(57)【要約】【課題】既存の携帯端末に取り付けて反射部材による虚像拡大表示を実現できると共に各種センサによる物理情報の検出が可能なアタッチメント及び表示システム等の提供。【解決手段】携帯端末１０に取り付けられるアタッチメントは、携帯端末１０を取り付ける取り付け部４０と、携帯端末１０の表示部２０の表示画像の画像光を反射して、表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる反射部材５０と、表示部２０の表示画像を生成するために用いられる物理情報を検出するセンサ３０を含む。【選択図】  図４
2014107725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末に取り付けられるアタッチメントであって、
前記携帯端末を取り付ける取り付け部と、
前記携帯端末の表示部の表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる反射部材と、
前記表示部の前記表示画像を生成するために用いられる物理情報を検出するセンサと、
を含むことを特徴とするアタッチメント。
【請求項２】
請求項１において、
前記センサは、前記使用者の視点から前記反射部材へと向かう方向を視線方向とする前記使用者の視野範囲での前記物理情報を検出するセンサであり、
前記反射部材は、
前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項３】
請求項２において、
前記センサは、光を検出する光電変換素子であり、
前記反射部材は、
前記視野範囲での前記光電変換素子による光の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項４】
請求項３において、
前記光電変換素子は、赤外線を検出する赤外線センサであり、
前記反射部材は、
前記視野範囲での前記赤外線センサによる赤外線の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項５】
請求項２において、
前記センサは、前記視野範囲での環境情報を検出する環境検出センサであり、
前記反射部材は、
前記視野範囲での前記環境検出センサによる前記環境情報の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項６】
請求項５において、
前記環境検出センサは、放射線を検出する放射線センサであり、
前記反射部材は、
前記視野範囲での前記放射線センサによる放射線の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかにおいて、
前記センサは、前記取り付け部において、前記視野範囲での前記物理情報を検出可能な位置に設けられることを特徴とするアタッチメント。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれかにおいて、
前記反射部材は、光の一部を反射し、一部を透過して、前記表示部の前記表示画像を外界視界に重畳して表示させる半透過光学素子であり、
前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された前記表示画像が、前記半透過光学素子により、前記視野範囲の前記外界視界に対して重畳して表示されることを特徴とするアタッチメント。
【請求項９】
請求項２乃至７のいずれかにおいて、
前記携帯端末は撮像部を有し、
前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された画像が、前記携帯端末の前記撮像部の撮像画像に対してビデオシースルー表示されることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１０】
請求項９において、
前記携帯端末の前記撮像部の光軸方向を、前記視野範囲の方向に偏向する偏向部材を有し、
前記携帯端末の前記撮像部は、前記偏向部材により前記光軸方向が偏向されることで、前記視野範囲での前記撮像画像を撮像し、
前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された画像が、前記撮像部の前記視野範囲での前記撮像画像に対してビデオシースルー表示されることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記偏向部材は偏向用反射部材であり、
前記携帯端末の前記撮像部は、前記偏向用反射部材で１回反射された画像光により前記撮像画像を撮像し、
前記撮像画像に基づき前記表示部に表示される前記表示画像の画像光は、前記反射部材により１回反射されて前記使用者側に投影されることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１２】
請求項１において、
前記センサは、前記使用者又は前記使用者の周囲環境に関する情報である使用者情報を検出するセンサであり、
前記反射部材は、
前記使用者情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記センサは、前記使用者の発する音声又は前記使用者の周囲の環境音を検出するマイクロフォンであり、
前記反射部材は、
前記マイクロフォンで検出された音の情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記センサは、前記使用者の発する匂い又は前記使用者の周囲の匂いを検出する匂いセンサであり、
前記反射部材は、
前記匂いセンサで検出された匂いの情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１５】
請求項１２において、
前記センサは、前記使用者の動きを検出するモーションセンサであり、
前記反射部材は、
前記モーションセンサで検出された前記使用者の動きの情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記表示部の前記表示画像は、前記モーションセンサにより検出された前記動き情報に基づき補正され、
前記反射部材は、
補正後の前記表示画像の画像光を反射して、補正後の前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれかにおいて、
前記センサは、前記取り付け部において、前記使用者情報を検出可能な位置に設けられることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかにおいて、
前記取り付け部と前記反射部材を接続する接続部を含み、
前記反射部材は、前記接続部を介して前記取り付け部に回動自在に取り付けられることを特徴とするアタッチメント。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかにおいて、
前記反射部材は、光の一部を反射し、一部を透過して、前記表示部の表示画像を外界視界に重畳して表示させる半透過光学素子であることを特徴とするアタッチメント。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記半透過光学素子は、
前記携帯端末の前記表示部からの画像光が前記外界視界側に漏れるのを抑止する漏れ光抑止部を有することを特徴とするアタッチメント。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記半透過光学素子は、
偏光フィルムと、
前記偏光フィルムに対して、前記携帯端末の前記表示部側に設けられたハーフミラーと、
を有することを特徴とするアタッチメント。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれかにおいて、
前記反射部材と前記携帯端末の前記表示部との間に設けられ、前記表示部からの画像光の光学補正を行う補正光学素子を含むことを特徴とするアタッチメント。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記取り付け部と前記反射部材及び前記補正光学素子を接続する接続部を含み、
前記反射部材及び前記補正光学素子は、前記接続部を介して前記取り付け部に回動自在に取り付けられることを特徴とするアタッチメント。
【請求項２４】
請求項１において、
前記反射部材として、
前記取り付け部と第１の接続部を介して接続されるハーフミラーと、
前記ハーフミラーと第２の接続部を介して接続される凹面鏡とが設けられることを特徴とするアタッチメント。
【請求項２５】
請求項１において、
前記センサは、光電変換素子、赤外線センサ、放射線センサ、マイクロフォン、匂いセンサ、又はモーションセンサであることを特徴とするアタッチメント。
【請求項２６】
請求項１又は２５において、
前記反射部材は、反射鏡、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、又はホログラム素子であることを特徴とするアタッチメント。
【請求項２７】
請求項１、２５又は２６のいずれかにおいて、
前記反射部材の面形状は、回転非対称面又は自由曲面であることを特徴とするアタッチメント。
【請求項２８】
請求項１乃至２７のいずれかに記載のアタッチメントと、
前記携帯端末と、
を含み、
前記携帯端末の前記表示部は、
前記アタッチメントの前記センサで検出された前記物理情報に基づき生成された前記表示画像を表示し、
前記アタッチメントの前記反射部材は、
前記表示部の前記表示画像を、前記使用者に拡大した虚像として観察させることを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアタッチメント及び表示システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯端末の表示画像を、反射部材を利用して拡大して表示する技術が知られている。このような技術として、例えば特許文献１、２、６に開示される従来技術がある。この従来技術によれば、携帯端末の表示画像を拡大した虚像として直接観察できるニアアイディスプレイを実現できる。
【０００３】
