JP6464729B2 - 表示装置、及び、表示装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置、及び、表示装置の制御方法に関する。

従来、使用者の頭部に装着される表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。光を発する表示装置においては、表示装置が発する光の強さ、言い換えれば表示の輝度、或いは明るさを調整できることが一般的であり、頭部に装着される表示装置においても同様である。

特開２００６−１２０４２号公報

特許文献１に記載された表示装置のように、使用者の眼と表示装置とが近い場合、表示の輝度を、使用者の好みに合わせて設定することが求められる。表示装置の表示の明るさの感じ方は、使用者の感覚だけでなく、使用者の眼に入射する外光など他の要素の影響を受ける。例えば、表示装置が発する光と外光とが同じ方向から使用者の眼に入射する場合と、外光が入射しない場合とでは、表示装置の表示の輝度の感じ方は大きく変わる可能性がある。このため、表示装置の表示の輝度に関する制御が複雑化しやすく、処理負荷が高くなったり、使用者が望むような輝度の調整が難しくなったりするという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、使用者の頭部に装着される表示装置において、簡易な処理により、表示の輝度を適切に調整することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、使用者の頭部に装着される頭部装着型の表示装置であって、前記使用者の眼に画像光を照射する表示部と、光を検出する光検出部と、前記表示部の表示の輝度を調整する調整処理、及び、前記光検出部の検出値に基づいて補正係数を求め前記表示部の表示の輝度を補正する補正処理を実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、表示の輝度を調整する処理と、光検出部の検出値に基づき表示の輝度を変化させる処理とを容易に実行できるので、負荷の軽い処理により表示の輝度を適切に調整できる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記制御部は、前記光検出部の検出値を用いて前記補正係数を求め、求めた補正係数に従って、前記補正処理で前記調整処理後の前記表示部の表示の輝度を補正すること、を特徴とする。
本発明によれば、表示の輝度を調整した後に、調整した輝度を光検出部の検出値に対応して変化させる処理を、容易に実行できる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記制御部は、前記光検出部の検出値を予め設定された演算式に適用して演算処理を行うことにより前記補正係数を求めること、を特徴とする。
本発明によれば、演算処理によって、検出値に対応する補正係数を容易に求めることができる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記制御部は、前記光検出部の検出値を予め設定されたテーブルに適用することにより前記補正係数を求めること、を特徴とする。
本発明によれば、検出値に対応する補正係数を求める処理の負荷を軽減できる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記制御部は、前記補正処理で、前記補正係数に従って、前記調整処理後の表示の輝度を補正する演算を行い、表示の輝度を補正すること、を特徴とする。
本発明によれば、補正係数を反映して表示の輝度を速やかに変更できる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記制御部は、前記補正処理により、前記調整処理で設定した前記表示部の表示の輝度値に前記補正係数を乗じて、前記表示部の表示の輝度値を補正すること、を特徴とする。
本発明によれば、係数を利用することによって、負荷の軽い処理により、調整がなされた表示の輝度に対して光検出部の検出値を反映させることができ、表示の輝度を適切に調整できる。

前記制御部は、前記補正処理により、前記表示部の表示の輝度値を補正した前記輝度値に変化させる場合にヒステリシス処理を実行し、前記表示部の表示の輝度値を高輝度側に変化させる場合と、輝度値を低輝度側に変化させる場合とのそれぞれについて、独立して前記ヒステリシス処理の条件を設定可能であること、を特徴とする。
本発明によれば、表示部の輝度の変化に関してヒステリシスを設定できるため、光検出部の検出値が変化した場合に、使用者にとっての視認性を良好に維持できる。また、表示の輝度値を明るくする場合と暗くする場合とについて独立してヒステリシスの設定を行えるので、人間の眼の特性に合わせて、或いは、使用者の好みや表示装置の使用環境に合わせてヒステリシスの設定を行うことができる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記表示部は、前記使用者の右眼に画像光を照射する右眼用表示部、及び、前記使用者の左眼に画像光を照射する左眼用表示部を備え、前記制御部は、前記調整処理により前記右眼用表示部の輝度と前記左眼用表示部の輝度とをそれぞれ独立して設定すること、を特徴とする。
本発明によれば、表示の輝度を左右の眼のそれぞれに対応して調整することができ、その上で、調整がなされた表示の輝度に対して光検出部の検出値を反映させ、表示の輝度を適切に調整できる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記表示部は、外光を透過して前記使用者の眼に入射させるシースルー型の表示部であること、を特徴とする。
本発明によれば、表示の輝度に大きな影響を与える外光の光量に対応して、表示の輝度を適切に調整できる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記光検出部は、前記表示部を透過して前記使用者が視認する方向からの光を検出する光センサーを有すること、を特徴とする。
本発明によれば、表示の輝度に大きな影響を与える外光の光量に対応して、表示の輝度を適切に調整できる。

また、本発明は、上記表示装置において、前記制御部とは別体として構成され、前記制御部に接続される第２制御部を備え、前記第２制御部は前記制御部に対して前記補正処理を指示し、前記制御部は前記第２制御部の指示に基づき前記調整処理および前記補正処理を実行すること、を特徴とする。
本発明によれば、制御部に指示を与える第２制御部の負荷を抑え、表示の輝度を適切に調整できる。

また、上記目的を達成するために、本発明の表示装置の制御方法は、使用者の頭部に装着され、前記使用者の眼に画像光を照射する表示部と、光を検出する光検出部と、を備える表示装置を制御して、前記表示部の表示の輝度を調整する調整処理、及び、前記光検出部の検出値に基づいて補正係数を求め前記表示部の表示の輝度を補正する補正処理を実行すること、を特徴とする。
本発明によれば、表示の輝度を調整する処理と、光検出部の検出値に基づき表示の輝度を変化させる処理とを容易に実行できるので、負荷の軽い処理により表示の輝度を適切に調整できる。

頭部装着型表示装置の外観構成を示す説明図。 画像表示部の光学系の構成を示す図。 頭部装着型表示装置を構成する各部の機能ブロック図。 頭部装着型表示装置の動作を示すフローチャートであり、（Ａ）は制御装置の動作を示し、（Ｂ）は画像表示部の動作を示す。 変形例としての頭部装着型表示装置の外観構成を示す図。

図１は、本発明を適用した実施形態に係る頭部装着型表示装置１００（表示装置）の外観構成を示す説明図である。
頭部装着型表示装置１００は、使用者の頭部に装着された状態で使用者に虚像を視認させる画像表示部２０（表示部）と、画像表示部２０を制御する制御装置１０と、を備えている。制御装置１０は、使用者が頭部装着型表示装置１００を操作するコントローラーとしても機能する。

画像表示部２０は、使用者の頭部に装着される装着体であり、本実施形態では眼鏡形状を有する。画像表示部２０は、右保持部２１と、右表示駆動部２２と、左保持部２３と、左表示駆動部２４と、右光学像表示部２６と、左光学像表示部２８と、カメラ６１（撮像部）と、マイク６３とを備える。右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８は、それぞれ、使用者が画像表示部２０を装着した際に使用者の右及び左の眼前に位置するように配置されている。右光学像表示部２６の一端と左光学像表示部２８の一端とは、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の眉間に対応する位置で、互いに連結されている。

右保持部２１は、右光学像表示部２６の他端である端部ＥＲから、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。同様に、左保持部２３は、左光学像表示部２８の他端である端部ＥＬから、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられた部材である。右保持部２１及び左保持部２３は、眼鏡のテンプル（つる）のようにして、使用者の頭部に画像表示部２０を保持する。

右表示駆動部２２と左表示駆動部２４とは、使用者が画像表示部２０を装着した際の使用者の頭部に対向する側に配置されている。なお、右表示駆動部２２及び左表示駆動部２４を総称して単に「表示駆動部」とも呼び、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８を総称して単に「光学像表示部」とも呼ぶ。

