ｔ１は、０．１秒以上となる値である。仮に、時間Ｔ１が０．１秒より小さいと、ユーザは映像が眼前に瞬時に表示されたと感じ、ユーザに不快感を与える可能性がある。時間Ｔ１を０．１秒以上とすることで、表示時間が早すぎてユーザに不快感を与える可能性がなくなる。
時間Ｔ３は、１．０秒以下となる値である。仮に、時間Ｔ３が１．０秒より大きいと、ユーザは映像が眼前に完全に現れるまでに時間がかかり過ぎると感じ、ユーザに不快感を与える可能性がある。時間Ｔ３を１．０秒以下とすることで、表示時間が遅すぎてユーザに不快感を与える可能性がなくなる。
所定の光量Ｌ１は、５００ルクス以下である。５００ルクスは、標準的なオフィスの光量に相当する。明るいオフィスでヘッドマウントディスプレイを用いる場合は、所定の輝度変化量Ａ１とし、暗いオフィスで用いる場合は、所定の輝度変化量Ａ２とする。これにより、オフィス用途に適したヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
ＨＭＤ１は、ユーザの眼前に配置され、光変調部１６から投影された映像を反射させ眼に導くハーフミラー４を備える。眼前の映像と周囲の景色とが同時に見える状況では、瞬時に映像を切り替えると、特にユーザの眼に悪影響を与えやすい。ハーフミラー４を備えるＨＭＤ１、即ち透過型のヘッドマウントディスプレイの輝度変化量を調整することによって、没入型のヘッドマウントディスプレイと比較して、ユーザはより正確に映像を視認することができる。
〔変形例〕
本実施形態では、切替部６はユーザが押圧操作可能なボタンの構成を有すが、ＰＣなどの外部装置から送信される切替指令を受信して輝度調整部に切替指令を供給する手段であっても構わない。また、切替部６はユーザの手動操作によって切替動作を行うが、ユーザがＨＭＤ１を装着すると自動的に非表示状態から表示状態へ切り替え、ユーザがＨＭＤ１を外すと自動的に表示状態から非表示状態へ切り替える構成であってもよい。
本実施形態では、最小輝度ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２であったが、ＢＤｍｉｎ＝０ｃｄ／ｍ２である必要はない。ステップ１１１において速やかに設定輝度ＢＤｍａｘに到達させるために、例えば最小輝度ＢＤｍｉｎ＝１００ｃｄ／ｍ２としてもよい。
本実施形態では、設定輝度ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２であったが、ＢＤｍａｘ＝６００ｃｄ／ｍ２でなくてもよい。例えばＨＭＤ１に設定輝度調整手段が備えられており、ユーザの所定の操作により設定輝度ＢＤｍａｘを大きくしたり、設定輝度ＢＤｍａｘを小さくしたりしてもよい。これにより、ユーザは、映像表示の輝度をユーザが視認しやすい適切な輝度に調整することができる。
また、最小輝度ＢＤｍｉｎから設定輝度ＢＤｍａｘに到達するまでの時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を固定し、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に応じて、輝度変化量Ａ１、Ａ２、Ａ３を変えても良い。これにより、最小輝度ＢＤｍｉｎから設定輝度ＢＤｍａｘまでの光量差が比較的小さい場合、時間Ｔ１が極端に短くなり、ユーザが映像を正確に視認できなくなることを防ぐことができる。同様に、最小輝度ＢＤｍｉｎから設定輝度ＢＤｍａｘまでの光量差が比較的大きい場合、時間Ｔ３が極端に長くなり、ユーザに映像表示が遅い等の不快感を与えることを防ぐことができる。
同様に、設定輝度ＢＤｍａｘから最小輝度ＢＤｍｉｎに到達するまでの時間Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６を固定し、時間Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６に応じて、輝度変化量Ａ４、Ａ５、Ａ６を変えても良い。これにより、設定輝度ＢＤｍａｘから最小輝度ＢＤｍｉｎまでの光量差が比較的小さい場合、時間Ｔ４が極端に短くなり、ユーザが映像を正確に視認できなくなることを防ぐことができる。最小輝度ＢＤｍｉｎから設定輝度ＢＤｍａｘまでの光量差が比較的大きい場合、時間Ｔ３が極端に長くなり、ユーザに映像が消えるのが遅い等の不快感を与えることを防ぐことができる。
本実施形態では、輝度変化量Ａは線形に変化したが、種々の関数に応じて変化してもよい。関数とは、例えば、外光量、ユーザの瞳孔の開き具合等のパラメータを代入した人間の視覚特性等を基にした関数である。
本実施形態では、装着検出部７は、赤外線センサであったが、ユーザの頭部が当たるフレームの位置にボタンが備えられ、ユーザの頭部が装着されるとボタンが押されることでＨＭＤ１の頭部への装着を検知する構成でもよい。
本実施形態では、映像入力部８はＨＤＭＩ端子であったが、ＬＡＮ、無線ＬＡＮ等の通信インターフェース、ＤＶＩ端子、ＵＳＢ、メモリーカードリーダ等のインターフェースであってもよい。光源１４はＬＥＤであったが、レーザーダイオードであってもよい。光変調部１６はＬＣＤであったが、有機ＥＬディスプレイ、デジタルミラーデバイスを用いたディスプレイ、または、レーザ光を直接作業者の眼球に走査することにより、作業者に画像を視認させる網膜走査型ディスプレイであってもよい。
本実施形態では、外光量Ｌに応じて、所定の光量Ｌ１以上の量、所定の光量Ｌ１より小さく所定の光量Ｌ２以上の量、所定の光量Ｌ２より小さい量、の３つの輝度変化量を設定したが、２つの輝度変化量を設定しても構わない。また、４つ以上の輝度変化量を設定しても構わない。さらに、外光量Ｌに正比例して輝度変化量を変化させても構わない。さらに、輝度増加時の輝度変化量と、輝度減少時の輝度変化量と、が同じ値でも構わない。さらに、所定の光量Ｌ１とＬ３と、所定の光量Ｌ２とＬ４と、はそれぞれ同一の値であったが、異なる値であっても構わない。
〔発明との対応関係〕
