映像表示装置
【課題】電子カメラを搭載したシースルー型のＨＭＤにおいて、使用者の操作に拠ることなく、観察対象物の距離に係らず観察対象物を視認することが可能なＨＭＤを提供する。
【解決手段】頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、外界の観察対象物を撮影する撮像手段と、撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段と、トリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段と、電子ズーム手段で拡大された画像を表示するシースルー可能な表示手段と、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する表示制御手段と、観察対象物の距離を検知する距離検知手段と、を有し、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離に基づいて、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する。
【解決手段】頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、外界の観察対象物を撮影する撮像手段と、撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段と、トリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段と、電子ズーム手段で拡大された画像を表示するシースルー可能な表示手段と、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する表示制御手段と、観察対象物の距離を検知する距離検知手段と、を有し、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離に基づいて、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置に関し、特に頭部装着式映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察者の頭部や顔面に着脱自在に装着され、小型のＣＲＴや液晶表示素子等の映像表示素子から得られる映像（画像）を、接眼光学系によって観察者の眼球に直接投影させることで、恰も該映像が空中に拡大投影されているかの様な虚像の観察を可能にした頭部装着式映像表示装置、すなわちＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている。
【０００３】
ＨＭＤは、映画やビデオ等のコンテンツ画像の観賞用や、産業機器若しくは医療機器等の遠隔操作用としての表示装置として利用され、その用途は多岐に渡っている。
【０００４】
また、このＨＭＤには従来より、コンテンツ画像や、操作者の操作用の各種情報をＨＭＤの画像表示部を通して入射する外界光による自然画像に重ね合わせて表示する所謂シースルー型のものと、外界光の入射を一切遮断して電子カメラ等によって撮影され加工された撮影画像を表示する遮蔽型のものとがある。
【０００５】
遮蔽型のＨＭＤでは、コンテンツ画像や、操作者に提供する各種情報を電子カメラ等によって撮影された撮影画像に重ね合わせて表示する機能の他に、外界情景を撮影した撮影画像を種々に加工して表示する機能も発表されている。そして最近では、この様な機能を用いて、ＨＭＤを視覚補助装置として使用する方法が提案されている。
【０００６】
例えば、外界をシースルー可能なＨＭＤにおいて、望遠鏡を有した電子カメラを備え、電子カメラで撮影された外界情景の拡大画像を画像表示部に表示することにより、スポーツ観戦や自然観察等の野外活動において、望遠鏡を携帯することなく、ＨＭＤ単体で望遠鏡と同じ様に所望の倍率で外界情景を観察することができ、また、観察対象物までの距離を測定する測距手段を備え、測距手段によって測定された観察対象物までの距離情報や、望遠鏡の撮影倍率等の付加情報を電子カメラによって撮影された画像に重ね合わせて表示することにより、観察対象物に係る情報を得ることができる様にした、技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３３１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この様に、ＨＭＤを視覚補助装置として使用する方法がこれまでも種々検討されてきた。
【０００８】
特許文献１に開示されているＨＭＤは、望遠鏡を有した電子カメラで撮影された外界情景の拡大画像を画像表示部に表示することにより、望遠鏡を携帯することなく、ＨＭＤ単体で望遠鏡と同じ様に所望の倍率で外界情景を観察できる様にしている。また、観察対象物までの距離を測定する測距手段を備え、測距手段によって測定された観察対象物までの距離情報や、望遠鏡の撮影倍率等の付加情報を電子カメラによって撮影された画像に重ね合わせて表示する様にしている。しかしながら、撮影倍率は使用者の操作によって調整されるものであり、また、測距手段によって得られた距離情報は表示されるのみである。すなわち、撮影倍率を使用者の操作に拠らず観察対象物の距離に連動させて調整するという思想を示唆するものではない。また、特許文献１に開示されているＨＭＤにおいては、遠方の観察対象物は拡大画像が表示されることにより視認することができる様になる。しかしながら、老眼の進んだ人が、例えば、書物等の小さい文字を視認する為に、顔を書物に近づけるとピントが合わず視認することが困難なるといった、近距離側における問題に対する視覚補正を行う技術を示唆するものでもない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、電子カメラを搭載したシースルー型のＨＭＤにおいて、使用者の操作に拠ることなく、観察対象物の距離に係らず観察対象物を視認することが可能なＨＭＤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の１乃至９のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
【００１１】
１．頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、
外界の観察対象物を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段と、
前記トリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段と、
前記電子ズーム手段で拡大された画像を表示するシースルー可能な表示手段と、
前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御する表示制御手段と、
前記観察対象物の距離を検知する距離検知手段と、を有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする映像表示装置。
【００１２】
２．前記撮像手段は、ズームレンズを有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記ズームレンズのズーム倍率を設定することを特徴とする前記１に記載の映像表示装置。
【００１３】
３．前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、予め設定した第一の基準距離より近い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする前記１または２に記載の映像表示装置。
【００１４】
４．前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、前記第一の基準距離よりも遠い距離に予め設定した第二の基準距離より遠い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１５】
５．前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを設定する距離設定手段を有することを特徴とする前記１乃至４のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１６】
６．前記観察対象物の明るさを検知する輝度検知手段を有し、
前記表示制御手段は、前記輝度検知手段が検知した明るさに基づいて、前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを補正することを特徴とする前記１乃至５のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１７】
７．外界から前記表示手段への入射光を遮光する遮光手段を有し、
前記表示制御手段は、前記遮光手段の作動を制御するものであって、
前記表示手段に画像が表示される場合、
前記表示制御手段は、外界から前記表示手段への入射光が遮光される様に前記遮光手段の作動を制御することを特徴とする前記１乃至６のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１８】
８．前記撮像手段で撮影された画像において、文字を検知する文字検知手段と、
画像のコントラストを反転するネガ／ポジ反転手段と、を有し、
前記表示制御手段は、ネガ／ポジ反転手段の作動を制御するものであって、
前記文字検知手段が、文字を検知した場合、
前記表示制御手段は、前記撮像手段で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする様に前記ネガ／ポジ反転手段の作動を制御することを特徴とする前記１乃至７のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１９】
９．前記文字検知手段は、文字の大きさを検知するものであって、
前記表示制御手段は、前記文字検知手段が検知した文字の大きさに基づいて、前記電子ズーム手段の最大拡大倍率を設定することを特徴とする前記１乃至８のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置において、表示制御手段は、観察対象物の距離を検知する距離検知手段が検知した距離に基づいて、撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段、及びトリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段の作動を制御する様にした。すなわち、撮像手段によって撮影された画像のトリミング領域やトリミングされた画像の拡大倍率を観察対象物の距離に応じて、変化させることができる様になる。例えば、書物等の小さい文字を視認する為に、顔を書物に近づけるとピントが合わず視認することが困難になる老眼の進んだ使用者に対しては、書物の距離に応じて、使用者が視認し易い大きさの画像に拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者は操作に拠ることなく、小さな文字が拡大されて大きく表示されることにより容易に視認することができる。また、使用者の視線中心と撮像装置の光軸との位置のずれにより発生するパララックスに対しては、書物の距離に応じて、使用者の視線中心に撮像装置の光軸が仮想的に一致する様に撮像手段によって撮影された画像をトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。一方、書物が顔から遠ざかるとピントが合わず視認することが困難になる近視の進んだ使用者に対しても、前述の老眼の進んだ使用者の場合と同様にして、書物の距離に応じて、使用者が視認し易い大きさの画像に拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者は操作に拠ることなく、小さな文字が拡大されて大きく表示されることにより容易に視認することができる。
【００２１】
また、撮像手段は、ズームレンズを備え、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離に基づいて、ズームレンズのズーム倍率を設定する様にした。したがって、例えば、観察対象物がパララックスの影響が比較的小さい遠い距離に位置し、パララックスの補正を行う必要がない場合には、ズームレンズにより観察対象物を光学的に拡大して撮影した画像を表示することにより、使用者は、観察対象物をより鮮明に視認することができる。
【００２２】
また、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離が、予め設定した第一の基準距離より近い場合、トリミング手段が撮像手段で撮影された画像を、距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、電子ズーム手段がトリミング手段でトリミングされた画像を、距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する様にした。例えば、書物の距離が所定の距離より近づくとピントが合わず、視認することが困難になる老眼の進んだ使用者に対しては、視認することが困難になる距離（第一の基準距離）を予め設定しておき、書物が第一の基準距離よりも近づくと、距離に応じた拡大倍率で画像を拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。また、とりわけパララックスの影響が大きくなる近距離側において、距離に応じたトリミング領域でトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。
【００２３】
また、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離が、第一の基準距離よりも遠い距離に予め設定した第二の基準距離より遠い場合、トリミング手段が撮像手段で撮影された画像を、距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、電子ズーム手段がトリミング手段でトリミングされた画像を、距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する様にした。例えば、書物の距離が所定の距離より遠ざかるとピントが合わず、視認することが困難になる近視の進んだ使用者に対しては、視認することが困難になる距離（第二の基準距離）を予め設定しておき、書物が第二の基準距離よりも遠ざかると、距離に応じた拡大倍率で画像を拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。