また、携帯端末の表示画像を投影して補助スクリーン上に画像を拡大表示する技術が特許文献３に開示されている。また、携帯端末を用いて、実写画像とＣＧ画像を組み合わせて表示する技術が特許文献４に開示されている。更に、両面表示パネルからの光を制御可能な光制御パネルを一方の画面側に近接して配置することで、表示画面を通して背景が透けて見えることを防止する技術が特許文献５に開示されている。
【０００４】
一方、近年の携帯電話、スマートフォン、或いはＰＤＡなどの携帯端末では、その性能の向上により、拡張現実や人工現実などの画像を容易に表示させることができるデバイスが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４８６１８号公報
【特許文献２】特開２００６−１２００４５号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／００４５５６９号明細書
【特許文献４】特開２００６−１０５６４０号公報
【特許文献５】特開２００６−２６７２１３号公報
【特許文献６】特表２００４−５３４９６３号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２、６の従来技術では、専用に設計された携帯端末によって拡大投影が実現されている。このため、使用者が拡大表示を必要としない場合においても、光学素子や位置調整のための部材や機構が携帯端末に付属していることとなり、携帯端末の装置が大型化して使いづらくなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３の従来技術では、大型の補助スクリーンが必要であり、特許文献４の従来技術では、表示画面上で実写画像とＣＧ画像を重ね合わせているだけで拡大投影しているものではない。また、特許文献５は表示素子の表示方法に関する技術である。
【０００８】
また、携帯端末には通信機能の他にも、カメラ等が設けられているものがあるが、一般的に、カメラ以外に、物理量や現象を検出するニーズに対するセンサが設けられているものはない。
【０００９】
本発明の幾つかの態様によれば、既存の携帯端末に取り付けて反射部材による虚像拡大表示を実現できると共に各種センサによる物理情報の検出が可能なアタッチメント及び表示システム等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、携帯端末に取り付けられるアタッチメントであって、前記携帯端末を取り付ける取り付け部と、前記携帯端末の表示部の表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる反射部材と、前記表示部の前記表示画像を生成するために用いられる物理情報を検出するセンサと、を含むアタッチメントに関係する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、取り付け部により携帯端末が取り付けられると共に、センサにより物理情報が検出される。そして、検出された物理情報を用いて生成された表示画像が携帯端末の表示部に表示され、その表示画像の画像光が反射部材により反射される。これにより、使用者は、表示画像を拡大した虚像として観察できるようになる。従って、既存の携帯端末に取り付けて反射部材による虚像拡大表示を実現できると共に各種センサによる物理情報の検出が可能なアタッチメントの提供が可能になる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記センサは、前記使用者の視点から前記反射部材へと向かう方向を視線方向とする前記使用者の視野範囲での前記物理情報を検出するセンサであり、前記反射部材は、前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００１３】
このようにすれば、使用者の視点から反射部材へと向かう方向を視線方向とする視野範囲での物理情報が、センサにより検出される。そして、検出された物理情報に基づく表示画像の画像光が反射部材により反射されて、虚像が形成される。これにより使用者は、その視野範囲での物理情報に基づく画像を観察することが可能になる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記センサは、光を検出する光電変換素子であり、前記反射部材は、前記視野範囲での前記光電変換素子による光の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００１５】
このようにすれば、使用者の視野範囲での光が光電変換素子により検出され、光の検出結果に基づく表示画像の画像光が反射部材により反射される。これにより使用者は、その視野範囲での光の検出結果に基づく画像を観察することが可能になる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記光電変換素子は、赤外線を検出する赤外線センサであり、前記反射部材は、前記視野範囲での前記赤外線センサによる赤外線の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００１７】
このようにすれば、使用者は、その視野範囲での赤外線の検出結果に基づく画像を観察できるようになる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記センサは、前記視野範囲での環境情報を検出する環境検出センサであり、前記反射部材は、前記視野範囲での前記環境検出センサによる前記環境情報の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００１９】
このようにすれば、使用者の視野範囲での環境情報が環境検出センサにより検出され、使用者は、その視野範囲での環境情報の検出結果に基づく画像を観察できるようになる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記環境検出センサは、放射線を検出する放射線センサであり、前記反射部材は、前記視野範囲での前記放射線センサによる放射線の検出結果に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００２１】
このようにすれば、使用者は、その視野範囲での放射線の検出結果に基づく画像を観察できるようになる。
【００２２】
また本発明の一態様では、前記センサは、前記取り付け部において、前記視野範囲での前記物理情報を検出可能な位置に設けられてもよい。
【００２３】
このようにすれば、取り付け部に設けられたセンサにより視野範囲での物理情報を検出し、検出された物理情報に基づく画像を使用者に呈示できるようになる。
【００２４】
また本発明の一態様では、前記反射部材は、光の一部を反射し、一部を透過して、前記表示部の前記表示画像を外界視界に重畳して表示させる半透過光学素子であり、前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された前記表示画像が、前記半透過光学素子により、前記視野範囲の前記外界視界に対して重畳して表示されてもよい。
【００２５】
このようにすれば、使用者は、視野範囲での外界視界に対して、その視野範囲での物理情報に基づく画像が、シースルーで観察できるようになる。
【００２６】
また本発明の一態様では、前記携帯端末は撮像部を有し、前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された画像が、前記携帯端末の前記撮像部の撮像画像に対してビデオシースルー表示されて、重畳した画像として観察されてもよい。
【００２７】
このようにすれば、使用者は、携帯端末の撮像部で撮像された画像と、視野範囲での物理情報に基づく画像とを、ビデオシースルーで観察できるようになる。
【００２８】
また本発明の一態様では、前記携帯端末の前記撮像部の光軸方向を、前記視野範囲の方向に偏向する偏向部材を有し、前記携帯端末の前記撮像部は、前記偏向部材により前記光軸方向が偏向されることで、前記視野範囲での前記撮像画像を撮像し、前記視野範囲での前記物理情報に基づき生成された画像が、前記撮像部の前記視野範囲での前記撮像画像に対してビデオシースルー表示されてもよい。
【００２９】
このようにすれば、偏向部材により、携帯端末の撮像部の光軸方向を偏向できるため、既存の携帯端末に取り付けた状態で、撮像部の光軸方向を適正な方向に偏向できるアタッチメントの提供が可能になる。そして使用者は、偏向部材により光軸方向が偏光された撮像部により撮像された画像と、視野範囲での物理情報に基づく画像とを、ビデオシースルーで観察できるようになる。
【００３０】
なお、偏向部材は、例えば外界視界からの入射光を撮像部側に反射させる反射部材であり、この場合の反射部材は、例えばプリズム等の、入射光を偶数回反射させる部材であってもよい。また撮像部は、携帯端末の表示部が設けられる面の背面に設けられ、偏向部材は、取り付け部の携帯端末取り付け面の背面に設けられてもよい。また偏向部材は、例えば携帯端末の撮像部の光軸方向を、携帯端末の使用者の正面方向側へ偏向するものである。また反射部材により使用者により観察される表示部の虚像の観察光軸方向と、偏向部材により偏向された撮像部の光軸方向は、例えば略一致していることが望ましい。
【００３１】
また本発明の一態様では、前記偏向部材は偏向用反射部材であり、前記携帯端末の前記撮像部は、前記偏向用反射部材で１回反射された画像光により前記撮像画像を撮像し、前記撮像画像に基づき前記表示部に表示される前記表示画像の画像光は、前記反射部材により１回反射されて前記使用者側に投影されてもよい。
【００３２】
このように、偏向用反射部材での１回反射で撮像画像が撮像されると、その撮像画像は鏡像として撮像され、その撮像画像に基づく表示画像（物理情報に基づく画像が撮像画像にビデオシースルー表示された表示画像）は、鏡像して表示部に表示される。この点、本発明の一態様では、鏡像であるその表示画像の画像光は、反射部材により１回反射されて使用者側（使用者の視点）に投影される。従って、画像反転を行わなくても、使用者は、正立像として画像を観察できるようになる。
【００３３】
