JP6640082B2 - 組み合わせ画像の輝度比を調整するための液晶モジュールを伴う透視型頭部装着型ディスプレイ - Google Patents

Description

反射及び吸収偏光子は、ある偏光状態を有する光を実質的に透過させる一方で、第２の直交する偏光状態を有する光をそれぞれ実質的に反射又は吸収する場合がある。液晶モジュールを用いて、光の偏光状態を回転又は変調する場合がある。液晶モジュールは電気的に駆動される場合があり、個別にアドレス可能な画素素子が含まれている場合がある。

一態様では、本開示は光学アセンブリに関する。詳細には、光学アセンブリには、第１の偏光子と第２の偏光子との間に配置された液晶モジュールが含まれ、第１及び第２の偏光子はそれらの間に少なくとも５度の斜角を形成している。いくつかの実施形態では、光学アセンブリは、光が、第１の偏光子を通って光学アセンブリに入り、液晶モジュールを通った後に第２の偏光子を通って光学アセンブリを出るように構成され、液晶モジュールは、電子信号に応答して光学アセンブリを出る光の強度を変えるように構成されている。いくつかの実施形態では、第１の偏光子を通って光学アセンブリに入る光は、実世界シーンからのものである。第１の偏光子と液晶モジュールとは平行であっても良い。いくつかの実施形態では、光学アセンブリには電子画像形成装置が含まれている。電子画像形成装置は、第２の偏光子に対して少なくとも５度の斜角を形成している。光学アセンブリは、電子画像形成装置からの光が第２の偏光子によって反射された後に光学アセンブリを出るように構成しても良い。いくつかの実施形態では第１の偏光子は吸収偏光子である。いくつかの実施形態では第２の偏光子は反射偏光子である。いくつかの実施形態では、第１の偏光子及び第２の偏光子のうちの一方又は両方の直交偏光子消光比（cross polarizer extinction）が０よりも大きい。いくつかの実施形態では、第１の偏光子及び第２の偏光子の一方又は両方が少なくとも部分的に湾曲している。液晶モジュールは単一画素液晶モジュールであっても良い。液晶モジュールには、個別にアドレス可能な画素が含まれていても良い。

別の態様では、本開示は観察装置に関する。観察装置は、第１の輝度Ｂ_１を有する第１の光を実世界シーンから観察装置の第１の入力側を通して受信し、第２の輝度Ｂ_１を有する第２の光を電子画像形成装置から観察装置の異なる第２の入力側から受信し、第１及び第２の光を組み合わせて観察者による観察に供し、観察者が観察したときのＢ_１／Ｂ_２を電子信号に応答して変えるように構成されている。いくつかの実施形態では、第１の入力側は第２の入力側に垂直である。いくつかの実施形態では、観察装置は、第１の入力側に配置された第１の偏光子及び液晶モジュールと、第１の偏光子に対して少なくとも５度の斜角を形成する第２の偏光子であって、液晶モジュールは第１の偏光子と第２の偏光子との間に配置される、第２の偏光子と、第２の入力側に配置された電子画像形成装置と、を含み、第１の光は最初に第１の偏光子を通り、次に液晶モジュールを通った後に第２の偏光子を通って観察装置を出て、第２の光は第２の偏光子によって反射された後に観察装置を出る、観察装置。

更に別の態様では、本開示は観察装置に関する。観察装置には、第１の画像光を受信し、受信光を、変調された偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるための偏光変調器が含まれている。偏光変調器は、変調された偏光状態を第１の偏光状態と、直交する第２の偏光状態との間（端点を含む）で変えるように構成されている。観察装置にはまた、第１の偏光子であって、第１の偏光子の第１の主表面に第１の入射方向に沿って入射する第１の偏光画像光を受信し、第１の偏光子の対向する第２の主表面に異なる第２の入射方向に沿って入射する電子画像形成装置からの第２の画像光を受信するための第１の偏光子が含まれている。第１の偏光子は、第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に反射し、第１の偏光画像光を透過させ第２の画像光を反射して観察者による観察に供するように構成されている。いくつかの実施形態では、偏光変調器には、第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否する第２の偏光子であって、第１の偏光子は、第１の画像光を受信し、受信光を第１の偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成されている、第２の偏光子が含まれている。偏光変調器にはまた、第１の偏光画像光を受信し、受信光の偏光状態を変え、受信光を変調された偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成された液晶モジュールであって、変調された偏光状態は第１及び第２の偏光状態の間（端点を含む）である、液晶モジュールが含まれている。いくつかの実施形態では、液晶モジュールは、１又は複数の離散信号に応答して受信光の偏光状態を変えるように構成されている。液晶モジュールは単一画素液晶モジュールであっても良い。液晶モジュールには、個別にアドレス可能な画素が含まれていても良い。いくつかの実施形態では、第２の偏光子は、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否することを、偏光光を実質的に反射することによって行なう。いくつかの実施形態では、第２の偏光子は、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否することを、偏光光を実質的に吸収することによって行なう。第１の入射方向は第２の入射方向に実質的に垂直であっても良い。第１の偏光子は偏光変調器に対して少なくとも５度の斜角を形成していても良い。いくつかの実施形態では第１の画像光は実質的に非偏光である。いくつかの実施形態では第２の画像光は実質的に非偏光である。いくつかの実施形態では第１の画像光は実世界シーンからのものである。