表示駆動部２２，２４は、図２を参照して後述する液晶ディスプレイ２４１，２４２（Liquid Crystal Display、以下「ＬＣＤ２４１，２４２」と呼ぶ）、投写光学系２５１，２５２等を含む。
右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８は、導光板２６１，２６２（図２）と、調光板２０Ａとを備える。導光板２６１，２６２は、光透過性の樹脂等によって形成され、表示駆動部２２，２４が出力する画像光を、使用者の眼に導く。調光板２０Ａは、薄板状の光学素子であり、使用者の眼の側とは反対の側である画像表示部２０の表側を覆うように配置される。調光板２０Ａは、光透過性がほぼ無いもの、透明に近いもの、光量を減衰させて光を透過するもの、特定の波長の光を減衰又は反射するもの等、種々のものを用いることができる。調光板２０Ａの光学特性（光透過率など）を適宜選択することにより、外部から右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８に入射する外光量を調整して、虚像の視認のしやすさを調整できる。本実施形態では、少なくとも、頭部装着型表示装置１００を装着した使用者が外の景色を視認できる程度の光透過性を有する調光板２０Ａを用いる場合について説明する。調光板２０Ａは、右導光板２６１及び左導光板２６２を保護し、右導光板２６１及び左導光板２６２の損傷や汚れの付着等を抑制する。
調光板２０Ａは、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８に対し着脱可能としてもよく、複数種類の調光板２０Ａを交換して装着可能としてもよいし、省略してもよい。

カメラ６１は、右光学像表示部２６と左光学像表示部２８との境目部分に配置される。使用者が画像表示部２０を装着した状態で、カメラ６１の位置は、水平方向においては使用者の両眼のほぼ中間であり、鉛直方向においては使用者の両眼より上である。カメラ６１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子及び撮像レンズ等を備えるデジタルカメラであり、単眼カメラであってもステレオカメラであってもよい。
カメラ６１は、頭部装着型表示装置１００の表側方向、換言すれば、頭部装着型表示装置１００を装着した状態における使用者の視界方向の少なくとも一部の外景を撮像する。カメラ６１の画角の広さは適宜設定可能であるが、カメラ６１の撮像範囲が、使用者が右光学像表示部２６、左光学像表示部２８を通して視認する外界を含む範囲であることが好ましい。さらに、調光板２０Ａを通した使用者の視界の全体を撮像できるようにカメラ６１の撮像範囲が設定されているとより好ましい。

また、フレーム２には照度センサー６８が配置される。照度センサー６８は、外光の光量を検出して、検出値を出力する環境光センサー（Ambient Light Sensor）である。照度センサー６８はカメラ６１の近傍に配置され、カメラ６１の画角を含む方向から照度センサー６８に向けて照射される光を受光し、光量を検出する。
本実施形態では、一つの照度センサー６８をフレーム２に設ける構成を例に挙げるが、複数の照度センサー６８を設けることも可能である。また、照度センサー６８の位置は、図１に示すようにフレーム２の幅方向における中央とする他、端部ＥＲや端部ＥＬに設けてもよい。

図２は、画像表示部２０が備える光学系の構成を示す要部平面図である。図２には説明のため使用者の左眼ＬＥ及び右眼ＲＥを図示する。
左表示駆動部２４は、ＬＥＤ等の光源と拡散板とを有する左バックライト２２２を備える。また、左表示駆動部２４は、左バックライト２２２の拡散板で拡散された光の光路上に配置される透過型の左ＬＣＤ２４２、および、左ＬＣＤ２４２を透過した画像光Ｌを導くレンズ群等を備えた左投写光学系２５２を備える。左ＬＣＤ２４２は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルである。

左投写光学系２５２は、左ＬＣＤ２４２から射出された画像光Ｌを平行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより平行状態の光束にされた画像光Ｌは、左導光板２６２（光学素子）に入射される。左導光板２６２は、画像光Ｌを反射する複数の反射面が形成されたプリズムであり、画像光Ｌは、左導光板２６２の内部において複数回の反射を経て左眼ＬＥ側に導かれる。左導光板２６２には、左眼ＬＥの眼前に位置するハーフミラー２６２Ａ（反射面）が形成される。
ハーフミラー２６２Ａで反射した画像光Ｌは左眼ＬＥに向けて左光学像表示部２８から射出され、この画像光Ｌが左眼ＬＥの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。

右表示駆動部２２は、左表示駆動部２４と左右対称に構成される。右表示駆動部２２は、ＬＥＤ等の光源と拡散板とを有する右バックライト２２１を備える。また、右表示駆動部２２は、右バックライト２２１の拡散板で拡散された光の光路上に配置される透過型の右ＬＣＤ２４１、および、右ＬＣＤ２４１を透過した画像光Ｌを導くレンズ群等を備えた右投写光学系２５１を備える。右ＬＣＤ２４１は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルである。

右投写光学系２５１は、右ＬＣＤ２４１から射出された画像光Ｌを平行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより平行状態の光束にされた画像光Ｌは、右導光板２６１（光学素子）に入射される。右導光板２６１は、画像光Ｌを反射する複数の反射面が形成されたプリズムであり、画像光Ｌは、右導光板２６１の内部において複数回の反射を経て右眼ＲＥ側に導かれる。右導光板２６１には、右眼ＲＥの眼前に位置するハーフミラー２６１Ａ（反射面）が形成される。
ハーフミラー２６１Ａで反射した画像光Ｌは右眼ＲＥに向けて右光学像表示部２６から射出され、この画像光Ｌが右眼ＲＥの網膜に像を結び、使用者に画像を視認させる。

使用者の右眼ＲＥには、ハーフミラー２６１Ａで反射した画像光Ｌと、調光板２０Ａを透過した外光ＯＬとが入射する。左眼ＬＥには、ハーフミラー２６２Ａで反射した画像光Ｌと、調光板２０Ａを透過した外光ＯＬとが入射する。このように、頭部装着型表示装置１００は、内部で処理した画像の画像光Ｌと外光ＯＬとを重ねて使用者の眼に入射させ、使用者にとっては、調光板２０Ａを透かして外景が見え、この外景に重ねて、画像光Ｌによる画像が視認される。このように、頭部装着型表示装置１００は、シースルー型の表示装置として機能する。

なお、左投写光学系２５２と左導光板２６２とを総称して「左導光部」とも呼び、右投写光学系２５１と右導光板２６１とを総称して「右導光部」と呼ぶ。右導光部及び左導光部の構成は上記の例に限定されず、画像光を用いて使用者の眼前に虚像を形成する限りにおいて任意の方式を用いることができ、例えば、回折格子を用いても良いし、半透過反射膜を用いても良い。

また、照度センサー６８は、使用者が右導光板２６１、左導光板２６２を透過して使用者が視認する外景方向の外光を検出する。即ち、図２の外光ＯＬを受光するように、フレーム２に取り付けられる。つまり、照度センサー６８は、画像光Ｌの背景光として使用者の眼に入射する外光ＯＬを検出する。

画像表示部２０（図１）は、制御装置１０に接続部４０を介して接続する。接続部４０は、制御装置１０に接続される本体コード４８、右コード４２、左コード４４、及び、連結部材４６を備えるハーネスである。右コード４２及び左コード４４は、本体コード４８が２本に分岐し、右コード４２は右保持部２１の延伸方向の先端部ＡＰから右保持部２１の筐体内に挿入され、右表示駆動部２２に接続される。同様に、左コード４４は、左保持部２３の延伸方向の先端部ＡＰから左保持部２３の筐体内に挿入され、左表示駆動部２４に接続される。右コード４２、左コード４４、及び、本体コード４８は、デジタルデータを伝送可能なものであればよく、例えば金属ケーブルや光ファイバーで構成できる。また、右コード４２と左コード４４とを一本のコードにまとめた構成としてもよい。

連結部材４６は、本体コード４８と、右コード４２及び左コード４４との分岐点に設けられ、イヤホンプラグ３０を接続するためのジャックを有する。イヤホンプラグ３０からは、右イヤホン３２及び左イヤホン３４が延伸する。イヤホンプラグ３０の近傍にはマイク６３が設けられる。イヤホンプラグ３０からマイク６３までは一本のコードにまとめられ、マイク６３からコードが分岐して、右イヤホン３２と左イヤホン３４のそれぞれに繋がる。

マイク６３は、例えば図１に示すように、マイク６３の集音部が使用者の視線方向を向くように配置され、音声を集音して、音声信号を出力する。マイク６３は、例えばモノラルマイクであってもステレオマイクであってもよく、指向性を有するマイクであってもよいし、無指向性のマイクであってもよい。