また本発明の一態様では、前記センサは、前記使用者又は前記使用者の周囲環境に関する情報である使用者情報を検出するセンサであり、前記反射部材は、前記使用者情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００３４】
このようにすれば、使用者自身や使用者の周囲環境の情報である使用者情報が、センサにより検出され、使用者は、使用者情報に基づく画像を観察できるようになる。
【００３５】
また本発明の一態様では、前記センサは、前記使用者の発する音声又は前記使用者の周囲の環境音を検出するマイクロフォンであり、前記反射部材は、  前記マイクロフォンで検出された音の情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００３６】
このようにすれば、使用者の音声や周囲の環境音などの音がマイクロフォンにより検出され、使用者は、検出された音の情報に基づく画像を観察できるようになる。
【００３７】
また本発明では、前記センサは、前記使用者の発する匂い又は前記使用者の周囲の匂いを検出する匂いセンサであり、前記反射部材は、前記匂いセンサで検出された匂いの情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００３８】
このようにすれば、使用者の発する匂いや周囲の匂いが匂いセンサにより検出され、使用者は、検出された匂いの情報に基づく画像を観察できるようになる。
【００３９】
また本発明の一態様では、前記センサは、前記使用者の動きを検出するモーションセンサであり、前記反射部材は、前記モーションセンサで検出された前記使用者の動きの情報に基づき生成された前記表示画像の画像光を反射して、前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００４０】
このようにすれば、モーションセンサにより検出された動きの情報を反映させた画像の虚像を形成し、使用者に観察させることが可能になる。
【００４１】
また本発明の一態様では、前記表示部の前記表示画像は、前記モーションセンサにより検出された前記動き情報に基づき補正され、前記反射部材は、補正後の前記表示画像の画像光を反射して、補正後の前記表示画像を前記使用者に拡大した虚像として観察させてもよい。
【００４２】
このようにすれば、モーションセンサにより検出された動きの情報に基づいて表示画像の補正を行い、補正後の表示画像を、拡大された虚像として使用者に呈示できる。
【００４３】
また本発明の一態様では、前記センサは、前記取り付け部において、前記使用者情報を検出可能な位置に設けられてもよい。
【００４４】
このようにすれば、使用者自身の情報や使用者の周囲環境の情報をセンサにより効率的に検出し、検出結果に基づく画像を使用者に呈示できるようになる。
【００４５】
また本発明の一態様では、前記取り付け部と前記反射部材を接続する接続部を含み、前記反射部材は、前記接続部を介して前記取り付け部に回動自在に取り付けられてもよい。
【００４６】
このようにすれば、例えば反射部材による虚像拡大表示を行わない場合に、反射部材を折り畳んでコンパクトに収納することが可能になる。
【００４７】
また本発明の一態様では、前記反射部材は、光の一部を反射し、一部を透過して、前記表示部の表示画像を外界視界に重畳して表示させる半透過光学素子であってもよい。
【００４８】
このようにすれば、アタッチメントを既存の携帯端末に取り付けて半透過光学素子による重畳表示を実現できるようになる。
【００４９】
また本発明の一態様では、前記半透過光学素子は、前記携帯端末の前記表示部からの画像光が前記外界視界側に漏れるのを抑止する漏れ光抑止部を有してもよい。
【００５０】
このようにすれば、携帯端末の表示部からの画像光が、半透過光学素子を介して外界視界側に漏れて他人に見られてしまう事態等を抑止できる。
【００５１】
また本発明の一態様では、前記半透過光学素子は、偏光フィルムと、前記偏光フィルムに対して、前記携帯端末の前記表示部側に設けられたハーフミラーと、を有してもよい。
【００５２】
このようにすれば、ハーフミラーにより、携帯端末の表示部の画像を外界視界に重畳させることが可能になると共に、偏向フィルムにより、表示部からの画像光が半透過光学素子を介して外界視界側に漏れるのを抑止できるようになる。
【００５３】
また本発明の一態様では、前記反射部材と前記携帯端末の前記表示部との間に設けられ、前記表示部からの画像光の光学補正を行う補正光学素子を含んでもよい。
【００５４】
このようにすれば、補正光学素子により、表示部からの画像光に対して光学補正を行うことが可能になり、携帯端末の表示部の画像の虚像を形成して使用者に観察させる場合に、適正な表示が可能になる。
【００５５】
また本発明の一態様では、前記取り付け部と前記反射部材及び前記補正光学素子を接続する接続部を含み、前記反射部材及び前記補正光学素子は、前記接続部を介して前記取り付け部に回動自在に取り付けられてもよい。
【００５６】
このようにすれば、反射部材による虚像拡大表示を行う場合には、接続部での回動により、表示部の表示面を覆うように補正光学素子を配置することが可能になる。一方、このような虚像拡大表示を行わずに、使用者が携帯端末の表示部を直視する使用状況の場合には、接続部での回動により、補正光学素子を反射部材側に回転させることなどが可能になる。
【００５７】
また本発明の一態様では、前記反射部材として、前記取り付け部と第１の接続部を介して接続されるハーフミラーと、前記ハーフミラーと第２の接続部を介して接続される凹面鏡とが設けられてもよい。
【００５８】
このようにすれば、ハーフミラーと凹面鏡を組み合わせることで、携帯端末の表示画像の虚像を形成して使用者に観察させることが可能になる。また、第１、第２の接続部を設けることで、このようにハーフミラーと凹面鏡を別々に設けた場合にも、コンパクトに折り畳んだ収納が可能になる。
【００５９】
また本発明の一態様では、前記センサは、光電変換素子、赤外線センサ、放射線センサ、マイクロフォン、匂いセンサ、又はモーションセンサであってもよい。
【００６０】
但し、本発明の一態様で用いられるセンサは、これらの光電変換素子等には限定されず、種々のセンサを用いることができる。
【００６１】
また本発明の一態様では、前記反射部材は、反射鏡、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、又はホログラム素子であってもよい。
【００６２】
このような、反射鏡、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ又はホログラム素子を用いれば、携帯端末の表示画像の虚像を形成して使用者に観察させる表示を適正に行うことが可能になる。
【００６３】
また本発明の一態様では、前記反射部材の面形状は、回転非対称面又は自由曲面であってもよい。
【００６４】
このようにすれば、携帯端末の表示部に対して反射部材が偏心した位置関係になることで発生する偏心収差を、適正に補正できるようになる。
【００６５】
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載のアタッチメントと、前記携帯端末と、を含み、前記携帯端末の前記表示部は、前記アタッチメントの前記センサで検出された前記物理情報に基づき生成された前記表示画像を表示し、前記アタッチメントの前記反射部材は、前記表示部の前記表示画像を、前記使用者に拡大した虚像として観察させる表示システムに関係する。
【００６６】
このようにすれば、アタッチメントに設けられたセンサにより物理情報を検出し、検出された物理情報に基づく画像を表示部に表示して、反射部材による虚像拡大表示を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態のアタッチメントの斜視図。
【図２】本実施形態のアタッチメントの側面図。
【図３】観察状態での光路を示した図。
【図４】視野範囲の物理情報に基づく画像を表示する手法の説明図。
【図５】視野範囲の物理情報に基づく画像を表示する手法の説明図。
【図６】赤外線センサを用いる手法の説明図。
【図７】放射線センサを用いる手法の説明図。
【図８】携帯端末の撮像部の光軸の偏向部材を設ける手法の説明図。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）はインカメラ搭載の携帯端末への適用例を示す図。
【図１０】使用者情報を検出するセンサを用いる手法の説明図。
【図１１】マイクロフォンを用いる手法の説明図。
【図１２】匂いセンサを用いる手法の説明図。
【図１３】モーションセンサを用いる手法の説明図。
【図１４】表示部が液晶表示パネルである場合の漏れ光の抑止手法の説明図。
【図１５】表示部が有機ＥＬパネルである場合の漏れ光の抑止手法の説明図。
【図１６】補正光学素子を設ける手法の説明図。
【図１７】補正光学素子を設ける手法の説明図。
【図１８】補正光学素子としてプリズムシートを用いる手法の説明図。
【図１９】図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）は補正光学素子として収差補正光学素子を用いる手法の説明図。
【図２０】本実施形態のアタッチメントの第１の変形例。
【図２１】第１の変形例の収納時の様子を示す図。
【図２２】平面形状の反射部材を用いたアタッチメントの第２の変形例。
【図２３】反射部材として、フレネルミラーを平板内に埋め込んだ素子を用いた例。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００６９】
１．アタッチメントの構成
図１に本実施形態のアタッチメントの斜視図を示し、図２にアタッチメントの側面図を示す。
【００７０】
本実施形態のアタッチメントは携帯端末１０に取り付けられて使用されるものであり、取り付け部４０と反射部材５０を有する。また接続部８０を有する。そしてアタッチメントと携帯端末１０とにより本実施形態の表示システムが実現される。なお本実施形態のアタッチメントは図１、図２の構成・構造に限定されず、これらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７１】