【００２４】
また、映像表示装置は、第一の基準距離及び第二の基準距離、またはそのいずれかを設定する距離設定手段を備える様にした。視力は、使用者によって異なるものである。したがって、観察対象物を視認することが困難になる距離、すなわち第一の基準距離、第二の基準距離を使用者の視力に応じて設定できる様にすることにより、使用者は、使用者の視力に係らず観察対象物を視認することができる。
【００２５】
また、映像表示装置は、観察対象物の明るさを検知する輝度検知手段を備え、表示制御手段は、輝度検知手段が検知した明るさに基づいて、第一の基準距離及び第二の基準距離、またはそのいずれかを補正する様にした。老眼の進んだ使用者は、観察対象物の明るさが暗くなると、より遠い距離から視認することが困難になる（夜目）場合がある。したがって、観察対象物の明るさに応じて、第一の基準距離、第二の基準距離を補正する様にすることにより、使用者は、観察対象物の明るさに係らず観察対象物を視認することができる。
【００２６】
また、映像表示装置は、外界から表示手段への入射光を遮光する遮光手段を備え、表示手段に画像が表示される場合、表示制御手段は、外界から表示手段への入射光が遮光される様に遮光手段の作動を制御する様にした。すなわち、表示手段に画像が表示される場合は、外界から表示手段への入射光を遮光して、シースルーを不能にする様にしたので、使用者は、注目したい画像のみをより鮮明に視認することができる。
【００２７】
また、映像表示装置は、撮像手段で撮影された画像において、文字を検知する文字検知手段と、画像のコントラストを反転するネガ／ポジ反転手段と、を備え、文字検知手段が、文字を検知した場合、表示制御手段は、撮像手段で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする様に前記ネガ／ポジ反転手段の作動を制御する様にした。すなわち、撮影画像の文字を白抜き文字で表示することにより、シースルーによる外界観察対象物の光像と撮影画像が重なって観察される場合においても、文字をより鮮明に視認することができる。
【００２８】
また、表示制御手段は、文字検知手段が検知した文字の大きさに基づいて、電子ズーム手段の最大拡大倍率を設定する様にした。したがって、拡大することにより撮影画像の文字が大きくなりすぎて視認することが困難になることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下図面に基づいて、本発明に係る映像表示装置の代表的な実施形態の１つであるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）について説明する。
【００３０】
最初に、ＨＭＤ１の外観を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明に係るＨＭＤ１の平面図、図１（ｂ）は正面図である。
【００３１】
ＨＭＤ１は、使用者の眼球の近傍に配置されて使用される頭部装着式映像表示装置である。ＨＭＤ１の要部は、表示ユニット６、カメラユニット７、及び制御ユニット８等から構成され、カメラユニット７で撮影された画像や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像等を、表示ユニット６に表示する。
【００３２】
ＨＭＤ１は、図１（ａ）に示す様に、フレーム２、テンプル３、鼻当て４を備えている。
【００３３】
フレーム２の左右には、テンプル３が一対となって設けられ、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、使用者の耳や側頭部に掛止され、ＨＭＤ１の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行うためのものである。なお、テンプル３は、回動部３ａにおいてフレーム２の方向に回動可能に構成されており、ＨＭＤ１を使用しない場合には、テンプル３をフレーム２の方向に回動させて後述の透明基板５に沿わせることにより、コンパクト化することができる。
【００３４】
また、図１（ｂ）に示す様に、フレーム２には、透明基板５が設けられている。透明基板５は、一方の眼球に対応した位置にＵ字型のスペース５ｓを形成する略平板状の透明体である。また、透明基板５に囲まれて形成されるＵ字型のスペース５ｓには、後述の接眼光学系６５が嵌め込まれている。
【００３５】
また、透明基板５、及び後述の接眼光学系６５の前面側（接眼面と反対側）には、図示しない後述の液晶シャッタ６５３が設けられている。
【００３６】
また、フレーム２には、後述のＬＣＤ表示部６１及び接眼光学系６５から構成される表示ユニット６が設けられている。表示ユニット６は、本発明における表示手段に該当し、後述のカメラユニット７で撮影された画像や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像等を表示する。
【００３７】
また、フレーム２には、カメラユニット７が設けられている。カメラユニット７は、本発明における撮像手段に該当し、後述のレンズ７１０、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）７０１、画像処理部７０６等から構成され、外界の観察対象物（被写体）を撮影するものであり、レンズ７１０によって結像された被写体光学像を、ＣＣＤ７０１によって光電変換して画像信号を生成し、画像処理部７０６等により画像信号に所定の画像処理を施し画像を生成する。
【００３８】
また、フレーム２には、制御ユニット８が設けられている。制御ユニット８は、マイクロコンピュータからなり、表示ユニット６の表示動作やカメラユニット７の撮影動作、及び画像信号処理動作を統括的に制御するものである。
【００３９】
尚、図１の構成においては、カメラユニット７、及び表示ユニット６をフレーム２の正面左側にそれぞれ１台ずつ設けたが、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す様に、カメラユニット７、及び表示ユニット６をフレーム２の左右にそれぞれ１台ずつ設けて、それぞれのカメラユニット７で撮影した画像をそれぞれ対応する表示ユニット６に表示する様にしてもよい。また、この様な構成においては、制御ユニット８は、図２（ａ）に示す様に、一方のテンプル３の後端からケーブル９を介して表示ユニット６や、カメラユニット７等と接続されている。
【００４０】
ここで、表示ユニット６の構成を、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係るＨＭＤ１における表示ユニット６の左側面からの側断面図であり、主に表示ユニット６の内部構成を示している。
【００４１】
図３に示す様に、表示ユニット６は、筐体６１１、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）６１２、コリメータレンズ６１３、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）６１４からなるＬＣＤ表示部６１、及びプリズム６５１、ＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）６５２、からなる接眼光学系６５から構成される。
【００４２】
ＬＣＤ表示部６１の筐体６１１の内部には、ＬＥＤ６１２、コリメータレンズ６１３、及びＬＣＤ６１４が内蔵された状態で、該筐体６１１が接眼光学系６５のプリズム６５１の上端部において上斜め前方（図３では右斜め上方向）に突出する態様で取り付けられている。
【００４３】
ＬＥＤ６１２は、所定波長色を含む白色発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる点光源である。
【００４４】
コリメータレンズ６１３は、ＬＥＤ６１２の光をほぼ平行光にしてＬＣＤ６１４に投光するものである。
【００４５】
ＬＣＤ６１４は、カメラユニット７で生成された画像信号や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像信号等に基づき映像を生成するものであり、例えば透過型の液晶表示パネルである。
【００４６】
プリズム６５１は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、ＬＣＤ６１４からの光を内部で複数回の反射を行わせるものである。プリズム６５１の上端部は、ＬＣＤ６１４からの光の大部分を内部に採光できるように、上方に向かってより肉厚となるように前面側（接眼面と反対側）が突き出るように楔形状に形成された肉厚部６５１ａが形成されている。
【００４７】
また、プリズム６５１の下端部には、傾斜面６５１ｂが形成されており、プリズム６５１は、透明基板５に形成された傾斜面５ａに対しＨＯＥ６５２を介して接合（例えば接着）されている。また、プリズム６５１の表裏面は、透明基板５の表裏面に対して面一とされている。これにより、プリズム６５１は、透明基板５と一枚の板状に一体化されている。
【００４８】
ＨＯＥ６５２は、光学的に軸非対称な所謂自由曲面で構成されて正のパワーを有する体積位相型のホログラム光学素子であり、プリズム６５１の下端部において所定の傾斜角を有して支持されている。ＨＯＥ６５２は、プリズム６５１により導光された光が照射されることにより、光の干渉現象を用いてホログラム映像を眼球Ｅに提供する。
【００４９】
以上のような構成を有する表示ユニット６においては、ＬＥＤ６１２から射出された光は、コリメータレンズ６１３を通してＬＣＤ６１４を照明し、この照明によりＬＣＤ６１４で生成された像光は、プリズム６５１内で複数回の全反射を行った後、ＨＯＥ６５２により回折し虚像として使用者の眼球Ｅに導かれる。
【００５０】
さらに、プリズム６５１は、前方から入射する光を使用者の眼球に導くようになっている。これにより、使用者は、外界（前方の被写体）をシースルー可能となり、カメラユニット７により撮影された画像（映像）を外界（前方の被写体）と重畳して視認することとなる。
【００５１】
尚、透明基板５に形成された傾斜面５ａは、プリズム６５１の傾斜面６５１ｂでの光の屈折をキャンセル（相殺）する、すなわち、傾斜面６５１ｂにおけるプリズム効果により矢印Ｗ側からの光が上方に屈曲するのを防止する為、使用者は、プリズム６５１、透明基板５、及びＨＯＥ６５２を通して、外界光を歪むことなく観察することができる。
【００５２】
また、プリズム６５１、及び透明基板５の前面側（接眼面と反対側）には、本発明における遮光手段に該当する、例えば、液晶シャッタ６５３が設けられている。液晶シャッタ６５３は、後述の制御ユニット８中の制御部８０１の制御によってプリズム６５１、透明基板５、及びＨＯＥ６５２を通して入射する外界光を遮光し、シースルーを不能にすることができる。
【００５３】
次に、ＨＭＤ１の電気回路構成について図４を用いて説明する。図４は、本発明に係わるＨＭＤ１の電気回路のブロック図である。尚、図４では、図１乃至図３に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
【００５４】
ＨＭＤ１の要部電気回路ブロックは、表示ユニット６、カメラユニット７、及び制御ユニット８等から構成される。
【００５５】
表示ユニット６は、ＬＣＤ表示部６１、接眼光学系６５から構成され、各部位で行われる動作については前述したので詳細な説明は省略する。
【００５６】
ＬＥＤ６１２の駆動電流は、後述の制御ユニット８中の制御部８０１で生成され、ＬＥＤ６１２の発光輝度は、制御部８０１によって制御される。
【００５７】
ＬＣＤ６１４は、制御ユニット８を介して出力されるカメラユニット７で生成された画像信号や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像信号等に基づき映像を表示する。
【００５８】
カメラユニット７は、レンズ７１０、ＣＣＤ７０１、ＣＤＳ回路７０２、ＡＧＣ回路７０３、Ａ／Ｄ変換器７０４、タイミングジェネレータ７０５、及び画像処理部７０６等から構成される。
【００５９】
ＣＣＤ７０１は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、レンズ７１０により結像された被写体光像を、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。
【００６０】
タイミングジェネレータ７０５は、後述の制御ユニット８から送信される基準クロックに基づいて、ＣＣＤ７０１の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ７０５で生成される駆動制御信号には、例えば、ＣＣＤ７０１における露出開始、及び終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号、各画素の信号電荷の読出し制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ７０１に供給されるとＣＣＤ７０１では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。
【００６１】
ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路７０２は、ＣＣＤ７０１から読み出された画像信号より読み出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作を行って黒レベルの補正を行うものである。
【００６２】
ＡＧＣ（自動利得制御）回路７０３は、後述の制御ユニット８の制御により、ＣＤＳ回路７０２で処理された画像信号のゲインを、例えば被写体の明るさ等に応じて調整する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換器７０４は、ＡＧＣ回路７０３から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器７０４は、制御ユニット８から送信されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば１４ビットのデジタル信号に変換する。