画像表示部２０と制御装置１０とは、接続部４０を介して各種信号を伝送する。本体コード４８の連結部材４６とは反対側の端部、及び、制御装置１０には、互いに嵌合するコネクター（図示略）が設けられる。本体コード４８のコネクターと制御装置１０のコネクターとを嵌合し、或いは、この嵌合を外すことで、制御装置１０と画像表示部２０とを接離できる。

制御装置１０は、画像表示部２０の本体とは別体となる箱形の本体を有し、頭部装着型表示装置１００を制御する。制御装置１０は、決定キー１１、点灯部１２、表示切替キー１３、輝度切替キー１５、方向キー１６、メニューキー１７、及び電源スイッチ１８を含むスイッチ類を備える。また、制御装置１０は、使用者が手指で操作するトラックパッド１４を備える。

決定キー１１は、押下操作を検出して、制御装置１０で操作された内容を決定する信号を出力する。点灯部１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を備え、光源の点灯状態により、頭部装着型表示装置１００の動作状態（例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦ）を通知する。表示切替キー１３は、押下操作に応じて、例えば、画像の表示モードの切り替えを指示する信号を出力する。

トラックパッド１４は、接触操作を検出する操作面を有し、操作面に対する操作に応じて操作信号を出力する。操作面における検出方式は限定されず、静電式、圧力検出式、光学式等を採用できる。輝度切替キー１５は、押下操作に応じて画像表示部２０の輝度の増減を指示する信号を出力する。方向キー１６は、上下左右方向に対応するキーへの押下操作に応じて操作信号を出力する。電源スイッチ１８は、頭部装着型表示装置１００の電源オン／オフを切り替えるスイッチである。

図３は、頭部装着型表示装置１００を構成する各部の機能ブロック図である。
制御装置１０は、制御装置１０及び画像表示部２０を制御する制御部１１０（第２制御部）を備える。制御部１１０は、例えばマイクロプロセッサーで構成され、制御部１１０が処理するデータ等を一時的に記憶するメモリー１２１、及び、制御部１１０が処理するデータ等を不揮発的に記憶するフラッシュメモリー１２２に接続される。メモリー１２１及びフラッシュメモリー１２２はいずれも半導体素子により構成され、データバスを介して制御部１１０に接続する。

制御部１１０には、電源制御部１２３、ＵＩ（ユーザーインターフェイス）制御部１２４、無線Ｉ／Ｆ（インターフェイス）制御部１２５、音声制御部１２６、センサーＩＣ１２７、及び、外部Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１２８が接続される。
頭部装着型表示装置１００は、電源として一次電池または二次電池を備え、電源制御部１２３は、これら電池に接続されるＩＣで構成される。電源制御部１２３は、制御部１１０の制御に従って電池の残容量の検出を行い、検出値のデータ、または残容量が設定値以下となったことを示すデータを制御部１１０に出力する。

ＵＩ制御部１２４は、図１に示した決定キー１１、表示切替キー１３、トラックパッド１４、輝度切替キー１５、方向キー１６、及びメニューキー１７の各操作部、点灯部１２、及び、トラックパッド１４が接続されるＩＣである。上記各操作部は入力部として機能し、点灯部１２及びトラックパッド１４は出力部として機能し、頭部装着型表示装置１００のユーザーインターフェイスを構成する。ＵＩ制御部１２４は、上記操作部における操作を検出して、操作に対応する操作データを制御部１１０に出力する。また、ＵＩ制御部１２４は、制御部１１０の制御に従って、点灯部１２の点灯／消灯、及びトラックパッド１４における表示を行う。

無線Ｉ／Ｆ制御部１２５は、無線通信インターフェイス（図示略）に接続される制御ＩＣであり、制御部１１０の制御に従って、上記無線通信インターフェイスによる通信を実行する。制御装置１０が備える無線通信インターフェイスは、例えば、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ（登録商標））、Ｍｉｒａｃａｓｔ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の規格に準じた無線データ通信を実行する。
音声制御部１２６は、右イヤホン３２、左イヤホン３４、及びマイク６３に接続され、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）コンバーターやアンプ等を備えるＩＣである。音声制御部１２６は、制御部１１０から入力される音声データに基づき右イヤホン３２及び左イヤホン３４から音声を出力させる。また、音声制御部１２６は、マイク６３が集音する音声に基づき音声データを生成して制御部１１０に出力する。

センサーＩＣ１２７は、例えば、３軸加速度センサー、３軸ジャイロセンサー、及び３軸地磁気センサーを備え、例えば上記センサーを具備する１つのＩＣで構成される。センサーＩＣ１２７は、制御部１１０の制御に従って検出を実行し、各センサーの検出値を示すデータを制御部１１０に出力する。センサーＩＣ１２７が備えるセンサーの数や種類は制限されず、照度センサー、温度センサー、圧力センサー等を備えてもよい。

外部Ｉ／Ｆ部１２８は、頭部装着型表示装置１００を外部機器に接続するインターフェイスである。例えば、ＵＳＢインターフェイス、マイクロＵＳＢインターフェイス、メモリーカード用インターフェイス等の有線接続に対応したインターフェイスを用いることができ、無線通信インターフェイスで構成してもよい。外部Ｉ／Ｆ部１２８には、頭部装着型表示装置１００に対してコンテンツを供給する種々の外部機器を接続できる。これらの外部機器は、頭部装着型表示装置１００に画像を供給する画像供給装置ということもでき、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）、携帯電話端末、携帯型ゲーム機等が用いられる。また、外部Ｉ／Ｆ部１２８は、右イヤホン３２、左イヤホン３４及びマイク６３に繋がる端子を設けてもよく、この場合、音声制御部１２６が処理するアナログ音声信号は外部Ｉ／Ｆ部１２８を介して入出力される。

制御部１１０には、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１１５が接続される。Ｉ／Ｆ部１１５は接続部４０に一端に接続するコネクター等を備えたインターフェイスであり、接続部４０の他端は画像表示部２０のＩ／Ｆ部１５５に接続される。
制御部１１０は、接続部４０を介して、画像表示部２０が備えるサブ制御部１５０とデータ通信を実行する。

制御部１１０は、内蔵するＲＯＭに記憶するプログラムを実行して、頭部装着型表示装置１００の各部を制御する。制御部１１０は、センサーＩＣ１２７から入力されるデータに基づきセンサーの検出値を取得して、メモリー１２１に記憶する。このとき、制御部１１０は、センサーの検出値に対応付けて、検出値を取得した時刻を示すタイムスタンプ情報を付加して記憶する。

また、制御部１１０は、接続部４０を介して、画像表示部２０が備えるセンサー（照度センサー６８、９軸センサー１６２、及び、ＧＰＳ１６３）の検出値を示すデータを受信する。制御部１１０は、受信したデータをメモリー１２１に記憶する。制御部１１０が受信するデータは、サブ制御部１５０が付加したタイムスタンプ情報を含む。制御部１１０は、上記のようにセンサーＩＣ１２７の検出値に付加するタイムスタンプ情報を、サブ制御部１５０が付加したタイムスタンプ情報と区別できる態様で付加し、メモリー１２１に記憶する。メモリー１２１には、センサーの検出値が、データの属性の１つとしてタイムスタンプ情報が付加されたデータ形式で記憶される。ここで、制御部１１０は、センサーの検出値のデータを、フラッシュメモリー１２２に記憶してもよい。

制御部１１０は、外部Ｉ／Ｆ部１２８または無線Ｉ／Ｆ制御部１２５により接続する外部機器から、コンテンツのデータを受信して、フラッシュメモリー１２２に記憶する。コンテンツのデータは、画像表示部２０で表示するテキストや画像等のデータであり、右イヤホン３２及び左イヤホン３４で出力する音声のデータを含んでもよい。制御部１１０は、頭部装着型表示装置１００を制御してコンテンツを再生する。具体的には、制御部１１０は、コンテンツの表示用のデータをサブ制御部１５０に送信して表示を実行させ、コンテンツの音声データを音声制御部１２６に出力して音声を出力させる。また、外部機器から受信するコンテンツのデータが、再生に関する条件を示すデータを含む場合、制御部１１０は、この条件に従ってコンテンツを再生する。例えば、画像表示部２０において検出される位置や傾き等のセンサーの検出値が、条件に該当する場合に、検出値に対応するテキストや画像を表示させる。