取り付け部（装着部）４０は、携帯端末１０を取り付けるための部材である。携帯端末１０は、例えば携帯電話、スマートフォン、或いはＰＤＡなどの情報端末であり、例えば表示部２０、操作部２２などを有する。また携帯端末１０は、図示しない処理部、記憶部、通信部などを有する。処理部は、携帯端末全体の制御や、表示部２０に表示される画像の生成処理などを行う。記憶部は、処理部のワーク領域等となるものであり、画像データ等の各種データを記憶する。通信部はネットワークを介した通信処理を行う。
【００７２】
反射部材５０は、携帯端末１０の表示部２０に表示される表示画像を、使用者に拡大した虚像として観察させる部材（素子）である。即ち、反射部材５０が、表示部２０の表示画像の画像光（映像光）を反射することで、使用者は、表示画像を拡大した虚像として観察できるようになる。
【００７３】
接続部８０は、取り付け部４０と反射部材５０を接続する部材である。反射部材５０は、この接続部８０を介して取り付け部４０に回動自在に取り付けられる。この接続部８０は例えばヒンジ等により実現できる。このような接続部８０を設けることで、図２に示すように反射部材５０を取り付け部４０側（携帯端末側）に折りたたむことが可能になる。従って、本実施形態のアタッチメントを携帯端末１０に取り付けた状態においても、反射部材５０をコンパクトに収納することが可能になる。
【００７４】
センサ３０は、物理情報を検出するものである。物理情報は、外界の光や音や環境の情報や、使用者の動き等の情報などである。具体的にはセンサ３０は、例えば表示部２０の表示画像を生成するために用いられる物理情報を検出する。このセンサ３０は、アタッチメントのどの部分に設けられてもかまわないが、携帯端末１０とアタッチメントを利用して観察する場合に邪魔にならないことや、収納時の携帯性等を考慮した場所に配置される。具体的にはセンサ３０は、取り付け部４０（取り付け部内部）に配置されることが望ましい。
【００７５】
このように本実施形態のアタッチメントは、取り付け部４０と反射部材５０を有している。従って、取り付け部４０によって携帯端末１０を固定することが可能になる。また、取り付け状態において、反射部材５０を介すことで、使用者は、携帯端末１０の表示画像を拡大した虚像として観察することが可能になる。
【００７６】
図３は、観察状態での光路を示した図である。携帯端末１０の表示部２０から射出された画像光（映像光）は、反射部材５０で反射する。そして、反射された画像光が、使用者（観察者）の眼球に入射することで、表示部２０の表示画像が使用者の前方に虚像として観察されるようになる。反射部材５０としては、例えば、光の一部を反射し、一部を透過する半透過光学素子（例えば半透過型の凹面鏡）を用いることができる。このような半透過光学素子を用いることで、表示部２０の表示画像を外界視界に重畳して表示できるため、使用者は、表示画像の虚像と共に外界についても同時に観察できるようになる。但し、反射部材５０として、半透過ではない反射鏡（反射凹面鏡等）を用いてもよい。
【００７７】
図４は、反射部材５０として半透過光学素子を用いた場合の光路を示した図である。図４のＡ１に示すように、携帯端末１０の表示部２０からの画像光は、反射部材５０により反射されて、使用者の眼に入射される。この際、表示部２０の画像（映像）は左右が反転した画像として観察されるため、携帯端末１０の表示部２０においてあらかじめ左右反転させた画像を表示させる。
【００７８】
また、Ａ２に示すように外界視界からの入射光は、半透過光学素子である反射部材５０を透過して使用者の眼に入射される。これにより、使用者は、Ａ３に示すように外界視界と表示画像の虚像を重畳して観察することが可能になる。具体的には後述する図７等に示すように、携帯端末１０の表示画像と外界画像が重畳された画像を見ることができ、いわゆるＡＲ（Augmented Reality）と呼ばれる拡張現実等が可能になる。
【００７９】
なお、反射部材５０としては、反射鏡（凹面鏡等）、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ又はホログラム素子などを利用できる。ホログラム素子を用いた場合には、凹面形状である必要は無く、平板形状で正の屈折力を持たせることが可能になる。
【００８０】
また、本実施形態のアタッチメントの構成・構造としては種々の変形実施が可能である。例えば、携帯端末１０の一方の端部に取り付ける構造のアタッチメントであってもよい。即ち図１〜図４では、携帯端末１０を全体を覆うように取り付け部４０が設けられているが、撮像部１００側の一部の領域だけを覆うように取り付け部４０を設けてもよい。このような構造にすれば、アタッチメントをコンパクトな形状にできるため、アタッチメントを取り付けた状態での全体の大きさもコンパクトな形状にできる。
【００８１】
２．センサ
以上のように、本実施形態のアタッチメントによれば、取り付け部４０により携帯端末１０が取り付けられ、取り付けられた携帯端末１０の表示部の表示画像が、反射部材５０により、使用者に拡大された虚像として呈示されるようになる。従って、既存の携帯端末１０に取り付けて反射部材５０による拡大表示を実現できるアタッチメントの提供が可能になる。
【００８２】
更に本実施形態のアタッチメントでは、センサ３０が設けられ、このセンサ３０により、物理情報が検出される。そして、既存の携帯端末１０にアタッチメントを取り付けた状態で、センサ３０により検出した物理情報を携帯端末１０に送ることができる。従って、検出された物理情報に基づく表示画像を携帯端末１０の表示部２０に表示し、その表示画像の画像光を反射部材５０により反射することで、使用者は、物理情報に基づく表示画像を、拡大した虚像として観察できるようになる。
【００８３】
ここで、センサ３０としては、光電変換素子、赤外線センサ、放射線センサ、マイクロフォン（音センサ）、匂いセンサ、或いはモーションセンサなどを用いることができる。なお本実施形態のセンサ３０は、これらに限定されるものではない。
【００８４】
光電変換素子は、光を電気エネルギーに変換する素子や電気エネルギーを光に変換する素子である。前者として代表的なものとしては、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳセンサ（相補型金属酸化膜半導体）などの撮像素子や、フォトダイオード（ＰＤ）や太陽電池などがある。また、後者として代表的なものとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）などがある。例えばＬＥＤやＬＤなどの照明素子をアタッチメントに配備することで、撮像素子等で撮像する際の照明として用いることができる。また、目印をつける目的のポインターとして用いることができる。また、フォトダイオードを配備すれば、光を検出することができるため、照度を計ることなどが可能になる。また、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を配備すれば、例えば図４において、使用者の視点から反射部材５０へと向かう方向を視線方向ＤＬとする視野範囲での画像を撮像して、使用者に虚像として呈示できるようになる。
【００８５】
またセンサ３０としては、光電変換素子（撮像素子）の１つとして、赤外線を検出する赤外線センサを用いることができる。一般に、可視光の赤より長波長の光を赤外線と呼び、人間には見えない光であるが、赤外線センサを用いれば、暗闇でも対象物を見ることが可能になる。波長が０．７５〜１．４μｍ程度の近赤外光線センサを用いる場合には、近赤外光を照射しなければセンシングできない。その場合には、アタッチメント内に近赤外光を照射できる光源を配備すればよい。一方、近赤外光線センサより長波長（例えば７〜１５μｍ）に感受率を持つ遠赤外線センサを用いる場合には、動物などの体温をセンシングするため、別に光源を用意する必要はない。これらの赤外線センサでセンシングした画像を、携帯端末１０の表示部２０に表示し、それをアタッチメントに装備された反射部材５０で反射して観察すると、後述する図６に示すように、暗闇の中であっても拡大した外界像として認識できるようになる。
【００８６】
またセンサ３０として、放射線を検出する放射線センサを用いることができる。放射線は人間の五感では感じることができないため、放射線測定のための測定器を用いて検出や測定を行うことで、生活環境にある放射線である環境放射線を検知することが可能となる。放射線センサとしては、ガイガーミュラー計数管、シンチレーション検出器、半導体検出器などがある。近年では、空間中の放射線の濃度分布を２次元画像として表示するセンシング手法も開発されており、それを用いると、携帯端末１０の表示部２０上に放射線量分布を表示することができる。
【００８７】
またセンサ３０として、マイクロフォンを用いることができる。マイクロフォンを用いれば、使用者の音声を検出できる。或いは、マイクロフォンにより、使用者の音声以外の環境音を検出することで、使用している場所の指定、行動の特定、状況把握などの判断に利用することが可能になる。
【００８８】
またセンサ３０として、匂いを検出する匂いセンサを用いることができる。人間は、意識的に特定の匂いを発することはできない。匂いを媒介したヒューマン・マシン・インタフェースでは，人間のありのままの状態を機器に知らせる。人間が発する匂いを通じて情報を得て、匂いセンサによって病気を判定することが可能になる。例えば、二酸化炭素の濃度を検知して、胃炎や胃潰瘍の原因とされているピロリ菌の存在を半導体ガス・センサで測定する装置がある。
【００８９】
またセンサ３０として、動きを検出するモーションセンサを用いることができる。モーションセンサとしては、ジャイロセンサや加速度センサなどがある。ジャイロセンサによれば、角速度を検出できるため、使用者の動きや運動量を計測できる。さらに、携帯端末１０の処理部（ＣＰＵ）で積分演算処理を行うことで、角度の検出が可能になる。また、外的要因による振動を検知し、携帯端末１０の処理部で正しい姿勢（状態）に補正することもできるため、携帯端末１０に表示している画像のブレ補正等にも利用することが可能となる。
【００９０】