【００６４】
この様に、ＣＣＤ７０１で読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路７０２、ＡＧＣ回路７０３、及びＡ／Ｄ変換器７０４で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理部７０６に取り込まれて所定の処理が行われる。以下、画像処理部７０６で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。
【００６５】
最初に、画像処理部７０６に取り込まれたデジタル画像信号は、ＣＣＤ７０１から出力される画像信号の読出しに同期して後述の制御ユニット８中の画像メモリ８２１に書き込まれる。すなわち、画像処理部７０６で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ８２１にいったん記録したものを画像メモリ８２１から取り出し、画像処理部７０１中の各部位における処理に使用される。
【００６６】
画像処理部７０６は、図示しない例えば、黒レベル補正部、画素補間部、解像度変換部、ホワイトバランス制御部、ガンマ補正部、マトリックス演算部、シェーディング補正部、及び画像圧縮部等から構成され、画像メモリ８２１より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ８２１に格納される。
【００６７】
次に、制御ユニット８は、制御部８０１、画像メモリ８２１、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８２２、記録部８２３、外部Ｉ／Ｆ８２４、及び操作部８３０等から構成される。
【００６８】
制御部８０１は、各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、演算処理や制御処理等のデータを一時的に格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、後述の操作部８３０に設けられた各操作スイッチからの信号を受けて、表示ユニット６の表示動作やカメラユニット７の撮影動作、及び画像信号処理動作を統括的に制御するものである。
【００６９】
制御部８０１は、図４に示す様に、距離検知部８０２、輝度検知部８０３、文字検知部８０４、デジタルズーム部８０５、トリミング部８０６、ネガ／ポジ反転部８０７、及び表示制御部８０８等から構成される。
【００７０】
距離検知部８０２は、本発明に係る距離検知手段に該当し、カメラユニット７のＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ；自動焦点）制御を行い、ＡＦ動作によって調整されたレンズ７１０を構成する各レンズ群の停止位置情報より、被写体距離を検知する。具体的には、距離検知部８０２は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データ（デジタル画像信号）より、予め設定されてある撮像面上の測距エリアに関する画像データを読み出し、読み出した画像データのコントラスト検出により合焦位置を求める測距演算を行い、その結果に基づいて図示しないフォーカスモータを駆動して、ＡＦ制御を行う。そして、距離検知部８０２は、例えば、ＡＦ動作によって調整されたレンズ７１０を構成する各レンズ群の停止位置情報より、被写体距離を検知する。
【００７１】
トリミング部８０６は、本発明に係るトリミング手段に該当し、使用者の視線中心とカメラユニット７の光軸との位置のずれにより発生するパララックスを低減する為に、後述の表示制御部８０８の制御の下で、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域でカメラユニット７で撮影された画像をトリミングする。
【００７２】
ここで、パララックスについて図５を用いて説明する。図５は、使用者の視線中心Ｌ１とカメラユニット７の光軸Ｌ２との位置のずれにより発生するパララックスの様子を示す模式図である。図５において。被写体Ｘは、例えば、文字からなる書物等であり、また、被写体Ｘの中心は使用者の視線中心Ｌ１に位置するものとする。
【００７３】
図５に示す様に、被写体Ｘが視線中心Ｌ１とカメラユニット７の光軸Ｌ２との間隔より非常に遠い距離Ｄｆに位置する場合は、パララックスの影響が比較的小さく、被写体Ｘにおける文字領域Ａ３は、カメラユニット７の撮影画角Ａ２の中心寄りに位置して撮影される。一方、被写体Ｘが遠い距離Ｄｆより近い距離Ｄｎに位置する場合は、パララックスの影響が大きく、被写体Ｘにおける文字領域Ａ３は、カメラユニット７の撮影画角Ａ２の周辺寄りに位置して撮影される。すなわち、被写体距離によって、使用者の視野における文字領域Ａ３の位置とカメラユニット７で撮影される撮影画像における文字領域Ａ３の位置が大きく異なる。そこで、トリミング部８０６は、後述の表示制御部８０８の制御の下で、使用者の視線中心Ｌ１にカメラユニット７の光軸Ｌ２が仮想的に一致する様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域でカメラユニット７によって撮影された画像をトリミングするものである。尚、トリミング部８０６で行われる動作の詳細は後述する。
【００７４】
図４に戻り、デジタルズーム部８０５は、本発明に係る電子ズーム手段に該当し、後述の表示制御部８０８の制御の下で、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じた拡大倍率でトリミング部８０６でトリミングされた画像を拡大する。尚、デジタルズーム部８０５で行われる動作の詳細は後述する。
【００７５】
次に、表示制御部８０８は、本発明に係る表示制御手段に該当し、予め設定されている例えば、第一の基準距離Ｄ１、及び第二の基準距離Ｄ２と、距離検知部８０２が検知した被写体距離とを比較し、比較した結果に基づいて、トリミング部８０６、デジタルズーム部８０５の作動を制御する。尚、第一の基準距離Ｄ１は、例えば、老眼の進んだ使用者において、書物等の被写体が目に近づくとピントが合わず文字を視認することが困難になる距離。また、第二の基準距離Ｄ２は、近視の進んだ使用者において、書物等の被写体が目から遠ざかるとピントが合わず文字を視認することが困難になる距離とし、Ｄ２＞Ｄ１とする。
【００７６】
この様な構成のＨＭＤ１において、本発明は、表示制御部８０８が、距離検知部８０２で検知された被写体距離に基づいて、トリミング部８０６、デジタルズーム部８０５の作動を制御して、カメラユニット７によって撮影された画像のトリミング領域やトリミングされた画像の拡大倍率を変化させることにより、使用者が、操作に拠ることなく、被写体距離に係らず被写体を容易に視認することができる様に、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作を制御するものである。
【００７７】
ここで、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作の詳細を、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近い距離に位置する場合の視野Ａ１に映る文字の様子を示す模式図。図６（ｂ）は、図６（ａ）と同じ距離に位置する被写体Ｘをカメラユニット７で撮影した時の撮影画角Ａ２における文字の様子を示す模式図。図６（ｃ）は、図５（ｂ）で撮影された画像をトリミングし、拡大した時の表示画像ＩＭ１を示す模式図である。また、図６（ｄ）は、被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠い距離に位置する場合の視野に映る文字の様子を示す模式図。図６（ｅ）は、図６（ｄ）と同じ距離に位置する被写体Ｘをカメラユニット７で撮影した時の撮影画角Ａ２における文字の様子を示す模式図。図６（ｆ）は、図６（ｅ）で撮影された画像をトリミングし、拡大した時の表示画像ＩＭ２を示す模式図である。
【００７８】
最初に、被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近い距離に位置する場合の画像表示動作について説明する。被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近い距離に位置する場合、カメラユニット７で撮影された画像における文字の位置は、図６（ｂ）に示す様に、パララックスの影響を大きく受け、撮影画角Ａ２の周辺寄り（図では左側）に位置している。すなわち、図６（ａ）に示す様に、使用者の視野Ａ１における文字の位置とカメラユニット７で撮影された撮影画像における文字の位置が大きく異なる。そこで、表示制御部８０８は、使用者の視線中心Ｌ１にカメラユニット７の光軸Ｌ２を仮想的に一致させる為に、図６（ｂ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ１でカメラユニット７によって撮影された画像をトリミングする様に、トリミング部８０６を制御する。そして、デジタルズーム部８０５は、図６（ｃ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じた拡大倍率Ｋ１でトリミング部８０６でトリミングされた画像を拡大する。
【００７９】
これにより、例えば、書物等の被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近づくとピントが合わず、視認することが困難になる老眼の進んだ使用者に対しては、書物が第一の基準距離Ｄ１よりも近づくと、カメラユニット７で撮影された画像が距離に応じた拡大倍率Ｋ１で拡大されて表示される様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が視認可能な大きさまで拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。また、とりわけパララックスの影響が大きくなる近距離側において、距離に応じたトリミング領域Ｔ１でトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。
【００８０】
次に、被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠い距離に位置する場合の画像表示動作について説明する。被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠い距離に位置する場合、カメラユニット７で撮影された画像における文字の位置は、図６（ｅ）に示す様に、パララックスの影響が比較的小さく、撮影画角Ａ２の中心寄りに位置している。すなわち、図６（ｄ）に示す様に、使用者の視野Ａ１における文字の位置とカメラユニット７で撮影された撮影画像における文字の位置は僅かではあるが異なっている。そこで、表示制御部８０８は、使用者の視線中心Ｌ１にカメラユニット７の光軸Ｌ２を仮想的に一致させる為に、図６（ｅ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ２でカメラユニット７によって撮影された画像をトリミングする様に、トリミング部８０６を制御する。そして、デジタルズーム部８０５は、図６（ｆ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じた拡大倍率Ｋ２でトリミング部８０６でトリミングされた画像を拡大する。
【００８１】
これにより、例えば、書物等の被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠ざかるとピントが合わず、視認することが困難になる近視の進んだ使用者に対しては、書物が第二の基準距離Ｄ２よりも遠ざかると、カメラユニット７で撮影された画像が距離に応じた拡大倍率Ｋ２で拡大されて表示される様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。また、パララックスの影響が小さい遠距離側においても、距離に応じたトリミング領域Ｔ２でトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。
【００８２】
この様にして、生成された表示画像ＩＭ１、またはＩＭ２の見え方を図７に示す。図７（ａ）は、シースルーによる被写体光像ＳＸにおける文字の様子を示した模式図。図７（ｂ）は、ＨＭＤ１によって生成された表示画像ＩＭ１、またはＩＭ２の見え方を示す模式図である。
【００８３】
図７（ａ）に示す様に、文字が小さく、シースルーでは視認することが困難であった文字は、図７（ｂ）に示す様に、パララックスの影響が低減され、大きく拡大されて表示されることにより、容易に視認することができる。
【００８４】
また、表示画像は、図８に示す様に、例えば、カメラユニット７で撮影された画像を、文字１行分程度に狭くしたトリミング領域でトリミングし、トリミングした画像を拡大し、拡大した画像にシースルーによる被写体光像ＳＸにおける拡大位置を示す指標Ｍを付加して表示画像ＩＭ３として表示する様にしてもよい。これにより、シースルーによる被写体光像ＳＸにおいて、どの位置が拡大されて表示されているかを容易に把握できる。
【００８５】
尚、本実施形態においては、デジタルズーム部８０５によって、画像の拡大を行う様にしたが、カメラユニット７にズームレンズを備え、表示制御部８０８は、距離検知部８０２が検知した被写体距離に基づいて、デジタルズーム部８０５の作動を制御して画像を拡大する様にしてもよい。これにより、例えば、被写体がパララックスの影響が比較的小さい遠い距離に位置し、パララックスの補正を行う必要がない場合には、ズームレンズにより被写体を光学的に拡大して撮影した画像を表示することにより、使用者は、被写体をより鮮明に視認することができる。
【００８６】
また、第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ２は、後述の操作部８３０に設けられ、本発明に係る距離設定手段に該当する距離設定スイッチ８３０ｂによって使用者の視力に応じて設定することができる。視力は、使用者によって異なるものである。したがって、被写体を視認することが困難になる距離、すなわち第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ２を使用者の視力に応じて設定できる様にすることにより、使用者は、使用者の視力に係らず被写体を視認することができる。
