JP6391952B2 - 表示装置及び光学装置 - Google Patents
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Description
画像情報発信源より送信された画像信号を受信する受信部、
受信部で受信された画像信号を解読するドライブ部、
ドライブ部で解読された画像を表示する表示手段、及び、
受信部、ドライブ部、表示手段に各々電源を供給する電源部、
が設けられており、表示手段は、画像出力装置、光学部材、及び、リップマンブラッグ体積ホログラムを有する表示部を備えている。
(イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
(ハ)外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
画像表示装置において画像を表示するための信号に基づき、調光装置の一部の領域の光透過率を変化させる。
(イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた撮像装置、及び、
(ハ)フレームに取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
撮像装置によって撮像される空間領域を、調光装置において表示する。
(イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)受信装置、及び、
(ハ)フレームに取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
受信装置が受け取った信号に基づき、調光装置の光透過率を変化させる。
1.本開示の表示装置、及び、本開示の第1の態様〜第2の態様に係る光学装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の表示装置及び本開示の第2の態様に係る光学装置)
3.実施例2(実施例1の表示装置の変形)
4.実施例3(実施例1の表示装置の別の変形)
5.実施例4(実施例1の表示装置の更に別の変形)
6.実施例5(実施例1〜実施例4の変形)
7.実施例6(実施例1〜実施例4の別の変形)
8.実施例7(実施例1〜実施例4の更に別の変形)
9.実施例8(実施例1〜実施例7の変形)
10.実施例9(実施例8の変形)
11.実施例10(実施例8の別の変形)
12.実施例11(実施例8〜実施例10の変形)
13.実施例12(実施例11の変形)
14.実施例13(実施例1〜実施例12の変形)
15.実施例14(実施例13の変形)
16.実施例15(本開示の第1の態様に係る光学装置)、その他
本開示の表示装置において、画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される導光装置、
を備えている形態とすることができる。そして、この場合、導光装置は、
(a)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
(b)導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光の少なくとも一部を偏向させる第1偏向手段、及び、
(c)導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を偏向させる第2偏向手段、
を備えている形態とすることができる。ここで、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。以下においても同様である。
導光装置と対向する第1基板、及び、第1基板と対向する第2基板、
第1基板及び第2基板のそれぞれに設けられた第1電極及び第2電極、並びに、
第1基板と第2基板との間に封止された光透過制御材料層、
から成り、
第1基板は、導光装置の構成部材を兼ねている構成とすることができる。このような構成を、便宜上、『本開示の第1の態様に係る表示装置』と呼ぶ。本開示の第1の態様に係る表示装置にあっては、このように、調光装置を構成する第1基板が導光装置の構成部材を兼ねる構成とすることで、表示装置全体の重量の減少を図ることができ、表示装置の使用者に不快感を感じさせる虞が無い。尚、第2基板は第1基板よりも薄い構成とすることができる。
第1基板、及び、第1基板と対向する第2基板、
第1基板及び第2基板のそれぞれに設けられた第1電極及び第2電極、並びに、
第1基板と第2基板との間に封止された光透過制御材料層、
から成る形態とすることができる。そして、第1基板及び第2基板の少なくとも一方を、例えば、フレームに取り付ければよい。
画像形成装置−Aは、
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光パネルから成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光パネルから成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光パネルから成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置から出射された光を1本の光路に纏めるための手段(例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である)、
を備えており、
第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を制御する。
画像形成装置−Bは、
(α)青色を発光する第1発光素子、及び、青色を発光する第1発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御するための第1光通過制御装置[一種のライト・バルブであり、例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、LCOSから構成され、以下の説明においても同様である]から成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子、及び、緑色を発光する第2発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御するための第2光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子、及び、赤色を発光する第3発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御するための第3光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1光通過制御装置、第2光通過制御装置及び第3光通過制御装置を通過した光を1本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。第1発光素子、第2発光素子、第3発光素子から出射された出射光を光通過制御装置へと案内するための手段(光案内部材)として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。
画像形成装置−Cは、
