KR20220129542A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 표시 장치는, 화상 표시 장치(100) 및 제어부(101)를 가지고 있으며, 화상 표시 장치(100)는, 화상 형성 장치(110), 및, 화상 형성 장치(110)로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치(120)를 구비하고 있고, 제어부(101)는, 화상 형성 장치(110)의 작동을 제어하며, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행한다.

Description

표시 장치
본 개시는, 표시 장치, 구체적으로는, 관찰자의 전방에서 외계의 실상(實像)과 중첩시켜 화상을 관찰할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
예를 들면 헤드 마운트 디스플레이(HMD, Head Mounted Display)에 있어서, 흑색의 화상(도 25A 참조)을 허상(虛像)으로서 표시하는 경우, 계조가 0 또는 0에 가깝기 때문에, 투명한 상태로 표시되어(도 4A, 도 25B 참조), 흑색의 화상의 인식이 곤란해진다. 흑색의 화상을 표시하기 위해, 도 25C에 나타낸 바와 같이, 이 화상을 불투명한 흑색에 가까운 색의 허상으로서 표시하는 화상 처리 장치가, 일본특허공개 2016-128893호 공보로부터 알려져 있다. 이 특허공개공보에 개시된 화상 처리 장치는,
화상 데이터에 포함되는 복수의 화소의 각각이, 투명하게 표시하는 화소인 투명 화소인지, 불투명하게 표시하는 화소인 불투명 화소인지를 판정하는 판정 수단,
불투명 화소 중, 적어도, 소정의 흑색 임계치보다도 흑색 화소값에 가까운 제1 화소값의 화소의 화소값을, 제1 화소값보다도 백색 화소값에 가까운 제2 화소값으로 변환하는 변환 수단, 및,
변환 수단이 화소값을 변환한 후의 변환 화상 데이터를 표시 수단에 대해 출력하는 출력 수단을 가진다.
즉, 흑색 또는 흑색에 가까운 계조를 표시하는 화소에 있어서, 일종의 오프셋 신호가 화소 신호에 가해져 그레이의 계조를 표시함으로써(도 25C 참조), 물리적으로 투명한 화소로 되지 않도록 하고 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개 2016-128893호 공보
그러나, 이와 같은, 일종의 오프셋 신호를 화소 신호에 가하는 처리에서는, 실효적으로 흑색의 표현이 불가능하고, 신호 레벨의 불연속이 생기는 결과, 화질 저하를 초래하는 문제도 있다.
따라서, 본 개시의 목적은, 화질 저하를 초래하지 않고, 실효적으로 흑색의 표현을 가능하게 하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 개시 제1 양태∼제3 양태에 따른 표시 장치는, 화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비하고 있고,
제어부는, 화상 형성 장치의 작동을 제어한다.
그리고, 본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행한다.
또한, 본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다.
나아가, 본 개시의 제3 양태에 따른 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 개시 제4 양태에 따른 표시 장치는, 우안용의 화상 표시 장치, 좌안용의 화상 표시 장치, 및, 제어부를 가지고 있으며,
각 화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비하고 있고,
제어부는, 우안용의 화상 형성 장치 및 좌안용의 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하고, 또한, 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하며,
제어부는, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가장 먼 곳에 표시되는 화상의 부분을 기준으로 하여 배경 화상을 표시한다.
[도 1] 도 1A는 실시예 1의 표시 장치의 개념도이며, 도 1B 및 도 1C는 실시예 4의 표시 장치의 개념도이다.
[도 2] 도 2A 및 도 2B는, 실시예 4의 표시 장치의 개념도이다.
[도 3] 도 3A 및 도 3B는, 실시예 1의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행한 후의 화상 형성 장치로부터 출사되는 화상을 나타내는 도면이다.
[도 4] 도 4A는, 종래의 표시 장치에 있어서, 화상 형성 장치로부터 출사된 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 나타내는 도면이며, 도 4B는, 실시예 1의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리가 행하여진 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 나타내는 도면이며, 도 4C는, 실시예 2의 표시 장치에 있어서, 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리가 행하여진 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 나타내는 도면이다.
[도 5] 도 5A, 도 5B, 도 5C 및 도 5D는, 실시예 1의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 설명하기 위한 화상 도면이다.
[도 6] 도 6A, 도 6B 및 도 6C는, 실시예 1의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 설명하기 위한 화상 도면이다.
[도 7] 도 7A는, 실시예 2의 표시 장치에 있어서, 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상 및 배경 화상을 나타내는 도면이며, 도 7B는, 우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상 및 배경 화상을 나타내는 도면이다.
[도 8] 도 8A, 도 8B 및 도 8C는, 실시예 2의 표시 장치에 있어서의 배경 화상의 일 예를 제시하는 도면이다.
[도 9] 도 9A 및 도 9B는, 실시예 2의 표시 장치에 있어서, 좌안용의 화상 표시 장치 및 우안용의 화상 표시 장치에 의한 화상 및 배경 화상을 나타내는 도면이다.
[도 10] 도 10은, 실시예 3의 표시 장치에 있어서, 화상의 정보 및 골격 정보에 있어서의 관절에 관한 정보에 기초하여 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 일 예를 제시하는 도면이다.
[도 11] 도 11은, 실시예 1∼실시예 4의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
[도 12] 도 12는, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 정면에서 바라본 모식도이다.
[도 13] 도 13은, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 상방으로부터 바라본 모식도이다.
[도 14] 도 14는, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 구성하는 화상 표시 장치의 개념도이다.
[도 15] 도 15A, 도 15B 및 도 15C는, 각각, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 측방으로부터 바라본 모식도, 실시예 5의 표시 장치에 있어서의 반사형 체적 홀로그램 회절 격자의 일부를 확대하여 나타내는 모식적인 단면도, 및, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 구성하는 화상 형성 장치의 변형예의 개념도이다.
[도 16] 도 16은, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 구성하는 화상 표시 장치의 변형예-1의 개념도이다.
[도 17] 도 17은, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 구성하는 화상 표시 장치의 변형예-2의 개념도이다.
[도 18] 도 18은, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 구성하는 화상 표시 장치의 변형예-3의 개념도이다.
[도 19] 도 19A 및 도 19B는, 각각, 실시예 6의 표시 장치 개념도, 및, 실시예 6의 표시 장치에 있어서, 제1 위치 검출 장치에서 취득한 화상(재귀성 반사 마커의 위치 정보) 및 제2 위치 검출 장치에서 취득한 화상(관찰자의 눈동자의 위치 정보)에 기초한 전송 광학 장치 및 화상 형성 장치의 제어를 나타내는 도면이다.
[도 20] 도 20은, 실시예 6의 표시 장치를 정면에서 바라본 모식도이다.
[도 21] 도 21A 및 도 21B는, 실시예 6의 표시 장치의 일 사용예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 22] 도 22는, 실시예 6의 표시 장치에 있어서, 회절 부재 및 집광 부재의 배치의 변형예를 나타내는 모식도이다.
[도 23] 도 23A 및 도 23B는, 실시예 7의 표시 장치 및 그 변형예의 개념도이다.
[도 24] 도 24는, 실시예 8의 표시 장치의 모식적인 단면도이다.
[도 25] 도 25A, 도 25B 및 도 25C는, 종래의 표시 장치에 있어서의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 실시예에 기초하여 본 개시를 설명하지만, 본 개시는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 있어서의 여러 수치나 재료는 예시이다. 또한, 설명은, 이하의 순서로 행한다.
1. 본 개시의 제1 양태∼제5 양태에 따른 표시 장치, 전반에 관한 설명
2. 실시예 1(본 개시의 제1 양태 및 제5 양태에 따른 표시 장치)
3. 실시예 2(본 개시의 제2 양태, 제4 양태 및 제5 양태에 따른 표시 장치)
4. 실시예 3(본 개시의 제3 양태 및 제5 양태에 따른 표시 장치)
5. 실시예 4(실시예 1∼실시예 3의 변형)
6. 실시예 5(본 개시의 제1 양태∼제5 양태에 따른 표시 장치의 구조[1])
7. 실시예 6(본 개시의 제1 양태∼제5 양태에 따른 표시 장치의 구조[2])
8. 실시예 7(본 개시의 제1 양태∼제5 양태에 따른 표시 장치의 구조[3])
9. 실시예 8(실시예 7의 변형)
10.기타
<본 개시의 제1 양태∼제5 양태에 따른 표시 장치, 전반에 관한 설명>
본 개시의 제5 양태에 따른 표시 장치는, 우안용의 화상 표시 장치, 좌안용의 화상 표시 장치, 및, 제어부를 가지고 있으며,
각 화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치
를 구비하고 있고,
제어부는, 우안용의 화상 형성 장치 및 좌안용의 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부(black display edge)가 화상에 존재하는 경우, 제어부는,
(A)우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행하고, 그리고, 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행하거나, 또는,
(B)우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하고, 그리고, 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하거나, 또는,
(C)우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하고, 그리고, 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다.
본 개시의 제1 양태 및 제5 양태의 일부에 따른 표시 장치를, 총칭하여, 이하, 『본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 등』이라 부르고, 본 개시의 제2 양태∼제5 양태의 나머지부에 따른 표시 장치를, 총칭하여, 이하, 『본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치 등』이라 부르고, 본 개시의 제1 양태∼제5 양태에 따른 표시 장치를, 총칭하여, 이하, 『본 개시의 표시 장치 등』이라 부른다.
본 개시의 표시 장치 등에 있어서, 「흑표시 엣지부(black display edge)」란, 다음과 같이, 정의된다. 즉, 흑표시 엣지부에 있어서는, 화상(표시 오브젝트)의 흑표시 엣지부의 휘도값이 「0」인 것을 의미하고, 또는, 계조수를 2X로 나타냈을 때, 흑표시 엣지부의 계조수가 2X-4 이하인 것을 의미한다.
이하의 설명에 있어서, 화상 신호(휘도 신호)의 값 등을, 다음과 같이, 정의한다.
SA-1: 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하기 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호)의 값
SA-2: 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한 후의 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 화상 신호(휘도 신호)의 값
SA-2': 외계의 조도 측정 결과에 기초하여 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한 후의 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 화상 신호(휘도 신호)의 값
SA-2": 관찰자의 시선 정보에 기초하여 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한 후의 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 화상 신호(휘도 신호)의 값
SB-2: 투과도의 정보에 기초하여 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한 후의 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 화상 신호(휘도 신호)의 값
SC-2: 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한 후의 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 화상 신호(휘도 신호)의 값
SD-1: 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호)의 평균값
SD-2: 배경 화상의 화상 신호(휘도 신호)의 평균값
SE-1: 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분의 화상 신호(휘도 신호)의 평균값
SE-2: 배경 화상의 화상 신호(휘도 신호)의 평균값
LX1: 외계의 조도의 미리 설정된 값(일종의 기준값)
LX2: 외계의 조도의 측정 값
본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 등에 있어서, 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행하는데, SA-1과 SA-2는, 이하의 규칙을 따르는 것이 바람직하다. 즉, 휘도 증가 처리는, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호)[값 SA-1]을 수취한 제어부가, 이하의 미리 결정된 [SA-1과 SA-2 사이의 제1 규칙]에 기초하여 화상 신호(휘도 신호)[값 SA-2]을 구하는 형태로 할 수 있다.
[SA-1과 SA-2 사이의 제1 규칙]
SA-2 = SA-1 + GA-2
여기서, GA-2는, 256계조(8비트)에 있어서는, 4계조 이상, 16계조 이하의 임의의 값으로 한다. 또는 넓게는, 계조수를 2X로 나타냈을 때, GA-2는, 계조수 2X-6 이상, 2X-4 이하의 임의의 값으로 한다.
또한, 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호) [값 SA-1]를 포함하는 화상 전체의 화상 신호나 화상에 관한 정보, 데이터(이하, 이들을 총칭하여, 『데이터 등』이라고 부르는 경우가 있음)를, 외부에서부터 수취하는 형태로 할 수 있다. 이와 같은 형태에 있어서는, 데이터 등은, 예를 들어, 이른바 클라우드 컴퓨터나 서버에 기록, 보관, 보존되어 있으며, 표시 장치가 통신 수단(예를 들면, 전화 회선이나 광 회선, 휴대 전화기, 스마트폰)을 통하여, 또는, 표시 장치와 통신 수단을 조합시킴으로써, 클라우드 컴퓨터나 서버와 표시 장치와의 사이에서의 데이터 등의 수수, 입수를 행할 수 있다. 그리고, 제어부는, 각종의 규칙(제1 규칙∼제7 규칙)에 준하여, 처리를 행한다. 또는, 데이터 등을 표시 장치에 기록, 보관, 보존해도 된다. 경우에 따라서는, 값 SA-2나 값 SA-2', 값 SA-2", 값 SB-2, 값 SC-2, 값 SD-2, 값 SE-2를, 값 SA-1이나 값 SD-1, 값 SE-1에 기초하여 사전에 구해 두고, 값 SA-2, 값 SA-2', 값 SA-2", 값 SB-2, 값 SC-2, 값 SD-2, 값 SE-2를 클라우드 컴퓨터나 서버에 기록, 보관, 보존해 두어도 되고, 표시 장치에 기록, 보관, 보존해도 된다.
상기의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 표시 장치 등은 외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치를 더 구비하고 있으며; 조도 측정 장치의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부는, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있고(본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 등), 제어부는, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있다(본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치 등). 조도 측정 장치는, 구체적으로는, 조도 센서로 구성할 수 있고, 촬상 장치(또는 카메라)에 의해 조도를 구하는 것도 가능하다.
여기서, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리에 있어서, LX2≥LX1인 경우, SA-1과 SA-2'는, 이하의 규칙을 따르는 것이 바람직하다. 즉, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호) [값 SA-1]을 수취한 제어부가, 이하의 미리 결정된 [SA-1과 SA-2'사이의 제2 규칙]에 기초하여 화상 신호(휘도 신호) [값 SA-2']를 구하는 형태로 할 수 있다.
[SA-1과 SA-2' 사이의 제2 규칙]
LX2≥LX1인 경우:
SA-2' = SA-2 + {(ρ/π) × (LX2-LX1)}
로 표현된다. 여기서, ρ는 배경 화상의 반사율이다.
LX2<LX1인 경우:
SA-2' = SA-2
이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 등에 있어서, 제어부는, 화상에 반전 처리를 실시하고, 또한, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 형태로 할 수 있고, 또는, 제어부는, 화상에 반전 처리를 실시하고, 또한, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 블러링 처리를 실시하고, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 형태로 할 수 있다. 여기서, 화상의 반전 처리와, 저해상도화 처리(예를 들면, 2치화 처리나, 2치화 처리와 2치에의 가중 처리, 그레이 스케일화 처리)는, 어느 쪽을 먼저 해도 된다. 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻는 처리로서, 구체적으로는, 주지의 에지 처리를 들 수 있다. 반전 처리 및 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상에 대하여, 주지의 가우시안 필터 처리를 실시하거나, 주지의 메디안 필터 처리를 실시해도 된다.
또한, 이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 등은, 관찰자의 시선 정보를 취득하는 시선 정보 취득부를 더 구비하고 있으며; 제어부는, 관찰자의 주시점 및 그 근방에 포함되는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있고, 이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치 등은, 관찰자의 시선 정보를 취득하는 시선 정보 취득부를 더 구비하고 있으며; 제어부는, 관찰자의 주시점 및 그 근방에 포함되는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있다. 시선 정보 취득부로서, 주지의 아이 트래킹 장치(아이 트래킹 카메라)를 들 수 있다. 아이 트래킹 장치에 있어서는, 각막 상에 광(예를 들면, 근적외선)의 반사점을 생기게 하여, 그 화상을 아이 트래킹 장치로 촬영하고, 촬영된 안구의 화상으로부터, 각막 상의 광의 반사점 및 동공을 식별하여, 광의 반사점이나 그 밖의 기하학적 특징을 기초로 안구의 방향이 산출된다.
여기서, SA-1과 SA-2"는, 이하의 규칙을 따르는 것이 바람직하다. 즉, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호) [값 SA-1]을 수취한 제어부가, 이하의 미리 결정된 [SA-1과 SA-2" 사이의 제3 규칙]에 기초하여 화상 신호(휘도 신호) [값 SA-2"]를 구하는 형태로 할 수 있다.
[SA-1과 SA-2" 사이의 제3 규칙]
SA-2" = SA-1 + GA-2"
여기서, GA-2"는, 256계조(8비트)에 있어서는, 4계조 이상, 16계조 이하의 임의의 값으로 한다. 또는, 넓게는, 계조수를 2X로 나타냈을 때, GA-2"는, 계조수 2X-6 이상, 2X-4 이하의 임의의 값으로 한다.
또한, 이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 등에 있어서, 화상의 정보에는 투과도의 정보(알파 채널)가 포함되어 있으며; 제어부는, 투과도의 정보에 기초하여 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있고, 이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치 등에 있어서, 화상의 정보에는 투과도의 정보(알파 채널)가 포함되어 있으며; 제어부는, 투과도의 정보에 기초하여 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있다. 구체적으로는, 투과도가 높을수록, 반전 처리 후의 흑표시 엣지부의 휘도를 증가시키면 되고, 배경 화상의 휘도를 증가시키면 된다.
여기서, SA-1과 SB-2는, 이하의 규칙을 따르는 것이 바람직하다. 즉, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호) [값 SA-1]을 수취한 제어부가, 이하의 미리 결정된 [SA-1과 SB-2 사이의 제4 규칙]에 기초하여 화상 신호(휘도 신호) [값 SBA-2]을 구하는 형태로 할 수 있다.
