透過型ディスプレイ装置及びディスプレイユニット
【課題】ホログラムの虚像を十分目視できるとともにホログラム素子の周囲のサングラスレンズを透過する日中の外光が必要以上に抑制されない透過型ディスプレイ装置及びディスプレイユニットを提供すること。
【解決手段】ユーザーの眼球の直前に配置される視度補正用のサングラスレンズ１４とその前方（物体側）に配置される映像投影モニターとしての透明基板２２とを備え、透明基板２２内部のホログラム素子表面にハーフミラー層を配置する。サングラスレンズ１４は青色可視光の透過率が特異的に低く設定されており、青色以外の他の波長域の可視光の透過率が特異的に高く設定されている。一方、ハーフミラー層はサングラスレンズ１４の透過特性とは逆に設定するようにした。これによって、ホログラム素子に投影される比較的輝度の低いホログラムの虚像が外光によって見にくくなることはなく、ユーザーは目視可能となる。
【解決手段】ユーザーの眼球の直前に配置される視度補正用のサングラスレンズ１４とその前方（物体側）に配置される映像投影モニターとしての透明基板２２とを備え、透明基板２２内部のホログラム素子表面にハーフミラー層を配置する。サングラスレンズ１４は青色可視光の透過率が特異的に低く設定されており、青色以外の他の波長域の可視光の透過率が特異的に高く設定されている。一方、ハーフミラー層はサングラスレンズ１４の透過特性とは逆に設定するようにした。これによって、ホログラム素子に投影される比較的輝度の低いホログラムの虚像が外光によって見にくくなることはなく、ユーザーは目視可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラで撮影した映像あるいは外部データに基づく画像や映像等を目前に展開させるようにした透過型ディスプレイ装置及び透過型ディスプレイ装置からなるディスプレイユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からカメラ等で撮影した映像や映画のような外部データに基づく映像等をユーザーの眼球の近傍あるいは網膜に直接映し出す技術が開発されている。
ホログラム技術を利用したディスプレイ装置の一例として特許文献１及び２を示す。またこれらディスプレイ装置の応用の一例として例えば弱視の視覚障害者用に利用することが考えられる。つまり、ユーザーとなる視覚障害者の周囲（特に前方）の景色をカメラで映像化し、ディスプレイ装置によってユーザーの目前にホログラムの虚像として展開させて視覚補助とするものである。一般に残存視覚を有する「弱視」の視覚障害者は大きな光エネルギーが網膜によくないことから、特に昼間には遮光機能を有するレンズ（以下、そのようなレンズをサングラスレンズという）をかけて外光が眼に入るのを制限するようにしている。
ディスプレイ装置を利用した視覚補助用のディスプレイユニットとしては例えば図１２のような構成が想定される。
図１２は透過型ディスプレイ装置を利用した一例である。透過型ディスプレイ装置１０１は透明基板１０２とその上部に配置された映像投影部１０３を備えている。透過型ディスプレイ装置１０１では透明基板１０２を通した実像とホログラムの虚像との両方を重複状態で目視できるため「透過型」と呼ぶ。
透明基板１０２内に入射された映像光束は透明基板１０２内のホログラム素子１０４に導かれ、回析反射されて瞳に入射することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８５０１１号公報
【特許文献２】特開２００６−９８８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ホログラム素子１０４に投影される映像の輝度はそれほど大きくないため、夜間の光量が少ない環境下であればともかく、日中の光量が多い状態ではホログラム素子１０４に投影される投影光の強度よりも外光の強度の方が大きくなってしまい、十分にホログラムの虚像が目視できない状況が生じてしまう。そのため、例えば、図１３に示すように透過型ディスプレイ装置１０１の透明基板１０２に重複状に（ここでは透明基板１０２の前方）ホログラムの虚像が目視できる程度に透過率を制限したサングラスレンズ１０５を配置することが想定される。これによって日中の光量が多い状態でもホログラム素子１０４の映像が目視できることととなる。
ところが、このサングラスレンズ１０５は図１４（ａ）のように通常弱視の視覚障害者が通常使用するサングラスレンズよりもかなり可視光の透過率が低く設定されているため図１４（ｂ）のようにホログラムの虚像を構成する３原色は見えるようになるものの、弱視の視覚障害者にとってはホログラム素子１０４の周囲の外景が斜線で示す部分しか透過せず非常に見えにくくなってしまうという問題がある。そのため、サングラスレンズと透過型ディスプレイ装置を併用した場合にホログラムの虚像を十分目視できるとともにホログラム素子の周囲のサングラスレンズを透過する日中の外光が必要以上に抑制されない技術が求められていた。以上はサングラスレンズとディスプレイ装置を併用した場合において視覚障害者用を例に挙げたものであるが、視覚障害者用以外においてもサングラスレンズとディスプレイ装置を併用した場合に同様に生じる問題である。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ホログラムの虚像を十分目視できるとともにホログラム素子の周囲のサングラスレンズを透過する日中の外光が必要以上に抑制されない透過型ディスプレイ装置及びディスプレイユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための請求項１の発明では、少なくとも所定の透過特性を有するサングラスレンズと、同サングラスレンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第１の眼鏡と、少なくともサングラスレンズではないレンズと、同レンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第２の眼鏡のいずれか一方の眼鏡に搭載される透過型ディスプレイ装置であって、前記フレーム体に搭載した状態で映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く前記サングラスレンズ又は前記レンズの前後方向に重複状に配置される透明基板を備え、前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記第１の眼鏡に搭載した状態で可視光の前記サングラスレンズ及び反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記第２の眼鏡に搭載した状態で第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことをその要旨とする。
【０００６】
請求項１のような構成では、透過型ディスプレイ装置では映像データ出力手段から出力される映像データに基づいて映像化した映像を反射光学素子に投影して虚像（ホログラムによる映像光）としてユーザーの眼に認識させる。サングラスレンズはその透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率が特異的に低く設定され、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率が特異的に高く設定されている。ここに反射光学素子とは透明基板内においてユーザーの目の注視方向線に対して交差する面を有する素子で、外界光を透過させるとともに透明基板内で反射されて導かれた映像光が投影される面を有する素子であり、例えばホログラム素子やハーフミラーが挙げられる。
そのため、サングラスレンズを装着するような主として日中の外光が多い状態では第１の眼鏡に透過型ディスプレイ装置を搭載する。この場合には反射光学素子位置では可視光において所定の第１の波長域の可視光も第２の波長域の可視光も透過できずサングラスレンズと反射光学素子位置を透過する外光を極めて制限できるため外光に邪魔されることなく虚像を目視することが可能となる。また、反射光学素子位置以外のサングラスレンズの部分は第２の波長域の可視光が透過するため景色が目視可能となる。
一方、外光が少ない状態では透過型ディスプレイ装置を第２の眼鏡に搭載する。その場合には反射光学素子位置では外光のうち第１の波長域の可視光が透過して目視されることとなる。
