(57)【要約】【課題】ディスプレイ２が利用者の眼に近接配置された場合でも、従来の複雑な光学系を必要とすることなく、ディスプレイ２に表示される画像をユーザに視認させることができる表示装置１を提供する。【解決手段】画像を表示するディスプレイ２と、ディスプレイ２に表示された画像を構成する出力光１５が入射する位置に設けられ、当該出力光１５を偏光する第１の偏光板４と、第１の偏光板４により偏光された出力光１５が入射する位置に設けられ、出力光１５を偏光する第２の偏光板５と、を備え、第１の偏光板５が有する偏光透過軸と第２の偏光板５が有する偏光透過軸とが互いに異なる向きであり、第２の偏光板５は、第１の偏光板４により偏光された出力光１５を透過させるピンホール部１７を有する。【選択図】図３
2014235189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記画像を構成する出力光が入射する位置に設けられ、当該出力光を偏光する第１の偏光板と、
前記第１の偏光板により偏光された前記出力光が入射する位置に設けられ、当該出力光を偏光する第２の偏光板と、
を備え、
前記第１の偏光板が有する偏光透過軸と前記第２の偏光板が有する偏光透過軸とが互いに異なる向きであり、
前記第２の偏光板は、前記第１の偏光板により偏光された前記出力光を透過させるピンホール部を有する、表示装置。
【請求項２】
前記第２の偏光板は液晶板であり、
前記液晶板を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記第２の偏光板が有する偏光透過軸の向きを変化させることにより、動的に前記ピンホール部を形成する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示装置を装着したユーザの前記液晶板に対する視線の位置を検出する視線検出部を更に備え、
前記制御部は、前記視線検出部により検出される前記視線の位置に基づいて、前記液晶板を制御する、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記表示部に表示された前記画像の情報に基づいて、前記液晶板を制御する、請求項２又は３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示部に表示された前記画像を構成する出力光以外の外部光が入射する位置であって、かつ、前記外部光を前記第２の偏光板に向けて出射する位置に設けられ、前記外部光を偏光する第３の偏光板を更に備え、
前記第３の偏光板が有する偏光透過軸の向きが、前記第２の偏光板の前記ピンホール部を除く部分における偏光透過軸の向きと同じである、請求項２〜４の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記外部光が入射する位置であって、かつ、前記外部光を前記第３の偏光板に向けて出射する位置に設けられる第４の偏光板を更に備える、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第４の偏光板は液晶板であり、
前記第４の偏光板が有する偏光透過軸の向きを制御する制御部を更に備える、
請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１の偏光板により偏光された前記出力光が入射する位置に設けられ、当該出力光を前記第２の偏光板に向けて反射するハーフミラーを更に備える、請求項１〜７の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示部は、透過型ディスプレイである、請求項１〜８の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記透過型ディスプレイに表示された画像を構成する出力光以外の外部光が入射する位置であって、かつ、前記外部光を前記透過型ディスプレイに向けて出射する位置に設けられる第５の偏光板を更に備える、
請求項９に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置において、液晶表示部、レンズ、及びハーフミラーを備えるヘッドマウントディスプレイが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このヘッドマウントディスプレイでは、眼に近接配置された液晶表示部に表示された画像の光を、複数のレンズに通してハーフミラーへ到達させ、当該ハーフミラーで反射させてユーザの瞳孔に導くことによって、ユーザに液晶表示部に表示された画像を視認させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４４８９６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、特許文献１に記載のヘッドマウントディスプレイは、液晶表示部とハーフミラーとの間に複数のレンズを挟み、当該レンズの屈折を利用して結像させる複雑な光学系を必要とする。また、レンズの位置がずれると光学的な特性が変化するため、配置の精密性も要求される。さらに、このようなヘッドマウントディスプレイは大きく重く、日常生活での利用が困難となる虞がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、表示部が利用者の眼に近接配置された場合でも、従来の複雑な光学系を必要とすることなく、表示部に表示される画像をユーザに視認させることができる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る表示装置は、画像を表示する表示部と、表示部に表示された画像を構成する出力光が入射する位置に設けられ、当該出力光を偏光する第１の偏光板と、第１の偏光板により偏光された出力光が入射する位置に設けられ、出力光を偏光する第２の偏光板と、を備え、第１の偏光板が有する偏光透過軸と第２の偏光板が有する偏光透過軸とが互いに異なる向きであり、第２の偏光板は、第１の偏光板により偏光された出力光を透過させるピンホール部を有する。
【０００７】
この表示装置によれば、表示部に表示された画像を構成する出力光は、第１の偏光板により偏光される。当該第１の偏光板により偏光された出力光は、第２の偏光板により偏光される。このとき、第１の偏光板が有する偏光透過軸と第２の偏光板が有する偏光透過軸とが互いに異なる向きであるため、第１の偏光板と第２の偏光板とは、表示部に表示された画像を構成する出力光を遮るように機能することができる。また、第１の偏光板により偏光された出力光は、第２の偏光板が有するピンホール部を透過することにより、ピンホール状にされる。よって、ピンホール効果により、焦点深度を深くすることができ、表示部がユーザの眼に近接配置された場合でも、従来の複雑な光学系を必要とすることなく、表示部に表示される画像をユーザに視認させることが可能となる。
【０００８】
また、第２の偏光板は液晶板であり、液晶板を制御する制御部を更に備え、制御部は、第２の偏光板が有する偏光透過軸の向きを変化させることにより、動的にピンホール部を形成することが好ましい。この場合、液晶板の性質を用いて第２の偏光板が有する偏光透過軸の向きを変化させることにより、動的にピンホール部を形成でき、第２の偏光板におけるピンホール部の位置、形状及び大きさを変化させることができる。よって、より好適に、表示部に表示される画像をユーザに視認させることが可能となる。
【０００９】
また、表示装置を装着したユーザの液晶板に対する視線の位置を検出する視線検出部を更に備え、制御部は、視線検出部により検出される視線の位置に基づいて、液晶板を制御することが好ましい。この場合、ユーザの液晶板に対する視線の位置に基づき、第２の偏光板が有する偏光透過軸の向きを変化させることができ、ユーザの視線が向けられる方向に合わせて、動的にピンホール部を形成することが可能となる。
【００１０】