本実施形態ではセンサ３０が検出した物理情報は、アタッチメントから携帯端末１０に転送される。具体的には、図３では、アタッチメントの例えば取り付け部４０に、センサ３０を携帯端末に電気的に接続するためのコネクタ２４が設けられている。そしてセンサ３０が検出した物理情報の信号（センサ検出信号）は、センサ５０からコネクタ２４を介して携帯端末１０に入力される。なお、物理情報は有線で転送してもよいし、無線で転送することも可能である。
【００９１】
このようにして携帯端末１０に転送された物理情報（センサ検出情報）は、例えば携帯端末１０が有する処理部（ＣＰＵ）で処理されて、物理情報に基づく画像が生成される。なお、携帯端末１０からネットワークを介して、外部の情報処理システム（クラウドコンピューティング等）に物理情報のデータを転送して、外部でデータを蓄積したり、外部でデータ処理を行って、更にそのデータを呼びだすようにすることも可能である。
【００９２】
以上のように本実施形態のアタッチメントによれば、取り付け部により携帯端末が取り付けられ、取り付けられた携帯端末の表示部に表示される画像が、反射部材により、使用者に拡大された虚像として呈示されるようになる。従って、既存の携帯端末に取り付けて反射部材による拡大表示を実現できるアタッチメントの提供が可能になる。また本実施形態によれば、センサにより物理情報を検出することができる。そして、既存の携帯端末に取り付けた状態で、センサにより検出した物理情報のデータを携帯端末に送り、携帯端末の表示部に表示できるアタッチメントの提供が可能になる。
【００９３】
２．１  光電変換素子、環境センサ
次に、アタッチメントに設けられたセンサ３０を用いる本実施形態の手法の具体例について詳細に説明する。
【００９４】
例えば図４、図５に示すように、アタッチメントに設けられるセンサ３０は、使用者の視点から反射部材５０へと向かう方向を視線方向ＤＬとする使用者の視野範囲ＲＦＶでの物理情報を検出する。例えばセンサ３０は、取り付け部４０において、視野範囲ＲＦＶでの物理情報を検出可能な位置に設けられている。図４、図５を例にとれば、取り付け部４０の両端部のうち、反射部材５０の接続部８０に近い方の端部（図面で上側の端部）にセンサ３０が設けられている。そしてセンサ３０の検出範囲が視野範囲ＲＦＶとなるようにセンサ３０が設置される。センサ３０が撮像素子である場合には、撮像素子の撮像の光軸の方向が、視野範囲ＲＦＶの方に向くように、撮像素子であるセンサ３０がアタッチメントに設置される。
【００９５】
そして反射部材５０は、視野範囲ＲＦＶでの物理情報に基づき生成された表示画像の画像光を反射して、表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる。即ち図５に示すように使用者が、アタッチメントが取り付けられた携帯端末１０を手に持ち、その視線を反射部材５０の方に向けると、その視線方向ＤＬの範囲が視野範囲ＲＦＶとなる。センサ３０は、この状態での視野範囲ＲＦＶにおける物理情報を検出する。ここで、視野範囲ＲＦＶは、視線方向ＤＬを固定したままの状態で使用者が見ることができる範囲（視界）である。
【００９６】
センサ３０が光電変換素子である場合には、視野範囲ＲＦＶでの光を検出する。例えばセンサ３０が、光電変換素子の１つである撮像素子である場合には、視野範囲ＲＦＶでの画像の情報を検出する。またセンサ３０が放射線センサ等の環境検出センサである場合には、視野範囲ＲＦＶでの環境情報を検出する。
【００９７】
そして携帯端末１０の表示部２０には、このように視野範囲ＲＦＶでの物理情報に基づき生成された表示画像（ＲＧＢ画像、白黒画像、文字画像等）が表示される。そして反射部材５０は、この表示画像の画像光を使用者の視点側に反射する。これにより使用者は、視野範囲ＲＦＶで検出された物理情報に基づく画像を、拡大された虚像として観察（視認）できるようになる。
【００９８】
例えばセンサ３０が、光を検出する光電変換素子である場合には、反射部材５０は、視野範囲ＲＦＶでの光電変換素子による光の検出結果に基づき生成された表示画像の画像光を反射して、使用者に拡大した虚像として観察させる。例えば光電変換素子がフォトダイオードである場合には、照度などの光の測定情報が表示画像として表示されて、使用者は、拡大した虚像として観察できるようになる。
【００９９】
またセンサ３０が、光電変換素子の１つである赤外線センサである場合には、この赤外線センサが視野範囲ＲＦＶでの赤外線を検出する。そして反射部材５０は、視野範囲ＲＦＶでの赤外線センサによる赤外線の検出結果に基づき生成された表示画像の画像光を反射して、使用者に拡大した虚像として観察させる。
【０１００】
例えば図６では、赤外線センサ（赤外線カメラ）の検出結果に基づいて、視野範囲ＲＦＶでの赤外線画像が生成されている。例えば視野範囲ＲＦＶが暗闇である場合には、その暗闇での暗視画像が生成される。そして、生成された赤外線画像（暗視画像）が表示部２０に表示されて、反射部材５０により使用者の視点側に反射されることで、使用者は、赤外線画像を拡大した虚像として観察できる。即ち、自分の目の前の視野範囲ＲＦＶでの暗視画像等の赤外線画像を見ることが可能になる。
【０１０１】
またセンサ３０が、視野範囲ＲＦＶでの環境情報を検出する環境検出センサである場合には、視野範囲での環境検出センサによる環境情報の検出結果に基づき表示画像が生成されて、表示部２０に表示され、反射部材５０は、その表示画像の画像光を反射する。これにより、使用者は、視野範囲ＲＦＶでの環境情報の検出結果に基づき生成された画像を、拡大した虚像として観察できるようになる。
【０１０２】
図７を例にとると、環境検出センサは、放射線を検出する放射線センサとなっている。そして反射部材５０は、視野範囲ＲＦＶでの放射線センサによる放射線の検出結果に基づき生成された表示画像の画像光を反射する。これにより使用者は、放射線の測定結果画像を、拡大した虚像として観察できるようになる。例えば図７では、使用者の目には、木や道路や車などの外界視界が映っている。そして例えば木の根元付近で放射線が検出されると、その測定結果を表す画像が、半透過光学素子である反射部材５０により外界視界に対して重畳して表示される。これにより、使用者は放射線の測定結果を容易に確認できるようになる。
【０１０３】
このように反射部材５０が、光の一部を反射し、一部を透過して表示部２０の表示画像を外界視界に重畳して表示させる半透過光学素子である場合には、視野範囲での物理情報に基づき生成された表示画像が、半透過光学素子により、視野範囲の外界視界に対してシースルーとして観察されることになる。
【０１０４】
２．２  携帯端末の撮像部
携帯端末１０が撮像部を有する場合には、視野範囲での物理情報に基づき生成された画像を、携帯端末１０の撮像部の撮像画像に対してビデオシースルー表示してもよい。即ち、外界視界ではなく、撮像画像に対して、視野範囲での物理情報に基づく画像をビデオシースルー表示する。
【０１０５】
この場合に、撮像画像に対して、センサ３０の物理情報に基づく画像を重畳表示してもよいし、撮像画像と、物理情報に基づく画像とをマルチ画面表示（例えば２画面表示）してもよい。例えば携帯端末１０の撮像部による撮像画像と、図６、図７に示す赤外線画像や放射線測定画像とを、マルチ画面で表示する。このようにすれば、使用者は、視野範囲における撮像画像と、視野範囲における赤外線画像や放射線測定画像とを見比べながら観察することが可能になる。なお、撮像部による撮像画像ではなく、例えば携帯端末１０が記憶している画像や、外部からネットワーク等を介して受信した画像に対して、センサ３０の物理情報に基づく画像をビデオスルー表示してもよい。
【０１０６】
次に、携帯端末１０に撮像部を設ける手法の具体例について説明する。例えば図８では、アタッチメントに対して偏向部材９０が設けられている。偏向部材９０は、携帯端末１０の撮像部１００の光軸方向を偏向する部材（光学素子）である。具体的には偏向部材９０は、撮像部１００の光軸方向を、例えば携帯端末１０の使用者の正面方向側（前方側）へ偏向する。この偏向部材９０としては、外界視界からの入射光を携帯端末１０の撮像部側に反射させる反射部材を採用できる。この場合に、偏向部材９０である反射部材は、入射光を偶数回反射させる部材（例えばプリズム）であれば、正立像として撮像される。
【０１０７】
そして図８では、携帯端末１０の撮像部１００は、偏向部材９０により光軸方向が偏向されることで、使用者の視野範囲（図４、図５のＲＦＶ）での撮像画像を撮像する。そして視野範囲での物理情報に基づき生成された画像が、撮像部１００の視野範囲での撮像画像に対してビデオシースルー表示される。
【０１０８】
具体的には図８では、携帯端末１０の撮像部１００は、携帯端末１０の表示部２０が設けられる面の背面に設けられる。例えば携帯端末１０の第１の面に表示部２０が設けられ、第１の面の背面（裏側）に相当する第２の面に撮像部１００が設けられる。この撮像部１００は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子で構成される。
【０１０９】
そして反射部材となる偏向部材９０は、アタッチメントの取り付け部４０の携帯端末１０の取り付け面の背面に設けられる。即ち、取り付け部４０の取り付け面に嵌合するように携帯端末１０が取り付けられ、この取り付け面には、携帯端末１０の撮像部１００に対応する位置に、図示しない穴部が設けられている。そして偏向部材９０（反射部材）は、取り付け部４０の取り付け面の背面（裏面）において、この穴部に対応する位置に設けられている。
【０１１０】
また携帯端末１０の撮像部１００は、表示部２０が設けられる面の背面側に配置されている。従って、使用者が携帯端末１０を通常に持つと、撮像部１００の光軸は右方向を向いてしまうという課題がある。
【０１１１】
この点、図８では、撮像部１００（撮像素子、カメラ）の光軸を使用者の正面方向側（前方側）に偏向する偏向部材９０（ミラーやプリズム等の光学素子）が設けられている。従って、使用状態では使用者の正面方向（前方方向）に向かない撮像部１００の光軸を、正面方向に偏向することが可能になり、撮像部１００を利用した外界認識処理も同時に行うことが可能になる。
【０１１２】
例えば図８では、偏向部材９０は反射部材により構成される。そして、外界視界（使用者の前方側の視界）からのＢ１に示す入射光は、Ｂ２に示すように反射部材である偏向部材９０により反射されて、Ｂ３に示すように撮像部１００に入射され、撮像部１００の光軸の偏向が実現される。
