專利名稱：頭戴式顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頭戴式顯示裝置，具體地，涉及在戴于頭上的狀態(tài)下顯示并觀察圖像的頭戴式顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往公知的戴在頭上觀察圖像的顯示裝置(例如)有HMD(頭戴式顯示器)和HUD(平視顯示器)等。
作為這種顯示裝置，例如可以列舉日本專利特開2003-248194號公報中記載的裝置。該公報記載的影像顯示裝置把配置在眼鏡型框架上的圖像投影在作為組合器的全息光學(xué)元件上，把該全息光學(xué)元件反射的所述圖像導(dǎo)入觀察者的眼睛，將所述圖像的虛像重疊顯示在外界。
另外，在日本專利特開平6-78247號公報記載了一種頭戴式顯示裝置，其能夠簡單地從電子影像切換到外界影像。另外，在該公報中記載了如下技術(shù)，即使改變頭部的傾斜角度，也能夠進行這樣的顯示，在外界的規(guī)定位置上可以觀察到好像是被固定的假想畫面，并且除該假想畫面之外，還可觀察外界的像(該公報的第0035段～第0044段，特別參照第0041段等)。
但是，在人的眼睛中，被稱為錐體的視力特別好的視細(xì)胞以較高的密度分布在視網(wǎng)膜的中心，并且分布成隨著接近周邊該密度急劇降低的狀態(tài)。該錐體有三種，各自的光譜靈敏度特性的峰值存在于R、G、B。這樣，只在距視網(wǎng)膜中心的半徑為20°～30°以內(nèi)的區(qū)域形成色覺。并且，把距視網(wǎng)膜中心3°以內(nèi)的區(qū)域稱為中心窩，該區(qū)域中錐體以特別高的密度分布。另一方面，當(dāng)從視網(wǎng)膜中心接近周邊時，取代錐體，分布著被稱為桿體的只對明亮度反應(yīng)的、主要在暗光視覺下起作用的靈敏度良好的細(xì)胞。該桿體把距視網(wǎng)膜中心約20°的位置作為密度的峰值，隨著接近周邊，密度緩緩降低。已經(jīng)知道這種結(jié)構(gòu)的人眼的視力隨亮度而變化，在亮度高的情況下，視力在中心窩最高，隨著逐漸接近周邊而急劇降低。圖34是以亮度為參數(shù)表示視網(wǎng)膜各部位的視力的圖(池田光男“最新応用物理學(xué)シリ一ズ3、視覚の心理物理學(xué)、p194，1975”，森北出版)。如圖所示，在亮度較高時，在中心窩周邊以高亮度分布的錐體有效發(fā)揮作用，所以在視網(wǎng)膜中心形成特別高的視力，但在亮度低時，該錐體不能有效發(fā)揮作用，在視網(wǎng)膜中心和周邊不存在那么大的視力差。并且，眼睛的中心窩的兩點識別分辯能力一般被認(rèn)為約是1’。
并且，近年來從保護地球環(huán)境方面等考慮，各種設(shè)備都在謀求降低能量消耗，例如電子設(shè)備等在努力降低耗電。具體地，作為示例，在個人計算機領(lǐng)域，在一定時間內(nèi)不利用鍵盤和鼠標(biāo)等進行輸入操作時即自動設(shè)定為低耗電模式的技術(shù)已經(jīng)眾所周知。
專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2003-248194號公報專利文獻(xiàn)2 日本專利特開平6-78247號公報非專利文獻(xiàn)1 池田光男「最新応用物理學(xué)シリ一ズ3、視覚の心理物理學(xué)、p194，1975」、森北出版在上述現(xiàn)有的HMD和HUD中，即使頭部稍微移動，因為所觀察的虛像也隨該頭部一起移動，所以也不能去除畫面經(jīng)常圍繞著頭部的感覺，特別是在長時間佩戴時，這將使人感到疲憊。
并且，上述以往的顯示裝置由于體積小、重量輕且易于攜帶，所以常?？梢耘宕髦M行正常行動。但是，在觀察者視場內(nèi)顯示著畫面時，將妨礙進行正常行動。因此，為了防止該障礙，在進行正常行動之前，需要取下顯示裝置或切斷顯示裝置的電源。但是，例如象摘取眼鏡那樣，在每次進行某行動之前都取下眼鏡將是很麻煩的事情。同樣，在進行正常行動時，取下顯示裝置或切斷顯示裝置的電源也是很麻煩的事情。
另外，在以往的顯示裝置中，在需要降低電耗的情況下也同樣(例如)需要切斷電源，但是該情況下進行切實切斷電源的操作依舊是很麻煩的事情。另一方面，如上述的個人計算機中采用的降低電耗的技術(shù)(即在規(guī)定時間內(nèi)不進行鍵盤輸入等操作時控制電源的技術(shù))未必適用于不需要人為的輸入操作等的信息顯示裝置。并且，在使用電池等作為電源的便攜式顯示裝置中，降低電力消耗是極其重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供一種頭戴式顯示裝置，不需要麻煩的操作即可方便在觀察圖像和觀察外界之間進行切換，并且能夠有效地降低電力消耗。
為了達(dá)到上述目的，第一發(fā)明的頭戴式顯示裝置，具有角度檢測單元，檢測觀察者頭部的傾斜角度；顯示單元，把規(guī)定圖像重疊顯示在外界的像上，根據(jù)所述角度檢測單元所檢測的觀察者頭部的傾斜角度，切換顯示圖像的顯示狀態(tài)和不顯示圖像的非顯示狀態(tài)；控制單元，在所述顯示單元的非顯示狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時間或規(guī)定時間以上時，即使以后頭部的傾斜角度成為與所述顯示狀態(tài)對應(yīng)的傾斜角度時，也控制該顯示單元使其持續(xù)保持非顯示狀態(tài)。
并且，第二發(fā)明是根據(jù)第一發(fā)明的頭戴式顯示裝置，所述顯示單元在所述角度檢測單元所檢測的觀察者頭部的傾斜角度在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時切換為所述顯示狀態(tài)，在脫離該規(guī)定的角度范圍時切換為所述非顯示狀態(tài)。
另外，第三發(fā)明是根據(jù)第一發(fā)明的頭戴式顯示裝置，所述顯示單元在所述顯示狀態(tài)下，為了使觀察者所觀察的所述圖像相對所述外界的相對位置大致恒定而與該觀察者頭部的傾斜無關(guān)，在所述角度檢測單元所檢測的觀察者頭部的所述傾斜方向的反方向，使所述圖像僅移動相當(dāng)于該角度檢測單元所檢測的角度的量，并顯示。
第四發(fā)明是根據(jù)第一～第三發(fā)明中任一發(fā)明的頭戴式顯示裝置，所述控制單元在所述顯示單元的非顯示狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時間或規(guī)定時間以上時，進行控制，使該頭戴式顯示裝置的電源斷開、或把該頭戴式顯示裝置設(shè)定為低耗電模式。
第五發(fā)明是根據(jù)第一～第四發(fā)明中任一發(fā)明的頭戴式顯示裝置，還具備時間設(shè)定單元，用于把所述規(guī)定時間設(shè)定為所期望長短的時間。
根據(jù)本發(fā)明的頭戴式顯示裝置，不需要麻煩的操作等即可方便地在觀察圖像和觀察外界之間進行切換，并且能夠有效降低電耗。


圖1是表示本發(fā)明實施例1的頭戴式信息顯示裝置的使用方式的立體圖。
圖2是表示上述實施例1的頭戴部的主視圖。
圖3是表示上述實施例1的頭戴部的俯視圖。
圖4是表示上述實施例1的頭戴部的右視圖。
圖5是表示上述實施例1中操作面板關(guān)閉狀態(tài)下的控制/記錄部的俯視圖。
圖6是表示上述實施例1中操作面板關(guān)閉狀態(tài)下的控制/記錄部的右視圖。
圖7是表示上述實施例1中操作面板關(guān)閉狀態(tài)下的控制/記錄部的左視圖。
圖8是表示上述實施例1中配置在操作面板上的操作開關(guān)的俯視圖。
圖9是表示上述實施例1中操作面板打開狀態(tài)下的控制/記錄部的立體圖。
圖10是表示上述實施例1中的遙控部的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖11是表示上述實施例1中，信息顯示裝置的主要與電子電路相關(guān)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12是說明上述實施例1中的縱傾(Pitch)方向的圖。
圖13是說明上述實施例1中的橫擺(Yaw)方向的圖。
圖14是說明上述實施例1中的透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的原理的圖。
圖15是上述實施例1中，包括表示透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的部分剖面的主視圖。
圖16是表示上述實施例1中，透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的一個結(jié)構(gòu)例的左視圖。
圖17是表示上述實施例1中，透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的左視圖。
圖18是表示上述實施例1中，透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的俯視剖面圖。
圖19是表示上述實施例1中，包括表示連接部分的結(jié)構(gòu)的局部剖面的俯視圖，其中連接部分含有前面部、鉸鏈部和鏡腿部。
圖20是表示上述實施例1中，從圖19的左側(cè)大致向右方觀看鉸鏈部和鏡腿部的連接部分的圖。
圖21是表示上述實施例1中將要顯示的原圖像的圖。
圖22是表示上述實施例1中的LCD的像素和原圖像的對應(yīng)的圖。
圖23是表示上述實施例1中作為虛像投影的圖像和原圖像的對應(yīng)的圖。
圖24是表示上述實施例1中將要顯示的原圖像的其他示例圖。
圖25是表示上述實施例1中的LCD的像素和原圖像的對應(yīng)的其他示例圖。
圖26是表示上述實施例1中作為虛像投影的圖像和原圖像的對應(yīng)的其他示例圖。
圖27是表示上述實施例1中的測試圖的示例圖。
圖28是表示上述圖27所示的測試圖中一個水平方向直線的校正前后的狀態(tài)圖。
圖29是表示上述實施例1中調(diào)整顯示畫面的初期位置的處理的流程圖。
圖30是表示上述實施例1中控制圖像的顯示位置的處理的流程圖。
圖31是表示上述實施例1中控制圖像的顯示/不顯示的處理示例的流程圖。
圖32是表示上述實施例1中調(diào)整顯示畫面的初期位置時的畫面顯示的示例圖。
圖33是表示上述實施例1中顯示畫面的初期位置被調(diào)整過的畫面顯示的示例圖。
圖34是把亮度作為參數(shù)表示視網(wǎng)膜各部位的視力的曲線圖。