また、制御部は、表示部に表示された画像の情報に基づいて、液晶板を制御することが好ましい。この場合、表示部に表示された画像の情報に基づき、第２の偏光板が有する偏光透過軸の向きを変化させることができ、表示部に表示された画像の情報に応じて、動的にピンホール部を形成することが可能となる。
【００１１】
また、表示部に表示された画像を構成する出力光以外の外部光が入射する位置であって、かつ、外部光を第２の偏光板に向けて出射する位置に設けられ、外部光を偏光する第３の偏光板を更に備え、第３の偏光板が有する偏光透過軸の向きが、第２の偏光板の前記ピンホール部を除く部分における偏光透過軸の向きと同じであることが好ましい。この場合、外部光は、第３の偏光板により偏光されてから第２の偏光板により偏光される。このとき、第３の偏光板が有する偏光透過軸の向きが、第２の偏光板のピンホール部を除く部分における偏光透過軸の向きと同じであるため、当該第２の偏光板のピンホール部を除く部分では、外部光を透過することができる。よって、外部光によりユーザに視認される眼前の景色等に重ねて、表示部に表示される画像をユーザに視認させることが可能となる。
【００１２】
また、外部光が入射する位置であって、かつ、外部光を第３の偏光板に向けて出射する位置に設けられる第４の偏光板を更に備えることが好ましい。この場合、第４の偏光板により、第３の偏光板に入射する外部光の振動方向を変えることができ、ユーザの眼に入ってくる外部光の明るさ度合いなどを変えることが可能となる。
【００１３】
また、第４の偏光板は液晶板であり、第４の偏光板が有する偏光透過軸の向きを制御する制御部を更に備えることが好ましい。この場合、液晶板の性質を用いて、制御部により第４の偏光板が有する偏光透過軸の向きを動的に変化させることができる。よって、第３の偏光板や透過型ディスプレイに入射する外部光の振動方向の向きを変えることができ、ユーザの眼に入ってくる外部光の明るさ度合いなどを調整できる。
【００１４】
また、第１の偏光板により偏光された出力光が入射する位置に設けられ、当該出力光を第２の偏光板に向けて反射するハーフミラーを更に備えることが好ましい。この場合、第１の偏光板により偏光された出力光は、ハーフミラーに入射し、ハーフミラーにより第２の偏光板に向けて反射されるので、第１の偏光板により偏光された出力光を第２の偏光板に向けて入射する際に好適である。また、ハーフミラーを通してユーザは外部光を見ることができ、かつ、ハーフミラーにより表示部の画像に対する第三者の覗き見を防ぐことができる。
【００１５】
また、表示部は、透過型ディスプレイであることが好ましい。この場合、透過型ディスプレイを透過してきた外部光によりユーザに視認される眼前の景色等に重ねて、表示部に表示される画像をユーザに視認させることが可能となる。
【００１６】
また、透過型ディスプレイに表示された画像を構成する出力光以外の外部光が入射する位置であって、かつ、外部光を透過型ディスプレイに向けて出射する位置に設けられる第５の偏光板を更に備えることが好ましい。この場合、第５の偏光板により、透過型ディスプレイに入射する外部光の振動方向の向きを変えることができ、ユーザの眼に入ってくる外部光の明るさ度合いなどを変えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表示部が利用者の眼に近接配置された場合でも、従来の複雑な光学系を必要とすることなく、表示部に表示される画像をユーザに視認させることができる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る表示装置の外観構成を示す外観図である。
【図２】図１に示す表示装置が有する表示端末のハードウェア構成を示す図である。
【図３】図１に示す表示装置の光学的な配置構成を説明する図である。
【図４】図３に示す表示装置が備える各偏光板が有する偏光透過軸の向きを説明する図である。
【図５】図３に示す表示装置における各偏光板の偏光透過軸の向きに応じた使用パターンを説明する図である。
【図６】図３に示す表示装置において様々な位置、大きさ、及び形状のピンホール部を示す図である。
【図７】図３に示す表示装置における表示コンテンツの形状に合わせて生成されたピンホール部による画像表現を説明する図である。
【図８】図３に示す表示装置におけるユーザの視線の位置に合わせて生成されたピンホール部による画像表現を説明する図である。
【図９】図３に示す表示装置における光の透過量に応じた画像表現を説明する図である。
【図１０】第２実施形態に係る表示装置の外観構成を示す外観図である。
【図１１】図１０に示す表示装置の光学的な配置構成を説明する図である。
【図１２】図１１の各偏光板の偏光透過軸の向きに応じた表示装置の使用パターンを説明する図である。
【図１３】第１実施形態の変形例に係る表示装置を示す図である。
【図１４】本発明に係る表示装置の使用態様を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る表示装置の外観構成、ハードウェア構成、光学的な配置構成及び各構成の機能について、図１〜図４を参照して説明する。図１は第１実施形態に係る表示装置の外観構成を示す外観図、図２は図１に示す表示装置が有する表示端末のハードウェア構成を示す図、図３は図１に示す表示装置の光学的な配置構成を説明する図、図４は図３に示す表示装置が備える各偏光板が有する偏光透過軸の向きを説明する図である。
【００２１】
図１に示すように、表示装置１は、ディスプレイ２を有する表示端末を備えており、例えば眼鏡３に取り付け可能とされている。このため、ディスプレイ２は、表示装置１が取り付けられた眼鏡３を装着したユーザの眼の近くに配置することができる。すなわち、本実施形態に係る表示装置１はヘッドマウントディスプレイとすることができる。また、本実施形態におけるディスプレイ２は、非透過型であり、表示装置１が眼鏡３に取り付けられた状態で、ユーザの視界の妨げにならないような位置に配置されている。例えば、ディスプレイ２が、眼鏡３に取り付けられた状態で、眼鏡３の縁部３ａよりも外側に配置されている。なお、非透過型とは、ディスプレイ２の表示面を光が透過しないものをいう。すなわち、非透過型のディスプレイ２の表示面と反対側からの光は、非透過型のディスプレイ２により遮光され、非透過型のディスプレイ２越しには当該光を視認できないようになっている（ディスプレイ２の表示面側から、表示面の反対側（裏側）が透けて見えない）。
【００２２】
図２に示すように、図１の表示装置１における表示端末は、オペレーティングシステムやアプリケーション・プログラムなどを実行するＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ及びＲＡＭで構成される主記憶部１０２と、メモリなどで構成される補助記憶部１０３と、データ通信を行う通信制御部１０４と、画像を表示するディスプレイ２と、操作ボタンなどで構成される操作部１０６とで構成される。表示装置１の各構成の機能は、ＣＰＵ１０１及び主記憶部１０２の上に所定のプログラムを読み込ませ、ＣＰＵ１０１の制御の下で通信制御部１０４、ディスプレイ２及び操作部１０６を動作させるとともに、主記憶部１０２や補助記憶部１０３に対してデータの読み出し又は書き込みを行うことで実現される。処理に必要なデータやデータベースは主記憶部１０２または補助記憶部１０３内に格納されている。なお、後述する表示装置１が備える制御装置９のハードウェア構成も、当該表示端末のハードウェア構成と同様であるが、制御装置９の場合にはディスプレイ２を有していなくてもよい。
【００２３】
図３に示すように、表示装置１は、ディスプレイ２、第１の偏光板４、ハーフミラー６、第２の偏光板５、第３の偏光板７、第４の偏光板８、及び制御装置９を備えている。また、制御装置９は、制御部１２、視線検出部１４、及び電源を供給するためのバッテリー等を有している。これらの構成は、表示装置１が取り付けられた眼鏡３（図１参照）がユーザに装着された状態において、ユーザの眼１３の近くに配置されている。なお、これらの構成要素は、支持部材等により、眼鏡３に対して以下に示すように位置決めされて固定されている。以下、各構成について説明する。