本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ１は、本発明におけるヘッドマウントディスプレイの一例である。本実施形態における表示制御部１５、及び光変調部１６は、本発明における表示部の一例である。本実施形態における表示制御部１５、及び光変調部１６は、順に本発明に表示制御部、及び光変調部の一例である。本実施形態における光源制御部１３、及び光源１４は、本発明における輝度調整部の一例である。本実施形態における光源制御部１３、光源１４は、順に本発明における光源制御部、光源の一例である。本実施形態における切替部６は、本発明における切替部の一例である。本実施形態における外光検出部５は、本発明における外光検出部の一例である。本実施形態における外光量Ｌは、本発明における外光量の一例である。本実施形態における所定の輝度変化量Ａ１，Ａ２，Ａ３は、本発明における輝度変化量の一例である。本実施形態におけるＣＰＵ１１と、ステップ１０４、ステップ１０６、ステップ１１４およびステップ１１６とは、本発明における判断部の一例である。本実施形態における所定の光量Ｌ１、Ｌ２は、本発明における所定値の一例である。本実施形態における所定の光量Ｌ１が所定値の一例である場合、本実施形態における所定の輝度変化量Ａ１は、本発明における第１の値の一例であり、本実施形態における所定の輝度変化量Ａ２，Ａ３は、本発明における第２の値の一例である。本実施形態における所定の光量Ｌ２が所定値の一例である場合、本実施形態における所定の輝度変化量Ａ１，Ａ２は、本発明における第１の値の一例であり、本実施形態における所定の輝度変化量Ａ３は、本発明における第２の値の一例である。本実施形態における装着検出部７は、本発明における装着検出部の一例である。本実施形態におけるハーフミラー４は、本発明におけるハーフミラーの一例である。本実施形態における設定輝度ＢＤｍａｘは、本発明における、表示状態において表示部に表示される映像の輝度の一例である。本実施形態における設定輝度ＢＤｍｉｎは、本発明における、非表示状態における表示部の輝度の一例である。本実施形態におけるステップ１０３、およびステップ１１３は、本発明における外光検出ステップの一例である。本実施形態におけるステップ１１１、およびステップ１１９は、本発明における調整ステップの一例である。本実施形態におけるステップ１１１は、本発明における増加調整部、及び増加調整ステップの一例である。本実施形態におけるステップ１１９は、本発明における減少調整部、及び減少調整ステップの一例である。本実施形態におけるステップ１０２およびステップ１１２は、本発明における切替ステップの一例である。
１ ヘッドマウントディスプレイ
２ 頭部装着部
３ フレーム
４ ハーフミラー
５ 外光検出部
６ 切替部
７ 装着検出部
８ 映像入力部
１０ 映像生成部
１１ ＲＯＭ
１２ ＲＡＭ
１３ 光源制御部
１４ 光源
１５ 表示制御部
１６ 光変調部
１７ ＣＰＵ
１８ システムバス
ＢＤ 設定輝度

Claims (10)

  1. ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイであって、
    映像を表示するための表示部と、
    前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替部と、
    前記表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整部と、
    外光量を検知する外光検出部と、を備え、
    前記輝度調整部は、
    前記切替部により前記表示状態から前記非表示状態へ切り替えられるとき、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度から、前記非表示状態における前記表示部の輝度まで、映像の輝度を減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出部により検知された前記外光量に応じて調整する減少調整部を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
  2. ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイであって、
    映像を表示するための表示部と、
    前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替部と、
    前記表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整部と、
    外光量を検知する外光検出部と、
    ユーザが前記ヘッドマウントディスプレイを装着したか否かを検知する装着検出部とを備え、
    前記輝度調整部は、
    前記装着検出部が前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知した場合、前記切替部により前記非表示状態及び前記表示状態の一方から他方へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加又は減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出部により検知された前記外光量に応じて調整し、
    前記装着検出部が前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知していない場合、前記切替部により前記表示状態と前記非表示状態との間で切り替えられるとき、前記輝度変化量を調整しない、
    ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
  3. 前記輝度調整部は、
    前記切替部により前記非表示状態から前記表示状態へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出部により検知された前記外光量に応じて調整する増加調整部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  4. 前記外光検出部によって検知された前記外光量が所定値より大きいか否かを判断する判断部を備え、
    前記輝度調整部は、
    前記判断部が前記検知された外光量が前記所定値より大きいと判断した場合、前記輝度変化量を第１の値に調整し、