符號說明1信息顯示裝置；2頭戴部；3電纜；4控制/記錄部；5遙控部；6透明圖像顯示部(顯示裝置)；11前面部；12鏡腿部；13框架部；14、15透明光學(xué)部件；19鼻托部；20鏡梁；21電纜連接端子；24、25鉸鏈；26、27掛耳部；30a、30b電氣部件裝配部；33盒部；41控制/記錄主體部；42操作面板；44電源開關(guān)；48 LCD顯示元件；49電纜連接端子；50 AV/S連接端子；51 PC連接端子；54記錄用存儲器插口；55電池插口；56揚聲器；59再現(xiàn)/停止開關(guān)；63菜單按鈕；65確定開關(guān)；66、67、68、69菜單選擇開關(guān)；71鍵盤；72半圓形指針操作部(滾動單元)；73天線；74指針；75左按鈕；76右按鈕；81角速度傳感器(橫擺方向)(角度檢測單元)；82、85放大器；83 A/D轉(zhuǎn)換電路；84角速度傳感器(縱傾方向)(角度檢測單元)；91可顯示范圍；92顯示框；93顯示畫面；94文字；101 LED驅(qū)動器；102 LED；103聚光透鏡；104 LCD顯示元件(顯示單元、顯示元件)；105 LCD驅(qū)動器(移動控制單元)；106第1全息光學(xué)元件(第1HOE)(顯示單元、光學(xué)系統(tǒng))；107第2全息光學(xué)元件(第2HOE)(顯示單元、光學(xué)系統(tǒng))；111第1CPU(控制單元、顯示單元、顯示控制單元、移動控制單元、調(diào)整單元)；112第2CPU(控制單元、顯示單元、顯示控制單元、角度檢測單元、移動控制單元、調(diào)整單元)；113第1操作開關(guān)(調(diào)整單元、時間設(shè)定單元)；114 EEPROM(顯示單元、顯示控制單元、第3存儲單元)；116存儲器(顯示單元、第1存儲單元)；117D/A轉(zhuǎn)換電路；118 LCD驅(qū)動器；119壓縮/解壓縮電路；120記錄用存儲器(記錄單元)；121選擇電路；122硬盤(記錄單元)；123接收電路；124電源電路；125顯示用存儲器(顯示單元、第2存儲單元)；126字符發(fā)生器；131第2操作開關(guān)(調(diào)整單元、時間設(shè)定單元)；132解碼器；133發(fā)送電路；134電源電路；141、146電氣電路基板；142、143導(dǎo)光部件；151原圖像；152顯示面；153虛像；155測試圖；184電氣電路基板；185、190撓性印刷線路板；186、189連接部；187接點；188導(dǎo)體；191軸；193、194軸承；200鉸鏈部
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。
(實施例1)圖1～圖33表示本發(fā)明的實施例1，圖1是表示頭戴式信息顯示裝置的使用方式的立體圖。
另外，在以下的說明中，本實施例的信息顯示裝置是頭戴式信息顯示裝置(頭戴式顯示裝置)。
如圖1所示，該信息顯示裝置1大致分為大致呈眼鏡型的頭戴部2；與該頭戴部2(例如)通過作為連接部件的電纜3連接的主體部(即控制/記錄部4)；和對該信息顯示裝置1進行遠(yuǎn)程操作輸入的遠(yuǎn)距離控制部(以下簡稱為遙控部)5。
上述頭戴部2構(gòu)成為，在進行透明顯示時可以實際地直接觀察觀察對象(外界)，同時也可以觀察重疊在該觀察對象上的信息。從該頭戴部2的形狀大致呈眼鏡型即可知道，其與用于矯正視力的普通眼鏡基本一樣，戴在頭部上使用，重量和尺寸等也實現(xiàn)小型輕量化，盡量接近普通眼鏡。
設(shè)在所述電纜3一端的連接端子3a與頭戴部2的電纜連接端子21(參照圖2等)連接，設(shè)在另一端的連接端子3b與控制/記錄部4的電纜連接端子49(參照圖6)連接，從而使頭戴部2和控制/記錄部4相連接。另外，雖然此處使用有線電纜3作為電連接頭戴部2和控制/記錄部4的連接部件，但不限于此，例如也可以使用以無線方式進行相互通信的裝置。
上述控制/記錄部4構(gòu)成為在對該信息顯示裝置1的整體進行控制的同時，也可以對利用上述頭戴部2觀察的信息進行再現(xiàn)。為了可以在掛在腰部的皮帶上、或放入上衣的內(nèi)口袋等各種狀態(tài)下使用，所以應(yīng)盡可能地使該控制/記錄部4實現(xiàn)小型輕量化。當(dāng)然，通過使用較長的電纜3，也可以在將該控制/記錄部4放在書包等的狀態(tài)下使用。
上述遙控部5用于遠(yuǎn)程操作，觀察者通過遠(yuǎn)程操作在手中就能夠?qū)υ撔畔@示裝置1進行比較頻繁的操作。因此，該遙控部5應(yīng)構(gòu)成為(例如)尺寸應(yīng)比較小，大約可以容納在一只手的掌心中，重量也應(yīng)比較輕，并可以與上述控制/記錄部4(例如)以無線方式進行通信。
頭戴部2、控制/記錄部4和遙控部5在本實施例中彼此分立地構(gòu)成，這樣，通過使頭戴部2小型輕量化，可以提高佩戴的舒適性，通過采用遙控部5，可以提高操作性等。
下面，參照圖2～圖4說明頭戴部2的外觀和概要。圖2是表示頭戴部2的主視圖，圖3是表示頭戴部2的俯視圖，圖4是表示頭戴部2的右視圖。
該頭戴部2構(gòu)成為具有作為相當(dāng)于普通眼鏡的鏡片、鏡框、鏡梁、接頭角等部分的前面部11；從該前面部11的左右兩側(cè)向后方(觀察對象的相反側(cè))分別延伸設(shè)置的、相對于該前面部11可以折疊的鏡腿部12。
上述前面部11構(gòu)成為具有框架部13，在該框架部13上分別對應(yīng)左右兩眼安裝的、作為導(dǎo)光部件的透明光學(xué)部件14、15。
在該框架部13的中間部分設(shè)有用于把該頭戴部2放置在鼻梁上的鼻托部19，和形成在上述透明光學(xué)部件14、15之間的上部的鏡梁20。
上述鏡腿部12使用鉸鏈24、25與上述前面部11相連接，從而可以相對于該前面部11折疊。即，在不使用時，向前面部11的中間部分折疊鏡腿部12，可以使其保持在沿著該前面部11折疊的位置上，可以縮小體積，便于收藏和攜帶。并且，在左右各鏡腿部12的末端部，分別設(shè)置用于掛在耳朵上的掛耳部26、27。
另外，在左眼側(cè)(即圖2和圖3的右側(cè))鏡腿部12上，與該鏡腿部12一體地設(shè)置有電氣裝配部件30a，在右眼側(cè)(即圖2和圖3的左側(cè))鏡腿部12上，與該鏡腿部12一體地設(shè)置有電氣裝配部件30b。這些電氣裝配部件30a、30b主要用于放置進行透明顯示控制的電子電路。因此，在折疊鏡腿部12時，這些電氣裝配部件30a、30b隨著該鏡腿部12的折疊而折疊。這樣，能夠把電氣裝配部件30a、30b配置在可以折疊的鏡腿部12上，所以在收藏時，信息顯示裝置1能夠更加緊湊。
并且，在左眼側(cè)電氣裝配部件30a的后側(cè)(靠近觀察者耳朵的一側(cè))的下端部設(shè)有電纜連接端子21，用于連接設(shè)在上述電纜3的一端的連接端子3a。另外，后文所述的透明圖像顯示部6(參照圖11)的電子電路被分散配置在前面部11的內(nèi)部和上述電氣裝配部件30a、30b中，使頭戴部2的整體形狀和重量平衡成為合適狀態(tài)，佩戴感覺良好。
并且，前面部11的右側(cè)和鉸鏈24之間的部分、以及前面部11的左側(cè)和鉸鏈25之間的部分形成盒部33，用于容納撓性印刷基板等，該撓性印刷基板按照后述圖19和圖20所示結(jié)構(gòu)連接該前面部11內(nèi)部的各個電路和電氣裝配部件30a、30b的各個電路。
下面，參照圖5～圖9說明控制/記錄部4的外觀和概要。圖5是表示操作面板關(guān)閉狀態(tài)下的控制/記錄部的俯視圖，圖6是表示操作面板關(guān)閉狀態(tài)下的控制/記錄部的右視圖，圖7是表示操作面板關(guān)閉狀態(tài)下的控制/記錄部的左視圖，圖8是表示配置在操作面板上的操作開關(guān)的俯視圖，圖9是表示操作面板打開狀態(tài)下的控制/記錄部的立體圖。
該控制/記錄部4構(gòu)成為，具有控制/記錄主體部41；操作面板42，其被設(shè)置成可以通過鉸鏈43相對于該控制/記錄主體部41自由開閉。
上述控制/記錄主體部41內(nèi)置有后文所述的各種電路，并且，在打開上述操作面板42時可以觀察的位置上設(shè)置有作為液晶監(jiān)視器的LCD顯示元件(以下簡稱為“LCD”)48。該LCD 48除了用于顯示信息外(例如，再現(xiàn)顯示被記錄的圖像，或顯示通過后述的個人計算機(PC)連接端子51輸入的畫面)，也用于顯示設(shè)定該信息顯示裝置1的各種模式的菜單畫面等。另外，在該控制/記錄主體部41上形成有凹部45，以便用手指等可以容易地對上述操作面板42進行開閉。
此外，在該控制/記錄主體部41的右側(cè)面，如圖6所示，設(shè)有可以通過鉸鏈46相對于該控制/記錄主體部41自由開閉的蓋52，把該蓋52的卡止部52a卡止在控制/記錄主體部41側(cè)的被卡止部52b上，由此保持關(guān)閉狀態(tài)。在打開該蓋52時，如圖6所示，露出用于通過上述電纜3與頭戴部2的電纜連接端子21相連接的電纜連接端子49、用于與電視機連接的端子即AV/S連接端子50、用于與個人計算機(PC)連接的端子即PC連接端子51。這樣，這些電纜在控制/記錄主體部41的右側(cè)面統(tǒng)一進行連接，不會從其他面延伸出來，可以減輕處置電纜時的煩惱。
另一方面，即使在控制/記錄主體部41的左側(cè)面，如圖7所示，也設(shè)有通過鉸鏈47相對于控制/記錄主體部41可以自由開閉的蓋53，把該蓋53的卡止部53a卡止在控制/記錄主體部41側(cè)的被卡止部53b上，由此保持關(guān)閉狀態(tài)。在打開該蓋53時，如圖7所示，露出用于插入由卡式存儲器等形成的插拔式記錄裝置(即記錄用存儲器120(參照圖11等))的記錄用存儲器插口54、和用于可以自由插拔地插入用于供給電源的電池的電池插口55。
如圖5所示，在上述操作面板42關(guān)閉的狀態(tài)下也能露到外部的外面?zhèn)壬显O(shè)置電源開關(guān)44，另外，在只有打開狀態(tài)下才會露出并操作的內(nèi)面?zhèn)?，設(shè)有如圖8所示的各種操作開關(guān)。
即，在操作面板42的內(nèi)面?zhèn)仍O(shè)有用于再現(xiàn)聲音的揚聲器56；用于增大從該揚聲器56發(fā)出的聲音的音量的開關(guān)57；用于減小該音量的開關(guān)58；用于再現(xiàn)或暫停再現(xiàn)記錄在上述記錄用存儲器120中的圖像信息的再現(xiàn)/停止開關(guān)59；用于使圖像向反方向快進搜索的開關(guān)61；用于使圖像向正方向快進搜索的開關(guān)62；用于在上述LCD 48顯示對信息顯示裝置1的各種功能和日期等進行設(shè)定的菜單畫面的菜單開關(guān)63；使顯示在該菜單畫面上的各項目中的選定項目向上、下、左、右各方向移動或使顯示信息向各方向滾動的菜單選擇開關(guān)66、67、68、69；用于確定顯示的選定項目等的確定開關(guān)65。
另外，在本實施例1的信息顯示裝置1中，如后面所述，在圖像從表示顯示圖像的區(qū)域的顯示框內(nèi)消失的時間起達(dá)到規(guī)定時間Ts以上(包括Ts)時，自動設(shè)定為使該信息顯示裝置1的整體耗電降低的低耗電模式，但此時的設(shè)定時間Ts也可以通過操作上述菜單選擇開關(guān)66、67、68、69等進行設(shè)定。