【００２４】
ディスプレイ２は、例えば非透過型であり、画像を表示する表示部である。ディスプレイ２は、画像を構成する出力光１５を第１の偏光板４に入射させるような位置に配置される。例えば、表示装置１がユーザに装着された状態において、ディスプレイ２の配置は、ディスプレイからの出力光１５の出射方向が、ユーザの眼１３が向く方向と略直交するような向きとされている。ディスプレイ２により表示された画像を構成する出力光１５は、第１の偏光板４へ出力される。また、ディスプレイ２により表示された画像は、制御部１２へ出力される。
【００２５】
第１の偏光板４は、ディスプレイ２の画像を表示する面に対し、第１の偏光板５の面が、略平行に対向するように配置される。すなわち、第１の偏光板４の面に、ディスプレイ２の出力光１５が入射する位置に、第１の偏光板４が配置される。第１の偏光板４は、特定方向に振動する光を通過させる軸（以下、単に偏光透過軸という）を有しており、ディスプレイ２から出力される出力光１５を、その偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。このとき、図４の（ａ）に示すように、第１の偏光板４は、第１の偏光板４が有する偏光透過軸の向き４ａに従って、出力光１５を偏光する。１の偏光板４で偏光されることにより、第１の偏光板４の偏光透過軸の向き４ａに平行な振動方向の出力光１５が、第２の偏光板５へ入射する。なお、第１の偏光板４は、液晶分子の特性により偏光透過軸の向きを可変とする液晶板であってもよい。このように液晶板である場合には、制御部１２により、例えば第２の偏光板５の偏光透過軸の向きの変化に連動させて第１の偏光板４の偏光透過軸の向きを変えることができる。よって、第２の偏光板５の偏光透過軸の向き毎に第１の偏光板４を複数準備しておく必要をなくすことができる。第１の偏光板４を透過した出力光は、ハーフミラー６へ出力される。
【００２６】
ハーフミラー６は、例えば、ハーフミラー６の面と第１の偏光板４の面とがなす角が４５度程度となる位置であって、ハーフミラー６の面と第２の偏光板５の面とがなす角が４５度程度となる位置に配置される。ハーフミラー６は、光の一部を反射すると共に光の一部を透過させる機能を有する。具体的には、ハーフミラー６は、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５を反射させて、９０度方向転換させ、第２の偏光板５に向ける。また、ハーフミラー６は、第３の偏光板７を透過してきた外部光１６を、第２の偏光板５に向けて透過させる。外部光１６とは、ディスプレイ２に表示された画像を構成する出力光１５以外の光であって、例えば、表示装置１を装着したユーザの眼１３の前に広がる景色等から入射される光である。ハーフミラー６を透過した出力光１５及び外部光１６は、第２の偏光板５へ出力される。なお、ハーフミラー６は、外部光１６を一部透過させるため、出力光１５が入射する方の面から見ると透明となっており外部光１６が視認できる。一方、出力光１５は透過させないため、外部光１６が入射する方の面から見ると出力光１５が視認できないようになっている。
【００２７】
第２の偏光板５は、ハーフミラー６により反射される出力光１５の方向に対し、第２の偏光板５の面が対向するように配置される。また、第２の偏光板５は、表示装置１がユーザに装着された状態において、ユーザの視線方向に対向して（ユーザの眼１３の前に）配置される。第２の偏光板５は、偏光透過軸を有しており、ハーフミラー６から出力された出力光１５を、その偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。第１の偏光板４が有する偏光透過軸と、第２の偏光板５が有する偏光透過軸とは、互いに異なる向きである。
【００２８】
また、第２の偏光板５は、ピンホール部１７を有する。ここで、ピンホール部１７とは、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５を、更に第２の偏光板５を透過させるために第２の偏光板５上に形成された小さな孔形状の部分であり、ピンホール効果を与えるものである。ピンホール効果とは、ユーザの眼１３に入ってくる光を小さい孔に通して網膜の中心近くに制限することにより、焦点深度を深くすることができ、レンズや焦点距離に関係なくピントを合わせることができる効果をいう。なお、孔形状は丸型に限られず、ピンホール効果を与える限り、種々の形状を取り得る。第２の偏光板５のピンホール部１７は、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５を透過させるため、第１の偏光板４が有する偏光透過軸と同じ向きの偏光透過軸を有している。
【００２９】
以下、第２の偏光板５が、出力光１５及び外部光１６に対し具体的にどのように機能するかについて説明する。図４の（ａ）に示すように、第２の偏光板５のピンホール部１７を除いた部分における偏光透過軸の向き５ａは、第１の偏光板４の偏光透過軸の向き４ａに対して９０度異なっている。このため、第１の偏光板４により偏光され、第１の偏光板４の偏光透過軸の向き４ａに平行な振動方向とされた出力光１５は、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過することができない。一方、第２の偏光板５のピンホール部１７の偏光透過軸の向き１７ａは、第１の偏光板４の偏光透過軸の向き４ａに等しくなっている。このため、第１の偏光板４により偏光され、第１の偏光板４の偏光透過軸の向き４ａに平行な振動方向とされた出力光１５は、ピンホール部１７を透過することができる。このようにピンホール部１７のみを透過した出力光１５が、ユーザの眼１３に出力される。
【００３０】
また、第２の偏光板５は、図４の（ｂ）に示すように第３の偏光板７を透過してハーフミラー６から出力された外部光１６を、その偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。第３の偏光板７が有する偏光透過軸と、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分が有する偏光透過軸とは、互いに同じ向きである。よって、第３の偏光板７を透過してきた外部光１６は、そのまま第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過するようになっている。また、第２の偏光板５のピンホール部１７における偏光透過軸の向き１７ａは、第３の偏光板７における偏光透過軸の向き７ａに対して９０度異なっている。よって、第３の偏光板７を透過してきた外部光１６は、当該ピンホール部１７を透過できない。第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過した外部光１６は、表示装置１を装着したユーザの眼１３に出力される。
【００３１】
また、第２の偏光板５は、液晶分子の特性により偏光透過軸の向きを可変とする液晶板である。この液晶板は、例えば従来の液晶素子によって構成される板状部材である。制御部１２により、電圧に応じて液晶板の素子毎の偏光透過軸の向きを変化させることで、素子毎に光の透過や遮蔽を行うことができる。なお、第１の偏光板４、第３の偏光板７、第４の偏光板８などが液晶板である場合にも、当該液晶板と同様の構成である。なお、第１の偏光板４、第２の偏光板５、第３の偏光板７、及び第４の偏光板８に液晶板を用いない場合には、各偏光板は従来の偏光板により構成される。
【００３２】