【００８７】
次に、図４において、輝度検知部８０３は、本発明に係る輝度検知手段に該当し、カメラユニット７のＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ；自動露出）制御を行い、ＡＥ動作によって調整されたシャッタ速度、絞り値、またＡＧＣ回路７０３のゲイン等により、被写体の明るさを検知する。具体的には、輝度検知部８０３は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データ（デジタル画像信号）より、予め設定されてある撮像面上の測光エリアに関する画像データを読み出し、読み出した画像データに基づいて露出制御データを算出する。そして算出した露出制御データと予め設定されているプログラム線図に基づいて、シャッタ速度、絞り値、ＡＧＣ回路２４４のゲイン等を調整してＡＥ動作を行う。そして、輝度検知部８０３は、
例えば、ＡＥ動作によって調整されたシャッタ速度、絞り値、またＡＧＣ回路７０３のゲイン等により、被写体の明るさを検知する。
【００８８】
この様にして、輝度検知部８０３によって検知された被写体の明るさにに基づいて、表示制御部８０３は、前述の第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ２を補正することができる。例えば、老眼の進んだ使用者は、被写体の明るさが暗くなると、より遠い距離から視認することが困難になる（夜目）場合がある。したがって、被写体の明るさに応じて、第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ１を補正する様にすることにより、使用者は、被写体の明るさに係らず被写体を視認することができる
次に、文字検知部８０４は、本発明に係る文字検知手段に該当し、カメラユニット７で撮影された画像より、周知の画像信号処理により、文字を検知する。
【００８９】
また、ネガ／ポジ反転部８０７は、本発明に係るネガ／ポジ反転手段に該当し、カメラユニット７で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする等して、文字画像のコントラストを反転させる。
【００９０】
そして、表示制御部８０８は、文字検知部８０４がカメラユニット７で撮影された画像において文字を検知した場合、画像のコントラストを反転させる様に、ネガ／ポジ反転部８０７を制御することもできる。この様に、画像のコントラストを反転させて、例えば、文字を白抜き文字で表示することにより、図９に示す様に、シースルーによる被写体光像ＳＸと文字の表示画像ＩＭ４が重なって観察される場合においても、文字をより鮮明に視認することができる。
【００９１】
また、文字検知部８０４は、文字の大きさを検知することができ、表示制御部８０８は、文字検知部８０４が検知した文字の大きさにに基づいて、デジタルズーム部８０５の最大拡大倍率を設定することもできる。これにより、拡大することにより撮影画像の文字が大きくなりすぎて視認することが困難になることを防止することができる。
【００９２】
また、表示制御部８０８は、表示ユニット６に画像が表示される場合、外界から表示ユニット６への入射光が遮光される様に液晶シャッタ６５３の作動を制御することもできる。この様に、シースルーによる被写体光像と画像が重なって観察される場合は、外界から表示ユニット６への入射光を遮光して、シースルーを不能にすることにより、注目したい画像のみをより鮮明に視認することができる。
【００９３】
次に、画像メモリ８２１は、カメラユニット７中の画像処理部７０６や制御ユニット８中の制御部８０１により画像信号に対する各種処理を行う為の作業領域として用いられる一時メモリである。
【００９４】
ＶＲＡＭ８２２は、ＬＣＤ表示部６１中のＬＣＤ６１４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ６１４に再生表示される画像を構成する画素信号のバッファメモリである。
【００９５】
記録部８２３は、例えばメモリカードが装填され、カメラユニット７で撮影された画像を記録するメモリである。
【００９６】
外部Ｉ／Ｆ８２４は、例えば、ビデオやテレビ、パーソナルコンピュータ等のＨＭＤ１の図示しない外部機器から画像信号を入力するインターフェースである。
【００９７】
操作部８３０には、ＨＭＤ１の電源スイッチ８３０ａ、距離設定スイッチ８３０ｂ等、各種操作スイッチが設けられている。
【００９８】
ここで、本発明に係るＨＭＤ１で行われる、表示制御動作の流れを図１０に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００９９】
最初に、電源スイッチ８３０ｂを操作しＨＭＤ１の電源をＯＮにして撮影動作を開始する（ステップＳ１）。撮影動作が開始されると、輝度検知部８０３は、カメラユニット７で取り込まれ、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データを読出し、読み出した画像データに基づいて被写体の明るさを検知する（ステップＳ２）。そして、表示制御部８０８は、輝度検知部８０３が検知した被写体輝度と予め設定しておいた基準輝度とを比較し、比較した結果、被写体輝度が基準輝度よりも暗い場合は（ステップＳ３；Ｎｏ）、第一の基準距離Ｄ１をより遠い距離（Ｄ１＝Ｄ１＋Δｄ、Δｄは補正値とする。）に補正する（ステップＳ４）。例えば、老眼の進んだ使用者は、被写体の明るさが暗くなると、より遠い距離から視認することが困難になる（夜目）場合がある。したがって被写体が暗い場合には、第一の基準距離Ｄ１をより遠い距離に補正するものである。一方、被写体輝度が基準輝度よりも明るい場合は（ステップＳ３；Ｙｅｓ）は、第一の基準距離Ｄ１の補正は行わない。
【０１００】
次に、距離検知部８０２は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データを読出し、読み出した画像データに基づいて被写体距離を検知する（ステップＳ５）。そして、表示制御部８０８は、距離検知部８０２が検知した被写体距離と予め設定しておいた第一の基準距離Ｄ１とを比較する。比較した結果、被写体距離が第一の基準距離Ｄ１よりも近い場合は（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ１、及び拡大倍率Ｋ１を決定する（ステップＳ７）。一方、被写体距離が第一の基準距離Ｄ１よりも遠い場合は（ステップＳ６；Ｎｏ）、表示制御部８０８は、次に、距離検知部８０２が検知した被写体距離と予め設定しておいた第二の基準輝度Ｄ２とを比較する。比較した結果、被写体距離が第二の基準距離Ｄ２よりも遠い場合は（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ２、及び拡大倍率Ｋ２を決定する（ステップＳ９）。この様にして、例えば、老眼や近視の進んだ使用者が、裸眼では視認することが困難な距離に被写体が位置する場合は、それぞれの距離に応じたトリミング領域Ｔ１またはＴ２、及び拡大倍率Ｋ１またはＫ２が決定される。
【０１０１】
次に、トリミング部８０６は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データを読出し、読み出した画像データを表示制御部８０８で決定されたトリミング領域Ｔ１またはＴ２でトリミングする（ステップＳ１０）。そして、デジタルズーム部８０５は、トリミング部８０６でトリミングされた画像データを、表示制御部８０８で決定された拡大倍率Ｋ１またはＫ２で拡大する（ステップＳ１１）。
【０１０２】
次に、表示制御部８０８は、液晶シャッタ６５３を制御し、外界から表示ユニット６への入射光を遮光して、シースルーを不能にする（ステップＳ１２）。そして、表示制御部８０８は、デジタルズーム部８０５で拡大された画像を表示ユニット６に表示する（ステップＳ１３）。
【０１０３】
一方、ステップＳ８において、被写体距離が第二の基準距離Ｄ２よりも近い場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、すなわち、被写体が第一の基準距離Ｄ１と第二の基準距離Ｄ２の間に位置する場合は、老眼や近視の進んだ使用者においても、裸眼で被写体を視認することができるので、表示制御部８０８は、表示ユニット７に画像表示を行わない。すなわち、この様な場合には、使用者は、シースルーにて被写体光像を視認することができる。
【０１０４】
この様にして、本発明に係るＨＭＤ１においては、表示制御部８０８が、距離検知部８０２で検知された被写体距離に基づいて、トリミング部８０６、デジタルズーム部８０５の作動を制御して、カメラユニット７によって撮影された画像のトリミング領域やトリミングされた画像の拡大倍率を変化させることにより、使用者が、操作に拠ることなく、被写体距離に係らず被写体を容易に視認することができる。すなわち、シースルーでは視認することが困難であった小さな文字は、パララックスの影響が低減され、大きく拡大されて表示されることにより、容易に視認することができる様になる。
【０１０５】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態における表示制御動作の流れを示すフローチャートにおいては、シースルーによる被写体光像と撮影画像が重なって観察される場合は、外界から表示ユニット６への入射光を遮光して、シースルーを不能にすることにより、注目したい撮影画像のみをより鮮明に視認することができる様にしたが、例えば、ネガ／ポジ反転部８０７により、撮影画像のコントラストを反転させて、文字を白抜き文字で表示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係るＨＭＤの一例による外観模式図である。
【図２】本発明に係るＨＭＤの別例による外観模式図である。
【図３】本発明に係るＨＭＤにおける表示ユニットの側断面図である。
【図４】本発明に係るＨＭＤの電気回路ブロック構成図である。
【図５】パララックスを示す模式図である。
【図６】本発明に係るＨＭＤにおけるトリミング、画像拡大動作を示す模式図である。
【図７】本発明に係るＨＭＤの表示ユニットにおける表示の一例を示す模式図である。
【図８】本発明に係るＨＭＤの表示ユニットにおける表示の別例を示す模式図である。
【図９】本発明に係るＨＭＤの表示ユニットにおける表示の他の別例を示す模式図である。
【図１０】本発明に係るＨＭＤの表示制御動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０７】
１ ＨＭＤ
２ フレーム
３ テンプル
４ 鼻当て
５ 透明基板
６ 表示ユニット
６１ ＬＣＤ表示部
６１１ 筐体
６１２ ＬＥＤ
６１３ コリメータレンズ
６１４ ＬＣＤ
６５ 接眼光学系
６５１ プリズム
６５２ ＨＯＥ
６５３ 液晶シャッタ
７ カメラユニット
７０１ ＣＣＤエリアセンサ
７０２ ＣＤＳ回路
７０３ ＡＧＣ回路
７０４ Ａ／Ｄ変換器
７０５ タイミングジェネレータ
７０６ 画像処理部
７１０ レンズ
８ 制御ユニット
８０１ 制御部
８０２ 距離検出部
８０３ 輝度検出部
８０４ 文字検出部
８０５ デジタルズーム部
８０６ トリミング部
８０７ ネガ／ポジ反転部
８０８ 表示制御部
８２１ 画像メモリ
８２２ ＶＲＡＭ
８２３ 記録部
８２４ 外部Ｉ／Ｆ
８３０ 操作部
８３０ａ 電源スイッチ
８３０ｂ 距離設定スイッチ
８５１ 音声出力部
８５２ 音声入力部
８６０ 電源部
９ ケーブル
Ｅ 目
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置に関し、特に頭部装着式映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察者の頭部や顔面に着脱自在に装着され、小型のＣＲＴや液晶表示素子等の映像表示素子から得られる映像（画像）を、接眼光学系によって観察者の眼球に直接投影させることで、恰も該映像が空中に拡大投影されているかの様な虚像の観察を可能にした頭部装着式映像表示装置、すなわちＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている。
【０００３】
ＨＭＤは、映画やビデオ等のコンテンツ画像の観賞用や、産業機器若しくは医療機器等の遠隔操作用としての表示装置として利用され、その用途は多岐に渡っている。
【０００４】
また、このＨＭＤには従来より、コンテンツ画像や、操作者の操作用の各種情報をＨＭＤの画像表示部を通して入射する外界光による自然画像に重ね合わせて表示する所謂シースルー型のものと、外界光の入射を一切遮断して電子カメラ等によって撮影され加工された撮影画像を表示する遮蔽型のものとがある。
【０００５】
遮蔽型のＨＭＤでは、コンテンツ画像や、操作者に提供する各種情報を電子カメラ等によって撮影された撮影画像に重ね合わせて表示する機能の他に、外界情景を撮影した撮影画像を種々に加工して表示する機能も発表されている。そして最近では、この様な機能を用いて、ＨＭＤを視覚補助装置として使用する方法が提案されている。
【０００６】
例えば、外界をシースルー可能なＨＭＤにおいて、望遠鏡を有した電子カメラを備え、電子カメラで撮影された外界情景の拡大画像を画像表示部に表示することにより、スポーツ観戦や自然観察等の野外活動において、望遠鏡を携帯することなく、ＨＭＤ単体で望遠鏡と同じ様に所望の倍率で外界情景を観察することができ、また、観察対象物までの距離を測定する測距手段を備え、測距手段によって測定された観察対象物までの距離情報や、望遠鏡の撮影倍率等の付加情報を電子カメラによって撮影された画像に重ね合わせて表示することにより、観察対象物に係る情報を得ることができる様にした、技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３３１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この様に、ＨＭＤを視覚補助装置として使用する方法がこれまでも種々検討されてきた。
【０００８】