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光パネル、及び、第1発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御するための青色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光パネル、及び、第2発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御するための緑色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第2画像形成装置、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光パネル、及び、第3発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御するための赤色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)青色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び赤色光通過制御装置を通過した光を1本の光路に纏めるための手段を備えており、
光通過制御装置(ライト・バルブ)によってこれらの第1発光パネル、第2発光パネル及び第3発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。
画像形成装置−Dは、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
(α)青色を発光する第1発光素子を備えた第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子を備えた第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子を備えた第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置から出射された光を1本の光路に纏めるための手段、更には、
(ε)1本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。
画像形成装置−Eも、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光パネルから成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光パネルから成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光パネルから成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置のそれぞれから出射された光を1本の光路に纏めるための手段、更には、
(ε)1本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。
画像形成装置−Fは、第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を制御することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのカラー表示の画像形成装置である。
画像形成装置−Gは、2次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの出射光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)を備えており、発光素子ユニットにおける第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置である。
導光板は、全体として画像形成装置よりも観察者の顔の中心側に配置されており、
2つの画像表示装置を結合する結合部材を更に有し、
結合部材は、観察者の2つの瞳の間に位置するフレームの中央部分の観察者に面する側に取り付けられており、
結合部材の射影像は、フレームの射影像内に含まれる構成とすることができる。
(イ)観察者20の頭部に装着されるフレーム(例えば、眼鏡型のフレーム10)、
(ロ)フレーム10に取り付けられた画像表示装置100,200,300,400,500、及び、
(ハ)外部から入射する外光の光量を調整する調光装置700、
を備えている。尚、実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例14の表示装置を、具体的には、2つの画像表示装置を備えた両眼型としたが、1つ備えた片眼型としてもよい。また、画像形成装置111,211は、例えば、単色(例えば、緑色)の画像を表示する。そして、画像表示装置100,200,300,400,500において画像を表示するための信号に基づき、調光装置700の一部の領域708(図3B、及び、後述する図16Bの斜線を付した領域を参照)の光透過率を変化させる。
(イ)観察者20の頭部に装着されるフレーム10、
(ロ)受信装置、及び、
(ハ)フレーム10に取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置700、
を備えており、
受信装置が受け取った信号に基づき、調光装置700の光透過率を変化させる。尚、実施例2〜実施例14にあっては、「光学装置」という用語の代わりに「表示装置」という用語を用いて説明を行う。
(A)画像形成装置111,211、及び、
(B)画像形成装置111,211から出射された光が入射され、導光され、出射される導光装置(導光手段)120,320,520、
を備えている。更には、
(C)画像形成装置111,211から出射された光を平行光とする光学系(平行光出射光学系)112,254、
を備えており、光学系112,254にて平行光とされた光束が導光装置120,320,520に入射され、導光され、出射される。
(a)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板121,321、
(b)導光板121,321に入射された光が導光板121,321の内部で全反射されるように、導光板121,321に入射された光の少なくとも一部を偏向させる第1偏向手段130,330、及び、
(c)導光板121,321の内部を全反射により伝播した光を導光板121,321から出射させるために、導光板121,321の内部を全反射により伝播した光を偏向させる第2偏向手段140,340、
を備えている。
導光装置120と対向する透明な第1基板701、及び、第1基板701と対向する透明な第2基板703、
第1基板701及び第2基板703のそれぞれに設けられた第1電極702及び第2電極704、並びに、
第1基板701と第2基板703との間に封止された光透過制御材料層705、