制御部１２は、第２の偏光板５が有する偏光透過軸の向きを制御することにより、第２の偏光板５のピンホール部の位置、大きさ、及び形状を動的に変える。偏光透過軸の向きの制御自体は、液晶に電圧を加える等の従来の方法を用いることができる。例えば、制御部１２は、視線検出部１４により検出されるユーザの第２の偏光板５に対する視線の位置に基づいて、第２の偏光板５のピンホール部の位置を変化させる。具体的には、ユーザの視線が第２の偏光板５に向けられる方向（位置）に合うように、ピンホール部の位置を決める。また、制御部１２は、ディスプレイ２に表示された画像の情報に基づいて、第２の偏光板５におけるピンホール部の位置、大きさ、及び形状を変化させる。具体的には、ディスプレイ２の表示コンテンツの大きさなどに合うように、ピンホールの大きさなどを決める。なお、制御部１２は、第１の偏光板５、第３の偏光板７、及び第４の偏光板８が液晶板である場合にも同様に、これらが有する偏光透過軸の向きを制御する。
【００３３】
視線検出部１４は、表示装置１を装着したユーザの第２の偏光板５に対する視線の位置を検出する。ユーザの第２の偏光板５に対する視線の位置を検出する方法は、従来の視線検知技術が用いられる。例えば、表示装置１が取り付けられた眼鏡３のレンズ部３ｂに赤外光フィルタを固定し、当該赤外光フィルタから反射された眼球の赤外映像を利用することにより、ユーザの視線の位置を検出する。視線検出部１４により検出された、ユーザの第２の偏光板５に対する視線の位置を示す情報は、制御部１２へ出力される。
【００３４】
第３の偏光板７は、その面が、ハーフミラー６の面に略平行に対向し、外部光１６が入射する位置に配置される。第３の偏光板７は、偏光透過軸を有しており、外部の風景等又は第４の偏光板８から入射してくる外部光１６を、偏光透過軸の向き７ａに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。第３の偏光板７を透過した外部光１６は、ハーフミラー６へ出力される。なお、第３の偏光板７は、液晶板であってもよい。
【００３５】
第４の偏光板８は、その面が、第３の偏光板７の面に略平行に対向し、外部光１６が入射する位置に配置される。第４の偏光板８は、偏光透過軸を有しており、外部の風景等から入射してくる外部光１６を、偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。第４の偏光板８が有する偏光透過軸の向きは、例えば第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分における偏光透過軸の向きと第１の偏光板５の偏光透過軸の向きとの間の範囲の任意の向きとされる。第４の偏光板８を透過してきた外部光１６は、第３の偏光板７へ出力される。よって、第４の偏光板８の偏光透過軸の向きにより、第３の偏光板７へ入射してくる外部光１６の振動方向の向きを調整することができる。この結果、第３の偏光板７及び第２の偏光板５を透過して最終的にユーザの眼１３に到達する外部光１６の明るさを調整することができる。なお、第４の偏光板８は、液晶板であってもよい。
【００３６】
次に、図５を参照して、各偏光板の偏光透過軸の向きに応じた表示装置１の使用パターンについて説明する。図５は、図３に示す表示装置における各偏光板の偏光透過軸の向きに応じた使用パターンを説明する図である。
【００３７】
図５の（ａ）〜（ｄ）に示す表示装置１の使用パターンは、制御部１２により切り替えられる。なお、図５においては制御部１２を含む制御装置９は省略している。例えば、表示装置１の使用パターンは、制御部１２がディスプレイ２の表示コンテンツなどに対応させて判断することにより切り替えられる。また、表示装置１の使用パターンは、ユーザの操作により切り替えられることとしてもよい。
【００３８】
図５の（ａ）は、外部光１６による画像に重畳させて出力光１５による画像を視認させる場合を示している。図５の（ａ）に示すように、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分、第３の偏光板７、及び第４の偏光板８における偏光透過軸の向きを基準である０度とすると、第１の偏光板４及び第２の偏光板５のピンホール部１７における偏光透過軸の向きは９０度である。
【００３９】
上述のように第１の偏光板４と第２の偏光板５のピンホール部１７とは、偏光透過軸の向きが同じ９０度である。このため、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５は、更に第２の偏光板５のピンホール部１７を透過してピンホール状となってユーザの眼１３に入射する。一方、第１の偏光板４と第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分とは、偏光透過軸の向きが９０度異なっている。このため、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５は、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過できない。
【００４０】
また、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分、第３の偏光板７、及び第４の偏光板８は、偏光透過軸の向きが同じ０度である。このため、第４の偏光板８を透過してきた外部光１６は、更に第３の偏光板７及び第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過して、ユーザの眼１３に入射する。一方、第４の偏光板８と第２の偏光板５のピンホール部１７とは、偏光透過軸の向きが９０度異なっている。このため、第４の偏光板８を透過してきた外部光１６は、第２の偏光板５のピンホール部１７を透過できない。以上より、図５の（ａ）に示す場合においては、第２偏光板５のピンホール部１７で出力光１５を透過させることによりピンホール効果を奏し、ユーザに出力光１５による画像を視認させることができる。また、第２偏光板５のピンホール部１７以外の部分では外部光１６を透過させることにより、ユーザに透過してきた外部光１６による画像を視認させることができる。その結果、ユーザは外部光１６による画像に重畳させて出力光１５による画像を視認できる。
【００４１】
図５の（ｂ）は、ディスプレイ２の出力光１５をオフにして、表示装置１を使用しない場合を示している。図５の（ｂ）に示すように、第１の偏光板４における偏光透過軸の向きは９０度であるが、ピンホール部１７を含む第２の偏光板５、第３の偏光板７、及び第４の偏光板８における偏光透過軸の向きはすべて同じ０度である。このため、第４の偏光板８を透過してきた外部光１６は、第３の偏光板７及び第２の偏光板５を透過し、ユーザの眼１３に入射する。このように、ディスプレイ２の出力光１５をオフにして、表示装置１を使用しない場合には、ユーザは単に外部光１６を視認することができる。
【００４２】
図５の（ｃ）は、外部光１６を透過させず、ディスプレイ２の画像だけを視認させる場合を示している。図５の（ｃ）に示すように、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分、及び第３の偏光板７における偏光透過軸の向きは０度であり、第１の偏光板４、第２の偏光板５のピンホール部１７、及び第４の偏光板８における偏光透過軸の向きは９０度である。
【００４３】
よって、図５の（ａ）に示す場合と同様、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５は、更に第２の偏光板５のピンホール部１７を透過してピンホール状となってユーザの眼１３に入射する一方、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過できない。
【００４４】
一方、図５の（ａ）に示す場合とは異なり、第４の偏光板８における偏光透過軸の向きと第３の偏光板７における偏光透過軸の向きが互いに９０度異なっている。このため、第４の偏光板８を透過してきた外部光１６は、第３の偏光板７を透過できない。以上より、図５の（ｃ）に示す場合においては、第２の偏光板５に外部光１６を透過させることなく、出力光１５をピンホール部１７により透過させることができる。その結果、ユーザは出力光１５による画像を良好に視認できる。
