JP2005284007A - 透過式映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より鮮明に表示映像を視認することが可能な透過式映像表示装置を提供する。
【解決手段】映像を表示する表示部１００と、接眼光学系１０１と、接眼光学系１０１を保持する透明な板状部材１３０とを備え、表示部１００からの光を接眼光学系１０１により眼に導いて表示部１００が表示した映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を板状部材１０２を透過させて眼に導いて外界の像を提供する透過式映像表示装置１であり、少なくとも映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を板状部材１０２を透過させて眼に導いて外界の像を提供する部分に、クロミック材料を含んだ透過率可変部材１３０を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、顔前にて使用され、映像と共に外界の像を提供する透過式映像表示装置に関する。

近年、顔前にて使用され、表示した映像の光と外界からの光を眼に導いて、映像と外界の像を提供する透過式映像表示装置があり、広い視界を確保するために、映像を表示する表示部は装置の周辺部に配置され、表示部からの光を眼に導くための接眼光学系と、接眼光学系を保持する透明板が眼の前に配置される。表示部からの光を反射して外界からの光を透過させる反射型のホログラム素子を接眼光学系として用いることで、映像の拡大虚像を外界の像に重ねて提供している。このような透過式映像表示装置は、眼鏡のような形状とされるものがあり、使用者は日常生活のあらゆる場面で装置を使用することができ、例えば、歩行中でも映像観察が可能である（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１５６６００号公報（第１頁〜第１４頁、図１〜図２７）

ところが、従来の透過式映像表示装置では、表示映像と装着者周囲の環境が同時に観察できる長所があるが、特に晴天下など周囲が明るい場所で利用する場合は、表示映像の視認性が低くなってしまう等の問題がある。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、より鮮明に表示映像を視認することが可能な透過式映像表示装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、映像を表示する表示部と、
接眼光学系と、
前記接眼光学系を保持する透明な板状部材とを備え、
前記表示部からの光を前記接眼光学系により眼に導いて前記表示部が表示した映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を前記板状部材を透過させて眼に導いて外界の像を提供する透過式映像表示装置であり、
少なくとも前記映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を前記板状部材を透過させて眼に導いて外界の像を提供する部分に、クロミック材料を含んだ透過率可変部材を有することを特徴とする透過式映像表示装置である。

請求項２に記載の発明は、前記クロミック材料はフォトクロミックであることを特徴とする請求項１に記載の透過式映像表示装置である。

請求項３に記載の発明は、前記クロミック材料はエレクトロクロミックであることを特徴とする請求項１に記載の透過式映像表示装置である。

請求項４に記載の発明は、前記エレクトロクロミックを、外光センサから得られる輝度情報に基づき制御することを特徴とする請求項３に記載の透過式映像表示装置である。

請求項５に記載の発明は、前記エレクトロクロミックを、前記表示部に与えられる映像の輝度情報に基づき制御することを特徴とする請求項３に記載の透過式映像表示装置である。

請求項６に記載の発明は、前記エレクトロクロミックを、外光センサから得られる輝度情報と、前記表示部に与えられる映像の輝度情報とに基づき制御することを特徴とする請求項３に記載の透過式映像表示装置である。

請求項７に記載の発明は、被写体を撮像する撮像部を有し、
前記表示部は前記撮像部により撮像した映像を表示し、
前記エレクトロクロミックを、前記撮像部の撮像した映像の輝度情報に基づき制御することを特徴とする請求項１に記載の透過式映像表示装置である。

請求項８に記載の発明は、前記エレクトロクロミックは、前記被写体の表示映像より前記被写体が暗くなるように制御することを特徴とする請求項７に記載の透過式映像表示装置である。

請求項９に記載の発明は、前記外界の輝度が所定値以下の場合、前記表示部からの光の輝度を、前記外界の輝度以下に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の透過式映像表示装置である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明によれば、クロミック材料を含んだ透過率可変部材により表示映像と表示映像の向こう側に見える現実環境の明るさの差を小さくすることで、より鮮明に表示映像を視認することが可能である。

請求項２に記載の発明によれば、クロミック材料がフォトクロミックであり、外光により自動的に透過率が変わり、簡単な構造で、より鮮明に表示映像を視認することが可能である。