這樣，配置在操作面板42上的開關(guān)主要用于設(shè)定變更頻度較低的信息。
下面，參照圖10說明遙控部5的外觀和概要。圖10是表示遙控部的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
該遙控部5如上所述，配置有以較高的頻度變更該信息顯示裝置1的信息的開關(guān)，如圖10所示，構(gòu)成為具有鍵盤71、半圓形指針操作部72、和天線73。
上述鍵盤71是主要用于進行文字?jǐn)?shù)據(jù)輸入的輸入單元。通過該鍵盤71輸入的文字?jǐn)?shù)據(jù)可以顯示在上述頭戴部2的透明圖像顯示部6(參照圖11)、和上述控制/記錄部4的LCD 48的至少一個中。另外，該鍵盤71也包括使所顯示的項目和文字信息等向上、下、左、右滾動的兼作滾動單元的鍵。
上述半圓形指針操作部72是滾動單元，具有指針74、左按鈕75、和右按鈕76。上述指針74(例如)是通過利用手指操作可以使鼠標(biāo)指針移動的指示單元。即，該指針74的操作相當(dāng)于在個人計算機等中廣泛使用的使鼠標(biāo)移動的操作。并且，上述左按鈕75和右按鈕76分別相當(dāng)于普通鼠標(biāo)的左按鈕和右按鈕。因此，通過操作上述指針74使畫面上的鼠標(biāo)指針移動，通過在所期望的位置操作上述左按鈕75或右按鈕76，進行與使鼠標(biāo)移動并點擊相同的操作。
上述天線73是把通過這種操作輸入到遙控部5中的信息發(fā)送給控制/記錄部4的發(fā)送單元?？刂?記錄部4根據(jù)所接收的來自遙控部5的信息，執(zhí)行與該操作內(nèi)容相對應(yīng)的處理。
圖11是示出了信息顯示裝置1的主要與電子電路相關(guān)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
該信息顯示裝置1的結(jié)構(gòu)如上所述大致分為頭戴部2；控制/記錄部4，和遙控部5。其中，透明圖像顯示部6是上述頭戴部2的主要電子電路。并且，控制/記錄部4和透明圖像顯示部6通過上述電纜3連接，控制/記錄部4和遙控部5通過無線方式連接。
上述控制/記錄部4具有存儲器116；D/A轉(zhuǎn)換電路117；上述LCD48；LCD驅(qū)動器118；壓縮/解壓縮電路119；選擇電路121；上述記錄用存儲器120；硬盤122；上述揚聲器56；接收電路123；顯示用存儲器125；字符發(fā)生器126；第1操作開關(guān)113；EEPROM 114；電源電路124；第1CPU111。
上述存儲器116構(gòu)成了顯示單元的第1存儲單元，用于讀出由第1CPU111生成的圖像和文字等信息、或者存儲在記錄用存儲器120和硬盤122中的圖像和文字等信息，其由臨時存儲所讀出的信號的幀緩沖器等構(gòu)成。
D/A轉(zhuǎn)換電路117用于把存儲在該存儲器116上的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。
上述LCD 48是上述圖9所示的LCD，根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換電路117轉(zhuǎn)換得到的模擬圖像信號來顯示圖像，或顯示其他信息。
上述LCD驅(qū)動器118用于控制驅(qū)動該LCD 48。
上述壓縮/解壓縮電路119具有壓縮電路部和解壓縮電路部，利用壓縮電路部對存儲在上述存儲器116中的數(shù)字信號進行壓縮，利用解壓縮電路部對將從上述記錄用存儲器120中讀出的已壓縮數(shù)字信號進行解壓縮。
上述選擇電路121根據(jù)來自第1CPU 111的控制信號，雙向選擇信號的輸入地點和輸出地點。此處，所謂雙向是指存儲器116、記錄用存儲器120、硬盤122和壓縮/解壓縮電路119均可以成為輸入地點和輸出地點的某一方。例如，選擇電路121可以選擇將壓縮/解壓縮電路119壓縮過的數(shù)字信號輸出給記錄用存儲器120、硬盤122、存儲器116中的哪一個。并且，在把記錄在記錄用存儲器120或硬盤122中的信息取入到存儲器116中并再現(xiàn)顯示等時，該選擇電路121根據(jù)來自第1CPU 111的控制信號，選擇來自記錄用存儲器120和硬盤122中任一個的輸出信號，輸出給壓縮/解壓縮電路119。另外，該選擇電路121根據(jù)來自第1CPU 111的控制信號，選擇通過壓縮/解壓縮電路119還是不通過壓縮/解壓縮電路119進行從存儲器116向記錄用存儲器120或硬盤122、或者從記錄用存儲器120或硬盤122向存儲器116的數(shù)據(jù)發(fā)送。在信息(例如)是文字?jǐn)?shù)據(jù)以外的圖像數(shù)據(jù)(以下，“圖像數(shù)據(jù)”是文字?jǐn)?shù)據(jù)以外的信息的總稱)時，通過壓縮/解壓縮電路119進行壓縮處理或解壓縮處理后進行發(fā)送，而在是文字?jǐn)?shù)據(jù)的情況下，不通過該壓縮/解壓縮電路119直接進行發(fā)送。
上述記錄用存儲器120如上所述例如由插拔式存儲卡等構(gòu)成，在被上述選擇電路121選擇時，記錄被上述壓縮/解壓縮電路119壓縮過的數(shù)字信號。
上述硬盤122內(nèi)置在該控制/記錄部4中，在被上述選擇電路121選擇時，記錄由上述壓縮/解壓縮電路119壓縮的數(shù)字信號。
上述揚聲器56(參照圖8等)根據(jù)第1CPU 111的控制，在再現(xiàn)伴隨有聲音的圖像時進行該聲音的再現(xiàn)，或者根據(jù)需要發(fā)出報警用聲音。
上述接收電路123用于接收由上述遙控部5的發(fā)送電路133(隨后描述)無線發(fā)送的信號。
上述顯示用存儲器125構(gòu)成了顯示單元的第2存儲單元，存儲在透明圖像顯示部6中顯示的圖像數(shù)據(jù)。該顯示用存儲器125具有與設(shè)在透明圖像顯示部6中的LCD 104(后文描述)的顯示用像素一一對應(yīng)的存儲器單元。
上述字符發(fā)生器126用于產(chǎn)生對應(yīng)遙控部5的鍵輸入操作的文字?jǐn)?shù)據(jù)。
上述第1操作開關(guān)113是用于輸入與該信息顯示裝置1相關(guān)的各種操作的輸入單元，兼作調(diào)整單元、時間設(shè)定單元，其包括上述圖8所示的各種開關(guān)。
上述EEPROM 114構(gòu)成了顯示單元的第3存儲單元，記錄在該信息顯示裝置1中使用的各種數(shù)據(jù)等。在該EEPROM 114中以后文描述的表的形式存儲著與存儲器116中存儲的原信息和顯示用存儲器125的存儲器單元的之間的映射相關(guān)的對應(yīng)關(guān)系。
上述電源電路124包括例如插拔式電池等，不僅向該控制/記錄部4供給電源，也通過上述電纜3向上述頭戴部2的透明圖像顯示部6供給電源。
第1CPU 111控制該控制/記錄部4內(nèi)的各種電路，并且與上述透明圖像顯示部6內(nèi)的第2CPU 112(后文描述)通信，由此也進行該透明圖像顯示部6的控制，作為與該信息顯示裝置相關(guān)的綜合控制單元，也兼作顯示單元、顯示控制單元、移動控制單元、調(diào)整單元。
這種控制/記錄部4的作用大致如下。
該存儲器116內(nèi)的信息在經(jīng)過壓縮/解壓縮電路119內(nèi)的壓縮電路部壓縮后，存儲在記錄用存儲器120或硬盤122中。
并且，在通過上述第1操作開關(guān)113的菜單按鈕63和菜單選擇開關(guān)66、67、68、69、確定開關(guān)65等的操作，選擇了已記錄在記錄用存儲器120或硬盤122中的信息，并通過上述再現(xiàn)/停止開關(guān)59的操作指示要進行再現(xiàn)的情況下，記錄在記錄用存儲器120或硬盤122中的信息被讀出，并臨時存儲在存儲器116中。此時，在記錄用存儲器120或硬盤122中記錄的信息是圖像數(shù)據(jù)的情況下，在經(jīng)過壓縮/解壓縮電路119內(nèi)的解壓縮電路部解壓縮后，被發(fā)送給存儲器116。在記錄用存儲器120或硬盤122中記錄的信息是文字?jǐn)?shù)據(jù)的情況下，不經(jīng)過壓縮/解壓縮電路119，而直接從選擇電路121發(fā)送給存儲器116。
存儲在該存儲器116中的信息通過D/A轉(zhuǎn)換電路117被轉(zhuǎn)換為模擬圖像信號后顯示在LCD 48上，或者在進行后述的規(guī)定映射處理后顯示在透明圖像顯示部6的LCD 104(后文描述)上。在LCD 48進行顯示時，該LCD 48的動作由LCD驅(qū)動器118所產(chǎn)生的信號控制。另一方面，在通過透明圖像顯示部6的LCD 104進行顯示時，參照存儲在EEPROM 114中的表，進行處理，使存儲在存儲器116中的圖像數(shù)據(jù)映射到顯示用存儲器125的存儲器單元中。這樣，存儲在顯示用存儲器125中的被映射的圖像數(shù)據(jù)被輸出到透明圖像顯示部6的LCD 104。
并且，在從遙控部5的鍵盤71等進行了鍵輸入操作時，字符發(fā)生器126產(chǎn)生對應(yīng)該操作的文字?jǐn)?shù)據(jù)。該文字?jǐn)?shù)據(jù)通過第1CPU 111與規(guī)定的圖像數(shù)據(jù)等合成后，被臨時存儲在存儲器116中，如上所述，顯示在LCD48或透明圖像顯示部6的LCD 104上。
然后，上述透明圖像顯示部6是顯示單元，通過作為反射型組合器的全息光學(xué)元件(以下稱為“HOE(Holographic Optical Element)”)把圖像和文字等投影到觀察者的眼睛99上，作為虛像顯示在觀察者的視場方向的前方。另外，該透明圖像顯示部6也兼作檢測頭戴部2的橫擺方向和縱傾方向(關(guān)于這些方向在后面敘述)的傾斜角度的單元。
即，該透明圖像顯示部6具有LED驅(qū)動器101；LED 102；聚光透鏡103；LCD 104；LCD驅(qū)動器105；第1HOE 106；第2HOE 107；角速度傳感器81；角速度傳感器84；放大器82；放大器85；A/D轉(zhuǎn)換電路83；第2CPU 112。
上述LED驅(qū)動器101根據(jù)上述第2CPU 112的控制，使后述的LED 102發(fā)光。
上述LED 102是受該LED驅(qū)動器101驅(qū)動而發(fā)光的發(fā)光源，是顯示單元的構(gòu)成要素。
上述聚光透鏡103用于對該LED 102所發(fā)出的光進行聚光，是上述顯示單元的構(gòu)成要素。
上述LCD 104是由顯示圖像等信息的透射型液晶等構(gòu)成的顯示元件，其將用于顯示圖像的多個像素以二維狀態(tài)等間隔排列。該LCD 104是上述顯示單元的構(gòu)成要素，被經(jīng)過上述聚光透鏡103的LED 102的光從背面?zhèn)日彰鳌?br> 上述LCD驅(qū)動器105根據(jù)上述第2CPU 112的控制，驅(qū)動該LCD 104并顯示圖像等信息，構(gòu)成移動控制單元的一部分。