別の態様では、本開示は観察装置に関する。観察装置には、第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第１の偏光状態に垂直な第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否する第１の偏光子であって、第１の画像光を受信し、受信光を第１の偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成された、第１の偏光子が含まれている。観察装置にはまた、第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第１の偏光状態に垂直な第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否する第１の偏光子であって、第１の画像光を受信し、受信光を第１の偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成された、第１の偏光子が含まれている。更に、観察装置は、第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に反射する第２の偏光子であって、第２の偏光子は、変調された偏光状態を有する第１の偏光画像を受信して透過させ、電子画像形成装置から第２の画像光を受信して反射するように構成され、透過させた第１の偏光画像と反射した第２の画像光とを組み合わせて観察者による観察に供する、観察装置。いくつかの実施形態では、観察装置は頭部装着型ディスプレイ又はメガネの中に含まれている。頭部装着型ディスプレイには、フレームと、フレームにおける開口部内に配置された窓とが含まれていても良く、液晶モジュールは窓の一部のみを覆っていても良いし、実質的に窓全体を覆っていても良い。

光学アセンブリの概略図である。 光学アセンブリを含む観察装置の略図である。 光学アセンブリを含む観察装置の概略平面図である。

図１は、光学アセンブリの第１の実施形態を例示する概略図である。光学アセンブリ１００には、第１の偏光子１１０、液晶モジュール１２０、第２の偏光子１３０、及び電子画像形成装置１５０（画像光１５２を生成しても良い）が含まれている。光１４０が光学アセンブリ１００に入射する。

いくつかの実施形態では、第１の偏光子１１０と第２の偏光子１３０とを、少なくとも５度の斜角を形成するように構成しても良い。言い換えれば、第１の偏光子１１０は概ね第１の平面内に配置されていても良く、第２の偏光子１３０は概ね第２の平面内に配置されていても良く、これらの平面は少なくとも５度の斜角を形成していても良い。いくつかの実施形態では、第１の偏光子と第２の偏光子との間に形成される角度はもっと大きくても良く、例えば１０、１５、２５、３０、又は更に４５度以上であっても良い。いくつかの実施形態では、第１の偏光子１１０は液晶モジュール１２０に平行であっても良い。例示した光学アセンブリ１００の構成は、第１の偏光子１１０、第２の偏光子１３０、及び液晶モジュール１２０の相対位置決めを示唆することのみを意図しており、間隔について又は要素の１若しくは複数が他のものに接着若しくは積層されているか否かについて記載することは意図していない。例えば、第２の偏光子１３０を、いくつかの実施形態では、逆にして、第２の偏光子１３０の左側の方が、平面図から見たときに、液晶モジュール１２０に近くなるようにしても良い。言い換えれば、いくつかの実施形態では、第１及び第２の偏光子が形成する角度は、−５、−１０、−１５、−２５、−３０、又は更に−４５度であっても良い。いくつかの実施形態では、角度の絶対値のみが重要であっても良い。いくつかの実施形態では、１若しくは複数の空隙が光学アセンブリ１００内に存在していて良いし、又は光学アセンブリ１００を光媒体若しくは樹脂内に浸漬して部品の相対位置決めを保護及び固定しても良い。