請求項３に記載の発明によれば、クロミック材料がエレクトロクロミックであり、透過率の可変範囲を拡大でき、より鮮明に表示映像を視認することができる。

請求項４に記載の発明によれば、エレクトロクロミックを、外光センサから得られる輝度情報に基づき制御し、外光に応じてより鮮明に表示映像を視認することができる。

請求項５に記載の発明によれば、エレクトロクロミックを、表示部に与えられる映像の輝度情報に基づき制御し、映像に応じてより鮮明に表示映像を視認することができる。

請求項６に記載の発明によれば、エレクトロクロミックを、外光センサから得られる輝度情報と、表示部に与えられる映像の輝度情報とに基づき制御し、外光と映像に応じてより鮮明に表示映像を視認することができる。

請求項７に記載の発明によれば、エレクトロクロミックを、撮像部の撮像した映像の輝度情報に基づき制御し、使用者は日常生活のあらゆる場面で装置を使用することができる。

請求項８に記載の発明によれば、エレクトロクロミックは、被写体の表示映像より外界の被写体が暗くなるように制御することで、外光が明るい場合により鮮明に表示映像を視認することができる。

請求項９に記載の発明によれば、外界の輝度が所定値以下の場合、表示部からの光の輝度を、外界の輝度以下にすることで、より鮮明に表示映像を視認することができる。

以下、この発明の透過式映像表示装置の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。 第１の実施の形態
この発明の透過式映像表示装置の第１の実施の形態は、図１及び図２に示すように構成される。図１は透過式映像表示装置の構成図、図２は透過率の変化を示す図である。

この実施の形態の透過式映像表示装置１は、映像を表示する表示部１００と、接眼光学系１０１と、接眼光学系１０１を保持する透明な板状部材１０２とを備える。この表示部１００には、制御部１１０が接続され、制御部１１０には、撮像部１１１や再生装置１１２が接続される。

撮像部１１１は、例えばＣＣＤカメラで構成され、被写体を撮像して映像情報を制御部１１０に送る。再生装置１１２には、ＤＶＤ１１３がセットされ、ＤＶＤ１１３から再生した映像情報を制御部１１０に送る。制御部１１０の制御で表示部１００は、映像を表示する。

この表示部１００からの光を接眼光学系１０１により眼Ｅに導いて表示部１００が表示した映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を板状部材１０２を透過させて眼Ｅに導いて外界の像を提供する。

この板状部材１０２の前面には、クロミック材料を含んだ透過率可変部材１３０が設けられ、このクロミック材料はフォトクロミック１３０ａであり、外光の輝度に応じて透過率が変化するようになっている。このフォトクロミック１３０ａは、板状部材１０２の前面に限定されず、眼Ｅ側の後面に設けてもよい。また、透過率可変部材１３０は、板状部材１０２の前面に設けているが、これに限定されず、少なくとも映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を板状部材１０２を透過させて眼に導いて外界の像を提供する部分Ａに設ける。

この実施の形態では、透過率可変部材１３０がフォトクロミック１３０ａであり、図２に示すように、外光の光量ａ１によってフォトクロミック１３０ａの透過率ｂ１が比例的に低下し、外光の光量ａ１が多く明るくなると透過率ｂ１が低下し、透過する外光の光量ｃ１を一定にすることができる。このように、フォトクロミック１３０ａにより表示映像と表示映像の向こう側に見える現実環境の明るさの差を小さくすることで、より鮮明に表示映像を視認することが可能である。

また、この実施の形態では、クロミック材料がフォトクロミック１３０ａであり、外光により自動的に透過率が変わり、簡単な構造で、より鮮明に表示映像を視認することが可能である。

また、透過する外光の光量ｃ１の設定は、表示部１００、接眼光学系１０１等によって、例えば図２に示す二点鎖線で示す範囲ｄで調整することができる。

また、外光センサ１４０を備え、制御部１１０は、外光センサ１４０から得られる輝度情報に基づき、図２に示すように、外界の輝度が所定値Ｈ１以下の場合、表示部１００からの光の輝度を、外界の輝度以下にすることで、より鮮明に表示映像を視認することができる。