【０１１３】
なお、虚像を観察する際の光軸方向と、偏向された撮像部１００の光軸方向が略一致していることが望ましい。即ち、反射部材５０により使用者により観察される表示部２０の虚像の観察光軸方向と、偏向部材９０により偏向された撮像部１００の光軸方向は、略一致（一致）していることが望ましい。このようにすれば、例えば観察光軸方向に存在する物体（例えばカード、マーカー等）を撮像部１００により撮像することができる。そして、得られた撮像情報に基づいて、物体（カード、マーカー等）の画像認識処理等を行い、画像認識処理等の結果に基づいて、表示画像を生成して表示部２０に表示し、この表示画像を、観察光軸方向の外界視界に重畳して表示することなどが可能になる。これにより、外界の景色に連動した重畳映像を表示する拡張現実（ＡＲ）の実現を容易化できる。
【０１１４】
例えば、従来では専用に設計された携帯端末でないと、外界への重畳表示ができず、更には外界を認識するためのカメラ（撮像部）も利用することができなかった。
【０１１５】
この点、図８では、既存の携帯端末に取り付けて、その取り外しが可能でありながら、外界視界への重畳表示も可能になる。更には外界を認識するも使用できることから、拡張現実（ＡＲ）を応用したユーザーインターフェース、アプリケーション、コンテンツを簡易に表示させることが可能になる。
【０１１６】
また、カメラは外界を認識するためのセンサとして、マーカーやオブジェクトを認識する際に重要であり、特に外界の景色に連動した重畳映像を表示する際にはなくてはならないものである。
【０１１７】
この点、図８では、既存の携帯端末のカメラの光軸を偏向する偏向部材（反射部材）をアタッチメントに同時に搭載することで、カメラを利用した外界認識も同時に行うことが可能になるという利点がある。
【０１１８】
例えば本実施形態では、偏向部材９０は反射部材（偏向用反射部材）となっており、携帯端末１０の撮像部１００は、この反射部材で１回反射された画像光により撮像画像を撮像する。そして、この撮像画像に基づき表示部２０に表示される表示画像の画像光は、反射部材５０により１回反射されて使用者側（使用者の視点）に投影される。従って、使用者は、正立像として画像を観察できるようになる。即ち、図８のような奇数回の反射で撮像された画像は、所謂、鏡像として撮影されるのだが、その画像を携帯端末１０の表示部２０に鏡像として表示されると、反射部材５０で１回反射して観察者に投影されるため、画像反転を行うことなく、使用者は、正立像として画像を観察することが可能となる。
【０１１９】
なお、図９（Ａ）、図９（Ｂ）はインカメラ搭載の携帯端末への適用例を示す図である。図９（Ａ）はインカメラ搭載の携帯端末１０の例であり、撮像部１００が、携帯端末１０の表示部２０が設けられる面（前面）に設けられている。このインカメラ搭載の携帯端末１０では、表示部２０の周辺に撮像部１００が設けられており、いわゆる自分撮り等が可能になっている。
【０１２０】
このようなインカメラ搭載の携帯端末１０において、図９（Ｂ）では、回転ミラー１１０を、撮像部１００に対して反射部材５０側に設けている。つまり、撮像部１００の前方（撮像部の開口の前方）に回転ミラー１１０を設けている。
【０１２１】
具体的には図９（Ｂ）では、回転ミラー１１０（偏向部材、反射部材）は、反射部材５０に対して回動自在に保持されている。例えば反射部材５０には接続部１１２が設けられ、この接続部１１２により回転ミラー１１０が回動自在に取り付けられている。即ち、半透過ミラーである反射部材５０の一部が、半透過ではないミラーである回転ミラー１１０となっており、この回転ミラー１１０が回動自在（回動可能）になっていることで、撮像部１００の光軸方向を、例えば使用者の正面方向側（前方側）に偏向することができる。
【０１２２】
例えば外界視界からのＨ１に示す入射光は、Ｈ２に示すように回転ミラー１１０により反射されて、携帯端末１０の前面に設けられた撮像部１００に入射され、撮像部１００の光軸の偏向が実現される。従って、インカメラ搭載の携帯端末１０においても、使用者は、携帯端末１０の表示画像と外界画像が重畳された画像を見ることができ、観察しながら、インカメラを使用して外界を認識することができ、ＡＲの実現等が可能になる。
【０１２３】
また、図８と同様に、奇数回の反射で撮像された画像は、所謂、鏡像として撮影されるのだが、その画像を携帯端末１０の表示部２０に鏡像として表示されると、反射部材５０で１回反射して観察者に投影されるため、画像反転を行うことなく、使用者は、正立像として画像を観察することが可能となる。
【０１２４】
また、折りたたみ収納時においては、回転ミラー１１０を回転させて、その面が、反射部材５０の面と平行になるようにすることで、コンパクトな収納が可能になるという利点がある。
【０１２５】
２．３  使用者情報の検出
図１０では、センサ３０として、使用者情報を検出するセンサが設けられている。ここで使用者情報は、使用者自体の情報や使用者の周囲環境に関する情報である。そして反射部材５０は、使用者情報に基づき生成された表示画像の画像光を反射して、表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる。
【０１２６】
このような使用者情報を検出するセンサ３０としては例えばマイクロフォンがある。例えば図１１では、マイクロフォン３１は、使用者の発する音声を検出する。或いは使用者の周囲の環境音を検出する。そして反射部材５０は、マイクロフォン３１で検出された音の情報に基づき生成された表示画像の画像光を反射して、その表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる。
【０１２７】
例えば図１１では、マイクロフォン３１により使用者の周囲の環境音が検出されている。そして環境音の検出により、車の走行音やクラクション音が検出されたため、注意を促す文字や記号等が描かれた警告画像が生成されて、表示部２０に表示される。そして図１１に示すように、半透過光学素子である反射部材５０により、この警告画像が外界視界に対して重畳して表示されて、使用者は、車が近づいていることを知ることができる。このようにすれば、例えばお年寄りなどの耳が不自由な人に対して好適な警告画像を呈示できるようになる。また、例えばマイクロフォン３１により使用者の音声を検出し、検出された音声の認識処理を行うことで、使用者が指令したコマンド等を認識するようにしてもよい。そして、例えば認識されたコマンドを確認するための画像を表示部２０に表示して、その画像光を反射部材５０で反射させて観察させることで、自身が指令したコマンドを使用者に確認させるようにする。
【０１２８】
また、使用者情報の検出センサは例えば匂いセンサであってもよい。例えば図１２では、匂いセンサ３２は、使用者の発する匂いや、使用者の周囲の匂いを検出する。そして反射部材５０は、匂いセンサ３２で検出された匂いの情報に基づき生成された表示画像の画像光を反射して、その表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる。
【０１２９】
例えば図１２では、匂いセンサ３２により使用者の吐く息に含まれるアルコールが検出されている。そして、使用者の吐く息に基準値以上のアルコールが検出されたため、注意を促す文字や記号等が描かれた警告画像が生成されて、表示部２０に表示される。そして半透過光学素子である反射部材５０により、この警告画像が外界視界に対して重畳して表示されて、使用者は、自身がアルコールで酔っていることを認識できるようになる。このように図１２では、アタッチメントに設けられた匂いセンサ３２により、使用者の生体に関する情報を検出し、異常等が検出された場合に、警告画像等により使用者に注意を促すことが可能になり、これまでにないヒューマンインターフェースを実現できる。例えば、一般的な携帯端末には匂いセンサは設けられていないが、アタッチメントに匂いセンサを設ければ、携帯端末のオプション機能として、匂い検出機能を追加できるという利点がある。
【０１３０】
なお、図１０、図１１、図１２において、マイクロフォン３１や匂いセンサ３２などのセンサ３０は、取り付け部４０において、使用者情報を検出可能な位置に設けられている。具体的には図１０に示すように、例えば取り付け部４０の両端部のうち、反射部材５０の接続部８０から遠い方の端部（図面で下側の端部）に、センサ３０が設けられる。別の言い方をすれば、使用者の音声や吐く息を効率的に検出するために、図５に示すような使用状態において、使用者（使用者の口等）に近い位置にセンサ３０が配置される。
【０１３１】
また図１３に示すように、アタッチメントに設けるセンサは、使用者の動き等を検出するモーションセンサ３３であってもよい。モーションセンサ３３は例えばジャイロセンサや加速度センサなどである。そして、反射部材５０は、モーションセンサ３３で検出された使用者の動きの情報に基づき生成された表示画像の画像光を反射して、その表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる。具体的には、表示部２０の表示画像は、モーションセンサ３３により検出された動き情報（角加速度情報、角速度情報等）に基づき補正される。そして反射部材５０は、補正後の表示画像の画像光を反射して、補正後の表示画像を使用者に拡大した虚像として観察させる。
【０１３２】
例えば図１３において、モーションセンサ３３により検出された動き情報（角速度、加速度情報）は、携帯端末１０に設けられたブレ補正部１１１に入力される。また撮像部１００からの撮像画像の情報も、ブレ補正部１１１に入力される。ブレ補正部１１１は、記憶部１１２を一時記憶領域として、検出された動き情報に基づいて、撮像画像のブレ補正処理を行う。ブレ補正処理としては、例えば電子式ブレ補正などがある。例えば、モーションセンサ３３からの動き情報に基づいて、撮像画像上での表示画像のトリミング領域を、ブレ（動き）を打ち消すように設定することで、電子式ブレ補正を実現する。そして、ブレ補正後の表示画像を、表示部２０に表示することで、使用者は、反射部材５０により、ブレ補正後の画像を見ることが可能になる。
【０１３３】