[SA-1과 SB-2 사이의 제4 규칙]
SB-2 = SA-1 + GB-2 ×α/2X
여기서, GB-2는, 256계조(8비트)에 있어서는, 4계조 이상, 16계조 이하의 임의의 값으로 한다. 또는, 넓게는, 계조수를 2X로 나타냈을 때, GB-2는, 계조수 2X-6 이상, 2X-4 이하의 임의의 값으로 한다. 또한, α은, 알파 채널의 계조값으로, 완전 투과의 경우, 다른 규칙과 마찬가지로, GB-2의 값이 서로 더해진다.
또한, 이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 등은, 화상과 외계의 실상과의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고 있으며; 제어부는, 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있고, 이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치 등은, 화상과 외계의 실상과의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고 있으며; 제어부는, 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 형태로 할 수 있다. 공간 주파수 측정부로서, 구체적으로는, 촬상 장치(또는 카메라)를 들 수 있다. 즉, 카메라로 취득한 화상에 대하여, FFT(푸리에 변환)를 행함으로써, 공간 주파수를 산출할 수 있다. 구체적으로는, 공간 주파수의 값이 높을수록, 반전 처리 후의 흑표시 엣지부의 휘도를 증가시키면 되고, 또는, 배경 화상의 휘도를 증가시키면 된다. 공간 주파수(Spatial Frequency)는, 공간적인 주기를 갖는 구조의 특성을 나타내며, 단위 길이의 공간에 포함되는 구조 반복의 많은 정도를 나타낸다. 또는, 공간 주파수란, 단위 길이의 공간에 포함되는 명암의 수이다. 공간 주파수 ν와 파장 λ와는, ν=λ-1의 관계에 있다.
여기서, SA-1과 SC-2는, 이하의 규칙을 따르는 것이 바람직하다. 즉, 반전 처리 후의 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호) [값 SA-1]을 수취한 제어부가, 이하의 미리 결정된 [SA-1과 SC-2 사이의 제5 규칙]에 기초하여 화상 신호(휘도 신호) [값 SC-2]를 구하는 형태로 할 수 있다.
[SA-1과 SC-2 사이의 제5 규칙]
SC-2 = SA-1 × K(x, y)
여기서, K(x, y)는, 제(x, y)번째의 화소에 있어서 연산된 게인값에 일정한(소정의) 계수를 곱한 것이다.
본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치에 있어서, 배경 화상의 형상으로서, 원형, 타원형, 둥그스름한 다각형, 도트의 집합, 격자 형상을 들 수 있다.
그리고, 본 개시의 제2 양태에 따른 표시 장치에 있어서, SD-1과 SD-2는, 이하의 규칙을 따르는 것이 바람직하다. 즉, 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 배경 화상의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호) [값 SD-1]을 수취한 제어부가, 이하의 미리 결정된 [SD-1과 SD-2 사이의 제6 규칙]에 기초하여 화상 신호(휘도 신호) [값 SD-2]를 구하는 형태로 할 수 있다.
[SD-1과 SD-2 사이의 제6 규칙]
SD-2 = SD-1 + GD-2
여기서, GD-2는, 256계조(8비트)에 있어서는, 4계조 이상, 16계조 이하의 임의의 값으로 한다. 또는, 넓게는, 계조수를 2X로 나타냈을 때, GD-2는, 계조수 2X-6 이상, 2X-4 이하의 임의의 값으로 한다. 또한, 배경 화상의 형상은, 배경 화상의 패턴 및 공간 주파수를 구하고, 차분이 큰 패턴을 선택하면 되며, 관찰자가 임의로 선택할 수도 있다. 배경 화상의 형상 크기는, 관찰자가 적절히 결정하면 된다.
또한, 이상으로 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 제3 양태에 따른 표시 장치에 있어서, 화상의 정보에는 골격 정보가 포함되어 있으며; 제어부는, 화상의 정보 및 골격 정보에 기초하여 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 형태로 할 수 있고, 이 경우, 제어부는, 화상의 정보, 및, 골격 정보에 있어서의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 관한 정보에 기초하여 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 형태로 할 수 있다. 구체적으로는, 흑표시 엣지부로서, 화상의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 대응하는 부분을 포함하는 배경 부분에, 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 형태로 할 수 있다.
본 개시의 제3 양태에 따른 표시 장치에 있어서, 배경 화상의 형상으로서, 원형, 타원형, 둥그스름한 다각형을 들 수 있다.
그리고, 본 개시의 제3 양태에 따른 표시 장치에 있어서, SE-1과 SE-2는, 이하의 규칙을 따르는 것이 바람직하다. 즉, 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 배경 화상의 휘도 증가 처리 전의 흑표시 엣지부의 화상 신호(휘도 신호) [값 SE-1]을 수취한 제어부가, 이하의 미리 결정된 [SE-1과 SE-2 사이의 제7 규칙]에 기초하여 화상 신호(휘도 신호) [값 SE-2]를 구하는 형태로 할 수 있다.
[SE-1과 SE-2 사이의 제7 규칙]
SE-2 = SE-1 + GE
여기서, GE는, 256계조(8비트)에 있어서는, 4계조 이상, 16계조 이하의 임의의 값으로 한다. 또는, 넓게는, 계조수를 2X로 나타냈을 때, GE는, 계조수 2X-6 이상, 2X-4 이하의 임의의 값으로 한다. 배경 화상의 형상을 결정하는 방법, 배경 화상의 형상의 크기를 결정하는 방법으로서, 예를 들면, 관절부의 각도에 맞추어 형상과 크기를 결정하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 팔꿈치부가 구부러져 있는 것 같은 경우에는 원에 가까운 형상으로 하면 되고, 곧게 되어 있는 것 같은 경우에는 가늘고 긴 타원 형상으로 하면 된다. 배경 화상의 크기는, 화상의 크기 및 거리에 맞추어 변화시켜도 된다.
본 개시의 제4 양태에 따른 표시 장치에 있어서, 배경 화상은, 우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 배경 화상과 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 배경 화상의 합집합에 상당하는 형태로 할 수 있다.
이상으로 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 표시 장치 등은, 관찰자의 동공 직경을 계측하는 동공 직경 계측부를 구비하고 있는 형태로 할 수 있다. 동공 직경 계측부로서, 주지의 아이 트래킹 장치(아이 트래킹 카메라)를 들 수 있다. 구체적으로는, 아이 트래킹 장치에 의해 기록된 눈의 화상에 기초하여, 아이 트래킹 장치로부터 동공까지의 거리가 산출되고, 촬영된 화상 중의 동공의 직경으로부터 동공 직경을 구할 수 있다. 동공 직경을 구함으로써, 화상의 휘도 제어, 흑표시 엣지부의 휘도 제어, 배경 화상의 휘도 제어 등의 최적화, 동공으로의 화상의 입사 최적화를 행할 수 있다.
본 개시의 표시 장치 등으로서, 예를 들면,
[A] 표시 장치 전체를 관찰자의 두부에 장착하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)
[B] 광학 장치를 관찰자에게 장착하고, 화상 형성 장치 및 제어부를 관찰자와는 별도로 배치하는 형식의 표시 장치
[C] 표시 장치 전체를 관찰자와는 다른 곳에 배치하고, 또한, 화상 형성 장치 및 제어부와 광학 장치를 다른 장소에 배치하여, 광학 장치에 표시된 화상을 관찰자가 관찰하는 형식의 표시 장치
[D] 차량이나 항공기의 조종석 등에 구비할 수 있는 헤드업 디스플레이(HUD)
를 들 수도 있다. 헤드업 디스플레이에 있어서는, 화상 형성 장치로부터 출사된 광에 기초하여 허상이 형성되는 허상 형성 영역을 갖는 컴바이너가 차량이나 항공기의 조종석 등의 앞 유리에 배치되어 있다.
실시예 1
실시예 1은, 본 개시의 제1 양태에 따른 표시 장치 및 본 개시의 제5 양태에 따른 표시 장치에 관한 것이다. 실시예 1의 표시 장치의 개념도를 도 1A에 나타낸다. 또한, 실시예 1의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리 후의 화상 형성 장치로부터 출사된 화상을 도 3A 및 도 3B에 나타낸다. 또한, 종래의 표시 장치에 있어서, 화상 형성 장치로부터 출사된 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 도 4A에 나타내고, 실시예 1의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리 후의 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 도 4B에 나타낸다. 또한, 실시예 1∼실시예 4의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트를 도 11에 나타낸다.
개념도를 도 1A에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 8의 표시 장치는, 화상 표시 장치(100, 200) 및 제어부(101)를 가지고 있으며,
화상 표시 장치(100, 200)는,
화상 형성 장치(110), 및,
화상 형성 장치(110)로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치(접안 광학 장치)(120),
를 구비하고 있고,
제어부(101)는, 화상 형성 장치(110)의 작동을 제어한다.
그리고, 실시예 1의 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행한다.
또한, 실시예 1의 표시 장치 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 8의 표시 장치는,
우안용의 화상 표시 장치(100R), 좌안용의 화상 표시 장치(100L), 및, 제어부(101)를 가지고 있으며,
각 화상 표시 장치(100R, 100L)는,
화상 형성 장치(110), 및,
화상 형성 장치(110)로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치(120),
를 구비하고 있고,
제어부(101)는, 우안용의 화상 형성 장치(110R) 및 좌안용의 화상 형성 장치(110L)의 작동을 제어한다.
그리고, 실시예 1의 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 우안용의 화상 표시 장치(100R)에 있어서의 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행하고, 또한, 좌안용의 화상 표시 장치(100L)에 있어서의 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행한다.
여기서, 실시예 1의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는데, 이 처리는, 전술한 [SA-1과 SA-2 사이의 제1 규칙]을 따른다.
이하의 실시예 1 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 8의 설명에 있어서, 「표시 장치」에는, 화상 표시 장치(100, 200) 및 제어부(101)를 갖는 표시 장치, 및, 우안용의 화상 표시 장치(100R), 좌안용의 화상 표시 장치(100L) 및 제어부(101)를 갖는 표시 장치가 포함된다.
흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리는, 이하의 방법에 기초하여 행할 수 있다. 즉, 제어부(101)는, 도 5A에 나타내는 화상에 반전 처리를 실시하고, 반전한 화상에 저해상도화 처리(구체적으로는, 예를 들면, 그레이 스케일화 처리) 및 콘트라스트 강조 처리를 실시한다(도 5B 참조). 그 다음에, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을, 예를 들면, 에지 검출 처리에 기초하여 얻을 수 있다(도 5C 참조). 그리고, 이 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행한다. 합성 처리된 화상을 도 3A에 나타낸다. 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 강조 처리를 실시해도 된다. 이하에 있어서도 마찬가지이다. 또는, 제어부(101)는, 도 5A에 나타내는 화상에 반전 처리를 실시하고, 또한, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을, 예를 들면, 에지 검출 처리에 기초하여 얻은 후, 블러링 처리를 실시하고(도 5D 참조), 이 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행한다. 합성 처리된 화상을 도 3B에 나타낸다. 또는, 제어부(101)는, 도 6A에 나타내는 화상의 흑표시 엣지부의 윤곽을 추출하고(도 6B 참조), 이어서, 흑표시 엣지부의 윤곽의 주변 부분에 휘도 증가 처리를 실시한다(도 6C 참조). 그리고, 이 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행한다. 또는, 제어부(101)는, 도 6A에 나타내는 화상에 반전 처리를 실시하고, 또한, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을, 예를 들면, 에지 검출 처리에 기초하여 얻은 후, 블러링 처리를 실시하고, 이 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행한다. 블러링 처리를 위해, 흑표시 엣지부의 화상에 대하여, 주지의 가우시안 필터 처리를 실시하거나, 주지의 메디안 필터 처리를 실시해도 된다. 이상의 각종 처리는, 기존의 주지의 알고리즘에 기초하여 행할 수 있다. 반전 처리는, 흑백의 반전 처리뿐만 아니라, 컬러의 반전 처리를 포함할 수 있다.
실시예 1 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 4의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트를 도 11에 나타내는데, 제어부(101)가, 흑표시 엣지부의 존재 유무를 판단하기 위해, 필요에 따라,
(1) 조도 측정 장치에 의해 측정된 외계의 조도
(2) 공간 주파수 측정부에 의해 구해진 외계의 실상의 공간 주파수
와 같은 외부 환경 정보나,
(3) 투과도의 정보(알파 채널)
와 같은 화상 정보를 고려해도 되고, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리나 배경 화상의 휘도 증가 처리에, 필요에 따라,
(4) 시선 정보 취득부에 의해 얻어진 관찰자의 시선 정보
(5) 동공 직경 계측부에 의해 얻어진 관찰자의 동공 직경
과 같은 관찰자 정보를 고려해도 되고, 또한,
(6)우안용의 화상 표시 장치가 생성하는 화상의 정보와 좌안용의 화상 표시 장치가 생성하는 화상의 정보에 기초한 시차 정보
와 같은 좌우 화상 정보를 고려해도 된다.
종래의 표시 장치에 있어서, 화상 형성 장치로부터 출사된 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 도 4A에 나타내는데, 흑색을 표시하는 영역 및 그 엣지부(흑표시 엣지부)가 투명한 화상으로 되어, 외계의 실상과 중첩하여 표시되었을 때, 관찰자에게는 인식하기 어렵게 되어 있다. 한편, 실시예 1의 표시 장치에 있어서는, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리가 행하여진 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 도 4B에 나타낸 바와 같이, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리가 행하여지고 있기 때문에, 흑색을 표시하는 영역 및 그 엣지부(흑표시 엣지부)를 관찰자에 의해 용이하게 식별할 수 있다. 즉, 반전 처리 및 휘도 증가 처리가 행하여진 흑표시 엣지부에 인접한 흑색의 화상 부분은, 흑표시 엣지부에 대해 상대적으로 한층 검게 인식되므로, 관찰자에 의해 흑색의 화상 부분으로서 용이하게 식별될 수 있다.
이와 같이, 실시예 1의 표시 장치에 있어서는, 이상의 처리를 행함으로써, 화질 저하를 초래하지 않고, 실효적으로 흑색의 표현이 가능해지고, 흑표시 엣지부 또는 흑색을 표시하는 영역을 관찰자는 용이하게 인식하는 것이 가능해지며, 게다가, 신호 레벨의 불연속이 생기지 않고, 높은 화질의 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시예 2
실시예 2는, 본 개시의 제2 양태, 제4 양태 및 제5 양태에 따른 표시 장치에 관한 것이다. 실시예 2의 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다.
또는, 실시예 2의 표시 장치에 있어서는,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 우안용의 화상 표시 장치(100R)에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하고, 또한, 좌안용의 화상 표시 장치(100L)에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하며,
제어부(101)는, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가장 먼 곳에 표시되는 화상의 부분을 기준으로 하여 배경 화상을 표시한다.
또한, 실시예 2의 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 우안용의 화상 표시 장치(100R)에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하고, 또한, 좌안용의 화상 표시 장치(100L)에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다.
실시예 2의 표시 장치에 있어서, 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리가 행하여진 화상이, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩된 상태를 도 4C에 나타낸다. 또한, 우안용의 화상 표시 장치(100R)에 있어서의 화상 및 배경 화상을 도 7A에 나타내고, 좌안용의 화상 표시 장치(100L)에 있어서의 화상 및 배경 화상을 도 7B에 나타내고, 좌안용의 화상 표시 장치(100L) 및 우안용의 화상 표시 장치(100R)에 의한 화상 및 배경 화상을 도 9A 및 도 9B에 나타낸다. 또한, 우안용의 화상 표시 장치(100R) 및 좌안용의 화상 표시 장치(100L)로부터 출사되는 배경 화상은, 도 7A에 나타낸 배경 화상과 도 7B에 나타낸 배경 화상의 합집합에 상당하는 배경 화상이다. 또한, 도 7A, 도 7B 및 도 8A에 있어서, 배경 화상의 도면화에 있어서의 처리에 기인하여 배경 화상이 거칠게 되어 있다.
배경 화상의 형상으로서, 도 7A, 도 7B, 도 8A에 나타낸 바와 같은 타원형, 도 8B에 나타낸 바와 같은 격자 형상, 도 8C에 나타낸 바와 같은 도트의 집합으로 할 수 있으며, 도시하지 않지만 원형이나 둥그스름한 다각형으로 할 수도 있다. 배경 화상에는, 화상 전체의 외측을 향해 휘도가 감소하는 것과 같은 그라데이션이 되어 있어도 된다.
어떤 배경 화상을 선택할지는, 예를 들면, 관찰자가 표시 장치를 조작함으로써 결정할 수 있고, 또는, 배경 부분과 경합하지 않는 배경 화상으로 자동적으로 결정할 수도 있다. 또한, 배경 부분의 밝기에 맞추어, 배경 화상의 패턴 등을 변화시켜도 된다.
