JPH0894960A - シースルー型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子画像と周辺実空間とを画像表示装置の画面
上に自由に配置する。 【構成】重畳画像表示部１は、高輝度バックライトユニ
ット２を装着したＬＣＤ３からなる発光型表示素子と、
スタティック駆動液晶シャッタアレイを利用した外界像
部分遮光部５とハーフミラー６からなる画像合成部で構
成されている。外界像は外界像部分遮光部５のスタティ
ック駆動液晶シャッタアレイが開放状態の領域のみハー
フミラー６を透過して直接観察者の眼球８に到達し、電
子像はハーフミラー６で９０度反射されて観察者の眼球
８に到達する。このようにスタティック駆動液晶シャッ
タアレイを用いて外界像の透過・遮光領域を制御するこ
とで、電子画像のみが表示される電子画像空間表示と、
周辺実空間のみが表示される周辺実空間表示とを画像表
示装置の画面上に自由に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばロボットの遠隔
操縦や内視鏡下外科手術等において、画像表示装置を装
着した者の周辺の実空間表示ウィンドウと、遠隔画像や
コンピュータグラフィックス画像等からなる電子画像空
間表示ウィンドウとを複雑に組み合わせたウィンドウシ
ステムを構築する場合に好適なシースルー型画像表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロボットの遠隔操縦や内視鏡下外
科手術に際して、当該ロボット作業空間の立体遠隔画像
や患者体内の立体内視鏡画像をロボット操縦者や手術者
に提示する手段として、従来の偏光眼鏡や液晶シャッタ
眼鏡を用いる立体テレビジョンに代って、画像表示装置
としてのヘッド・マウント・ディスプレイ(HMD;Head-mo
unted Display)が利用され始めている。この種の技術の
応用では、ＨＭＤを装着した者は、遠隔画像や内視鏡画
像等の電子画像空間を観察するだけではなく、装着者周
辺にある各種制御機器を操作するために、その周辺実空
間を観察する必要が生じてくる。

【０００３】かかる点に鑑みて、例えば特開平４−２３
５８２号公報では、装着者が周辺実空間を観察する際
に、ＨＭＤ本体を装着者の顔面部分から跳ね上げるため
の跳ね上げ機構を有するＨＭＤに関する技術が開示され
ている。

【０００４】しかしながら、この構成のＨＭＤでは、電
子画像空間と周辺実空間とを同時にウィンドウ表示して
装着者に提示することができないため、装着者は実際の
作業に際して両空間を幾度も切り換える必要があり、操
作性が極めて悪いといった欠点があった。また、電子画
像空間と周辺実空間とが同時に提示可能となるように、
ＨＭＤの光学系の下半分のみがシースルー状態となるＨ
ＭＤに関する技術も提案されているが、かかる構成のＨ
ＭＤでは、周辺実空間表示ウィンドウは常に固定となる
為、電子画像空間表示ウィンドウと周辺実空間表示ウィ
ンドウとの画面配置の自由度に欠けるといった問題があ
った。

【０００５】さらに、特開平４−６５９０号公報では、
液晶シャッタを用いて、外界像の完全透過／完全遮光状
態を任意に選択自在としたシースルー型ＨＭＤに関する
技術が開示されている。この場合は、周辺実空間の任意
の選択領域のみを表示することが不可能であった。

【０００６】これら問題点については、特開平４−１７
１７号公報や特開平５−４６１６１号公報により開示さ
れている技術、即ち外界像の任意の選択領域と電子画像
とを光学的に重ね合わせて提示する機能を有するシース
ルー型ＨＭＤに関する技術を利用すれば原理的には解決
可能である。

【０００７】詳細には、これらのシースルー型ＨＭＤ
は、高輝度バックライトユニットを装着した透過型液晶
表示素子(LCD;Liquid Crystal Display)もしくは高輝度
陰極線管(CRT;cathode-ray tube)からなる発光型表示素
子と、透過型ドットマトリックス液晶シャッタからなる
外界像部分遮光手段と、ハーフミラーからなる画像合成
手段とで構成される。そして、かかる構成のシースル型
ＨＭＤでは、外界像はドットマトリックス液晶シャッタ
が開放状態の領域のみハーフミラーを透過して直接、観
察者の眼球に到達する。

【０００８】従って、この技術では、ドットマトリック
ス液晶シャッタを用いて外界像の透過・遮光領域を制御
することで、電子画像空間表示ウィンドウと周辺実空間
表示ウィンドウとをＨＭＤ上に自由に配置することが可
能となる。また、外界像に電子画像を重畳表示する場合
に、表示電子画像に対応したマスク像を上記ドットマト
リックス液晶シャッタ上に表示して電子画像表示領域の
外界像を選択的に遮光することで、外界像上に鮮明な電
子画像を表示することも可能としている。

【０００９】ところで、前述した種々のＨＭＤに関する
技術では、ヘルメットの如き装置の一部を頭に装着した
り、或いはゴーグルの如き装置の一部を顔面に装着して
使用されるため、当該装着者はＨＭＤ装着と同時に視界
を奪われ、周囲から隔絶されてしまうといった問題があ
った。

【００１０】かかる点に鑑みて、例えば特開平４−６５
９０号公報では、液晶シャッタを用いて外界像の完全透
過・完全遮光状態を自由に制御可能な様に構成されたシ
ースルー型ＨＭＤに関する技術も開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術では、上記外界像部分遮光手段は電子画像表
示領域の外界像を選択的に遮光する目的で使用されてい
るため、該外界像部分遮光手段に、電子画像のマスクと
して使用するに十分な画素数と、開放状態で外界像を透
過するに十分な透過率とが必要であった。このため、上
記従来技術では、上記外界像部分遮光手段として、ダイ
ナミック駆動単純マトリックス透過型白黒液晶表示素子
を採用していたが、その駆動回路として、液晶テレビジ
ョンもしくはノートブック型パーソナルコンピュータに
用いられているものと同様の超多段シフトレジスタから
なる大規模な回路が必要とされていた。

【００１２】しかし、単に電子画像空間表示ウィンドウ
と周辺実空間表示ウィンドウとを切り換える目的の為だ
けに必要な外界像部分遮光手段の遮光単位は、電子画像
マスク用のものと比べて大幅に粗くしたとしても十分に
実用に耐えられるため、駆動方式としてダイナミック駆
動を選択する必然性はない。

【００１３】また、現在一般に広く利用されているＴＮ
（ＳＴＮ）モードのダイナミック駆動単純マトリックス
透過型白黒液晶表示素子では、最高２０程度のコントラ
スト比しか得ることができず、外界像遮光用シャッタと
して必要な最低コントラスト比８０以上の高い遮光性能
を達成することができない。

【００１４】従って、外界像を完全に遮光もしくは透過
させて、電子画像空間表示ウィンドウと周辺実空間表示
ウィンドウとをＨＭＤ上に自由に配置する目的に、前述
したような構成の従来装置を使用するのは不適当であっ
た。

【００１５】さらに、従来の液晶シャッタ付のシースル
ー型ＨＭＤでは、大多数ノーマリーブラックモードの液
晶シャッタを使用しているため、電源を入れずに当該Ｈ
ＭＤを装着した場合には、装着者はＨＭＤ装着と同時に
視界を奪われ、周囲から隔絶されていた。従って、装着
者は、予めＨＭＤの正常動作に必要な各種初期設定を行
ってからでなければＨＭＤを装着することはできなかっ
た。また、ノーマリーホワイトモードの液晶シャッタを
用いたシースルー型ＨＭＤでも、従来は電源投入に連動
して完全遮光状態に移行する構成にはなっていなかった
ため、電源投入後に改めて遮光スイッチを動作させる必
要があった。