ここに、サングラスレンズとしての透過特性として特異的に低く設定された所定の第１の波長域の可視光及び特異的に高く設定された所定の第２の波長域の可視光はある一定の連続した幅の可視光であって、適宜透過率や波長域を変更することが可能である。「特異的」とは隣接した領域に比較して極端に突出した特性であることを意味する。低く設定とは必ずしも０％の透過率でなくともその前後の可視光に対して顕著に透過率が低い場合を広く含むものである。同じく高く設定とは必ずしも１００％の透過率でなくともその前後の可視光に対して顕著に透過率が高い場合を広く含むものである。特性曲線は複数のピークを持っていても良く、第１の波長域と第２の波長域とは必ずしもシャープカットに接続されるような特性曲線でなくともよい。また、第１の波長域の可視光及び第２の波長域の可視光はそれぞれ１つだけに限定されるわけではない。
サングラスレンズに所定の透過特性を与えるためには例えば、所定の波長域に対する吸収と透過の特性を示す顔料を含んだ色ガラス等を使用することが一般的であるが、特定の波長を反射させる場合には例えば干渉フィルターを使用することも可能である。干渉フィルターとは、光のスペクトルから特定の波長光だけを選択し透過させるフィルターであって、任意の誘電体薄膜や金属薄膜を所望の透過特性を与えるために任意の順序で積層して構成される多層構造体である。
波長分離フィルターは一部の波長域の可視光を透過し、一部の可視光を透過させずに反射する機能を有する。例えばハーフミラーや色ガラスは波長分離フィルターの一種と考えることができる。波長分離フィルターの透過及び反射特性は適宜変更可能である。波長分離フィルターは任意の誘電体薄膜や金属薄膜を周知の手段、例えば蒸着法あるいはスパッタリング法等の手段で成膜させることができる。尚、レンズには近視や乱視の矯正用の度数が設定されていなくともよい。
【０００７】
また、請求項２の発明では、映像データ出力手段と、映像データ出力手段と、前記映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く透明基板とを有する透過型ディスプレイ装置と、前記透過型ディスプレイ装置が搭載され、ユーザーの顔の眼球前方位置に前記透明基板を配設させた状態でユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体と、同フレーム体に直接的又は間接的に着脱可能に配設され前記透明基板の前後方向に重複状に配置される所定の透過特性を有する着脱可能なサングラスレンズとを備え、前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記サングラスレンズ装着状態における可視光の前記反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記サングラスレンズの取り外し状態における第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことをその要旨とする。
【０００８】
請求項２のような構成では、透過型ディスプレイ装置では映像データ出力手段から出力される映像データに基づいて映像化した映像を反射光学素子に投影して虚像（ホログラムによる映像光）としてユーザーの眼に認識させる。サングラスレンズはその透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率が特異的に低く設定され、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率が特異的に高く設定されている。そのため、サングラスレンズを装着するような主として日中の外光が多い状態では反射光学素子位置では可視光において所定の第１の波長域の可視光も第２の波長域の可視光も透過できずサングラスレンズと反射光学素子位置を透過する外光を極めて制限できるため外光に邪魔されることなく虚像を目視することが可能となる。また、反射光学素子位置以外のサングラスレンズの部分は第２の波長域の可視光が透過するため景色が目視可能となる。
一方、外光が少ない状態ではサングラスレンズは不要であるため、取り外すことになるが、その場合には反射光学素子位置では外光のうち第１の波長域の可視光が透過して目視されることとなる。サングラスレンズ及び波長分離フィルターの透過特性や構成等は上記と同様である。
【０００９】
また、請求項３の発明では請求項２に記載の発明の構成に加え、前記サングラスレンズの特異的に低く設定した所定の第１の波長域の可視光は第２の波長域の可視光に対して短波長側にあることをその要旨とする。これは、一般的にサングラスレンズはエネルギーの大きな短波長側をカットするような特性とすることが多いためである。
また、請求項４の発明では請求項２又は３に記載の発明の構成に加え、前記映像データ出力手段は撮影手段であることをその要旨とする。つまり、上位概念としては実際に撮影した映像データ以外を目視させるような場合も含める意である。撮影手段はフレーム体に併設させることが好ましい。
また、請求項５の発明では請求項２〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記透明基板は前記サングラスレンズよりも眼球側に配置されることをその要旨とする。
これによって反射光学素子の周囲についても外光が制限されるため、反射光学素子部分がより目視しやすくなる。
【００１０】
また、請求項６の発明では請求項２〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記サングラスレンズは前記透明基板よりも眼球側に配置されることをその要旨とする。
また、請求項７の発明では請求項６に記載の発明の構成に加え、前記透過型ディスプレイ装置によって映像化された映像光の発色を前記サングラスレンズの透過可視光の透過特性とは異なる波長光から構成することで外光による実像に対して映像光が異なる色相となるようにしたことをその要旨とする。
これら請求項は特に反射光学素子位置における色がサングラスレンズを透過することによって一部波長がカットされて、サングラスレンズと同色になることによってホログラムの虚像が目視しにくくなるのを防止するための技術である。この時、映像光はサングラスレンズを透過して眼球に達する外光からなる実像とは異なる色相、つまり色が違っているため映像と実像との差異が明確になるためユーザーは映像と実像を混同することなく別の像として認識することができる。例えば、レンズ（つまりサングラスレンズ）において可視光のうち青色のみをカットすると残った波長域の光線によってレンズを透過する外光は黄色となる。この場合には映像光として黄色以外の色を使用することが可能である。
【００１１】
また、請求項８の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記映像光の色相は前記サングラスレンズの透過可視光の色相とは異なる青、緑色又は赤色のいずれかであることをその要旨とする。
カラー画像はＲＧＢの３原色から合成されるが、このうちの１色のみを使用することで容易に実像との区別のある色相とすることができる。特に、人の最大感度波長は明所視では５６０ｎｍ付近、暗所視では５００ｎｍ付近であるため、ちょうど緑色に該当する波長域である。そのため、緑色を映像の色として使用することで、映像をより認識しやすくなる。
また、請求項９の発明では請求項８に記載の発明の構成に加え、前記映像光は撮影手段によって撮影した画像をＲＧＢの３原色のいずれかの色の光で投影したもであることをその要旨とする。
また、請求項１０の発明では請求項７〜９のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記サングラスレンズは視度補正レンズを兼用することをその要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記各請求項の発明では、サングラスレンズと透過型ディスプレイ装置の透明基板のが重複状態にある場合には外光が透明基板の反射光学素子位置を透過することを制限でき、ホログラムの虚像を十分目視できることとなり、反射光学素子位置から外れたサングラスレンズは一部外光を所望の透過率で透過させることが可能となる。一方、サングラスレンズがない状態での目視では透明基板の反射光学素子位置は外光を一部外光を所望の透過率で透過させることが可能となるため、透明基板に外光が目視できない箇所が発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の視覚補助用のディスプレイユニットの斜視図。