第１の偏光子１１０と第２の偏光子１３０とは任意のタイプの偏光子であっても良く、例えば、吸収、反射又は反射性、及びハイブリッド（吸収／反射）偏光子である。いくつかの実施形態では、第１の偏光子１１０は吸収偏光子であっても良く、第２の偏光子１３０は反射偏光子であっても良い。吸収偏光子には、任意の好適な材料（例えば、偏光吸収染料（polarizing absorbing dyes）など）が含まれていても良い。反射偏光子には、ワイヤグリッド偏光子及び多層光学フィルム反射偏光子、詳細には複屈折の多層光学フィルム反射偏光子が含まれていても良い。いくつかの実施形態では、反射偏光子は広帯域反射偏光子であっても良い。広帯域反射偏光子は、可視スペクトルの大部分又は全部に渡って１つの偏光状態の光を優先的に反射する。いくつかの実施形態では、広帯域反射偏光子は、隣接したスペクトルの光（例えば赤外線又は紫外線）を反射しても良い。いくつかの実施形態では、第１の偏光子１１０、第２の偏光子１３０、又は両方が弱い偏光子（weak polarizer）であっても良い。言い換えれば、いくつかの実施形態では、第１の偏光子のうちの２つ又は第２の偏光子のうちの２つの計算された直交偏光子消光比は、場合によっては少なくとも８％よりも大きく、又は場合によっては少なくとも１０％よりも大きい。

いくつかの実施形態では、第１の偏光子１１０及び第２の偏光子１３０のうちの１又は複数は、偏光子の長さの少なくとも一部に対して湾曲している。このような場合には、第１の偏光子と第２の偏光子との間の角度は、偏光子の間の最小角度（又は偏光子の接平面間の最小角度）によって規定しても良い。いくつかの実施形態では、第１の偏光子１１０と第２の偏光子１３０とは同じサイズであっても良いし、又は異なるサイズであっても良い。

液晶モジュールは任意の好適なモジュールであっても良い。いくつかの実施形態では、液晶モジュールは偏光変調液晶モジュールである。偏光変調液晶モジュールは、ねじれネマチック又は超ねじれネマチックタイプの液晶モジュールであっても良い。液晶モジュール１２０の具体的な構成は、第１の偏光子１１０と第２の偏光子１３０とのブロック軸の方位を用いて調整しても良い。いくつかの実施形態では、液晶モジュール１２０には単一画素が含まれていても良い。他の実施形態では、液晶モジュール１２０には、複数の画素が含まれていても良く、場合によっては、個別にアドレス可能な画素の配列が含まれていても良い。この場合、適切な標準電気部品（例えば、電極及び１又は複数のマイクロプロセッサ）が含まれていても良い。簡単にするために、これらは図１には示していない。

電子画像形成装置１５０は任意の好適な部品（例えば、好適な光学部品及び光生成手段）であっても良い。例えば、電子画像形成装置１５０には、１若しくは複数の空間光変調器（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス若しくはリキッドクリスタルオンシリコン構成）、発光ダイオード（ＬＥＤ）（単色若しくは多色のいずれか）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、又は他の好適なバックライト部品、偏光子、コリメータ、及びレンズが含まれていても良い。電子画像形成装置１５０には、任意の好適なメカニズムによって（例えば、電池によって）電力供給しても良い。電子画像形成装置１５０に電力供給すること、駆動すること、並びに／又は構成及び制御することを、任意の好適な部品又は部品の組み合わせ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他のデバイス若しくはマイクロデバイス）によって行なっても良い。電子画像形成装置１５０によって、画像光１５２が生成されるが、いくつかの実施形態では、画像情報が含まれている。いくつかの実施形態では、画像光１５２は、電子画像形成装置１５０によって少なくとも部分的に偏光されていても良い。

画像光１５２は、第２の偏光子１３０に入射しても良い。いくつかの実施形態では、第２の偏光子１３０は、画像光１５２の１つの偏光を優先的に反射する。この意味において、第２の偏光子１３０は偏光ビームスプリッタとして機能しても良い。画像光１５２を、透過光が最小になるように少なくとも部分的に偏光されるように構成しても良いが、応用例によっては、効率が増加し、乱れた光漏れ（distracting light leakage）が減り、又は他の部品から出る光の浮遊反射（stray reflection）が最小になる場合がある。

光学アセンブリ１００を、より大きい光学システム又はディスプレイ内に組み込んでも良い。いくつかの実施形態では、光学アセンブリ１００を、着用型ディスプレイ装置又は頭部装着型ディスプレイ内に組み込んでも良い。多くの頭部装着型ディスプレイでは、目の前方に配置された偏光ビームスプリッタによって少なくとも部分的に、直交する偏光状態のうちの一方又は両方の可視光が透過される。こうして、観察者は頭部装着型ディスプレイを通して実世界シーンを観察しても良い。実世界シーンは。電子的に支援された視覚を用いずに観察者が利用できる光又は画像である。いくつかの実施形態では、目の前方に配置された偏光ビームスプリッタが光の偏光状態を少なくとも部分的に反射する場合には、頭部装着型ディスプレイには、反射される実世界シーン光からの眩しさが減る付加利益がある場合がある。