【００１６】この他、前述した従来技術に係る特許公報
には何等開示されていないが、上記外界像部分遮光手段
を有するシースルーＨＭＤを用いて実際にロボットの遠
隔操縦や内視鏡下外科手術等の作業を行う場合には、以
下の如き解決すべき種々の問題点がある。即ち、第１
に、人間の左右眼間距離には個人差があるため、特別に
大きな瞳径を有する光学系をＨＭＤ光学系として使用し
ない限り、ＨＭＤ装着時にＨＭＤの左右眼用光学系の距
離を装着者の眼間距離と等しくなる様に調節しなければ
ならない。特に、ＨＭＤとして外界像部分遮光手段を有
するシースルーＨＭＤを使用する場合、眼間距離調節の
際に各左右眼用ＨＭＤ光学系の発光型表示素子と外界像
部分遮光手段とが相対的な位置関係を保ったまま移動し
なければ、電子画像表示位置と外界像部分遮光手段の各
遮光領域の位置との対応関係を一定に保つことが不可能
となる。

【００１７】そして、第２に、ロボットの遠隔操縦や内
視鏡下外科手術等の作業を行う場合には、ＨＭＤ装着者
は装着者周辺にある各種制御機器を操作するために自由
に移動したり、頭部を動かす必要がある。一般的に、Ｈ
ＭＤは、ヘルメットないしはゴーグル状の映像表示ユニ
ットと、該映像表示ユニットに映像信号及び制御信号を
供給する外部制御ユニットとで構成されており、両ユニ
ット間はケーブルで接続されている。特に、内視鏡下外
科手術の際には、ユニット間接続ケーブルの長さが５ｍ
以上となることも珍しくはない。従って、ＨＭＤ装着者
が拘束感なく自由に移動したり、頭部を動かすために
は、ユニット間接続ケーブルをできる限り細径、且つ軽
量にしなければならない。

【００１８】さらに、第３に、ロボットの遠隔操縦や内
視鏡下外科手術等の分野で、電子画像空間表示ウィンド
ウと周辺実空間表示ウィンドウとをＨＭＤ上に自由に配
置しながら作業を行っていく場合においては、非常事態
の発生等に伴いＨＭＤ装着者が速やかに周辺状況を確認
しなければならない様な状況が生じる可能性がある。そ
の為、これらの分野に使用されるシースルー型のＨＭＤ
は、各ウィンドウの画面配置に拘りなく一時的に広い視
野で外界像が観察可能となる様に構成されていなければ
ならない。

【００１９】また、第４に、電子画像空間表示ウィンド
ウと実空間表示ウィンドウとを複雑に組み合わせたウィ
ンドウシステムを構築する際、実空間表示ウィンドウ上
に電子画像が重なって表示されない様に何等かのクリッ
ピング手段が必要となる。

【００２０】そして、第５に、ライト等の明るい光源が
存在する実空間を実空間表示ウィンドウを通して観察す
る場合、外界像が明るすぎて電子画像空間表示ウィンド
ウ上に表示された電子画像が観察しづらくなることがあ
る。特に、発光型表示素子としてＬＣＤを用いる場合、
この問題は顕著となる。

【００２１】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、電子画像空間と周辺実
空間とを同時にウィンドウ表示して装着者に提示可能と
すると共に、その画面配置に自由度を持たせ、更には装
着性を向上させた軽量且つ高精度のシースルー型ヘッド
・マウント・ディスプレイを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様によるシースルー型画像表示装
置は、電子画像を表示する発光型表示素子と、アレイ状
に配した複数のスタティック駆動液晶シャッタからな
り、外界像の少なくとも一部の透過を遮断する外界像部
分遮光手段と、上記発光型表示素子が表示する電子画像
と、上記外界像部分遮光手段を透過した外界像の少なく
とも一部とを光学的に重ね合わせて表示する画像合成表
示手段とを有することを特徴とする。

【００２３】そして、第２の態様によるシースルー型画
像表示装置は、上記発光型表示素子と外界像部分遮光手
段と画像合成手段の構成を２組有し、第１の組み合わせ
は右目表示用に、第２の組み合わせは左目表示用に配置
したことを特徴とする。

【００２４】さらに、第３の態様によるシースルー型画
像表示装置は、電子画像を表示する発光型表示素子と、
電源遮断時に開放状態の領域を少なくとも一部に有する
外界像部分遮光手段と上記発光型表示素子が表示する電
子画像と上記外界像部分遮光手段の透過領域を通過して
来る外界像とを光学的に重ね合わて表示させる画像合成
表示手段とを有するシースルー型画像表示装置におい
て、上記外界像部分遮光手段の該開放領域を電源投入時
に強制的に遮光状態に制御する遮光制御手段を有するこ
とを特徴とする。

【００２５】

【作用】即ち、本発明の第１の態様によるシースルー型
画像表示装置では、発光型表示素子により電子画像が表
示され、アレイ状に配した複数のスタティック駆動液晶
シャッタからなる外界像部分遮光手段により、外界像の
少なくとも一部の透過が遮断され、画像合成表示手段に
より、上記発光型表示素子が表示する電子画像と、上記
外界像部分遮光手段を透過した外界像の少なくとも一部
とが光学的に重ね合わされた表示される。

【００２６】そして、第２の態様によるシースルー型画
像表示装置では、上記発光型表示素子と外界像部分遮光
手段と画像合成手段の構成を２組有し、第１の組み合わ
せは右目表示用に、第２の組み合わせは左目表示用に配
置される。

【００２７】さらに、第３の態様によるシースルー型画
像表示装置では、発光型表示素子により電子画像が表示
され、画像合成手段により電源遮断時に開放状態の領域
を少なくとも一部に有する外界像部分遮光手段の透過領
域を通過してくる外界像と上記発光型表示素子が表示す
る電子画像とが光学的に重ね合わされて表示される。そ
して、遮光制御手段により上記外界像部分遮光手段の該
開放領域が電源投入時に強制的に遮光状態に制御され
る。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。先ず図１には本発明の第１の実施例に係
るシースルー型ヘッド・マウント・ディスプレイ（以
下、ＨＭＤと略記する）の構成を示し説明する。

【００２９】図１に示されるように、重畳画像表示部１
は、高輝度バックライトユニット２を一体に装着した液
晶表示素子３からなる発光型表示素子（以下、ＬＣＤと
略記する）と、スタティック駆動液晶シャッタアレイ４
を利用した外界像部分遮光部５とハーフミラー６とから
なる画像合成部とで構成されている。

【００３０】これを更に詳細に説明すると、上記重畳画
像表示部１には、本実施例のＨＭＤを装着した者の視線
方向を示す光軸７に対して４５度だけ傾けてハーフミラ
ー６が配設されている。該ハーフミラー６はＬＣＤ３の
表示する電子画像を９０度反射させて装着者の眼球８に
導く。また、該ハーフミラー６の前方には、外界像部分
遮光部５として、図２に示されるような複数のスタティ
ック駆動液晶シャッタ素子群９をアレイ状に配したスタ
ティック駆動液晶シャッタアレイ４が配設されている。
該スタティック駆動液晶シャッタアレイ４は、ハーフミ
ラー６を透過して装着者の眼球８に直接導かれる外界像
の一部を選択的に遮光する。尚、スタティック駆動液晶
シャッタアレイ４の引き出し配線領域には、同領域から
の外界像の透過を防止する目的でブラックマトリックス
１０が設けられている。

【００３１】このような構成において、スタティック駆
動液晶シャッタアレイ４は、広い視野角に亘って、開放
状態では４０％以上の高い透過特性を示し、且つ８０以
上の高コントラスト比を容易に達成可能なスタティック
駆動液晶シャッタ素子群９をアレイ状に形成しているた
め、選択された領域のみを確実に遮光する。従って、ス
タティック駆動液晶シャッタアレイ４の開放領域を透過
した外界像のみがＨＭＤの装着者に提示されることにな
る。一方、ＬＣＤ３に表示された電子画像は、黒色の電
子画像表示領域以外は全てＨＭＤの装着者に提示され
る。