特許文献１に開示されているＨＭＤは、望遠鏡を有した電子カメラで撮影された外界情景の拡大画像を画像表示部に表示することにより、望遠鏡を携帯することなく、ＨＭＤ単体で望遠鏡と同じ様に所望の倍率で外界情景を観察できる様にしている。また、観察対象物までの距離を測定する測距手段を備え、測距手段によって測定された観察対象物までの距離情報や、望遠鏡の撮影倍率等の付加情報を電子カメラによって撮影された画像に重ね合わせて表示する様にしている。しかしながら、撮影倍率は使用者の操作によって調整されるものであり、また、測距手段によって得られた距離情報は表示されるのみである。すなわち、撮影倍率を使用者の操作に拠らず観察対象物の距離に連動させて調整するという思想を示唆するものではない。また、特許文献１に開示されているＨＭＤにおいては、遠方の観察対象物は拡大画像が表示されることにより視認することができる様になる。しかしながら、老眼の進んだ人が、例えば、書物等の小さい文字を視認する為に、顔を書物に近づけるとピントが合わず視認することが困難なるといった、近距離側における問題に対する視覚補正を行う技術を示唆するものでもない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、電子カメラを搭載したシースルー型のＨＭＤにおいて、使用者の操作に拠ることなく、観察対象物の距離に係らず観察対象物を視認することが可能なＨＭＤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の１乃至９のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
【００１１】
１．頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、
外界の観察対象物を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段と、
前記トリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段と、
前記電子ズーム手段で拡大された画像を表示するシースルー可能な表示手段と、
前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御する表示制御手段と、
前記観察対象物の距離を検知する距離検知手段と、を有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする映像表示装置。
【００１２】
２．前記撮像手段は、ズームレンズを有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記ズームレンズのズーム倍率を設定することを特徴とする前記１に記載の映像表示装置。
【００１３】
３．前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、予め設定した第一の基準距離より近い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする前記１または２に記載の映像表示装置。
【００１４】
４．前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、前記第一の基準距離よりも遠い距離に予め設定した第二の基準距離より遠い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１５】
５．前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを設定する距離設定手段を有することを特徴とする前記１乃至４のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１６】
６．前記観察対象物の明るさを検知する輝度検知手段を有し、
前記表示制御手段は、前記輝度検知手段が検知した明るさに基づいて、前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを補正することを特徴とする前記１乃至５のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１７】
７．外界から前記表示手段への入射光を遮光する遮光手段を有し、
前記表示制御手段は、前記遮光手段の作動を制御するものであって、
前記表示手段に画像が表示される場合、
前記表示制御手段は、外界から前記表示手段への入射光が遮光される様に前記遮光手段の作動を制御することを特徴とする前記１乃至６のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１８】
８．前記撮像手段で撮影された画像において、文字を検知する文字検知手段と、
画像のコントラストを反転するネガ／ポジ反転手段と、を有し、
前記表示制御手段は、ネガ／ポジ反転手段の作動を制御するものであって、
前記文字検知手段が、文字を検知した場合、
前記表示制御手段は、前記撮像手段で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする様に前記ネガ／ポジ反転手段の作動を制御することを特徴とする前記１乃至７のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【００１９】
９．前記文字検知手段は、文字の大きさを検知するものであって、
前記表示制御手段は、前記文字検知手段が検知した文字の大きさに基づいて、前記電子ズーム手段の最大拡大倍率を設定することを特徴とする前記１乃至８のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置において、表示制御手段は、観察対象物の距離を検知する距離検知手段が検知した距離に基づいて、撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段、及びトリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段の作動を制御する様にした。すなわち、撮像手段によって撮影された画像のトリミング領域やトリミングされた画像の拡大倍率を観察対象物の距離に応じて、変化させることができる様になる。例えば、書物等の小さい文字を視認する為に、顔を書物に近づけるとピントが合わず視認することが困難になる老眼の進んだ使用者に対しては、書物の距離に応じて、使用者が視認し易い大きさの画像に拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者は操作に拠ることなく、小さな文字が拡大されて大きく表示されることにより容易に視認することができる。また、使用者の視線中心と撮像装置の光軸との位置のずれにより発生するパララックスに対しては、書物の距離に応じて、使用者の視線中心に撮像装置の光軸が仮想的に一致する様に撮像手段によって撮影された画像をトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。一方、書物が顔から遠ざかるとピントが合わず視認することが困難になる近視の進んだ使用者に対しても、前述の老眼の進んだ使用者の場合と同様にして、書物の距離に応じて、使用者が視認し易い大きさの画像に拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者は操作に拠ることなく、小さな文字が拡大されて大きく表示されることにより容易に視認することができる。
【００２１】
また、撮像手段は、ズームレンズを備え、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離に基づいて、ズームレンズのズーム倍率を設定する様にした。したがって、例えば、観察対象物がパララックスの影響が比較的小さい遠い距離に位置し、パララックスの補正を行う必要がない場合には、ズームレンズにより観察対象物を光学的に拡大して撮影した画像を表示することにより、使用者は、観察対象物をより鮮明に視認することができる。
【００２２】
また、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離が、予め設定した第一の基準距離より近い場合、トリミング手段が撮像手段で撮影された画像を、距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、電子ズーム手段がトリミング手段でトリミングされた画像を、距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する様にした。例えば、書物の距離が所定の距離より近づくとピントが合わず、視認することが困難になる老眼の進んだ使用者に対しては、視認することが困難になる距離（第一の基準距離）を予め設定しておき、書物が第一の基準距離よりも近づくと、距離に応じた拡大倍率で画像を拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。また、とりわけパララックスの影響が大きくなる近距離側において、距離に応じたトリミング領域でトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。
【００２３】
また、表示制御手段は、距離検知手段が検知した距離が、第一の基準距離よりも遠い距離に予め設定した第二の基準距離より遠い場合、トリミング手段が撮像手段で撮影された画像を、距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、電子ズーム手段がトリミング手段でトリミングされた画像を、距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、トリミング手段、及び電子ズーム手段の作動を制御する様にした。例えば、書物の距離が所定の距離より遠ざかるとピントが合わず、視認することが困難になる近視の進んだ使用者に対しては、視認することが困難になる距離（第二の基準距離）を予め設定しておき、書物が第二の基準距離よりも遠ざかると、距離に応じた拡大倍率で画像を拡大して表示することができる様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。
【００２４】
また、映像表示装置は、第一の基準距離及び第二の基準距離、またはそのいずれかを設定する距離設定手段を備える様にした。視力は、使用者によって異なるものである。したがって、観察対象物を視認することが困難になる距離、すなわち第一の基準距離、第二の基準距離を使用者の視力に応じて設定できる様にすることにより、使用者は、使用者の視力に係らず観察対象物を視認することができる。
【００２５】
また、映像表示装置は、観察対象物の明るさを検知する輝度検知手段を備え、表示制御手段は、輝度検知手段が検知した明るさに基づいて、第一の基準距離及び第二の基準距離、またはそのいずれかを補正する様にした。老眼の進んだ使用者は、観察対象物の明るさが暗くなると、より遠い距離から視認することが困難になる（夜目）場合がある。したがって、観察対象物の明るさに応じて、第一の基準距離、第二の基準距離を補正する様にすることにより、使用者は、観察対象物の明るさに係らず観察対象物を視認することができる。
【００２６】
また、映像表示装置は、外界から表示手段への入射光を遮光する遮光手段を備え、表示手段に画像が表示される場合、表示制御手段は、外界から表示手段への入射光が遮光される様に遮光手段の作動を制御する様にした。すなわち、表示手段に画像が表示される場合は、外界から表示手段への入射光を遮光して、シースルーを不能にする様にしたので、使用者は、注目したい画像のみをより鮮明に視認することができる。
【００２７】
また、映像表示装置は、撮像手段で撮影された画像において、文字を検知する文字検知手段と、画像のコントラストを反転するネガ／ポジ反転手段と、を備え、文字検知手段が、文字を検知した場合、表示制御手段は、撮像手段で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする様に前記ネガ／ポジ反転手段の作動を制御する様にした。すなわち、撮影画像の文字を白抜き文字で表示することにより、シースルーによる外界観察対象物の光像と撮影画像が重なって観察される場合においても、文字をより鮮明に視認することができる。
【００２８】
また、表示制御手段は、文字検知手段が検知した文字の大きさに基づいて、電子ズーム手段の最大拡大倍率を設定する様にした。したがって、拡大することにより撮影画像の文字が大きくなりすぎて視認することが困難になることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下図面に基づいて、本発明に係る映像表示装置の代表的な実施形態の１つであるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）について説明する。
【００３０】
最初に、ＨＭＤ１の外観を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明に係るＨＭＤ１の平面図、図１（ｂ）は正面図である。
【００３１】
ＨＭＤ１は、使用者の眼球の近傍に配置されて使用される頭部装着式映像表示装置である。ＨＭＤ１の要部は、表示ユニット６、カメラユニット７、及び制御ユニット８等から構成され、カメラユニット７で撮影された画像や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像等を、表示ユニット６に表示する。
【００３２】
ＨＭＤ１は、図１（ａ）に示す様に、フレーム２、テンプル３、鼻当て４を備えている。
【００３３】
フレーム２の左右には、テンプル３が一対となって設けられ、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、使用者の耳や側頭部に掛止され、ＨＭＤ１の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行うためのものである。なお、テンプル３は、回動部３ａにおいてフレーム２の方向に回動可能に構成されており、ＨＭＤ１を使用しない場合には、テンプル３をフレーム２の方向に回動させて後述の透明基板５に沿わせることにより、コンパクト化することができる。
【００３４】