なお、モーションセンサ３３からの動き情報を、このような撮像画像の補正処理以外の用途に使用することも可能である。例えば、モーションセンサ３３からの動き情報に基づいて、使用者の動きを検出して、例えば歩数等の運動量を測定し、その測定結果の画像を表示部２０に表示して、反射部材５０により使用者が見られるようにしてもよい。
【０１３４】
２．４  反射部材の面形状
本実施形態での反射部材５０の面形状は、例えば回転非対称面、自由曲面であることが望ましい。
【０１３５】
例えば本実施形態では、携帯端末１０の表示部２０に対して反射部材５０は偏心した位置関係となる。このような位置関係が原因で発生する偏心収差を補正するために、反射部材５０の面形状は、回転非対称面や自由曲面であることが望ましい。具体的には、携帯端末１０の表示部２０に対して、反射部材５０はチルト或いはシフトした偏心光学系となる。従って、表示部２０から発した画像光を、使用者（観察者）の眼球に導光する際に発生する偏心による非対称な収差を補正し、更に、光線収差も同時に補正するために、反射部材５０は、面の中心軸を外した回転対称面であることが望ましい。別の言い方をすれば、反射部材５０の面形状は、自由曲面であることが望ましい。
【０１３６】
次に、光学系を偏心したミラーで構成することのメリットについて詳細に説明する。
【０１３７】
レンズのような屈折光学素子は、その境界面に曲率を付けることにより始めてパワーを持たせることができる。そのため、レンズの境界面で光線が屈折する際に、屈折光学素子の色分散特性による色収差の発生が避けられない。その結果、色収差を補正する目的で別の屈折光学素子が付加されるのが一般的である。
【０１３８】
一方、ミラーのような反射部材は、その反射面にパワーを持たせても、原理的に色収差の発生はなく、色収差を補正する目的だけのために別の光学素子を付加する必要はない。そのため、反射光学素子を用いた光学系は、屈折光学素子を用いた光学系に比べて、色収差補正の観点から光学素子の構成枚数の削減が可能である。
【０１３９】
同時に、反射光学素子を用いた反射光学系は、光路を折り畳むことになるために、屈折光学系に比べて光学系自身を小さくすることが可能である。
【０１４０】
また、偏心して配置された凹面鏡では、軸上光線に対しても非点収差が発生する。この軸上非点収差を補正するためには、回転非対称面のＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率を適切に変えることによって可能となる。
【０１４１】
更に、回転非対称なコマ収差について説明する。上記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡では、軸上光線に対してもコマ収差が発生する。この軸上コマ収差を補正するためには、回転非対称面のＸ軸の原点から離れるに従って面の傾きを変えると共に、Ｙ軸の正負によって面の傾きを適切に変えることによって可能となる。
【０１４２】
また本実施形態の結像光学系では、前述の反射作用を有する少なくとも１つの面が軸上主光線に対し偏心し、回転非対称な面形状でパワーを有する構成も可能である。このような構成をとれば、その反射面にパワーを持たせることで発生する偏心収差をその面自体で補正することが可能となる。
【０１４３】
また、本実施形態で用いる回転非対称面は、対称面を１面のみ有する面対称自由曲面であることが好ましい。
【０１４４】
ここで、本実施形態で使用する自由曲面とは、例えば下記の式（１）で定義されるものである。なお、下記の定義式（１）のＺ軸が自由曲面の軸となる。
Ｚ＝（ｒ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）２｝］
65
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                     ・・・（１）
j=2
ここで式（１）の第１項は球面項であり、第２項は自由曲面項である。
【０１４５】
そして球面項において、
Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【０１４６】
自由曲面項は下式のようになる。
【０１４７】
65
Σ Ｃj Ｘm Ｙn
j=2
＝Ｃ2 Ｘ＋Ｃ3 Ｙ
＋Ｃ4 Ｘ2 ＋Ｃ5 ＸＹ＋Ｃ6 Ｙ2
＋Ｃ7 Ｘ3 ＋Ｃ8 Ｘ2 Ｙ＋Ｃ9 ＸＹ2 ＋Ｃ10Ｙ3
＋Ｃ11Ｘ4 ＋Ｃ12Ｘ3 Ｙ＋Ｃ13Ｘ2 Ｙ2 ＋Ｃ14ＸＹ3 ＋Ｃ15Ｙ4
＋Ｃ16Ｘ5 ＋Ｃ17Ｘ4 Ｙ＋Ｃ18Ｘ3 Ｙ2 ＋Ｃ19Ｘ2 Ｙ3 ＋Ｃ20ＸＹ4
＋Ｃ21Ｙ5
＋Ｃ22Ｘ6 ＋Ｃ23Ｘ5 Ｙ＋Ｃ24Ｘ4 Ｙ2 ＋Ｃ25Ｘ3 Ｙ3 ＋Ｃ26Ｘ2 Ｙ4
＋Ｃ27ＸＹ5 ＋Ｃ28Ｙ6
＋Ｃ29Ｘ7 ＋Ｃ30Ｘ6 Ｙ＋Ｃ31Ｘ5 Ｙ2 ＋Ｃ32Ｘ4 Ｙ3 ＋Ｃ33Ｘ3 Ｙ4
＋Ｃ34Ｘ2 Ｙ5 ＋Ｃ35ＸＹ6 ＋Ｃ36Ｙ7
・・・・・・・・・・
但し、Ｃj （ｊは２以上の整数）は係数である。
【０１４８】
上記の自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、本実施形態ではＸの奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記の定義式（１）においては、Ｃ2、Ｃ5、Ｃ7、Ｃ9、Ｃ12、Ｃ14、Ｃ16、Ｃ18、Ｃ20、Ｃ23、Ｃ25、Ｃ27、Ｃ29、Ｃ31、Ｃ33、Ｃ35・・・の各項の係数を０にすることによって可能である。また、Ｙの奇数次項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記の定義式（１）においては、Ｃ3、Ｃ5、Ｃ8、Ｃ10、Ｃ12、Ｃ14、Ｃ17、Ｃ19、Ｃ21、Ｃ23、Ｃ25、Ｃ27、Ｃ30、Ｃ32、Ｃ34、Ｃ36・・・の各項の係数を０にすることによって可能である。
【０１４９】
また上記の対称面の方向のいずれか一方を対称面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はＹ軸方向に、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方向はＸ軸方向にする。こうすることで、偏心により発生する回転非対称な収差を効果的に補正しながら、同時に製作性をも向上させることが可能となる。
【０１５０】
なお、上記の定義式（１）は、１つの例として示したものであり、対称面を１面のみ有する回転非対称面を用いることで、偏心により発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製作性も向上させることが可能となる。但し、本実施形態はこれに限定されず、他のいかなる定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
【０１５１】
以上のように反射部材の反射面を回転対称面とすると、光学素子を製作する上で旋盤等による回転運動による加工が可能となるため、高い精度で比較的低いコストで加工することが可能となる。そして非対称な偏心収差に対しては、反射面をシフトまたはチルトすることによって補正効果を持たせることが可能になる。
【０１５２】
３．漏れ光の抑止
さて、アタッチメントの反射部材５０としてハーフミラー等を用いた場合に、携帯端末１０の表示部２０からの画像光が、ハーフミラーを抜けて向こう側に漏れる可能性がある。例えば図５では、使用者は、外界視界に表示部２０の表示画像が重畳された画像を見ているが、半透過光学素子である反射部材５０の向こう側からこの様子を見ると、表示部２０の表示画像が漏れて外部の他人に見えてしまう事態が生じる。これは外部の他人に不快感を与えてしまうおそれがあり、使用者にとっても、何を見ているかが他人に分かってしまい、抵抗がある。
【０１５３】
そこで本実施形態では、携帯端末１０の表示部２０からの画像光が外界視界側（反射部材の向こう側）に漏れるのを抑止（遮断）する漏れ光抑止部（漏れ光遮断部）を設けている。即ち、このような漏れ光抑止部を反射部材５０に対して設けている。
【０１５４】
例えば図１４では、漏れ光抑止部として、偏光フィルム５４が反射部材５０に設けられている。具体的には図１４では反射部材（半透過光学素子）５０は、偏光フィルム５４とハーフミラー５２を有する。このハーフミラー５２は、偏光フィルム５４に対して、携帯端末１０の表示部２０側に設けれている。即ち、反射部材５０の内側（使用者側）にハーフミラー５２が設けられ、ハーフミラー５２の外側（外界視界側）に偏光フィルム５４が設けられる。
【０１５５】
このようにハーフミラー５２の外側に偏光フィルム５４を接着等することで、外部への漏れ光を遮光することができる。即ち図１４のＥ１に示す画像光が、Ｅ２に示すように外部に漏れるのが抑制される。また偏光フィルム５４の内側にハーフミラー５２を設けることで、Ｅ１の画像光が内側のハーフミラー５２で反射されて使用者の眼に入射されるようになり、外界視界への表示画像の重畳表示が可能になる。
【０１５６】
また図１４では、携帯端末１０の表示部として液晶表示パネル２６が用いられている。この液晶表示パネル２６では、その出力側に偏光フィルム（偏光光学素子）が設けられている。即ち液晶表示パネル２６では、裏面（バックライト側）の偏光フィルタで、特定の方向の振幅成分を持つ光（偏光）だけを通過させ、この偏光フィルタを通過した光は直線偏光になって液晶層に入射される。この直線偏光の入射光は、液晶層の厚み方向に伝搬しながら、偏光状態が変化する。そして、液晶層を通過した出射光のうち、表側の偏光フィルタが制限する特定方向の偏光成分の光だけが、画像光（表示光）として液晶表示パネル２６から出射される。
【０１５７】
本実施形態では、この表側の偏光フィルタからの特定方向の偏光成分の偏光方向に直交する偏光方向の偏光フィルタ５４を、反射部材５０に設ける。つまり、液晶表示パネル２６の表側の偏光フィルムと直交する向きの偏光フィルム５４を設ける。このようにすることで、液晶表示パネル２６からの画像光が、半透過光学素子である反射部材５０の向こう側に漏れるのを抑止できるようになる。
【０１５８】