このような構成では、また同様のニアツーアイ設定では、光１４０は実世界シーンからの光であっても良い。光１４０は、第１の偏光子１１０を通って光学アセンブリ１００に入っても良く、第２の偏光子１３０によって反射又は透過された後に光学アセンブリ１００を出ても良い。同様に、画像光１５２は、第２の偏光子１３０によって反射又は透過された後に光学アセンブリ１００を出ても良い。いくつかの実施形態では、画像光１５２及び光１４０は、光学アセンブリ１００を一緒に出て、観察者の視界内で重ね合わせられているか又は組み合わされているように見えても良い。画像光１５２対実世界シーンからの光１４０の比率を、液晶モジュール１２０を通して変調しても良い。

図２は、光学アセンブリを含む観察装置を例示する略図である。光学アセンブリ２００は、実世界シーン２１０から第１の光２１２を受信し、電子画像形成装置２２０から第２の光２２２を受信し、マイクロプロセッサ２３０から電子信号２３２を受信する。光学アセンブリ２００から出力される出力光２４０を観察者２９０が観察しても良い。図式は、光学アセンブリ２００の概略的な入力及び出力を伝えることだけを意図しており、観察装置の物理的な構成又は方位についての情報を示すことは意図していない。

実世界シーン２１０からの第１の光２１２が、光学アセンブリ２００の第１の入力側を通って入る。第１の光２１２は輝度Ｂ_１を有し、種々の要因に依存する。多くの場合に、第１の光２１２の輝度は周囲環境に依存する。頭部装着型ディスプレイに関するいくつかの実施形態では、輝度Ｂ_１の変更は外部からのみであっても良い（例えば、部屋の灯りを薄暗くするか又は異なる実世界シーンの方を向く）。

いくつかの実施形態において、電子画像形成装置２２０からの第２の光２２２は、図１の電子画像形成装置１５０に一致しても良い。輝度Ｂ_２を有する第２の光２２２は、光学アセンブリ２００の第２の入力側を通して受信される。第１の光２１２とは対照的に、第２の光２２２（電子画像形成装置２２０によって生成される）の輝度は、電子画像形成装置の能力のある程度の範囲内で調整可能であっても良い。いくつかの実施形態では、第１の入力側と第２の入力側とは垂直である。

これまでの同等のデバイスでは、第１の光２１２と第２の光２２２とを組み合わせるか又は混合して出力光２４０にして、観察者２９０が観察する場合がある。しかし、場合によっては、第２の光２２２は調整可能であるが第１の光２１２はそうではない場合があるため、２つの光の組み合わせを正確に制御して所望の範囲内に保つことが難しい可能性がある。例えば、実世界シーン２１０に太陽が含まれている場合、第１の光２１２の輝度Ｂ_１は極めて高く、多くの場合、電子画像形成デバイス２２０が生成できる第２の光２２２のどんな輝度Ｂ_２よりもはるかに高い。そのため、２つの光のどんな組み合わせも実世界シーン２１０に支配されるであろう。

光学アセンブリ２００は、観察者２９０が観察したときの輝度Ｂ_１及び輝度Ｂ_２（出力光２４０における第１の光２１２及び第２の光２２２にそれぞれ由来する）の比率を調整するように構成されている。いくつかの実施形態では、光学アセンブリ２００は、第１の光２１２の観察される、見かけの、又は知覚される輝度を変調しても良い。光学アセンブリ２００には、液晶モジュールと適切に配向された偏光子とが含まれて、薄暮効果が得られるようになっていても良い。いくつかの実施形態では、光学アセンブリ２００は、マイクロプロセッサ２３０からの電子信号２３２に応答して第１の光２１２を変調する。