【００３２】また、外界像部分遮光部５にスタティック
駆動液晶シャッタアレイ４を用いることにより、周辺実
空間表示ウィンドウ１２上では十分に明るい外界像を観
察することができると共に、電子画像空間表示ウィンド
ウ１１上では外界像が確実に遮光され、明瞭な電子画像
を観察することが可能となる。

【００３３】第１の実施例のシースルー型画像表示装置
は以上説明したように構成されているため、例えば、外
界像部分遮光部５を用いて外界像の透過・遮光領域を図
３（ａ）に示すように制御する一方、ＬＣＤ３上に図３
（ｂ）に示すように外界像透過領域に対応した部分をク
リッピングした電子画像を表示させてやることにより、
画像表示装置の装着者は、図３（ｃ）に示すように、外
界像及び電子像の合成像上に電子画像のみが表示されて
いる領域１１（以下、電子画像空間表示ウィンドウと称
する）と、周辺の実空間のみが表示されている領域１２
（以下、周辺実空間表示ウィンドウと称する）とを同時
に観察することができる。

【００３４】即ち、外界像部分遮光部５を用いて外界像
の透過・遮光領域を制御することにより、周辺実空間表
示ウィンドウ１２の表示位置を当該画像表示装置の画面
上自由に配置することが可能であると同意に、電子画像
空間表示ウィンドウ１１についても、ＬＣＤ３に表示さ
れた電子画像の外界像透過領域に対応した部分をクリッ
ピングしてやれば、周辺実空間表示ウィンドウ１２上に
電子画像を表示することなく自由に画像表示装置の画面
上に配置可能となる。

【００３５】尚、第１の実施例の各構成は、その主旨を
逸脱しない範囲で、種々の改良・変更が可能であること
は勿論である。例えば、第１の実施例では、発光型表示
素子としてＬＣＤ３を用いた例を示したが、その他にも
ＣＲＴやエレクトロルミネッセンス(EL;Electro Lumine
scence) 、プラズマディスプレイ等が使用できる。

【００３６】また、外界像部分遮光部５としてスタティ
ック駆動液晶シャッタアレイ４を用いる例を示したが、
高透過率・高コントラスト比を同時に達成できるなら
ば、ドットマトリックス液晶シャッタや機械式シャッ
タ、エレクトロクロミック素子、強誘電性液晶素子等を
用いてもよいことは勿論である。

【００３７】さらに、液晶シャッタアレイ４を形成する
各液晶シャッタ素子群９の対向電極１３は、図４の断面
図に示されるようにガラス基板１４の片側に共通電極１
５を設けることで、引き出し配線数を減らすこともでき
る。

【００３８】次に図５には本発明の第２の実施例に係る
シースルー型ＨＭＤの構成を示し説明する。この図５に
示されるように、右眼用重畳画像表示部１６Ｒ及び左眼
用重畳画像表示部１６Ｌは、先に図１に示した重畳画像
表示部１と同様の構成を有しており、右眼用重畳画像表
示部１６Ｒは、右ねじのめねじを切った取り付け部材１
７Ｒを用いて、左眼用重畳画像表示部１６Ｌは、左ねじ
のめねじを切った取り付け部材１７Ｌを用いて、眼間距
離調節部１８に取り付けられている。

【００３９】そして、眼間距離調節部１８には、その中
央から右側には右ねじのおねじ、左側には左ねじのおね
じが切ってあり、その両端には眼間距離調節用の調節つ
まみ１９Ｒ，１９Ｌが取り付けられている。また、図６
の側面図に示されるように、眼間距離調節部１８の両端
の非ねじ部ａＲ，ａＬは、フレームｂの取り付け穴ｃ
Ｒ，ｃＬに挿入されている。尚、眼間距離調節部１８と
フレームｂとの取り付け位置は、外界像観察の妨げにな
らない限り任意の位置でよい。

【００４０】このような構成において、眼間距離調節部
１８は上述したように構成されているため、調節つまみ
１９Ｒ又は１９Ｌを回転させれば、その回転方向及び回
転角に応じて重畳画像表示部１６Ｒ，１６Ｌは互いに近
づいたり離れたりする。さらに、第２の実施例では、各
重畳画像表示部１６Ｒ，１６Ｌ内で発光型表示素子と外
界像部分遮光部との相対位置関係は固定されている為、
眼間距離調節に際しても、両者は相対位置関係を固定し
た状態で移動することになる。

【００４１】以上説明したように、第２の実施例のシー
スルー型ＨＭＤによれば、発光型表示素子と外界像部分
遮光部との相対位置関係を固定した状態で左右眼ＨＭＤ
光学系間の距離を調節できるため、先に図３（ｃ）に示
したように、ある眼間距離において周辺空間表示ウィン
ドウ１２と電子画像空間表示ウィンドウ１１との位置合
わせを行えば、眼間距離を再調節したとしても、図７に
示されるように、両ウィンドウ間の位置合わせがずれて
しまうことはない。

【００４２】尚、第２の実施例の各構成は、その主旨を
逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは
勿論である。例えば、上記眼間距離調節部１８は、図５
に示したようなねじを用いた構成だけでなく、図８
（ａ），（ｂ）に示されるように、重畳画像表示部取り
付け部材２０Ｒ，２０Ｌをフレーム２１に設けたパンタ
グラフ機構２２に差し込む構成にしてもよい。また、眼
間距離調節に際しては、重畳画像表示部１６Ｒ，１６Ｌ
全体を移動させずに、画像合成部は固定した状態で発光
型表示素子と外界像部分遮光部だけを移動させるように
してもよい。

【００４３】次に図９には本発明の第３の実施例に係る
シースルー型ＨＭＤの構成を示し説明する。図９に示さ
れるように、第３の実施例のシースルー型ＨＭＤは、Ｈ
ＭＤ外部制御ユニット２３とＨＭＤ映像表示ユニット２
７とで構成されている。

【００４４】詳細には、上記ＨＭＤ外部制御ユニット２
３は、外界像部分遮光部制御信号合成部２４と外界像部
分遮光部外部制御部２５とからなり、外界像部分遮光部
制御信号合成部２４の一方の端子には入力映像信号が、
他方の端子には外界像部分遮光部外部制御部２５からの
外界像部分遮光部制御信号が入力されるように接続され
ている。そして、上記ＨＭＤ映像表示ユニット２７は、
外界像部分遮光部制御信号分離部２８と外界像部分遮光
部２９、発光型表示素子３０からなる。これらＨＭＤ外
部制御ユニット２３とＨＭＤ映像表示ユニット２７と
は、ユニット間接続ケーブル２６により相互に接続され
ている。

【００４５】このような構成において、ＨＭＤ外部制御
ユニット２３内にある外界像部分遮光部制御信号合成部
２４は、入力映像信号と外界像部分遮光部外部制御部２
５が出力する外界像部分遮光部制御信号とをテレビの文
字放送と同様な手法で電子画像映像信号の非表示部分に
重畳させ、複号信号をユニット間接続ケーブル２６を介
して映像表示ユニット２７に伝送する。

【００４６】そして、外界像部分遮光部制御信号分離部
２８は、入力された複合信号から外界像部分遮光部制御
信号と映像信号とを分離し、外界像部分遮光部制御信号
は外界像部分遮光部２９へ、映像信号は発光型表示素子
３０へ出力する。