画像表示部２０は、制御部１１０と通信を実行し、画像表示部２０の各部を制御するサブ制御部１５０を備える。サブ制御部１５０は、例えばマイクロプロセッサーで構成され、Ｉ／Ｆ部１５５により接続部４０に接続され、接続部４０を介して制御部１１０との間でデータ通信を実行する。
サブ制御部１５０には、照度センサー６８、９軸センサー１６２、及び、ＧＰＳ１６３のセンサー類が接続される。照度センサー６８は、上述したように環境光センサー（ＡＬＳ）のＩＣ、又は、環境光センサーを含む複数のセンサーやセンサーの周辺回路をユニット化したＩＣである。９軸センサー１６２は、３軸加速度センサー、３軸ジャイロセンサー、及び、３軸地磁気センサーを備えるＩＣである。
照度センサー６８は、サブ制御部１５０の制御により駆動され、光量の検出値をサブ制御部１５０に出力する。また、９軸センサー１６２は、サブ制御部１５０の制御により駆動され、内蔵する各センサーの検出値を示すデータを、サブ制御部１５０に出力する。

ＧＰＳ１６３は、ＧＰＳ衛星や屋内に設置される疑似ＧＰＳ送信機（図示略）が送信する位置検出用の信号を受信して、画像表示部２０の現在位置を算出し、算出したデータをサブ制御部１５０に出力する。ＧＰＳ１６３は、位置検出用の信号を受信する受信機としての機能のみ有する構成としてもよく、この場合、ＧＰＳ１６３が出力するデータに基づきサブ制御部１５０が現在位置を算出する処理を行えば良い。

ＥＥＰＲＯＭ１６５（設定データ記憶部）は、サブ制御部１５０が実行する処理に関するデータ等を不揮発的に記憶する。
また、サブ制御部１５０にはカメラ６１が接続され、サブ制御部１５０は、カメラ６１を制御して撮像を実行させ、カメラ６１の撮像画像データを制御部１１０に送信する。

サブ制御部１５０には、右ＬＣＤ２４１を駆動して描画を行うＬＣＤ駆動部１６７、及び、左ＬＣＤ２４２を駆動して描画を行うＬＣＤ駆動部１６８が接続される。サブ制御部１５０は、制御部１１０からコンテンツのデータを受信し、受信したデータに含まれるテキストや画像を表示する表示データを生成してＬＣＤ駆動部１６７、１６８に出力し、表示を実行させる。

また、サブ制御部１５０は、右バックライト２２１を駆動するバックライト駆動部１６９、及び、左バックライト２２２を駆動するバックライト駆動部１７０に接続される。サブ制御部１５０は、バックライト駆動部１６９、１７０に対し、ＰＷＭ制御用のタイミングデータを含む制御データを出力する。バックライト駆動部１６９、１７０は、サブ制御部１５０から入力される制御データに基づき、右バックライト２２１、左バックライト２２２に駆動電圧とパルスを供給して、右バックライト２２１、左バックライト２２２を点灯させる。

また、サブ制御部１５０は、バックライト駆動部１６９に出力するデータにより、バックライト駆動部１６９が右バックライト２２１に出力するパルスのパルス幅、或いは、デューティーを指定する。デューティーは、パルスのオン期間とオフ期間の比を指す。同様に、サブ制御部１５０は、バックライト駆動部１７０に出力するデータにより、バックライト駆動部１７０が左バックライト２２２に出力するパルスのパルス幅、或いは、デューティーを指定する。右バックライト２２１及び左バックライト２２２はＬＥＤ等の個体光源であり、発光する明るさ、すなわち輝度をＰＷＭ制御により調整できる。従って、サブ制御部１５０の制御により、使用者の眼に入射する画像光Ｌ（図２）の光量を調整できる。また、サブ制御部１５０はバックライト駆動部１６９とバックライト駆動部１７０のそれぞれに、異なるデータを出力し、右バックライト２２１の輝度と左バックライト２２２の輝度とを個別に調整できる。

バックライト駆動部１６９は、右バックライト２２１の輝度を段階的に調整でき、バックライト駆動部１７０も同様に、左バックライト２２２の輝度を段階的に調整できる。本実施形態では、輝度を２５６段階で調整可能な構成を例に挙げる。サブ制御部１５０は、バックライト駆動部１６９、１７０に対し、右バックライト２２１及び左バックライト２２２のそれぞれの輝度を指定するデータを出力する。このデータは、輝度の段階を示す０〜２５５の輝度値である。バックライト駆動部１６９、１７０は、サブ制御部１５０から入力するデータで指定された輝度値に対応するパルスを生成して、右バックライト２２１と左バックライト２２２のそれぞれに出力する。
サブ制御部１５０には、表示に適した輝度や、右ＬＣＤ２４１及び左ＬＣＤ２４２のガンマ値等を加味して設定された輝度値が、初期値として設定される。

制御部１１０とサブ制御部１５０とを接続する接続部４０は、制御データバス４１Ａ、画像データバス４１Ｂ、表示データバス４１Ｃ、４１Ｄを含む複数のデータバスを有する。これらのデータバスは、互いに独立してデータを伝送可能であるが、各データバスを構成する信号線が物理的に区分された構成であってもよいし、各データバスが共通の信号線を用いて仮想的あるいは論理的に構成されてもよい。
制御データバス４１Ａは、制御部１１０からサブ制御部１５０に対して送信される制御データ、サブ制御部１５０が制御部１１０に送信するセンサーの検出値のデータ等を伝送する。画像データバス４１Ｂは、サブ制御部１５０から制御部１１０に、カメラ６１の撮像画像データを伝送する。表示データバス４１Ｃは、右表示駆動部２２で表示するデータを伝送し、表示データバス４１Ｄは左表示駆動部２４で表示するデータを伝送する。

画像表示部２０が備える照度センサー６８、９軸センサー１６２、及び、ＧＰＳ１６３を含む複数のセンサーのサンプリング周期は、大きく異なることもある。例えば、９軸センサー１６２の加速度センサーのサンプリング周期（サンプリング頻度）は２００回／秒以上となることが考えられる。これに対し、照度センサー６８のサンプリング周期はより遅く、１〜１０回／秒（１０００〜１００ｍｓ周期）程度でも十分に役立つことが考えられる。これらのセンサーは、サブ制御部１５０がサンプリング周期の設定を行い、設定したサンプリング周期に従ってサブ制御部１５０が検出値を取得する。サブ制御部１５０は、各センサーからサンプリングした検出値のデータを、制御データバス４１Ａにおいて時分割で制御部１１０に送信する。

このため、サンプリング周期の遅い（サンプリング頻度が低い、或いは、サンプリング間隔が長いと言い換えられる）センサーを制御するために制御データバス４１Ａが長時間占有されることがない。これにより、制御データバス４１Ａのオーバーヘッドを低減し、制御データバス４１Ａで多数のセンサーの検出値を効率よく伝送できる。また、サブ制御部１５０は、ＲＡＭ（図示略）を内蔵し、センサーの検出値を取得した場合はＲＡＭに一時的に記憶する。サブ制御部１５０は、ＲＡＭに記憶したデータの送信タイミングを調整して、データを制御データバス４１Ａに送出する。従って、サブ制御部１５０の動作も、各センサーのサンプリング周期の制約を受けにくく、センサーの制御のためにサブ制御部１５０の処理が占有される事態を防止できる。

図４は、頭部装着型表示装置１００の動作を示すフローチャートであり、（Ａ）は制御装置１０の動作を示し、（Ｂ）は画像表示部２０の動作を示す。
制御装置１０に対する操作により、表示動作の開始が指示されると、制御部１１０が、起動コマンドを生成してサブ制御部１５０に送信する（ステップＳ１１）。このコマンドは制御データバス４１Ａを介して伝送され、サブ制御部１５０はコマンドを受信する（ステップＳ２１）。

サブ制御部１５０は動作を開始し、コマンドに従って、サブ制御部１５０の初期化を行い、照度センサー６８、９軸センサー１６２、及びＧＰＳ１６３を含む画像表示部２０の各部の初期化を行う（ステップＳ２２）。続いて、サブ制御部１５０は、バックライト駆動部１６９、１７０を動作させて右バックライト２２１及び左バックライト２２２を点灯させる（ステップＳ２３）。ステップＳ２３で、サブ制御部１５０は、バックライト駆動部１６９、１７０に対するＰＷＭ制御用のデータとして、初期値のデータを出力する。また、サブ制御部１５０は、必要に応じてカメラ６１、９軸センサー１６２、ＧＰＳ１６３等を起動させる。

