JP2018141826A

JP2018141826A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2018141826A
Application number: JP2017034472A
Authority: JP
Inventors: 将行 ▲高▼木; Masayuki Takagi; 武田　高司; Takashi Takeda; 高司武田; 小松　朗; Akira Komatsu; 朗小松; 敏明宮尾; Toshiaki Miyao
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: JP7091605B2; US20180246327A1; US10401626B2; CN108508601B; CN108508601A

Abstract

【課題】外光の透過率の調整レンジを広くして多様な環境下で使用可能な画像表示装置を提供すること。【解決手段】使用者に画像を表示するとともに外光を視認可能にする画像表示部１０１ａ，１０１ｂと、画像表示部１０１ａ，１０１ｂの外界側に配置されて、入射する外光に基づいて透過率を調整する第１調光部材８１と、画像表示部１０１ａ，１０１ｂと第１調光部材８１との間に配置されて、第１調光部材８１の透過率に応じて透過率が調整される第２調光部材８２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、映像を虚像として観察者に提示する画像表示装置に関する。

観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも言う）等の画
像表示装置として、映像光と外光とを重畳して視認させるいわゆるシースルータイプのも
のが知られている。

このようなシースルータイプの画像表示装置として、外光が明るくなりすぎた場合に映
像が見えにくくなることを防止すべく、外光の透過状態を調整するための調光装置を設け
たものが知られている（特許文献１参照）。この装置では、電気的に制御可能な調光部材
を光学系の外側に配置しており、調光部材によって適度に外光の透過率を調整することで
、映像を視聴しやすくしている。

しかしながら、現状では、電気的に透過率を調整可能な調光部材又は調光素子として、
透過率可変レンジを広くとれるものが無いため、目的に応じてどの種類の調光部材を用い
るかの使い分けを行わざるを得ない。例えば、ＴＮ液晶であれば、偏光板を透過するため
０〜４５％程度の調整レンジとなり、エレクトロクロミック材料についても、現実的な消
費電力の範囲ではせいぜい２０％〜７０％程度の調整レンジとなる。シースルータイプの
画像表示装置の利用は屋内から屋外までと様々な場所での利用が想定されるが、屋内及び
屋外での使用時に適した広範囲の調整レンジを有する比較的軽量な調光部材は、存在しな
いというのが現状である。

特開2012-88472号公報

本発明は、外光の透過率の調整レンジを広くして多様な環境下で使用可能な画像表示装
置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、使用者に画像を表示するとともに外光を視認可能にする
画像表示部と、画像表示部の外界側に配置されて、入射する外光に基づいて透過率を調整
する第１調光部材と、画像表示部と第１調光部材との間に配置されて、第１調光部材の透
過状態に応じて透過率が調整される第２調光部材と、を備える。

上記画像表示装置では、画像表示部の前に第２調光部材が配置され、第２調光部材の前
に第１調光部材が配置され、第１調光部材が外光に基づいて透過率を調整し、第２調光部
材が第１調光部材の透過状態に応じて透過率が調整されるので、両調光部材の動作を調和
させ、様々な環境下で外光に合わせて透過率を広いレンジで調整することができる。

本発明の具体的な側面では、第１調光部材は、フォトクロミック材料で形成され、ＵＶ
光を受けることで透過率が変化する。この場合、フォトクロミック材料自体がＵＶ光の入
射強度に応じて動作するので、調光用の駆動回路を簡略化することができる。

本発明の別の側面では、第１調光部材は、第２調光部材に隣接して第２調光部材の外界
側に配置される。この場合、第１調光部材と第２調光部材とを一体化することが容易にな
る。

本発明のさらに別の側面では、第１調光部材と第２調光部材とは、透過率を調整可能な
範囲が異なる。この場合、第１調光部材の透過率と第２調光部材の透過率とを組み合わせ
た新たな透過特性を実現することができる。

本発明のさらに別の側面では、第１調光部材は、第２調光部材よりも広い範囲で透過率
を調整可能である。この場合、第２調光部材の負担が少なくなり、第２調光部材の選択肢
を増やすことができる。

本発明のさらに別の側面では、第２調光部材は、外光センサーの出力に基づいて透過率
を制御される。この場合、外界の明るさに応じて外光の透過率を調整することができ、外
界像の見やすさが向上するとともに、画像表示部による表示画像を比較的変動の少ない背
景で観察でき、表示画像の観察が容易になる。

本発明のさらに別の側面では、第２調光部材は、画像表示部によって表示される画像の
表示信号に基づいて透過率を制御される。この場合、表示される画像の輝度等に応じて外
光の透過率を調整することができ、画像表示部による表示画像の見やすさを向上させるこ
とができる。

本発明のさらに別の側面では、外光センサーは、第１調光部材に覆われており、第１調
光部材は、外光環境に応じて透過率が変化し、第２調光部材は、第１調光部材を通った外
光の明るさを数値化した値に基づいて透過率が制御される。この場合、第１調光部材を通
過した外光の明るさに応じて第２調光部材を動作させることができ、第１及び第２調光部
材を通過する外光の明るさを適度に調整することができる。

本発明のさらに別の側面では、外界を撮影するカメラと、カメラとは別に外光を検出す
る外光センサーとをさらに備え、外光センサーとカメラとが第１調光部材に覆われている
。この場合、外光センサーによって第１調光部材を通過した外光の明るさをチェックして
第２調光部材の透過率を調整できるとともに、カメラによって撮影可能な輝度範囲である
ダイナミックレンジを見かけ上広げることができる。

本発明のさらに別の側面では、外界を撮影するカメラと、カメラとは別に外光を検出す
る外光センサーとをさらに備え、外光センサーのみが第１調光部材に覆われている。この
場合、外光センサーによって第１調光部材を通過した外光の明るさをチェックして第２調
光部材の透過率を調整できる。

本発明のさらに別の側面では、第２調光部材は、少なくとも画像表示部の画像取り出し
エリアを覆うように配置される。この場合、画像表示部による表示画像の背景としての外
光の輝度調整が確実になる。

本発明のさらに別の側面では、第２調光部材は、第１調光部材と一体化されている。こ
の場合、第１及び第２調光部材を組み合わせて一体化したものを調光型のシェードとして
用いることができる。調光型のシェードは、画像表示部を含む本体部分に対して着脱可能
にすることもできる。

本発明のさらに別の側面では、第１調光部材は、フォトクロミック材料で成形され、第
２調光部材は、第１調光部材に接合されている。

本発明のさらに別の側面では、相対的に暗くなる環境に移行した場合に、第１及び第２
調光部材の透過率の応答が完了するまで、画像表示部によって外界を撮影するカメラによ
って得た外界の状態を表示する。この場合、第１又は第２調光部材の応答速度が遅い場合
であっても、暗くなった場所で外界を観察することが容易になる。

本発明のさらに別の側面では、第１及び第２調光部材の少なくとも一方は、電子制御に
よって調光状態を変更可能であり、少なくとも画像表示部の画像取り出しエリアよりも外
側に電子制御用の配線が設けられている。この場合、画像取り出しエリア内に配線が観察
されることを防止でき、外界の観察が妨げられることを防止できるとともに、画像表示部
による表示画像が調光部材の影響で劣化することが抑制される。