도 9A에, 관찰자의 우안(107R) 및 좌안(107L)으로부터 수평 방향으로 보이는 화상을 나타낸다. 또한, 도 9B에, 관찰자의 우안(107R) 및 좌안(107L)으로부터 수직 방향으로 보이는 화상을 나타낸다. 또한, 도 9B는, 전체를 상방으로부터 바라본 도면이다. 도 9A 및 도 9B에 있어서, 참조 부호 「R1」은, 관찰자의 우안(107R)에서 바라본 화상 및 배경 화상의 오른쪽 끝에 대응하는 광선을 나타내고, 참조 부호 「R2」는, 관찰자의 우안(107R)에서 바라본 화상 및 배경 화상의 왼쪽 끝에 대응하는 광선을 나타내며, 참조 부호 「L1」은, 관찰자의 좌안(107L)에서 바라본 화상 및 배경 화상의 왼쪽 끝에 대응하는 광선을 나타내고, 참조 부호 「L2」는, 관찰자의 좌안(107L)에서 바라본 화상 및 배경 화상의 오른쪽 끝에 대응하는 광선을 나타낸다. 또한, 참조 부호 「BGR」은, 관찰자의 우안(107R)에서 바라본 배경 화상을 나타내고, 참조 부호 「BGL」은, 관찰자의 좌안(107L)에서 바라본 배경 화상을 나타내며, 참조 부호 「BG」는, 관찰자의 두 눈으로 바라본 배경 화상을 나타낸다.
배경 화상(BG)은, 우안용의 화상 표시 장치(100R)에 있어서의 배경 화상(BGR)과 좌안용의 화상 표시 장치(100L)에 있어서의 배경 화상(BGL)의 합집합에 상당한다. 또한, 배경 화상(BG)은, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가장 먼 곳에 표시되는 화상의 부분을 기준으로 하여 표시된다. 구체적으로는, 도시한 예에서는, 팬더의 화상의 등에 상당하는 부분에 접하도록 배경 화상(BG)은 표시된다. 이와 같은 배경 화상(BG)의 처리는, 관찰자의 우안(107R)이 바라보아야 할 화상의 정보(즉, 우안용의 화상 표시 장치(100R)가 생성하는 화상의 정보)와, 관찰자의 좌안(107L)이 바라보아야 할 화상의 정보(즉, 좌안용의 화상 표시 장치(100L)가 생성하는 화상의 정보)에 기초한 시차 정보로부터, 허상 공간에 있어서 배경 화상을 표시해야 할 위치를 제어부(101)가 결정하는 처리로 하면 된다.
그리고, 실시예 2의 표시 장치에 있어서, 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 전술한 [SD-1과 SD-2 사이의 제6 규칙]을 따른다.
실시예 2의 표시 장치에 있어서는, 이상의 처리를 행함으로써, 도 4C에서도 명백히 알 수 있는 바와 같이, 화질 저하를 초래하지 않고, 실효적으로 흑색의 표현이 가능해지고, 흑표시 엣지부 또는 흑색을 표시하는 영역을 관찰자는 용이하게 인식하는 것이 가능해지며, 게다가, 신호 레벨의 불연속이 생기지 않고, 높은 화질의 표시 장치를 제공할 수 있다. 즉, 휘도 증가 처리된 배경 화상에 인접한 흑색의 화상 부분은, 배경 화상에 대해 상대적으로 한층 검게 인식되므로, 관찰자에 의해 흑색의 화상 부분으로서 용이하게 식별될 수 있다. 또한, 실시예 1의 표시 장치와 실시예 2의 표시 장치를 조합시켜도 된다.
실시예 3
실시예 3은, 본 개시의 제3 양태 및 제5 양태에 따른 표시 장치에 관한 것이다. 실시예 3의 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다.
또한, 실시예 3의 표시 장치에 있어서는, 흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는, 우안용의 화상 표시 장치(100R)에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하고, 또한, 좌안용의 화상 표시 장치(100L)에 있어서의 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다.
또한, 실시예 3의 표시 장치에 있어서는,
화상의 정보에는 골격 정보가 포함되어 있고,
제어부(101)는, 화상의 정보 및 골격 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행한다.
구체적으로는, 제어부(101)는, 화상의 정보, 및, 골격 정보에 있어서의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 관한 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행한다. 보다 구체적으로는, 흑표시 엣지부로서, 화상의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 대응하는 부분을 포함하는 배경 부분에, 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행한다. 화상의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 대응하는 부분을 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하면, 화상의 관절에 대응하는 부분과 화상의 관절에 대응하는 부분과의 사이의 영역(편의상, 『접속 영역』이라고 부름)에 있어서의 흑색의 화상을, 관찰자의 뇌는 보완하여, 접속 영역에 있어서의 흑색의 화상을 식별할 수 있게 된다. 즉, 관찰자는, 주관적 윤곽으로서, 접속 영역에 있어서의 흑색의 화상을 확실하게 식별할 수 있다.
실시예 3의 표시 장치에 있어서, 화상의 정보 및 골격 정보에 있어서의 관절에 관한 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 일 예를 도 10에 나타낸다.
실시예 3의 표시 장치에 있어서, 배경 화상의 형상으로서, 원형, 타원형, 둥그스름한 다각형 등을 들 수 있다. 그리고, 실시예 3의 표시 장치에 있어서, 배경 화상의 휘도 증가 처리는, 전술한 [SE-1과 SE-2 사이의 제7 규칙]을 따른다.
실시예 3의 표시 장치에 있어서는, 이상의 처리를 행함으로써, 화질 저하를 초래하지 않고, 실효적으로 흑색의 표현이 가능해지고, 흑표시 엣지부 또는 흑색을 표시하는 영역의 일부분[예를 들면, 화상의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 대응하는 부분과 화상의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 대응하는 부분과의 사이의 영역인 접속 영역의 흑색의 화상]을 관찰자는 용이하게 인식하는 것이 가능해지며, 게다가, 신호 레벨의 불연속이 생기지 않고, 높은 화질의 표시 장치를 제공할 수 있다. 즉, 휘도 증가 처리된 배경 화상에 인접한 흑색의 화상 부분(접속 영역의 부분)은, 배경 화상에 대해 상대적으로 한층 검게 인식되므로, 관찰자에 의해 흑색의 화상 부분으로서 용이하게 식별될 수 있다. 또한, 실시예 1의 표시 장치와 실시예 3의 표시 장치를 조합시켜도 된다.
실시예 4
실시예 4는, 실시예 1∼실시예 3의 변형, 특히, 표시 장치의 변형이다.
개념도를 도 1B에 나타낸 바와 같이, 실시예 4의 표시 장치는, 외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치(102)를 더 구비하고 있어도 된다. 그리고, 조도 측정 장치(102)의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부(101)는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다. 조도 측정 장치(102)는, 구체적으로는, 조도 센서로 구성할 수 있고, 촬상 장치(또는 카메라)에 의해 조도를 구할 수도 있다. 여기서, 실시예 4의 표시 장치에 있어서, 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부(101)는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는데, 이 처리는, 전술한 [SA-1과 SA-2' 사이의 제2 규칙]을 따른다.
개념도를 도 1C에 나타낸 바와 같이, 실시예 4의 표시 장치의 변형예-1은, 관찰자의 시선 정보를 취득하는 시선 정보 취득부[구체적으로는, 아이 트래킹 장치(아이 트래킹 카메라)](103)를 더 구비하고 있으며, 제어부(101)는, 관찰자의 주시점 및 그 근방에 포함되는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다. 구체적으로는, 예를 들면, 관찰자의 주시점이, 도 4B의 팬더 화상의 왼쪽 귀 또는 그 근방에 있는 경우, 팬더 화상의 왼쪽 귀를 포함하는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다. 여기서, 제어부(101)는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는데, 이 처리는, 전술한 [SA-1과 SA-2" 사이의 제3 규칙]을 따른다. 이와 같이, 표시 장치가 관찰자의 시선 정보를 취득하는 시선 정보 취득부를 구비함으로써, 관찰자가 주시하는 영역에 있어서의 표시 엣지부 등을 관찰자는 한층 용이하게 인식할 수 있다.
또는, 실시예 4의 표시 장치의 변형예-2에 있어서,
화상의 정보에는 투과도의 정보(알파 채널)가 포함되어 있으며,
제어부(101)는, 투과도의 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다. 이 처리는, 전술한 [SA-1과 SB-2 사이의 제4 규칙]을 따른다. 이와 같이, 투과도가 높은 영역에 있어서의 표시 엣지부 등을 관찰자는 한층 용이하게 인식할 수 있다.
또는, 개념도를 도 2A에 나타낸 바와 같이, 실시예 4의 표시 장치의 변형예-3은, 화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부[예를 들면, 촬상 장치(또는 카메라)](104)를 더 구비하고 있으며, 제어부(101)는, 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리 또는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행한다. 구체적으로는, 공간 주파수의 값이 높은 외계(배경)로서, 다수의 슬랫(날개)이 수평 방향 또는 수직 방향으로 배열된 블라인드나, 주기성이 있는 모양을 가지는 벽지를 들 수 있다. 한편, 공간 주파수의 값이 낮은 외계(배경)로서, 모양이 없는 벽지나 밋밋한 외계를 들 수 있다. 이와 같은 공간 주파수가 높은 외계(배경)이 존재하는 경우, 제어부(101)는, 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 휘도를 증가시키면 되고, 이 처리는, 전술한 [SA-1과 SC-2 사이의 제5 규칙]을 따른다. 즉, 흑표시 엣지부 또는 배경 화상의 휘도를 증가시킴으로써, 블라인드나 주기성이 있는 모양을 가지는 벽지를 잘 보이지 않게 한다. 이와 같이, 표시 장치가 공간 주파수 측정부를 구비함으로써, 관찰자가 시인하기 어려운 영역에 있어서의 표시 엣지부 등을 관찰자는 한층 용이하게 인식할 수 있다.
또는, 개념도를 도 2B에 나타낸 바와 같이, 실시예 4의 표시 장치의 변형예-4는, 관찰자의 동공 직경을 계측하는 동공 직경 계측부(105)를 구비하고 있다. 동공 직경 계측부로서, 주지의 아이 트래킹 장치(아이 트래킹 카메라)를 들 수 있다. 동공 직경 계측부를 구비함으로써, 화상의 휘도 제어, 흑표시 엣지부의 휘도 제어, 배경 화상의 휘도 제어 등의 최적화를 행할 수 있다.
실시예 5
실시예 5∼실시예 8은, 실시예 1∼실시예 4의 변형이며, 실시예 5∼실시예 8에 있어서는, 본 개시의 표시 장치 등의 구체예를 설명한다. 실시예 5의 표시 장치는, 표시 장치 전체를 관찰자의 머리에 장착하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)이다.
실시예 5에 있어서는, 실시예 1∼실시예 4에 있어서 설명한 표시 장치를, 헤드 마운트 디스플레이(HMD)에 적용하였다. 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 정면에서 바라본 모식도를 도 12에 나타내고, 상방으로부터 바라본 모식도를 도 13에 나타내고, 측방으로부터 바라본 모식도를 도 15A에 나타낸다. 또한, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를 구성하는 화상 표시 장치의 개념도를 도 14에 나타내고, 또한, 실시예 5의 표시 장치에 있어서의 반사형 체적 홀로그램 회절 격자의 일부를 확대하여 나타내는 모식적인 단면도를 도 15B에 나타낸다.
실시예 5의 표시 장치에 있어서의 광학 장치(접안 광학 장치)(120)는,
화상 형성 장치(110)로부터 입사된 광이 내부를 전반사에 의해 전파한 후, 관찰자(106)를 향하여 출사되는 도광판(121),
도광판(121)에 입사된 광이 도광판(121)의 내부에서 전반사되도록, 도광판(121)에 입사된 광을 편향시키는 제1 편향 수단(131), 및,
도광판(121)의 내부를 전반사에 의해 전파한 광을 도광판(121)로부터 출사시키기 위해, 도광판(121)의 내부를 전반사에 의해 전파한 광을 편향시키는 제2 편향 수단(132),
을 구비하고 있다. 또한, 「전반사」라고 하는 용어는, 내부 전반사, 또는, 도광판 내부에 있어서의 전반사를 의미한다. 화상 형성 장치(110)로부터 입사된 광은, 도광판(121)의 내부를 전반사에 의해 전파한 후, 관찰자(106)의 눈동자(107)를 향하여 출사된다. 제2 편향 수단(132)에 의해 광학 장치(120)에 있어서의 허상 형성 영역이 구성된다.
도광판(121) 및 제2 편향 수단(132)으로 구성된 광학 장치(120)의 부분은, 반투과형(시스루형)이다. 구체적으로는, 적어도 관찰자(106)의 안구(눈동자)(107)에 대향하는 광학 장치(120)의 부분을 반투과(시스루)로 하여 광학 장치(120)의 이 부분을 통해 외경을 바라볼 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「반투과」라고 하는 용어를 사용하는 경우가 있는데, 입사하는 광의 1/2(50%)을 투과하거나 반사하는 것을 의미하는 것이 아니라, 입사하는 광의 일부를 투과하고, 나머지부를 반사한다고 하는 의미로 사용하고 있다. 또한, 광학 장치(120)는, 외부에서 입사하는 외광의 광량을 조정하는 조광 장치를 더 구비하고 있는 형태로 할 수 있다.
여기서, 제1 편향 수단(131)은, 도광판(121)에 입사된 광을 회절하고, 제2 편향 수단(132)은, 도광판(121)의 내부를 전반사에 의해 전파한 광을, 복수회에 걸쳐, 회절하는 구성으로 할 수 있다. 그리고, 이 경우, 제1 편향 수단(131) 및 제2 편향 수단(132)은 회절 격자 소자로 이루어지는 형태로 할 수 있고, 나아가, 회절 격자 소자는, 반사형 회절 격자 소자로 이루어지거나, 또는, 투과형 회절 격자 소자로 이루어지거나, 또는, 일방의 회절 격자 소자는 반사형 회절 격자 소자로 이루어지고, 타방의 회절 격자 소자는 투과형 회절 격자 소자로 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 회절 격자 소자로서, 체적 홀로그램 회절 격자를 들 수 있다. 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 제1 편향 수단(131)을, 편의상, 『제1 회절 격자 부재』라고 부르고, 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 제2 편향 수단(132)을, 편의상, 『제2 회절 격자 부재』라고 부르는 경우가 있다. 홀로그램 회절 격자층의 간섭호는, 대체로 Y축과 평행하게 연장한다.
실시예 5의 화상 표시 장치에 의해, 단색(예를 들면, 청색)의 화상 표시를 행할 수 있으나, 컬러의 화상 표시를 행하는 경우, 제1 회절 격자 부재 또는 제2 회절 격자 부재를, 다른 P종류(예를 들면, P=3이며, 적색, 녹색, 청색의 3종류)의 파장 대역(또는, 파장)을 갖는 P종류의 광의 회절 반사에 대응시키기 위해, 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 P층의 회절 격자층이 적층되어 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 각 회절 격자층에는 1종류의 파장 대역(또는, 파장)에 대응하는 간섭호가 형성되어 있다. 또는, 다른 P종류의 파장 대역(또는, 파장)을 갖는 P종류의 광의 회절 반사에 대응하기 위해, 1층의 회절 격자층으로 이루어지는 제1 회절 격자 부재 또는 제2 회절 격자 부재에 P종류의 간섭호가 형성되어 있는 구성으로 할 수도 있다. 또는, 화각을 예를 들면 3등분하고, 제1 회절 격자 부재 또는 제2 회절 격자 부재를, 각 화각에 대응하는 회절 격자층이 적층되어 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 또는, 예를 들면, 제1 도광판에, 적색의 파장 대역(또는, 파장)을 갖는 광을 회절 반사시키는 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 회절 격자층으로 구성된 제1 회절 격자 부재 및 제2 회절 격자 부재를 배치하고, 제2 도광판에, 녹색의 파장 대역(또는, 파장)을 갖는 광을 회절 반사시키는 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 회절 격자층으로 구성된 제1 회절 격자 부재 및 제2 회절 격자 부재를 배치하고, 제3 도광판에, 청색의 파장 대역(또는, 파장)을 갖는 광을 회절 반사시키는 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 회절 격자층으로 구성된 제1 회절 격자 부재 및 제2 회절 격자 부재를 배치하고, 이들 제1 도광판, 제2 도광판 및 제3 도광판을 간극을 두고 적층하는 구조를 채용해도 된다. 그리고, 이들 구성을 채용함으로써, 각 파장 대역(또는, 파장)을 갖는 광이 제1 회절 격자 부재 또는 제2 회절 격자 부재에서 회절 반사될 때의 회절 효율의 증가, 회절 수용각의 증가, 회절각의 최적화를 도모할 수 있다. 체적 홀로그램 회절 격자가 직접 대기와 접하지 않도록, 보호 부재를 배치하는 것이 바람직하다.
제1 회절 격자 부재 및 제2 회절 격자 부재를 구성하는 재료로서, 포토 폴리머 재료를 들 수 있다. 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 제1 회절 격자 부재 및 제2 회절 격자 부재의 구성 재료나 기본적인 구조는, 종래의 체적 홀로그램 회절 격자의 구성 재료나 구조와 같게 하면 된다. 체적 홀로그램 회절 격자란, +1차의 회절광만을 회절 반사하는 홀로그램 회절 격자를 의미한다. 회절 격자 부재에는, 그 내부부터 표면에 걸쳐 간섭호가 형성되어 있는데, 관련된 간섭호 그 자체의 형성 방법은, 종래의 형성 방법과 같게 하면 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 회절 격자 부재를 구성하는 부재(예를 들면, 포토 폴리머 재료)에 대하여 일방 측의 제1 소정의 방향에서 물체광을 조사하고, 동시에, 회절 격자 부재를 구성하는 부재에 대하여 타방 측의 제2 소정의 방향에서 참조광을 조사하여, 물체광과 참조광에 의해 형성되는 간섭호를 회절 격자 부재를 구성하는 부재의 내부에 기록하면 된다. 제1 소정의 방향, 제2 소정의 방향, 물체광 및 참조광의 파장을 적절하게 선택함으로써, 회절 격자 부재의 표면에 있어서의 간섭호의 원하는 피치, 간섭호의 원하는 경사각(슬랜트각)을 얻을 수 있다. 간섭호의 경사각이란, 회절 격자 부재(또는 회절 격자층)의 표면과 간섭호가 이루는 각도를 의미한다. 제1 회절 격자 부재 및 제2 회절 격자 부재를, 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 P층의 회절 격자층의 적층 구조로 구성하는 경우, 이와 같은 회절 격자층의 적층은, P층의 회절 격자층을 각각 별도로 제작한 후, P층의 회절 격자층을, 예를 들면, 자외선 경화형 접착제를 사용하여 적층(접착)하면 된다. 또한, 점착성을 갖는 포토 폴리머 재료를 사용하여 1층의 회절 격자층을 제작한 후, 그 위에 순차 점착성을 갖는 포토 폴리머 재료를 부착하여 회절 격자층을 제작함으로써, P층의 회절 격자층을 제작해도 된다. 제작된 회절 격자층에, 필요에 따라 에너지 선을 조사함으로써, 회절 격자층의 물체광 및 참조광의 조사 시에 중합하지 않고 남은 포토 폴리머 재료 중의 모노머를 중합시켜, 정착시킨다. 또한, 필요에 따라, 열처리를 행하고, 안정화시킨다.