上述第1HOE 106是將上述LCD 104射出的光一面進行如后面所述的像差校正，一面向垂直下方(參照圖16)反射的反射光學(xué)部件，用于構(gòu)成顯示單元。
上述第2HOE 107是一種組合器，其構(gòu)成為通過向觀察者的眼睛反射和衍射來自該第1HOE 106的光，把在上述LCD 104上顯示的圖像和文字等信息投影成可以觀察的狀態(tài)，并且可以使外界光透過觀察者的眼睛，用于構(gòu)成顯示單元。
上述角速度傳感器81構(gòu)成角度檢測單元，用于檢測該頭戴部2的橫擺方向(參照后述的圖13)的角速度。
上述放大器82用于放大該角速度傳感器81的輸出。
上述角速度傳感器84構(gòu)成角度檢測單元，用于檢測該頭戴部2的縱傾方向(參照后述的圖12)的角速度。
上述放大器85用于放大該角速度傳感器84的輸出。
上述A/D轉(zhuǎn)換電路83把通過放大器82輸出的角速度傳感器81的輸出、和通過放大器85輸出的角速度傳感器84的輸出分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出給上述第2CPU 112。
上述第2CPU 112是主要進行該透明圖像顯示部6的控制的控制單元，也兼作顯示單元、顯示控制單元、角度檢測單元、移動控制單元、調(diào)整單元。并且，第2CPU 112也兼作根據(jù)從角速度傳感器81、84輸出的角速度信息，檢測觀察者頭部的傾斜角度的角度檢測單元。該第2CPU 112與上述第1CPU 111雙向連接，一面相互進行通信一面協(xié)作執(zhí)行規(guī)定的動作。
然后，上述遙控部5具有第2操作開關(guān)131；解碼器132；發(fā)送電路133；電源電路134。
上述第2操作開關(guān)131是包括上述圖10所示的各種開關(guān)的輸入單元，也兼作調(diào)整單元、時間設(shè)定單元。
上述解碼器132用于把來自該第2操作開關(guān)131的操作輸入轉(zhuǎn)換為無線發(fā)送用的信號。
上述發(fā)送電路133通過上述天線73把由該解碼器132轉(zhuǎn)換的信號無線發(fā)送給上述控制/記錄部4的接收電路123。
上述電源電路134用于向該遙控部5內(nèi)的各種電路供給電源，其包括電池等。
下面，參照圖12～圖18說明透明圖像顯示部6的主要光學(xué)結(jié)構(gòu)。圖12是用于說明縱傾方向的圖，圖13是用于說明橫擺方向的圖，圖14是說明透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的原理的圖，圖15是包括表示透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的部分剖面的正視圖，圖16是表示透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的一結(jié)構(gòu)例的左視圖，圖17是表示透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的左視圖，圖18是表示透明圖像顯示部的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的俯視剖面圖。
該透明圖像顯示部6可以把圖像和文字等信息作為虛像迭加顯示在觀察者實質(zhì)上直接觀察的觀察對象上，以下把這種顯示稱為透明顯示。另外，所說“實質(zhì)上直接觀察”不僅包括用肉眼觀察的情況，也包括通過玻璃或塑料等所形成的大致平板的透明部件觀察的情況，或者通過視力矯正用透鏡觀察的情況等。
首先，參照圖12和圖13說明有關(guān)頭部傾斜的用語。所謂“縱傾方向”是指如圖12所示的頭部的前后方向的傾斜。所謂“橫擺方向”是指如圖13所示的頭部的左右方向的傾斜。另外，頭戴部2是被戴在觀察者頭上來使用的，所以檢測頭戴部2的傾斜和檢測觀察者頭部的傾斜基本是相同意思。
參照圖14說明利用該實施例1的透明圖像顯示部6的光學(xué)系統(tǒng)(以下稱為“透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)”)顯示透明圖像的原理。
LED 102發(fā)出的光通過聚光透鏡103被聚光，從背面照明LCD 104。此處，上述LED 102包括可以分別發(fā)出R(紅色)、G(綠色)、B(籃色)三種顏色的光的二極管，在顯示文字信息的情況下，例如可以僅使發(fā)出G(綠色)的二極管發(fā)光。
第2CPU 112生成對應(yīng)于圖像和文字等信息的信號，并輸出給LCD驅(qū)動器105。LCD驅(qū)動器105根據(jù)該信號驅(qū)動LCD 104，由此使該LCD 104顯示圖像和文字等。
接受上述LED 102的光而從LCD 104射出的圖像和文字被第2HOE 107反射后，被導(dǎo)入觀察者的眼中。這樣，觀察者可以把圖像和文字作為虛像VI進行觀察。另外，該圖14只是為了說明原理，所以省略了第1HOE 106的圖示。
第2HOE 107是使用了光聚合物或重鉻酸凝膠等感光材料的體積相位型全息光學(xué)元件，具有以最大反射率反射上述LED 102發(fā)出的各波長R、G、B光的特性。因此，例如在顯示文字時發(fā)出G光的情況下，綠色的文字作為虛像被清晰地顯示。另一方面，在顯示可以觀察的彩色圖像時，使LCD 104顯示彩色圖像，同時使上述LED 102發(fā)出R、G、B三種顏色的光即可。HOE具有良好的波長選擇特性，相對于上述R、G、B的各波長光線，在極其狹小的波長寬度中呈現(xiàn)高的反射特性，而相對于除此以外的波長光線呈現(xiàn)高的透射特性。因此，與顯示光相同的波長區(qū)域的外部光被衍射和反射，不會到達(dá)觀察者的瞳孔，但除此以外的波長區(qū)域的外部光都能到達(dá)觀察者的瞳孔。一般情況下，可見光由于波長的頻帶寬度較寬，所以即使包括R、G、B的各波長的極其狹小的波長寬度的光沒到達(dá)，也可以沒有任何妨礙地觀察外界影像。
上述第1HOE 106不僅把來自LCD 104的光反射導(dǎo)入到第2HOE 107上，而且具有校正像面變形的功能。另外，此處使用了第1HOE 106，但也可以使用自由曲面的光學(xué)元件來代替。由于自由曲面的光學(xué)元件體積小、重量輕，且可以校正復(fù)雜的像差，所以不怎么增加重量即可顯示像差較小的清晰圖像。
下面，參照圖15～圖18說明上述透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)的具體配置示例。
在上述框架部13內(nèi)部的觀察對象側(cè)部分，在上述透明光學(xué)部件14(或/和透明光學(xué)部件15)的上部的位置，按照圖15所示的順序配置上述LED 102、聚光透鏡103、LCD 104、第1HOE 106。這些各個部件如圖18所示由保持框144、145夾持而被固定。此時，上述LED 102在被安裝在電路基板141上的狀態(tài)下，通過上述保持框144、145被固定。并且，其中的第1HOE 106如上所述被傾斜配置，以便使來自LED 102的光朝向垂直下方反射。
上述透明光學(xué)部件14(或/和透明光學(xué)部件15)如圖16、圖17所示，具有利用透明玻璃或塑料等形成的具有規(guī)定的厚度的導(dǎo)光部件142、143；被夾在這些導(dǎo)光部件142、143之間并且傾斜配置成朝向后方反射光的上述第2HOE 107。在這種結(jié)構(gòu)中，從上述第1HOE 106反射的光透過配置在第2HOE 107上側(cè)的導(dǎo)光部件142的內(nèi)部到達(dá)該第2HOE 107。另外，在該導(dǎo)光部件142內(nèi)部的光的傳播可以如圖16所示只是透過，也可以如圖17所示將透過和內(nèi)面的全反射進行組合。如果進行圖17所示的光學(xué)設(shè)計，則可使透明光學(xué)部件14(或/和透明光學(xué)部件15)變薄，能夠進一步減輕頭戴部2的重量。
并且，在上述框架部13內(nèi)部的觀察者的頭部側(cè)(觀察對象的相反側(cè))部分，如圖18所示，安裝有上述LED驅(qū)動器101和LCD驅(qū)動器105的電路基板146隔著上述保持框144配置在與透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)相反的一側(cè)。
另外，透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)包括上述的各部件中的LED 102、聚光透鏡103、LCD 104、第1HOE 106、第2HOE 107、導(dǎo)光部件142、143。
觀察者一般用兩眼觀察觀察對象，關(guān)于如何配置上述透明圖像顯示部6，例如可以考慮以下兩種示例。
首先，第1構(gòu)成例是，對于兩眼，只把對應(yīng)于一側(cè)眼睛的部分由上述圖15等所示的透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，而對應(yīng)于另一側(cè)眼睛的部分由不具有透明圖像顯示功能的透明光學(xué)部件構(gòu)成。此時，對應(yīng)于另一側(cè)眼睛的透明光學(xué)部件優(yōu)選地具有與透明光學(xué)部件14(或透明光學(xué)部件15)相同的視感透射特性的光學(xué)部件，這樣即使長時間使用，也可以減輕眼睛的疲勞。
第2構(gòu)成例是，分別對應(yīng)于兩眼，構(gòu)成上述圖15等所示的透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)。在使用這種成對的透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)的情況下，可以進一步減輕眼睛疲勞，并且可以根據(jù)需要立體顯示所觀察到的圖像。
下面，參照圖19和圖20說明將前面部11的電氣安裝部件和鏡腿部20的電氣安裝部件30a電連接的結(jié)構(gòu)。圖19是表示包括連接部分的結(jié)構(gòu)的局部剖面的俯視圖，該連接部分包含前面部11、鉸鏈部200和鏡腿部12，圖20是表示從圖19的左側(cè)大致向右方觀看鉸鏈部200和鏡腿部12的連接部分的圖。
此處，上述鉸鏈部200是包括鉸鏈24的連接鏡腿部12和前面部11(或框架部13)的部分的總稱。
該信息顯示裝置1如上述圖3所示，左右鏡腿部12在使用狀態(tài)下形成為相對前面部11大致垂直的狀態(tài)，在不使用時能夠以鉸鏈24、25為旋轉(zhuǎn)中心朝向前面部11而折疊到內(nèi)側(cè)。此處說明包括右側(cè)鉸鏈24的鉸鏈部200附近的情況，但包括左側(cè)鉸鏈25的鉸鏈部也相同。