【００４７】さらに、発光型表示素子３０への入力映像
信号が一般のテレビ信号と同じＮＴＳＣ(National Tele
vision System Committee)信号である場合には、偶数・
奇数各フィールドの最初の数本もしくは最後の数本の走
査線は画面上に表示されない。外界像部分遮光部制御信
号合成部２４は、その非表示部分に外界像部分遮光部２
９の開閉状態制御信号を埋め込み、外界像部分遮光部制
御信号と入力映像信号とを同一の伝送線を用いて送出す
る。従って本来、ユニット間接続ケーブル２６に必要で
あるべき外界像部分遮光部制御信号伝送用の専用線は必
要なくなる。

【００４８】以上説明したように、第３の実施例のシー
スルー型ＨＭＤでは、外界像部分遮光部制御信号を入力
映像信号に重畳して伝送し、映像表示ユニット２７と外
部制御ユニット２３間の接続ケーブル２６の芯数を減ら
してケーブルを細径且つ軽量にすることにより、ＨＭＤ
の装着者が移動もしくは頭部を動かす際に、接続ケーブ
ル２６により発生する拘束感を軽減することができる。

【００４９】尚、第３の実施例においては入力映像信号
としてＮＴＳＣ信号を仮定したが、ＰＡＬ(phase alter
nation line)等の他の信号形式であってもよい。また、
ＨＭＤ外部制御ユニット２３と映像表示ユニット２７と
の間を電波や赤外線等を用いて無線で接続する場合で
も、第３の実施例のシースルー型ＨＭＤは、必要な通信
チャネル数を減らすことができる。

【００５０】次に図１０には本発明の第４の実施例に係
るシースルー型ＨＭＤの構成を示し説明する。この図１
０に示されるように、第４の実施例に係るシースルー型
ＨＭＤは、ＨＭＤ外部制御ユニット３１とユニット間接
続ケーブル３３、ＨＭＤ映像表示ユニット３４とで構成
されている。

【００５１】詳細には、上記ＨＭＤ外部制御ユニット３
１は、外界像部分遮光部外部制御部３２を有しており、
上記ＨＭＤ映像表示ユニット３４は、外界像部分遮光部
制御信号デコード部３５と外界像部分遮光部３６、発光
型表示素子３７からなる。

【００５２】このような構成において、ＨＭＤ外部制御
ユニット３１内にある外界像部分遮光部外部制御部３２
は、外界像部分遮光部制御信号をシリアル信号として出
力し、入力映像信号用の伝送線とは別にユニット間接続
ケーブル３３内に設けられた専用線を介して映像表示ユ
ニット３４に伝送する。

【００５３】上記外界像部分遮光部制御信号デコード部
３５は、シリアル信号として入力された外界像部分遮光
部制御信号をパラレル信号に変換してスタティック駆動
液晶シャッタアレイを用いた外界像部分遮光部３６へ出
力する。入力映像信号は直接発光型表示素子３７へ入力
される。

【００５４】ところで、外界像部分遮光部３６としてス
タティック駆動液晶シャッタアレイを使用する場合、対
向電極の一方を共通電極としたとしても、少なくとも液
晶シャッタ素子数より一本多い数だけ独立した制御信号
が必要となる。この必要とされる制御信号をＨＭＤ外部
制御ユニット３１から一本ずつ専用の信号線を介して伝
送するとユニット間接続ケーブル３３が太くなりすぎて
しまうため、外界像部分遮光部外部制御部３２は制御信
号をシリアル信号として出力し、ＨＭＤ映像表示ユニッ
ト３４側で外界像部分遮光部制御信号デコード部３５を
用いてパラレル信号に変換する。こうすることで、外界
像部分遮光部制御信号の伝送に必要な信号線の数を減ら
すことができる。

【００５５】以上説明したように、第４の実施例のシー
スルー型ＨＭＤによれば、外界像部分遮光部制御信号を
外部制御ユニット３１から映像表示ユニット３４にシリ
アル伝送し、両ユニット間の接続ケーブル３３の芯数を
減らしてケーブルを細径且つ軽量にすることにより、Ｈ
ＭＤ装着者が移動もしくは頭部を動かす際に、接続ケー
ブルにより発生する拘束感を軽減することができる。ま
た、入力映像信号がコンピュータ等により生成されたセ
パレートシンクの映像信号であるため第３の実施例の手
法が適用できない場合でも、第４の実施例の手法を適用
できる。

【００５６】尚、第４の実施例においては、外界像部分
遮光部としてスタティック駆動液晶シャッタアレイを使
用することを仮定したが、パラレル形式の制御信号が必
要なものならば機械式シャッタ等であってもよいことは
勿論である。また、ＨＭＤ外部制御ユニット３１と映像
表示ユニット３４との間を電波や赤外線等を用いて無線
で接続する場合でも、第４の実施例の手法によれば必要
な通信チャネル数を減らすことができる。

【００５７】次に図１１には本発明の第５の実施例に係
るシースルー型ＨＭＤに用いられる外界像部分遮光部制
御信号デコード部の詳細な構成を示し説明する。但し、
図１１では図を簡単にする為、外界像部分遮光部の一遮
光領域制御部分のみを示す。

【００５８】この図１１に示されるように、外界像部分
遮光部制御信号デコード部３８内にあるクロックジェネ
レータ３９で発生された矩形波は２つに分けられ、一方
は直接、もう一方は２入力ＥｘＯＲ回路４０を介して、
外界像部分遮光部として使用されるノーマリーホワイト
モード・スタティック駆動液晶シャッタアレイの各液晶
シャッタ素子対向電極に接続される。

【００５９】この２入力ＥｘＯＲ回路４０の他方の入力
にはクロック位相制御信号を出力する２入力マルチプレ
クサ４１の端子ＯＵＴが接続されており、該マルチプレ
クサ４１の端子ＳＥＬにはマルチプレクサ切り換え回路
４２が接続されている。この２入力マルチプレクサ４１
は、マルチプレクサ切り換え回路４２から出力される切
り換え信号に従って、ハイレベル“Ｈ”信号と、外界像
部分遮光部制御データ信号とを切り換えて出力する。

【００６０】このような構成において、第５の実施例で
は、外界像部分遮光部としてノーマリーホワイトモード
・スタティック駆動液晶シャッタアレイを使用している
ため、電源を入れる前は当然のことながら完全開放状態
を示している。また、電源を入れた後は、クロック位相
制御信号の論理レベルに応じて、出力信号がハイレベル
“Ｈ”ならば遮光状態、ローレベル“Ｌ”ならば開放状
態となる。

【００６１】そこで、２入力マルチプレクサ４１の制御
端子に接続されたマルチプレクサ切り換え回路４２をワ
ンショット・マルチバイブレータで構成して、電源投入
直後から外界像部分遮光部制御データ信号の初期設定が
終るまでの時間はハイレベル“Ｈ”信号を、初期設定が
終った後は外界像部分遮光部制御データ信号を選択する
様に時定数を選ぶことにより、電源投入時に外界像部分
遮光部を完全遮光状態に初期化することができる。ここ
で、マルチプレクサ切り換え回路４２を用いる代わり
に、初期設定終了を表す信号線（初期設定中はハイレベ
ル、他の時はローレベル）をマルチプレクサ切り換え回
路４２の端子ＳＥＬに入力するような構成をとっても良
い。

【００６２】以上説明したように、第５の実施例のシー
スルー型ＨＭＤでは、装着者が電源を入れずにＨＭＤを
装着したとしても、該装着者は外界像部分遮光部の開放
領域を通して外界像を観察することができる。また、電
源投入と同時に速やかに電子画像観察状態に移行するこ
とが可能である。尚、第５の実施例においては、マルチ
プレクサ切り換え回路４２をワンショット・マルチバイ
ブレータで構成する例を示したが、クロックジェネレー
タ３９から出力される矩形波を適当な回数カウントする
ように構成してもよいことは勿論である。