本発明のさらに別の側面では、第１及び第２調光部材の少なくとも一方は、画像表示部
側の取付部に固定され、取付部は、第１及び第２調光部材の少なくとも一方と電子制御用
の制御部とを配線を介して接続する接続部を有する。この場合、調光部材の取付部を利用
して配線の接続が可能になり、調光部材を画像表示部を含む本体部分に機械的及び電気的
に取り得つける構造を簡潔にできる。

本発明のさらに別の側面では、少なくとも第１調光部材は、視野を全体的に覆うように
画像表示部側の取付部に固定され、第２調光部材と電子制御用の制御部とを配線を介して
接続する接続部が画像表示部の外側のフレーム部の位置又は当該フレーム部の周辺に設け
られている。

本発明のさらに別の側面では、第１及び第２調光部材の少なくとも一方は、電子制御に
よって調光状態を変更可能であり、調光状態を変更可な調光部材は、駆動信号を与えられ
ていないとき、透過率が高い状態に設定される。これにより、第１又は第２調光部材又は
その電子制御回路が故障等によって動作しなくなった場合、調光部材の透過率が高まるの
で、故障等の突発的な事象で外光の観察が妨げられることを防止できる。

第１実施形態の画像表示装置の外観を簡単に説明する斜視図である。調光型シェードを取り付けた画像表示装置を説明する概念的な平面図である。画像表示部と調光型シェードとを説明する部分拡大断面図である。調光型シェードを取り付けた状態の画像表示装置の正面図である。調光型シェードを取り付けた状態の画像表示装置の部分拡大正面図である。調光型シェードの一変形例を説明する図である。調光型シェードの別の変形例を説明する図である。画像表示装置の制御系の一例について説明するブロック図である。調光型シェードの透過率制御の一例を説明するフローチャートである。第２実施形態の画像表示装置の動作を説明するフローチャートである。第２調光部材の変更例について説明する図である。第３実施形態の画像表示装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、図１等を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る導光部材を備える画像表示装置
について詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、画像表示装置本実施形態の画像表示装置１００は、眼鏡の
ような外観を有するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）であり、この画像表示装置１
００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させること
ができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。画
像表示装置１００は、第１表示装置１００Ａと、第２表示装置１００Ｂと、フレーム部１
０２と、調光型シェード８０と、コントローラー９０とを備える。ここで、調光装置であ
る調光型シェード８０は、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂ及びフレーム部１０
２からなる本体１００ｐに対して着脱可能になっている。

第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、右眼用と左眼用の虚像をそれぞれ
形成する部分であり、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２画像表示部１０１ａ，
１０１ｂと、第１及び第２画像形成部１０５ａ，１０５ｂとをそれぞれ備える。第１及び
第２画像形成部１０５ａ，１０５ｂについては、後述するが、映像素子や投射レンズ等の
像形成のための光学系やこれらの光学系を収納する部材等でそれぞれ構成されている。第
１及び第２画像表示部１０１ａ，１０１ｂは、第１及び第２画像形成部１０５ａ，１０５
ｂで形成される映像光を導光させるとともに外光と映像光とを重複して視認させる。つま
り、第１及び第２画像表示部１０１ａ，１０１ｂは、観察者又は使用者に画像を表示する
とともに外界からの光である外光を視認可能にする。以下、第１画像表示部１０１ａ又は
第２画像表示部１０１ｂを導光装置３０とも呼ぶ。なお、第１表示装置１００Ａ及び第２
表示装置１００Ｂは、単独でも画像表示装置として機能する。

フレーム部１０２は、上板部１０２ａと、一対の保持部１０２ｂとを有し、上板部１０
２ａは、導光装置３０等を中央で支持する機能を有し、保持部１０２ｂは、カバー部材６
１と協働して第１及び第２画像形成部１０５ａ，１０５ｂを収納する外装部材として機能
する。フレーム部１０２とカバー部材６１とを組み合わせたものは、画像形成部１０５ａ
，１０５ｂや画像形成部１０５ａ，１０５ｂを支持する支持部６０となっている。保持部
１０２ｂの先端には、後方に延びるつる部分であるテンプル１０４が設けられており、観
察者の耳やこめかみ等に当接させ支持するものとして用いることができる。このほか、例
えば、上板部１０２ａの中央において、観察者の鼻に当接する鼻パッド部６２（図２参照
）が取り付けられている。

フレーム部１０２の一方の保持部１０２ｂには、カメラＣＭと、第１外光センサーＳ１
とが埋め込むように固定されている。上板部１０２ａには、第２外光センサーＳ２が埋め
込むように固定されている。カメラＣＭは、調光型シェード８０を本体１００ｐに装着し
た状態では、調光型シェード８０越しに外界、特に前方の視野領域を撮影する。第１外光
センサーＳ１は、調光型シェード８０を本体１００ｐに装着した状態では、調光型シェー
ド８０越しに外界の照度、特に前方の視野領域の照度を検出する。第１外光センサーＳ１
は、外界の明暗を測定するための種々のものが適用可能であり、例えば外光の照度を計測
する照度センサー又は透過光照度センサーとしてのアンビエントセンサー等で構成される
。第２外光センサーＳ２は、調光型シェード８０の有無に関わらず直接的に外界の照度、
特に前方の視野領域の照度を検出する。第２外光センサーＳ２は、第１外光センサーＳ１
と同様の構造を有する。外光センサーＳ１，Ｓ２に関して前方の視野領域とは、画像表示
装置１００を装着した観察者の眼によって第１及び第２画像表示部１０１ａ，１０１ｂ越
しに観察可能な外界領域の全部又は一部を意味する。外光センサーＳ１，Ｓ２については
、そのものがディジタル値を出力するデバイスを用いる場合に限らず、外光センサーＳ１
，Ｓ２としてアナログ値を出力するデバイスを用いるとともに後述する主制御部１９０に
組み込まれたＣＰＵやＩＣ等のＡＤ変換機能によってディジタル値を得る構成とすること
もできる。

以下、図３を参照して、第１及び第２表示装置１００Ａ，１００Ｂの詳細について説明
する。なお、両表示装置１００Ａ，１００Ｂは、同様の光学的機能を有し左右を反転させ
ただけであるので、第１表示装置１００Ａについてのみ図示及び説明をし、第２表示装置
１００Ｂについては図示及び説明を省略する。

第１表示装置１００Ａのうち、第１画像形成部１０５ａは、映像光を形成する画像形成
装置４０と、画像形成装置４０に形成された画像を投射するため第１画像表示部１０１ａ
に画像光（映像光）を射出させる投射レンズ５０とを備える。

画像形成装置４０は、例えば有機ＥＬパネルその他の自発光型の映像素子を備える。画
像形成装置４０は、それ自体で画像を形成することができる。画像形成装置４０は、例え
ばＬＣＤパネルその他の空間光変調装置である映像素子と、映像素子へ照明光を射出する
バックライトである照明装置とを備える構成とすることもできる。

投射レンズ５０は、構成要素として、例えば光軸ＡＸが延びる方向に沿って配列された
複数の光学素子、具体的には３つのレンズ５１を備える投射光学系であり、これらの光学
部品が、鏡筒部（不図示）を介して保持部１０２ｂ及びカバー部材６１からなる外装部材
中に収納及び支持されている。複数のレンズ５１のうち一部は、例えば非軸対称な非球面
を含む非球面レンズや軸対称な非球面を含む非球面レンズで構成することができる。