から構成されている。ここで、第1基板701及び第2基板703はプラスチック材料から成る。また、第1電極702及び第2電極704は、インジウム−スズ複合酸化物(ITO)から構成された透明電極から成り、スパッタリング法といったPVD法とリフトオフ法との組合せに基づき形成されている。また、光透過制御材料層705は、具体的には、TN(ツイステッド・ネマチック)型液晶材料から成る液晶材料層から構成されている。第1電極702及び第2電極704はパターニングされており、調光装置700の一部の領域708の光透過率を、他の領域の光透過率とは異なった状態に変化させることができる。第1電極702及び第2電極704は、図示しないコネクタ、配線を介して制御装置18に接続されている。2枚の基板701,703の外縁部は、封止剤706によって封止されている。更には、調光装置700の第1基板701と保護部材126(導光板121を保護する)とは、接着剤707によって接着されている。また、第1基板701の外面、第2基板703の外面には偏光フィルムが貼り合わされているが、これらの偏光フィルムの図示は省略した。調光装置700の第1基板701を導光板121よりも短い長さとし、調光装置700の第1基板701を保護部材126に対して接着剤707によって固定する。接着剤707は、第1基板701の外縁部に配されている。以下に説明する実施例においても同様とする。観察者側から、導光装置120、調光装置700の順に配されている。
第1基板、及び、第1基板と対向する第2基板、
第1基板及び第2基板のそれぞれに設けられた第1電極及び第2電極、並びに、
第1基板と第2基板との間に封止された光透過制御材料層、
から構成し、第1基板及び第2基板の少なくとも一方をフレームに取り付ければよい。後述する実施例15においても同様とすることができる。尚、通常の眼鏡のレンズに調光装置を取り付け、あるいは又、レンズ及び調光装置を並置してフレームに取り付けてもよい。
(イ)光源251、
(ロ)光源251から出射された光を平行光とするコリメート光学系252、
(ハ)コリメート光学系252から出射された平行光を走査する走査手段253、及び、
(ニ)走査手段253によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系254、
から構成されている。尚、画像形成装置211全体が筐体213(図6では、一点鎖線で示す)内に納められており、係る筐体213には開口部(図示せず)が設けられており、開口部を介してリレー光学系254から光が出射される。そして、各筐体213が、取付け部材19によって、着脱自在に、テンプル部13に取り付けられている。
Θ=90°−(φ+ψ) (B)
導光装置120と対向する第1基板701”、及び、第1基板701”と対向する第2基板703”、
第1基板701”及び第2基板703”のそれぞれに設けられた電極702”,704”、並びに、
第1基板701”と第2基板703”との間に封止された光透過制御材料層705”、
から成る。そして、第1基板701”は、導光装置120の構成部材(具体的には、保護部材126)を兼ねている。即ち、第1基板701”と保護部材126とは共通の部材であり、共用されている。
α=0.1×L
β=0.5×L
γ=0.9×L
である。
(イ)観察者20の頭部に装着されるフレーム10、
(ロ)フレーム10に取り付けられた撮像装置17A、及び、
(ハ)フレーム10に取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置740、
を備えており、
撮像装置17Aによって撮像される空間領域を、調光装置740において表示する。尚、調光装置740において表示される撮像装置17Aによって撮像される空間領域に対応する領域を、参照番号741,742で示す。調光装置740は、例えば、観察者20の右眼側に配置されている。観察者20の左眼側には、例えば、素通しのレンズ744が、フレーム10に取り付けた状態で配置されている。
(α)赤色を発光する赤色発光素子601Rが2次元マトリクス状に配列された赤色発光パネル611R、
(β)緑色を発光する緑色発光素子601Gが2次元マトリクス状に配列された緑色発光パネル611G、及び、
(γ)青色を発光する青色発光素子601Bが2次元マトリクス状に配列された青色発光パネル611B、並びに、
(δ)赤色発光パネル611R、緑色発光パネル611G及び青色発光パネル611Bから出射された光を1本の光路に纏めるための手段(例えば、ダイクロイック・プリズム603)、
を備えており、
赤色発光素子601R、緑色発光素子601G及び青色発光素子601Bのそれぞれの発光/非発光状態を制御するカラー表示の画像形成装置とすることもできる。この画像形成装置から出射された光も、コリメート光学系112を介して導光板121に入射される。尚、参照番号612は、発光素子から出射された光を集光するためのマイクロレンズである。
[A01]《表示装置》
(イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
(ハ)外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
画像表示装置において画像を表示するための信号に基づき、調光装置の一部の領域の光透過率を変化させる表示装置。
[A02]画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される導光装置、
を備えている[A01]に記載の表示装置。
[A03]導光装置は、
(a)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
(b)導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光の少なくとも一部を偏向させる第1偏向手段、及び、
(c)導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を偏向させる第2偏向手段、
を備えている[A02]に記載の表示装置。
[A04]画像表示装置において画像を表示するための信号を外部から受け取る[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の表示装置。
[A05]通信手段を更に備えている[A04]に記載の表示装置。
[A06]画像表示装置において画像を表示するための信号は画像表示装置に記憶されている[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の表示装置。
[A07]外部環境の明るさを測定するセンサを更に備えており、
センサによる外部環境の明るさの測定結果に基づき、更に、調光装置の一部の領域の光透過率を変化させる[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の表示装置。
[A08]調光装置は画像表示装置に取り付けられている[A01]乃至[A07]のいずれか1項に記載の表示装置。
[A09]調光装置はフレームに取り付けられている[A01]乃至[A07]のいずれか1項に記載の表示装置。
[B01]《光学装置:第1の態様》
(イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた撮像装置、及び、
(ハ)フレームに取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