該鉸鏈部200的鉸鏈24形成為肘接頭，其構(gòu)成如圖20所示，使各個孔193a、194a分別貫穿設(shè)在前面部11側(cè)的形成圓筒狀螺紋孔193a的“コ”狀軸承193和設(shè)在鏡腿部12側(cè)的形成有圓筒狀螺紋孔194a的軸承194，來進行組合，并使發(fā)揮連接銷作用的軸191插通這些孔193a、194a。另外，在圖20中，對屬于鏡腿部12的部分利用虛線施加陰影。
如圖19所示，設(shè)在前面部11的電路基板184與撓性印刷線路板185的一端電連接。該撓性印刷線路板185被設(shè)置成從前面部11內(nèi)部跨越到鉸鏈部200內(nèi)部，另一端與圖20所示的多個接點187電連接。這些接點187設(shè)在與鉸鏈部200垂直設(shè)置的壁部195上，撓性印刷線路板185和各接點187的連接通過連接部186進行。
另一方面，相對前面部11側(cè)的軸承193進行相對旋轉(zhuǎn)的鏡腿部12側(cè)的軸承194，沿著軸方向設(shè)有多個導(dǎo)體188，這些導(dǎo)體188是沿著圓周面形成為圓弧狀的同軸接點。這些導(dǎo)體188分別對應(yīng)上述多個接點187，被嵌入絕緣體中，對從該絕緣體露出的表面(例如)進行鍍金。另外，也可以對導(dǎo)體188的整個表面進行鍍金。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使前面部11和鏡腿部12相對旋轉(zhuǎn)，也能夠維持接點187和導(dǎo)體188的電連接。并且，對LED驅(qū)動器101和LCD驅(qū)動器105等與圖像投影相關(guān)的電路部和設(shè)在電氣安裝部件30a的電路部，不需要通過布線電纜或印刷線路板等進行連接，由此能夠保持外觀的簡潔美。特別是該信息顯示裝置1的頭戴部2被佩戴在頭上使用的部分，外觀對第三者來說比較顯眼，所以通過采用這種結(jié)構(gòu)可以獲得明顯的效果。
上述接點187在該軸承194的圓周面上，通過連接部189與撓性印刷線路板190的一端電連接。雖然在圖中未示出，但該撓性印刷線路板190的另一端與鏡腿部12的電氣安裝部件30a的電路基板連接，另外，通過上述電纜3電連接控制/記錄部4。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，用于驅(qū)動設(shè)在框架部13中的透明圖像顯示部6的LED驅(qū)動器101和LED驅(qū)動器105的信號，例如由設(shè)在電氣安裝部件30a的第2CPU 112傳遞。并且，例如假設(shè)上述角速度傳感器81、84、放大器82、85、A/D轉(zhuǎn)換電路83設(shè)在電氣安裝部件30b上，來自它們的檢測信號同樣通過前面部11傳遞給電氣安裝部件30a的第2CPU 112。
下面，參照圖21～圖23說明信息顯示裝置1的圖像顯示的概況。圖21是表示將要顯示的原圖像的圖，圖22是表示LCD 104的像素和原圖像的對應(yīng)的圖，圖23是表示作為虛像投影的圖像和原圖像的對應(yīng)的圖。
現(xiàn)在，將要顯示的原圖像151如圖21所示。此處，目的在于明確原圖像151、顯示在LCD 104上的圖像、作為虛像觀察的圖像的對應(yīng)關(guān)系，所以把原圖像151劃分為合適的區(qū)域，并對各區(qū)域施加陰影。在圖21～圖23中被施加了相同陰影的圖像區(qū)域是相互對應(yīng)的區(qū)域。另外，原圖像數(shù)據(jù)如上所述被存儲在上述存儲器116中。
在該圖21中，1個分格相當(dāng)于構(gòu)成原圖像151的1個像素。在該原圖像151例如是通過攝像元件攝像得到的圖像數(shù)據(jù)時，1個分格對應(yīng)該攝像元件的1個像素。利用這種分格表示的各像素的信息被存儲在上述存儲器116中。
在該圖21所示的原圖像151中，中心部的6×6像素區(qū)域形成區(qū)域a，在區(qū)域a周圍隔開1個像素寬度的、1邊10個像素構(gòu)成的1個像素寬的區(qū)域形成了區(qū)域b，由在區(qū)域b周圍隔開2個像素寬度的、1邊16個像素構(gòu)成的1個像素寬的區(qū)域形成區(qū)域c，由在區(qū)域c周圍隔開3個像素寬度的、1邊24個像素構(gòu)成的1個像素的寬度區(qū)域形成區(qū)域d。這樣，隨著從中心部區(qū)域a朝向周邊部區(qū)域d，以更寬的間隔(更稀疏)地隔開。
然后，作為顯示元件的LCD 104的顯示面152如圖22所示。在該圖22中，顯示面152的1個分格表示一個顯示像素。并且，相對該LCD 104的顯示圖像數(shù)據(jù)被存儲在上述顯示用存儲器125中。此時，如上所述，顯示在顯示像素上的數(shù)據(jù)被存儲在顯示用存儲器125的存儲器單元中，以使顯示像素和存儲器單元一一對應(yīng)。此時，參照存儲在EEPROM 114中的表，通過進行以下說明的映射生成存儲在顯示用存儲器125中的顯示圖像數(shù)據(jù)(例如根據(jù)存儲在上述存儲器116中的原圖像數(shù)據(jù))。存儲在EEPROM 114中的表預(yù)先存儲了下述內(nèi)容，即，把圖21的哪個位置的圖像數(shù)據(jù)映射在圖22所示LCD 104的哪個位置上，即把在存儲有原圖像151的存儲器116的各地址存儲的信息存儲在顯示用存儲器的哪個地址的存儲器單元中。
具體來講，在上述圖21所示的區(qū)域a的圖像數(shù)據(jù)被顯示在LCD 104的中心部的由6×6顯示像素構(gòu)成的區(qū)域a。因此，關(guān)于該區(qū)域a的圖像數(shù)據(jù)，在水平/垂直方向均保持一定析像度(此處為原圖像的析像度)。然后，在區(qū)域a周圍，緊挨著該區(qū)域a、即不隔開間隔地顯示區(qū)域b的圖像數(shù)據(jù)。但是，此時顯示的區(qū)域b由1邊8個顯示像素構(gòu)成，而上述原圖像151的區(qū)域b由1邊10個像素構(gòu)成，通過參照上述EEPROM 114的表，進行合適的映射。此時的映射為實質(zhì)上進行把1邊10個像素的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為1邊8個顯示像素的圖像數(shù)據(jù)的減像素處理的映射。同樣，在LCD104中，區(qū)域c不隔開間隔地配置在區(qū)域b的外側(cè)，利用1邊10個顯示像素構(gòu)成。因此，該區(qū)域c進行從1邊16個像素向1邊10個顯示像素的映射。另外，在LCD 104中，區(qū)域d不隔開間隔地配置在區(qū)域c的外側(cè)，利用1邊12個顯示像素構(gòu)成。因此，該區(qū)域d進行從1邊24個像素向1邊12個顯示像素的映射。
在使用透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)投影該圖22所示的LCD 104上的顯示圖像時，在規(guī)定的距離位置作為虛像153被觀察的是圖23所示的像。即，在觀察的虛像153中，LCD 104上的顯示圖像是隨著從中心朝向周邊而在周邊方向被拉伸的像。具體來講，虛像153上的某像素被實施了向周邊方向的拉伸，以便處于和原圖像151中對應(yīng)的像素相同的位置關(guān)系(更準(zhǔn)確講是相似的位置關(guān)系)。因此，透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)計成越靠近圖像的周邊部分越向圖像的周邊拉伸，以復(fù)原原圖像151的像素位置關(guān)系的光學(xué)系統(tǒng)。
圖23所示的虛像153越到周邊析像度越低，這是為了適應(yīng)隨著從視網(wǎng)膜中心接近周邊而急劇下降的人的視力特性，在觀察者注視圖像中心時，在實際使用上不會產(chǎn)生問題。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以減少構(gòu)成LCD 104的顯示像素的數(shù)量，所以能夠使信息顯示裝置1小型化、低廉化。
另外，在圖21和圖22所示關(guān)系中，使圖21所示的原圖像151的像素間隔開，生成圖22所示的顯示像素(即取樣)，但不限于此，也可以使用多個原圖像151的像素數(shù)據(jù)算出1個顯示像素(即，通過插值等算出)。在采用間除方式的取樣時，處理的負(fù)荷比較輕，具有能夠快速且低消耗電力地進行處理的優(yōu)點。另一方面，在通過插值等計算時，可以顯示更忠實于原圖像151的圖像。
下面，圖24～圖26表示信息顯示裝置1的圖像顯示的其他示例。圖24是表示將要顯示的原圖像的圖，圖25是表示LCD 104的像素和原圖像的對應(yīng)的圖，圖26是表示作為虛像投影的圖像和原圖像的對應(yīng)的圖。
在上述圖21～圖23的示例中，從畫面中央朝向周邊二維地、即在垂直方向和水平方向降低析像度，但圖24～圖26的示例只在畫面的垂直方向改變析像度。
在圖24所示原圖像151中，使區(qū)域a、區(qū)域b、區(qū)域c、區(qū)域d形成為如圖示那樣在水平方向具有圖像整體寬度的區(qū)域。即，區(qū)域a被設(shè)定成垂直方向為中心部的6個像素、水平方向為所有水平像素，以便包括原圖像151的中心部。區(qū)域b被設(shè)定成在該區(qū)域a的上側(cè)和下側(cè)，隔開1個像素的間隔，在垂直方向為1像素寬度、水平方向為所有水平像素的帶狀區(qū)域。區(qū)域c被設(shè)定成在該區(qū)域b的上側(cè)和下側(cè)，隔開2個像素的間隔，在垂直方向為1像素寬度、水平方向為所有水平像素的帶狀區(qū)域。區(qū)域d被設(shè)定成在該區(qū)域c的上側(cè)和下側(cè)，隔開3個像素的間隔，在垂直方向為1像素寬度、水平方向為所有水平像素的帶狀區(qū)域。這樣，隨著從中心部的區(qū)域a朝向垂直方向周邊部的區(qū)域d，以更寬(粗)的間隔被隔開。由此，該圖24所示的示例被取樣成在使水平方向的析像度保持一定的狀態(tài)下，使垂直方向的析像度隨著朝向周邊而降低。
下面，作為顯示元件的LCD 104的顯示面152如圖25所示。
上述區(qū)域a的圖像數(shù)據(jù)被顯示在LCD 104的中心部中由垂直方向為6個像素、水平方向為所有水平像素構(gòu)成的區(qū)域a。因此，關(guān)于該區(qū)域a的圖像數(shù)據(jù)，在水平/垂直方向均被保持一定析像度(更準(zhǔn)確講，在圖24、圖25的示例中，在垂直方向保持原圖像的析像度，但在水平方向根據(jù)原圖像數(shù)據(jù)的水平總像素數(shù)和LCD 104的水平總顯示像素數(shù)的關(guān)系，析像度降低。)。在其上下緊挨著該區(qū)域a、即不隔開間隔地顯示區(qū)域b的圖像數(shù)據(jù)。另外，區(qū)域c在LCD 104中不隔開間隔地配置在區(qū)域b的外側(cè)。并且，區(qū)域d在LCD 104中不隔開間隔地配置在區(qū)域c的外側(cè)。此時，從原圖像151向LCD 104的像素的映射(即，從存儲器116向顯示用存儲器125的存儲器單元的映射)也和上述相同，參照EEPROM 114的表進行。