또는, 제1 편향 수단(131')은, 도광판(121')에 입사된 광을 반사하고, 제2 편향 수단(132')은, 도광판(121')의 내부를 전반사에 의해 전파된 광을, 복수회에 걸쳐, 투과, 반사하는 구성으로 할 수 있다. 그리고, 이 경우, 제1 편향 수단(131')은 반사경으로서 기능하고, 제2 편향 수단(132')은 반투과경으로서 기능하는 구성으로 할 수 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 제1 편향 수단(131')은, 예를 들면, 합금을 포함하는 금속으로 구성되며, 도광판(121')에 입사된 광을 반사시키는 광반사 막(일종의 미러)이나, 도광판(121')에 입사된 광을 회절시키는 회절 격자(예를 들면, 홀로그램 회절 격자층), 유전체 적층막이 다수 적층된 다층 적층 구조체, 하프 미러, 편광 빔 스플리터로 구성할 수 있다. 또한, 제2 편향 수단(132')은, 유전체 적층막이 다수 적층된 다층 적층 구조체나, 하프 미러, 편광 빔 스플리터, 홀로그램 회절 격자층으로 구성할 수 있다. 그리고, 제1 편향 수단(131')이나 제2 편향 수단(132')은, 도광판(121')의 내부에 배치되어 있는데(도광판(121')의 내부에 갖추어져 있음), 제1 편향 수단(131')에 있어서는, 도광판(121')에 입사된 평행광이 도광판(121')의 내부에서 전반사되도록, 도광판(121')에 입사된 평행광이 반사 또는 회절된다. 한편, 제2 편향 수단(132')에 있어서는, 도광판(121')의 내부를 전반사에 의해 전파한 평행광이 복수회에 걸쳐 반사 또는 회절되어, 도광판(121')으로부터 평행광의 상태로 출사된다. 경우에 따라서는, 제1 편향 수단(131') 및 제2 편향 수단(132')의 일방은, 제1 편향 수단(131) 또는 제2 편향 수단(132)으로 구성되어 있어도 된다.
또는, 실시예 5의 화상 표시 장치에 있어서, 광학 장치는, 화상 형성 장치로부터 출사된 광이 입사되어, 관찰자의 눈동자를 향해 출사되는 반투과 미러로 구성되어 있는 형태로 할 수 있다. 화상 형성 장치로부터 출사된 광은, 공기 중을 전파하여 반투과 미러에 입사하는 구조로 하여도 되고, 예를 들면, 유리판이나 플라스틱판 등의 투명한 부재(구체적으로는, 도광판(121)을 구성하는 재료와 마찬가지의 재료로 이루어지는 부재)의 내부를 전파하여 반투과 미러에 입사하는 구조로 하여도 된다. 반투과 미러를, 이 투명한 부재를 통해 화상 형성 장치에 부착해도 되고, 반투과 미러를, 이 투명한 부재와는 다른 부재를 통해 화상 형성 장치에 부착해도 된다.
이상으로 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 실시예 5∼실시예 8의 화상 표시 장치에 있어서, 화상 형성 장치는, 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 갖는 형태로 할 수 있다. 또한, 이와 같은 화상 형성 장치의 구성을, 편의상, 『제1 구성의 화상 형성 장치』라고 부른다.
제1 구성의 화상 형성 장치로서, 예를 들면, 반사형 공간 광변조 장치 및 광원으로 구성된 화상 형성 장치; 투과형 공간 광변조 장치 및 광원으로 구성된 화상 형성 장치; 유기 EL(Electro Luminescence), 무기 EL, 발광다이오드(LED), 반도체 레이저 소자 등의 발광 소자로 구성된 화상 형성 장치를 들 수 있지만, 그 중에서도, 유기 EL 발광 소자로 구성된 화상 형성 장치(유기 EL 표시 장치), 반사형 공간 광변조 장치 및 광원으로 구성된 화상 형성 장치나, 발광 소자로 구성된 화상 형성 장치로 하는 것이 바람직하다. 공간 광변조 장치로서, 라이트·밸브, 예를 들면, LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 등의 투과형 또는 반사형의 액정 표시 장치, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 들 수 있으며, 광원으로서 발광 소자를 들 수 있다. 나아가, 반사형 공간 광변조 장치는, 액정 표시 장치, 및, 광원으로부터의 광의 일부를 반사하여 액정 표시 장치로 가이드하고, 또한, 액정 표시 장치에 의해 반사된 광의 일부를 통과시켜 광학계(또는 전송 광학 장치)로 가이드하는 편광 빔 스플리터로 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 광원을 구성하는 발광 소자로서, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자, 백색 발광 소자를 들 수 있다. 또는, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자로부터 출사된 적색광, 녹색광 및 청색광을 라이트 파이프를 사용하여 혼색, 휘도 균일화를 행함으로써 백색광을 얻어도 된다. 발광 소자로서, 예를 들면, 반도체 레이저 소자나 고체 레이저, LED를 예시할 수 있다. 화소의 수는, 화상 형성 장치에 요구되는 사양에 기초하여 결정하면 되며, 화소의 수의 구체적인 값으로서, 320×240, 432×240, 640×480, 854×480, 1024×768, 1920×1080 등을 예시할 수 있다. 제1 구성의 화상 형성 장치에 있어서는, 광학계의 전방 초점(화상 형성 장치 측의 초점)의 위치에 조리개가 배치되어 있는 형태로 할 수 있다.
또는, 이상으로 설명한 바람직한 형태를 포함하는 실시예 5∼실시예 8의 화상 표시 장치에 있어서, 화상 형성 장치는, 광원, 및, 광원으로부터 출사된 광을 주사하여 화상을 형성하는 주사 수단을 구비한 형태로 할 수 있다. 또한, 이와 같은 화상 형성 장치의 구성을, 편의상, 『제2 구성의 화상 형성 장치』라고 부른다.
제2 구성의 화상 형성 장치에 있어서의 광원으로서 발광 소자를 들 수 있으며, 구체적으로는, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자, 백색 발광 소자를 들 수 있고, 또는, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자로부터 출사된 적색광, 녹색광 및 청색광을 라이트 파이프를 사용하여 혼색, 휘도 균일화를 행함으로써 백색광을 얻어도 된다. 발광 소자로서, 예를 들면, 반도체 레이저 소자나 고체 레이저, LED를 예시할 수 있다. 제2 구성의 화상 형성 장치에 있어서의 화소(가상의 화소)의 수도, 화상 형성 장치에 요구되는 사양에 기초하여 결정하면 되고, 화소(가상의 화소)의 수가 구체적인 값으로서, 320×240, 432×240, 640×480, 854×480, 1024×768, 1920×1080 등을 예시할 수 있다. 또한, 컬러의 화상 표시를 행하는 경우로서, 광원을 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자로 구성하는 경우, 예를 들면, 크로스 프리즘을 사용하여 색합성을 행하는 것이 바람직하다. 주사 수단으로서, 광원으로부터 출사된 광을 수평 주사 및 수직 주사하는, 예를 들면, 2차원 방향으로 회전 가능한 마이크로미러를 갖는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 미러나 갈바노 미러를 들 수 있다. 제2 구성의 화상 형성 장치에 있어서는, 광학계(후술함)의 전방 초점(화상 형성 장치 측의 초점)의 위치에 MEMS 미러나 갈바노 미러가 배치되어 있는 형태로 할 수 있다.
제1 구성의 화상 형성 장치 또는 제2 구성의 화상 형성 장치에 있어서, 광학계(출사광을 평행광으로 하는 광학계이고, 『평행광 출사 광학계』라고 부르는 경우가 있으며, 구체적으로는, 예를 들면, 콜리메이트 광학계나 릴레이 광학계)에서 복수의 평행광으로 된 광을 도광판(121)(121')에 입사시키는데, 이와 같은, 평행광이라는 요청은, 이들 광이 도광판(121)(121')에 입사했을 때의 광파면 정보가, 제1 편향 수단(131, 131')과 제2 편향 수단(132, 132')을 거쳐 도광판(121)(121')으로부터 출사된 후에도 보존될 필요가 있는 것에 기초한다. 복수의 평행광을 생성시키기 위해서는, 구체적으로는, 예를 들면, 평행광 출사 광학계에 있어서의 초점 거리가 있는 곳(위치)에, 예를 들면, 화상 형성 장치의 광출사부를 위치시키면 된다. 평행광 출사 광학계는, 화소의 위치 정보를 광학 장치의 광학계에 있어서의 각도 정보로 변환하는 기능을 가진다. 평행광 출사 광학계로서, 볼록 렌즈, 오목렌즈, 자유 곡면 프리즘, 홀로그램 렌즈를, 단독, 또는, 조합시킨, 전체로서 정의 광학적 파워를 갖는 광학계를 예시할 수 있다. 평행광 출사 광학계와 도광판(121, 121')의 사이에는, 평행광 출사 광학계로부터 원치 않는 광이 출사되어 도광판(121, 121')에 입사하지 않도록, 개구부를 갖는 차광부를 배치해도 된다.
이상으로 설명한 각종의 바람직한 구성, 형태를 포함하는 실시예 5의 표시 장치에 있어서, 도광판(121, 121')은, 도광판(121, 121')의 축선(긴 길이 방향, 수평 방향임)과 평행하게 연장하는 2개의 평행면(제1 면 및 제2 면)을 가지고 있으며, 도광판(121, 121')은 투명 기판으로 이루어지는 형태로 할 수 있다. 광이 입사하는 도광판(121, 121')의 면을 도광판 입사면, 광이 출사하는 도광판(121, 121')의 면을 도광판 출사면으로 했을 때, 제1 면에 의해 도광판 입사면 및 도광판 출사면이 구성되어 있어도 되고, 제1 면에 의해 도광판 입사면이 구성되고, 제2 면에 의해 도광판 출사면이 구성되어 있어도 된다. 도광판(121, 121')을 구성하는 재료로서, 석영 유리나 BK7 등의 광학 유리, 소다 라임 유리, 백판 유리를 포함하는 유리나, 플라스틱 재료(예를 들면, PMMA, 폴리카보네이트 수지, 폴리카보네이트 수지와 아크릴계 수지의 적층 구조, 시클로올레핀폴리머, 아크릴계 수지, 비결정성의 폴리프로필렌계 수지, AS 수지를 포함하는 스티렌계 수지)를 들 수 있다. 도광판(121, 121')의 형상은, 평판으로 한정하는 것이 아니며, 만곡한 형상을 가지고 있어도 된다.
실시예 5∼실시예 6의 표시 장치에 있어서, 프레임은, 관찰자의 정면에 배치되는 프런트부와, 프런트부의 양단에 경첩을 통하여 회동 자재로 부착된 2개의 안경다리부로 이루어지는 구성으로 할 수 있고, 프런트부와 2개의 안경다리부가 일체가 된 구성으로 할 수도 있다. 각 안경다리부의 선단부에는, 필요에 따라, 안경귀걸이부(선단 셀부)가 장착되어 있다. 노즈 패드부가 프런트부에 장착되어 있는 형태로 할 수도 있다. 화상 표시 장치는 프레임에 장착되어 있는데, 구체적으로는, 예를 들면, 화상 형성 장치를 내부에 격납한 하우징을, 안경다리부 측의 프런트부에 부착하면 되고, 또는, 안경다리부에 부착하면 되며, 안경다리부 측의 프런트부로부터 안경다리부에 걸쳐 부착하면 된다. 화상 형성 장치의 부착(하우징의 부착)은, 예를 들면, 비스를 사용하는 방법 등, 적절한 방법에 의해 행하면 된다. 실시예 5의 표시 장치 전체를 바라보았을 때, 프레임은, 대체로 통상의 안경이나 선글라스와 대략 같은 구조, 외관을 가진다. 즉, 실시예 5의 표시 장치 전체를 바라보았을 때, 프레임 및 노즈 패드부의 조립체는, 림이 없는 점을 제외하고, 통상의 안경이나 선글라스와 대략 같은 구조를 가진다. 노즈 패드부도 주지의 구성, 구조로 할 수 있다. 안경다리부에 스피커나 헤드폰부를 부착해도 된다. 노즈 패드부를 포함하는 프레임을 구성하는 재료는, 금속이나 합금, 플라스틱, 이들 조합과 같은, 통상의 안경이나 선글라스를 구성하는 재료와 같은 재료로 구성할 수 있다. 실시예 6의 표시 장치에 있어서, 광학 장치는, 고글에 장착되어 있는 형태 또는 고글에 일체로 형성된 형태로 할 수도 있고, 관찰자의 두부에 장착 가능한 방재면과 유사한 형상을 갖는 면부재(페이스 부재, 마스크 부재)에 장착되어 있는 형태 또는 면부재에 일체로 형성된 형태로 할 수도 있다.
또한, 실시예 5의 표시 장치에 있어서는, 디자인상, 또는, 장착의 용이성이라고는 관점에서, 1개 또는 2개의 화상 형성 장치로부터의 배선(신호선이나 전원선 등)이, 안경다리부, 및, 안경귀걸이부의 내부를 통해, 안경귀걸이부의 선단부로부터 외부로 연장되어, 제어 장치(제어 회로 또는 제어 수단)에 접속되어 있는 형태로 하는 것이 바람직하다. 나아가, 각 화상 형성 장치는 헤드폰부를 구비하고 있으며, 각 화상 형성 장치로부터의 헤드폰부용 배선이, 안경다리부, 및, 안경귀걸이부의 내부를 통해, 안경귀걸이부의 선단부로부터 헤드폰부로 연장되어 있는 형태로 할 수도 있다. 헤드폰부로서, 예를 들면, 인이어형의 헤드폰부, 커널형의 헤드폰부를 들 수 있다. 헤드폰부용 배선은, 보다 구체적으로는, 안경귀걸이부의 선단부로부터, 귓바퀴의 뒷쪽을 돌아 들어가도록 하여 헤드폰부로 연장되어 있는 형태로 하는 것이 바람직하다. 또한, 프런트부의 중앙 부분에 촬상 장치가 장착되어 있는 형태로 할 수도 있다. 촬상 장치는, 구체적으로는, 예를 들면, CCD 또는 CMOS 센서로 이루어지는 고체 촬상 소자와 렌즈로 구성되어 있다. 촬상 장치로부터의 배선은, 예를 들면, 프런트부를 통하여, 일방의 화상 표시 장치(또는 화상 형성 장치)에 접속하면 되고, 나아가, 화상 표시 장치(또는 화상 형성 장치)로부터 연장하는 배선에 포함시키면 된다.
구체적으로는, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이는,
(A)관찰자(106)의 두부에 장착되는 프레임(140)(예를 들면, 안경형의 프레임(140)), 및,
(B)프레임(140)에 부착된 화상 표시 장치(100),
를 구비하고 있다. 또한, 실시예 5의 헤드 마운트 디스플레이를, 구체적으로는, 2개의 화상 표시 장치를 구비한 양안형으로 했으나, 1개 구비한 편안형으로 해도 된다. 화상 표시 장치(100)는, 프레임(140)에, 고정시켜 부착되어 있어도 되고, 착탈 가능하게 부착되어 있어도 된다. 헤드 마운트 디스플레이는, 예를 들면, 관찰자(106)의 눈동자(107)에, 직접, 화상을 묘화하는 직묘 타입의 헤드 마운트 디스플레이이다.
도광판(121)은, 화상 형성 장치(110)로부터의 광이 입사하는 제1 면(122), 및, 제1 면(122)과 대향하는 제2 면(123)을 가지고 있다. 즉, 광학 유리나 플라스틱 재료로 이루어지는 도광판(121)은, 도광판(121)의 내부 전반사에 의한 광전파 방향(X 방향)과 평행하게 연장되는 2개의 평행면(제1 면(122) 및 제2 면(123))을 가지고 있다. 제1 면(122)과 제2 면(123)은 대향하고 있다. 그리고, 제1 편향 수단(131)은, 도광판(121)의 제2 면(123) 상에 배치되어 있으며(구체적으로는, 접합되어 있음), 제2 편향 수단(132)는, 도광판(121)의 제2 면(123) 상에 배치되어 있다(구체적으로는, 접합되어 있음).