第１画像表示部１０１ａである導光装置３０は、プリズム状の部材であり、導光及び透
視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材２０とで構成されている。これらのうち、導
光部材１０は、一体のプリズム状又はブロック状の部材であるが、光射出側の第１導光部
分１１と光入射側の第２導光部分１２とに分けて捉えることができる。光透過部材２０は
、導光部材１０の透視機能を補助する補助光学ブロック、すなわち光透過部であり、導光
部材１０と一体的に固定され１つの導光装置３０となっている。導光装置３０は、フレー
ム部１０２の上板部１０２ａ、保持部１０２ｂ及びカバー部材６１中の鏡筒部等において
ネジ止め等によって投射レンズ５０に対して精度よく位置決め固定されている。

導光部材１０は、光学的な機能を有する側面として、第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５を有
している。これらのうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが連続的に隣接し、第３面Ｓ１
３と第５面Ｓ１５とが連続的に隣接する。また、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第
２面Ｓ１２が配置されている。第２面Ｓ１２の表面には、ハーフミラー層１５が付随して
設けられている。このハーフミラー層１５は、光透過性を有する反射膜すなわち半透過反
射膜であり、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成され映像光に対する反
射率が適宜設定されている。

光透過部材２０は、既述のように導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置３０
となっており、導光部材１０の透視機能を補助する補助光学ブロックである。光透過部材
２０は、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ２１と、第２透過面Ｓ２２と、
第３透過面Ｓ２３とを有する。第２透過面Ｓ２２は、第１透過面Ｓ２１と第３透過面Ｓ２
３との間に配置されている。第１透過面Ｓ２１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１を延長し
た面上にあり、第２透過面Ｓ２２は、第２面Ｓ１２に対して接合され一体化されている曲
面であり、第３透過面Ｓ２３は、導光部材１０の第３面Ｓ１３を延長した面上にある。

導光装置３０において、導光部材１０は、光透過部材２０と接着層ＣＣを介して接合さ
れており、接着層ＣＣは、ハーフミラー層１５のある画像取り出しエリアＡ１において、
ハーフミラー層１５よりも光透過部材２０側に存在する。画像取り出しエリアＡ１は、使
用者の眼に対して画像光が射出される領域となっている。両部材１０，２０の接合面と接
着層ＣＣとで構成される部分を接合部ＣＮと呼ぶ。

導光部材１０の本体部材１０ｓの表面と、光透過部材２０の本体部材２０ｓの表面とは
、保護層であるハードコート層２７に覆われて保護されている。本体部材１０ｓ，２０ｓ
は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹
脂を注入・固化させることにより成形する。ハードコート層２７は、これらの本体部材１
０ｓ，２０ｓが接合された状態でコート液を塗布し、成膜することで外層表面として形成
される。

以下、図３を参照して映像光ＧＬの光路について説明する。まず、画像形成装置４０で
形成された映像光ＧＬは、投射レンズ５０により導光装置３０に向けて投射される。導光
装置３０のうち、導光部材１０は、投射レンズ５０から映像光ＧＬを入射させるとともに
第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５での反射等により観察者の眼ＥＹに向けて導光する。具体的
には、投射レンズ５０からの映像光ＧＬは、まず、第４面Ｓ１４に入射して第５面Ｓ１５
で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して全反射され、第３面Ｓ１３に入射して
全反射され、第１面Ｓ１１に入射して全反射される。第１面Ｓ１１で全反射された映像光
ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射し、第２面Ｓ１２に設けたハーフミラー層１５を部分的に透
過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。第１面Ｓ１１を通
過した映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹ又はその等価位置に略平行光束として入射する。つ
まり、観察者は、虚像としての映像光により画像を観察することになる。

導光装置３０は、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっており、
かつ、第３透過面Ｓ２３と第１透過面Ｓ２１とが互いに略平行な平面となっていることで
、外光に対して視度が略０で収差等を生じない。さらに、第３透過面Ｓ２３と第１面Ｓ１
１とが互いに略平行な平面となっていることで、外光に対して収差等をほとんど生じない
。以上により、観察者は、歪みのない外界像を観察することになる、すなわち、シースル
ーでの視認又は観察ができる。

調光型シェード８０は、第１画像表示部１０１ａ又は導光装置３０を覆うように第１画
像表示部１０１ａに近接して配置される。調光型シェード８０は、第１画像表示部１０１
ａの外界側に配置される第１調光部材８１と、第１画像表示部１０１ａと前記第１調光部
材８１との間に配置される第２調光部材８２とを備える。第１調光部材８１は、入射する
外光に基づいてそれ自体の透過率を調整し、第２調光部材８２は、第１調光部材８１の透
過率に応じて透過率が調整される。第１調光部材８１は、電子制御によらないで自立的に
調光状態を変更するものであり、第２調光部材８２は、電子制御によって調光状態を変更
可能となっている。第１調光部材８１と第２調光部材８２とは、サイズが異なるが隣接し
て配置されている。

第１調光部材８１として、ＵＶ光等を受けることで透過率が変化する感光性を有するフ
ォトクロミック材料が用いられている。第１調光部材８１は、例えば１００％に近い高い
透過率を有し一様な厚みを有する基材８１ａの表面上にフォトクロミック化合物を含む硬
化性組成物を塗布することでフォトクロミック材料層８１ｂを設けたものである。第１調
光部材８１は、プラスチック素材にフォトクロミック化合物を添加したものとすることも
できる。第１調光部材８１は、外光の照度が大きいときに黒くなるように透過率が低下し
、外光の照度が小さいときに透過率が増加する。第１調光部材８１の透過率は、１５〜８
０％程度の範囲で変化させることができる。第１調光部材８１は、比較的応答速度が遅く
、着色の応答速度が１０秒程度であり、退色の応答速度が数１０秒〜数１００秒程度であ
る。

第１調光部材８１は、第１画像表示部１０１ａ又は導光装置３０だけでなく、第１外光
センサーＳ１やカメラＣＭを覆うように配置されている（図３、図４Ａ及び４Ｂ参照）。
つまり、第１外光センサーＳ１は、第１調光部材８１越しに外界の照度、特に前方の視野
領域の照度を検出する。ただし、第１調光部材８１は、第２外光センサーＳ２を露出する
ように配置されている。よって、第１外光センサーＳ１の出力と第２外光センサーＳ２の
出力とに基づいて第１調光部材８１の透過率を算出することができる。

第２調光部材８２は、板状の部材であり、第１調光部材８１の第１画像表示部１０１ａ
又は導光装置３０側に接着によって接合され一体化されている。第２調光部材８２は、例
えばエレクトロクロミック素子である。第２調光部材８２は、例えばエレクトロクロミッ
ク材料や電解質層を内側に透明電極を形成した一対のガラス平板で挟んだ構造を有する。
第２調光部材８２は、メモリー性を有する場合、特定の極性で一対の透明電極間に電圧を
印可することで、黒くなるように透過率が低下し、逆の極性で一対の透明電極間に電圧を
印可することで、透過率が増加する。第２調光部材８２の透過率は、１５〜７０％程度の
範囲で変化させることができる。第１調光部材８１は、電子制御によって調光するもので
あり、第１調光部材８１に比較して極めて応答速度が速い。なお、第２調光部材８２がメ
モリー性を有しない場合、第２調光部材８２の動作をノーマリーホワイトタイプとするこ
とが望ましい。つまり、第２調光部材８２は、駆動信号を与えられていないとき、駆動信
号を与えられているときよりも透過率が高い状態となっている。これにより、第２調光部
材８２又はその電子制御回路が故障等によって動作しなくなった場合、第２調光部材８２
の透過率が高まるので、故障等の突発的な事象で外光の観察が妨げられることを防止でき
る。また、第２調光部材８２の動作をノーマリーホワイトタイプとすることにより、表示
装置１００Ａ，１００Ｂをスタンバイモードにするなど、虚像の表示を行っていない場合
に、第２調光部材８２の電源を省電力のためオフにしても外界の視認を邪魔しないように
できる。