另外，LCD 104的垂直方向和水平方向的像素構(gòu)成是恒定的，由于將要顯示的原圖像的垂直方向和水平方向的像素構(gòu)成各種各樣(例如，靜態(tài)圖像和動態(tài)圖像、不同析像度的圖像、縱向圖像和橫向圖像等)，所以把相對所有原圖像的映射用表數(shù)據(jù)存儲在EEPROM 114中是很困難的。因此，一般只把用于映射廣泛使用的像素構(gòu)成的原圖像的表數(shù)據(jù)存儲在EEPROM 114中，對除此以外的數(shù)據(jù)，可以通過由第1CPU 111進行計算來映射。這樣，對代表性數(shù)據(jù)可以快速處理并顯示，對沒被存儲成表的像素構(gòu)成的原圖像數(shù)據(jù)也能夠顯示為所期望的狀態(tài)。
并且，使用透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)投影該圖25所示的LCD 104上的顯示圖像時，在規(guī)定的距離位置作為虛像153被觀察的是圖26所示的像。即，在被觀察的虛像153中，LCD 104上的顯示圖像是隨著由中心靠近上下周邊，在垂直方向被拉伸的像。因此，透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)成為在垂直方向上越靠近周邊部圖像越被放大的光學(xué)系統(tǒng)。此時，虛像153上的某像素被實施了向垂直方向的拉伸，以便處于和原圖像151中對應(yīng)的像素相同的位置關(guān)系(相似的位置關(guān)系)，這點和上述相同。
因此，圖25所示的虛像雖然垂直方向的析像度越靠近周邊越降低，但水平方向的析像度被保持恒定。
如果采用實現(xiàn)這些圖24～圖26所示的像素數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系的結(jié)構(gòu)，則使觀察者觀察的圖像的析像度只在一維方向改變，與在二維方向改變析像度的映射相比，能夠更容易進行從存儲器116向顯示用存儲器125的像素數(shù)據(jù)的映射。
另外，除上述圖21～圖23所示例或圖24～圖26所示例以外，也可以LCD 104的規(guī)定位置(例如顯示面的中心位置)為中心進行映射，以使析像度不在從該中心觀看的方向而只根據(jù)距該中心的距離變低，即析像度越靠近同心圓狀的周邊越低。
并且，圖21～圖26是用于說明技術(shù)構(gòu)思的示例，所以示例內(nèi)容與實際的原圖像和LCD 104的結(jié)構(gòu)不同(即，實際的像素數(shù)更多，原圖像也如上所述具有各種像素結(jié)構(gòu))。因此，像素數(shù)和原圖像的取樣間隔的具體數(shù)值根據(jù)設(shè)計采取各種數(shù)值。
另外，上述圖23和圖26所示的被觀察圖像為了與上述圖21和圖24所示的原圖像相似，在把從原圖像向作為顯示元件的LCD 104的圖像的映射作為第1映像、把利用光學(xué)系統(tǒng)顯示映射在LCD 104上的圖像的過程作為第2映像時，這些第1映像和第2映像需要相互形成逆映像的關(guān)系(更準(zhǔn)確講，由于進行了使像素數(shù)減少的不可逆變化，所以不能成為逆映像，而只是相對于幾何位置關(guān)系而成為逆映像)。為了確保該關(guān)系，比起根據(jù)上述映射處理進行設(shè)計來決定上述光學(xué)關(guān)系的特性，根據(jù)該光學(xué)系統(tǒng)的特性利用程序調(diào)整映射處理更容易。
如上所述，本技術(shù)把規(guī)定位置作為中心，以越靠近周邊越低的析像度在顯示元件上顯示原圖像，通過光學(xué)系統(tǒng)對顯示在該顯示元件上的圖像進行越靠近周邊越放大的顯示。
下面，對把存儲在存儲器116中的原圖像的信息映射到顯示用存儲器125的各地址中，并顯示在LCD 104上的作用進行說明。
在圖11所示的存儲器116中存儲著成為進行顯示的對象的原圖像，該原圖像例如是高精細(xì)的圖像。把該存儲器116的哪個地址的數(shù)據(jù)寫入到顯示用存儲器125的哪個地址中，如上所述，作為表被預(yù)先對應(yīng)存儲在EEPROM 114中。
上述顯示用存儲器125的各存儲器地址構(gòu)成為與LCD 104的規(guī)定像素是1∶1對應(yīng)。LCD 104通過由LCD驅(qū)動器105驅(qū)動，把上述顯示用存儲器125的數(shù)據(jù)顯示為圖像。
在上述結(jié)構(gòu)中，第1CPU 111參照存儲在上述EEPROM 114中的表，把存儲器116的數(shù)據(jù)映射到顯示用存儲器125的各地址中。
存儲在該EEPROM 114中的表被預(yù)先存儲成實現(xiàn)把圖像投影為虛像的透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)的映像的逆映像的表，以便如上所述越靠近周邊部越放大。因此，根據(jù)透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)(可以使用按照設(shè)計確定的光學(xué)系統(tǒng)，但考慮到光學(xué)系統(tǒng)的個體差異等，也可以使用按照每個產(chǎn)品而測定的光學(xué)系統(tǒng))，算出映像，算出其逆映像，再進行減像素的處理，由此可以算出表。
映射在顯示用存儲器125上的信息由LCD 104顯示，由第1HOE 106反射，由作為組合器的第2HOE 107被導(dǎo)入觀察者的眼睛99。
由此，觀察者可以在規(guī)定位置把圖23或圖26所示的圖像觀察為虛像。
另外，存儲在上述EEPROM 114中的表如上所述，通過設(shè)計來確定，但有可能在制造信息顯示裝置1的過程中產(chǎn)生各種制作誤差。因此，采用下述單元校正這種誤差。
為了進行該校正，作為原圖像準(zhǔn)備了圖27所示的測試圖155的圖像，并存儲在存儲器116中。圖27是表示測試圖的示例圖。該測試圖155例如是分別等間隔地配置垂直方向的多條直線和水平方向的直線，形成把線畫成方格狀的圖。
并且，參照存儲在EEPROM 114中的表，把存儲在存儲器116中的該測試圖155的數(shù)據(jù)映射在顯示用存儲器125中。
存儲在上述顯示用存儲器125中的數(shù)據(jù)由LCD112顯示，并作為周邊被放大的虛像，通過包括第1HOE 106和第2HOE 107的透明圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)投影于觀察者的眼睛，觀察者可以觀察到與存儲在存儲器116中的測試圖155相似的圖形。
此處，利用為了獲取制造時的校正用數(shù)據(jù)而設(shè)置的攝像裝置拍攝由上述第2HOE 107顯示的圖像。該攝像裝置是不產(chǎn)生圖像變形的裝置或已經(jīng)知道有關(guān)圖像變形的信息的裝置。根據(jù)由該攝像裝置得到的圖像數(shù)據(jù)，解析并獲取信息顯示裝置1產(chǎn)生的與測試圖155的幾何變形相關(guān)的信息。并且，根據(jù)該解析數(shù)據(jù)進行修改EEPROM 114的表的處理，以便可以校正該變形。此時，為了可以觀察顯示的圖像和該圖像的校正狀態(tài)，也可以在調(diào)整用監(jiān)視器上顯示由攝像裝置得到的圖像數(shù)據(jù)。
例如，應(yīng)該作為水平方向的直線來顯示的線(即，該線是修改后應(yīng)該實現(xiàn)的線157)，如圖28所示，作為隨著靠近左右周邊部而向上翹的曲線156，顯示于觀察者的眼睛。圖28是表示上述圖27所示的測試圖中一個水平方向的直線的修改前后狀態(tài)的圖。此處，把圖像的中心設(shè)為原點，把水平右方向設(shè)為x軸，把垂直上方向設(shè)為y軸時，在顯示圖像的某位置P(x，y)，產(chǎn)生垂直方向的變形Δy。因此，求出該變形Δy，根據(jù)該變形Δy的大小修改EEPROM 114的表，使上述顯示圖像P(x，y)的圖像顯示在所修改的位置Q上。如果對構(gòu)成圖像的所有像素進行這種某位置P(x，y)的變形Δy檢測，則需要龐大的處理時間，所以在圖像內(nèi)的幾處設(shè)定代表點，檢測這些代表點的變形Δy，關(guān)于其他的點，利用插值等推測變形Δy即可。這樣，在已求出所有像素的變形Δy時修改EEPROM 114的表，以便可以校正這些變形Δy。
這種修改也可以由檢查員手工進行，但考慮到生產(chǎn)性和成本、檢查員的個人差異等不太現(xiàn)實，所以如上所述可以使用進行自動測試并自動校正表數(shù)據(jù)的檢查校正系統(tǒng)。但是，在觀察者使用時進行校正的情況下，可以通過第2HOE 107一面觀察測試圖155的像一面手工進行校正。
另外，在上述說明中把圖28所示的垂直方向的變形Δy作為校正對象，但成為校正對象的變形不限于此，也可以把水平方向的變形和旋轉(zhuǎn)方向的變形等各種幾何變形作為對象。
并且，上述說明中把存儲器116的原圖像信息作為輸入信息，把EEPROM 114的表信息作為中間信息，把作為虛像觀察的圖像作為輸出信息時，示出存儲在上述EEPROM 114的表的修改方法可以利用上述輸入信息和上述輸出信息的關(guān)系通過實驗求出上述中間信息的情況。中間信息的特征由光學(xué)系統(tǒng)確定，但該實驗的中間信息的求出方法不依賴于特定的光學(xué)系統(tǒng)，所以也能夠采用其他光學(xué)系統(tǒng)求出中間信息。因此，只要是符合放大周邊的像這一技術(shù)構(gòu)思的光學(xué)系統(tǒng)，不受本實施例記載的光學(xué)系統(tǒng)限定，可以廣泛適用各種光學(xué)系統(tǒng)。
下面，圖29是表示調(diào)整顯示畫面的初始位置的處理的流程圖。參照圖32、圖33說明該圖29所示的處理。圖32是表示調(diào)整顯示畫面的初始位置時的畫面顯示例的圖，圖32是調(diào)整表示顯示畫面的初始位置后的畫面顯示例的圖。
本實施例的信息顯示裝置1如后面所述，與觀察者的頭部動作無關(guān)，可以進行好像顯示圖像被固定在外界的顯示。因此，當(dāng)觀察者的頭部傾斜時，根據(jù)該動作，使圖像在與頭部傾斜相反的方向僅移動相當(dāng)于該傾斜量的量。該圖29所示的處理是以頭部的某傾斜角度為基準(zhǔn)來調(diào)整是否進行這種移動的處理。
現(xiàn)在，觀察者例如正好面向前方，顯示大致如圖32所示的畫面。另外，在該圖32中，利用虛線表示可顯示范圍91，在該可顯示范圍91內(nèi)的右下位置顯示顯示框92，該顯示框92的內(nèi)側(cè)成為顯示畫面93。