【００４５】
図５の（ｄ）は、図５の（ａ）の場合において、第３の偏光板７に入射する外部光１６の振動方向を、第４の偏光板８により調整する場合を示している。図５の（ｄ）に示すように、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分、及び第３の偏光板７における偏光透過軸の向きは０度であり、第１の偏光板４、及び第２の偏光板５のピンホール部１７における偏光透過軸の向きは９０度である。また、第４の偏光板８における偏光透過軸の向きは、０度より大きく９０度よりも小さい範囲の任意の角度である。
【００４６】
よって、図５の（ａ）に示す場合と同様、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５は、第２の偏光板５のピンホール部１７を透過してピンホール状となってユーザの眼１３に入射する一方、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過できない。
【００４７】
一方、図５の（ａ）に示す場合とは異なり、第４の偏光板８における偏光透過軸の向きは、０度より大きく９０度よりも小さい範囲の任意の角度とされている。このため、第４の偏光板８を透過することにより、０度より大きく９０度よりも小さい範囲の任意の角度の向きに平行な振動方向のみとなった外部光１６が、第３の偏光板７に入射する。そして、第３の偏光板７における偏光透過軸の向きは、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分と同じであり、ピンホール部１７とは９０度異なっている。よって、第４の偏光板８により偏光された外部光１６は、第３の偏光板７により更に偏光されて、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過する一方、第２の偏光板５のピンホール部１７は透過できない。以上より、図５の（ｄ）に示す場合においては、第２偏光板５のピンホール部１７では出力光１５を透過させ、第２偏光板５のピンホール部１７以外の部分では第４の偏光板８により振動方向が調整された外部光１６を透過させることができる。よって、ユーザは当該調整された外部光１６による画像に重畳させて出力光１５による画像を視認できる。その結果、例えばユーザは外部光１６による画像の明るさを暗めに調整して、出力光１５による画像を図５の（ａ）に示す場合と比べて見やすくすることができる。
【００４８】
次に、図６〜図９を参照して、制御部１２で第２の偏光板５が有する偏光透過軸の向きを制御し、ピンホール部１７を動的に生成することにより得られる画像表現について説明する。図６は図３に示す表示装置において生成された様々な位置、大きさ、及び形状のピンホール部を示す図、図７は図３に示す表示装置における表示コンテンツの形状に合わせて生成されたピンホール部による画像表現を説明する図、図８は図３に示す表示装置におけるユーザの視線の位置に合わせて生成されたピンホール部による画像表現を説明する図、図９は図３に示す表示装置における光の透過量に応じた画像表現を説明する図である。
【００４９】
図６の（ａ）〜（ｅ）に示すように、制御部１２により、ピンホール部１７は、第２の偏光板５における位置、大きさ、形状を様々に変えて生成することができる。以下、図６の（ａ）に示すピンホール部１７の位置、大きさ、及び形状を基準として説明する。例えば、図６の（ｂ）に示すように、ピンホール部１７の大きさを基準より大きくしてもよい。これにより、ピンホール部１７を透過する光量を多くすることができる。また、ピンホール部１７は、その大きさが小さすぎると回折現象によりピントが合わなくなる場合があるが、ピンホール部１７の大きさを変えることでピントを調整することができる。なお、ピンホール部１７の適切な大きさは、ホイヘンス・フレネルの原理から求めてもよく、後述するシミュレーションに基づき求めてもよい。また、図６の（ｃ）に示すように、ピンホール部１７の位置を基準からずらしてもよい。このようにピンホール部１７の位置をずらすことで、表示装置１の物理的な位置を調整することなくユーザの視界にディスプレイ２からの画像がうまく写るように調整できる。また、図６の（ｄ）に示すように、ピンホール部１７の形状を楕円、星、及び四角などにしてもよい。また、図６の（ｅ）に示すように、複数のピンホール部１７を十字状に並べて生成してもよい。これにより、１つのピンホール部１７による場合よりも広範囲なディスプレイ２の画像をユーザに視認させることができる。
【００５０】
図７の（ａ）は、制御部１２により、ディスプレイ２の画面２ａに表示される丸型の画像コンテンツ２ｂ，２ｃに合わせた位置、大きさ、及び形状で第２の偏光板５のピンホール部１７が形成される例を示している。具体的には、制御部１２が、ディスプレイ２の画面２ａ上の画像コンテンツ２ｂ，２ｃの位置、大きさ、及び形状に対応するピンホール部１７の位置、大きさ、及び形状を予め保持しておき、当該保持された情報に基づいて、画像コンテンツ２ｂ，２ｃに対して適切な位置、大きさ、及び形状のピンホール部１７を形成する。この例によれば、ユーザは、ピンホール部１７の位置、大きさ、及び形状をそのまま画像コンテンツ２ｂ，２ｃの位置、大きさ、及び形状として視認することができる。よって、ユーザは、視界１８上に、画像コンテンツ２ｂ，２ｃそれぞれの全体像を視認することができる。
【００５１】
図７の（ｂ）は、制御部１２により、ディスプレイ２の画面２ａ上に表示される「こんにちは」という文字型のコンテンツの各文字に合わせた形状、位置、及び大きさで第２の偏光板５のピンホール部１７が形成される例を示している。具体的には、制御部１２が、文字コンテンツの位置、大きさ及び形状などに対応するピンホール部１７の位置、大きさ、及び形状を予め保持しておき、当該保持された情報に基づいて、文字コンテンツに対して適切な位置、大きさ及び形状のピンホール部１７を形成する。この例によれば、ユーザは、各ピンホール部１７の位置、大きさ、及び形状をそのまま文字型のコンテンツの各文字の位置、大きさ、及び形状として視認することができる。よって、ユーザは、視界１８上に、文字型コンテンツ「こんにちは」の各文字をピンホール部１７ごとに視認することができる。
【００５２】
なお、図７に示したようなピンホール部１７の位置、大きさ、及び形状は、刻々と変化するディスプレイ２に表示される画像コンテンツや文字コンテンツなどに対応して動的に形成される。この際、制御部１２に保持された画像コンテンツや文字コンテンツなどに対応したピンホール部１７の位置、大きさ、及び形状に関する情報は、シミュレーションにより取得又は更新することができる。例えば、ディスプレイ２に表示される画像コンテンツや文字コンテンツに対応させてピンホール部１７の第２の偏光板５上における位置、大きさ、及び形状を時間で切り替えて様々に組み合わせ、その組み合わせた結果としての画像の見え方をシミュレートすることにより、画像の見え方が最適なピンホール部１７の動的パターンを決定し、制御部１２に保持しておくことができる。
【００５３】
また、図８に示すように、視線検出部１４によりユーザの第２の偏光板５に対する視線の位置を検出することにより、ユーザの視線の位置に対応するようピンホール部１７の位置を動的に変化させることもできる。図８の（ａ）は、ユーザの第２の偏光板５に対する視線の位置が第２の偏光板５の略真ん中に向かっている場合を示している。一方、図８の（ｂ）は、ユーザの第２の偏光板５に対する視線の位置が図８の（ａ）に比べて端に寄っている場合を示している。
【００５４】
また、図９の（ａ）に示すように、視界１８上にディスプレイ２に表示される単純な光などによる情報を単にユーザに通知させたいときには、ピンホール部１７の大きさを大きくし、ピンホール部１７を透過する出力光１５の量を多くすればよい。また、図９の（ｂ）に示すように、ディスプレイ２に表示される詳細な画像情報をユーザに視認させたいときには、制御部１２により第４の偏光板８が有する偏光透過軸の向きを調整し、ユーザの眼１３に入射する外部光１６の量を減らせばよい。