続いて、制御部１１０が、輝度調整用のデータの取得を指示するコマンドを生成して、サブ制御部１５０に送信する（ステップＳ１２）。
サブ制御部１５０は、制御部１１０が送信するコマンドを受信し（ステップＳ２４）、受信したコマンドに従って、ＥＥＰＲＯＭ１６５から、輝度調整用のデータである輝度調整データを読み出し、取得する（ステップＳ２５）。サブ制御部１５０は、取得した輝度調整データを制御部１１０に送信し（ステップＳ２６）、制御部１１０は、サブ制御部１５０が送信する輝度調整データを受信する（ステップＳ１３）。

輝度調整データは、右バックライト２２１と左バックライト２２２の輝度を調整する初期値である。例えば、右バックライト２２１及び左バックライト２２２のそれぞれが備えるＬＥＤ等の光源の個体差により、右バックライト２２１と左バックライト２２２の輝度のばらつきを生じることがある。この場合、バックライト駆動部１６９、１７０が同じパルスを右バックライト２２１と左バックライト２２２とに出力すると、使用者の右眼に入射する画像光Ｌの光量と、左眼に入射する画像光Ｌの光量とが揃わず、違和感を生む可能性がある。輝度調整データは、使用者に、右光学像表示部２６と左光学像表示部２８の表示輝度のばらつきを感じさせないように、右バックライト２２１の輝度と左バックライト２２２の輝度とを揃えるためのデータである。輝度調整データは、予め設定されてＥＥＰＲＯＭ１６５に記憶される。例えば、頭部装着型表示装置１００の出荷時の検査により、輝度調整データが求められ、ＥＥＰＲＯＭ１６５に記憶される。

制御部１１０は、サブ制御部１５０から受信した輝度調整データに基づき、輝度の設定値を算出する（ステップＳ１４）。続いて、制御部１１０は、輝度の設定値を指定する設定コマンドと、算出した輝度の設定値を示すデータとを、サブ制御部１５０に送信する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４で制御部１１０が算出する設定値は、サブ制御部１５０がバックライト駆動部１６９、１７０に出力するデータのもととなる値である。右バックライト２２１及び左バックライト２２２の初期値（デフォルト値）である輝度に、左右の輝度の差を感じさせないようにする補正を加えた値である。

サブ制御部１５０は、制御部１１０から送信される設定コマンドとデータを受信し（ステップＳ２７）、受信した設定値に従って、右バックライト２２１及び左バックライト２２２のＰＷＭ制御を開始する（ステップＳ２８）。すなわち、サブ制御部１５０は、ＰＷＭ制御用のデータを生成し、バックライト駆動部１６９、１７０に出力し、右バックライト２２１及び左バックライト２２２の輝度を調整する。

さらに、サブ制御部１５０は、自動調光を行うか否かを判定する（ステップＳ２９）。自動調光とは、頭部装着型表示装置１００の外部の明るさに対応して、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８の表示の明るさを調整する処理である。自動調光を行うか否かは、予め設定され、設定状態を示すデータが、例えばフラッシュメモリー１２２またはＥＥＰＲＯＭ１６５に記憶される。

自動調光を行う場合（ステップＳ２９；ＹＥＳ）、サブ制御部１５０は、照度センサー６８を起動させ、光量の検出を開始させる（ステップＳ３０）。次いで、サブ制御部１５０は、照度センサー６８の検出値を取得し（ステップＳ３１）、取得した照度センサー６８の検出値に基づき調光指数（補正係数）を算出する（ステップＳ３２）。

調光指数は、例えば下記式（１）で示す演算により求めることができる。
Ｘ＝Ａ×Ｑ＾Ｂ＋Ｃ ・・・（１）
但し、Ｘは調光指数であり、Ａ、Ｂ及びＣは定数である。Ｑは照度センサー６８の検出値から求められる平均環境照度（単位は［ｌｕｘ］）である。
上記式（１）及び定数Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば予めＥＥＰＲＯＭ１６５に記憶される。
定数Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば平均環境照度Ｑが、平均的な室内環境である４００ｌｕｘまたはその近傍である場合に、調光指数Ｘ＝１となるように定められる。例えば、０＜Ａ≦１、０＜Ｂ≦１、０≦Ｃ≦１である。

サブ制御部１５０は、照度センサー６８の検出値をそのまま平均環境照度Ｑの値として上記式（１）の演算を行ってもよいし、予め設定された期間内で照度センサー６８から複数回の検出値を取得し、取得した検出値の平均を平均環境照度Ｑの値としてもよい。また、照度センサー６８の検出値またはその平均値を、予め設定された演算処理により、平均環境照度Ｑに変換してもよい。

さらに、サブ制御部１５０は、照度センサー６８の検出値についてノイズフィルタリングを行って、平均環境照度Ｑを求めてもよい。例えば、照度センサー６８の検出値を取得する時間の長さが、照度取得時間（単位は[秒]）として予め設定され、サブ制御部１５０は照度取得時間に所定のサンプリング周期で検出値（照度）を取得する。サブ制御部１５０は取得した検出値のうち最も大きい所定個の値と、最も小さい所定個の値とを除いて平均し、平均環境照度を算出する。検出値からトリミングする値の数は、予め設定され、或いは制御部１１０が設定コマンドでサブ制御部１５０に設定する。

続いて、サブ制御部１５０は輝度調整値を求める（ステップＳ３３）。輝度調整値は、調光制御の前に、サブ制御部１５０がバックライト駆動部１６９、１７０に設定する輝度値を、調光指数Ｘで補正した値である。輝度調整値は、例えば下記式（２）で示す演算により求めることができる。
輝度調整値＝輝度値×調光指数Ｘ ・・・（２）

輝度値は、ＥＥＰＲＯＭ１６５に記憶された輝度調整データに基づき、ステップＳ１４で制御部１１０が算出する輝度値であり、右バックライト２２１、左バックライト２２２の個体差等を加味した値であるが、照度センサー６８の検出値は反映されていない。例えば、輝度値は、制御部１１０がステップＳ１５で送信する設定コマンドにより、サブ制御部１５０のレジスターに書き込まれる。サブ制御部１５０は、輝度値に対して調光指数を乗算することで、外光の輝度、言い換えれば環境照度に対応して、バックライト駆動部１６９、１７０に出力する輝度値のデータを変更する。具体的には、レジスターに書き込まれた輝度値の値を、上記式（２）で求められる輝度調整値に更新する。後述するように調光処理をループで実行する場合は、レジスターに書き込まれた輝度調整値を更新する。
輝度調整値については上記式（２）で求められる値をそのまま用いてもよいが、調整を行ってもよい。例えば、調光指数を乗じる前の輝度値が０でない場合は、輝度調整値の最小値を１とし、上記式（２）で求められた値を補正してもよい。

上記式（１）で補正係数を演算処理により求める場合に、所定の補正曲線に基づき照度センサー６８の検出値を補正係数に変換してもよく、この場合に、補正曲線がシーン毎に異なるよう設定されてもよい。この場合、例えば制御装置１０に対する使用者の操作によりシーンが選択され、選択されたシーンに対応する補正曲線、すなわち上記式（１）に相当する関数により、補正係数が求められる。また、照度センサー６８の検出値や、検出値の経時変化に基づき、シーンを自動的にサブ制御部１５０が判定してもよい。

具体的なシーンとしては、例えば、次のシーンが挙げられる。
［１］低照度環境下でも、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８が表示する画像や映像と、外景とを見易くする「低照度環境モード」。
［２］リビングルームなど明るい室内において、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８が表示するテキスト、画像、映像等と、外景とを見易くし、例えば業務のドキュメント等の表示に適した「外界、映像両立モード」。
［３］右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８が表示する画像や映像の視認性を高くする一方、外景の視認性を低下させて、例えば映画の視聴に適した「シアター鑑賞モード」。
［４］晴天の屋外など明るい環境下において、右光学像表示部２６及び左光学像表示部２８が表示するテキストや画像の視認性を確保し、例えば真夏の炎天下で作業指示等のマュアルを読めるようにした「青天下ドキュメント閲覧モード」。