제1 편향 수단(제1 회절 격자 부재)(131)은, 홀로그램 회절 격자, 구체적으로는, 반사형 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어지며, 제2 편향 수단(제2 회절 격자 부재)(132)도, 홀로그램 회절 격자, 구체적으로는, 반사형 체적 홀로그램 회절 격자로 이루어진다. 제1 편향 수단(131)을 구성하는 홀로그램 회절 격자의 내부에는 제1 간섭호가 형성되어 있으며, 제2 편향 수단(132)을 구성하는 홀로그램 회절 격자의 내부에는 제2 간섭호가 형성되어 있다.
제1 편향 수단(131)은, 제2 면(123)으로부터 도광판(121)에 입사된 평행광이 도광판(121)의 내부에서 전반사되도록, 회절 반사한다. 제2 편향 수단(132)은, 도광판(121)의 내부를 전반사에 의해 전파한 광을 회절 반사하여, 관찰자(106)의 눈동자(107)로 이끈다. 제2 편향 수단(132)에 의해 도광판(121)에 있어서의 허상 형성 영역이 구성된다. 제1 편향 수단(131) 및 제2 편향 수단(132)의 축선은 X 방향과 평행하고, 법선은 Z 방향과 평행하다. 포토 폴리머 재료로 이루어지는 각 반사형 체적 홀로그램 회절 격자에는, 1종류의 파장 대역(또는, 파장)에 대응하는 간섭호가 형성되어 있으며, 종래의 방법으로 제작되어 있다. 반사형 체적 홀로그램 회절 격자에 형성된 간섭호의 피치는 일정하며, 간섭호는 직선 형상이고, Y 방향에 평행하다.
도 15B에 반사형 체적 홀로그램 회절 격자의 확대된 모식적인 일부 단면도를 나타낸다. 반사형 체적 홀로그램 회절 격자에는, 경사각(슬랜트각) φ를 갖는 간섭호가 형성되어 있다. 여기서, 경사각 φ란, 반사형 체적 홀로그램 회절 격자의 표면과 간섭호가 이루는 각도를 가리킨다. 간섭호는, 반사형 체적 홀로그램 회절 격자의 내부로부터 표면에 걸쳐, 형성되어 있다. 간섭호는, 브랙 조건을 만족시키고 있다. 여기서, 브랙 조건(Bragg condition)이란, 이하의 식 (A)을 만족하는 조건을 가리킨다. 식 (A) 중, m은 정의 정수, λ는 파장, d는 격자면의 피치(간섭호를 포함하는 가상 평면의 법선 방향의 간격), Θ는 간섭호에 입사하는 각도의 여각을 의미한다. 또한, 입사각 ψ로 회절 격자 부재에 광이 진입한 경우의, Θ, 경사각 φ, 입사각 ψ의 관계는, 식(B)과 같다.
m·λ=2·d·sin(Θ) (A)
Θ = 90°- (φ+ψ) (B)
화상 형성 장치(110)의 전체는 하우징(112) 내에 수납되어 있다. 또한, 화상 형성 장치(110)로부터 출사된 화상의 표시 치수, 표시 위치 등을 제어하기 위해 화상 형성 장치(110)로부터 출사된 화상이 통과하는 광학계를 배치해도 된다. 어떠한 광학계를 배치할지는, 헤드 마운트 디스플레이나 화상 형성 장치(110)에 요구되는 사양에 의존한다.
프레임(140)은, 관찰자(106)의 정면에 배치되는 프런트부(141)와, 프런트부(141)의 양단에 경첩(142)을 통하여 회동 자재로 부착된 2개의 안경다리부(143)와, 각 안경다리부(143)의 선단부에 부착된 안경귀걸이부(선단 셀, 이어피스, 이어 패드라고도 함)(144)로 이루어진다. 또한, 노즈 패드부(140')가 장착되어 있다. 즉, 프레임(140) 및 노즈 패드부(140')의 조립체는, 기본적으로는, 통상의 안경과 대략 같은 구조를 가진다. 또한, 각 하우징(112)이, 장착 부재(148)에 의해 안경다리부(143)에 장착되어 있다. 프레임(140)은, 금속 또는 플라스틱으로 제작되어 있다. 또한, 각 하우징(112)은, 장착 부재(148)에 의해 안경다리부(143)에 착탈 자재로 장착되어 있어도 된다. 또한, 안경을 소유하고, 장착하고 있는 관찰자에 대해서는, 관찰자가 소유하는 안경 프레임(140)의 안경다리부(143)에, 각 하우징(112)를 장착 부재(148)에 의해 착탈 자재로 장착해도 된다. 각 하우징(112)를, 안경다리부(143)의 외측에 부착해도 되고, 안경다리부(143)의 내측에 부착해도 된다. 또는, 프런트부(141)에 구비된 림에, 도광판(121)을 끼워 넣어도 된다.
또한, 일방의 화상 형성 장치(110)로부터 연장하는 배선(신호선이나 전원선 등)(145)이, 안경다리부(143), 및, 안경귀걸이부(144)의 내부를 통해, 안경귀걸이부(144)의 선단부로부터 외부로 연장되어, 제어부(101)에 접속되어 있다. 또한, 각 화상 형성 장치(110)는 헤드폰부(146)를 구비하고 있으며, 각 화상 형성 장치(110)로부터 연장되는 헤드폰부용 배선(146')이, 안경다리부(143), 및, 안경귀걸이부(144)의 내부를 통하여, 안경귀걸이부(144)의 선단부로부터 헤드폰부(146)으로 연장되어 있다. 헤드폰부용 배선(146')은, 보다 구체적으로는, 안경귀걸이부(144)의 선단부로부터, 귓바퀴의 뒷쪽을 돌아 들어가도록 하여 헤드폰부(146)로 연장되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 헤드폰부(146)이나 헤드폰부용 배선(146')이 난잡하게 배치되어 있다는 인상을 주지 않고, 깔끔한 헤드 마운트 디스플레이로 할 수 있다.
배선(신호선이나 전원선 등)(145)은, 상술한 바와 같이, 제어부(101)에 접속되어 있으며, 제어부(101)에 있어서 화상 표시를 위한 처리가 행해진다.
프런트부(141)의 중앙 부분(141')에, 필요에 따라, CCD 또는 CMOS 센서로 이루어지는 고체 촬상 소자와 렌즈(이들은 도시하지 않음)로 구성된 카메라(147)가, 적절한 장착 부재(도시하지 않음)에 의해 장착되어 있다. 카메라(147)로부터의 신호는, 카메라(147)로부터 연장하는 배선(도시하지 않음)을 통하여 제어부(101)에 송출된다.
실시예 5의 화상 표시 장치에 있어서는, 어느 순간에 표시 장치로부터 출사된 광(예를 들면, 1화소분 또는 1부화소분의 크기에 상당함)은, 평행광으로 된다. 그리고, 이 광은, 관찰자(106)의 눈동자(107)(구체적으로는, 수정체)에 도달하고, 수정체를 통과한 광은, 최종적으로, 관찰자(106)의 눈동자(107)의 망막에서 결상한다.
화상 형성 장치(110)는, 제1 구성의 화상 형성 장치이며, 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가진다. 구체적으로는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(110)는, 유기 EL 표시 장치(151A)를 구비하고 있다. 유기 EL 표시 장치(151A)로부터 출사되어 화상은, 광학계를 구성하는 제1 볼록 렌즈(151B)를 통과하고, 나아가, 광학계를 구성하는 제2 볼록 렌즈(151D)를 통과하고, 평행광이 되어, 도광판(121)으로 향한다. 제1 볼록 렌즈(151B)의 후방 초점(f1B)에, 제2 볼록 렌즈(151D)의 전방 초점(f2F)이 위치한다. 또한, 제1 볼록 렌즈(151B)의 후방 초점(f1B)(제2 볼록 렌즈(151D)의 전방 초점(f2F))의 위치에, 조리개(151C)가 배치되어 있다. 조리개(151C)는 화상 출사부에 해당한다. 화상 형성 장치(110)의 전체는, 하우징(112) 내에 수납되어 있다. 하우징(112)은, 적절한 수단으로 프레임(140)에 부착되어 있다. 유기 EL 표시 장치(151A)는, 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 복수(예를 들면, 640×480개)의 화소(유기 EL 소자)를 구비하고 있다.
또는, 도 15C에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(110)는, 제1 구성의 화상 형성 장치이며, 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가진다. 구체적으로는, 화상 형성 장치(110)는, 반사형 공간 광변조 장치, 및, 백색광을 출사하는 발광 다이오드로 이루어지는 광원(152C)으로 구성되어 있다. 화상 형성 장치(110) 전체는, 하우징(112)(도 15C에서는, 일점 쇄선으로 나타냄) 내에 수납되어 있고, 관련된 하우징(112)에는 개구부(도시하지 않음)가 설치되어 있으며, 개구부를 통하여 광학계(평행광 출사 광학계, 콜리메이트 광학계(152D))로부터 광이 출사된다. 하우징(112)은, 적절한 수단으로 프레임(140)에 부착되어 있다. 반사형 공간 광변조 장치는, 라이트·밸브로서의 LCOS로 이루어지는 액정 표시 장치(LCD)(152A)로 이루어진다. 나아가, 광원(152C)으로부터의 광의 일부를 반사하여 액정 표시 장치(152A)로 가이드하고, 또한, 액정 표시 장치(152A)에 의해 반사된 광의 일부를 통과시켜 광학계(152D)에 가이드하는 편광 빔 스플리터(152B)가 구비되어 있다. 액정 표시 장치(152A)는, 2차원 매트릭스 형상으로 배열된 복수(예를 들면, 640×480개)의 화소(액정 셀, 액정 표시 소자)를 구비하고 있다. 편광 빔 스플리터(152B)는, 주지의 구성, 구조를 가진다. 광원(152C)으로부터 출사된 무편광의 광은, 편광 빔 스플리터(152B)에 충돌한다. 편광 빔 스플리터(152B)에 있어서, P 편광 성분은 통과하고, 계외로 출사된다. 한편, S 편광 성분은, 편광 빔 스플리터(152B)에서 반사되어, 액정 표시 장치(152A)에 입사하고, 액정 표시 장치(152A)의 내부에서 반사되어, 액정 표시 장치(152A)로부터 출사된다. 여기서, 액정 표시 장치(152A)로부터 출사한 광 중, 「백」을 표시하는 화소로부터 출사한 광에는 P 편광 성분이 많이 포함되고, 「흑」을 표시하는 화소로부터 출사한 광에는 S 편광 성분이 많이 포함된다. 따라서, 액정 표시 장치(152A)로부터 출사되어, 편광 빔 스플리터(152B)에 충돌하는 광 중, P 편광 성분은, 편광 빔 스플리터(152B)를 통과하고, 광학계(152D)로 가이드된다. 한편, S 편광 성분은, 편광 빔 스플리터(152B)에서 반사되어, 광원(152C)으로 되돌려진다. 광학계(152D)는, 예를 들면 볼록 렌즈로 구성되고, 평행광을 생성시키기 위해, 광학계(152D)에 있어서의 초점 거리가 있는 곳(위치)에 화상 형성 장치(110)(보다 구체적으로는, 액정 표시 장치(152A))가 배치되어 있다. 화상 형성 장치(110)로부터 출사된 화상은, 도광판(121)을 통하여 관찰자(106)의 눈동자(107)에 도달한다.
또는, 화상 형성 장치(110)의 변형예-1의 개념도를 도 16에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(110)는, 제2 구성의 화상 형성 장치이며, 광원(153A), 광원(153A)으로부터 출사된 평행광을 2차원적으로 주사하는 주사 수단(153B), 및, 광원(153A)으로부터 출사된 광을 평행광으로 하는 광학계(153C)로 구성되어 있다. 화상 형성 장치(110) 전체가 하우징(112) 내에 수납되어 있고, 이 하우징(112)에는 개구부(도시하지 않음)가 설치되어 있어, 개구부를 통하여 광학계(153C)로부터 광이 출사된다. 그리고, 하우징(112)은, 적절한 수단으로 프레임(140)에 부착되어 있다. 광원(153A)은, 예를 들면, 반도체 레이저 소자로 구성되어 있다. 그리고, 광원(153A)으로부터 출사된 광은, 도시하지 않는 렌즈에 의해 평행광으로 되어, 마이크로 미러를 2차원 방향으로 회전 가능하고, 입사한 평행광을 2차원적으로 주사할 수 있는 MEMS 미러로 이루어지는 주사 수단(153B)에 의해 수평 주사 및 수직 주사가 행하여져, 일종의 2차원 영상화되어, 가상의 화소(화소수는, 예를 들면, 640×480)가 생성된다. 그리고, 가상의 화소(화상 출사부에 해당하는 주사 수단(153B))로부터의 광은, 정의 광학적 파워를 갖는 광학계(153C)를 통과하고, 평행광으로 된 광속이 도광판(121)에 입사한다.
또는, 화상 형성 장치의 변형예-2의 개념도를 도 17에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(110)는, 제1 구성의 화상 형성 장치이며, 제1 편향 수단(131') 및 제2 편향 수단(132')은 도광판(121')의 내부에 배치되어 있다. 그리고, 제1 편향 수단(131')은, 도광판(121')에 입사된 광을 반사하고, 제2 편향 수단(132')은, 도광판(121')의 내부를 전반사에 의해 전파한 광을, 복수회에 걸쳐, 투과, 반사한다. 즉, 제1 편향 수단(131')은 반사경으로서 기능하고, 제2 편향 수단(132')은 반투과경으로서 기능한다. 보다 구체적으로는, 도광판(121')의 내부에 설치된 제1 편향 수단(131')은, 알루미늄(Al)으로 이루어지고, 도광판(121')에 입사된 광을 반사시키는 광반사막(일종의 미러)으로 구성되어 있다. 한편, 도광판(121')의 내부에 설치된 제2 편향 수단(132')은, 유전체 적층막이 다수 적층된 다층 적층 구조체로 구성되어 있다. 유전체 적층막은, 예를 들면, 고유전율 재료로서의 TiO2 막, 및, 저유전율 재료로서의 SiO2 막으로 구성되어 있다. 유전체 적층막이 다수 적층된 다층 적층 구조체에 관해서는, 특표 2005-521099에 개시되어 있다. 도면에 있어서는 6층의 유전체 적층막을 도시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 유전체 적층막과 유전체 적층막의 사이에는, 도광판(121')을 구성하는 재료와 같은 재료로 이루어지는 박편이 끼워져 있다. 제1 편향 수단(131')에 있어서는, 도광판(121')에 입사된 평행광이 도광판(121')의 내부에서 전반사되도록, 도광판(121')에 입사된 평행광이 반사된다. 한편, 제2 편향 수단(132')에 있어서는, 도광판(121')의 내부를 전반사에 의해 전파한 평행광이 복수회에 걸쳐 반사되어, 도광판(121')으로부터 평행광의 상태로, 관찰자(106)의 눈동자(107)을 향하여 출사된다.
또는, 화상 형성 장치의 변형예-4의 개념도를 도 18에 나타낸 바와 같이 화상 형성 장치(110)를, 도 16에 나타낸 화상 형성 장치(제2 구성의 화상 형성 장치)로부터 구성할 수도 있다.
이상으로 설명한 도광판(121, 121')에는, 외부로부터 입사하는 외광의 광량을 조정하는 조광 장치를 배치해도 된다.
실시예 6
실시예 6의 표시 장치는, 광학 장치를 관찰자에게 장착하고, 화상 형성 장치 및 제어부를 관찰자와는 별도로 배치하는 형식의 표시 장치로서, 직접, 화상을 묘화하는 직묘 타입의 표시 장치(맥스웰시에 기초한 망막 투영형의 표시 장치)이다. 실시예 6의 표시 장치의 개념도를 도 19A에 나타내고, 실시예 6의 표시 장치를 정면에서 바라본 모식도를 도 20에 나타낸다.
그런데, 실시예 6의 표시 장치에서도, 화상과 외계의 실상과의 중첩이 요구되므로, 화상 형성 장치(210)는 관찰자(106)의 정면에는 위치하지 않는 것이 바람직하다. 항상 관찰자(106)의 시야에 화상 형성 장치(210)가 들어오면, 관찰자(106)는 화상이나 외계의 실상에 몰입할 수 없게 될 우려가 있다. 그 때문에, 화상 형성 장치(210)는, 관찰자(106)의 정면 이외의 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 그 결과, 관찰자(106)의 시야에 화상 형성 장치(210)가 들어오지 않는 상태에서, 관찰자(106)는 화상 및 외경(외계의 실상)을 관찰할 수 있다. 즉, 표시 장치를 반투과(시스루)형으로 할 수 있고, 광학 장치(240)을 통하여 외경을 바라볼 수 있다. 그러나, 화상 형성 장치(210)(구체적으로는, 전송 광학 장치(220))를 관찰자(106)의 정면 이외의 위치에 배치하면, 투영광이 광학 장치(240)에 비스듬히 입사하는 결과, 광학 장치(240)의 초점 위치가 관찰자(106)의 눈동자(107)로부터 벗어나기 때문에, 관찰자(106)의 눈동자(107)에 화상이 도달하지 않게 될 우려가 있다.
실시예 6의 표시 장치는, 화상 표시 장치(200) 및 제어부(도시하지 않음)를 가지고 있으며,
화상 표시 장치(200)는,
화상 형성 장치(210),
화상 형성 장치(210)로부터 출사된 화상을, 관찰자(106)의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치(접안 광학 장치)(240), 및,
화상 형성 장치(210)로부터 입사된 화상을 광학 장치(240)에 출사하는 전송 광학 장치(220),
를 구비하고 있고,
광학 장치(240)와 화상 형성 장치(210)는, 공간적으로 분리하여 배치되어 있으며,
광학 장치(240)는, 전송 광학 장치(220)로부터의 화상을 관찰자(106)의 망막에 결상시킨다.