第２の実施の形態
この発明の透過式映像表示装置１の第２の実施の形態は、図３及び図４に示すように構成される。図３は透過式映像表示装置の構成図、図４は透過率の変化を示す図である。

この実施の形態の透過式映像表示装置１は、映像を表示する表示部１００と、接眼光学系１０１と、接眼光学系１０１を保持する透明な板状部材１０２とを備え、図１及び図２に示す実施の形態と同様に構成されるが、外光センサ１４０を備え、クロミック材料はエレクトロクロミック１３０ｂである。エレクトロクロミック１３０ｂは、電圧で透過率が変化し、例えば光量制御部材、あるいは液晶等で構成される。

この実施の形態では、外光センサ１４０で得られる輝度情報が制御部１１０に送られ、制御部１１０はエレクトロクロミック１３０ｂを、外光センサ１４０から得られる輝度情報に基づき、図４に示すように制御する。この制御部１１０は、例えば外光の光量ａ１によってエレクトロクロミック１３０ｂの透過率ｅ１が比例的に低下するマップをメモリに予め記憶しておき、このマップに基づき外光の光量ａ１が多く明るくなると透過率ｅ１が低下し、透過する外光の光量ｃ１を一定にすることができる。このように、エレクトロクロミック１３０ｂにより表示映像と表示映像の向こう側に見える現実環境の明るさの差を小さくすることで、より鮮明に表示映像を視認することが可能である。

また、この実施の形態では、クロミック材料がエレクトロクロミック１３０ｂであり、透過率の可変範囲を拡大でき、より鮮明に表示映像を視認することができる。

この実施の形態では、制御部１１０により表示部１００に与えられる映像の輝度情報に基づきエレクトロクロミック１３０ｂを制御し、表示映像と表示映像の向こう側に見える現実環境の明るさの差を小さくすることができ、より鮮明に表示映像を視認することが可能である。

また、エレクトロクロミック１３０ｂを、外光センサの輝度情報と、表示部１００に与えられる映像の輝度情報とに基づき制御し、外光と映像に応じてより鮮明に表示映像を視認することができる。

また、制御部１１０は、外光センサ１４０から得られる輝度情報に基づき、図４に示すように、外界の輝度が所定値Ｈ１以下の場合、表示部１００からの光の輝度を、外界の輝度以下にすることで、より鮮明に表示映像を視認することができる。

また、制御部１１０では、エレクトロクロミック１３０ｂを、撮像部１１１の撮像した映像の輝度情報に基づき制御し、この制御は、図５に示すように、被写体の表示映像より外界の被写体が暗くなるように制御する。撮像部１１１の撮像した映像の輝度情報に基づきエレクトロクロミック１３０ｂを制御することで、使用者は日常生活のあらゆる場面で装置を使用することができる。また、被写体の表示映像より外界の被写体が暗くなるように制御することで、外光が明るい場合により鮮明に表示映像を視認することができる。

この実施の形態の透過式映像表示装置１は、図６及び図９に示すように、メガネ式に構成されるが、これに限定されない。図６は透過式映像表示装置の外観を示す図である。この実施の形態の透過式映像表示装置１は、１つの表示部１００、撮像部１１１、制御部１１０、外光センサ１４０、左右１対のプリズム２０Ｌ、２０Ｒ、鼻当て３１、左右１対のテンプル３２Ｌ、３２Ｒよりなり、プリズム２０Ｌ、２０Ｒが左右の眼の前に位置するように使用者の顔前に装着される。

図６では、表示部１００、撮像部１１１、外光センサ１４０が共に取り付けられているが、図７に示すように、制御部１１０は、再生装置１１２に一体に組み込み、ケーブル９１で撮像部１１１および表示部１００に電源を与え、信号の送受信を行なうようにしてもよい。