【図２】同じ視覚補助用のディスプレイユニットの平面図。
【図３】カメラの光学系と電気的構成を説明するブロック図。
【図４】映像投影部の光学的構成を説明する説明図。
【図５】ハーフミラー層の透過特性レンズの透過特性と重ねて示すグラフ。
【図６】レンズの透過特性をホログラム素子のＧ光と重ねて示すグラフ。
【図７】ユーザーが目視する景色の一例を模式化した説明図。
【図８】本発明の実施例２の視覚補助用のディスプレイユニットの斜視図。
【図９】ハーフミラー層の透過特性レンズの透過特性と重ねて示すグラフ。
【図１０】サングラスレンズの透過特性を示すグラフ。
【図１１】他の実施例の透過型ディスプレイ装置において第１の眼鏡と第２の眼鏡の両方に選択的に搭載させることを説明する説明図。
【図１２】透過型ディスプレイ装置と眼の関係を説明する模式図。
【図１３】図１２においてサングラスレンズを配した模式図。
【図１４】（ａ）はサングラスレンズの透過率を示すグラフ、（ｂ）はサングラスレンズの透過率とホログラムの画像の光との関係を説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の視覚補助用のディスプレイユニットの実施例について図面に従って説明をする。
（実施例１）
図１及び図２に示すように、視覚補助用のディスプレイユニット（以下、ディスプレイユニット）１１はフレーム体１２に搭載された透過型ディスプレイ装置１３及びサングラスレンズを兼ねた左右一対の視度補正用のレンズ１４とより構成されている。フレーム体１２は主フレーム１５と主フレームの両端に蝶番１６によって連結された一対のテンプル１７から構成されている。主フレーム１５の中央内面にはブラケット１８が取着されている。レンズ１４はブラケット１８に対してレバー１９によって固定されており、レバー１９の操作によって取り外し可能とされている。
透過型ディスプレイ装置１３は撮影手段としてのカメラ２０と映像投影部２１と透明基板２２から構成されている。カメラ２０は本実施例では左側の主フレーム１５の端寄りに着脱可能に取着されている。映像投影部２１は本実施例では右側の透明基板２２の上端に取り付けられているが、左側の透明基板２２あるいは両側共に取り付けるようにしてもよい。カメラ２０と映像投影部２１とはケーブル２３によって接続されている。尚、本実施例ではカメラ２０及び映像投影部２１への電源は図示を省略している。
【００１５】
図３に示すように、本実施例のカメラ２０の光学系はビームスプリッター及びプリズムから構成されるＲＧＢ分割光学回路２５と、ＲＧＢ分割光学回路２５の後方に配置されたＲＧＢの各光に応じて配置された３つの集光レンズ２６及び撮像菅２７を備えている。撮像菅２７はアンプ２８及び制御回路２９に接続されている。撮影された映像はＲＧＢ分割光学回路２５においてＲＧＢの３原色に分割されてそれぞれ撮像菅２７に導かれて信号化される。そして各撮像菅２７で信号化されたＲＧＢの映像はそれぞれアンプ２８及び制御回路２９によって処理され所定の信号方式に乗っ取って映像投影部２１に出力されることとなる。
但し、本実施例ではＲ光とＢ光は制御回路２９においてそれらの波長光のピークがＧ光のピークである５６０ｎｍとなるように変調されることとなっている。つまり、Ｒ光とＢ光は映像としての情報はそのままに色相のみ緑色に変調されることとなる。尚、ピークの位置は適宜変更可能である。
【００１６】
図４に示すように、本実施例の映像投影部２１は筐体３０に収容された発光ダイオード（ＬＥＤ）３１と、集光レンズ３２と液晶表示素子（ＬＣＤ）３３から構成されている。本実施例ではＬＥＤ３１はすべて緑色を発光する緑色発光ダイオードとされている。従って、上記ＲＧＢの３原色に分割された映像データは緑色で投影されることとなる。カメラ２０からケーブル２３を介して出力された画像データは映像投影部２１においてＬＥＤ３１から集光レンズ３２方向に投影され、ＬＣＤ３３によって変調されて映像光束となって透明基板２２上部の補正プリズム２２ａから内部に入射する。透明基板２２は全反射プリズムとなって映像光束を全反射し、映像光束は内部で反射しながら透明基板２２内のホログラム素子３４に導かれ、回析反射されてう瞳に入射する。これによってユーザーはＬＣＤ３３に展開された映像の虚像を目視することとなる。
ホログラム素子３４の上面（瞳側を向いた面）には波長分離フィルターとしてのハーフミラー層３５が成膜されている。本実施例ではハーフミラー層３５の透過及び反射特性は図５の実線の通りである。ここではハーフミラー層３５の特性曲線は緩やかに減少する透過率の高い短波長側の緩調部（傾斜の緩やかに推移する部分）と、ほぼ０％の透過率の長波長側の緩調部と、これらをごく短い波長域で結ぶほとんど直角な急調部から構成されている。急調部は実施例１では５２０ｎｍ付近に存在する。レンズ１４がない状態では図５のように５２０ｎｍから短波長側は可視光が透過することとなる。
【００１７】
図６は本実施例のレンズ１４の透過特性をホログラム素子３４のピークが５６０ｎｍ付近のＧ光と重ねて示すグラフである。本実施例では５２０ｎｍ以下の波長域をカットしてサングラスレンズを兼用している。そのため、レンズ１４は可視光外光の内、青色系がカットされるため、レンズ１４を透過して目視される実像は黄味を帯びた色相（色調）となる。ここで、もしＲＧＢの３色でホログラム素子３４上にカラーの虚像が投影された場合にはレンズ１４の透過特性からＢ光がカットされるためＧ光とＲ光によって黄味を帯びた虚像となってしまい、同じく黄味を帯びたレンズ１４の実像との区別がつきにくくなるところであるが、本実施例ではホログラム素子３４にはＧ光のみによって虚像が表示されることとなる。そのため、例えば図７に示すように、ユーザーの視野にはレンズ１４を透過する黄味を帯びた実像ＲＬに対してそれよりも小さな領域で緑色の虚像Ｖが重なって目視されることとなる。
ここで改めて図５の実線のハーフミラー層３５の特性と破線のレンズ１４の透過特性を重ねた状態を見ると、結局レンズ１４（サングラスレンズ）とハーフミラー層３５（ホログラム素子３４）の両方を透過する可視光は斜線で示すごくわずかな部分であって、ほとんどの可視光は透過していないことが理解できる。
【００１８】
このような構成とすることで実施例では次のような効果を奏する。
（１）レンズ１４の透過特性とハーフミラー層３５の透過特性はほぼ真逆となっており、両者が重なっている部分については外光はほとんど透過することはない。そのため、ホログラム素子３４に投影される比較的輝度の低いホログラムの虚像は外光によって見にくくなることはなく、ユーザーは目視可能となる。また、レンズ１４のホログラム素子３４と重なっていない部分についてはレンズ１４の透過性能に基づいて青を除くほぼ長波長側の可視光が外光として目視可能である。
一方、レンズ１４を取り外した場合にあっては透明基板２２は基本的に外光はそのまま透過し、ホログラム素子３４部分のみがハーフミラー層３５によって可視光の長波長側がカットされて青みがかって目視されることとなる。
（２）サングラスレンズを兼用したレンズ１４を透過型ディスプレイ装置１３の透明基板２２よりも眼球側に配置した場合には、サングラスレンズの透過特性によってレンズ１４を通して目視する実像ＲＬと透明基板２２のホログラム素子３４に表示される虚像Ｖとが同系統の色相となってしまう可能性があったが、本実施例ではホログラム素子３４に表示される虚像Ｖを緑色で表示し、背景となるレンズ１４を通して目視される黄味を帯びた実像ＲＬとは異なるコントラストとなるため、両者の差異を容易に判別することができる。特に、緑色は人の眼で認識しやすい波長帯であるため判別しやすくなっている。
（３）ホログラム素子３４に表示される虚像Ｖは撮影された画像データからＲ光とＢ光をカットするのではなく、Ｇ光で投影するようにしているため、映像としての情報が劣化することはない。
【００１９】
（実施例２）
実施例２は図８に示すように実施例１においてレンズ１４の代わりに主フレーム１５の物体側（外側）に着脱可能にサングラスレンズ４１を配設したものである。実施例１と同じ構成については詳しい説明を省略する。サングラスレンズ４１はフック４２によって主フレーム１５に対して着脱可能となっており、夜間の外光が少ない状態では取り外して使用するものである。