나아가, 화상 표시 장치(200)는, 예를 들면,
광학 장치(240)의 위치를 검출하는 제1 위치 검출 장치(231),
관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치를 검출하는 제2 위치 검출 장치(232), 및,
전송 광학 장치 제어 장치(230),
를 구비하고 있으며,
제1 위치 검출 장치(231)에 의해 검출된 광학 장치(240)의 위치 정보, 및, 제2 위치 검출 장치(232)에 의해 검출된 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치 정보에 기초하여, 전송 광학 장치 제어 장치(230)는, 화상 형성 장치(210)로부터 입사된 화상이 광학 장치(240)에 도달하도록 전송 광학 장치(220)를 제어한다.
광학 장치(240)는, 구체적으로는, 회절 기능을 갖는 회절 부재(242), 및, 집광 기능을 갖는 집광 부재(243)로 이루어지고, 회절 특성에 파장 의존성을 가진다. 회절 부재(242)는, 예를 들면, 실시예 5에 있어서 설명한 것과 같은 홀로그램 회절 격자로 이루어지는 투과형 체적 홀로그램 회절 격자로 구성하면 되고, 집광 부재(243)는, 예를 들면, 홀로그램 렌즈로 구성하면 된다. 또는, 회절 부재(242) 및 집광 부재(243)를 하나의 부재로 구성할 수도 있다. 회절 부재(242)와 집광 부재(243)의 배치 순서는, 관찰자 측에 집광 부재(243)를 배치해도 되고, 관찰자 측에 회절 부재(242)를 배치해도 된다. 광학 장치(240)는, 통상의 안경과 대략 같은 구조를 갖는 프레임(140)의 림부에 장착되어 있다.
제2 위치 검출 장치(232)는, 적외선을 출사하는 광출사부(233), 및, 관찰자(106)의 눈동자(107)에 의해 반사된 적외선을 수광하는 수광부(234)를 구비하고 있다. 광출사부(233)는, 예를 들면, 적외선을 출사하는 발광 다이오드, 또는, 적외선을 출사하는 반도체 레이저 소자와 광확산판의 조합으로 구성할 수 있다. 수광부(234)는, 적외선을 검출할 수 있는 촬상 장치(적외선 카메라)나 센서(적외선 센서)로 구성할 수 있다. 촬상 장치의 전방에, 검출에 사용하는 적외선의 파장만을 통과시키는 필터(적외선 투과 필터)(235)를 탑재함으로써, 후단의 화상 처리를 간소화할 수 있다.
또한, 광출사부(233)로부터 출사되는 적외선 및 수광부(234)에 돌아오는 적외선을 검은색 화살표로 나타내고, 전송 광학 장치(220)로부터 출사되는 가시광(화상)의 광속을 흰색 화살표로 나타낸다.
전송 광학 장치(220)로부터 출사된 투영광은, 회절 부재(242)에 의해 편향되어, 진행하는 각도(방향)을 바꾸어, 집광 부재(243)에 입사하고, 집광 부재(243)에 의해 집광되어, 관찰자(106)의 망막에 결상한다. 이와 같이 회절 부재(242)를 설치함으로써, 투영광이 광학 장치(240)에 비스듬히 입사하지만, 광학 장치(240)의 초점 위치가 관찰자(106)의 눈동자(107)로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있어, 관찰자(106)의 눈동자(107)에 화상이 확실하게 도달한다.
한편, 광출사부(233)는 관찰자(106)의 두부 전체를 비춘다. 광출사부(233)로부터 출사된 적외선의 일부는, 회절 부재(242)(또는, 회절 부재(242)에 부착된 재귀성 반사 마커(241))에 의해 반사되어, 수광부(234)에 입사한다. 이에 의해, 광학 장치(240)의 위치의 검출, 위치의 특정을 행할 수 있다. 또한, 광출사부(233)로부터 출사된 적외선의 나머지부는, 회절 부재(242)에 의해 편향되어, 진행하는 각도(방향)를 바꾸어, 집광 부재(243)에 입사하지만, 집광 부재(243)에 의해 집광되지 않고(즉, 집광 부재(243)에 의해 영향을 받지 않고) 집광 부재(243)를 통과하여, 관찰자(106)의 눈동자(107)에 충돌하고, 관찰자(106)의 눈동자(107)에 의해 반사되어, 집광 부재(243)를 통과고여, 회절 부재(242)에 의해 편향되어, 진행하는 각도(방향)를 바꾸어, 수광부(234)에 입사한다. 이상에 의해, 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치의 검출, 위치의 특정을 행할 수 있다. 또한, 제1 위치 검출 장치(231)에 의해 검출된 광학 장치(240)의 위치 정보, 및, 제2 위치 검출 장치(232)에 의해 검출된 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치 정보에 기초하여, 화상 형성 장치(210)에서 형성되는 화상의 위치 보정이 행하여지는 형태로 할 수도 있다.
집광 기능의 파장 선택성으로서는, 화상 형성 장치(210)로부터 출사되는 광의 파장에만 작용하는 것이 요구된다. 집광 기능의 파장 선택성이 약해져, 화상 형성 장치(210)로부터 출사되는 광의 파장 이외의 광(예를 들면, 외경의 광)을 광학 장치(240)가 집광하면, 관찰자(106)는 외경(외계의 실상)이 관찰하기 어려워지고, 수광부(234)에 의해 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치를 인식하기 어려워질 우려가 있다. 한편, 회절 기능의 파장 선택성으로서는, 화상 형성 장치(210)로부터 출사되는 광의 파장에 더하여, 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치 검출에 사용되는 파장(예를 들면, 적외선 카메라를 사용하는 경우에는 적외선의 파장)에도 작용하는 것이 요구된다. 따라서, 경우에 따라서는, 회절 부재(242)를, 파장 선택성을 가지는 복수매의 회절 부재로 구성하고, 집광 부재(243)를, 파장 선택성을 가지는 복수매의 집광 부재로 구성해도 된다.
여기서, 구체적으로는, 실시예 6에 있어서는, 관찰자(106)의 광학 장치(240)의 장착 부담을 경감하기 위해, 광출사부(233) 및 수광부(234)는, 화상 형성 장치(210)와 함께 배치되어 있다. 그리고, 수광부(234)는, 수광부(234)(촬상 장치, 적외선 카메라)나 센서(적외선 센서)에 의해 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치를 검출할 수 있도록 배치되어 있다. 경우에 따라서는, 광출사부(233)를, 화상 표시 장치(200)와 분리하여, 화상 표시 장치(200)와는 다른 장소에 배치해도 되고, 수광부(234)를, 화상 표시 장치(200)와 분리하여, 화상 표시 장치(200)와는 다른 장소에 배치해도 된다.
단, 수광부(234)는, 어떤 형태로든, 관찰자(106)의 눈동자(107)가 보이는(즉, 직접적으로 보이거나 간접적으로 보이는) 위치에 배치되어 있는 것이 중요하다. 즉, 제2 위치 검출 장치(232)와 광학 장치(240)와 관찰자(106)의 눈동자(107)와의 위치 관계를, 제2 위치 검출 장치(232)로부터 관찰자(106)의 눈동자(107)를 검출할 수 있는 위치 관계로 하는 것이 중요하다. 또한, 제2 위치 검출 장치(232)로부터 관찰자(106)의 눈동자(107)를 검출할 수 있도록, 제2 위치 검출 장치(232)에 광학적 특성을 주는 것도 중요하다.
전술한 바와 같이, 광출사부(233)로부터 출사된 적외선은, 광학 장치(240)의 집광 특성의 영향을 받지 않는 구성, 또는, 광학 장치(240)의 집광 특성의 영향을 거의 받지 않는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 구체적으로는, 광출사부(233)로부터 출사된 적외선은, 광학 장치(240)의 회절 특성의 영향을 받는 한편, 광학 장치(240)의 집광 특성의 영향을 받지 않는다. 또는, 광출사부(233)로부터 출사된 적외선은, 광학 장치(240)을 구성하는 집광 부재(243)에 의해 집광되지 않거나, 또는, 집광되더라도 약간인 구성으로 하는 것이 바람직하다. 광학 장치(240)는, 화상 형성 장치(210)로부터 출사되는 가시광을 집광하여 관찰자(106)의 망막에 화상을 결상시키는 한편, 광출사부(233)로부터 출사된 적외선은 광학 장치(240)에 의해 집광되지는 않는다. 광출사부(233)로부터 출사된 적외선은, 화상과 간섭하지 않고, 관찰자(106)의 눈동자(107)의 반사율이 높은 파장대를 가진다.
또한, 광학 장치로서 일반적인 광학 유리로 제작된 렌즈 부재를 사용한 경우, 파장 선택성이 없고, 모든 가시광이 집광되어, 관찰자(106)의 망막에 도달하기 때문에, 관찰자(106)는 투영된 화상 밖에 관찰할 수 없고, 외경을 관찰할 수는 없다. 또한, 제2 위치 검출 장치(232)로부터 광학 장치를 통해 관찰자(106)의 눈동자(107)을 검출할 수 없어, 제2 위치 검출 장치(232)의 배치 위치에 큰 제약을 받는다.
재귀성 반사 마커(241)는, 입사광과 반사광이 같은 방향이 되도록 제작된 광반사 부품으로, 이 특성을 이용함으로써, 원리적으로는, 관찰자(106)가 크게 움직이더라도 반드시 제1 위치 검출 장치(231)로 반사광이 되돌아온다. 그 결과, 제1 위치 검출 장치(231)와 재귀성 반사 마커(241)의 상대 위치 관계에 의존하지 않고, 재귀성 반사 마커(241)의 위치를 검출할 수 있다. 재귀성 반사 마커(241)는, 프레임(140)에 대하여 미채색인 것이 바람직하다.
화상 형성 장치(210)는, 실시예 5에 있어서 설명한 광원(153A)과 마찬가지의 광원을 구비하고 있다. 전송 광학 장치(220)는 가동 미러로 이루어진다. 관찰자(106)를 기준으로 하여 수평 방향(X축 방향), 수직 방향(Y축 방향)으로 했을 때, 가동 미러는, 화상 형성 장치(210)로부터 입사된 화상을 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시킨다. 전송 광학 장치(220)로서, 예를 들면, 2차원 방향으로 회동 가능한 미러 또는 MEMS 미러를 들 수 있고, 3축에 대하여 가동인 가동 미러로 구성할 수 있다.
파장 영역과, 회절 기능 및 집광 기능이 작용할 필요가 있는 지의 여부를, 표 1에 정리하였다. 이와 같은 광학적 기능을 광학 장치(240)에 부여함으로써, 화상 형성 장치(210)의 설치 자유도가 향상되고, 또한, 관찰자(106)는 화상과 외계의 실상을 중첩시켜 관찰하는 것이 가능해지고, 동시에, 제2 위치 검출 장치(232)에 의해, 광학 장치(240)를 통하여 관찰자(106)의 눈동자(107)를 검출하는 것이 가능해진다.
<표 1>
Figure pct00001
실시예 6의 표시 장치에 있어서는, 제1 위치 검출 장치(231)에 의해 검출된 광학 장치(240)의 위치 정보, 및, 제2 위치 검출 장치(232)에 의해 검출된 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치 정보에 기초하여, 전송 광학 장치 제어 장치(230)는, 화상 형성 장치(210)로부터 입사된 화상이 광학 장치(240)에 도달하도록 전송 광학 장치(220)를 제어하는데, 화상 형성 장치(210)로부터 입사된 화상의 전부가 광학 장치(240)에 도달하도록 전송 광학 장치(220)를 제어하는 형태로 할 수도 있고, 화상 형성 장치(210)로부터 입사된 화상의 일부가 광학 장치(240)에 도달하도록 전송 광학 장치(220)을 제어하는 형태로 할 수도 있다.
제1 위치 검출 장치(231)에서 취득한 화상(재귀성 반사 마커(241)의 위치 정보) 및 제2 위치 검출 장치(232)에서 취득한 화상(관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치 정보)에 기초하여, 전송 광학 장치(220) 및 화상 형성 장치(210)의 제어를 도 19B에 나타낸다.
즉, 먼저, 제1 위치 검출 장치(231) 및 제2 위치 검출 장치(232)를 구성하는 광출사부(233)에 의해, 관찰자(106)의 두부 주변에 적외선을 조사한다. 그리고, 재귀성 반사 마커(241) 및 관찰자(106)의 눈동자(107)에서 반사된 적외선을 포함하는 화상을 수광부(적외선 카메라)(234)에서 받아들인다.
이어서, 얻어진 신호와 노이즈를 패턴 인식이나 형상 인식 등의 수법에 기초하여 선별하여, 재귀성 반사 마커(241)의 위치 검출, 위치의 특정을 행하고, 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치 검출, 위치의 특정을 행한다. 눈동자(107)의 위치 검출 방법은 시선 검출 기술로서 널리 알려져 있으며, 눈동자(107)의 적외선 반사율이 높은 것을 이용하여 반사 에리어의 중심이나 미분 화상의 경계로부터 구하는 것이 가능하다. 광출사부(233)의 구동 회로(도시하지 않음)에 변조 기능을 탑재하여(구체적으로는, 예를 들면, 광출사부(233)로부터 펄스 형상의 적외선을 출사하여), 화상 인식에 이용해도 된다.
그리고, 광학 장치(240)의 위치를 제1 위치 검출 장치(231)로 검출하고, 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치를 제2 위치 검출 장치(232)로 검출한다. 그리고, 이들 2개의 검출 결과에 기초하여 광학 장치(240)와 관찰자(106)의 눈동자(107)와의 위치 관계가 변화하더라도 화상이 관찰자(106)의 망막에 결상되도록, 전송 광학 장치 제어 장치(230)는 전송 광학 장치(222)의 기울기를 제어한다. 전송 광학 장치 제어 장치(230)는, 주지의 구성, 구조를 가진다.
이와 같이, 제1 위치 검출 장치(231)에 의해 광학 장치(240)의 위치를 검출하고 특정하는 한편, 제2 위치 검출 장치(232)에 의해 관찰자(106)의 눈동자(107)의 위치를 검출하고 특정한다. 이들은, 어느 쪽을 먼저 행하여도 되고, 동시에 행하여도 된다.
상술한 바와 같이, 실시예 6의 표시 장치에 있어서, 광학 장치(240)와 화상 형성 장치(210)는 상대적으로 이동 가능한 형태로 할 수 있다. 즉, 화상 형성 장치(210)는 관찰자(106)부터 떨어진 곳에 배치되거나, 또는, 화상 형성 장치(210)는 관찰자(106)의 두부와는 떨어진 관찰자(106)의 부위에 배치되어 있다. 후자의 경우, 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 화상 형성 장치(210)는, 관찰자(106)의 손목 등의 관찰자(106)의 두부와는 떨어진 부위에 웨어러블 디바이스로서 장착된다. 또는, 화상 형성 장치(210)는, 컴퓨터에 배치되거나, 또는, 컴퓨터에 접속된 상태로 배치되어 있다. 또는, 광학 장치(240)는 관찰자(106)부터 떨어진 곳에 배치되는 형태, 즉, 광학 장치(240)는 관찰자(106)에 장착되지 않은 형태로 할 수 있다. 이와 같은 형태에 대해서는, 실시예 7에서 설명한다.
실시예 6의 표시 장치의 사용예를 이하에 예시한다.
(A) 차량이나 항공기의 좌석 등받이의 배면에, 승객용의 화상 형성 장치 등이 장착되어 있는 예
(B) 극장 등의 좌석 등받이의 배면에, 관객자용의 화상 형성 장치 등이 장착되어 있는 예
(C) 차량이나 항공기, 자동차, 오토바이, 자전거 등에, 운전자 등에 적합한 화상 형성 장치 등이 장착되어 있는 예
(D) 컴퓨터, 휴대 전화기, 스마트워치 등에 있어서 사용되는 모니터의 대체로서 사용되는 예
(E) 금융 기관에 있어서의 현금 자동 입출금기에서 사용되는 디스플레이의 대체로서 사용되는 예
(F) 점포나 사무소에서 사용되는 디스플레이나 터치 패널의 대체로서 사용되는 예
(G) 휴대 전화기나 컴퓨터의 화면을 확대하여 표시하는 예
(H) 미술관이나 유원지 등에서 사용되는 표시 플레이트 등의 대체로서 사용되는 예
(I) 커피숍이나 카페 등의 테이블에 고객용의 화상 형성 장치 등이 장착되어 있는 예
실시예 6의 표시 장치의 일 사용예를 도 21A에 나타내는데, 도 21A는, 실시예 6의 표시 장치를 실내에서 사용하고 있는 상태의 모식도이다. 방(280)의 벽면(281)에 화상 형성 장치(210) 등이 배치되어 있다. 관찰자(106)가 방(280)의 소정의 위치에 서면, 화상 형성 장치(210)로부터의 화상이, 광학 장치(240)에 도달하고, 관찰자(106)는 광학 장치(240)를 통하여 이 화상을 관찰할 수 있다.