在這種狀態(tài)下，觀察者使用遙控部5進行規(guī)定的鍵操作，把該信息顯示裝置1設(shè)定為調(diào)整模式，在可顯示范圍91內(nèi)的左側(cè)如圖32所示，顯示表示調(diào)整模式的文字“ADJ”94(步驟S1)。
然后，上下左右地鍵操作遙控部5的指針74，控制/記錄部4的第1CPU 111通過無線檢測該鍵輸入(步驟S2)。
并且，在檢測到上方向的鍵操作時，在進行該鍵操作的期間，使顯示框92和顯示畫面93以規(guī)定的移動速度在可顯示范圍91內(nèi)向上方向移動(步驟S3)。
并且，在檢測到下方向的鍵操作時，在進行該鍵操作的期間，使顯示框92和顯示畫面93以規(guī)定的移動速度在可顯示范圍91內(nèi)向下方向移動(步驟S4)。
并且，在檢測到左方向的鍵操作時，在進行該鍵操作的期間，使顯示框92和顯示畫面93以規(guī)定的移動速度在可顯示范圍91內(nèi)向左方向移動(步驟S5)。
并且，在檢測到右方向的鍵操作時，在進行該鍵操作的期間，使顯示框92和顯示畫面93以規(guī)定的移動速度在可顯示范圍91內(nèi)向右方向移動(步驟S6)。
在這些步驟S3～S6的任一操作結(jié)束后，等待遙控部5的左按鈕75被點擊(步驟S7)。此處，在左按鈕75被點擊之前，轉(zhuǎn)入上述步驟S2，繼續(xù)進行鍵輸入處理。
另一方面，在左按鈕75被點擊的情況下，顯示框92的位置已經(jīng)確定。與此同時，表示調(diào)整模式的文字“ADJ”94消失。由此，例如圖33所示狀態(tài)的顯示框92和顯示畫面93被顯示為虛像。
然后，根據(jù)角速度傳感器81、84的輸出，重新設(shè)定所計算的頭部的橫擺方向和縱傾方向的角度數(shù)據(jù)θy、θp(步驟S8)，結(jié)束顯示畫面的位置調(diào)整。
通過進行這種調(diào)整，確定初始狀態(tài)下的顯示框92和顯示畫面93的位置，并且把該初始狀態(tài)作為基點，然后進行角度數(shù)據(jù)θy、θp的測定。
另外，在圖32、圖33的示例中，使用邊界線表示顯示框92，但不必一定表示出來。
并且，此處通過執(zhí)行上述圖29所示的處理進行初始位置的調(diào)整，但不限于此。例如，在頭部形成規(guī)定的傾斜角度時(作為具體例，觀察者頭部處于想要設(shè)定成初始位置的傾斜角度時)，可以通過進行預(yù)先確定的鍵輸入操作(例如點擊上述左按鈕75的操作)，把顯示畫面設(shè)在規(guī)定的位置，并且重新設(shè)定上述角度數(shù)據(jù)θy、θp。通過采用這種操作系統(tǒng)，可以更簡單地調(diào)整顯示框92和顯示畫面93的初始位置。
下面，圖30是表示控制圖像的顯示位置的處理的流程圖。
該圖30所示的處理為，使畫面的顯示區(qū)域在與頭部的傾斜角度相反的方向移動，感覺就像正在觀察被固定在外部的監(jiān)視器。
另外，優(yōu)選地，在監(jiān)視器的顯示區(qū)域根據(jù)頭部的傾斜角度而移動時，顯示區(qū)域的變更能隨著頭部傾斜角度的變化而快速、平穩(wěn)地變化，但實際上顯示區(qū)域的變更速度是有限的，所以有可能影響顯示區(qū)域的更新的平穩(wěn)狀態(tài)。因此，在本實施例中，僅在產(chǎn)生了不會明顯影響更新平穩(wěn)狀態(tài)的規(guī)定以上的角度變化時才進行顯示區(qū)域的更新。
但是，即使這樣處理，在每次頭部的傾斜角度微小變動時，也會以某種程度的延遲來進行顯示區(qū)域的更新，這會使觀察者造成不協(xié)調(diào)感，在更新頻繁時，尤其如此。因此，在本實施例中，在頭部的傾斜向正方向變化時、以及向反方向變化后，使頭部的傾斜角度變化的閾值發(fā)生變化。即，通過使其具有滯后特性來減輕上述不協(xié)調(diào)感，所謂的滯后特性是指使檢測了反方向的角度變化后的角度變化相對于進行顯示區(qū)域更新的正方向的角度變化而變大(參照后述的步驟S15～步驟S19和步驟S22)。并且，在本實施例中，在進行滾動操作時進行該顯示區(qū)域的更新，以使顯示區(qū)域內(nèi)的圖像滾動(參照后述的步驟S23～S25)。
參照圖30詳細(xì)說明這種處理。
在開始該處理時，首先，輸入由角速度傳感器81檢測的觀察者頭部的橫擺方向的角速度信息(步驟S11)，并且輸入由角速度傳感器84檢測的觀察者頭部的縱傾方向的角速度信息(步驟S12)。
并且，通過將在上述步驟S11中獲得的橫擺方向的角速度進行時間積分，來計算橫擺方向的角度變化Δθy[rad](步驟S13)，通過將在上述步驟S12獲得的縱傾方向的角速度進行時間積分，來計算縱傾方向的角度變化Δθp[rad](步驟S14)。
然后，判斷預(yù)先確定的時間(規(guī)定時間)內(nèi)的、上述橫擺方向的角度變化的絕對值|Δθy|、和縱傾方向的角度變化的絕對值|Δθp|中至少一方是否大于規(guī)定值(規(guī)定的第1閾值)α1，即判斷是否|Δθy|＞α1和|Δθp|＞α1中的至少一個成立(步驟S15)。
此處，在判斷為|Δθy|和|Δθp|中至少一個大于上述規(guī)定值α1時，再判斷被判斷為大于規(guī)定值α1的角度變化Δθy或Δθp是否是和前次檢測的值方向相反的值(即，符號是否與前次檢測時相反)(步驟S16)。該處理是判斷頭部的傾斜角度的變化是保持正方向還是已變?yōu)榉捶较虻奶幚怼?br> 在該步驟S16判斷為是方向相反的值時，判斷上述橫擺方向的角度變化的絕對值|Δθy|、和縱傾方向的角度變化的絕對值|Δθp|中至少一個是否大于第2規(guī)定值(規(guī)定的第2閾值)α2(其中，第2規(guī)定值α2是符合α2＞α1的值)，即判斷是否|Δθy|＞α2和|Δθp|＞α2中的至少一個成立(步驟S17)。
在該步驟S17判斷為|Δθy|和|Δθp|中至少一個大于上述第2規(guī)定值α2時，或在上述步驟S16判斷為不是相反方向時，計算對應(yīng)上述Δθy或Δθp的顯示框92(和顯示畫面93)的移動量(步驟S18)。該移動量的計算為假定觀察者眼睛到畫面的距離為L時，計算L×Δθy或L×Δθp。
然后，根據(jù)所計算的移動量，判斷移動后的顯示框92(和顯示畫面93)是至少一部分進入了可顯示范圍91內(nèi)還是全部在該可顯示范圍91外(步驟S19)。
此處，在判斷為顯示框92全部在可顯示范圍91外時，利用設(shè)在上述第1CPU 111內(nèi)部的定時器所測試的時間判斷，在顯示框92全部處于可顯示范圍91外開始起算，是否持續(xù)了預(yù)先存儲在EEPROM 114中的規(guī)定時間Ts或Ts以上(步驟S20)。
在該步驟S20中，在判斷為經(jīng)過規(guī)定時間Ts時，把該信息顯示裝置1設(shè)定為低耗電模式，降低從電源電路124供給的電力(步驟S21)，然后結(jié)束該處理。另外，如上所述，可通過操作圖8所示的菜單按鈕63、菜單選擇開關(guān)66、67、68、69、確定開關(guān)65等，將上述規(guī)定時間Ts設(shè)定為所期望的時間長度。具體地，除了與第1CPU 111和第2CPU 112的部分功能相關(guān)的動作外，還通過停止第1CPU 111和第2CPU 112的其他動作或者CPU以外的其他功能塊的動作，來執(zhí)行該低耗電模式，這與公知的方法相同。另外，上述低耗電模式下，不顯示顯示框92等的圖像，而只可以觀察外部圖像。并且，在該步驟S21中，轉(zhuǎn)入低耗電模式，但是也可以不轉(zhuǎn)入該模式而斷開該信息顯示裝置1的電源。
另一方面，在上述步驟S19中，在判斷為顯示框92的至少一部分進入可顯示范圍91內(nèi)并可以顯示圖像時，或者在上述步驟S20中顯示框92不顯示的時間短于上述規(guī)定時間Ts時，把顯示框92的信息和顯示畫面93的信息映射到顯示用存儲器125中并存儲，以使顯示畫面在與觀察者頭部朝向橫擺方向或縱傾方向的角度變化相反的方向只移動相當(dāng)于在上述步驟S18計算的移動量的量(步驟S22)。然后，返回上述步驟S11，反復(fù)進行上述的處理。
另一方面，在上述步驟S15中，在判斷為|Δθy|和|Δθp|兩方小于等于上述規(guī)定值α1時，或者在上述步驟S17中判斷為|Δθy|和|Δθp|兩方小于等于上述第2規(guī)定值α2時，判斷是否在進行使顯示框92內(nèi)的顯示畫面93滾動的操作(步驟S23)。另外，該滾動操作通過上下左右地鍵操作遙控部5的指針74來進行，在進行這些鍵操作中任一個的期間，顯示畫面93在與該鍵操作對應(yīng)的指定方向滾動。
在該步驟S23中，在檢測到正在進行滾動操作的情況下，在顯示用存儲器125中對應(yīng)顯示框92內(nèi)的存儲器單元的位置上，從存儲器116讀出原圖像并進行映射存儲，以使顯示畫面93按照滾動操作滾動(步驟S24)。
然后，判斷滾動操作是否結(jié)束(步驟S25)，如果未結(jié)束則返回上述步驟S24，反復(fù)進行上述的映射處理。
這樣，在判斷為滾動操作結(jié)束的情況下，或者在上述步驟S23中判斷為沒有進行滾動操作的情況下，返回到上述步驟S11，反復(fù)進行上述動作。
參照上述圖30的流程圖說明的示例，隨頭部的傾斜變化來更新顯示框92的位置，由此進行的顯示好像顯示框92被固定在外界一樣。這種顯示具有好像顯示框92是外界物體的一部分的很自然的感覺，所以具有減少觀察者眼睛疲勞的優(yōu)點。但是，該圖30所示的處理由于跟隨頭部傾斜逐漸更新顯示，所以需要快速處理，耗電增大。圖31表示考慮到這一點的其他處理示例。該圖31所示的處理，在頭部的傾斜角度小于規(guī)定值時，對顯示框92的位置不做更新而顯示在恒定位置，在頭部的傾斜角度大于等于規(guī)定值時使顯示消失。這樣，頭部的傾斜角度在小于等于規(guī)定值的范圍內(nèi)時形成略微不自然的顯示，但與參照上述圖30說明的處理相比，具有結(jié)構(gòu)簡單且耗電少的優(yōu)點。
圖31是表示控制圖像的顯示/不顯示的處理示例的流程圖。
另外，對該圖31所示處理中的與上述圖30所示的處理相同的部分適當(dāng)省略說明，主要只說明與該圖30所示的處理不同的部分。
首先，該圖31所示的步驟S31～S37的處理和上述圖30所示的步驟S11～S17的處理相同。
并且，在步驟S37中，在判斷為|Δθy|和|Δθp|的至少一個大于第2規(guī)定值α2時，或者在步驟S36中判斷為不是相反方向時，計算距上述Δθy的復(fù)位位置的累計角度變化量∑Δθy、或距Δθp的復(fù)位位置的累計角度變化量∑Δθp(步驟S38)。該移動量的計算為假定觀察者的眼睛到畫面的距離設(shè)為L，計算L×∑Δθy或L×∑Δθp。
然后，判斷所計算的角度變化量∑Δθy、∑Δθp的至少一個是否大于規(guī)定的角度β1(步驟S39)。