実施例２のハーフミラー層３５は図９の実線ような透過特性を示す。ここではハーフミラー層３５の特性曲線はほとんど透過率０％の緩調部と、透過率１００％の緩調部とこれらをごく短い波長域で結ぶほとんど直角な急調部から構成されている。急調部は実施例２では５３０ｎｍ付近に存在する。また、実施例２のサングラスレンズ４１は図１０及び図９の破線のような透過特性を示す。
ここで改めて図９の実線のハーフミラー層３５の特性と破線のサングラスレンズ４１の透過特性を重ねた状態を見ると、結局サングラスレンズ４１とハーフミラー層３５（ホログラム素子３４）の両方を透過する可視光は斜線で示すごくわずかな部分であって、実施例１と同様ほとんどの可視光は透過していないことが理解できる。サングラスレンズ４１がない状態では図９のように５３０ｎｍから短波長側は可視光が透過することとなる。
【００２０】
このような構成とすることで実施例２では次のような効果を奏する。
サングラスレンズ４１の透過特性とハーフミラー層３５の透過特性はほぼ真逆となっており、両者が重なっている部分については外光はほとんど透過することはない。そのため、ホログラム素子３４に投影される比較的輝度の低いホログラムの虚像は外光によって見にくくなることはなく、ユーザーは目視可能となる。また、サングラスレンズ４１のホログラム素子３４と重なっていない部分についてはサングラスレンズ４１の透過性能に基づいて青を除くほぼ長波長側の可視光が外光として目視可能である。
一方、サングラスレンズ４１を取り外した場合にあっては透明基板２２は基本的に外光はそのまま透過し、ホログラム素子３４部分のみがハーフミラー層３５によって可視光の長波長側がカットされて青みがかって目視されることとなる。
【００２１】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施例ではハーフミラー層３５はホログラム素子３４上に形成するようにしたが、ホログラム素子３４の存在する領域の透明基板２２の表裏いずれか（あるいは両方）の面に形成するようにしてもよい。
・上記実施例１及び実施例２ではフレーム体１２に透過型ディスプレイ装置１３を搭載し、レンズ１４あるいはサングラスレンズ４１を着脱可能としたが、要はハーフミラー層とサングラスレンズとが重複配置され、使用状況に応じてサングラスレンズがない状況で使用できればよいわけである。そのため、図１１のようにサングラスレンズ４３をレンズとした第１の眼鏡４４に着脱可能に透過型ディスプレイ装置４５を搭載し、夜間にはサングラスレンズではない透明なレンズ４６の第２の眼鏡４７に搭載するようにすることも可能である。
・Ｇ光ではなくＲ光で虚像Ｖを表示するようにしてもよい。また、レンズ１４の透過特性が代わればＢ光で虚像Ｖを表示するようにしてもよい。また、レンズは図５以外の透過特性でももちろん構わない。
・上記実施例ではＲ光とＢ光をＧ光で投影するようにしたが、Ｒ光とＢ光あるいはＧ光とＢ光をカットするようにしてもよい。また、Ｒ光とＢ光を制御回路２９においてそれらの波長光のピークがＧ光に変調してもよい。
・映像投影部２１の構成は一例であって、上記以外の光学系を設定することも可能である。また、カメラ２０の構成も一例であって、上記以外の手段でＧ光のみによる虚像を表示するようにしてもよい。
・カメラ２０は必ずしもフレーム体１２に取着されていたが、フレーム体１２以外の場所にセットするようにしてもよい。
・上記では視覚補助用のディスプレイユニット１１に特化して説明したが、視覚補助用以外の用途で実施することも自由である。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。
【符号の説明】
【００２２】
１１…視覚補助用のディスプレイユニット、１２…フレーム体、１４…レンズ（サングラスレンズ）、２０…撮影手段としてのカメラ、２１…透過型ディスプレイ装置、２２…透明基板、３４…ホログラム素子、３５…波長分離フィルターとしてのハーフミラー層、４１…サングラスレンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラで撮影した映像あるいは外部データに基づく画像や映像等を目前に展開させるようにした透過型ディスプレイ装置及び透過型ディスプレイ装置からなるディスプレイユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からカメラ等で撮影した映像や映画のような外部データに基づく映像等をユーザーの眼球の近傍あるいは網膜に直接映し出す技術が開発されている。
ホログラム技術を利用したディスプレイ装置の一例として特許文献１及び２を示す。またこれらディスプレイ装置の応用の一例として例えば弱視の視覚障害者用に利用することが考えられる。つまり、ユーザーとなる視覚障害者の周囲（特に前方）の景色をカメラで映像化し、ディスプレイ装置によってユーザーの目前にホログラムの虚像として展開させて視覚補助とするものである。一般に残存視覚を有する「弱視」の視覚障害者は大きな光エネルギーが網膜によくないことから、特に昼間には遮光機能を有するレンズ（以下、そのようなレンズをサングラスレンズという）をかけて外光が眼に入るのを制限するようにしている。
ディスプレイ装置を利用した視覚補助用のディスプレイユニットとしては例えば図１２のような構成が想定される。
図１２は透過型ディスプレイ装置を利用した一例である。透過型ディスプレイ装置１０１は透明基板１０２とその上部に配置された映像投影部１０３を備えている。透過型ディスプレイ装置１０１では透明基板１０２を通した実像とホログラムの虚像との両方を重複状態で目視できるため「透過型」と呼ぶ。
透明基板１０２内に入射された映像光束は透明基板１０２内のホログラム素子１０４に導かれ、回析反射されて瞳に入射することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８５０１１号公報
【特許文献２】特開２００６−９８８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ホログラム素子１０４に投影される映像の輝度はそれほど大きくないため、夜間の光量が少ない環境下であればともかく、日中の光量が多い状態ではホログラム素子１０４に投影される投影光の強度よりも外光の強度の方が大きくなってしまい、十分にホログラムの虚像が目視できない状況が生じてしまう。そのため、例えば、図１３に示すように透過型ディスプレイ装置１０１の透明基板１０２に重複状に（ここでは透明基板１０２の前方）ホログラムの虚像が目視できる程度に透過率を制限したサングラスレンズ１０５を配置することが想定される。これによって日中の光量が多い状態でもホログラム素子１０４の映像が目視できることととなる。
ところが、このサングラスレンズ１０５は図１４（ａ）のように通常弱視の視覚障害者が通常使用するサングラスレンズよりもかなり可視光の透過率が低く設定されているため図１４（ｂ）のようにホログラムの虚像を構成する３原色は見えるようになるものの、弱視の視覚障害者にとってはホログラム素子１０４の周囲の外景が斜線で示す部分しか透過せず非常に見えにくくなってしまうという問題がある。そのため、サングラスレンズと透過型ディスプレイ装置を併用した場合にホログラムの虚像を十分目視できるとともにホログラム素子の周囲のサングラスレンズを透過する日中の外光が必要以上に抑制されない技術が求められていた。以上はサングラスレンズとディスプレイ装置を併用した場合において視覚障害者用を例に挙げたものであるが、視覚障害者用以外においてもサングラスレンズとディスプレイ装置を併用した場合に同様に生じる問題である。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ホログラムの虚像を十分目視できるとともにホログラム素子の周囲のサングラスレンズを透過する日中の外光が必要以上に抑制されない透過型ディスプレイ装置及びディスプレイユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための請求項１の発明では、少なくとも所定の透過特性を有するサングラスレンズと、同サングラスレンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第１の眼鏡と、少なくともサングラスレンズではないレンズと、同レンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第２の眼鏡のいずれか一方の眼鏡に搭載される透過型ディスプレイ装置であって、前記フレーム体に搭載した状態で映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く前記サングラスレンズ又は前記レンズの前後方向に重複状に配置される透明基板を備え、前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記第１の眼鏡に搭載した状態で可視光の前記サングラスレンズ及び反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記第２の眼鏡に搭載した状態で第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことをその要旨とする。