第２調光部材８２は、第１画像表示部１０１ａ又は導光装置３０を殆ど覆うように配置
されているが、第１外光センサーＳ１を覆わないように配置されている（図３、図４Ａ及
び４Ｂ参照）。つまり、第１外光センサーＳ１は、第２調光部材８２の透過率の変化に影
響されない。第２調光部材８２は、導光装置３０においてハーフミラー層１５のある画像
取り出しエリアＡ１を外界側から覆うように配置されている。

上記の例では、第１調光部材８１の透過率が調整可能な範囲と、第２調光部材８２の透
過率が調整可能な範囲とは、異なっている。これにより、第１調光部材８１の透過率と第
２調光部材８２の透過率とを組み合わせることで、新たな透過特性を実現することができ
る。さらに、第１調光部材８１の透過率調整範囲は、第２調光部材８２の透過率調整範囲
よりも広くなっている。この場合、第２調光部材８２の負担が少なくなり、第２調光部材
８２を安価なものとすることができ第２調光部材８２の選択肢を増やすことができる。調
光部材８１，８２について、透過率調整範囲の大小は、透過率の上限値と下限値との差で
考える。

第２調光部材８２としては、電圧又は電流による電気的駆動が可能であれば、エレクト
ロクロミック素子に限らず、ゲスト・ホスト液晶素子を用いることができる。ゲスト・ホ
スト液晶素子は、応答速度を速くすることができるとともに、透過率を比較的高くでき、
例えば３０〜７０％程度の範囲で透過率を変化させることができる。第２調光部材８２と
しては、ＳＰＤ(Suspended Particle Devices)を用いることもできる。ＳＰＤは、例えば
２０〜７０％程度の範囲で透過率を変化させることができる。ＳＰＤは、未駆動時又は電
圧非印可時に黒く着色し、第２調光部材８２としてはノーマリーオンのみの動作となる。
第２調光部材８２としては、ガスクロミック素子を用いることもできる。ガスクロミック
素子は、例えば２０〜７５％程度の範囲で透過率を変化させることができる。第２調光部
材８２としては、ＴＮ液晶素子を用いることもできる。ＴＮ液晶素子は、例えば０〜４５
％程度の範囲で透過率を変化させることができる。その他、第２調光部材８２として、高
分子分散型液晶を用いることもできる。高分子分散型液晶は、最大で８０％程度まで透過
率を増加させることができるが、透過率を低下させた場合、外光を拡散させる作用がある
。

第２調光部材８２は、透明と黒に近い無着色との間のグレースケールで透過率を変化さ
せることが原則であるが、用途によっては遮光時又は透光時に有色となるような素子又は
デバイスとすることもできる。

図４Ａ等に示すように、調光型シェード８０は、中央部に嵌合連結部８５を有する。調
光型シェード８０は、この嵌合連結部８５を介して、画像表示部１０１ａ，１０１ｂ側で
ある本体１００ｐ又はフレーム部１０２に設けた取付部１０２ｃに着脱可能に固定されて
いる。嵌合連結部８５は、ピンジャック状の嵌合凸部８５ａを有し、取付部１０２ｃは、
嵌合凸部８５ａを受ける穴状の接続部１０２ｄを有する。嵌合凸部８５ａと接続部１０２
ｄとは電気的接点を有しており、第２調光部材８２から延びる配線８２ｗを電子制御用の
制御部であるコントローラー９０に接続する。この配線８２ｗは、画像取り出しエリアＡ
１よりも外側に設けられている。なお、取付部１０２ｃからの配線８２ｗは、フレーム部
１０２を経て第２表示装置１００Ｂ側の第２画像形成部１０５ｂに延びている。

図５Ａは、図４Ｂ等に示す調光型シェード８０の変形例であり、第２調光部材８２の面
積が狭くなっている。この場合、第２調光部材８２は、導光装置３０においてハーフミラ
ー層１５のある画像取り出しエリアＡ１と同程度の拡がりを有し、正面視した場合に、画
像取り出しエリアＡ１とその周囲の狭い範囲を覆っている。

図５Ｂは、図４Ｂ等に示す調光型シェード８０の別の変形例であり、第１調光部材８１
の一部に開口８８が形成されている。この場合、第１外光センサーＳ１のみが第１調光部
材８１に覆われて開口８８からカメラＣＭが外界に露出し、調光型シェード８０に妨げら
れないで外界の撮影を行うことができる。

図示を省略するが、調光型シェード８０のための接続部１０２ｄは、図示のように支持
用の本体１００ｐ又はフレーム部１０２の中央部に形成する必要はなく、例えばフレーム
部１０２の周辺部（例えば支持部６０）に形成することができる。

図６を参照して、画像表示装置１００の制御系について説明する。画像表示装置１００
の本体１００ｐは、画像形成装置４０として、パネルドライバー４４と、表示パネル４５
とを有する。画像形成装置４０は、左右一対存在するが、ここでは一方のみを表示してい
る。本体１００ｐは、調光型シェード８０のためのシェードドライバーＳＤも内蔵してい
る。

コントローラーＣＲは、画像表示装置１００の各種制御動作を司る主制御部１９０のほ
か、例えばメモリー部ＭＰや、観察者が各種操作を行うためのボタン部やタッチパネル部
で構成され観察者による操作指示を受け付ける入力装置（不図示）等を備える。

主制御部１９０は、コントローラーＣＲを構成する各部の動作を制御するとともに本体
１００ｐに取り付けられた画像形成装置４０や調光型シェード８０等と接続されて信号の
送受信を行うことで各種制御を行い、映像光制御の全体を統括する。主制御部１９０は、
第１外光センサーＳ１や第２外光センサーＳ２の検出結果を監視しており、外光の変化に
応じた光量制御動作を行うための光量制御部１９１と、外光光量演算部１９２とを有して
いる。光量制御部１９１は、調光型シェード８０における透過率調整の制御動作を行うた
めの外光透過率制御部ＴＣと、映像光の輝度調整の制御動作を行うための映像光輝度制御
部ＩＣとを有する。光量制御部１９１は、外光光量演算部１９２により取得した情報に基
づいて外光光量に関する演算処理を行わせ、演算結果に基づいて必要な光量制御を行う。
本実実施形態では、光量制御部１９１を構成する外光透過率制御部ＴＣにより調光型シェ
ード８０における透過率調整を行う。