また、サブ制御部１５０は、上記式（１）に示した演算処理に代えて、照度センサー６８の検出値と調光指数とを対応付けるＬＵＴ（LookUpTable）を用いて、調光指数を求めてもよい。このＬＵＴが照度センサー６８の代表値について調光指数を設定するＬＵＴである場合には、照度センサー６８の検出値に対応する調光指数を、補間演算により求めてもよい。さらに、サブ制御部１５０は、上記式（２）に示した演算処理に代えて、調光指数と、現在設定されている輝度値とをもとに輝度調整値を求めるＬＵＴを用い、輝度調整値を求めてもよい。このＬＵＴが代表値を含む構成である場合に、サブ制御部１５０は補間演算を行ってもよい。これらのＬＵＴは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６５、或いは、フラッシュメモリー１２２に予め記憶されていてもよい。

また、［１］〜［４］に例示したシーンに対応して、シーン毎に予めＬＵＴが記憶され、サブ制御部１５０がシーンに対応したＬＵＴを選択して、補正係数を求めてもよい。

すなわち、サブ制御部１５０は、バックライト駆動部１６９、１７０に出力するデータを、ステップＳ３３で求めた輝度調整値のデータに更新する（ステップＳ３４）。これにより、バックライト駆動部１６９、１７０が右バックライト２２１及び左バックライト２２２のそれぞれに出力するパルスが、輝度調整値に対応するパルスに変更される。

その後、サブ制御部１５０は、調光処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３５）。調光処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ３５；ＮＯ）、サブ制御部１５０はステップＳ３１に戻る。これにより、調光処理のループが継続され、照度センサー６８の検出値を反映して、右バックライト２２１、左バックライト２２２の輝度が随時調整される。

また、制御装置１０の操作により調光処理の終了が指示された場合や、右バックライト２２１及び左バックライト２２２の輝度が手動操作により設定された場合、サブ制御部１５０は調光処理を終了すると判定する（ステップＳ３５；ＹＥＳ）。この場合、サブ制御部１５０は、表示処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３６）。表示処理を終了しない場合は（ステップＳ３６；ＮＯ）、ステップＳ２９に戻る。また、制御装置１０の操作により表示処理の終了が指示された場合や、制御装置１０の電源スイッチ１８により頭部装着型表示装置１００がオフにされた場合、サブ制御部１５０は表示処理を終了すると判定し、停止する（ステップＳ３６；ＹＥＳ）。

このように、照度センサー６８が検出する環境照度に対応して、右導光板２６１、左導光板２６２から使用者の眼に入射する画像光Ｌを調整するので、画像表示部２０が表示する画像の視認性を良好に保つことができる。シースルーのハーフミラー２６１Ａ、２６２Ａで表示される画像は、外光ＯＬの強さ、光量により、視認性が影響されるが、図４の動作をサブ制御部１５０が行うことで、環境照度の変化に対しリアルタイムに、シームレスに対応できる。

なお、ステップＳ３１で取得した照度の検出値により、ステップＳ３４で輝度値または輝度調整値を更新する場合、急激な輝度の変化を軽減するため、指定回数分、中間ステップを挿入してもよい。この場合、輝度調整値を変更（更新）する際に、右バックライト２２１及び左バックライト２２２の輝度を、変更前の輝度調整値から変更後の輝度調整値に変化させる間、１または複数の中間ステップの輝度が設定される。これにより、右バックライト２２１及び左バックライト２２２の輝度が段階的に変化する。
サブ制御部１５０には、輝度値が低い状態から高くする場合の中間ステップの回数として、明順応回数が設定され、輝度値が高い状態から低くする場合の中間ステップの回数として、暗順応回数が設定される。また、中間ステップを行う時間としてディミング時間が設定される。

例えば、ステップＳ３２で求めた調光指数が第１の値Ｐ１であり、それ以前に求められた調光指数が第２の値Ｐ２である場合（但し、Ｐ２＜Ｐ１）、ディミング時間毎に、下記式（３）で示す中間値だけ輝度値が変化する。
中間値＝（Ｐ１−Ｐ２）／明順応回数 ・・・（３）
また、Ｐ１＜Ｐ２の場合は、ディミング時間毎に、下記式（４）で示す中間値だけ輝度値が変化する。
中間値＝（Ｐ２−Ｐ１）／暗順応回数 ・・・（４）
この処理により、照度センサー６８が検出する環境照度が急激に変化しても、使用者の眼に入射する画像光Ｌの光量の変化が緩和されるので、使用感を損なわない。

上記式（３）及び（４）に示したように、頭部装着型表示装置１００では、明順応と暗順応のそれぞれについて、独立して中間ステップの回数（明順応回数、暗順応回数）が設定される。また、ディミング時間も明順応と暗順応のそれぞれについて設定してもよい。従って、サブ制御部１５０が表示の輝度を明るく変化させる場合には、明順応について設定された中間ステップの回数及びディミング時間に従って処理が行われる。表示の輝度を暗く変化させる場合には、暗順応について設定された中間ステップの回数及びディミング時間に従って処理が行われる。

このように、明順応及び暗順応のいずれについても輝度の変化についてヒステリシスの設定ができる。従って、例えば使用者の周囲の明るさが大きく変化する場合に、表示の輝度を適切に変化させることで、外景の視認性の低下を抑制し、視認性を確保できる。外景がシースルーで視認できる頭部装着型表示装置１００においては、使用者の安心感を高めることができ、効果的である。また、頭部装着型表示装置１００を装着した状態で移動する使用方法においては特に効果的である。
さらに、明順応と暗順応のそれぞれに独立してヒステリシスの設定ができるので、より適切に、輝度の変化を設定できるという利点がある。

また、サブ制御部１５０は、照度センサー６８、９軸センサー１６２、及びＧＰＳ１６３等のセンサーを制御して検出値を取得し、制御部１１０に送信する。このため、制御部１１０が各センサーを制御する場合に比べて、制御部１１０の処理負荷、制御部１１０の処理の占有時間を大幅に軽減できる。また、制御部１１０に各センサーを接続した場合、サンプリング周期が異なるセンサーの検出値を同じ信号線で伝送することは困難であるから、接続部４０に設ける信号線の数がセンサーの数に対応して多くなる。このため、接続部４０のハーネスが太くなり取り回しが低下する、センサーの数が制限される等の好ましくない事態が懸念される。本実施形態のように、サブ制御部１５０が各センサーの検出値を取得し、制御データバス４１Ａを介した送信タイミングの調整を行い、複数のセンサーの検出値を送信することで、上記の事態を全て防止でき、効率のよい処理を実現できる。例えば、サブ制御部１５０は、サンプリング周期が短いセンサーの検出値を送信する動作を、予め設定したタイミングで優先的に行い、この動作の空き時間に、サンプリング周期の長いセンサーの検出値を送信してもよい。
そして、照度センサー６８が検出する環境照度に対応して、サブ制御部１５０が、ステップＳ３０〜Ｓ３４の調光処理を実行するので、制御部１１０の負荷を増やすことなく、また、接続部４０で伝送されるデータ量を増やさずに調光を行える。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態の頭部装着型表示装置１００は、使用者の頭部に装着され、使用者の眼に画像光を照射する画像表示部２０と、光を検出する照度センサー６８とを備える。頭部装着型表示装置１００は、サブ制御部１５０を備える。サブ制御部１５０は、制御部１１０が設定する輝度値に従い、画像表示部２０の表示の輝度を調整する調整処理を行う。また、サブ制御部１５０は、照度センサー６８の検出値に基づいて調光指数を求め画像表示部２０の表示の輝度を補正する調光処理（補正処理）を実行する。このため、表示の輝度を調整する処理と、照度センサー６８の検出値に基づき表示の輝度を変化させる処理とを容易に実行できるので、負荷の軽い処理により表示の輝度を適切に調整できる。

サブ制御部１５０は、照度センサー６８の検出値を、例えば上記式（１）のように予め設定された演算式に適用することにより、補正係数を求めるので、表示の輝度を変化させる処理を容易に実行できる。また、サブ制御部１５０は、ＬＵＴを使用して、照度センサー６８の検出値に対応する補正係数を求めてもよい。
また、サブ制御部１５０は、調光処理により、ステップＳ２８で設定した右バックライト２２１及び左バックライト２２２の輝度値に調光指数を乗じて、画像表示部２０の表示の輝度値を補正する。このため、調整がなされた表示の輝度に対して照度センサー６８の検出値を反映させて調整できる。