【０００６】
請求項１のような構成では、透過型ディスプレイ装置では映像データ出力手段から出力される映像データに基づいて映像化した映像を反射光学素子に投影して虚像（ホログラムによる映像光）としてユーザーの眼に認識させる。サングラスレンズはその透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率が特異的に低く設定され、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率が特異的に高く設定されている。ここに反射光学素子とは透明基板内においてユーザーの目の注視方向線に対して交差する面を有する素子で、外界光を透過させるとともに透明基板内で反射されて導かれた映像光が投影される面を有する素子であり、例えばホログラム素子やハーフミラーが挙げられる。
そのため、サングラスレンズを装着するような主として日中の外光が多い状態では第１の眼鏡に透過型ディスプレイ装置を搭載する。この場合には反射光学素子位置では可視光において所定の第１の波長域の可視光も第２の波長域の可視光も透過できずサングラスレンズと反射光学素子位置を透過する外光を極めて制限できるため外光に邪魔されることなく虚像を目視することが可能となる。また、反射光学素子位置以外のサングラスレンズの部分は第２の波長域の可視光が透過するため景色が目視可能となる。
一方、外光が少ない状態では透過型ディスプレイ装置を第２の眼鏡に搭載する。その場合には反射光学素子位置では外光のうち第１の波長域の可視光が透過して目視されることとなる。
ここに、サングラスレンズとしての透過特性として特異的に低く設定された所定の第１の波長域の可視光及び特異的に高く設定された所定の第２の波長域の可視光はある一定の連続した幅の可視光であって、適宜透過率や波長域を変更することが可能である。「特異的」とは隣接した領域に比較して極端に突出した特性であることを意味する。低く設定とは必ずしも０％の透過率でなくともその前後の可視光に対して顕著に透過率が低い場合を広く含むものである。同じく高く設定とは必ずしも１００％の透過率でなくともその前後の可視光に対して顕著に透過率が高い場合を広く含むものである。特性曲線は複数のピークを持っていても良く、第１の波長域と第２の波長域とは必ずしもシャープカットに接続されるような特性曲線でなくともよい。また、第１の波長域の可視光及び第２の波長域の可視光はそれぞれ１つだけに限定されるわけではない。
サングラスレンズに所定の透過特性を与えるためには例えば、所定の波長域に対する吸収と透過の特性を示す顔料を含んだ色ガラス等を使用することが一般的であるが、特定の波長を反射させる場合には例えば干渉フィルターを使用することも可能である。干渉フィルターとは、光のスペクトルから特定の波長光だけを選択し透過させるフィルターであって、任意の誘電体薄膜や金属薄膜を所望の透過特性を与えるために任意の順序で積層して構成される多層構造体である。
波長分離フィルターは一部の波長域の可視光を透過し、一部の可視光を透過させずに反射する機能を有する。例えばハーフミラーや色ガラスは波長分離フィルターの一種と考えることができる。波長分離フィルターの透過及び反射特性は適宜変更可能である。波長分離フィルターは任意の誘電体薄膜や金属薄膜を周知の手段、例えば蒸着法あるいはスパッタリング法等の手段で成膜させることができる。尚、レンズには近視や乱視の矯正用の度数が設定されていなくともよい。
【０００７】
また、請求項２の発明では、映像データ出力手段と、映像データ出力手段と、前記映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く透明基板とを有する透過型ディスプレイ装置と、前記透過型ディスプレイ装置が搭載され、ユーザーの顔の眼球前方位置に前記透明基板を配設させた状態でユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体と、同フレーム体に直接的又は間接的に着脱可能に配設され前記透明基板の前後方向に重複状に配置される所定の透過特性を有する着脱可能なサングラスレンズとを備え、前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記サングラスレンズ装着状態における可視光の前記反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記サングラスレンズの取り外し状態における第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことをその要旨とする。
【０００８】
請求項２のような構成では、透過型ディスプレイ装置では映像データ出力手段から出力される映像データに基づいて映像化した映像を反射光学素子に投影して虚像（ホログラムによる映像光）としてユーザーの眼に認識させる。サングラスレンズはその透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率が特異的に低く設定され、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率が特異的に高く設定されている。そのため、サングラスレンズを装着するような主として日中の外光が多い状態では反射光学素子位置では可視光において所定の第１の波長域の可視光も第２の波長域の可視光も透過できずサングラスレンズと反射光学素子位置を透過する外光を極めて制限できるため外光に邪魔されることなく虚像を目視することが可能となる。また、反射光学素子位置以外のサングラスレンズの部分は第２の波長域の可視光が透過するため景色が目視可能となる。
一方、外光が少ない状態ではサングラスレンズは不要であるため、取り外すことになるが、その場合には反射光学素子位置では外光のうち第１の波長域の可視光が透過して目視されることとなる。サングラスレンズ及び波長分離フィルターの透過特性や構成等は上記と同様である。
【０００９】
また、請求項３の発明では請求項２に記載の発明の構成に加え、前記サングラスレンズの特異的に低く設定した所定の第１の波長域の可視光は第２の波長域の可視光に対して短波長側にあることをその要旨とする。これは、一般的にサングラスレンズはエネルギーの大きな短波長側をカットするような特性とすることが多いためである。
また、請求項４の発明では請求項２又は３に記載の発明の構成に加え、前記映像データ出力手段は撮影手段であることをその要旨とする。つまり、上位概念としては実際に撮影した映像データ以外を目視させるような場合も含める意である。撮影手段はフレーム体に併設させることが好ましい。
また、請求項５の発明では請求項２〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記透明基板は前記サングラスレンズよりも眼球側に配置されることをその要旨とする。
これによって反射光学素子の周囲についても外光が制限されるため、反射光学素子部分がより目視しやすくなる。
【００１０】
また、請求項６の発明では請求項２〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記サングラスレンズは前記透明基板よりも眼球側に配置されることをその要旨とする。