また、図１（ｂ）に示す様に、フレーム２には、透明基板５が設けられている。透明基板５は、一方の眼球に対応した位置にＵ字型のスペース５ｓを形成する略平板状の透明体である。また、透明基板５に囲まれて形成されるＵ字型のスペース５ｓには、後述の接眼光学系６５が嵌め込まれている。
【００３５】
また、透明基板５、及び後述の接眼光学系６５の前面側（接眼面と反対側）には、図示しない後述の液晶シャッタ６５３が設けられている。
【００３６】
また、フレーム２には、後述のＬＣＤ表示部６１及び接眼光学系６５から構成される表示ユニット６が設けられている。表示ユニット６は、本発明における表示手段に該当し、後述のカメラユニット７で撮影された画像や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像等を表示する。
【００３７】
また、フレーム２には、カメラユニット７が設けられている。カメラユニット７は、本発明における撮像手段に該当し、後述のレンズ７１０、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）７０１、画像処理部７０６等から構成され、外界の観察対象物（被写体）を撮影するものであり、レンズ７１０によって結像された被写体光学像を、ＣＣＤ７０１によって光電変換して画像信号を生成し、画像処理部７０６等により画像信号に所定の画像処理を施し画像を生成する。
【００３８】
また、フレーム２には、制御ユニット８が設けられている。制御ユニット８は、マイクロコンピュータからなり、表示ユニット６の表示動作やカメラユニット７の撮影動作、及び画像信号処理動作を統括的に制御するものである。
【００３９】
尚、図１の構成においては、カメラユニット７、及び表示ユニット６をフレーム２の正面左側にそれぞれ１台ずつ設けたが、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す様に、カメラユニット７、及び表示ユニット６をフレーム２の左右にそれぞれ１台ずつ設けて、それぞれのカメラユニット７で撮影した画像をそれぞれ対応する表示ユニット６に表示する様にしてもよい。また、この様な構成においては、制御ユニット８は、図２（ａ）に示す様に、一方のテンプル３の後端からケーブル９を介して表示ユニット６や、カメラユニット７等と接続されている。
【００４０】
ここで、表示ユニット６の構成を、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係るＨＭＤ１における表示ユニット６の左側面からの側断面図であり、主に表示ユニット６の内部構成を示している。
【００４１】
図３に示す様に、表示ユニット６は、筐体６１１、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）６１２、コリメータレンズ６１３、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）６１４からなるＬＣＤ表示部６１、及びプリズム６５１、ＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）６５２、からなる接眼光学系６５から構成される。
【００４２】
ＬＣＤ表示部６１の筐体６１１の内部には、ＬＥＤ６１２、コリメータレンズ６１３、及びＬＣＤ６１４が内蔵された状態で、該筐体６１１が接眼光学系６５のプリズム６５１の上端部において上斜め前方（図３では右斜め上方向）に突出する態様で取り付けられている。
【００４３】
ＬＥＤ６１２は、所定波長色を含む白色発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる点光源である。
【００４４】
コリメータレンズ６１３は、ＬＥＤ６１２の光をほぼ平行光にしてＬＣＤ６１４に投光するものである。
【００４５】
ＬＣＤ６１４は、カメラユニット７で生成された画像信号や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像信号等に基づき映像を生成するものであり、例えば透過型の液晶表示パネルである。
【００４６】
プリズム６５１は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、ＬＣＤ６１４からの光を内部で複数回の反射を行わせるものである。プリズム６５１の上端部は、ＬＣＤ６１４からの光の大部分を内部に採光できるように、上方に向かってより肉厚となるように前面側（接眼面と反対側）が突き出るように楔形状に形成された肉厚部６５１ａが形成されている。
【００４７】
また、プリズム６５１の下端部には、傾斜面６５１ｂが形成されており、プリズム６５１は、透明基板５に形成された傾斜面５ａに対しＨＯＥ６５２を介して接合（例えば接着）されている。また、プリズム６５１の表裏面は、透明基板５の表裏面に対して面一とされている。これにより、プリズム６５１は、透明基板５と一枚の板状に一体化されている。
【００４８】
ＨＯＥ６５２は、光学的に軸非対称な所謂自由曲面で構成されて正のパワーを有する体積位相型のホログラム光学素子であり、プリズム６５１の下端部において所定の傾斜角を有して支持されている。ＨＯＥ６５２は、プリズム６５１により導光された光が照射されることにより、光の干渉現象を用いてホログラム映像を眼球Ｅに提供する。
【００４９】
以上のような構成を有する表示ユニット６においては、ＬＥＤ６１２から射出された光は、コリメータレンズ６１３を通してＬＣＤ６１４を照明し、この照明によりＬＣＤ６１４で生成された像光は、プリズム６５１内で複数回の全反射を行った後、ＨＯＥ６５２により回折し虚像として使用者の眼球Ｅに導かれる。
【００５０】
さらに、プリズム６５１は、前方から入射する光を使用者の眼球に導くようになっている。これにより、使用者は、外界（前方の被写体）をシースルー可能となり、カメラユニット７により撮影された画像（映像）を外界（前方の被写体）と重畳して視認することとなる。
【００５１】
尚、透明基板５に形成された傾斜面５ａは、プリズム６５１の傾斜面６５１ｂでの光の屈折をキャンセル（相殺）する、すなわち、傾斜面６５１ｂにおけるプリズム効果により矢印Ｗ側からの光が上方に屈曲するのを防止する為、使用者は、プリズム６５１、透明基板５、及びＨＯＥ６５２を通して、外界光を歪むことなく観察することができる。
【００５２】
また、プリズム６５１、及び透明基板５の前面側（接眼面と反対側）には、本発明における遮光手段に該当する、例えば、液晶シャッタ６５３が設けられている。液晶シャッタ６５３は、後述の制御ユニット８中の制御部８０１の制御によってプリズム６５１、透明基板５、及びＨＯＥ６５２を通して入射する外界光を遮光し、シースルーを不能にすることができる。
【００５３】
次に、ＨＭＤ１の電気回路構成について図４を用いて説明する。図４は、本発明に係わるＨＭＤ１の電気回路のブロック図である。尚、図４では、図１乃至図３に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
【００５４】
ＨＭＤ１の要部電気回路ブロックは、表示ユニット６、カメラユニット７、及び制御ユニット８等から構成される。
【００５５】
表示ユニット６は、ＬＣＤ表示部６１、接眼光学系６５から構成され、各部位で行われる動作については前述したので詳細な説明は省略する。
【００５６】
ＬＥＤ６１２の駆動電流は、後述の制御ユニット８中の制御部８０１で生成され、ＬＥＤ６１２の発光輝度は、制御部８０１によって制御される。
【００５７】
ＬＣＤ６１４は、制御ユニット８を介して出力されるカメラユニット７で生成された画像信号や、制御ユニット８に設けられた後述の外部Ｉ／Ｆ８２４から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像信号等に基づき映像を表示する。
【００５８】
カメラユニット７は、レンズ７１０、ＣＣＤ７０１、ＣＤＳ回路７０２、ＡＧＣ回路７０３、Ａ／Ｄ変換器７０４、タイミングジェネレータ７０５、及び画像処理部７０６等から構成される。
【００５９】
ＣＣＤ７０１は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、レンズ７１０により結像された被写体光像を、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。
【００６０】
タイミングジェネレータ７０５は、後述の制御ユニット８から送信される基準クロックに基づいて、ＣＣＤ７０１の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ７０５で生成される駆動制御信号には、例えば、ＣＣＤ７０１における露出開始、及び終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号、各画素の信号電荷の読出し制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ７０１に供給されるとＣＣＤ７０１では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。
【００６１】
ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路７０２は、ＣＣＤ７０１から読み出された画像信号より読み出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作を行って黒レベルの補正を行うものである。
【００６２】
ＡＧＣ（自動利得制御）回路７０３は、後述の制御ユニット８の制御により、ＣＤＳ回路７０２で処理された画像信号のゲインを、例えば被写体の明るさ等に応じて調整する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換器７０４は、ＡＧＣ回路７０３から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器７０４は、制御ユニット８から送信されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば１４ビットのデジタル信号に変換する。
【００６４】
この様に、ＣＣＤ７０１で読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路７０２、ＡＧＣ回路７０３、及びＡ／Ｄ変換器７０４で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理部７０６に取り込まれて所定の処理が行われる。以下、画像処理部７０６で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。
【００６５】
最初に、画像処理部７０６に取り込まれたデジタル画像信号は、ＣＣＤ７０１から出力される画像信号の読出しに同期して後述の制御ユニット８中の画像メモリ８２１に書き込まれる。すなわち、画像処理部７０６で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ８２１にいったん記録したものを画像メモリ８２１から取り出し、画像処理部７０１中の各部位における処理に使用される。
【００６６】
画像処理部７０６は、図示しない例えば、黒レベル補正部、画素補間部、解像度変換部、ホワイトバランス制御部、ガンマ補正部、マトリックス演算部、シェーディング補正部、及び画像圧縮部等から構成され、画像メモリ８２１より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ８２１に格納される。
【００６７】
次に、制御ユニット８は、制御部８０１、画像メモリ８２１、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８２２、記録部８２３、外部Ｉ／Ｆ８２４、及び操作部８３０等から構成される。
【００６８】
制御部８０１は、各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、演算処理や制御処理等のデータを一時的に格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、後述の操作部８３０に設けられた各操作スイッチからの信号を受けて、表示ユニット６の表示動作やカメラユニット７の撮影動作、及び画像信号処理動作を統括的に制御するものである。
【００６９】
制御部８０１は、図４に示す様に、距離検知部８０２、輝度検知部８０３、文字検知部８０４、デジタルズーム部８０５、トリミング部８０６、ネガ／ポジ反転部８０７、及び表示制御部８０８等から構成される。
【００７０】
距離検知部８０２は、本発明に係る距離検知手段に該当し、カメラユニット７のＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ；自動焦点）制御を行い、ＡＦ動作によって調整されたレンズ７１０を構成する各レンズ群の停止位置情報より、被写体距離を検知する。具体的には、距離検知部８０２は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データ（デジタル画像信号）より、予め設定されてある撮像面上の測距エリアに関する画像データを読み出し、読み出した画像データのコントラスト検出により合焦位置を求める測距演算を行い、その結果に基づいて図示しないフォーカスモータを駆動して、ＡＦ制御を行う。そして、距離検知部８０２は、例えば、ＡＦ動作によって調整されたレンズ７１０を構成する各レンズ群の停止位置情報より、被写体距離を検知する。
【００７１】
トリミング部８０６は、本発明に係るトリミング手段に該当し、使用者の視線中心とカメラユニット７の光軸との位置のずれにより発生するパララックスを低減する為に、後述の表示制御部８０８の制御の下で、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域でカメラユニット７で撮影された画像をトリミングする。
【００７２】
ここで、パララックスについて図５を用いて説明する。図５は、使用者の視線中心Ｌ１とカメラユニット７の光軸Ｌ２との位置のずれにより発生するパララックスの様子を示す模式図である。図５において。被写体Ｘは、例えば、文字からなる書物等であり、また、被写体Ｘの中心は使用者の視線中心Ｌ１に位置するものとする。
【００７３】