メモリー部ＭＰは、主制御部１９０の制御による映像制御のために必要な各種プログラ
ムや、画像データ等の各種データを格納している。

本実施形態では、一動作例として、外光の制御を優先させる外光優先モードと、映像光
の制御を優先させる映像光優先モード（画像光優先モード）とが選択可能となっている場
合について説明する。ここで、外光優先モードについてのより具体的な態様としては、例
えば、例えば調光型シェード８０等で表示部全体の外光の透過率を増減させるといった動
作制御つまり透過率制御を行って、外光の制御又は管理を優先させることが考えられる。
また、映像光優先モードについては、表示部全体の映像光の輝度を増減るといった動作制
御つまり表示率制御を行って、映像光の制御又は管理を優先させることが考えられる。

調光型シェード８０の透過率を調整する際には、第１調光部材８１が外光の照度変動を
緩和する働きを有し、第２調光部材８２を補助的に動作させて外光の照度変動をさらに緩
和するように動作させる。このような動作を前提とした場合、調光型シェード８０のうち
調整可能な第２調光部材８２の透過率値を定めるにあたっては、通常、第１外光センサー
Ｓ１等の出力値（つまり、第１調光部材８１を通った外光の明るさ）に対して一意に決ま
る関数またはテーブルによるものとすることが考えられる。しかしながら、例えば、使用
者の視界上に多数の蛍光灯が存在したり、屋外で空や山、地面など、明るさが大きく異な
るものが多数存在したりしている状況の場合、視界方向に応じて調光型シェード８０が忙
しく透過率を変化させることになり、使用者にとって煩わしい動作となってしまう。その
ため、第１外光センサーＳ１等の出力値の過去サブ秒〜数秒分をメモリーに蓄積し、その
光量変化値に対して移動平均を導出し、この値を使用して調光型シェード８０又は第２調
光部材８２の透過率を決定する方法が考えられる。ここでは、このような外界照度に関す
る移動平均に基づく制御を、通常光量制御と呼ぶものとする。

主制御部１９０による調光動作について具体的に説明すると、第１外光センサーＳ１の
光量測定値（つまり、第１調光部材８１を通った外光の明るさ）が急激に減少した時と、
急激に増加した時とで、通常とは異なる制御モードで機能している。この場合において、
特に、第１外光センサーＳ１の照度測定値が急激に減少した場合、すなわち、第１調光部
材８１越しの視界が急激に暗くなった場合には、映像光の方が強くなってしまい、視界が
映像光に遮られ視界の状況がわからなくなるおそれが高いため、通常光量制御に対応する
移動平均フィルター又は透過率調整パターン（以下、フィルターＢとも呼ぶ）と比較して
、重みづけした加速フィルター（以下、フィルターＡとも呼ぶ）を適用することで、より
応答性を向上させ、瞬時に調光型シェード８０の透過率を上げるように変化させる。一方
、第１外光センサーＳ１の照度測定値が急激に増加した場合、すなわち、第１調光部材８
１越しの視界が急激に明るくなった場合には、映像光よりも視界の方がしっかりと見える
状態であるため、仕様安全上問題は生じにくいと考えられる。そのため、通常光量制御に
対応する上記移動平均フィルターすなわちフィルターＢと同等又はより応答性を落とすこ
とで、より重みづけを弱めた減速フィルター（以下、フィルターＣとも呼ぶ）を適用する
こととし、徐々に外光の明るさに適した調光型シェード８０の透過率になるように変化さ
せる。

以下、図７のフローチャートを参照して、調光型シェード８０の透過率制御に関する動
作の一例を説明する。

画像表示装置１００の動作が開始されると、まず、主制御部１９０は、調光型シェード
８０の着脱の状態を確認する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、調光型
シェード８０が取り付けられていることを確認すると（ステップＳ１０１：Ｙ）、主制御
部１９０は、現在の動作環境が外光優先モードとなっているか否か（映像光優先モードと
なっているか）を確認する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、外光優先
モードとなっていることを確認すると（ステップＳ１０２：Ｙ）、主制御部１９０は、第
１外光センサーＳ１により測定され数値化された照度の値Ｌ（ｔ）を読み取り（ステップ
Ｓ１０３）、Δｔ秒間での値Ｌ（ｔ）の変化量である値ΔＬ（ｔ）＝Ｌ（ｔ）−Ｌ（ｔ−
Δｔ）を算出する（ステップＳ１０４）。さらに、ステップＳ１０４において、主制御部
１９０は、予め定められた値である閾値Ｌｃ（＞０）を読出すとともに算出された値ΔＬ
（ｔ）と閾値Ｌｃとを比較し、値ΔＬ（ｔ）が閾値Ｌｃを−１倍したものよりも小さい場
合は、フィルターＡに基づく第２調光部材８２の透過率設定値を算出し、調整を行う（ス
テップＳ１０５ａ）。すなわち、主制御部１９０は、第１外光センサーＳ１での測定値か
ら第１調光部材８１越しの外光の光量が急激に下がったと判断して、即応制御を行う。値
ΔＬ（ｔ）が閾値Ｌｃを−１倍したものより大きくかつ閾値Ｌｃより小さい（値ΔＬ（ｔ
）の絶対値が閾値Ｌｃよりも小さい）場合は、フィルターＢに基づく第２調光部材８２の
透過率設定値を算出し、調整を行う（ステップＳ１０５ｂ）。すなわち、主制御部１９０
は、第１外光センサーＳ１での測定値から第１調光部材８１越しの外光の光量について急
激な変化がないものと判断して通常光量制御を行う。値ΔＬ（ｔ）が閾値Ｌｃよりも大き
い場合は、フィルターＣに基づく第２調光部材８２の透過率設定値を算出し、調整を行う
（ステップＳ１０５ｃ）。すなわち、主制御部１９０は、第１外光センサーＳ１での測定
値から第１調光部材８１越しの外光の光量が急激に上がったと判断して、遅延制御を行う
。

ステップＳ１０５ａ〜ステップＳ１０５ｃのいずれかの算出及び制御を行うことにより
、画像表示装置１００において調光型シェード８０又は第２調光部材８２の透過率調整が
行われ、ステップＳ１０１からの動作が繰り返される。

また、上記のうち、ステップＳ１０２において、主制御部１９０は、外光優先モードと
なっていない（映像光優先モードとなっている）ことを確認すると（ステップＳ１０２：
Ｎ）、第１外光センサーＳ１等から情報を取得することなく第２調光部材８２の透過率を
一定にする処理をし（ステップＳ１０５）、調光型シェード８０の有無の確認（ステップ
Ｓ１０７）と優先モードの変更の有無の確認（ステップＳ１０８）とを行い、調光型シェ
ード８０があり（ステップＳ１０７：Ｙ）、かつ、映像光優先モードのままである（ステ
ップＳ１０８：Ｎ）と判断される限り、ステップＳ１０５における第２調光部材８２の透
過率を一定にする処理を維持させる。一方、ステップＳ１０８において、優先モードの変
更があった（外光優先モードとなった）と判断されると（ステップＳ１０８：Ｙ）、ステ
ップＳ１０１に戻って上記した動作を再開する。以上の動作をステップＳ１０１あるいは
ステップＳ１０７において調光型シェード８０が取り外されたことを確認する（ステップ
Ｓ１０１：Ｎまたは、ステップＳ１０７：Ｎ）まで継続する。