また、請求項７の発明では請求項６に記載の発明の構成に加え、前記透過型ディスプレイ装置によって映像化された映像光の発色を前記サングラスレンズの透過可視光の透過特性とは異なる波長光から構成することで外光による実像に対して映像光が異なる色相となるようにしたことをその要旨とする。
これら請求項は特に反射光学素子位置における色がサングラスレンズを透過することによって一部波長がカットされて、サングラスレンズと同色になることによってホログラムの虚像が目視しにくくなるのを防止するための技術である。この時、映像光はサングラスレンズを透過して眼球に達する外光からなる実像とは異なる色相、つまり色が違っているため映像と実像との差異が明確になるためユーザーは映像と実像を混同することなく別の像として認識することができる。例えば、レンズ（つまりサングラスレンズ）において可視光のうち青色のみをカットすると残った波長域の光線によってレンズを透過する外光は黄色となる。この場合には映像光として黄色以外の色を使用することが可能である。
【００１１】
また、請求項８の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記映像光の色相は前記サングラスレンズの透過可視光の色相とは異なる青、緑色又は赤色のいずれかであることをその要旨とする。
カラー画像はＲＧＢの３原色から合成されるが、このうちの１色のみを使用することで容易に実像との区別のある色相とすることができる。特に、人の最大感度波長は明所視では５６０ｎｍ付近、暗所視では５００ｎｍ付近であるため、ちょうど緑色に該当する波長域である。そのため、緑色を映像の色として使用することで、映像をより認識しやすくなる。
また、請求項９の発明では請求項８に記載の発明の構成に加え、前記映像光は撮影手段によって撮影した画像をＲＧＢの３原色のいずれかの色の光で投影したもであることをその要旨とする。
また、請求項１０の発明では請求項７〜９のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記サングラスレンズは視度補正レンズを兼用することをその要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記各請求項の発明では、サングラスレンズと透過型ディスプレイ装置の透明基板のが重複状態にある場合には外光が透明基板の反射光学素子位置を透過することを制限でき、ホログラムの虚像を十分目視できることとなり、反射光学素子位置から外れたサングラスレンズは一部外光を所望の透過率で透過させることが可能となる。一方、サングラスレンズがない状態での目視では透明基板の反射光学素子位置は外光を一部外光を所望の透過率で透過させることが可能となるため、透明基板に外光が目視できない箇所が発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の視覚補助用のディスプレイユニットの斜視図。
【図２】同じ視覚補助用のディスプレイユニットの平面図。
【図３】カメラの光学系と電気的構成を説明するブロック図。
【図４】映像投影部の光学的構成を説明する説明図。
【図５】ハーフミラー層の透過特性レンズの透過特性と重ねて示すグラフ。
【図６】レンズの透過特性をホログラム素子のＧ光と重ねて示すグラフ。
【図７】ユーザーが目視する景色の一例を模式化した説明図。
【図８】本発明の実施例２の視覚補助用のディスプレイユニットの斜視図。
【図９】ハーフミラー層の透過特性レンズの透過特性と重ねて示すグラフ。
【図１０】サングラスレンズの透過特性を示すグラフ。
【図１１】他の実施例の透過型ディスプレイ装置において第１の眼鏡と第２の眼鏡の両方に選択的に搭載させることを説明する説明図。
【図１２】透過型ディスプレイ装置と眼の関係を説明する模式図。
【図１３】図１２においてサングラスレンズを配した模式図。
【図１４】（ａ）はサングラスレンズの透過率を示すグラフ、（ｂ）はサングラスレンズの透過率とホログラムの画像の光との関係を説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の視覚補助用のディスプレイユニットの実施例について図面に従って説明をする。
（実施例１）
図１及び図２に示すように、視覚補助用のディスプレイユニット（以下、ディスプレイユニット）１１はフレーム体１２に搭載された透過型ディスプレイ装置１３及びサングラスレンズを兼ねた左右一対の視度補正用のレンズ１４とより構成されている。フレーム体１２は主フレーム１５と主フレームの両端に蝶番１６によって連結された一対のテンプル１７から構成されている。主フレーム１５の中央内面にはブラケット１８が取着されている。レンズ１４はブラケット１８に対してレバー１９によって固定されており、レバー１９の操作によって取り外し可能とされている。
透過型ディスプレイ装置１３は撮影手段としてのカメラ２０と映像投影部２１と透明基板２２から構成されている。カメラ２０は本実施例では左側の主フレーム１５の端寄りに着脱可能に取着されている。映像投影部２１は本実施例では右側の透明基板２２の上端に取り付けられているが、左側の透明基板２２あるいは両側共に取り付けるようにしてもよい。カメラ２０と映像投影部２１とはケーブル２３によって接続されている。尚、本実施例ではカメラ２０及び映像投影部２１への電源は図示を省略している。
【００１５】
図３に示すように、本実施例のカメラ２０の光学系はビームスプリッター及びプリズムから構成されるＲＧＢ分割光学回路２５と、ＲＧＢ分割光学回路２５の後方に配置されたＲＧＢの各光に応じて配置された３つの集光レンズ２６及び撮像菅２７を備えている。撮像菅２７はアンプ２８及び制御回路２９に接続されている。撮影された映像はＲＧＢ分割光学回路２５においてＲＧＢの３原色に分割されてそれぞれ撮像菅２７に導かれて信号化される。そして各撮像菅２７で信号化されたＲＧＢの映像はそれぞれアンプ２８及び制御回路２９によって処理され所定の信号方式に乗っ取って映像投影部２１に出力されることとなる。
但し、本実施例ではＲ光とＢ光は制御回路２９においてそれらの波長光のピークがＧ光のピークである５６０ｎｍとなるように変調されることとなっている。つまり、Ｒ光とＢ光は映像としての情報はそのままに色相のみ緑色に変調されることとなる。尚、ピークの位置は適宜変更可能である。
【００１６】
図４に示すように、本実施例の映像投影部２１は筐体３０に収容された発光ダイオード（ＬＥＤ）３１と、集光レンズ３２と液晶表示素子（ＬＣＤ）３３から構成されている。本実施例ではＬＥＤ３１はすべて緑色を発光する緑色発光ダイオードとされている。従って、上記ＲＧＢの３原色に分割された映像データは緑色で投影されることとなる。カメラ２０からケーブル２３を介して出力された画像データは映像投影部２１においてＬＥＤ３１から集光レンズ３２方向に投影され、ＬＣＤ３３によって変調されて映像光束となって透明基板２２上部の補正プリズム２２ａから内部に入射する。透明基板２２は全反射プリズムとなって映像光束を全反射し、映像光束は内部で反射しながら透明基板２２内のホログラム素子３４に導かれ、回析反射されてう瞳に入射する。これによってユーザーはＬＣＤ３３に展開された映像の虚像を目視することとなる。
ホログラム素子３４の上面（瞳側を向いた面）には波長分離フィルターとしてのハーフミラー層３５が成膜されている。本実施例ではハーフミラー層３５の透過及び反射特性は図５の実線の通りである。ここではハーフミラー層３５の特性曲線は緩やかに減少する透過率の高い短波長側の緩調部（傾斜の緩やかに推移する部分）と、ほぼ０％の透過率の長波長側の緩調部と、これらをごく短い波長域で結ぶほとんど直角な急調部から構成されている。急調部は実施例１では５２０ｎｍ付近に存在する。レンズ１４がない状態では図５のように５２０ｎｍから短波長側は可視光が透過することとなる。
【００１７】
図６は本実施例のレンズ１４の透過特性をホログラム素子３４のピークが５６０ｎｍ付近のＧ光と重ねて示すグラフである。本実施例では５２０ｎｍ以下の波長域をカットしてサングラスレンズを兼用している。そのため、レンズ１４は可視光外光の内、青色系がカットされるため、レンズ１４を透過して目視される実像は黄味を帯びた色相（色調）となる。ここで、もしＲＧＢの３色でホログラム素子３４上にカラーの虚像が投影された場合にはレンズ１４の透過特性からＢ光がカットされるためＧ光とＲ光によって黄味を帯びた虚像となってしまい、同じく黄味を帯びたレンズ１４の実像との区別がつきにくくなるところであるが、本実施例ではホログラム素子３４にはＧ光のみによって虚像が表示されることとなる。そのため、例えば図７に示すように、ユーザーの視野にはレンズ１４を透過する黄味を帯びた実像ＲＬに対してそれよりも小さな領域で緑色の虚像Ｖが重なって目視されることとなる。