また、サブ制御部は、画像表示部２０の表示の輝度値を補正した輝度値に変化させる場合にヒステリシス処理を実行する。画像表示部２０の表示の輝度値を高輝度側に変化させる場合と、輝度値を低輝度側に変化させる場合とのそれぞれについて、独立して前記ヒステリシス処理の条件を設定可能である。このため、照度センサー６８の検出値が変化した場合に、使用者にとっての視認性を良好に維持できる。また、画像表示部２０の輝度値を明るくする場合と暗くする場合とについて独立してヒステリシスの設定を行えるので、人間の眼の特性に合わせて、或いは、使用者の好みや表示装置の使用環境に合わせてヒステリシスの設定を行うことができる。

また、画像表示部２０は、使用者の右眼に画像光を照射する右眼用画像表示部、及び、使用者の左眼に画像光を照射する左眼用画像表示部を備える。サブ制御部１５０は、右眼用画像表示部の右バックライト２２１の輝度と左眼用画像表示部の左バックライト２２２の輝度とを、それぞれ独立して設定する。このため、左右の眼のそれぞれに対応して輝度を調整できる。そして、調整された輝度に対して照度センサー６８の検出値を反映させ、適切に調整できる。
画像表示部２０は、外光ＯＬを透過して使用者の眼に入射させるシースルー型の画像表示部２０であるから、表示の輝度に大きな影響を与える外光の光量に対応して輝度を調整することで、表示の視認性を良好に保つことができる。
また、上記実施形態のように、照度センサー６８は、画像表示部２０を透過して使用者が視認する方向からの光を検出する構成とすることが、好ましい。

本実施形態では本体の一例として、眼鏡型のフレーム２を例示した。本体の形状は眼鏡型に限定されず、使用者の頭部に装着され固定されるものであればよく、使用者の左右の眼の前に跨がって装着される形状であれば、より好ましい。例えば、ここで説明する眼鏡型の他に、使用者の顔の上部を覆うスノーゴーグル様の形状であってもよいし、双眼鏡のように使用者の左右の眼のそれぞれの前方に配置される形状であってもよい。

また、本実施形態では、フレーム２に照度センサー６８及びカメラ６１が固定的に設けられる構成を例に挙げて説明したが、カメラ６１が変位可能な構成であってもよい。この例を変形例として示す。

［変形例］
図５は、本実施形態の変形例としての頭部装着型表示装置１００Ｂの外観構成を示す図である。
変形例における頭部装着型表示装置１００Ｂは、上記実施形態の制御装置１０に、画像表示部２０Ｂを接続した構成を有する。なお、画像表示部２０Ｂにおいて、画像表示部２０と同様に構成される各部には、同じ符号を付して説明を省略する。

画像表示部２０Ｂは、画像表示部２０（図１）と同様、制御装置１０に接続部４０を介して接続する。画像表示部２０Ｂと制御装置１０とは、接続部４０を介して各種信号を伝送する。

画像表示部２０Ｂは、使用者の頭部に装着される装着体であり、本実施形態では眼鏡形状のフレーム６（本体）を有する。フレーム６は、使用者の右眼の前に位置する右部６Ａ、及び、左眼の前に位置する左部６Ｂを有し、右部６Ａと左部６Ｂとがブリッジ部６Ｃ（連結部）で連結された形状である。ブリッジ部６Ｃは、使用者が画像表示部２０Ｂを装着した際の使用者の眉間に対応する位置で、右部６Ａと左部６Ｂとを互いに連結する。
右部６Ａ及び左部６Ｂは、それぞれテンプル部６Ｄ、６Ｅに連結される。テンプル部６Ｄ、６Ｅは眼鏡のテンプルのようにして、フレーム６を使用者の頭部に支持する。右光学像表示部２６は右部６Ａに配置され、左光学像表示部２８は左部６Ｂに配置される、それぞれ、使用者が画像表示部２０Ｂを装着した際に使用者の右及び左の眼前に位置する。

テンプル部６Ｄは、右光学像表示部２６の他端である端部ＥＲから、使用者が画像表示部２０Ｂを装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられる。同様に、テンプル部６Ｅは、左光学像表示部２８の他端である端部ＥＬから、使用者が画像表示部２０Ｂを装着した際の使用者の側頭部に対応する位置にかけて、延伸して設けられる。テンプル部６Ｄは使用者の頭部において右耳またはその近傍に当接し、テンプル部６Ｅは使用者の左耳またはその近傍に当接して、使用者の頭部に画像表示部２０Ｂを保持する。

フレーム６には、カメラユニット３が設けられる。カメラユニット３は、上部カメラ６１Ｂが配置されるカメラ台座部３Ｃと、カメラ台座部３Ｃを支持するアーム部３Ａ、３Ｂとを有する。アーム部３Ａは、テンプル部６Ｄの先端部ＡＰに設けられたヒンジ６０Ａにより、回動可能にテンプル部６Ｄに連結される。アーム部３Ｂは、テンプル部６Ｅの先端部ＡＰに設けられたヒンジ６０Ｂにより、回動可能にテンプル部６Ｅに連結される。このため、カメラユニット３は全体として、図中矢印Ｋで示す方向、すなわち装着状態において上下に回動可能である。カメラユニット３は、回動範囲の下端でフレーム６に接する。また、カメラユニット３の回動範囲の上端はヒンジ６０Ａ、６０Ｂの仕様等で決定される。

カメラ台座部３Ｃは、右部６Ａ、左部６Ｂ及びブリッジ部６Ｃの上部に跨がって位置する板状または棒状部材であり、ブリッジ部６Ｃの上に相当する位置に、上部カメラ６１Ｂが埋込設置される。上部カメラ６１Ｂは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子及び撮像レンズ等を備えるデジタルカメラであり、単眼カメラであってもステレオカメラであってもよい。
上部カメラ６１Ｂは、頭部装着型表示装置１００の表側方向、換言すれば、画像表示部２０Ｂを装着した状態における使用者の視界方向の少なくとも一部の外景を撮像する。上部カメラ６１Ｂの画角の広さは適宜設定可能であるが、例えばカメラユニット３の回動範囲の下端において、上部カメラ６１Ｂの撮像範囲が、使用者が右光学像表示部２６、左光学像表示部２８を通して視認する外界を含むことが好ましい。さらに、調光板２０Ａを通した使用者の視界の全体を撮像できるように上部カメラ６１Ｂの撮像範囲が設定されているとより好ましい。上部カメラ６１Ｂは、制御部１１０（図３）の制御に従って撮像を実行し、撮像画像データを出力する。

この画像表示部２０Ｂにおいて、ブリッジ部６Ｃには照度センサー６８が配置される。照度センサー６８は、右光学像表示部２６、及び左光学像表示部２８を透過して使用者が視認する外景方向からの光を受光し、光量を示す検出値を出力する。

このように、上部カメラ６１Ｂを搭載したカメラユニット３が、フレーム６に対し変位可能に設けられた構成においても、照度センサー６８を搭載し、照度センサー６８の検出値を取得するサブ制御部１５０（図２）により上記制御を実行できる。この場合、フレームの形状が違っても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
また、カメラユニット３に対して上部カメラ６１Ｂが、さらに変位可能に取り付けられた構成としてもよい。

なお、この発明は上記実施形態及び変形例の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
また、例えば、画像表示部２０、２０Ｂに代えて、例えば帽子のように装着する画像表示部等の他の方式の画像表示部を採用してもよく、使用者の左眼に対応して画像を表示する表示部と、使用者の右眼に対応して画像を表示する表示部とを備えていればよい。また、本発明の表示装置は、例えば、自動車や飛行機等の車両に搭載されるヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。また、例えば、ヘルメット等の身体防護具に内蔵されたヘッドマウントディスプレイとして構成されてもよい。この場合、使用者の身体に対する位置を位置決めする部分、及び、当該部分に対し位置決めされる部分を装着部とすることができる。