此處，在判斷為至少一方的角度變化量大于規(guī)定的角度β1時，顯示框92和該顯示框92內(nèi)的圖像的顯示消失(步驟S40)。另外，如在圖30的示例中說明的那樣，在假定將顯示框92顯示成好像被固定在外界的情況下，上述規(guī)定的角度β1被設(shè)定成可以判斷為該顯示框92從顯示范圍消失的值即可。當(dāng)然，也可以在視覺上不會產(chǎn)生不協(xié)調(diào)感的其他角度變化內(nèi)切換顯示或不顯示。
通過該步驟S40中的處理，在顯示框92和圖像消失后，利用設(shè)在上述第1CPU 111內(nèi)部的定時器所測試的時間判斷，在顯示框92和圖像消失之后，是否經(jīng)過了預(yù)先存儲在EEPROM 114中的規(guī)定時間Ts或Ts以上的時間(步驟S41)。
在該步驟S41中，在判斷為經(jīng)過了規(guī)定時間Ts時，把該信息顯示裝置1設(shè)定為低耗電模式，降低從電源電路124供給的電力(步驟S42)，然后結(jié)束該處理。另外，在上述低耗電模式下，狀態(tài)為不顯示顯示框92等的圖像，而只可以觀察外界圖像。并且，在該步驟S42中轉(zhuǎn)入低耗電模式，但是也可以不轉(zhuǎn)入該模式而斷開該信息顯示裝置1的電源。
另一方面，在上述步驟S39中，在判斷為在上述步驟S38中計算的角度變化量∑Δθy、∑Δθp兩方小于等于規(guī)定的角度β1，或者在上述步驟S41中判斷顯示框92和圖像成為不顯示狀態(tài)的時間小于上述規(guī)定時間Ts時，將顯示框92的信息和顯示畫面93的信息映射到顯示用存儲器125中，再次開始在復(fù)位位置的顯示框92和顯示框92內(nèi)的圖像的顯示(步驟S43)。然后，返回到上述步驟S31，反復(fù)進行上述處理。
另外，該圖31所示的步驟S44～S46的處理與上述圖30所示的步驟S23～S25的處理相同。
另外，參照上述圖30和圖31說明的處理主要通過第1CPU 111(參照圖11)進行，但也可以根據(jù)施加給該第1CPU 111的負(fù)荷的大小，使第2CPU 112分擔(dān)該處理的一部分。
并且，在上述說明中，根據(jù)存儲在存儲器116中的原圖像生成在LCD104上顯示的顯示用數(shù)據(jù)，但是，關(guān)于例如由字符發(fā)生器126生成的字符數(shù)據(jù)和其他規(guī)格的數(shù)據(jù)等，也可以不通過存儲器116，而直接寫入到顯示用存儲器125中。但是，此時參照EEPROM 114的表，進行與顯示位置對應(yīng)的處理后再寫入到顯示用存儲器125中的過程，與存儲在存儲器116的原圖像的情況相同。
另一方面，與此相反，也可以對從存儲器116中讀出的原圖像的數(shù)據(jù)進行實時處理，不寫入顯示用存儲器125，而從第2CPU 112輸出，以便與LCD驅(qū)動器105的顯示控制同步。
另外，雖然在上述說明中，列舉了把降低了周邊部的析像度的顯示圖像投影于觀察者的眼睛以便大致保持與原圖像的幾何相似性的信息顯示裝置的示例，但不限于此，也可以把降低周邊部的析像度的技術(shù)適用于在屏幕等上投影并顯示圖像的投影儀裝置等。
根據(jù)這種實施例1，考慮到人眼睛的特性，使對應(yīng)視力良好的視網(wǎng)膜中心部分的圖像的析像度較高，使對應(yīng)視力不太好的視網(wǎng)膜周邊部分的圖像的析像度較低，所以能夠有效利用設(shè)在顯示元件的有限數(shù)量的像素，觀察高析像度的圖像。由此，為了獲得和以往相同的析像度，可以使用像素數(shù)量更少的小型廉價顯示元件。或者，在使用和以往相同的顯示元件時，可以獲得更高的析像度。
此時，被觀察的圖像和原圖像大致相似，所以圖像的周邊部不需要壓縮和解壓縮，即可觀察很自然的圖像。
另外，通過從原圖像向存儲器單元的映射，降低周邊部的析像度，所以能夠快速進行處理，可以盡量縮短顯示圖像前的延遲時間。此時，把映射的對應(yīng)關(guān)系作為表存儲在EEPROM中，由此能夠進行快速處理，而不增加CPU等的負(fù)荷。
并且，通過把規(guī)定的基準(zhǔn)位置設(shè)為圖像中的1點，可以更有效地利用顯示元件的像素來提高析像度。
并且，使規(guī)定的基準(zhǔn)位置形成為通過圖像中的1點的直線，由此可以更容易且快速地進行映射處理。
并且，這種結(jié)構(gòu)對佩戴在觀察者頭上使用并使顯示信息投影于觀察者眼睛的頭戴式信息顯示裝置特別有效。
此外，因為可以使顯示區(qū)域內(nèi)的顯示信息滾動，所以能夠使所期望的信息顯示在可獲得最高析像度的部分上。由此，雖然該裝置小而輕，但也可以清楚地觀察任意圖像。
并且，為了使從該觀察者觀察時的虛像位置大致恒定，與觀察者的頭部傾斜無關(guān)，而使圖像在與觀察者的頭部傾斜方向相反的方向移動，所以觀察者能夠觀察圖像，就好像該圖像被固定在外界的(例如大型的)顯示畫面上那樣。
另外，能夠調(diào)整將要顯示的圖像的初始位置，所以能夠選擇與觀察者的個人差異和使用目的對應(yīng)的最佳初始位置。因此，例如在電車中用作個人計算機用的監(jiān)視器等時，把顯示畫面設(shè)定在斜下方，可以利用遙控部進行文字輸入等。并且，把該初始位置作為基準(zhǔn)檢測頭部的傾斜角度，所以例如能夠以自然體位時的頭部位置為中心觀察圖像。這種顯示畫面的初始位置的調(diào)整能夠獲得把好像設(shè)于外界的顯示畫面設(shè)置在最佳位置的感覺，是非常實用的功能。
此外，在能夠把圖像的初始位置移動到所期望位置的情況下，調(diào)整的自由度提高，而在調(diào)整為預(yù)先設(shè)定的初始位置的情況下，操作簡單。
并且，即使頭部的角度變化時，在規(guī)定時間內(nèi)的角度變化量小于等于第1閾值的情況下，不進行向與頭部的角度變化相反的方向的顯示畫面移動，所以不需要在每當(dāng)頭部微小變化時都進行計算，能夠減輕CPU的負(fù)荷。
另外，在頭部的角度向相反方向變化時，用于判斷是否進行向與頭部的角度變化方向相反的方向移動顯示畫面的處理的閾值(第2閾值)大于在同一方向的情況，所以能夠有效防止畫面因以規(guī)定位置為中心的頭部的微小振動而閃爍。
并且，把規(guī)定圖像重疊顯示在外界像上，根據(jù)上述頭部的傾斜角度切換該圖像的顯示狀態(tài)和非顯示狀態(tài)，在該非顯示狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時間以上時，即使此后頭部的傾斜角度成為對應(yīng)顯示狀態(tài)的角度時，也持續(xù)保持該非顯示狀態(tài)。由此，僅依靠使頭部的角度變化的簡單操作，即可在把顯示裝置戴在頭上的狀態(tài)下，容易切換圖像觀察和正常行動需要的外界觀察。例如，如上所述在電車等中用作個人計算機用的監(jiān)視器時，把顯示畫面設(shè)定在斜下方等，在下電車時抬起頭，畫面即從視場消失，可以沒有任何妨礙地觀察外界，所以不卸下顯示裝置也可以安全地進行正常行動。
另外，在上述的圖像的非顯示狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時間以上時，斷開電源或設(shè)定為低耗電模式，所以即使沒有特意進行模式切換或斷開電源的操作，也能夠?qū)崿F(xiàn)消耗電力的降低，延長電池壽命等。
這樣，可以提供能夠輕松使用的高功能的佩戴型便攜式信息顯示裝置。
并且，可以把切換為低耗電模式的規(guī)定時間設(shè)定為所期望長短的時間，所以能夠?qū)崿F(xiàn)與觀察者的用途相適應(yīng)的使用方式。
另外，本發(fā)明不限于上述實施例，當(dāng)然可以在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)進行各種變形和應(yīng)用。
本發(fā)明可以適用于可在戴于頭上的狀態(tài)下顯示圖像，以進行觀察的顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種頭戴式顯示裝置，其特征在于，具有角度檢測單元，檢測觀察者頭部的傾斜角度；顯示單元，把規(guī)定圖像重疊顯示在外界的像上，根據(jù)所述角度檢測單元所檢測的觀察者頭部的傾斜角度，切換顯示圖像的顯示狀態(tài)和不顯示圖像的非顯示狀態(tài)；控制單元，在所述顯示單元的非顯示狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時間或規(guī)定時間以上時，即使以后頭部的傾斜角度成為與所述顯示狀態(tài)對應(yīng)的傾斜角度時，也控制該顯示單元使其持續(xù)保持非顯示狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，所述顯示單元在所述角度檢測單元所檢測的觀察者頭部的傾斜角度在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時切換為所述顯示狀態(tài)，在脫離該規(guī)定的角度范圍時切換為所述非顯示狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，所述顯示單元在所述顯示狀態(tài)下，為了使觀察者觀察時的所述圖像相對所述外界的相對位置大致恒定而與該觀察者頭部的傾斜無關(guān)，在所述角度檢測單元所檢測的所述觀察者頭部的傾斜方向的反方向，使所述圖像僅移動相當(dāng)于所述角度檢測單元所檢測的角度的量，并顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，所述控制單元在所述顯示單元的非顯示狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時間或規(guī)定時間以上時，進行控制，斷開所述頭戴式顯示裝置的電源、或把所述頭戴式顯示裝置設(shè)定為低耗電模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，還具備時間設(shè)定單元，用于把所述規(guī)定時間設(shè)定為所期望長短的時間。
全文摘要
頭戴式顯示裝置。本發(fā)明提供了一種不需要麻煩的操作等即可有效降低消耗電力的頭戴式顯示裝置。頭戴式顯示裝置具有透明圖像顯示部(6)，在可顯示范圍內(nèi)設(shè)定顯示框，把圖像重疊顯示在該顯示框內(nèi)的外界像上；角速度傳感器(81、84)，檢測觀察者頭部的傾斜角度；LCD驅(qū)動器(105)和第2CPU(112)等，控制所述顯示框，使其在所檢測的觀察者的頭部傾斜方向的反方向僅移動相當(dāng)于所檢測的角度的量，以使其與該觀察者的頭部傾斜無關(guān)，而與觀察者觀察時的虛像位置大致一定；第1CPU(111)，在顯示框脫離可顯示范圍而不進行顯示達(dá)規(guī)定時間以上時，控制成自動切換為低耗電模式。
文檔編號G02B27/01GK1707308SQ20051006995
公開日2005年12月14日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者山崎正文 申請人:奧林巴斯株式會社