図５に示す様に、被写体Ｘが視線中心Ｌ１とカメラユニット７の光軸Ｌ２との間隔より非常に遠い距離Ｄｆに位置する場合は、パララックスの影響が比較的小さく、被写体Ｘにおける文字領域Ａ３は、カメラユニット７の撮影画角Ａ２の中心寄りに位置して撮影される。一方、被写体Ｘが遠い距離Ｄｆより近い距離Ｄｎに位置する場合は、パララックスの影響が大きく、被写体Ｘにおける文字領域Ａ３は、カメラユニット７の撮影画角Ａ２の周辺寄りに位置して撮影される。すなわち、被写体距離によって、使用者の視野における文字領域Ａ３の位置とカメラユニット７で撮影される撮影画像における文字領域Ａ３の位置が大きく異なる。そこで、トリミング部８０６は、後述の表示制御部８０８の制御の下で、使用者の視線中心Ｌ１にカメラユニット７の光軸Ｌ２が仮想的に一致する様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域でカメラユニット７によって撮影された画像をトリミングするものである。尚、トリミング部８０６で行われる動作の詳細は後述する。
【００７４】
図４に戻り、デジタルズーム部８０５は、本発明に係る電子ズーム手段に該当し、後述の表示制御部８０８の制御の下で、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じた拡大倍率でトリミング部８０６でトリミングされた画像を拡大する。尚、デジタルズーム部８０５で行われる動作の詳細は後述する。
【００７５】
次に、表示制御部８０８は、本発明に係る表示制御手段に該当し、予め設定されている例えば、第一の基準距離Ｄ１、及び第二の基準距離Ｄ２と、距離検知部８０２が検知した被写体距離とを比較し、比較した結果に基づいて、トリミング部８０６、デジタルズーム部８０５の作動を制御する。尚、第一の基準距離Ｄ１は、例えば、老眼の進んだ使用者において、書物等の被写体が目に近づくとピントが合わず文字を視認することが困難になる距離。また、第二の基準距離Ｄ２は、近視の進んだ使用者において、書物等の被写体が目から遠ざかるとピントが合わず文字を視認することが困難になる距離とし、Ｄ２＞Ｄ１とする。
【００７６】
この様な構成のＨＭＤ１において、本発明は、表示制御部８０８が、距離検知部８０２で検知された被写体距離に基づいて、トリミング部８０６、デジタルズーム部８０５の作動を制御して、カメラユニット７によって撮影された画像のトリミング領域やトリミングされた画像の拡大倍率を変化させることにより、使用者が、操作に拠ることなく、被写体距離に係らず被写体を容易に視認することができる様に、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作を制御するものである。
【００７７】
ここで、ＨＭＤ１で行われる画像表示動作の詳細を、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近い距離に位置する場合の視野Ａ１に映る文字の様子を示す模式図。図６（ｂ）は、図６（ａ）と同じ距離に位置する被写体Ｘをカメラユニット７で撮影した時の撮影画角Ａ２における文字の様子を示す模式図。図６（ｃ）は、図５（ｂ）で撮影された画像をトリミングし、拡大した時の表示画像ＩＭ１を示す模式図である。また、図６（ｄ）は、被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠い距離に位置する場合の視野に映る文字の様子を示す模式図。図６（ｅ）は、図６（ｄ）と同じ距離に位置する被写体Ｘをカメラユニット７で撮影した時の撮影画角Ａ２における文字の様子を示す模式図。図６（ｆ）は、図６（ｅ）で撮影された画像をトリミングし、拡大した時の表示画像ＩＭ２を示す模式図である。
【００７８】
最初に、被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近い距離に位置する場合の画像表示動作について説明する。被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近い距離に位置する場合、カメラユニット７で撮影された画像における文字の位置は、図６（ｂ）に示す様に、パララックスの影響を大きく受け、撮影画角Ａ２の周辺寄り（図では左側）に位置している。すなわち、図６（ａ）に示す様に、使用者の視野Ａ１における文字の位置とカメラユニット７で撮影された撮影画像における文字の位置が大きく異なる。そこで、表示制御部８０８は、使用者の視線中心Ｌ１にカメラユニット７の光軸Ｌ２を仮想的に一致させる為に、図６（ｂ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ１でカメラユニット７によって撮影された画像をトリミングする様に、トリミング部８０６を制御する。そして、デジタルズーム部８０５は、図６（ｃ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じた拡大倍率Ｋ１でトリミング部８０６でトリミングされた画像を拡大する。
【００７９】
これにより、例えば、書物等の被写体Ｘが第一の基準距離Ｄ１より近づくとピントが合わず、視認することが困難になる老眼の進んだ使用者に対しては、書物が第一の基準距離Ｄ１よりも近づくと、カメラユニット７で撮影された画像が距離に応じた拡大倍率Ｋ１で拡大されて表示される様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が視認可能な大きさまで拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。また、とりわけパララックスの影響が大きくなる近距離側において、距離に応じたトリミング領域Ｔ１でトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。
【００８０】
次に、被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠い距離に位置する場合の画像表示動作について説明する。被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠い距離に位置する場合、カメラユニット７で撮影された画像における文字の位置は、図６（ｅ）に示す様に、パララックスの影響が比較的小さく、撮影画角Ａ２の中心寄りに位置している。すなわち、図６（ｄ）に示す様に、使用者の視野Ａ１における文字の位置とカメラユニット７で撮影された撮影画像における文字の位置は僅かではあるが異なっている。そこで、表示制御部８０８は、使用者の視線中心Ｌ１にカメラユニット７の光軸Ｌ２を仮想的に一致させる為に、図６（ｅ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ２でカメラユニット７によって撮影された画像をトリミングする様に、トリミング部８０６を制御する。そして、デジタルズーム部８０５は、図６（ｆ）に示す様に、距離検知部８０２が検知した被写体距離に応じた拡大倍率Ｋ２でトリミング部８０６でトリミングされた画像を拡大する。
【００８１】
これにより、例えば、書物等の被写体Ｘが第二の基準距離Ｄ２より遠ざかるとピントが合わず、視認することが困難になる近視の進んだ使用者に対しては、書物が第二の基準距離Ｄ２よりも遠ざかると、カメラユニット７で撮影された画像が距離に応じた拡大倍率Ｋ２で拡大されて表示される様になる。したがって、使用者はピントの甘い文字が拡大されて大きく表示されることにより視認することができる。また、パララックスの影響が小さい遠距離側においても、距離に応じたトリミング領域Ｔ２でトリミングすることにより、使用者はパララックスの影響が低減された画像を視認することができる。
【００８２】
この様にして、生成された表示画像ＩＭ１、またはＩＭ２の見え方を図７に示す。図７（ａ）は、シースルーによる被写体光像ＳＸにおける文字の様子を示した模式図。図７（ｂ）は、ＨＭＤ１によって生成された表示画像ＩＭ１、またはＩＭ２の見え方を示す模式図である。
【００８３】
図７（ａ）に示す様に、文字が小さく、シースルーでは視認することが困難であった文字は、図７（ｂ）に示す様に、パララックスの影響が低減され、大きく拡大されて表示されることにより、容易に視認することができる。
【００８４】
また、表示画像は、図８に示す様に、例えば、カメラユニット７で撮影された画像を、文字１行分程度に狭くしたトリミング領域でトリミングし、トリミングした画像を拡大し、拡大した画像にシースルーによる被写体光像ＳＸにおける拡大位置を示す指標Ｍを付加して表示画像ＩＭ３として表示する様にしてもよい。これにより、シースルーによる被写体光像ＳＸにおいて、どの位置が拡大されて表示されているかを容易に把握できる。
【００８５】
尚、本実施形態においては、デジタルズーム部８０５によって、画像の拡大を行う様にしたが、カメラユニット７にズームレンズを備え、表示制御部８０８は、距離検知部８０２が検知した被写体距離に基づいて、デジタルズーム部８０５の作動を制御して画像を拡大する様にしてもよい。これにより、例えば、被写体がパララックスの影響が比較的小さい遠い距離に位置し、パララックスの補正を行う必要がない場合には、ズームレンズにより被写体を光学的に拡大して撮影した画像を表示することにより、使用者は、被写体をより鮮明に視認することができる。
【００８６】
また、第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ２は、後述の操作部８３０に設けられ、本発明に係る距離設定手段に該当する距離設定スイッチ８３０ｂによって使用者の視力に応じて設定することができる。視力は、使用者によって異なるものである。したがって、被写体を視認することが困難になる距離、すなわち第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ２を使用者の視力に応じて設定できる様にすることにより、使用者は、使用者の視力に係らず被写体を視認することができる。
【００８７】
次に、図４において、輝度検知部８０３は、本発明に係る輝度検知手段に該当し、カメラユニット７のＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ；自動露出）制御を行い、ＡＥ動作によって調整されたシャッタ速度、絞り値、またＡＧＣ回路７０３のゲイン等により、被写体の明るさを検知する。具体的には、輝度検知部８０３は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データ（デジタル画像信号）より、予め設定されてある撮像面上の測光エリアに関する画像データを読み出し、読み出した画像データに基づいて露出制御データを算出する。そして算出した露出制御データと予め設定されているプログラム線図に基づいて、シャッタ速度、絞り値、ＡＧＣ回路２４４のゲイン等を調整してＡＥ動作を行う。そして、輝度検知部８０３は、
例えば、ＡＥ動作によって調整されたシャッタ速度、絞り値、またＡＧＣ回路７０３のゲイン等により、被写体の明るさを検知する。
【００８８】
この様にして、輝度検知部８０３によって検知された被写体の明るさにに基づいて、表示制御部８０３は、前述の第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ２を補正することができる。例えば、老眼の進んだ使用者は、被写体の明るさが暗くなると、より遠い距離から視認することが困難になる（夜目）場合がある。したがって、被写体の明るさに応じて、第一の基準距離Ｄ１、第二の基準距離Ｄ１を補正する様にすることにより、使用者は、被写体の明るさに係らず被写体を視認することができる
次に、文字検知部８０４は、本発明に係る文字検知手段に該当し、カメラユニット７で撮影された画像より、周知の画像信号処理により、文字を検知する。
【００８９】
また、ネガ／ポジ反転部８０７は、本発明に係るネガ／ポジ反転手段に該当し、カメラユニット７で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする等して、文字画像のコントラストを反転させる。
【００９０】
そして、表示制御部８０８は、文字検知部８０４がカメラユニット７で撮影された画像において文字を検知した場合、画像のコントラストを反転させる様に、ネガ／ポジ反転部８０７を制御することもできる。この様に、画像のコントラストを反転させて、例えば、文字を白抜き文字で表示することにより、図９に示す様に、シースルーによる被写体光像ＳＸと文字の表示画像ＩＭ４が重なって観察される場合においても、文字をより鮮明に視認することができる。
【００９１】
また、文字検知部８０４は、文字の大きさを検知することができ、表示制御部８０８は、文字検知部８０４が検知した文字の大きさにに基づいて、デジタルズーム部８０５の最大拡大倍率を設定することもできる。これにより、拡大することにより撮影画像の文字が大きくなりすぎて視認することが困難になることを防止することができる。
【００９２】
また、表示制御部８０８は、表示ユニット６に画像が表示される場合、外界から表示ユニット６への入射光が遮光される様に液晶シャッタ６５３の作動を制御することもできる。この様に、シースルーによる被写体光像と画像が重なって観察される場合は、外界から表示ユニット６への入射光を遮光して、シースルーを不能にすることにより、注目したい画像のみをより鮮明に視認することができる。
【００９３】
次に、画像メモリ８２１は、カメラユニット７中の画像処理部７０６や制御ユニット８中の制御部８０１により画像信号に対する各種処理を行う為の作業領域として用いられる一時メモリである。
【００９４】
ＶＲＡＭ８２２は、ＬＣＤ表示部６１中のＬＣＤ６１４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ６１４に再生表示される画像を構成する画素信号のバッファメモリである。
【００９５】
記録部８２３は、例えばメモリカードが装填され、カメラユニット７で撮影された画像を記録するメモリである。
【００９６】
外部Ｉ／Ｆ８２４は、例えば、ビデオやテレビ、パーソナルコンピュータ等のＨＭＤ１の図示しない外部機器から画像信号を入力するインターフェースである。
【００９７】
操作部８３０には、ＨＭＤ１の電源スイッチ８３０ａ、距離設定スイッチ８３０ｂ等、各種操作スイッチが設けられている。
【００９８】
ここで、本発明に係るＨＭＤ１で行われる、表示制御動作の流れを図１０に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００９９】