鼻当て３１は、プリズム２０Ｌ、２０Ｒに取り付けられており、これらを連結している。テンプル３２Ｌ、３２Ｒは、それぞれプリズム２０Ｌ、２０Ｒの端部に取り付けられている。装着時には、鼻当て３１が鼻に当たり、テンプル３２Ｌ、３２Ｒが耳、側頭部または後頭部に当たって、透過式映像表示装置１は、これら３部位で支持される。テンプル３２Ｌ、３２Ｒは、プリズム２０Ｌ、２０Ｒ近傍の部位に設けられた垂直方向の軸（不図示）を中心に回動可能であり、非使用時には内側に折り畳むことができる。

表示部１００は、右のプリズム２０Ｒに取り付けられている。表示部１００を含む断面を図８に示す。表示部１００は、透過型の液晶表示器（ＬＣＤ）１１、筺体１２、プリズム１３、発光ダイオード（ＬＥＤ）１４、およびレンズ１５よりなる。ＬＣＤ１１は表示するための映像を表示し、表示した映像により照明光を変調する。筺体１２は、ＬＣＤ１１、ＬＥＤ１４およびレンズ１５を収容してこれらを保持する。ＬＥＤ１４はＬＣＤ１１を照明するための光源であり、レンズ１５はＬＥＤ１４が発した光をＬＣＤ１１の全面に均一に導くための照明光学系である。

ＬＣＤ１１の映像の表示やＬＥＤ１４の発光は、制御部１１０によって制御され、撮像部１１１で撮像した画像情報を画像処理し、電力や映像信号を供給する。

プリズム１３は平板状であり、透明なガラスまたは樹脂で作製されている。プリズム１３はＬＣＤ１１からの光を眼Ｅに導いて、ＬＣＤ１１に表示された映像の虚像を表示する。プリズム１３の上端部は、縁の方が内部側よりも厚いくさび状とされており、筺体１２はこのくさび状の上端部を挟むようにして、プリズム１３に取り付けられている。

プリズム２０Ｌは平板状であり、単一の部材で構成されている。プリズム２０Ｒも平板状であるが、単一の部材ではなく、プリズム１３とプリズム２１で構成されている。プリズム２０Ｌおよびプリズム２１は、プリズム１３と同じ材料で作製されており、これら３者に屈折率の差はない。プリズム２０Ｒを成すプリズム１３とプリズム２１は相補的な形状を有し、隙間なく、かつ表面が連続するように接合されている。プリズム１３がくさび状の上端部を有することを除いて、プリズム２０Ｌ、２０Ｒは一般的な眼鏡同様対称形である。透過式映像表示装置１を顔前に装着した使用者は、プリズム２０Ｌ、２０Ｒを通して外界を観察することになる。

プリズム１３の下端部は、縁に向かうほど前面（眼Ｅから遠い面）が後面（眼Ｅに近い面）に近づくように作製されており、くさび状である。このくさび状の部位の前面すなわちプリズム２１との接合面は平面であり、この平面にはホログラム素子２２が形成されている。ホログラム素子は２２、装着時に眼Ｅの直前に位置する。プリズム１３およびホログラム素子２２が接眼光学系１０１を構成する。

プリズム１３は、ＬＣＤ１１からの光を、上端部の端面より内部に導き入れ、前面と後面で複数回全反射しながら、ホログラム素子２２に導く。ホログラム素子２２は、導かれた光を回折させて、平行光に近い光束としながら、眼Ｅに入射させる。これにより、使用者には、ＬＣＤ１１に表示された映像の虚像が表示される。ホログラム素子２２は外界からの光にはほとんど作用せず、虚像は外界の像の中央部に重なって観察される。

透過式映像表示装置１では、ＬＣＤ１１からの光をプリズム１３の内部で反射しながらホログラム素子２２に導くようにしているため、プリズム２０Ｒを大きくすることが可能である。プリズム１３の下端部はくさび状であるが、同じ材質のプリズム２１に接合されているため、プリズム１３の下端部を透過する外界からの光に屈折は生じない。したがって、外界の像の中央部が歪んだり不連続になったりすることもなく、透過式映像表示装置１は質の高い像を表示することができる。

ＬＣＤ１１は左右方向に長い長方形状であり、十数文字が横方向に並ぶ文字列を１〜数行表示することができる。このため、使用者は、映像から多くの情報を一度に得ることが可能である。なお、この実施の形態では、右眼に映像を表示するようにしているが、もちろん、左眼に映像を表示するようにしてもよい。