また、制御装置１０として、ノート型コンピューター、タブレット型コンピューター又はデスクトップ型コンピューターを用いてもよい。或いは、制御装置１０として、ゲーム機や携帯型電話機やスマートフォンや携帯型メディアプレーヤーを含む携帯型電子機器、その他の専用機器等を用いてもよい。
また、例えば、画像表示部２０、２０Ｂにおいて画像光を生成する構成として、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）のディスプレイと、有機ＥＬ制御部とを備える構成としてもよい。また、画像光を生成する構成として、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon, LCoSは登録商標）や、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。

また、画像光を使用者の眼に導く光学系としては、外部から装置に向けて入射する外光を透過する光学部材を備え、画像光とともに使用者の眼に入射させる構成を採用できる。また、使用者の眼の前方に位置して使用者の視界の一部または全部に重なる光学部材を用いてもよい。さらに、レーザー光等を走査させて画像光とする走査方式の光学系を採用してもよい。また、光学部材の内部で画像光を導光させるものに限らず、使用者の眼に向けて画像光を屈折及び／または反射させて導く機能のみを有するものであってもよい。
例えば、レーザー網膜投影型のヘッドマウントディスプレイに対して本発明を適用することも可能である。すなわち、光射出部が、レーザー光源と、レーザー光源を使用者の眼に導く光学系とを備え、レーザー光を使用者の眼に入射させて網膜上を走査し、網膜に結像させることにより、使用者に画像を視認させる構成を採用してもよい。
また、本発明を、ＭＥＭＳミラーを用いた走査光学系を採用し、ＭＥＭＳディスプレイ技術を利用した表示装置に適用することも可能である。すなわち、信号光形成部と、信号光形成部が射出する光を走査するＭＥＭＳミラーを有する走査光学系と、走査光学系により走査される光によって虚像が形成される光学部材とを光射出部として備えてもよい。この構成では、信号光形成部が射出した光がＭＥＭＳミラーにより反射され、光学部材に入射し、光学部材の中を導かれて、虚像形成面に達する。ＭＥＭＳミラーが光を走査することにより、虚像形成面に虚像が形成され、この虚像を使用者が眼で捉えることで、画像が認識される。この場合の光学部品は、例えば上記実施形態の右導光板２６１及び左導光板２６２のように、複数回の反射を経て光を導くものであってもよく、ハーフミラー面を利用してもよい。

また、図３に示した各機能ブロックのうち少なくとも一部は、ハードウェアで実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現される構成としてもよく、図３に示した通りに独立したハードウェア資源を配置する構成に限定されない。また、図３に示した各機能部は、マイクロプロセッサーとＩＣで構成する例に制限されず、より大規模の集積回路に複数の機能部を実装する構成としてもよいし、ＳｏＣ（System-on-a-chip）等の形態としても良い。また、制御装置１０に形成された構成が重複して画像表示部２０に形成されていてもよい。

２、６…フレーム、１０…制御装置、２０、２０Ｂ…画像表示部（表示部）、２２…右表示駆動部、２４…左表示駆動部、４０…接続部、４１Ａ…制御データバス、４１Ｂ…画像データバス、４１Ｃ、４１Ｄ…表示データバス、６１…カメラ、６３…マイク、６８…照度センサー（光検出部）、１００、１００Ｂ…頭部装着型表示装置（表示装置）、１１０…制御部（第２制御部）、１２１…メモリー、１２２…フラッシュメモリー、１２３…電源制御部、１２４…ＵＩ制御部、１２４…制御部、１２５…無線Ｉ／Ｆ制御部、１２６…音声制御部、１２７…センサーＩＣ、１２８…外部Ｉ／Ｆ部、１５０…サブ制御部（制御部）、１５５…Ｉ／Ｆ部、１６２…９軸センサー、１６３…ＧＰＳ、１６５…ＥＥＰＲＯＭ、１６７、１６８…ＬＣＤ駆動部、１６９、１７０…バックライト駆動部、２２１…右バックライト、２２２…左バックライト、２４１…右液晶ディスプレイ、２４２…左液晶ディスプレイ、２５１…右投写光学系、２５２…左投写光学系。

Claims (11)

1. 使用者の頭部に装着される頭部装着型の表示装置であって、
   前記使用者の眼に画像光を照射する表示部と、
   光を検出する光検出部と、
   前記表示部の表示の輝度を調整する調整処理、及び、前記光検出部の検出値に基づいて補正係数を求め前記表示部の表示の輝度を補正する補正処理を実行する制御部と、
   を備え、
   前記表示部の表示の輝度値を補正した前記輝度値に変更する前記補正処理について、変更前の輝度値より高い輝度値に変更する場合の中間ステップ数である明順応回数と、変更前の輝度値より低い輝度値に変更する場合の中間ステップ数である暗順応回数と、がそれぞれ独立して設定され、
   前記制御部は、前記補正処理により、前記表示部の表示の輝度値を、変更前の輝度値より高い輝度値に変更する場合に、前記明順応回数に基づき中間値を求め、前記表示部の表示の輝度値を、変更前の輝度値より低い輝度値に変更する場合に、前記暗順応回数に基づき中間値を求め、
   求めた中間値ずつ輝度値を変化させることを特徴とする表示装置。
2. 前記制御部は、前記補正処理において、前記表示部の表示の輝度値を前記中間値ずつ変化させる処理を、設定されたディミング時間毎に実行し、
   前記表示部の表示の輝度値を変更前の輝度値より高い輝度値に変更する場合と、前記表示部の表示の輝度値とのそれぞれについて前記ディミング時間が設定されることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記制御部は、前記光検出部の検出値を予め設定された演算式に適用して演算処理を行うことにより前記補正係数を求めること、
   を特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
4. 前記表示部は、外光を透過して前記使用者の眼に入射させるシースルー型の表示部であり、
   前記制御部は、前記表示部の表示の視認性と前記表示部を透過して視認される外光の視認性とが異なる複数のシーン毎に異なる演算処理を実行可能に構成され、選択された前記シーンに対応する演算処理を実行して前記補正係数を求めること、
   を特徴とする請求項３記載の表示装置。
5. 前記制御部は、前記光検出部の検出値を予め設定されたテーブルに適用することにより前記補正係数を求めること、
   を特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
6. 前記制御部は、前記補正処理で、前記補正係数に従って、前記調整処理後の表示の輝度を補正する演算を行い、表示の輝度を補正すること、
   を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
7. 前記制御部は、前記補正処理により、前記調整処理で設定した前記表示部の表示の輝度値に前記補正係数を乗じて、前記表示部の表示の輝度値を補正すること、
   を特徴とする請求項６記載の表示装置。
8. 前記表示部は、前記使用者の右眼に画像光を照射する右眼用表示部、及び、前記使用者の左眼に画像光を照射する左眼用表示部を備え、
   前記制御部は、前記調整処理により前記右眼用表示部の輝度と前記左眼用表示部の輝度とをそれぞれ独立して設定すること、
   を特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
9. 前記光検出部は、前記表示部を透過して前記使用者が視認する方向からの光を検出する光センサーを有すること、
   を特徴とする請求項４記載の表示装置。
10. 前記制御部とは別体として構成され、前記制御部に接続される第２制御部を備え、
    前記第２制御部は前記制御部に対して前記補正処理を指示し、
    前記制御部は前記第２制御部の指示に基づき前記調整処理および前記補正処理を実行すること、
    を特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の表示装置。
11. 使用者の頭部に装着され、前記使用者の眼に画像光を照射する表示部と、光を検出する光検出部と、を備える表示装置を制御して、
    前記表示部の表示の輝度を調整する調整処理、及び、前記光検出部の検出値に基づいて補正係数を求め前記表示部の表示の輝度を補正する補正処理を実行し、
    前記表示部の表示の輝度値を補正した前記輝度値に変更する前記補正処理について、変更前の輝度値より高い輝度値に変更する場合の中間ステップ数である明順応回数と、変更前の輝度値より低い輝度値に変更する場合の中間ステップ数である暗順応回数と、がそれぞれ独立して設定され、
    前記補正処理により、前記表示部の表示の輝度値を、変更前の輝度値より高い輝度値に変更する場合に、前記明順応回数に基づき中間値を求め、前記表示部の表示の輝度値を、変更前の輝度値より低い輝度値に変更する場合に、前記暗順応回数に基づき中間値を求め、
    求めた中間値ずつ輝度値を変化させること、
    を特徴とする表示装置の制御方法。
    

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