上記のような動作制御をまとめると、主制御部１９０は、所定時間（Δｔ秒）における
外光の光量低下が所定量を超えた（閾値Ｌｃの幅以上に下がる）という条件が満たされた
場合に即応制御が実行され、所定時間（Δｔ秒）における外光の光量増大が所定量（閾値
Ｌｃ）を超えたという条件が満たされた場合に遅延制御が実行され、上記いずれの条件も
満たさない場合は、通常の移動平均に基づいて調光型シェード８０又は第２調光部材８２
の透過率制御（通常光量制御）を行うものとなっている。

以上のように、本実施形態に係る画像表示装置１００では、画像表示部１０１ａ，１０
１ｂの前に第２調光部材８２が配置され、第２調光部材８２の前に第１調光部材８１が配
置され、第１調光部材８１が外光に基づいて透過率を調整し、第２調光部材８２が第１調
光部材８１の透過率に応じて透過率が調整されるので、両調光部材８１，８２の動作を調
和させ、様々な環境下で外光に合わせて透過率を広いレンジで調整することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る画像表示装置について説明する。なお、本実施形態は、第１
実施形態の画像表示装置の変形例であり、第１実施形態の場合と重複する部分については
説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る画像表示装置の動作について説明するためのフローチャート
である。この場合、第１実施形態のように、第１外光センサーＳ１等の出力に基づいて第
２調光部材８２の透過率が制御されるのではなく、画像表示部１０１ａ，１０１ｂによっ
て表示される画像の表示信号に基づいて第２調光部材８２の透過率が制御される。

図８に示す動作では、主制御部１９０から画像形成装置４０に出力される画像の表示信
号に基づいて第２調光部材８２の透過率を制御するモードに設定されていること前提とな
る。主制御部１９０は、メモリー部ＭＰに保管されて画像形成装置４０に形成させる画像
の輝度平均が所定の下限値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。画像
形成装置４０に形成させる画像は動画等を含む。主制御部１９０は、画像の輝度平均が所
定の下限値以上であると判断すると（ステップＳ２０１：Ｎ）、画像形成装置４０に形成
させる画像の輝度平均が所定の上限値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ２０
２）。主制御部１９０は、画像の輝度平均が所定の上限値以下であると判断すると（ステ
ップＳ２０２：Ｎ）、標準状態で第２調光部材８２の透過率設定値を算出し、調整を行う
（ステップＳ２０３ｂ）。第２調光部材８２の透過率を標準状態に設定する場合、例えば
第１実施形態のステップＳ１０５ａ〜ステップＳ１０５ｃのような制御を行うことができ
るが、このような制御に限るものではない。主制御部１９０は、画像の輝度平均が所定の
下限を下回ると判断すると（ステップＳ２０１：Ｙ）、透過抑制状態で第２調光部材８２
の透過率設定値を算出し、調整を行う（ステップＳ２０３ａ）。この場合、表示すべき画
像の輝度が比較的低く、観察者にとって画像又は映像の観察が容易でなくなる傾向が高ま
ると考えられる。このため、主制御部１９０は、第２調光部材８２の透過率が低くなるよ
うに設定する。この場合、画像の輝度平均の上記所定の下限からの差分の大きさに応じて
第２調光部材８２の透過率を低下させる処理が可能である。第２調光部材８２の透過率を
低下させる動作に際しては、第１実施形態と同様の手法で透過率の変動の緩和や遅延を付
随させることができる。主制御部１９０は、画像の輝度平均が所定の上限を上回ると判断
すると（ステップＳ２０２：Ｙ）、透過促進状態で第２調光部材８２の透過率設定値を算
出し、調整を行う（ステップＳ２０３ｃ）。この場合、表示すべき画像の輝度が比較的高
く、観察者にとって外界の観察が容易でなくなる傾向が高まると考えられる。このため、
主制御部１９０は、第２調光部材８２の透過率が高くなるように設定する。この場合、画
像の輝度平均の上記所定の上限からの差分の大きさに応じて第２調光部材８２の透過率を
増加させる処理が可能である。第２調光部材８２の透過率を増加させる動作に際しては、
第１実施形態と同様の手法で透過率の変動の緩和や遅延を付随させることができる。

以上では、画像形成装置４０に形成させる画像の輝度平均に基づいて第２調光部材８２
の透過率を増減させているが、画像の平均彩度を基準として第２調光部材８２の透過率を
設定つまり増減させてもよい。つまり、画像の彩度が落ちていると無彩色（特に黒）の表
示に際してシースルーの表示部では透明に見えてしまう可能性があるため、彩度の低い画
像では第２調光部材８２の透過率を低下させるといった処理が可能である。また、上記の
ように画像形成装置４０に形成させる画像全体で輝度平均を算出し第２調光部材８２全体
の透過率を設定するものに限らず、図９に示すように、第２調光部材８２のうち画像取り
出しエリアＡ１に対応する表示エリアＡ２を複数領域８２ａに分けて個別に透過率を制御
することができる。この場合、画像形成装置４０に形成させる画像を第２調光部材８２の
複数領域８２ａに対応する画像領域ごとに把握して輝度平均等を算出し、各画像領に対応
する第２調光部材の複数領域８２ａごとに透過率を設定することができる。なお、複数領
域８２ａは、図示の例に限らず、任意のＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍは自然数）のマトリックス状又は
格子状に分割することができる。さらに、複数領域８２ａは、同一形状に限らず互いに異
なる形状、面積等とでき、矩形以外の様々な形状とできる。

以上の処理、つまりステップＳ２０１からの動作は、モードの変更がない限り（ステッ
プＳ２０６：Ｎ）、繰り返される。

第２実施形態の画像表示装置１００では、第２調光部材８２が画像表示部１０１ａ，１
０１ｂによって表示される画像の表示信号に基づいて透過率を制御されるので、表示され
る画像の輝度等に応じて第２調光部材８２等による外光の透過率を調整することができ、
画像表示部１０１ａ，１０１ｂによる表示画像の見やすさを向上させることができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る画像表示装置について説明する。なお、本実施形態は、第１
実施形態の画像表示装置の変形例であり、第１実施形態の場合と重複する部分については
説明を省略する。

図１０は、本実施形態に係る画像表示装置の動作について説明するためのフローチャー
トであり、図７のフローチャートを部分的に変更したものである。この場合、第１実施形
態のように、第１外光センサーＳ１等の出力に基づいて第２調光部材８２の透過率が制御
されるが、第１外光センサーＳ１により測定される照度の値Ｌ（ｔ）の低下が過度となっ
た場合、第１及び第２画像表示部１０１ａ，１０１ｂによって表示させる映像又は画像を
、第１調光部材８１の応答性を考慮した設定された緊急対応時間だけカメラＣＭによって
撮影した外界像に切り換える。つまり、画像表示装置１００は、急に相対的に暗くなる環
境に移行した場合、例えば急に暗い場所に移動した場合、主制御部１９０を適宜動作させ
ることにより、第１調光部材８１の透過率の応答が完了するまで、第１及び第２画像表示
部１０１ａ，１０１ｂによって、外界を撮影するカメラＣＭで得た外界の状態を表示させ
る。カメラＣＭで得た外界の状態は、外界の状態をずれなく表示したものに限らず、外界
像を拡大又は縮小したもの、輝度や色等を加工したもの等とすることができる。