最初に、電源スイッチ８３０ｂを操作しＨＭＤ１の電源をＯＮにして撮影動作を開始する（ステップＳ１）。撮影動作が開始されると、輝度検知部８０３は、カメラユニット７で取り込まれ、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データを読出し、読み出した画像データに基づいて被写体の明るさを検知する（ステップＳ２）。そして、表示制御部８０８は、輝度検知部８０３が検知した被写体輝度と予め設定しておいた基準輝度とを比較し、比較した結果、被写体輝度が基準輝度よりも暗い場合は（ステップＳ３；Ｎｏ）、第一の基準距離Ｄ１をより遠い距離（Ｄ１＝Ｄ１＋Δｄ、Δｄは補正値とする。）に補正する（ステップＳ４）。例えば、老眼の進んだ使用者は、被写体の明るさが暗くなると、より遠い距離から視認することが困難になる（夜目）場合がある。したがって被写体が暗い場合には、第一の基準距離Ｄ１をより遠い距離に補正するものである。一方、被写体輝度が基準輝度よりも明るい場合は（ステップＳ３；Ｙｅｓ）は、第一の基準距離Ｄ１の補正は行わない。
【０１００】
次に、距離検知部８０２は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データを読出し、読み出した画像データに基づいて被写体距離を検知する（ステップＳ５）。そして、表示制御部８０８は、距離検知部８０２が検知した被写体距離と予め設定しておいた第一の基準距離Ｄ１とを比較する。比較した結果、被写体距離が第一の基準距離Ｄ１よりも近い場合は（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ１、及び拡大倍率Ｋ１を決定する（ステップＳ７）。一方、被写体距離が第一の基準距離Ｄ１よりも遠い場合は（ステップＳ６；Ｎｏ）、表示制御部８０８は、次に、距離検知部８０２が検知した被写体距離と予め設定しておいた第二の基準輝度Ｄ２とを比較する。比較した結果、被写体距離が第二の基準距離Ｄ２よりも遠い場合は（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、被写体距離に応じたトリミング領域Ｔ２、及び拡大倍率Ｋ２を決定する（ステップＳ９）。この様にして、例えば、老眼や近視の進んだ使用者が、裸眼では視認することが困難な距離に被写体が位置する場合は、それぞれの距離に応じたトリミング領域Ｔ１またはＴ２、及び拡大倍率Ｋ１またはＫ２が決定される。
【０１０１】
次に、トリミング部８０６は、画像メモリ８２１に書き込まれた画像データを読出し、読み出した画像データを表示制御部８０８で決定されたトリミング領域Ｔ１またはＴ２でトリミングする（ステップＳ１０）。そして、デジタルズーム部８０５は、トリミング部８０６でトリミングされた画像データを、表示制御部８０８で決定された拡大倍率Ｋ１またはＫ２で拡大する（ステップＳ１１）。
【０１０２】
次に、表示制御部８０８は、液晶シャッタ６５３を制御し、外界から表示ユニット６への入射光を遮光して、シースルーを不能にする（ステップＳ１２）。そして、表示制御部８０８は、デジタルズーム部８０５で拡大された画像を表示ユニット６に表示する（ステップＳ１３）。
【０１０３】
一方、ステップＳ８において、被写体距離が第二の基準距離Ｄ２よりも近い場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、すなわち、被写体が第一の基準距離Ｄ１と第二の基準距離Ｄ２の間に位置する場合は、老眼や近視の進んだ使用者においても、裸眼で被写体を視認することができるので、表示制御部８０８は、表示ユニット７に画像表示を行わない。すなわち、この様な場合には、使用者は、シースルーにて被写体光像を視認することができる。
【０１０４】
この様にして、本発明に係るＨＭＤ１においては、表示制御部８０８が、距離検知部８０２で検知された被写体距離に基づいて、トリミング部８０６、デジタルズーム部８０５の作動を制御して、カメラユニット７によって撮影された画像のトリミング領域やトリミングされた画像の拡大倍率を変化させることにより、使用者が、操作に拠ることなく、被写体距離に係らず被写体を容易に視認することができる。すなわち、シースルーでは視認することが困難であった小さな文字は、パララックスの影響が低減され、大きく拡大されて表示されることにより、容易に視認することができる様になる。
【０１０５】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態における表示制御動作の流れを示すフローチャートにおいては、シースルーによる被写体光像と撮影画像が重なって観察される場合は、外界から表示ユニット６への入射光を遮光して、シースルーを不能にすることにより、注目したい撮影画像のみをより鮮明に視認することができる様にしたが、例えば、ネガ／ポジ反転部８０７により、撮影画像のコントラストを反転させて、文字を白抜き文字で表示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係るＨＭＤの一例による外観模式図である。
【図２】本発明に係るＨＭＤの別例による外観模式図である。
【図３】本発明に係るＨＭＤにおける表示ユニットの側断面図である。
【図４】本発明に係るＨＭＤの電気回路ブロック構成図である。
【図５】パララックスを示す模式図である。
【図６】本発明に係るＨＭＤにおけるトリミング、画像拡大動作を示す模式図である。
【図７】本発明に係るＨＭＤの表示ユニットにおける表示の一例を示す模式図である。
【図８】本発明に係るＨＭＤの表示ユニットにおける表示の別例を示す模式図である。
【図９】本発明に係るＨＭＤの表示ユニットにおける表示の他の別例を示す模式図である。
【図１０】本発明に係るＨＭＤの表示制御動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０７】
１ ＨＭＤ
２ フレーム
３ テンプル
４ 鼻当て
５ 透明基板
６ 表示ユニット
６１ ＬＣＤ表示部
６１１ 筐体
６１２ ＬＥＤ
６１３ コリメータレンズ
６１４ ＬＣＤ
６５ 接眼光学系
６５１ プリズム
６５２ ＨＯＥ
６５３ 液晶シャッタ
７ カメラユニット
７０１ ＣＣＤエリアセンサ
７０２ ＣＤＳ回路
７０３ ＡＧＣ回路
７０４ Ａ／Ｄ変換器
７０５ タイミングジェネレータ
７０６ 画像処理部
７１０ レンズ
８ 制御ユニット
８０１ 制御部
８０２ 距離検出部
８０３ 輝度検出部
８０４ 文字検出部
８０５ デジタルズーム部
８０６ トリミング部
８０７ ネガ／ポジ反転部
８０８ 表示制御部
８２１ 画像メモリ
８２２ ＶＲＡＭ
８２３ 記録部
８２４ 外部Ｉ／Ｆ
８３０ 操作部
８３０ａ 電源スイッチ
８３０ｂ 距離設定スイッチ
８５１ 音声出力部
８５２ 音声入力部
８６０ 電源部
９ ケーブル
Ｅ 目
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、
外界の観察対象物を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段と、
前記トリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段と、
前記電子ズーム手段で拡大された画像を表示するシースルー可能な表示手段と、
前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御する表示制御手段と、
前記観察対象物の距離を検知する距離検知手段と、を有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、ズームレンズを有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記ズームレンズのズーム倍率を設定することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、予め設定した第一の基準距離より近い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、前記第一の基準距離よりも遠い距離に予め設定した第二の基準距離より遠い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを設定する距離設定手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記観察対象物の明るさを検知する輝度検知手段を有し、
前記表示制御手段は、前記輝度検知手段が検知した明るさに基づいて、前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項７】
外界から前記表示手段への入射光を遮光する遮光手段を有し、
前記表示制御手段は、前記遮光手段の作動を制御するものであって、
前記表示手段に画像が表示される場合、
前記表示制御手段は、外界から前記表示手段への入射光が遮光される様に前記遮光手段の作動を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記撮像手段で撮影された画像において、文字を検知する文字検知手段と、
画像のコントラストを反転するネガ／ポジ反転手段と、を有し、
前記表示制御手段は、ネガ／ポジ反転手段の作動を制御するものであって、
前記文字検知手段が、文字を検知した場合、
前記表示制御手段は、前記撮像手段で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする様に前記ネガ／ポジ反転手段の作動を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項９】
前記文字検知手段は、文字の大きさを検知するものであって、
前記表示制御手段は、前記文字検知手段が検知した文字の大きさに基づいて、前記電子ズーム手段の最大拡大倍率を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項１】
頭部または顔面に取り付けられ、使用者が外界をシースルー可能な映像表示装置であって、
外界の観察対象物を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段で撮影された画像をトリミングするトリミング手段と、
前記トリミング手段でトリミングされた画像を拡大する電子ズーム手段と、
前記電子ズーム手段で拡大された画像を表示するシースルー可能な表示手段と、
前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御する表示制御手段と、
前記観察対象物の距離を検知する距離検知手段と、を有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、ズームレンズを有し、
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離に基づいて、前記ズームレンズのズーム倍率を設定することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、予め設定した第一の基準距離より近い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記表示制御手段は、前記距離検知手段が検知した距離が、前記第一の基準距離よりも遠い距離に予め設定した第二の基準距離より遠い場合、前記トリミング手段が前記撮像手段で撮影された画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じたトリミング領域でトリミングし、
前記電子ズーム手段が前記トリミング手段でトリミングされた画像を、前記距離検知手段が検知した距離に応じた拡大倍率で拡大する様に、前記トリミング手段、及び前記電子ズーム手段の作動を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを設定する距離設定手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記観察対象物の明るさを検知する輝度検知手段を有し、
前記表示制御手段は、前記輝度検知手段が検知した明るさに基づいて、前記第一の基準距離及び前記第二の基準距離、またはそのいずれかを補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項７】
外界から前記表示手段への入射光を遮光する遮光手段を有し、
前記表示制御手段は、前記遮光手段の作動を制御するものであって、
前記表示手段に画像が表示される場合、
前記表示制御手段は、外界から前記表示手段への入射光が遮光される様に前記遮光手段の作動を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記撮像手段で撮影された画像において、文字を検知する文字検知手段と、
画像のコントラストを反転するネガ／ポジ反転手段と、を有し、
前記表示制御手段は、ネガ／ポジ反転手段の作動を制御するものであって、
前記文字検知手段が、文字を検知した場合、
前記表示制御手段は、前記撮像手段で撮影された画像において、文字の背景を黒くし、文字を白くする様に前記ネガ／ポジ反転手段の作動を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項９】
前記文字検知手段は、文字の大きさを検知するものであって、
前記表示制御手段は、前記文字検知手段が検知した文字の大きさに基づいて、前記電子ズーム手段の最大拡大倍率を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２１４９６４（Ｐ２００７−２１４９６４Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３６１７（Ｐ２００６−３３６１７）
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（３０３０５０１５９）コニカミノルタフォトイメージング株式会社 (1,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（３０３０５０１５９）コニカミノルタフォトイメージング株式会社 (1,066)
【Ｆターム（参考）】
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