撮像装置によって撮像される空間領域を、調光装置において表示する光学装置。
[B02]撮像装置によって撮像される空間領域の外縁を調光装置によって枠状に表示する[B01]に記載の光学装置。
[B03]撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の光透過率を、撮像装置によって撮像される空間領域の外側に対応する調光装置の領域の光透過率よりも低くする[B01]に記載の光学装置。
[B04]撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の光透過率を、撮像装置によって撮像される空間領域の外側に対応する調光装置の領域の光透過率よりも高くする[B01]に記載の光学装置。
[B05]調光装置制御装置を更に備えており、
撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の位置を調光装置制御装置によって校正する[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の光学装置。
[C01]《光学装置:第2の態様》
(イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)受信装置、及び、
(ハ)フレームに取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
受信装置が受け取った信号に基づき、調光装置の光透過率を変化させる光学装置。
Claims (15)
- (イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
(ハ)外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、及び、
(ニ)フレームに取り付けられた撮像装置、
を備えており、
画像表示装置において画像を表示するための信号に基づき、調光装置の一部の領域の光透過率を変化させ、
撮像装置によって撮像される空間領域の外縁を調光装置によって枠状に表示する表示装置。 - (イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
(ハ)外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、及び、
(ニ)フレームに取り付けられた撮像装置、
を備えており、
画像表示装置において画像を表示するための信号に基づき、調光装置の一部の領域の光透過率を変化させ、
撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の光透過率を、撮像装置によって撮像される空間領域の外側に対応する調光装置の領域の光透過率よりも低くする表示装置。 - (イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
(ハ)外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、及び、
(ニ)フレームに取り付けられた撮像装置、
を備えており、
画像表示装置において画像を表示するための信号に基づき、調光装置の一部の領域の光透過率を変化させ、
撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の光透過率を、撮像装置によって撮像される空間領域の外側に対応する調光装置の領域の光透過率よりも高くする表示装置。 - 画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される導光装置、
を備えている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。 - 導光装置は、
(a)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
(b)導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光の少なくとも一部を偏向させる第1偏向手段、及び、
(c)導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を偏向させる第2偏向手段、
を備えている請求項4に記載の表示装置。 - 画像表示装置において画像を表示するための信号を外部から受け取る請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 通信手段を更に備えている請求項6に記載の表示装置。
- 画像表示装置において画像を表示するための信号は画像表示装置に記憶されている請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 外部環境の明るさを測定するセンサを更に備えており、
センサによる外部環境の明るさの測定結果に基づき、更に、調光装置の一部の領域の光透過率を変化させる請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の表示装置。 - 調光装置は画像表示装置に取り付けられている請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の表示装置。
- 調光装置はフレームに取り付けられている請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の表示装置。
- (イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた撮像装置、及び、
(ハ)フレームに取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
撮像装置によって撮像される空間領域の外縁を調光装置によって枠状に表示する光学装置。 - (イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた撮像装置、及び、
(ハ)フレームに取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の光透過率を、撮像装置によって撮像される空間領域の外側に対応する調光装置の領域の光透過率よりも低くする光学装置。 - (イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた撮像装置、及び、
(ハ)フレームに取り付けられ、外部から入射する外光の光量を調整する調光装置、
を備えており、
撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の光透過率を、撮像装置によって撮像される空間領域の外側に対応する調光装置の領域の光透過率よりも高くする光学装置。 - 調光装置制御装置を更に備えており、
撮像装置によって撮像される空間領域に対応する調光装置の領域の位置を調光装置制御装置によって校正する請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載の光学装置。
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