図１０に示す動作において、主制御部１９０は、第１外光センサーＳ１により測定され
数値化された照度の値Ｌ（ｔ）の変化量ΔＬ（ｔ）＝Ｌ（ｔ）−Ｌ（ｔ−Δｔ）を算出し
（ステップＳ３０４）、値ΔＬ（ｔ）が緊急対応基準値−２Ｌｃよりも小さい場合は（ス
テップＳ３０４：Ｙ）、第１及び第２画像表示部１０１ａ，１０１ｂによる表示映像をカ
メラＣＭによって撮影した外界像に切り換える（ステップＳ３０９）。表示映像をカメラ
ＣＭによって撮影した外界像に切り換える期間は、第１調光部材８１の応答性を考慮して
設定される。第１調光部材８１としてフォトクロミック素子が用いられている場合、退色
に例えば数１０秒〜数分かかるので、カメラＣＭによって撮影した外界像を表示する緊急
対応時間もこの程度とする。第１及び第２外光センサーＳ１，Ｓ２の両出力を検出してい
る場合、第１調光部材８１の透過率を把握できるので、第１調光部材８１の透過率が例え
ば５０％といった許容値に回復するまでカメラＣＭによって撮影した外界像を表示し、第
１調光部材８１の透過率が許容値に回復した後は、カメラＣＭによる外界像ではなくその
前に視聴していた元の画像に戻すという制御も可能である。

上記において、緊急対応基準値を−２Ｌｃとしが、これは単なる例示であり、緊急対応
基準値は、安全をみた適切な値に設定できる。

上記において、表示映像をカメラＣＭによって撮影した外界像に切り換えるか否かの判
断を第１外光センサーＳ１により測定される照度の変化量ΔＬ（ｔ）に基づいているが、
かかる判断を第１調光部材８１の透過率に基づくものとできる。つまり、第１及び第２外
光センサーＳ１，Ｓ２の出力から第１調光部材８１の透過率を算出し、この透過率が第２
外光センサーＳ２による外光の照度検出結果と比較して過度に低い場合、表示映像をカメ
ラＣＭによって撮影した外界像に切り換えるといった動作が可能である。

さらに、照度の変化量ΔＬ（ｔ）に代えて第２外光センサーＳ２によって検出した外界
の照度そのものに基づいて表示映像をカメラＣＭによって撮影した外界像に切り換えるこ
とができる。

第１及び第２画像表示部１０１ａ，１０１ｂによる表示映像をカメラＣＭによって撮影
した外界像に切り換えるタイミング、つまりビデオシースルーに切り換えるタイミングは
、使用者からの所定の指示を受け付けた場合とすることもできる。この場合、画像表示装
置１００に使用者が操作する切り換えボタンを設けたり、使用者の特別なノック動作を検
出する振動センサー又は加速度センサーと判断回路とからなる指示動作判断部を設けたり
する。このような切り換えボタンや指示動作判断部からのトリガー信号を利用することで
、使用者の意思により表示映像をカメラＣＭによって撮影した外界像に強制的に切り換え
ることができる。このように切り換えボタンや指示動作判断部を設けることで、外光セン
サーＳ１，Ｓ２に依存せず表示切り換えのタイミングを早めることができ、画像表示装置
１００を装着した使用者の外界認識の確保が容易となる。

第１及び第２画像表示部１０１ａ，１０１ｂによる表示映像をカメラＣＭによって撮影
した外界像に切り換える場合、つまりビデオシースルーに切り換える場合は、使用者が外
界を認識しやすいように画像処理を施すことができる。例えば、表示映像中の物の輪郭に
色を付けて強調することができる。また、表示領域よりも広い画像をカメラＣＭによって
撮像し、撮像した時刻から表示の時刻までの使用者の頭部回転運動を計測して、撮像画像
から表示画像を使用者の頭部回転運動を判定した位置で切り出し、使用者の現在の頭部の
動きにあった画像を表示することができる。撮像した時刻から表示の時刻までの使用者の
頭部回転運動に応じて撮像画像から表示画像を切り出す手法としては、例えば特開２００
７−２１３４０７号公報に記載の方法を用いることができる。ビデオシースルーに切り替
える場合に、上記のような撮像から表示までの間の頭部の動きを反映させる処理を加える
ことで、外界に急な変化があった場合であっても、表示切り替えを行った際の違和感を低
減させることができる。

以上では、第１調光部材８１の退色が遅いことが前提となっているが、第２調光部材８
２の退色が遅い場合、第２調光部材８２の応答速度も考慮して、表示映像をカメラＣＭに
よる外界像に暫定的に切り換える動作を行う。

以上の第３実施形態の画像表示装置１００では、相対的に暗くなる環境に移行した場合
に、第１及び第２調光部材８１，８２の透過率の応答が完了するまで、画像表示部１０１
ａ，１０１ｂによって外界を撮影するカメラＣＭによって得た外界の状態を表示するので
、第１又は第２調光部材８１，８２の応答速度が遅い場合であっても、暗くなった場所で
外界を観察することが容易になる。

〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能
である。

例えば、上記実施形態では、第１調光部材８１と第２調光部材８２とが接合されて一体
化されているとしたが、第１調光部材８１と第２調光部材８２とを隣接した状態で分離し
て別々に本体１００ｐに対して固定することができる。この場合において、例えば第２調
光部材８２を導光装置３０に恒久的に固定し、第１調光部材８１を本体１００ｐに対して
着脱可能に固定することができる。積極的に透過率を調整することができない非電子制御
型の第１調光部材８１のみを取り外す場合、電子制御型の第２調光部材８２が残るので、
図７のステップＳ１０７等において、調光型シェードが実質的に取り外されていないとし
て処理を行う（ステップＳ１０７：Ｎ）。ただし、第２調光部材８２を取り外した分だけ
透過率が上がるので、閾値Ｌｃの設定やフィルターＡ，Ｃの内容を修正することができる
。一方、積極的に透過率を調整することができる電子制御型の第２調光部材８２のみを取
り外す場合、図７のステップＳ１０７等において、調光型シェードが実質的に取り外され
たとして処理を行う（ステップＳ１０７：Ｙ）。同様に、第２調光部材８２のみを取り付
けてあれば、図７のステップＳ１０１において調光型シェードが実質的に取り付けられて
いるとして処理を行うが、第１調光部材８１のみを取り付けても、図７のステップＳ１０
１において調光型シェードが実質的に取り付けられていないとして処理を行う。

例えば、上記実施形態では、第１調光部材８１を電子制御によらないで自立的に調光状
態を変更するものとし、第２調光部材８２を電子制御によって調光状態を変更可能なもの
としているが、この関係を逆とすることができる。すなわち、外側の第１調光部材８１を
電子制御によって調光状態を変更可能なものとし、内側の第２調光部材８２を電子制御に
よらないで自立的に調光状態を変更するものとすることができる。さらに、第１調光部材
８１と第２調光部材８２との双方が電子制御によって調光状態を変更可能なものであって
もよい。

第２調光部材８２として、直線偏光及び無偏光を切り替え可能な装置を用いることがで
きる。具体的には、直線偏光板と無偏光の透明板とを機械的に入れ替えることで、第１調
光部材８１を経て導光装置３０に入射する外光を直線偏光状態と無偏光状態との間で切り
替えることができる。