いくつかの実施形態では、電子信号２３２には、光学アセンブリ２００の個別にアドレス可能な要素（例えば、画素化された光変調器上の画素）に対応する情報が含まれていても良い。電子信号２３２は、マイクロプロセッサ２３０が生成するか、又は任意の他の好適な部品が生成しても良い。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサ２３０は、センサ（図示せず）からの情報（例えば実世界シーン２１０の輝度）に応答して電子信号２３２を生成しても良い。他の例では、センサは、実世界シーン２１０における観察者２９０に対するブライト又はダークスポットの位置を検出できても良く、また光学アセンブリ２００を通る第１の光２１２を変調して、光２４０を所望の輝度範囲内で出力することに寄与できても良い。場合によっては、光学アセンブリ２００は、実世界シーン２１０の一部が有する輝度Ｂ_１を薄暗くしても良いが、出力光２４０において第２の光２２２が第１の光２１２に重ね合わせられたときに、電子画像形成装置２２０からの内容の可読性が向上する場合がある。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサ２３０は、ユーザー入力（例えば、１又は複数の観察モードの選択）に応答して電子信号２３２を生成しても良い。他の実施形態では、マイクロプロセッサ２３０は、センサ、タイマ、又はそれらの組み合わせからの入力に応答して電子信号２３２を生成しても良い。最も大まかな意味において、出力光２４０は、光学アセンブリ２００を通して観察者が観察したときの輝度Ｂ_１対輝度Ｂ_２の比率を調整して、所望の応用例に応じた好適な値にすることを、任意の適切な刺激又はトリガを考慮して行なっても良い。光学アセンブリ２００は、いくつかの実施形態では、応答時間が１０秒未満、１秒未満、又は０．１秒未満であっても良い。いくつかの実施形態では、光学アセンブリは低消費電力であっても良い。

図３は、光学アセンブリを含む観察装置の概略平面図であり、この場合には頭部装着型ディスプレイとして構成されている。観察装置３００には、偏光変調器３１０（第２の偏光子３１２と液晶モジュール３１４とを含む）、第１の偏光子３４０（第１の主表面３４２と第２の主表面３４４とを有する）、電子画像形成装置３７０、及びフレーム３８０が含まれている。

典型的な観察装置の機能をより良好に理解するために、第１の画像光３２０（いくつかの実施形態では実世界シーンに由来する場合があり、多くの場合に実質的に非偏光を含んでいる）と、第２の画像光３６０（電子画像形成装置３７０によって与えられ、偏光されている場合もされていない場合もある）との両方を追跡することが有用な場合がある。偏光状態、例えば第１の偏光状態３３０、第２の（直交する）偏光状態３３２、及び変調された偏光状態３３４（第１の偏光状態３３０と第２の偏光状態３３２との間（端点を含む）である）を破線ボックスに示す。

第１の画像光３２０は、偏光変調器３１０によって受信され、第１の偏光画像光３２２として透過される。偏光変調器３１０には、第２の偏光子３１２と液晶モジュール３１４とが含まれている。第２の偏光子は、他の場所で説明する任意の好適なタイプの偏光子（例えば、吸収偏光子）であっても良い。概ね、第２の偏光子３１２は、第１の画像光３２０を受信して、第１の偏光画像光３２２を透過させるように構成されている。第１の偏光画像光は第１の偏光状態３３０を有していても良い。説明を簡単にするために、第１及び第２の直交する偏光状態を任意に選択しており、当業者であれば分かるように、任意の組の直交する偏光状態を、観察装置３００の偏光及び偏光変調部品の構成に応じて用いても良いことに留意されたい。

液晶モジュール３１４は、現在偏光されている第１の画像光３２０（第１の偏光状態３３０を有する）を回転させるか又は変える。液晶モジュールを、任意の好適なエレクトロニクスによって制御又は駆動しても良く、多くの場合に、個別にアドレス可能な画素を含んでいても良い。液晶構造に応じて、偏光を、オフ状態において、保持しても良いし又は回転させても良い。電気的に駆動されると、液晶モジュール３１４は第１の画像光３２０の偏光状態を変調して、第１の偏光状態３３０と直交する第２の偏光状態３３２との間（端点を含む）の任意の偏光状態にしても良い。説明を容易にするために、この変調された偏光状態を変調された偏光状態３３４で表わしているが、実際には、変調された偏光状態は、第１の偏光状態３３０又は第２の偏光状態３３２のいずれかと同一であっても良い。

第１の偏光画像光３２２は、フレーム３８０を通るが、フレーム３８０は、ユーザーの顔面又は頭部上で位置を維持するために用いても良い。フレーム３８０はメガネフレームと似ていても良い。いくつかの実施形態では、フレーム３８０は、第１の偏光画像光３２２がフレーム３８０の平面と交差する点において中空又は空である。いくつかの実施形態では、フレーム３８０は半透明、透明、又は光学的に透明な部分であっても良い。これらの場合のいずれにおいても、第１の偏光画像光３２２が通ることができるフレーム３８０の部分を、窓と記載する場合がある。窓は任意の好適なサイズ及び形状であっても良い。いくつかの実施形態では、観察装置及び窓は同一の広がりを持ち、光は、窓を通って移動するためには観察装置３００を通って移動しなければならないようになっている。他の実施形態では、観察装置が覆う領域は窓より小さくても良く、第１の画像光３２０の他の部分が、観察装置３００を通って移動することなく、観察者３９０に到達することができても良い。