【００６３】次に図１２には本発明の第６の実施例に係
るシースルー型ＨＭＤの構成を示し説明する。但し、図
１２では図を簡単にするためにＨＭＤ映像表示ユニット
を単眼構成にすると共に、外界像部分遮光部強制開放ス
イッチ部及び外界像部分遮光部開閉状態保持部について
は外界像部分遮光部の一画素を制御する部分のみを示し
た。また、第５の実施例と同じ動作をする構成要素に
は、同実施例で用いたものと同一符号を付して説明を省
略することにする。

【００６４】この図１２に示されるように、ＨＭＤ外部
制御ユニット４３内にある外界像部分遮光部外部制御部
４４は、該外界像部分遮光部外部制御部４４が出力する
外界像部分遮光部制御データ信号及びデータラッチ信号
がユニット間接続ケーブル４５を介してＨＭＤ映像表示
ユニット４６内に設けられたラッチを用いた外界像部分
遮光部開閉状態保持部４７に送出されるように、該外界
像部分遮光部開閉状態保持部４７に接続されている。

【００６５】この外界像部分遮光部開閉状態保持部４７
からのラッチデータが入力される外界像部分遮光部強制
開放スイッチ部４８は、スイッチ４９を押す度に論理状
態を反転するトグル回路５０から出力される状態制御信
号により出力状態が制御される３ステートバッファ５１
と、該３ステートバッファ５１からの出力信号をプルダ
ウンするための抵抗５２、及び第５の実施例に用いられ
たものと同様な外界像部分遮光部制御信号デコード部３
８とで構成される。

【００６６】さらに、外界像部分遮光部強制開放スイッ
チ部４８により制御される外界像部分遮光部５３として
は、第５の実施例と同様、ノーマリーホワイトモード・
スタティック駆動液晶シャッタアレイを用いるものとす
る。また、ＨＭＤ外部制御ユニット４３からユニット間
接続ケーブル４５を介して伝送される入力映像信号は、
ＨＭＤ映像表示ユニット４６内に設けられたアナログス
イッチから構成される電子画像表示停止部５４に入力さ
れる。この電子画像表示停止部５４は、トグル回路５０
から出力される状態制御信号に基づいて、発光型表示素
子５５に入力映像信号もしくはグランドレベルを出力す
る。

【００６７】このような構成において、外界像部分遮光
部外部制御部４４から出力されるデータラッチ信号に基
づいて外界像部分遮光部開閉状態保持部４７に保持され
た外界像部分遮光部制御データは、３ステートバッファ
５１がハイインピーダンス状態（以下、Ｚ状態と略記す
る）でなければ論理状態を変えることなく、外界像部分
遮光部制御信号デコード部３８に出力される。

【００６８】この第６の実施例の外界像部分遮光部制御
信号デコード部３８及び外界像部分遮光部５３は第５の
実施例と同様な構成であるため、ノーマリーホワイトモ
ード・スタティック駆動液晶シャッタアレイを用いた外
界像部分遮光部５３の開閉状態は、外界像部分遮光部開
閉状態保持部４７に保持された外界像部分遮光部制御デ
ータに係る信号がハイレベル“Ｈ”であるならば完全遮
光状態、ローレベル“Ｌ”であるならば完全開放状態と
なる。

【００６９】しかしながら、３ステートバッファ５１の
出力はプルダウンされているため、状態制御信号により
３ステートバッファ５１がＺ状態に移行した場合、外界
像部分遮光部制御信号デコード部３８に出力される外界
像部分遮光部制御データの論理レベルは必ずローレベル
“Ｌ”となり、それに伴い、外界像部分遮光部５３も完
全開放状態に移行する。

【００７０】従って、ＨＭＤ装着者はスイッチ４９を押
して３ステートバッファ５１をＺ状態に移行させてやる
ことにより、外界像部分遮光部開閉状態保持部４７に保
持されている外界像部分遮光部制御データの論理レベル
に拘りなく、外界像部分遮光部５３を強制的に完全開放
状態に移行させることができる。

【００７１】この状態から再度スイッチ４９を押してや
ると、状態制御信号の論理レベルがトグルするため３ス
テートバッファ５１がＺ状態でなくなり、外界像部分遮
光部５３の開閉状態は、再び外界像部分遮光部開閉状態
保持部４７に保持された外界像部分遮光部制御データに
対応したものになる。

【００７２】また、電子画像表示停止部５４は外界像部
分遮光部強制開放スイッチ部４８と同じ状態制御信号で
制御され、ＨＭＤ装着者がスイッチ４９を押して外界像
部分遮光部５３を完全開放状態に移行させる際に電子画
像の表示を停止するため、入力信号を切り変えて発光型
表示素子に入力映像信号を出力しない。

【００７３】以上説明したように、第６の実施例のシー
スルー型ＨＭＤでは、スイッチ４９をＨＭＤ映像表示ユ
ニット４６側に設けているため、装着者が一時的に広い
視野で周辺実空間の状況を観察する必要が生じた場合に
も、電子画像空間表示ウィンドウと周辺実空間表示ウィ
ンドウの配置に拘りなく速やかに外界像観察状態に移行
でき、周辺状況の観察が終了した後には直ちに以前のウ
ィンドウ配置状態に戻す事が可能である。

【００７４】また、外界像部分遮光部強制開放スイッチ
部４８はトグル動作するため、外界像一時観察状態にお
いてもＨＭＤ装着者は両手を自由に使える。更に、外界
像の一時観察状態移行に伴い電子画像の表示が停止する
ため、電子画像に妨げられることなく外界像を明瞭に観
察することができる。

【００７５】尚、第６の実施例の各構成は、その主旨を
逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは
勿論である。例えば、図１２では、ＨＭＤ映像表示ユニ
ット４６側に外界像部分遮光部開閉状態保持部４７及び
外界像部分遮光部強制開放スイッチ部４８を設ける構成
例を示したが、該外界像部分遮光部開閉状態保持部４７
及び外界像部分遮光部強制開放スイッチ部４８をＨＭＤ
外部制御ユニット４３側に設けるようにしてもよい。

【００７６】次に図１３には本発明の第７の実施例に係
るシースルー型ＨＭＤに用いられるＨＭＤ映像表示ユニ
ットの構成を示し説明する。この図１３に示されるよう
に、データ信号を受ける外界像部分遮光部開閉状態保持
部６１の出力はマルチプレクサ６２、外界像部分遮光部
６３の入力にそれぞれ接続されている。そして、入力映
像信号が入力される同期分離回路５６の出力は電子画像
表示停止部６４の入力に接続され、更に水平同期信号を
送出すべく水平同期カウンタ５７、水平位置カウンタ５
８にも接続されている。

【００７７】この水平同期カウンタ５７と水平位置カウ
ンタ５８の出力は、それぞれ走査線位置、水平描画位置
を示す信号を送出すべく重畳対応関係保持部６０の入力
に接続されており、該重畳対応関係保持部６０の出力は
領域選択信号を送出すべくマルチプレクサ６２の入力に
接続されている。この他、クロック発生回路５９は水平
位置カウンタ５８と接続され、ＰＬＬ回路を構成してい
る。

【００７８】このような構成において、同期分離回路５
６を用いて入力映像信号から分離された水平同期信号
は、現在描画中の電子画像の位置を決定するため、水平
同期カウンタ５７及び水平位置カウンタ５８に入力され
る。水平同期カウンタ５７は、入力された水平同期信号
をカウントすることにより映像信号の走査線位置を決定
する。水平位置カウンタ５８は、水平同期信号にＰＬＬ
ロックされたクロック発生回路５９から出力されるクロ
ックをカウントすることにより映像信号の水平位置を決
定する。こうして決定された電子画像描画位置は、重畳
対応関係保持部６０を構成するＲＯＭもしくはＲＡＭの
アドレスラインに入力される。