ここで改めて図５の実線のハーフミラー層３５の特性と破線のレンズ１４の透過特性を重ねた状態を見ると、結局レンズ１４（サングラスレンズ）とハーフミラー層３５（ホログラム素子３４）の両方を透過する可視光は斜線で示すごくわずかな部分であって、ほとんどの可視光は透過していないことが理解できる。
【００１８】
このような構成とすることで実施例では次のような効果を奏する。
（１）レンズ１４の透過特性とハーフミラー層３５の透過特性はほぼ真逆となっており、両者が重なっている部分については外光はほとんど透過することはない。そのため、ホログラム素子３４に投影される比較的輝度の低いホログラムの虚像は外光によって見にくくなることはなく、ユーザーは目視可能となる。また、レンズ１４のホログラム素子３４と重なっていない部分についてはレンズ１４の透過性能に基づいて青を除くほぼ長波長側の可視光が外光として目視可能である。
一方、レンズ１４を取り外した場合にあっては透明基板２２は基本的に外光はそのまま透過し、ホログラム素子３４部分のみがハーフミラー層３５によって可視光の長波長側がカットされて青みがかって目視されることとなる。
（２）サングラスレンズを兼用したレンズ１４を透過型ディスプレイ装置１３の透明基板２２よりも眼球側に配置した場合には、サングラスレンズの透過特性によってレンズ１４を通して目視する実像ＲＬと透明基板２２のホログラム素子３４に表示される虚像Ｖとが同系統の色相となってしまう可能性があったが、本実施例ではホログラム素子３４に表示される虚像Ｖを緑色で表示し、背景となるレンズ１４を通して目視される黄味を帯びた実像ＲＬとは異なるコントラストとなるため、両者の差異を容易に判別することができる。特に、緑色は人の眼で認識しやすい波長帯であるため判別しやすくなっている。
（３）ホログラム素子３４に表示される虚像Ｖは撮影された画像データからＲ光とＢ光をカットするのではなく、Ｇ光で投影するようにしているため、映像としての情報が劣化することはない。
【００１９】
（実施例２）
実施例２は図８に示すように実施例１においてレンズ１４の代わりに主フレーム１５の物体側（外側）に着脱可能にサングラスレンズ４１を配設したものである。実施例１と同じ構成については詳しい説明を省略する。サングラスレンズ４１はフック４２によって主フレーム１５に対して着脱可能となっており、夜間の外光が少ない状態では取り外して使用するものである。
実施例２のハーフミラー層３５は図９の実線ような透過特性を示す。ここではハーフミラー層３５の特性曲線はほとんど透過率０％の緩調部と、透過率１００％の緩調部とこれらをごく短い波長域で結ぶほとんど直角な急調部から構成されている。急調部は実施例２では５３０ｎｍ付近に存在する。また、実施例２のサングラスレンズ４１は図１０及び図９の破線のような透過特性を示す。
ここで改めて図９の実線のハーフミラー層３５の特性と破線のサングラスレンズ４１の透過特性を重ねた状態を見ると、結局サングラスレンズ４１とハーフミラー層３５（ホログラム素子３４）の両方を透過する可視光は斜線で示すごくわずかな部分であって、実施例１と同様ほとんどの可視光は透過していないことが理解できる。サングラスレンズ４１がない状態では図９のように５３０ｎｍから短波長側は可視光が透過することとなる。
【００２０】
このような構成とすることで実施例２では次のような効果を奏する。
サングラスレンズ４１の透過特性とハーフミラー層３５の透過特性はほぼ真逆となっており、両者が重なっている部分については外光はほとんど透過することはない。そのため、ホログラム素子３４に投影される比較的輝度の低いホログラムの虚像は外光によって見にくくなることはなく、ユーザーは目視可能となる。また、サングラスレンズ４１のホログラム素子３４と重なっていない部分についてはサングラスレンズ４１の透過性能に基づいて青を除くほぼ長波長側の可視光が外光として目視可能である。
一方、サングラスレンズ４１を取り外した場合にあっては透明基板２２は基本的に外光はそのまま透過し、ホログラム素子３４部分のみがハーフミラー層３５によって可視光の長波長側がカットされて青みがかって目視されることとなる。
【００２１】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施例ではハーフミラー層３５はホログラム素子３４上に形成するようにしたが、ホログラム素子３４の存在する領域の透明基板２２の表裏いずれか（あるいは両方）の面に形成するようにしてもよい。
・上記実施例１及び実施例２ではフレーム体１２に透過型ディスプレイ装置１３を搭載し、レンズ１４あるいはサングラスレンズ４１を着脱可能としたが、要はハーフミラー層とサングラスレンズとが重複配置され、使用状況に応じてサングラスレンズがない状況で使用できればよいわけである。そのため、図１１のようにサングラスレンズ４３をレンズとした第１の眼鏡４４に着脱可能に透過型ディスプレイ装置４５を搭載し、夜間にはサングラスレンズではない透明なレンズ４６の第２の眼鏡４７に搭載するようにすることも可能である。
・Ｇ光ではなくＲ光で虚像Ｖを表示するようにしてもよい。また、レンズ１４の透過特性が代わればＢ光で虚像Ｖを表示するようにしてもよい。また、レンズは図５以外の透過特性でももちろん構わない。
・上記実施例ではＲ光とＢ光をＧ光で投影するようにしたが、Ｒ光とＢ光あるいはＧ光とＢ光をカットするようにしてもよい。また、Ｒ光とＢ光を制御回路２９においてそれらの波長光のピークがＧ光に変調してもよい。
・映像投影部２１の構成は一例であって、上記以外の光学系を設定することも可能である。また、カメラ２０の構成も一例であって、上記以外の手段でＧ光のみによる虚像を表示するようにしてもよい。
・カメラ２０は必ずしもフレーム体１２に取着されていたが、フレーム体１２以外の場所にセットするようにしてもよい。
・上記では視覚補助用のディスプレイユニット１１に特化して説明したが、視覚補助用以外の用途で実施することも自由である。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。
【符号の説明】
【００２２】
１１…視覚補助用のディスプレイユニット、１２…フレーム体、１４…レンズ（サングラスレンズ）、２０…撮影手段としてのカメラ、２１…透過型ディスプレイ装置、２２…透明基板、３４…ホログラム素子、３５…波長分離フィルターとしてのハーフミラー層、４１…サングラスレンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも所定の透過特性を有するサングラスレンズと、同サングラスレンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第１の眼鏡と、少なくともサングラスレンズではないレンズと、同レンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第２の眼鏡のいずれか一方の眼鏡に搭載される透過型ディスプレイ装置であって、
前記フレーム体に搭載した状態で映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く前記サングラスレンズ又は前記レンズの前後方向に重複状に配置される透明基板を備え、
前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記第１の眼鏡に搭載した状態で可視光の前記サングラスレンズ及び反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記第２の眼鏡に搭載した状態で第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことを特徴とする透過型ディスプレイ装置。
【請求項２】
映像データ出力手段と、
前記映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く透明基板とを有する透過型ディスプレイ装置と、
前記透過型ディスプレイ装置が搭載され、ユーザーの顔の眼球前方位置に前記透明基板を配設させた状態でユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体と、