第１の偏光子３４０には、第１の主表面３４２が含まれている。第１の偏光画像光３２２は、第１の偏光子３４０の第１の主表面３４２に第１の入射方向３５０に沿って入射する。第１の偏光子は、屈折率が１よりも大きい媒体中に浸漬されていても良い。いくつかの実施形態では、第１の偏光子３４０は反射偏光子であっても良い。第１の偏光子３４０は、入射角及び入射媒体の屈折率に対する透過及び反射スペクトルの依存性を利用するように構成及び選択されても良い。いくつかの実施形態では、第１の偏光子３４０を偏光ビームスプリッタとして構成しても良い。いくつかの実施形態では、更なる反射面を第１の偏光子３４０の１又は複数の端部に隣接して設けても良いが、第１の偏光子３４０は、４分の１波長板とともにあっても良いし又はその後ろにあっても良い。４分の１波長板と反射面との組み合わせによって、光が４分の１波長板を通って２回移動する場合に、偏光が回転しても良い。

第１の偏光画像光３２２の一部が反射又は吸収されても良いし、一部が第１の偏光子３４０を通って透過しても良い。透過光は観察装置３００を出て、観察者３９０に入射して観察に供されても良い。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態３３０は実質的に反射され、一方で第２の偏光状態３３２は実質的に透過しても良い。他の実施形態では、第２の偏光状態３３２は実質的に反射され、一方で、第１の偏光状態３３０は実質的に透過しても良い。こうして、液晶モジュール３１４の状態と、それが第１の偏光画像光３２２を変調することとに応じて、第１の偏光画像光が第１の偏光子を透過する量が大きくなっても良いし小さくなっても良く、その輝度が効果的に変調される。

第２の画像光３５２は、第１の偏光子３４０の第２の主表面３４４に第２の入射方向３６０に沿って入射する。いくつかの実施形態では、第２の入射方向３６０は第１の入射方向３５０に垂直であっても良い。第１の偏光画像光３２２の場合と同様に、第２の画像光３５２の一部又は全部が、第１の偏光子３４０によって反射、吸収、又は透過されても良い。第１の偏光子３４０によって反射された第２の画像光３５２も、観察装置３００を出て観察者３９０に入射し、観察に供される。観察者３９０は、反射された第２の画像光３５２を実世界シーンからの光（第１の偏光画像光３２２の透過部分として）に重ね合わせたものを観察しても良い。いくつかの実施形態では、観察者３９０はまた、フレーム３８０内の窓は通過するが観察装置３００は通過しない第１の画像光３２０の部分を観察する。

応用例によっては、観察装置３００の構成によって、ある状況においてプライバシーが向上する場合がある。例えば、薄暗い環境において、液晶モジュール３１４が周辺光の偏光状態を変調するように構成されている場合には、同じ状態の液晶モジュール３２０が第２の画像光３５２の漏れを阻止する働きをすることが、特に第１の偏光子３４０が反射面又はフィルム及び４分の１波長板と組み合わされている状況で行なわれる場合がある。

以下は本発明の物品である。
物品１は、第１の偏光子と第２の偏光子との間に配置された液晶モジュールを含む光学アセンブリであり、第１及び第２の偏光子はそれらの間に少なくとも５度の斜角を形成する。

物品２は、光が第１の偏光子を通って光学アセンブリに入り、液晶モジュールを通った後に第２の偏光子を通って光学アセンブリを出るように構成され、液晶モジュールは、電子信号に応答して、光学アセンブリを出る光の強度を変えるように構成されている、物品１の光学アセンブリである。