この他の実施の形態のの外観を図９に示す。この実施の形態の透過式映像表示装置１は、１対の表示部１０Ｌ、１０Ｒを備えて左右両眼に映像を表示するとともに、プリズム２０Ｌ、２０Ｒにパワーをもたせて、使用者の視力を矯正し得るようにしたものである。表示部１０Ｌ、１０Ｒの構成は、プリズム１３Ｌ、１３Ｒが曲率を有する点を除き、図６乃至図８の実施形態の透過式映像表示装置１の表示部１００と同様の構成である。

プリズム２０Ｌ、２０Ｒのパワーは使用者の視力に応じて設定する。プリズム２０Ｌ、２０Ｒに負のパワーをもたせることで近視を、正のパワーをもたせることで遠視を矯正することができる。プリズム１３Ｌ、１３Ｒの下端部のプリズム２１Ｌ、２１Ｒとの接合面は平面とされており、ホログラム素子２２Ｌ、２２Ｒの形成は容易である。

この発明は、顔前にて使用され、映像と共に外界の像を提供するものであり、透過率可変部材により表示映像と表示映像の向こう側に見える現実環境の明るさの差を小さくすることで、より鮮明に表示映像を視認することが可能な透過式映像表示装置に適用できる。

透過式映像表示装置の構成図である。 透過率の変化を示す図である。 透過式映像表示装置の構成図である。 透過率の変化を示す図である。 被写体の表示映像より外界の被写体が暗くなるように制御する実施の形態を示す図である。 透過式映像表示装置の外観を示す図である。 透過式映像表示装置の外観を示す図である。 透過式映像表示装置の表示部を含む断面図である。 他の透過式映像表示装置の外観を示す図である。

符号の説明

１ 透過式映像表示装置
１００ 表示部
１０１ 接眼光学系
１０２ 板状部材
１１０ 制御部
１１１ 撮像部
１１２ 再生装置
１３０ 透過率可変部材
１３０ａ フォトクロミック
Ａ 映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を板状部材１０２を透過させて眼に導いて外界の像を提供する部分

Claims (9)

1. 映像を表示する表示部と、
   接眼光学系と、
   前記接眼光学系を保持する透明な板状部材とを備え、
   前記表示部からの光を前記接眼光学系により眼に導いて前記表示部が表示した映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を前記板状部材を透過させて眼に導いて外界の像を提供する透過式映像表示装置であり、
   少なくとも前記映像の虚像を提供するとともに、外界からの光を前記板状部材を透過させて眼に導いて外界の像を提供する部分に、クロミック材料を含んだ透過率可変部材を有することを特徴とする透過式映像表示装置。
2. 前記クロミック材料はフォトクロミックであることを特徴とする請求項１に記載の透過式映像表示装置。
3. 前記クロミック材料はエレクトロクロミックであることを特徴とする請求項１に記載の透過式映像表示装置。
4. 前記エレクトロクロミックを、外光センサから得られる輝度情報に基づき制御することを特徴とする請求項３に記載の透過式映像表示装置。
5. 前記エレクトロクロミックを、前記表示部に与えられる映像の輝度情報に基づき制御することを特徴とする請求項３に記載の透過式映像表示装置。
6. 前記エレクトロクロミックを、外光センサから得られる輝度情報と、前記表示部に与えられる映像の輝度情報とに基づき制御することを特徴とする請求項３に記載の透過式映像表示装置。
7. 被写体を撮像する撮像部を有し、
   前記表示部は前記撮像部により撮像した映像を表示し、
   前記エレクトロクロミックを、前記撮像部の撮像した映像の輝度情報に基づき制御することを特徴とする請求項１に記載の透過式映像表示装置。
8. 前記エレクトロクロミックは、前記被写体の表示映像より前記被写体が暗くなるように制御することを特徴とする請求項７に記載の透過式映像表示装置。
9. 前記外界の輝度が所定値以下の場合、前記表示部からの光の輝度を、前記外界の輝度以下に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の透過式映像表示装置。

Images