【００５５】
以上、本実施形態の表示装置１によれば、ディスプレイ２に表示された画像を構成する出力光１５は、第１の偏光板４により偏光される。当該第１の偏光板４により偏光された出力光１５は、第２の偏光板５により偏光される。このとき、第１の偏光板４が有する偏光透過軸と第２の偏光板５が有する偏光透過軸とが互いに異なる向きであるため、第１の偏光板４と第２の偏光板５とは、ディスプレイ２に表示された画像を構成する出力光１５を遮るように機能することができる。また、第１の偏光板４により偏光された出力光１５は、第２の偏光板５が有するピンホール部１７を透過することにより、ピンホール状にされる。よって、ピンホール効果により、焦点深度を深くすることができ、ディスプレイ２がユーザの眼に近接配置された場合においてもユーザにディスプレイ２からの出力光１５を視認させることができる。このとき、レンズ及び焦点距離を考慮して構成する従来の複雑な光学系を用いる必要がなく、第１の偏光板４及びピンホール部１７を有する第２の偏光板５を用いた単純な構成で実現することができる。以上より、表示部１１がユーザの眼１３に近接配置された場合でも、従来の複雑な光学系を必要とすることなく、ディスプレイ２に表示される画像をユーザに視認させることが可能となる。
【００５６】
また、第２の偏光板５は液晶板であり、液晶板を制御する制御部１２を更に備え、制御部１２は、第２の偏光板５が有する偏光透過軸の向き５ａを変化させることにより、動的にピンホール部１７を形成する。このため、液晶板の性質を用いて第２の偏光板５が有する偏光透過軸の向き５ａを変化させることにより、動的にピンホール部１７を形成でき、第２の偏光板５におけるピンホール部１７の位置、形状及び大きさを変化させることができる。よって、例えばユーザの視線の位置やディスプレイ２の画像情報などに基づいて、ピンホール部１７の位置、形状及び大きさを変化することが可能となる。このように、本発明によれば、従来のレンズの特性をピンホール部１７により実現しているので、従来のレンズに要求された配置の精密性を考慮することなく、ディスプレイ２の画像とピンホール部１７との配置を調整するだけで、ディスプレイ２に表示させる画像をユーザに視認させることができる。
【００５７】
また、表示装置１を装着したユーザの液晶板に対する視線の位置を検出する視線検出部１４を更に備え、制御部１２は、視線検出部１４により検出される視線の位置に基づいて、液晶板を制御する。このため、ユーザの液晶板に対する視線の位置に基づき、第２の偏光板５が有する偏光透過軸の向き５ａを変化させることができ、ユーザの視線が向けられる方向に合わせて、動的にピンホール部１７を形成することが可能となる。
【００５８】
また、制御部１２は、ディスプレイ２に表示された画像の情報に基づいて、液晶板を制御する。このため、ディスプレイ２に表示された画像の情報に基づき、第２の偏光板５が有する偏光透過軸の向き５ａを変化させることができ、ディスプレイ２に表示された画像の情報に応じて、動的にピンホール部１７を形成することが可能となる。
【００５９】
また、ディスプレイ２に表示された画像を構成する出力光１５以外の外部光１６が入射する位置であって、かつ、外部光１６を第２の偏光板５に向けて出射する位置に設けられ、外部光１６を偏光する第３の偏光板７を更に備え、第３の偏光板７が有する偏光透過軸の向き７ａが、第２の偏光板５の前記ピンホール部１７を除く部分における偏光透過軸の向き５ａと同じである。よって、外部光１６は、第３の偏光板７により偏光されてから第２の偏光板５により偏光される。このとき、第３の偏光板７が有する偏光透過軸の向き７ａが、第２の偏光板５のピンホール部１７を除く部分における偏光透過軸の向き５ａと同じであるため、当該第２の偏光板５のピンホール部１７を除く部分では、外部光１６を透過することができる。したがって、外部光１６によりユーザに視認される眼前の景色等に重ねて、ディスプレイ２に表示される画像をユーザに視認させることが可能となる。このように、本発明によれば、焦点距離のないピンホール部１７を利用しているので、距離に依存せずにピントを合わせることができ、従来では困難な場合があった現実世界の風景等とディスプレイ上の仮想物体等との両方にピントを合わせることが可能となる。
【００６０】
また、外部光１６が入射する位置であって、かつ、外部光１６を第３の偏光板７に向けて出射する位置に設けられる第４の偏光板８を更に備える。よって、第４の偏光板８により、第３の偏光板７に入射する外部光１６の振動方向の向きを変えることができ、ユーザの眼１３に入ってくる外部光１６の明るさ度合いなどを変えることができる。
【００６１】
また、第４の偏光板８は液晶板であり、第４の偏光板８が有する偏光透過軸の向きを制御する制御部１２を更に備える。よって、液晶板の性質を用いて、制御部１２により第４の偏光板８が有する偏光透過軸の向きを動的に変化させることができる。したがって、第４の偏光板８により、第３の偏光板７に入射する外部光１６の振動方向を調整できる結果、ユーザに視認させる外部光１６の明るさを調整することができる。
【００６２】
また、第１の偏光板４により偏光された出力光１５が入射する位置に設けられ、当該出力光１５を第２の偏光板５に向けて反射するハーフミラー６を更に備える。よって、第１の偏光板４により偏光された出力光１５は、ハーフミラー６に入射し、ハーフミラー６により第２の偏光板５に向けて反射されるので、本実施形態のようにディスプレイ２及び第１の偏光板４の面と第２の偏光板の面とが対向しない配置関係であっても、ディスプレイ２からの出力光１５を第２の偏光板５に向けて好適に入射することができる。また、ハーフミラー６は、外部光１６を一部透過させるため、出力光１５が入射する方の面から見ると透明となっており外部光１６が視認できる。また、出力光１５は透過させないため、外部光１６が入射する方の面から見ると出力光が視認できないようになっており、第三者からのディスプレイ２の覗き見を防止できる。
【００６３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記実施形態と異なる点について主に説明する。
【００６４】
まず、本発明の第２実施形態に係る表示装置の外観構成、光学的な配置構成及び各構成の機能について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は第２実施形態に係る表示装置の外観構成を示す外観図、図１１は図１０に示す表示装置の光学的な配置構成を説明する図である。図１０に示すように、第２実施形態に係る表示装置２０が第１実施形態に係る表示装置１と異なる点は、非透過型のディスプレイ２の代わりに透過型ディスプレイ２１を備えている点である。なお、透過型とは、ディスプレイの表示面を光が透過するものをいう。すなわち、透過型ディスプレイ２１の表示面と反対側からの光は、透過型ディスプレイ２１により遮光されることなく、透過型ディスプレイ２１越しであっても当該光を視認できるようになっている（透過型ディスプレイ２１の表示面側から、表示面の反対側（裏側）が透けて見える）。また、第１実施形態に係るディスプレイ２は表示装置１が眼鏡３に取り付けられた状態で、ユーザの視界の妨げにならないような位置に配置されているのに対し、本実施形態に係る透過型ディスプレイ２１は、表示装置１が眼鏡３に取り付けられた状態で、ユーザの視線方向に対向するように配置されている。また、第２実施形態に係る表示装置２０は、第１実施形態に係る表示装置１が備える第４の偏光板８と同様の機能を有する第５の偏光板１０を備えている。また、表示装置２０は、表示装置１とは異なり、ハーフミラー６及び第３の偏光板７を備えていない。
【００６５】