物品３は、第１の偏光子を通って光学アセンブリに入る光が、実世界シーンからのものである、物品２の光学アセンブリである。

物品４は、第１の偏光子と液晶モジュールとが平行である、物品１の光学アセンブリである。

物品５は、第２の偏光子に対して少なくとも５度の斜角を形成する電子画像形成装置を更に含む、物品１の光学アセンブリである。

物品６は、電子画像形成装置からの光が第２の偏光子によって反射された後に光学アセンブリを出るように構成されている、物品５の光学アセンブリである。

物品７は、第１の偏光子が吸収偏光子である、物品１の光学アセンブリである。

物品８は、第２の偏光子が反射偏光子である、物品１の光学アセンブリである。

物品９は、第１の偏光子及び第２の偏光子のうちの一方又は両方の直交偏光子消光比が０よりも大きい、物品１の光学アセンブリである。

物品１０は、第１の偏光子及び第２の偏光子の一方又は両方が少なくとも部分的に湾曲している、物品１の光学アセンブリである。

物品１１は、液晶モジュールが単一画素液晶モジュールである、物品１の観察装置である。

物品１２は、液晶モジュールには個別にアドレス可能な画素が含まれる、物品１の観察装置である。

物品１３は、観察装置であって、第１の輝度Ｂ_１を有する第１の光を実世界シーンから観察装置の第１の入力側を通して受信し、第２の輝度Ｂ_２を有する第２の光を電子画像形成装置から観察装置の異なる第２の入力側を通して受信し、第１の光と第２の光とを組み合わせて観察者による観察に供し、観察者が観察したときのＢ_１／Ｂ_２を電子信号に応答して変えるように構成されている、観察装置である。

物品１４は、第１の入力側が第２の入力側に垂直である、物品１３の観察装置である。

物品１５は、
第１の入力側に配置された第１の偏光子及び液晶モジュールと、
第１の偏光子に対して少なくとも５度の斜角を形成する第２の偏光子であって、第１の偏光子と第２の偏光子との間に液晶モジュールが配置される、第２の偏光子と、
第２の入力側に配置された電子画像形成装置と、を含み、
第１の光は、最初に第１の偏光子を通り、次に液晶モジュールを通った後に第２の偏光子を通って観察装置を出て、第２の光は第２の偏光子によって反射された後に観察装置を出る、物品１３の観察装置である。

物品１６は、
第１の画像光（３２０）を受信し、受信光を、変調された偏光状態（１３４）を有する第１の偏光画像光（３２２）として透過させるための偏光変調器（３１０）であって、変調された偏光状態を第１の偏光状態（３３０）と、直交する第２の偏光状態（３３２）の間（端点を含む）で変えるように構成された、偏光変調器と、
第１の偏光子（３４０）であって、第１の偏光子の第１の主表面（３４２）に第１の入射方向（３５０）に沿って入射する第１の偏光画像光を受信し、第１の偏光子の対向する第２の主表面（３４４）に異なる第２の入射方向（３６０）に沿って入射する電子画像形成装置（３７０）からの第２の画像光（３５２）を受信し、第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に反射し、第１の偏光画像光を透過させ第２の画像光を反射して観察者（３９０）による観察に供するように構成されている、第１の偏光子（３４０）と、を含む、観察装置（３００）である。

物品１７は、偏光変調器が、
第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否する第２の偏光子（３１２）であって、第１の偏光子は、第１の画像光を受信し、受信光を第１の偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成されている、第２の偏光子（３１２）と、
第１の偏光画像光を受信し、受信光の偏光状態を変え、受信光を変調された偏光状態（３３４）を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成された液晶モジュール（３１４）であって、変調された偏光状態は第１と第２の偏光状態との間（端点を含む）である、液晶モジュール（３１４）と、を含む、物品１６の観察装置である。

物品１８は、液晶モジュールが、１又は複数の離散信号に応答して受信光の偏光状態を変えるように構成されている、物品１７の観察装置である。

物品１９は、液晶モジュールが単一画素液晶モジュールである、物品１７の観察装置である。

物品２０は、液晶モジュールには個別にアドレス可能な画素が含まれる、物品１７の観察装置である。

物品２１は、第２の偏光子が、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否することを、偏光光を実質的に反射することによって行なう、物品１７の観察装置である。

物品２２は、第２の偏光子が、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否することを、偏光光を実質的に吸収することによって行なう、物品１７の観察装置である。

物品２３は、第１の入射方向が第２の入射方向に実質的に垂直である、物品１６の観察装置である。

物品２４は、第１の偏光子が偏光変調器に対して少なくとも５度の斜角を形成する、物品１６の観察装置である。

物品２５は、第１の画像光が実質的に非偏光である、物品１６の観察装置である。

物品２６は、第２の画像光が実質的に非偏光である、物品１６の観察装置である。

物品２７は、第１の画像光が実世界シーンからのものである、物品１６の観察装置である。

物品２８は、
ユーザーの目の前方に位置するように構成された窓と、
請求項１６に記載の観察装置であって、ユーザーがメガネを装着したときに、ユーザーは第１の画像光の第１の部分を、第１の部分が窓及び観察装置を通過した後に観察し、第１の画像光の第２の部分を、第２の部分が窓を通過するが、観察装置は通過していない後に観察する、請求項１６に記載の観察装置と、を含む、メガネである。