또는, 실시예 6의 표시 장치의 다른 일 사용예를 도 21B에 나타내는데, 실시예 6의 표시 장치를 구성하는 화상 형성 장치(210) 등을 좌석(282) 등받이의 배면에 배치하여 사용하고 있는 상태의 모식도이다. 관찰자(106)가 뒤측의 좌석(282)에 착석하면, 앞측의 좌석(282) 등받이의 배면에 배치된 화상 형성 장치(210)로부터, 관찰자(106)가 장착한 광학 장치(240)을 향하여, 화상이 출사되어, 광학 장치(240)에 도달하고, 관찰자(106)는 광학 장치(240)을 통하여 이 화상을 관찰할 수 있다. 보다 구체적으로는, 차량이나 항공기의 좌석 등받이의 배면에, 승객용의 화상 형성 장치(210) 등이 장착되어 있는 예나, 극장 등의 좌석 등받이의 배면에 관객용의 화상 형성 장치(210) 등이 장착되어 있는 예를 제시할 수 있다.
이와 같이, 실시예 6의 표시 장치에 있어서는, 광학 장치(240)와 공간적으로 분리하여 배치된 화상 형성 장치(210)와 제1 위치 검출 장치(231) 및 제2 위치 검출 장치(232)가 구비되어 있다. 그리고, 화상 표시 장치(200)에 구비된 전송 광학 장치 제어 장치(230)에 의해 전송 광학 장치(220)를 제어하므로, 관찰자(106)에게 부담을 강요하지 않고, 화상을 관찰자(106)의 눈동자(107)에 확실하게 도달시키는 것이 가능해진다.
화상 형성 장치(210)는 관찰자(106)보다 전방에 배치되어 있는 형태로 할 수 있다. 또한, 화상 형성 장치(210)는, 관찰자(106)보다 전방에 배치되어 있으면, 전송 광학 장치(220)나 광학 장치(240)의 사양에 의존하지만, 관찰자(106)의 두부보다 높은 곳에 위치하고 있어도 되고, 관찰자(106)의 두부와 같은 레벨에 위치하고 있어도 되며, 관찰자(106)의 두부보다 낮은 곳에 위치하고 있어도 되고, 관찰자(106)에 대하여 비스듬히 위치하고 있어도 된다.
이상과 같이, 화상 형성 장치(210)에서 생성된 화상은, 평행광(또는, 거의 평행광)의 상태로 전송 광학 장치(220)에 입사하고, 전송 광학 장치(220)에 의해 반사된 후, 광학 장치(240)로 향하는 광속으로 된다. 광학 장치(240)는, 관찰자(106)의 눈동자(107)가 광학 장치(240)의 초점(초점 거리(f0))의 위치에 위치하도록 배치되어 있고, 투영된 광속이 광학 장치(240)에서 집광되어, 관찰자(106)의 동공(107)을 통과함으로써 망막에 직접 묘화되어, 관찰자(106)는 화상을 인식할 수 있다.
실시예 6의 표시 장치에 있어서는, 광학 장치(240)와 공간적으로 분리하여 배치된 화상 표시 장치(200)와 제1 위치 검출 장치(231) 및 제2 위치 검출 장치(232)가 구비되어 있고, 화상 표시 장치(200)에 구비된 전송 광학 장치 제어 장치(230)에 의해 전송 광학 장치(220)를 제어하므로, 또한, 관찰자(106)에 장착되는 광학 장치(240)는 매우 간소한 구조이며, 구동부가 없기 때문에 구동을 위한 전지 등이 불필요하여, 광학 장치(240)의 소형 경량화를 용이하게 달성할 수 있다. 그리고, 광학 장치(240)의 질량이나 크기의 증가 등, 관찰자(106)에게 부담이 강요되는 구조가 아니라, 관찰자(106)에게 부담을 강요하지 않고, 화상을 관찰자(106)의 눈동자(107)에 확실하게 도달시킬 수 있다.
실시예 6의 표시 장치에 있어서, 회절 부재 및 집광 부재의 배치의 변형예를 나타내는 모식도를 도 22에 나타낸다. 이 실시예 6의 표시 장치의 변형예에 있어서, 광학 장치는, 회절 격자(242')를 구비하고 있으며, 나아가, 광입사 측에 집광 부재(243')를 구비하고 있다. 또한, 회절 격자(242')와 관찰자(106)의 눈동자(107)와의 사이에 집광 부재(243')를 구비하고 있어도 된다. 그리고, 이에 의해, 광학 장치(240)의 초점이 복수 존재하는 것과 등가의 구조가 얻어진다. 즉, 가령, 전송 광학 장치(220)로부터 출사된 화상이, 여러 가지 이유에 의해, 관찰자(106)의 눈동자(107)에 도달하지 않게 된 경우라도, 회절 격자(242')의 0차의 회절광이 아닌, 예를 들면, 1차의 회절광, -1차의 회절광 등이 관찰자(106)의 눈동자(107)에 도달함으로써, 관찰자(106) 입장에서 한층 러버스트(robust)한 계를 실현할 수 있다. 즉, 관찰자(106)에 대한 부담을 줄이면서도, 한층 러버스트한 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한, 복수의 초점을 준비할 수 있으므로, 관찰자(106)가 화상을 관찰할 수 있는 범위를 확대할 수 있다.
회절 격자(242')에 의해, 수평 방향으로 3개의 화상으로 나누는 형태, 수직 방향으로 3개의 화상으로 나누는 형태, 수평 방향으로 3개의 화상, 수직 방향으로 3개의 화상으로 십자로 화상을 나누는 형태(중심 광 진로를 포함하는 하나의 화상은 중복되므로, 합계 5개의 화상으로 나누는 형태), 수평 방향으로 2개의 화상, 수직 방향으로 2개의 화상으로, 화상을 2×2=4로 나누는 형태, 수평 방향으로 3개의 화상, 수직 방향으로 3개의 화상으로, 화상을 3×3=9로 나누는 형태를 예시할 수 있다.
관찰자(106)를 잃어버렸을 경우, 전송 광학 장치(220)를 어느 방향을 향해야 하는지가 불분명해지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에 대처하기 위해서는, 절대 좌표 인식용으로서, 관찰자(106)를 검출하기 위한 별도의 카메라를 배치하면 된다. 이와 같은 카메라는 해상도나 촬영 속도에 대해 높은 성능을 필요로 하지 않기 때문에, 비교적 저렴한 카메라를 사용할 수 있다. 또는, 전송 광학 장치(220)의 제어 방법에 추적 모드와 수색 모드의 2종류를 탑재시켜, 관찰자(106)의 위치가 불분명할 때에는 수색 모드로 하여, 전송 광학 장치(220)의 가동 범위 내를 2차원 주사함으로써 관찰자(106)를 수색하고, 관찰자(106)의 위치를 특정한 후, 추적 모드로 전환하여, 전송 광학 장치(220)의 제어를 행해도 된다.
광출사부를, 전송 광학 장치의 계외에 배치하여, 관찰자(106)의 두부 전체를 비추어도 되고, 도시하지 않지만, 화상 형성 장치로부터 출사된 광속과, 광출사부로부터 출사된 광속을, 하프 미러로 합성하여, 전송 광학 장치에 입사시켜, 광학 장치를 향해 출사시켜도 된다. 또는, 화상 형성 장치 내에 검출광용의 광출사부를 준비하고, 전송 광학 장치에 입사시켜, 광학 장치를 향하여 출사시키는 구조로 할 수도 있다.
실시예 7
실시예 7의 표시 장치는, 표시 장치 전체를 관찰자와는 다른 곳에 배치하고, 나아가, 화상 형성 장치 및 제어부와 광학 장치를 다른 장소에 배치하여, 광학 장치에 표시된 화상을 관찰자가 관찰하는 형식의 표시 장치이다. 실시예 7의 표시 장치의 개념도를 도 23A 및 도 23B에 나타낸다.
개념도를 도 23A에 나타낸 바와 같이, 실시예 7의 표시 장치에 있어서는, 광학 장치(340)와 화상 형성 장치(210)는 상대적으로 이동 가능하며(즉, 화상 형성 장치(210)는, 관찰자(106)부터 떨어진 곳에 배치됨), 나아가, 광학 장치(340)는 관찰자(106)부터 떨어진 곳에 배치된다. 즉, 광학 장치(340)는 관찰자(106)에 장착되지 않고 있다. 광학 장치(340)는, 거치형이며, 보유지지부재(341)에 의해 보유지지되고, 또는, 보유지지부재(341)와 일체로 보유지지부재(341)에 내장되어 있다. 휴대 시에는 보유지지부재(341) 및 광학 장치(340)를 접어서 수납하고, 표시 장치 사용 시에, 광학 장치(340)를 조립한다. 전송 광학 장치(220)와 광학 장치(340)는, 조립 시에 위치 조정을 행하면 되고, 사용 중, 위치 관계는 변하지 않는다. 화상 형성 장치(210)로부터 출사된 화상은, 광학 장치(340)을 통하여 관찰자(106)의 눈동자(107)에 도달한다. 이와 같은 실시예 7의 표시 장치로서, 망막 투영형 미니 모니터를 들 수 있다. 광학 장치(340)는, 실시예 6에서 설명한 광학 장치(240)와 마찬가지의 구성, 구조를 가진다.
또는, 개념도를 도 23B에 나타낸 바와 같이, 거치형 광학 장치(340)는, 박물관이나 미술관, 전망대, 수족관 등의 유리창(342)이나 전시창, 자동차용의 앞유리, 풀페이스 헬멧이나 방호용의 페이스 마스크 등에 내장되어 있다. 이 경우에도, 전송 광학 장치(220)와 광학 장치(340)의 위치가 변화하지는 않고, 화상 형성 장치(210)로부터 출사된 화상은, 광학 장치(340)을 통하여 관찰자(106)의 눈동자(107)에 도달한다.
실시예 7의 표시 장치에 있어서, 화상 표시 장치가 외부의 설비 등에 배치되어 있는 예로서,
(A) 차량이나 항공기의 좌석 등받이의 배면에, 승객용의 화상 표시 장치가 장착되어 있는 예
(B) 극장 등의 좌석 등받이의 배면에, 관객용의 화상 표시 장치가 장착되어 있는 예
(C) 차량이나 항공기, 자동차, 오토바이, 자전거 등에, 운전자 등에 적합한 화상 표시 장치가 장착되어 있는 예
(D) 컴퓨터, 휴대전화기, 스마트워치 등에서 사용되는 모니터의 대체로서 사용되는 예
(E) 금융 기관에 있어서의 현금 자동 입출금기에서 사용되는 디스플레이나 터치 패널의 대체로서 사용되는 예
(F) 점포나 사무소에서 사용되는 디스플레이나 터치 패널의 대체로서 사용되는 예
(G) 휴대 전화기나 컴퓨터의 화면을 확대하여 표시하는 예
(H) 미술관이나 유원지 등에서 사용되는 표시 플레이트 등의 대체로서 사용되는 예
(I) 커피숍이나 카페 등의 테이블에 고객용의 화상 표시 장치가 장착되어 있는 예
실시예 8
실시예 8은, 실시예 7의 변형이다. 모식적인 단면도를 도 24에 나타내는 실시예 8의 표시 장치에 있어서, 화상 형성 장치(410)는 프로젝터로 구성되어 있고, 광학 장치(420)는 원통 형상의 투명 스크린으로 구성되어 있다. 그리고, 광학 장치(420)의 정상부에는 반사 미러(430)가 배치되어 있다.
화상 형성 장치(410)을 구성하는 프로젝터로서, 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 대응한 레이저광을 스캔하여 각 화소를 표시하는 레이저 주사 방식의 컬러 프로젝터, 모바일 프로젝터(피코 프로젝터)나 단색의 레이저광을 사용한 프로젝터 등을 들 수 있으며, 화상 표시 장치의 사이즈나 용도 등에 따라, 적절히 선택하면 된다.
화상 형성 장치(410)는, 화상을, 관찰자(106)와 대향하는 광학 장치(420)의 영역(421)에 반사 미러(430)를 통하여 투영한다. 또는, 화상 형성 장치(410)는, 화상을, 광학 장치(420)의 영역(421)에 반사 미러(430)를 통하여 투영하고, 배경 화상을, 광학 장치(420)의 영역(421)과는 반대측에 위치하는 광학 장치(420)의 영역(422)에 반사 미러(430)를 통하여 투영한다. 또한, 화상을, 도 23에 있어서, 화상을 형성하는 광속을 참조 부호 「L1」로 나타내고, 배경 화상을 형성하는 광속을 참조 부호 「L2」로 나타낸다. 화상 형성 장치(410)는, 원통 형상의 대좌(440)의 대략 중앙부에, 상방을 향하여 설치되어 있다. 화상 형성 장치(410)는, 상하 방향으로 연장되는 광축(O)를 기준으로 하여, 화상 또는 화상 및 배경 화상을 출사한다.
광학 장치(420)를 구성하는 원통 형상의 투명 스크린은, 구체적으로는, 원통 형상의 투과형 홀로그램으로 이루어진 홀로그램 스크린으로 구성되어 있다. 투과형 홀로그램은, 예를 들면, 확산판에 의한 확산광의 간섭호가 기록되어 있으며, 입사한 광을 확산하는 확산 기능을 가진다. 단, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 확산 기능을 가지지 않는 투과형 홀로그램의 외주 측에 입사하는 광을 확산하는 광확산층 등이 적층된 구조로 할 수도 있다. 홀로그램 스크린의 내측에 입사한 화상은, 홀로그램 스크린에 의해 여러 방향으로 확산(산란)되어, 홀로그램 스크린의 외측을 향하여 출사된다. 홀로그램 스크린을 구성하는 투과형 홀로그램의 재질 등은 한정되지 않고, 임의의 감광 재료 등을 사용할 수 있다. 그 밖에, 투과형 홀로그램으로서 기능하는 임의의 홀로그래피 광학 소자(HOE: Holographic Optical Element)를, 적절히 사용할 수도 있다. 또한, 홀로그램 스크린을 노광에 의해 제작하는 방법도 한정되지 않고, 물체광 및 참조광의 파장이나 출사 방향 등에 관하여 임의로 설정할 수 있다. 또는, 투명 스크린으로서, 예를 들면, 미립자 등의 산란체, 프레넬 렌즈, 마이크로 렌즈 등을 사용하여 광을 확산하는 스크린 등을 들 수도 있다. 또한, 유기 EL(OLE: Organic Electro-Luminescence)을 사용한 투명 OELD 등의 투명 디스플레이에 의해, 투명 스크린을 구성해도 된다. 또는, 화상을 확산 가능한 임의의 필름이나 막 등으로 투명 스크린을 구성할 수도 있다. 홀로그램 스크린을 노광할 때, 참조광의 조사 각도를 일정하게 하여 간섭호를 구성하는 것이 가능하다. 이와 같은 모노슬란트한 홀로그램 스크린에서는, 참조광의 조사 각도와 같은 입사 각도로 화상을 입사시킴으로써, 높은 회절 효율을 실현하는 것이 가능하다. 예를 들면, 반사 미러(430)의 광반사면(431)에 의해 제어되는 화상의 홀로그램 스크린에의 입사 각도에 맞추어, 참조광의 조사 각도가 설정된 모노슬란트한 투과형 홀로그램 스크린을 사용함으로써, 매우 고휘도의 홀로그램 스크린을 실현하는 것이 가능해진다.
반사 미러(430)는, 화상 형성 장치(410)로부터 출사된 출사광(화상이나 배경 화상)을 반사하는 광반사면(431)을 가진다. 반사 미러(430)는, 광반사면(431)이 화상 형성 장치(410)와 대향하도록, 광축(O)를 기준으로 하여 배치되어 있고, 광반사면(431)은, 광축(O)를 중심으로 하여 회전한 형상을 가진다. 구체적으로는, 광반사면(431)은, 포물선의 일부를 잘라낸 곡선을 광축(O)를 기준으로 하여 회전한 회전면으로 구성되어 있다. 광반사면(431)은, 포물선의 오목 형상인 측(포물선의 초점 측)이 광을 반사하는 측이 되도록 구성되어 있다. 포물선의 축과 광축(O)은 다르다. 반사 미러(430)를 구성하는 재료로서, 아크릴계 수지 등의 수지, 유리, 금속이나 합금 등의 임의의 재료를 들 수 있다. 또한, 반사 미러(430)의 광반사면(431)에는, 예를 들면, 알루미늄이나 은 등의 박막을 사용한 고반사율 코팅 등이 실시되어 있어도 되고, 이에 의해 광반사면(431)에 입사한 광을 높은 효율로 반사할 수 있다.
화상 형성 장치(410)로부터 상방을 향해 출사된 출사광(화상이나 배경 화상)은, 반사 미러(430)의 광반사면(431)에 의해, 투명한 원통 형상의 광학 장치(420)의 측면을 향해 반사된다. 광반사면(431)은 포물선 형상의 광반사면을 가지므로, 광반사면(431)에 의해 반사된 출사광에 있어서는, 광학 장치(420)를 구성하는 원통 형상의 투명 스크린의 내측 측면에 대한 입사 각도가 대략 일정하게 된다. 즉, 반사 미러(430)에 의해, 출사광의 원통 형상의 광학 장치(420)에 대한 입사 각도는 대략 일정하게 제어된다. 그리고, 이에 의해, 홀로그램 스크린의 입사 각도 선택성에 의한 화상 얼룩 등을 충분히 억제하는 것이 가능해지고, 그 결과, 홀로그램 스크린을 사용한 투명 스크린에 고품질의 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 화상 신호 등을 보정할 필요가 없어지기 때문에, 본래의 조사 강도로 화상을 투영하는 것이 가능해지고, 이에 따라, 밝은 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 즉, 화상의 시인성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상방에 배치된 반사 미러(430)에 의해 하방을 향해 반사된 화상이나 배경 화상이 투명 스크린에 입사한다. 따라서, 화상이나 배경 화상의 입사 각도에 맞추어 투과형 홀로그램 스크린을 구성한 경우, 투명 스크린의 표시면에 입사하는 외광 등은 투명 스크린을 그대로 투과하게 된다. 이에 의해, 예를 들면, 투명 스크린의 표시면에 조명 등의 밝은 빛이 비치는 것과 같은 현상을 충분히 억제하는 것이 가능해지고, 그 결과, 외광 등에 의한 투명 스크린에 표시되는 화상에의 영향을 저감하는 것이 가능해져, 충분히 고품질의 화상 표시를 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 검출 카메라(도시하지 않음)를 배치하여, 관찰자(106)의 시점 위치를 검출해도 된다. 검출 카메라는, 화상을 관찰하기 위한 관찰 범위의 전체를 촬영 가능하도록, 위치나 화각이 설정되어 있는 것이 바람직하다. 검출 카메라는, 관찰 범위 내의 임의의 위치에 있는 관찰자(106)의 얼굴을 촬영 가능하다. 검출 카메라는, 예를 들면, 대좌(440)에 설치되어 있어도 되고, 상방의 임의의 위치에 설치되어 있어도 된다. 또한, 복수의 검출 카메라가 설치되어 있어도 된다. 그리고, 시점 위치에 기초하여, 제어부는, 광학 장치(420)에 있어서의 화상의 표시 위치를 제어할 수 있다.