図１１に示すように、表示装置２０がユーザに装着された状態において、ユーザの眼１３から最も遠く離れた位置から、第５の偏光板１０、透過型ディスプレイ２１、第１の偏光板４、第２の偏光板５の順に配置されている。また、第５の偏光板１０、透過型ディスプレイ２１、第１の偏光板４、及び第２の偏光板５は、それぞれの面が略平行に対向して配置されている。なお、図１１においては、制御部１２及び視線検出部１４を含む制御装置９を省略しているが、これらの構成及び機能は第１実施形態と同様である。また、表示装置２０のハードウェア構成も、第１実施形態と同様である。以下、各構成について説明する。
【００６６】
第５の偏光板１０は、その面が、透過型ディスプレイ２１の面に略平行に対向し、外部光１６が入射する位置に配置される。第５の偏光板１０は、偏光透過軸を有しており、外部の風景等から入射してくる外部光１６を、偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。第５の偏光板１０の偏光透過軸の向きを変化させることにより、透過型ディスプレイ２１へ入射させる外部光１６の振動方向の向きを調整することができる。ここで、図１１中に示す斜線は、各偏光板の偏光透過軸の向きを示している。例えば、図１１の場合では、第５の偏光板１０の偏光透過軸の向きは、基準である０度とされている。第５の偏光板１０を透過した外部光１６は、透過型ディスプレイ２１へ出力される。なお、第５の偏光板１０は、液晶分子の特性により偏光透過軸の向きを可変とする液晶板である。
【００６７】
透過型ディスプレイ２１は、第５の偏光板１０と第１の偏光板４との間に配置される。すなわち、透過型ディスプレイ２１は、第５の偏光板１０を透過してきた外部光１６が入射する位置であって、当該外部光１６及び透過型ディスプレイ２１からの出力光１５を透過してそのまま第１の偏光板４に入射させる位置に配置される。透過型ディスプレイ２１により表示された画像を構成する出力光１５は、第１の偏光板４へ出力される。また、透過型ディスプレイ２１により表示された画像は、制御部１２へ出力される。また、透過型ディスプレイ２１により透過された外部光１６は、第１の偏光板４へ出力される。
【００６８】
第１の偏光板４は、透過型ディスプレイ２１と第２の偏光板５との間に配置され、第１の偏光板４の面は、透過型ディスプレイ２１の画像を表示する面に対して対向している。すなわち、第１の偏光板４は、第５の偏光板１０及び透過型ディスプレイ２１を透過してきた外部光１６と、透過型ディスプレイ２１の出力光１５とが入射する位置であって、当該外部光１６及び出力光１５を偏光して第２の偏光板５に入射させる位置に配置される。第１の偏光板４は、偏光透過軸を有しており、透過型ディスプレイ２１から出力された出力光１５を、その偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。また、第１の偏光板４は、第５の偏光板１０を透過した後に透過型ディスプレイ２１から出力された外部光１６を、その偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。例えば、図１１の場合では、第１の偏光板４の偏光透過軸の向きは９０度とされている。よって、第５の偏光板１０の偏光透過軸に対して９０度異なるため、第５の偏光板１０を透過した外部光１６は第１の偏光板４を透過できない。なお、第１の偏光板４は、液晶分子の特性により偏光透過軸の向きを可変とする液晶板であってもよい。第１の偏光板４を透過した出力光１５及び外部光１６は、第２の偏光板５へ出力される。
【００６９】
第２の偏光板５は、その面が、第１の偏光板４の面に略平行に対向し、ユーザの視線方向に対向する位置（ユーザの眼１３の前）に配置される。すなわち、第２の偏光板５は、第５の偏光板１０、透過型ディスプレイ２１、及び第１の偏光板４を透過してきた外部光１６と、透過型ディスプレイ２１の出力光１５とが入射する位置であって、当該外部光１６及び出力光１５を偏光してユーザの眼１３に入射させる位置に配置される。第２の偏光板５は、偏光透過軸を有しており、第１の偏光板４から出力された出力光１５を、その偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。また、第２の偏光板５は、第５の偏光板１０及び第１の偏光板４を透過した外部光１６を、その偏光透過軸の向きに平行な方向のみに振動する光へと偏光させる。例えば、図１１の場合では、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分は、偏光透過軸の向きが０度とされている。よって、第１の偏光板４を透過した出力光１５は第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過することができない。一方、第２の偏光板５のピンホール部１７は、偏光透過軸の向きが９０度とされている。よって、第１の偏光板４を透過した出力光１５は第２の偏光板５のピンホール部１７のみを透過することができる。なお、第２の偏光板５は、第一実施形態と同様、液晶分子の特性により偏光透過軸の向きを可変とする液晶板である。
【００７０】
次に、図１２を参照して、表示装置２０が備える各偏光板の偏光透過軸の向きに応じた使用パターンについて説明する。図１２は、図１１の各偏光板の偏光透過軸の向きに応じた表示装置の使用パターンを説明する図である。
【００７１】
図１２の（ａ）〜（ｄ）に示す表示装置２０の使用パターンは、第１実施形態と同様、制御部１２により切り替えられる。図１２の（ａ）は、外部光１６を遮蔽し、透過型ディスプレイ２１の画像のみを視認させる場合を示している。図１２の（ａ）に示すように、第５の偏光板１０及び第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分における偏光透過軸の向きは基準である０度であり、第１の偏光板４及び第２の偏光板５のピンホール部１７における偏光透過軸の向きは９０度である。
【００７２】
上述のように第５の偏光板１０と第１の偏光板４とは、偏光透過軸の向きが互いに９０度異なっている。このため、第５の偏光板１０を透過してきた外部光１６は、第１の偏光板４を透過することができない。また、第１の偏光板４と第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分とは、偏光透過軸の向きが互いに９０度異なっている。このため、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５は、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分を透過することができない。一方、第１の偏光板４と第２の偏光板５のピンホール部１７とは、偏光透過軸の向きが同じ９０度である。このため、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５は、更に第２の偏光板５のピンホール部１７を透過して、ユーザの眼１３に入射する。以上より、図１２の（ａ）に示す場合においては、外部光１６を遮蔽し、第２偏光板５のピンホール部１７においてピンホール状に出力光１５を透過させ、ユーザの眼１３に入射させることができる。その結果、ピンホール効果によりユーザは透過型ディスプレイ２１の画像のみを視認できる。
【００７３】
図１２の（ｂ）は、透過型ディスプレイ２１の出力光１５をオフにして、表示装置１を使用しない場合を示している。図１２の（ｂ）に示すように、第１の偏光板４、第２の偏光板５、及び第５の偏光板１０の偏光透過軸の向きはすべて同じである。このため、第５の偏光板１０を透過してきた外部光１６は、更に第１の偏光板４及び第２の偏光板５を透過し、ユーザの眼１３に入射する。このように、透過型ディスプレイ２１の出力光１５をオフにして、表示装置１を使用しない場合には、ユーザは単に外部光１６を視認することができる。
【００７４】