【００７９】一方、外界像部分遮光部制御データ信号及
びデータラッチ信号は、第５の実施例と同様にラッチを
用いて構成される外界像部分遮光部開閉状態保持部６１
に入力される。外界像部分遮光部開閉状態保持部６１の
各ラッチ出力は二つに分けられ、マルチプレクサ６２及
び外界像部分遮光部６３に接続される。

【００８０】マルチプレクサ６２は、重畳対応関係保持
部６０から出力される領域選択信号に基づいて各ラッチ
出力の中から一つを選択し、映像表示制御信号として電
子画像表示停止部６４に出力する。アナログスイッチか
ら構成される電子画像表示停止部６４は、入力映像信号
とグランドレベルを映像表示制御信号に基づいて切り換
えて、発光型表示素子６５に出力する。

【００８１】さらに、重畳対応関係保持部６０はＲＯＭ
もしくはＲＡＭから構成され、描画位置（ｉ，ｊ）の電
子画像は第ｋ遮光領域に含まれるという重畳対応関係を
表現させるために、アドレス（ｉ，ｊ）にデータｋを記
憶させている。マルチプレクサ６２は領域選択信号とし
てｋが入力されると、外界像部分遮光部開閉状態保持部
６１に保持されている第ｋ遮光領域の開閉データを映像
表示制御信号として電子画像表示停止部６４に出力す
る。電子画像表示停止部６４は、入力映像信号を第ｋ遮
光領域が遮光状態である時のみ発光型表示素子６５に出
力する。こうして外界像部分遮光部６３の開放領域上の
電子画像の表示を停止することができる。

【００８２】以上説明したように、第７の実施例のシー
スルー型ＨＭＤによれば、ＨＭＤ装着者が周辺実空間表
示ウィンドウを通して外界像を観察する場合に周辺実空
間表示ウィンドウ上の電子画像の表示を自動的に停止す
るため、外界像に電子画像が重なり合うことがなく、明
瞭な外界像を観察することができる。

【００８３】尚、第７の実施例では電子画像表示停止部
６４に直接映像信号を入力する構成を示したが、映像信
号を遅延回路を通して入力することにより、電子画像描
画位置と映像表示制御信号発生タイミングとのずれを補
償することができる。

【００８４】次に図１４には本発明の第８の実施例に係
るシースルー型ＨＭＤに用いられる透過率制御部の構成
を示し説明する。但し、図１４では図を簡単にするため
に透過率制御部については外界像部分遮光部の一画素を
制御する構成のみを示す。

【００８５】この図１４に示されるように、透過率制御
部６６は、第５の実施例と同様にクロックジェネレータ
６７及び２入力ＥｘＯＲ回路６８から構成されるが、そ
の際、スタティック駆動液晶シャッタ素子９の駆動信号
の電圧値を変化させるために、両者の電源は出力電圧可
変型ＤＣ／ＤＣコンバータ６９から供給される。

【００８６】更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６９の出力電
圧を決定する参照電圧入力は、駆動電圧制御信号に基づ
きアナログマルチプレクサ７０に接続された適当な基準
電圧レベルの中から選択される。

【００８７】このような構成において、透過率制御部６
６は、クロックジェネレータ６７及び２入力ＥｘＯＲ回
路６８が出力するスタティック駆動液晶シャッタ素子９
の駆動信号の電圧値を、ＤＣ／ＤＣコンバータ６９の参
照電圧を駆動電圧制御信号に基づき適当に選択すること
により変化させ、スタティック駆動液晶シャッタアレイ
４の各遮光領域の透過率を独立に制御する。

【００８８】以上説明したように、第８の実施例のシー
スルー型ＨＭＤによれば、スタティック駆動液晶シャッ
タアレイ４の各遮光領域の透過率を画素単位で独立に制
御することができるため、外界像が明るすぎて電子画像
空間表示ウィンドウ上に表示された電子画像が観察しづ
らくなる場合にも、周辺実空間表示ウィンドウの透過率
を制御して、電子画像及び外界像共に明瞭に観察可能な
状態に調整することできる。

【００８９】尚、第８の実施例では、アナログマルチプ
レクサ７０を用いて適当な基準電圧を選択することによ
りＤＣ／ＤＣコンバータ６９の参照電圧を変化させる例
を示したが、Ｄ／Ａコンバータや電子ボリューム等を用
いて直接参照電圧を変化させてもよい。

【００９０】次に図１５には本発明の第９の実施例に係
るシースルー型ＨＭＤに用いられる透過率制御部の構成
を示し説明する。但し、図１５では、図を簡単にするた
めに透過率制御部については外界像部分遮光部の一画素
を制御する部分のみを示す。

【００９１】図１５に示されるように、透過率制御部７
１は、クロックジェネレータ７２、デューティー比５０
％のプログラマブル分周器７３及び２入力ＥｘＯＲ回路
７４から構成される。

【００９２】このような構成において、スタティック駆
動液晶シャッタアレイ４の各遮光領域対向電極間に加え
る液晶駆動信号の周波数を高くしていくと、液晶自身の
持つ粘性のため、次第に液晶分子が駆動信号に追従でき
なくなり、遮光能力が低下してくる。従って、クロック
ジェネレータ７２の原発振周波数を液晶シャッタ素子９
がシャッタとし実用的な遮光能力を示さない程度に十分
高く選び、プログラマブル分周器７３を用いて分周比制
御信号に基づき適当に分周してやれば、スタティック駆
動液晶シャッタアレイ４の各遮光領域の透過率を画素単
位で独立に制御できる。但し、液晶分子に直流成分を加
えて劣化させないために、プログラマブル分周器７３の
分周出力のデューティー比は５０％でなければならな
い。

【００９３】以上説明したように、第９の実施例のシー
スルー型ＨＭＤによれば、スタティック駆動液晶シャッ
タアレイの各遮光領域の透過率を独立に制御することが
できるため、外界像が明るすぎて電子画像空間表示ウィ
ンドウ上に表示された電子画像が観察しづらくなる場合
にも、周辺実空間表示ウィンドウの透過率を制御して、
電子画像及び外界像が共に明瞭に観察可能な状態に調整
することができる。

【００９４】尚、第９の実施例では、スタティック駆動
液晶シャッタアレイ４の各遮光領域対向電極間に加える
液晶駆動信号の周波数を制御するための構成として、ク
ロックジェネレータ７２の原発振周波数をプログラマブ
ル分周器７３を用いて分周する例を示したが、外部制御
信号に基づき直接クロックジェネレータ７２の発振周波
数を制御する構成としてもよいことは勿論である。

【００９５】次に図１６には本発明の第１０の実施例に
係るシースルー型ＨＭＤに用いられる透過率制御部の構
成を示し説明する。但し、第１の実施例と同じ動作をす
る部位には同実施例で用いたものと同じ番号を付して説
明を省略することにする。

【００９６】図１６において、透過率制御部７５は、２
枚のスタティック駆動液晶シャッタアレイ７６，７７
を、各遮光領域が一致する様に重ね合わせた構成をして
いる。このような構成において、スタティック駆動液晶
シャッタアレイ７６，７７毎に独立して供給される各駆
動信号は、液晶シャッタ素子９を２枚同時に遮光状態と
すれば外界像を完全に遮光できるが、１枚だけでは、あ
る程度の透過性を示す様に設定されている。従って、１
枚の液晶シャッタ素子９を開放状態とし、もう１枚の液
晶シャッタ素子９を遮光状態とすることにより、透過率
を抑えた周辺実空間表示ウィンドウを実現することがで
きる。