以上の説明では、画像表示部１０１ａ，１０１ｂが導光装置３０を用いるものであった
が、画像表示部１０１ａ，１０１ｂとして、ミラー、レンズ、ハーフミラー等で構成した
投射系を備えるものを用いることができる。

また、導光装置３０を用いる導光系や、上記のようにミラーやレンズで構成した投射系
を用いる場合において、例えば特開２０１７−３８４５号公報に記載の複数のハーフミラ
ーからなる反射ユニットを用いて眼側に映像光を取り出すことができる。さらに、導光系
として、特開２０１０−１６４９８８号公報又は特開２０１３−２１０６３３号公報に記
載のような部分反射面のアレイからなる光導体光学素子又は基板を用いた画像表示装置に
おいて、上記実施形態の第１及び第２調光部材を含む調光型シェード８０やその制御回路
を付加することができる。

以上の説明では、画像表示部１０１ａ，１０１ｂが導光装置３０を用いるものであった
が、画像表示部１０１ａ，１０１ｂとして、レーザー光等を２次元的に走査することによ
って映像の表示を行うものを用いることができる。

以上の説明では、画像表示部１０１ａ，１０１ｂとして屈折面や反射面で虚像を形成す
る導光装置３０を用いたが、これに限らず、画像表示部１０１ａ，１０１ｂとして回折面
を利用して虚像を形成したりホログラム素子を利用して虚像を形成したりするものを用い
ることができる。

第２調光部材８２は、少なくとも画像取り出しエリアＡ１に相当するハーフミラー層１
５を覆うように配置されることが望ましいが、導光装置３０においてハーフミラー層１５
を設けないタイプの画像表示装置の場合であっても、使用者の眼に対して画像光が射出さ
れる領域を覆うように第２調光部材８２を配置することが望ましい。具体的には、レーザ
ー光を２次元的に走査するタイプの画像表示装置の場合、眼前のメガネレンズ状の部分の
うちレーザー光を２次元的に走査する領域を画像取り出しエリアとし、この画像取り出し
エリアを覆うように第２調光部材８２を配置する。

以上の説明では、画像表示装置１００として、右眼及び左眼の双方に対応して一組ずつ
表示装置１００Ａ，１００Ｂを設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に
対してのみ表示装置を設け画像を片眼視する構成にしてもよい。

以上の説明では、実施形態の画像表示装置１００がヘッドマウントディスプレイである
として具体的な説明を行ったが、実施形態の画像表示装置１００は、ヘッドアップディス
プレイ、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。

Ａ１…エリア、ＡＸ…光軸、ＣＭ…カメラ、ＣＮ…接合部、ＣＲ…コントロー
ラー、ＥＹ…眼、ＧＬ…映像光、ＩＣ…映像光輝度制御部、ＭＰ…メモリー部、
Ｓ１…第１外光センサー、Ｓ２…第２外光センサー、ＳＤ…シェードドライバー、
ＴＣ…外光透過率制御部、１０…導光部材、１１，１２…導光部分、１５…ハー
フミラー層、２０…光透過部材、３０…導光装置、４０…画像形成装置、４４…
パネルドライバー、４５…表示パネル、５０…投射レンズ、６０…支持部、６１
…カバー部材、８０…調光型シェード、８１…第１調光部材、８１ａ…基材、８
１ｂ…フォトクロミック材料層、８２…第２調光部材、８２ｗ…配線、８５…嵌合
連結部、８８…開口、９０…コントローラー、１００…画像表示装置、１００Ａ
，１００Ｂ…表示装置、１０１ａ，１０１ｂ…画像表示部、１０２…フレーム部、
１０２ｃ…取付部、１０２ｄ…接続部、１０４…テンプル、１０５ａ，１０５ｂ…
画像形成部、１９０…主制御部、１９１…光量制御部、１９２…外光光量演算部

Claims

使用者に画像を表示するとともに外光を視認可能にする画像表示部と、
前記画像表示部の外界側に配置されて、入射する外光に基づいて透過率を調整する第１
調光部材と、
前記画像表示部と前記第１調光部材との間に配置されて、前記第１調光部材の透過状態
に応じて透過率が調整される第２調光部材と、
を備える画像表示装置。
前記第１調光部材は、フォトクロミック材料で形成され、ＵＶ光を受けることで透過率
が変化する、請求項１に記載の画像表示装置。
前記第１調光部材は、前記第２調光部材に隣接して前記第２調光部材の外界側に配置さ
れる、請求項１及び２のいずれか一項に記載の画像表示装置。
前記第１調光部材と前記第２調光部材とは、透過率を調整可能な範囲が異なる、請求項
１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
前記第１調光部材は、前記第２調光部材よりも広い範囲で透過率を調整可能である、請
求項４に記載の画像表示装置。
前記第２調光部材は、外光センサーの出力に基づいて透過率を制御される、請求項１〜
５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
前記第２調光部材は、前記画像表示部によって表示される画像の表示信号に基づいて透
過率を制御される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
前記外光センサーは、前記第１調光部材に覆われており、
前記第１調光部材は、外光環境に応じて透過率が変化し、
前記第２調光部材は、前記第１調光部材を通った外光の明るさを数値化した値に基づい
て透過率が制御される、請求項７に記載の画像表示装置。
外界を撮影するカメラと、前記カメラとは別に外光を検出する外光センサーとをさらに
備え、前記外光センサーと前記カメラとが前記第１調光部材に覆われている、請求項１〜
８のいずれか一項に記載の画像表示装置。
外界を撮影するカメラと、前記カメラとは別に外光を検出する外光センサーとをさらに
備え、前記外光センサーのみが前記第１調光部材に覆われている、請求項１〜８のいずれ
か一項に記載の画像表示装置。
前記第２調光部材は、少なくとも前記画像表示部の画像取り出しエリアを覆うように配
置される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像表示装置。
前記第２調光部材は、前記第１調光部材と一体化されている、請求項１１に記載の画像
表示装置。
前記第１調光部材は、フォトクロミック材料で成形され、前記第２調光部材は、前記第
１調光部材に接合されている、請求項１２に記載の画像表示装置。
相対的に暗くなる環境に移行した場合に、前記第１及び第２調光部材の透過率の応答が
完了するまで、前記画像表示部によって外界を撮影するカメラによって得た外界の状態を
表示する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
前記第１及び第２調光部材の少なくとも一方は、電子制御によって調光状態を変更可能
であり、
少なくとも前記画像表示部の画像取り出しエリアよりも外側に電子制御用の配線が設け
られている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
前記第１及び第２調光部材の少なくとも一方は、前記画像表示部側の取付部に固定され
、
前記取付部は、前記第１及び第２調光部材の少なくとも一方と電子制御用の制御部とを
配線を介して接続する接続部を有する、請求項１５に記載の画像表示装置。
少なくとも前記第１調光部材は、視野を全体的に覆うように前記画像表示部側の取付部
に固定され、
前記第２調光部材と電子制御用の制御部とを配線を介して接続する接続部が前記画像表
示部の外側のフレーム部の位置又は当該フレーム部の周辺に設けられている、請求項１５
に記載の画像表示装置。
前記第１及び第２調光部材の少なくとも一方は、電子制御によって調光状態を変更可能
であり、
調光状態を変更可な調光部材は、駆動信号を与えられていないとき、透過率が高い状態
に設定される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の画像表示装置。