図１２の（ｃ）は、外部光１６を少し透過させ、外部光１６による画像に重畳させて出力光１５による画像を視認させる場合を示している。図１２の（ｃ）に示すように、第５の偏光板１０及び第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分における偏光透過軸の向きは０度より大きく９０度より小さい任意の角度であり、第１の偏光板４及び第２の偏光板５のピンホール部１７における偏光透過軸の向きは９０度である。
【００７５】
上述のように第５の偏光板１０と第１の偏光板４とは、偏光透過軸の向きが互いに異なっており、その角度差は０度より大きく９０度未満である。このため、第５の偏光板１０を透過した外部光１６は、第１の偏光板４により弱められた状態となる。また、第１の偏光板４と第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分とは、偏光透過軸の向きが互いに異なっており、その角度差は０度より大きく９０度未満である。このため、第１の偏光板４を透過した出力光１５は、第２の偏光板５のピンホール部１７以外の部分により弱められた状態となる。一方、第１の偏光板４と第２の偏光板５のピンホール部１７とは、偏光透過軸の向きが同じ９０度である。このため、第１の偏光板４を透過してきた出力光１５は、そのまま更に第２の偏光板５のピンホール部１７を透過して、ユーザの眼１３に入射する。なお、第５の偏光板１０の偏光透過軸の向きを調整することにより、外部光１６が第１の偏光板４を透過してくる度合い及び出力光１５がピンホール部１７以外の部分を透過してくる度合いを適宜変更することができる。以上より、図１２の（ｃ）に示す場合においては、第２偏光板５のピンホール部１７で出力光１５を透過させることによりピンホール効果を奏し、ユーザに出力光１５による画像を視認させることができる。また、弱められた状態の外部光１６を第２の偏光板５に透過させることにより、外部光１６により画像を薄暗い状態で視認させることができる。その結果、ユーザは薄暗い外部光１６による画像に重畳させて出力光１５による画像を視認できる。
【００７６】
図１２の（ｄ）は、図１２の（ｃ）の場合において、ピンホール状にされた出力光１５による画像の視認性を維持しつつ外部光１６による画像の視認性を向上させる場合を示している。図１２の（ｄ）に示すように、図４の（ｃ）の場合と異なるのは、第２の偏光板５におけるピンホール部１７の周辺部分１９においてのみ、偏光透過軸の向きを第１の偏光板４の偏光透過軸の向きに対して９０度異ならせている点である。
【００７７】
この場合、図１２の（ｃ）に示す場合と同様、第５の偏光板１０を透過してきた外部光１６は、第１の偏光板４により弱められた状態となる。一方、図１２の（ｃ）に示す場合と異なり、第１の偏光板４を透過した外部光１６は、第２の偏光板５におけるピンホール部１７の周辺部分１９を透過することができない。よって、図１２の（ｄ）に示す場合においては、ピンホール部１７の周辺部分１９では外部光１６を完全に遮蔽することができ、例えばピンホール部１７の周辺部分１９を除いた部分での外部光１６の透過度合いを上げたとしても、出力光１５のピンホール効果による画像の視認性を維持することが可能となる。
【００７８】
以上、本実施形態においても、上記実施形態と同様の効果、すなわち、よって、当該ピンホール状にされた出力光１５により、透過型ディスプレイ２１がユーザの眼１３に近接配置された場合でも、従来の複雑な光学系を必要とすることなく、透過型ディスプレイ２１に表示される画像をユーザに視認させることが可能となる。また、第２の偏光板５は液晶板であり、液晶板を制御する制御部１２を更に備えるため、上記実施形態と同様、例えばユーザの視線の位置や透過型ディスプレイ２１の画像情報などに基づいて、ピンホール部１７の位置、形状及び大きさを変化することが可能となる。
【００７９】
また、第５の偏光板１０により、透過型ディスプレイ２１に入射する外部光１６の振動方向を調整できる。この結果、ユーザに視認させる外部光１６の明るさを調整することができる。また、表示部として透過型ディスプレイ２１を用いているため、透過型ディスプレイ２１をユーザの眼１３の前に配置した場合でも、当該透過型ディスプレイ２１により遮蔽されることなく、外部光１６をユーザの眼１３に入射させることができる。よって、透過型ディスプレイ２１がユーザの眼１３の前に配置してもユーザの視界の邪魔になることなく、ユーザの眼１３の前に広がる景色等をユーザに視認させることができる。さらに、ユーザの眼１３の前に広がる景色等に重畳させて、透過型ディスプレイ２１に表示される画像をユーザに視認させることも可能となる。
【００８０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００８１】
例えば、ハーフミラー６自体が偏光透過軸を有していてもよい。また、各偏光板及びハーフミラー６は、板状部材に限られない。第１の実施形態においては、板状のハーフミラー６を用いたが、一例として図１３に示すように、キューブ型ハーフミラー３０を用いてもよい。なお、図示する例では、第１の偏光板４及び第３の偏光板７は、キューブ型ハーフミラー３０の側面に取り付けられている。ここで、図１３の（ａ）は、第４の偏光板８を用いない場合を示している。上記実施形態においては、第４の偏光板８を用いたが、外部光１６の透過度合いを制御しなくてよい場合には、設けなくてもよい。また、図１３の（ｂ）は、キューブ型ハーフミラー３０の側面に取り付けられた第３の偏光板７上に更に第４の偏光板８を取り付けることにより、外部光１６の透過度合いを調整できるようにしたものである。
【００８２】
また、本発明に係る各偏光板は、偏光フィルム等により構成されていてもよい。また、上記実施形態では、第２の偏光板５は表示装置１が眼鏡３に取り付けられた状態で眼鏡３のレンズ部３ｂ前に配置されているとしたが、ユーザの眼１３の前に配置されている限り、これに限られない。例えば、第２の偏光板５がコンタクトレンズ等に埋め込まれているとしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態においては、表示装置２０が眼鏡３に取り付けられている状態を示したが、一例として図１４に示すように、表示装置２０の透過型ディスプレイ２１は、いわゆるウェアラブル・コンピューティング端末であるスマートウォッチ３１用のディスプレイとして使用できるものであってもよい。この場合、スマートウォッチ３１に取り付けられている透過型ディスプレイ２１を取り外し、第２の偏光板５と共に眼鏡３に取り付けることにより、本発明に係る表示装置２０を構成することができる。
【００８４】
また、ピンホール部１７は、第２の偏光板４を透過してきた出力光を透過させるための偏光透過軸を有している場合に限られず、第２の偏光板５に開口された偏光透過軸を有さない単なる孔であってもよい。この場合には、例えばディスプレイ２の面を第２の偏光板５の面に平行に対向させて、外部光１６がディスプレイ２に遮られてピンホール部１７を透過しないような配置構成とすることがより好ましい。
【００８５】
また、上記実施形態においては、制御部１２や視線検出部１４を用いたが、必ずしも用いなくてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１，２０…表示装置、２…ディスプレイ（表示部）、４…第１の偏光板、５…第２の偏光板、６…ハーフミラー、７…第３の偏光板、８…第４の偏光板、１０…第５の偏光板、１２…制御部、１４…視線検出部、１５…出力光、１６…外部光、１７…ピンホール部、２１…透過型ディスプレイ（表示部）。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図１０】
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【図１４】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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