【００９７】以上説明したように、第１０の実施例のシ
ースルー型ＨＭＤによれば、スタティック駆動液晶シャ
ッタアレイの各遮光領域の透過率を制御することができ
るため、外界像が明るすぎて電子画像空間表示ウィンド
ウ上に表示された電子画像が観察しづらくなる場合に
も、周辺実空間表示ウィンドウの透過率を制御して電子
画像及び外界像が共に明瞭に観察可能な状態に調整する
ことできる。

【００９８】尚、第１０の実施例では、透過率制御部７
５として、スタティック駆動液晶シャッタアレイ７６，
７７を２枚重ねて使用する例を示したが、液晶シャッタ
アレイの枚数は２枚に限られるものではないことは勿論
である。また、先に説明した第８、９の実施例の手法を
併用することにより、透過率のよりきめ細かい制御が可
能となる。

【００９９】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、その主旨を逸
脱しない範囲で種々の改良、変更が可能であることは勿
論である。

【０１００】最後に本発明のシースルー型ＨＭＤの要旨
をまとめると以下のようになる。 （１）電子画像を表示する発光型表示素子と、アレイ状
に配した複数のスタティック駆動液晶シャッタからな
り、外界像の少なくとも一部の透過を遮断する外界像部
分遮光手段と、上記発光型表示素子が表示する電子画像
と、上記外界像部分遮光手段を透過した外界像の少なく
とも一部とを光学的に重ね合わせて表示する画像合成表
示手段とを有することを特徴とするシースルー型画像表
示装置。

【０１０１】この発明に対応する実施例は、例えば第１
及び第７の実施例である。本態様によれば、従来はダイ
ナミック駆動液晶アレイを使用していたが、代わりにス
タティック駆動液晶アレイを使用することにより、クロ
ストークを無くすと共に、高コントラストを達成できる
ので、表示が鮮明になる。 （２）上記発光型表示素子と外界像部分遮光手段と画像
合成表示手段の構成を２組有し、第１の組み合わせは右
目表示用に、第２の組み合わせは左目表示用に配置する
ことを特徴とする上記（１）に記載のシースルー型画像
表示装置。

【０１０２】この発明に対応する実施例は、例えば第２
の実施例である。本態様によれば、ＨＭＤ装着者の右眼
には右眼用電子像が提示され、左眼には左眼用電子像が
提示される為、装着者は立体の電子像を観察することが
できる。 （３）上記第１の組み合わせ及び上記第２の組み合わせ
における上記発光型表示素子と上記外界像部分遮光手段
との相対的な位置関係を変化させずに、上記第１の組み
合わせと上記第２の組み合わせの配置間隔を調節する眼
間距離調節手段を更に有することを特徴とする上記
（１）又は（２）に記載のシースルー型画像表示装置。

【０１０３】この発明に対応する実施例は、例えば第２
の実施例である。本態様によれば、ＨＭＤ装着者が眼間
距離調節を行っても、周辺実空間の表示位置と、電子画
像空間の表示位置とのずれが生じない。 （４）上記外界像部分遮光手段に入力すべき制御信号を
上記発光型表示素子に入力すべき入力映像信号の映像伝
送部分以外に重畳し混合信号を作成する重畳制御部と、
上記混合信号を伝送する第１の信号伝送部と、上記第１
の信号伝送部で伝送されてきた混合信号を上記外界像部
分遮光手段に入力すべき制御信号と上記発光型表示素子
に入力すべき入力映像信号とに分離する分離制御部とを
更に有することを特徴とする上記（１）から（３）のい
ずれか一つに記載のシースルー型画像表示装置。

【０１０４】この発明に対応する実施例は、例えば第３
の実施例である。本態様によれば、外界像部分遮光部制
御信号を入力映像信号に重畳して伝送し、映像表示ユニ
ットと外部制御ユニット間の接続ケーブルの芯数を減ら
してケーブルを細径且つ軽量にすることにより、ＨＭＤ
装着者が移動もしくは頭部を動かす際に接続ケーブルに
より発生する拘束感を軽減することができる。 （５）上記外界像部分遮光手段に入力すべき時間軸に対
してパラレルに存在する制御信号を時間軸に対してシリ
アルに存在する制御信号に変換する第１の変換器と、上
記シリアルな制御信号を伝送する第２の信号伝送部と、
上記第２の信号伝送部で伝送されてきた制御信号を時間
軸に対してパラレルに存在する制御信号に変換する第２
の変換器とを更に有することを特徴とする上記（１）か
ら（４）のいずれか一つに記載のシースルー型画像表示
装置。

【０１０５】この発明に対応する実施例は、例えば第４
の実施例である。本態様によれば、外界像部分遮光部制
御信号を外部制御ユニットから映像表示ユニットにシリ
アル伝送し、両ユニット間の接続ケーブルの芯数を減ら
してケーブルを細径且つ軽量にすることで、ＨＭＤ装着
者が移動もしくは頭部を動かす際に、接続ケーブルによ
り発生する拘束感を軽減することができる。 （６）電子画像を表示する発光型表示素子と、電源遮断
時に開放状態の領域を少なくとも一部に有する外界像部
分遮光手段と上記発光型表示素子が表示する電子画像と
上記外界像部分遮光手段の透過領域を通過して来る外界
像とを光学的に重ね合わせて表示する画像合成表示手段
とを有するシースルー型ヘッド・マウント・ディスプレ
イにおいて、上記外界像部分遮光手段の該開放領域を電
源投入時に強制的に遮光状態に制御する遮光制御手段を
有することを特徴とするシースルー型画像表示装置。

【０１０６】この発明に対応する実施例は、例えば第５
の実施例である。本態様によれば、電源を入れずにＨＭ
Ｄを装着したとしても、装着者は外界像部分遮光部の開
放領域を通して外界像を観察することができる。また、
電源投入と同時に速やかに電子像観察状態に移行するこ
とが可能である。 （７）上記外界像部分遮光手段に入力すべき制御信号に
拘らず上記外界像部分遮光手段の少なくとも一部を強制
的に開放状態に制御する解放制御手段と、上記解放制御
手段の動作と非動作を制御する強制開放スイッチ手段
と、上記外界像部分遮光手段の強制開放直前の開閉遮光
領域の情報を保持する開閉状態保持手段とを更に有する
ことを特徴とする上記（１）から（６）のいずれか一つ
に記載のシースルー型画像表示装置。

【０１０７】この発明に対応する実施例は、例えば第６
の実施例である。本態様によれば、映像表示ユニット側
に設けられたスイッチを押すことにより、ＨＭＤ装着者
は最小限の動作で外界像一時観察状態に移行することが
できる。 （８）上記強制開放スイッチ手段を、上記画像表意装置
本体に有することを特徴とする上記（７）に記載のシー
スルー型画像表示装置。

【０１０８】この発明に対応する実施例は、例えば第６
の実施例である。本態様によれば、映像表示ユニット側
に設けられたスイッチを押すことによりＨＭＤ装着者は
最小限の動作で外界像一時観察状態に移行することがで
きる。 （９）上記外界像部分遮光手段が、上記強制開放スイッ
チ手段から出力される制御信号に基づいて強制開放手段
に移行する際に、少なくとも上記外界像部分遮光手段の
強制開放領域に対応する発光型表示素子の電子像領域内
の表示を停止する電子像表示停止手段を有することを特
徴とする上記（７）に記載のシースルー型画像表示装
置。

【０１０９】この発明に対応する実施例は、例えば第６
の実施例である。本態様によれば、外界像一時観察状態
に移行した際に、外界像が電子像に妨げられることな
く、明瞭に観察することができる。 （１０）上記スタティック駆動液晶シャッタアレイの、
各遮光領域の透過率を独立に制御する透過率制御手段を
有することを特徴とする上記（１）に記載のシースルー
型画像表示装置。