同フレーム体に直接的又は間接的に着脱可能に配設され前記透明基板の前後方向に重複状に配置される所定の透過特性を有する着脱可能なサングラスレンズとを備え、
前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記サングラスレンズ装着状態における可視光の前記反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記サングラスレンズの取り外し状態における第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことを特徴とするディスプレイユニット。
【請求項３】
前記サングラスレンズの特異的に低く設定した所定の第１の波長域の可視光は第２の波長域の可視光に対して短波長側にあることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイユニット。
【請求項４】
前記映像データ出力手段は撮影手段であることを特徴とする請求項２又は３に記載のディスプレイユニット。
【請求項５】
前記透明基板は前記サングラスレンズよりも眼球側に配置されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディスプレイユニット。
【請求項６】
前記サングラスレンズは前記透明基板よりも眼球側に配置されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディスプレイユニット。
【請求項７】
前記透過型ディスプレイ装置によって映像化された映像光の発色を前記サングラスレンズの透過可視光の透過特性とは異なる波長光から構成することで外光による実像に対して映像光が異なる色相となるようにしたことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイユニット。
【請求項８】
前記映像光の色相は前記サングラスレンズの透過可視光の色相とは異なる青、緑色又は赤色のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイユニット。
【請求項９】
前記映像光は撮影手段によって撮影した画像をＲＧＢの３原色のいずれかの色の光で投影したものであることを特徴とする請求項８に記載のディスプレイユニット。
【請求項１０】
前記サングラスレンズは視度補正レンズを兼用することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のディスプレイユニット。
【請求項１】
少なくとも所定の透過特性を有するサングラスレンズと、同サングラスレンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第１の眼鏡と、少なくともサングラスレンズではないレンズと、同レンズが直接的又は間接的に配設されユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体とを備える第２の眼鏡のいずれか一方の眼鏡に搭載される透過型ディスプレイ装置であって、
前記フレーム体に搭載した状態で映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く前記サングラスレンズ又は前記レンズの前後方向に重複状に配置される透明基板を備え、
前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記第１の眼鏡に搭載した状態で可視光の前記サングラスレンズ及び反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記第２の眼鏡に搭載した状態で第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことを特徴とする透過型ディスプレイ装置。
【請求項２】
映像データ出力手段と、
前記映像データ出力手段から出力される映像データを映像化し、その映像光を内部の反射光学素子に導く透明基板とを有する透過型ディスプレイ装置と、
前記透過型ディスプレイ装置が搭載され、ユーザーの顔の眼球前方位置に前記透明基板を配設させた状態でユーザーの鼻背及び耳輪基部を支持部分としてセットされるフレーム体と、
同フレーム体に直接的又は間接的に着脱可能に配設され前記透明基板の前後方向に重複状に配置される所定の透過特性を有する着脱可能なサングラスレンズとを備え、
前記反射光学素子表面あるいは前記透明基板の同反射光学素子に面した領域に波長分離フィルターを配置する一方、前記サングラスレンズの透過特性として所定の第１の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定し、それとは異なる所定の第２の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定するとともに、前記波長分離フィルターの透過特性として前記サングラスレンズの第１の波長域の可視光の透過率を特異的に高く設定し、第２の波長域の可視光の透過率を特異的に低く設定することで前記サングラスレンズ装着状態における可視光の前記反射光学素子位置の透過を抑制するとともに、前記反射光学素子位置以外における第２の波長域の可視光の前記サングラスレンズの透過を許容し、前記サングラスレンズの取り外し状態における第１の波長域の可視光の前記反射光学素子位置の透過を許容するようにしたことを特徴とするディスプレイユニット。
【請求項３】
前記サングラスレンズの特異的に低く設定した所定の第１の波長域の可視光は第２の波長域の可視光に対して短波長側にあることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイユニット。
【請求項４】
前記映像データ出力手段は撮影手段であることを特徴とする請求項２又は３に記載のディスプレイユニット。
【請求項５】
前記透明基板は前記サングラスレンズよりも眼球側に配置されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディスプレイユニット。
【請求項６】
前記サングラスレンズは前記透明基板よりも眼球側に配置されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディスプレイユニット。
【請求項７】
前記透過型ディスプレイ装置によって映像化された映像光の発色を前記サングラスレンズの透過可視光の透過特性とは異なる波長光から構成することで外光による実像に対して映像光が異なる色相となるようにしたことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイユニット。
【請求項８】
前記映像光の色相は前記サングラスレンズの透過可視光の色相とは異なる青、緑色又は赤色のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイユニット。
【請求項９】
前記映像光は撮影手段によって撮影した画像をＲＧＢの３原色のいずれかの色の光で投影したものであることを特徴とする請求項８に記載のディスプレイユニット。
【請求項１０】
前記サングラスレンズは視度補正レンズを兼用することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のディスプレイユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２５６６５７（Ｐ２０１０−２５６６５７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７３７８（Ｐ２００９−１０７３７８）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００２１９７３８）東海光学株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００２１９７３８）東海光学株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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