경우에 따라서는, 반사 미러(430)를 생략하고, 화상 형성 장치(410)는, 화상을 관찰자(106)와 대향하는 광학 장치(420)의 영역(421)에 직접 투영하고, 배경 화상을 관찰자(106)와 대향하는 광학 장치(420)의 영역(422)에 직접 투영할 수도 있다. 또한, 반사 미러(430)의 광반사면(431)을, 포물선 형상의 회전면이 아니라, 원추형의 측면으로 할 수도 있다.
이상, 본 개시의 표시 장치를 바람직한 실시예에 기초하여 설명했으나, 본 개시의 표시 장치는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 표시 장치의 구성, 구조, 화상 표시 장치, 화상 형성 장치, 광학 장치, 접안 광학 장치 또는 전송 광학 장치의 구성, 구조는, 적절히 변경할 수 있다.
흑표시 엣지부에 인접한 화상의 부분(이하, 편의상, 『인접 화상 부분』이라고 부름)의 색(예를 들면, 적색)과 보색의 관계에 있는 색(녹색)을 인접 화상 부분에 주어, 흑표시 엣지부와 인접 화상 부분의 사이의 경계를 강조해도 된다. 또한, 흑표시 엣지부의 모두에 대해, 실시예에서 설명한 각종 처리를 행해도 되고, 흑표시 엣지부의 일부에 대해, 실시예에서 설명한 각종 처리를 행해도 된다. 또한, 화상 형성 장치로부터 출사된 화상이, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 먼 곳에 표시되는 경우, 제어부는 휘도 증가 처리를 행할 때의 휘도 변화분을 적게 하고, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가까운 곳에 표시되는 경우, 제어부는 휘도 증가 처리를 행할 때의 휘도 변화분을 많이 하는 등의 처리를 행해도 된다. 즉, 화상에 관한 깊이 정보에 기초하여, 제어부는 휘도 증가 처리를 행할 때의 휘도 변화분의 제어를 행해도 된다.
실시예 6∼실시예 8에 있어서, 예를 들면, 표시 장치로부터 보아, 관찰자가 부적절한 장소에 있는 경우, 관찰자를 적절한 장소로 유도하는 음성 또는 화상·영상에 의한 안내를 표시 장치는 행해도 된다. 표시 장치는 복수의 화상 형성 장치를 구비하고 있어도 된다. 즉, 표시 장치는, 화상을 출사하는 위치가 다른 화상 형성 장치를 복수 구비하고 있고, 이들 복수의 화상 형성 장치로부터 같은 화상을 사출하여, 하나의 접안 광학 장치에서 이들 복수의 화상 중 하나의 화상을 수취하는 구성으로 할 수도 있다. 그리고, 이에 의해, 화상 형성 장치와 관찰자의 상대적인 위치 관계의 자유도를 높게 할 수 있다. 즉, 예를 들면, 관찰자가 소정의 위치에 위치하면, 화상 형성 장치로부터의 화상이 접안 광학 장치에 도달하고, 관찰자는 접안 광학 장치를 통하여 이 화상을 관찰할 수 있는데, 이 소정의 위치의 확대를 도모할 수 있다.
또한, 예를 들면, 도광판에 표면 릴리프형 홀로그램(US2004/0062505A1 참조)을 배치해도 되고, 회절 격자 부재로서, US9,513,480B2(US2016/0231568A1)에 개시된 표면 릴리프형 회절 격자 부재를 사용할 수도 있다. 제1 편향 수단 및 제2 편향 수단 중 어느 일방을 반사형 회절 격자 부재로 구성하고, 타방을 투과형 회절 격자 부재로 구성하는 형태로 할 수도 있다. 또는, 회절 격자 부재를, 반사형 블레이즈드 회절 격자 부재로 할 수도 있고, 일본특허공개 2014-132328호 공보에 개시된 고분자 분산 액정(PDLC) 혼합체로 홀로그램 회절 격자를 구성할 수도 있다.
화상 형성 장치는, 단색(예를 들면, 녹색)의 화상을 표시하는 표시 장치여도 되고, 컬러 화상을 표시할 수도 있다. 후자의 경우, 광원을, 예를 들면, 적색, 녹색, 청색의 각각을 출사하는 광원으로 구성하면 된다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자의 각각으로부터 출사된 적색광, 녹색광 및 청색광을 라이트 파이프를 사용하여 혼색, 휘도 균일화를 행함으로써 백색광을 얻으면 된다.
또한, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
[A01] 《표시 장치: 제1 양태》
화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비하고 있고,
제어부는, 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
[A02] 외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치를 더 구비하고 있으며,
조도 측정 장치의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부는, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [A01]에 기재된 표시 장치.
[A03] 제어부는, 화상에 반전 처리를 실시하고, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 [A01] 또는 [A02]에 기재된 표시 장치.
[A04] 제어부는, 화상에 반전 처리를 실시하고, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 블러링 처리를 실시하고, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 [A01] 또는 [A02]에 기재된 표시 장치.
[A05] 관찰자의 시선 정보를 취득하는 시선 정보 취득부를 더 구비하고,
제어부는, 관찰자의 주시점 및 그 근방에 포함되는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [A01] 내지 [A04] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[A06] 화상의 정보에는 투과도의 정보가 포함되어 있으며,
제어부는, 투과도의 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [A01] 내지 [A05] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[A07] 화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고 있으며,
제어부는, 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [A01] 내지 [A06] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[A08] 제어부는, 흑표시 엣지부에 인접한 화상의 부분(인접 화상 부분)의 색과 보색의 관계에 있는 색을 인접 화상 부분에 주어, 흑표시 엣지부와 인접 화상 부분과의 사이의 경계를 강조하는 [A01] 내지 [A07] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[A09] 화상 형성 장치로부터 출사된 화상이, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 먼 곳에 표시되는 경우, 제어부는 휘도 증가 처리를 행할 때의 휘도 변화분을 적게 하고, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가까운 곳에 표시되는 경우, 제어부는 휘도 증가 처리를 행할 때의 휘도 변화분을 많이 하는 [A01] 내지 [A08] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[B01] 《표시 장치: 제2 양태》
화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비하고 있고,
제어부는, 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
[B02] 외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치를 더 구비하고 있으며,
조도 측정 장치의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부는, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [B01]에 기재된 표시 장치.
[B03] 화상의 정보에는 투과도의 정보가 포함되어 있으며,
제어부는, 투과도의 정보에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [B01] 또는 [B02]에 기재된 표시 장치.
[B04] 화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고 있으며,
제어부는, 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [B01] 내지 [B03] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[C01] 《표시 장치: 제3 양태》
화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비하고 있고,
제어부는, 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
[C02] 외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치를 더 구비하고 있으며,
조도 측정 장치의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부는, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [C01]에 기재된 표시 장치.
[C03] 화상의 정보에는 골격 정보(화상에 있어서의 특징점)가 포함되어 있으며,
제어부는, 화상의 정보 및 골격 정보(화상에 있어서의 특징점)에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 [C01] 또는 [C02]에 기재된 표시 장치.
[C04] 제어부는, 화상의 정보, 및, 골격 정보에 있어서의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 관한 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 [C03]에 기재된 표시 장치.
[C05] 화상의 정보에는 투과도의 정보가 포함되어 있으며,
제어부는, 투과도의 정보에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [C01] 내지 [C04] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[C06] 화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고 있으며,
제어부는, 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [C01] 내지 [C05] 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.
[D01] 《표시 장치: 제4 양태》
우안용의 화상 표시 장치, 좌안용의 화상 표시 장치, 및, 제어부를 가지고 있으며,
각 화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비하고 있고,
제어부는, 우안용의 화상 형성 장치 및 좌안용의 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하고, 또한, 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하고,
제어부는, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가장 먼 곳에 표시되는 화상의 부분을 기준으로 하여 배경 화상을 표시하는 표시 장치.
[E01] 《표시 방법: 제1 양태》
화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비한 표시 장치에 있어서의 표시 방법으로서,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부에 의해, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행하는 표시 방법.
[E02] 조도 측정 결과에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [E01]에 기재된 표시 방법.
[E03] 화상에 반전 처리를 실시하고, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 [E01] 또는 [E02]에 기재된 표시 방법.
[E04] 화상에 반전 처리를 실시하고, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 블러링 처리를 실시하고, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 [E01] 또는 [E02]에 기재된 표시 방법.
[E05] 관찰자의 주시점 및 그 근방에 포함되는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [E01] 내지 [E04] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
[E06] 투과도의 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [E01] 내지 [E05] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
[E07] 화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하고, 그 결과에 기초하여 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 [E01] 내지 [E06] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
[E08] 흑표시 엣지부에 인접한 화상의 부분(인접 화상 부분)의 색과 보색의 관계에 있는 색을 인접 화상 부분에 주어, 흑표시 엣지부와 인접 화상 부분과의 사이의 경계를 강조한 [E01] 내지 [E07] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
[E09] 화상 형성 장치로부터 출사된 화상이, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 먼 곳에 표시되는 경우, 휘도 증가 처리를 행할 때의 휘도 변화분을 적게 하고, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가까운 곳에 표시되는 경우, 휘도 증가 처리를 행할 때의 휘도 변화분을 많게 하는 [E01] 내지 [E08] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
[F01] 《표시 방법: 제2 양태》
화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비한 표시 장치에 있어서의 표시 방법으로서,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부에 의해, 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 방법.
[F02] 조도 측정 결과에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [F01]에 기재된 표시 방법.
[F03] 투과도의 정보에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [F01] 또는 [F02]에 기재된 표시 방법.
[F04] 화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하고, 그 결과에 기초하여 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [F01] 내지 [F03] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
[G01] 《표시 장치: 제3 양태》
화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
화상 표시 장치는,
화상 형성 장치, 및,
화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치,
를 구비한 표시 장치에 있어서의 표시 방법으로서,
흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부에 의해, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 방법.
[G02] 조도 측정 결과에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [G01]에 기재된 표시 방법.
[G03] 화상의 정보에는 골격 정보가 포함되어 있으며,
화상의 정보 및 골격 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 [G01] 또는 [G02]에 기재된 표시 방법.
[G04] 화상의 정보, 및, 골격 정보에 있어서의 관절(화상에 있어서의 특징점)에 관한 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 [G03]에 기재된 표시 방법.
[G05] 투과도의 정보에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [G01] 내지 [G04] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
[G06] 화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하고, 그 결과에 기초하여 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 [G01] 내지 [G05] 중 어느 한 항에 기재된 표시 방법.
100, 100R, 100L, 200, 410 화상 표시 장치
101 제어부
102 조도 측정 장치
103 시선 정보 취득부[아이 트래킹 장치(아이 트래킹 카메라)]
104 공간 주파수 측정부[예를 들면, 촬상 장치(또는 카메라)]
105 동공 직경 계측부
106 관찰자
107, 107R, 107L 관찰자의 눈
110, 110R, 110L, 210, 410 화상 형성 장치
112 케이스
120 광학 장치(접안 광학 장치)
121 도광판
122 도광판의 제1 면
123 도광판의 제2 면
131 제1 편향 수단
132 제2 편향 수단
140 프레임
140' 노즈 패드부
141 프런트부
142 경첩
143 안경다리부
144 안경귀걸이부(선단 셀, 이어피스, 이어 패드)
145 배선(신호선이나 전원선 등)
146 헤드폰부
146' 헤드폰부용 배선
147 카메라
148 장착 부재
220 전송 광학 장치
230 전송 광학 장치 제어 장치
231 제1 위치 검출 장치
232 제2 위치 검출 장치
233 광출사부
234 수광부
235 필터(적외선 투과 필터)
240 광학 장치(접안 광학 장치)
241 재귀성 반사 마커
242 회절 부재
243 집광 부재
340 광학 장치
341 보유지지부재
342 유리창
410 화상 형성 장치
420 광학 장치
421 관찰자와 대향하는 광학 장치의 영역
422 관찰자와 대향하는 광학 장치의 영역과는 반대측에 위치하는 광학 장치의 영역
430 반사 미러
431 반사 미러의 광반사면
440 대좌
R1 관찰자의 우안에서 바라본 화상 및 배경 화상의 오른쪽 끝에 대응하는 광선
R2 관찰자의 우안에서 바라본 화상 및 배경 화상의 왼쪽 끝에 대응하는 광선
L1 관찰자의 좌안에서 바라본 화상 및 배경 화상의 왼쪽 끝에 대응하는 광선
L2 관찰자의 좌안에서 바라본 화상 및 배경 화상의 왼쪽 끝에 대응하는 광선
BGR 관찰자의 우안에서 바라본 배경 화상
BGL 관찰자의 좌안에서 바라본 배경 화상
BG 관찰자의 양안에서 바라본 배경 화상
L1 화상을 형성하는 광속
L2 배경 화상을 형성하는 광속

Claims (18)

  1. 화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
    화상 표시 장치는,
    화상 형성 장치, 및,
    화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상(實像)과 중첩시켜 표시하는 광학 장치를 포함하고,
    제어부는, 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
    흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 흑표시 엣지부의 반전 처리 및 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치를 더 구비하고,
    상기　조도 측정 장치의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부는, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제어부는, 화상에 반전 처리를 실시하고, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    제어부는, 화상에 반전 처리를 실시하고, 저해상도화를 실시한 흑표시 엣지부의 화상을 얻은 후, 블러링 처리를 실시하고, 해당 흑표시 엣지부의 화상에 휘도 증가 처리가 실시된 흑표시 엣지부의 화상과 원래의 화상과의 합성 처리를 행하는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    관찰자의 시선 정보를 취득하는 시선 정보 취득부를 더 구비하고,
    제어부는, 관찰자의 주시점 및 그 근방에 포함되는 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    화상의 정보에는 투과도의 정보가 포함되어 있고,
    제어부는, 상기 투과도의 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고,
    제어부는, 상기 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여, 흑표시 엣지부의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  8. 화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
    화상 표시 장치는,
    화상 형성 장치, 및,
    화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치를 포함하고,
    제어부는, 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
    흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 화상을 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치를 더 구비하고,
    상기　조도 측정 장치의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부는, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    화상의 정보에는 투과도의 정보가 포함되어 있고,
    제어부는, 상기 투과도의 정보에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고,
    제어부는, 상기 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  12. 화상 표시 장치 및 제어부를 가지고 있으며,
    화상 표시 장치는,
    화상 형성 장치, 및,
    화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치를 포함하고,
    제어부는, 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
    흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 중첩시키는 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    외계의 조도를 측정하는 조도 측정 장치를 더 구비하고,
    상기　조도 측정 장치의 조도 측정 결과에 기초하여, 제어부는, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    화상의 정보에는 골격 정보가 포함되어 있고,
    제어부는, 화상의 정보 및 골격 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    제어부는, 화상의 정보, 및, 골격 정보에 있어서의 관절에 관한 정보에 기초하여, 흑표시 엣지부를 포함하는 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하는 표시 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    화상의 정보에는 투과도의 정보가 포함되어 있고,
    　제어부는, 상기 투과도의 정보에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    화상과 외계의 실상의 중첩 영역에 있어서의 외계의 실상의 공간 주파수를 구하는 공간 주파수 측정부를 더 구비하고,
    제어부는, 상기 공간 주파수의 측정 결과에 기초하여, 배경 화상의 휘도 증가 처리를 행하는 표시 장치.
  18. 우안용의 화상 표시 장치, 좌안용의 화상 표시 장치, 및, 제어부를 가지고 있으며,
    각 화상 표시 장치는,
    화상 형성 장치, 및,
    화상 형성 장치로부터 출사된 화상을, 관찰자의 전방에서, 외계의 실상과 중첩시켜 표시하는 광학 장치를 포함하고,
    제어부는, 우안용의 화상 형성 장치 및 좌안용의 화상 형성 장치의 작동을 제어하며,
    흑색을 표시하는 영역의 엣지부인 흑표시 엣지부가 화상에 존재하는 경우, 제어부는, 우안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하고, 또한, 좌안용의 화상 표시 장치에 있어서의 화상의 배경 부분에 배경 화상을 중첩시키는 처리를 행하고,
    제어부는, 관찰자로부터 허상 공간에 있어서 가장 먼 곳에 표시되는 화상의 부분을 기준으로 하여 배경 화상을 표시하는 표시 장치.
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