【０１１０】この発明に対応する実施例は、例えば第８
乃至第１０の実施例である。本態様によれば、外界像が
明るすぎて電子画像空間表示ウィンドウ上に表示された
電子像が観察しづらくなる場合に、周辺実空間表示ウィ
ンドウの透過率を制御して電子像及び外界像が共に明瞭
に観察可能な状態に調整することができる。 （１１）上記透過率制御手段部としては、上記スタティ
ック駆動液晶シャッタアレイの各遮光領域対向電極間に
加える制御信号の電圧値を変化させることによって実現
することを特徴とする上記（１０）に記載のシースルー
型画像表示装置。

【０１１１】この発明に対応する実施例は、例えば第８
の実施例である。本態様によれば、スタティック駆動液
晶シャッタアレイの各遮光領域の透過率を独立に制御す
ることが可能となる。 （１２）上記透過率制御手段としては、上記スタティッ
ク駆動液晶シャッタアレイの各遮光領域対向電極間に加
える制御信号の周波数を変化させることによって実現す
ることを特徴とする上記（１０）に記載のシースルー型
画像表示装置。

【０１１２】この発明に対応する実施例は、例えば第９
の実施例である。本態様によれば、スタティック駆動液
晶シャッタアレイの各遮光領域の透過率を独立に制御す
ることが可能となる。 （１３）光の透過方向に対して上記スタティック駆動液
晶シャッタアレイを複数配置し、各スタティック駆動液
晶シャッタアレイ毎の遮光領域パターンを上記透過率制
御手段によって変化させることを特徴とする上記（１
０）から（１２）のいずれか１つに記載のシースルー型
画像表示装置。

【０１１３】この発明に対応する実施例は、例えば第１
０の実施例である。本態様によれば、スタティック駆動
液晶シャッタアレイの各遮光領域の透過率を独立に制御
することが可能となる。

【０１１４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
電子画像空間と周辺実空間とを同時にウィンドウ表示し
て装着者に提示可能となる。更に、その画面配置に自由
度を持たせられる。更には装着性を向上させた軽量且つ
高精度のシースルー型画像表示装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るシースルー型ＨＭ
Ｄの構成を示す側面図である。

【図２】スタティック駆動液晶シャッタアレイの構成を
示す平面図である。

【図３】正しく位置合わせされた周辺実空間表示ウィン
ドウと電子画像空間表示ウィンドウとを示す図である。

【図４】スタティック駆動液晶シャッタアレイの対向電
極の構成を示す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係るシースルー型画像
表示装置の構成を示す正面図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係るシースルー型画像
表示装置に用いられるフレームの側面図である。

【図７】位置合わせがずれた周辺実空間表示ウィンドウ
と電子画像空間表示ウィンドウを示す図である。

【図８】（ａ）はパンタグラフ機構を用いた眼間距離調
節機構を有するＨＭＤの構成を示す正面図である。
（ｂ）はパンタグラフ機構を説明する平面図である。

【図９】本発明の第３の実施例に係るシースルー型画像
表示装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第４の実施例に係るシースルー型画
像表示装置の構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第５の実施例に係るシースルー型画
像表示装置に用いられる外界像部分遮光部制御信号デコ
ード部の構成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の第６の実施例に係るシースルー型画
像表示装置の構成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第７の実施例に係るシースルー型画
像表示装置に用いられる映像表示ユニットの構成を示す
ブロック図である。

【図１４】本発明の第８の実施例に係るシースルー型画
像表示装置に用いられる透過率制御部の構成を示すブロ
ック図である。

【図１５】本発明の第９の実施例に係るシースルー型画
像表示装置に用いられる透過率制御部の構成を示すブロ
ック図である。

【図１６】本発明の第１０の実施例に係るシースルー型
画像表示装置に用いられる透過率制御部の構成を示す側
面図である。

【符号の説明】

１…重畳画像表示部、２…高輝度バックライトユニッ
ト、３…ＬＣＤ、４…スタティック駆動液晶シャッタア
レイ、５…外界像部分遮光部、６…ハーフミラー、７…
光軸、８…眼球、９…スタティック駆動液晶シャッタ素
子、１０…ブラックマトリックス、１１…電子画像空間
表示ウィンドウ、１２…周辺実空間表示ウィンドウ、１
３…対向電極、１４…ガラス基板。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】そして、第２の態様によるシースルー型画
像表示装置では、上記発光型表示素子と外界像部分遮光
手段と画像合成表示手段の構成を２組有し、第１の組み
合わせは右目表示用に、第２の組み合わせは左目表示用
に配置される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】さらに、第３の態様によるシースルー型画
像表示装置では、発光型表示素子により電子画像が表示
され、画像合成表示手段により電源遮断時に開放状態の
領域を少なくとも一部に有する外界像部分遮光手段の透
過領域を通過してくる外界像と上記発光型表示素子が表
示する電子画像とが光学的に重ね合わされて表示され
る。そして、遮光制御手段により上記外界像部分遮光手
段の該開放領域が電源投入時に強制的に遮光状態に制御
される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１００

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１００】以上、実施例に基づいて説明したが、本明
細書中には以下の発明が含まれる。 （１）電子画像を表示する発光型表示素子と、アレイ状
に配した複数のスタティック駆動液晶シャッタからな
り、外界像の少なくとも一部の透過を遮断する外界像部
分遮光手段と、上記発光型表示素子が表示する電子画像
と、上記外界像部分遮光手段を透過した外界像の少なく
とも一部とを光学的に重ね合わせて表示する画像合成表
示手段とを有することを特徴とするシースルー型画像表
示装置。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０５】この発明に対応する実施例は、例えば第４
の実施例である。本態様によれば、外界像部分遮光部制
御信号を外部制御ユニットから映像表示ユニットにシリ
アル伝送し、両ユニット間の接続ケーブルの芯数を減ら
してケーブルを細径且つ軽量にすることで、ＨＭＤ装着
者が移動もしくは頭部を動かす際に、接続ケーブルによ
り発生する拘束感を軽減することができる。 （６）電子画像を表示する発光型表示素子と、電源遮断
時に開放状態の領域を少なくとも一部に有する外界像部
分遮光手段と上記発光型表示素子が表示する電子画像と
上記外界像部分遮光手段の透過領域を通過して来る外界
像とを光学的に重ね合わせて表示する画像合成表示手段
とを有するシースルー型画像表示装置において、上記外
界像部分遮光手段の該開放領域を電源投入時に強制的に
遮光状態に制御する遮光制御手段を有することを特徴と
するシースルー型画像表示装置。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年７月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/64 ５１１ Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子画像を表示する発光型表示素子と、 アレイ状に配した複数のスタティック駆動液晶シャッタ
   からなり、外界像の少なくとも一部の透過を遮断する外
   界像部分遮光手段と、 上記発光型表示素子が表示する電子画像と、上記外界像
   部分遮光手段を透過した外界像の少なくとも一部とを光
   学的に重ね合わせて表示する画像合成表示手段と、を有
   することを特徴とするシースルー型画像表示装置。
2. 【請求項２】 上記発光型表示素子と外界像部分遮光手
   段と画像合成手段の構成を２組有し、第１の組み合わせ
   は右目表示用に、第２の組み合わせは左目表示用に配置
   することを特徴とする請求項１に記載のシースルー型画
   像表示装置。
3. 【請求項３】 電子画像を表示する発光型表示素子と、
   電源遮断時に開放状態の領域を少なくとも一部に有する
   外界像部分遮光手段と上記発光型表示素子が表示する電
   子画像と上記外界像部分遮光手段の透過領域を通過して
   来る外界像とを光学的に重ね合わせて表示する画像合成
   表示手段とを有するシースルー型ヘッド・マウント・デ
   ィスプレイにおいて、上記外界像部分遮光手段の該開放
   領域を電源投入時に強制的に遮光状態に制御する遮光制
   御手段を有することを特徴とするシースルー型画像表示
   装置。