    前記判断部が前記検知された外光量が前記所定値以下であると判断した場合、前記輝度変化量を前記第１の値より小さい第２の値に調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
  5. ユーザの眼前に配置され、前記表示部から投影された映像を反射させ眼に導くハーフミラーを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
  6. 前記表示部は
    前記映像に対応した空間変調パターンを形成する光変調部と、
    前記光変調部に映像を描画する表示制御部と、を有し、
    前記輝度調整部は、
    前記光変調部の背面から光を照らす光源と、
    前記光源の光量を調整する光源制御部と、を有し、
    前記光源制御部は前記光源の光量を調整することで前記光変調部に表示される映像の前記輝度変化量を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
  7. ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整方法であって、
    前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、
    外光量を検知する外光検知ステップと、
    前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、を備え、
    前記調整ステップは、
    前記切替ステップにおいて前記表示状態から前記非表示状態へ切り替えられるとき、前記表示状態において前記表示部により表示されている映像の輝度から、前記非表示状態における前記表示部の輝度まで、映像の輝度を減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検知ステップにおいて検知された前記外光量に応じて調整する減少調整ステップを有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイの輝度調整方法。
  8. ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整する輝度調整方法であって、
    前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、
    外光量を検知する外光検知ステップと、
    前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、
    ユーザが前記ヘッドマウントディスプレイを装着したか否かを検知する装着検出ステップとを備え、
    前記調整ステップは、
    前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知した場合、前記切替ステップにより前記非表示状態及び前記表示状態の一方から他方へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加又は減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出ステップにより検知された前記外光量に応じて調整し、
    前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知していない場合、前記切替ステップにより前記表示状態と前記非表示状態との間で切り替えられるとき、前記輝度変化量を調整しない、
    ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイの輝度調整方法。
  9. ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整するためのプログラムあって、
    前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、
    外光量を検知する外光検知ステップと、
    前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、をヘッドマウントディスプレイのコンピュータに実行させ、
    前記調整ステップは、
    前記切替ステップにおいて前記表示状態から前記非表示状態へ切り替えられるとき、前記表示状態において前記表示部により表示されている映像の輝度から、前記非表示状態における前記表示部の輝度まで、映像の輝度を減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検知ステップにおいて検知された前記外光量に応じて調整する減少調整ステップをさらに実行することを特徴とするプログラム。
  10. ユーザの眼前に装着されるヘッドマウントディスプレイに備えられた表示部により表示される映像の輝度を調整するためのプログラムあって、
    前記表示部が映像を表示する表示状態と、前記表示部が映像を表示しない非表示状態との間で切り替える切替ステップと、
    外光量を検知する外光検知ステップと、
    前記表示部により表示される映像の輝度を調整する調整ステップと、
    ユーザが前記ヘッドマウントディスプレイを装着したか否かを検知する装着検出ステップとをヘッドマウントディスプレイのコンピュータに実行させ、
    前記調整ステップは、
    前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知した場合、前記切替ステップにより前記非表示状態及び前記表示状態の一方から他方へ切り替えられるとき、前記非表示状態における前記表示部の輝度から、前記表示状態において前記表示部により表示される映像の輝度まで、映像の輝度を増加又は減少させるための時間当たり変化する輝度変化量を、前記外光検出ステップにより検知された前記外光量に応じて調整し、
    前記装着検出ステップが前記ヘッドマウントディスプレイの装着を検知していない場合、前記切替ステップにより前記表示状態と前記非表示状態との間で切り替えられるとき、前記輝度変化量を調整しない、
    ことを特徴とするプログラム。
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