項目２９は、
第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第１の偏光状態に垂直な第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に拒否する第１の偏光子であって、第１の画像光を受信し、受信光を第１の偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成された、第１の偏光子と、
第１の偏光画像光を受信し、受信光の偏光状態を変え、受信光を変調された偏光状態を有する第１の偏光画像光として透過させるように構成された液晶モジュールであって、変調された偏光状態は第１の偏光状態と第２の偏光状態との間（端点を含む）である、液晶モジュールと、
第１の偏光状態を有する偏光光を実質的に透過させ、第２の偏光状態を有する偏光光を実質的に反射する第２の偏光子であって、変調された偏光状態を有する第１の偏光画像を受信して透過させ、電子画像形成装置から第２の画像光を受信して反射するように構成され、透過させた第１の偏光画像と反射した第２の画像光とを組み合わせて観察者による観察に供する、第２の偏光子と、を含む、観察装置である。

物品３０は、
ユーザーの頭部に装着するように構成されたフレームであって、ユーザーの目の前方に位置するように構成された開口部を画定する、フレームと、
開口部内に配置され、フレームによって支持される窓と、
窓が液晶モジュールと第２の偏光子との間に配置された、請求項２９に記載の観察装置と、を含む、頭部装着型ディスプレイである。

物品３１は、液晶モジュールが窓の一部のみを覆う、物品３０の頭部装着型ディスプレイである。

物品３２は、液晶モジュールが実質的に窓全体を覆う、物品３０の頭部装着型ディスプレイである。

図の要素に対する記載は、別段の指定がない限り、他の図の対応する要素に等しく適用されると理解すべきである。本発明は、前述した特定の実施形態に限定されると考えてはならず、なぜならば、このような実施形態は、本発明の種々の態様の説明を容易にするために詳細に説明しているからである。むしろ、本発明は、添付の請求項及びそれらの均等物によって規定される本発明の範囲に入る種々の変更、等価なプロセス、及び代替的なデバイスを含む本発明のすべての態様に及ぶと理解するべきである。

Claims (5)

1. 第１の偏光子と第２の偏光子との間に配置された液晶モジュールを含む光学アセンブリであって、前記第１及び第２の偏光子はそれらの間に少なくとも５度の斜角を形成し、前記第１の偏光子および前記第２の偏光子の少なくとも一つは、直交偏光子消光比が少なくとも８％よりも大きい、弱い偏光子である、光学アセンブリ。
2. 光が、前記第１の偏光子を通って前記光学アセンブリに入り、前記液晶モジュールを通った後に前記第２の偏光子を通って前記光学アセンブリを出るように構成され、前記液晶モジュールが、電子信号に応答して、前記光学アセンブリを出る光の強度を変えるように構成されている、請求項１に記載の光学アセンブリ。
3. 前記第１の偏光子を通って前記光学アセンブリに入る前記光が、実世界シーンからのものである、請求項２に記載の光学アセンブリ。
4. 前記液晶モジュールが単一画素液晶モジュールである、請求項１に記載の光学アセンブリ。
5. 観察装置であって、第１の輝度Ｂ１を有する第１の光を実世界シーンから前記観察装置の第１の入力側を通して受信し、第２の輝度Ｂ２を有する第２の光を電子画像形成装置から前記観察装置の異なる第２の入力側を通して受信し、前記第１の光と第２の光とを組み合わせて観察者による観察に供し、観察者が観察したときのＢ１／Ｂ２を電子信号に応答して変えるように構成されており、
   前記第１の入力側に配置された第１の偏光子及び液晶モジュールと、
   前記第１の偏光子に対して少なくとも５度の斜角を形成する第２の偏光子であって、前記第１の偏光子と第２の偏光子との間に前記液晶モジュールが配置される、第２の偏光子と、
   第２の入力側に配置された電子画像形成装置と、を含み、
   前記第１の偏光子および前記第２の偏光子の少なくとも一つは、直交偏光子消光比が少なくとも８％よりも大きい、弱い偏光子であり、
   前記第１の光が、最初に前記第１の偏光子を通り、次に前記液晶モジュールを通った後に前記第２の偏光子を通って前記観察装置を出て、前記第２の光が前記第２の偏光子によって反射された後に前記観察装置を出る、観察装置。

Images