また、有機ＥＬパネルなどの偏光フィルムを用いないタイプの表示パネルの場合には、表示パネル側に新たに偏光フィルムを配置すればよい。例えば図１５では、携帯端末１０の表示部は有機ＥＬパネル２８で構成されており、この有機ＥＬパネル２８の表示面に対して新たな偏光フィルム５６が配置されている。そして、この偏光フィルム５６と偏光方向が直交する偏光フィルム５４を反射部材５０側に配置する。このようにすれば、表示部として有機ＥＬパネル２８が用いられる場合にも、半透過光学素子である反射部材５０の向こう側に画像光が漏れるのを抑止できるようになる。
【０１５９】
或いは、反射部材（半透過光学素子）５０として偏光ビームスプリッタを用いてもよい。偏光ビームスプリッタを用いることで、ハーフミラー機能と外部への遮光機能を兼ね備えることが可能になる。即ち、偏光ビームスプリッタでは、入射光の一部が反射し、一部が透過すると共に、偏光成分を分離できる。例えばガラスに入射光が入射するときに、Ｐ偏光とＳ偏光で反射特性が変わる。この性質を利用し、例えばＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する薄膜（誘電体偏光膜）などにより、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を実現できる。この偏光ビームスプリッタを用いることで、ハーフミラー機能による表示画像と外界視界の重畳表示と、遮光機能（偏光機能）による画像光の漏れの抑止の両方を、１つの光学素子により実現することが可能になる。
【０１６０】
なお、表示部２０に表示される画像については、通常、左右反転処理が行われる。このような画像の左右反転処理を行うことで、適正な表示態様の表示画像が外界視界に対して重畳表示されるようになる。
【０１６１】
４．補正光学素子
本実施形態のアタッチメントでは、反射部材とは別に、表示部側に配置される補正用の光学素子を設けてもよい。例えば図１６では、反射部材５０と携帯端末１０の表示部２０との間に設けられ、表示部２０からの画像光の光学補正を行う補正光学素子５８が、アタッチメントに設けられている。ここで補正光学素子５８としては、例えばプリズムシートや収差補正光学素子などを用いることができる。
【０１６２】
例えば補正光学素子５８としてプリズムシートを用いれば、表示部２０の映像の輝度の指向性を、反射部材５０側に向けることが可能になる。これにより、表示部２０の画像光の光の利用効率を向上できる。この結果、重畳表示の際に、表示部２０の表示画像を、よりハッキリと見せることなどが可能になる。
【０１６３】
一方、補正光学素子５８として、収差補正光学素子を利用することで、反射部材５０の偏心光学系により発生する収差を低減（補正）することが可能になる。例えば、重畳表示を行うと、表示部２０の表示画像に収差が生じて、歪んで見える。この点、図１６のように、表示部２０の上に補正光学素子５８を設ければ、表示部２０からの画像光に対して収差補正が行われるようになり、反射部材５０の偏心光学系により発生する収差を低減できる。
【０１６４】
また図１６では、接続部８０は、取り付け部４０と反射部材５０及び補正光学素子５８を接続している。そして反射部材５０及び補正光学素子５８は、接続部８０を介して取り付け部４０に回動自在に取り付けられている。
【０１６５】
このように、補正光学素子５８が、反射部材５０と同様に接続部８０（ヒンジ）で固定されることにより、虚像観察時には表示部２０の近傍に補正光学素子５８を配置し、表示部２０を直視する際には、補正光学素子５８を跳ね上げることで、通常どおり表示部２０の表示画像を観察することが可能になる。即ち、表示部２０の表示画像と外界視界を重畳させる使用状況の場合には、図１６に示すように、接続部８０での回動により、表示部２０の表示面を覆うように補正光学素子５８を配置する。こうすることで、表示画像が外界視界に歪んで重畳表示されるのを低減できるようになる。
【０１６６】
一方、このような重畳表示を行わずに、使用者が携帯端末１０の表示部２０を直視する使用状況の場合には、図１７に示すように、接続部８０での回動により、補正光学素子５８を反射部材５０側に回転させる。こうすることで、使用者は、補正光学素子５８を介さずに携帯端末１０の表示部２０の表示画像を見ることが可能になり、補正光学素子５８により無用な収差補正が行われてしまう事態を防止できる。
【０１６７】
また、図１６、図１７のように補正光学素子５８及び反射部材５０の両方を接続部８０に回動自在に接続すれば、非使用時等に、図２と同様なコンパクトな収納が可能になるという利点もある。
【０１６８】
図１８に、補正光学素子５８としてプリズム−シート６０を用いた場合の例を示す。例えば、プリズムシート６０は数十μｍピッチの小さな楔状の素子がアレイ状に並んだ素子である。そして表示部２０の正面方向に射出される光がプリズムシート６０により屈折することで、所望の方向に指向性を持たせることが可能になる。即ち、正面方向に明るい映像が見えるようになり、表示品質を向上できる。
【０１６９】
図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に、補正光学素子５８として収差補正光学素子６２を用いた場合の例を示す。図１９（Ａ）は表示部に収差補正光学素子６２を取り付けた状態を示す断面図であり、図１９（Ｂ）は収差補正光学素子６２の形状の詳細例を示す斜視図である。収差補正光学素子６２は、例えばシリンドリカル形状又はトロイダル形状などからなる非球面形状や自由曲面形状などにより、反射部材５０だけでは補正できない収差を補正する素子である。即ち、偏心光学系等の場合に、このような収差補正を行うことで、表示品質を向上できる。
【０１７０】
５．変形例
次に本実施形態のアタッチメントの種々の変形例について説明する。
【０１７１】
図２０は本実施形態のアタッチメントの第１の変形例である。この第１の変形例では、反射部材として、ハーフミラー６４と凹面鏡６６とが設けられている。そしてハーフミラー６４は、取り付け部４０と第１の接続部８６（第１のヒンジ）を介して接続される。また凹面鏡６６は、ハーフミラー６４と第２の接続部８８（第２のヒンジ）を介して接続される。そして携帯端末１０の表示部２０からの画像光が、凹面鏡６６とハーフミラー６４とにより２回反射されて、携帯端末１０の使用者側（使用者の眼の方向）に入射される。
【０１７２】
この第１の変形例では、Ｇ１のような虚像観察においては、ハーフミラー６４と凹面鏡６６を組み合わせることで、表示画像と外界視界の重畳表示が可能になる。
【０１７３】
またハーフミラー６４と凹面鏡６６の各素子に対応して、第１、第２の接続部８６、８８（第１、第２のヒンジ）を設けることで、図２１に示すようにコンパクトに折り畳むことも可能になる。従って、携帯性に優れたアタッチメントを実現できる。
【０１７４】
また、この第１の変形例では、偏心光学系ではなく共軸光学系となっている。従って、凹面鏡６６が球面ミラー等であっても、良好な観察像を得ることができるという利点もある。更には、表示部２０からの画像光は凹面鏡６６とハーフミラー６４により２回反射されて使用者の眼に入射されるため、表示部の映像が左右反転することなく観察できることから、携帯端末側において表示映像を反転させる必要がないという利点もある。この第１の変形例は、凹面鏡６６とハーフミラー６４により2回反射される形態であるが、偶数回反射であれば同様な効果を実現できる。
【０１７５】
図２２に、平面形状の反射部材７０を用いた本実施形態の第２の変形例を示す。つまり、反射部材は図１等に示すような凹面形状には限定されず、使用する光学素子によっては、図２２に示すように平面形状とすることが可能である。
【０１７６】
このような平面形状の反射部材７０の例としては、図２３に示すように、半透過のフレネルミラー７２を透明平板７４内に埋め込んだ素子が考えられる。即ち、フレネルミラー７２は平面形状で構成できるため、それを図２３に示すように透明平板７４に埋め込むことで、ハーフミラーで構成されたフレネルミラーを実現できる。或いは、平面形状の反射部材７０として、ホログラム素子などの回折素子を利用した半透過素子を用いてもよい。或いは、平面形状の反射部材７０として、いわゆる電子ホログラム素子を用いてもよい。このような電子ホログラム素子としては、例えば液晶の分子配列を電気的に制御し、回折状態と透過状態を電気的に切替え可能な素子などがある。電気的に制御される素子は、時分割的に反射と透過を切替ることで、半透過状態を作り出すことができる。
【０１７７】
なお、反射部材により発生する収差として、特にディストーションや色収差などは、表示部２０に表示する映像を補正することで、更に収差の少ない虚像を観察することが可能である。
【０１７８】
以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。またアタッチメント、反射部材、取り付け部、センサ、偏向部材、補正光学素子、等の構成、構造等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１７９】
１０  携帯端末、２０  表示部、２２  操作部、２４  コネクタ、
２６  液晶表示パネル、２８  有機ＥＬパネル、３０  センサ、
３１  マイクロフォン、３２  匂いセンサ、４０  取り付け部、
５０  反射部材（半透過光学素子）、５２  ハーフミラー、５４  偏向フィルム、
５６  偏向フィルム、５８  補正光学素子、６０  プリズムシート、
６２  収差補正光学素子、６４  ハーフミラー、６６  凹面鏡、
７０  平面形状の反射部材（半透過光学素子）、７２  フレネルミラー、
７４  透明平板、８０  接続部、８６  第１の接続部、８８  第２の接続部、
９０  偏向部材、１００  撮像部、１１０  回転ミラー、１１２  接続部
【図１】
2014107725.tif 000003
【図２】
2014107725.tif 000004
【図３】
2014107725.tif 000005
【図４】
2014107725.tif 000006
【図８】
2014107725.tif 000007
【図９】
2014107725.tif 000008
【図１０】
2014107725.tif 000009
【図１１】
2014107725.tif 000010
【図１２】
2014107725.tif 000011
【図１３】
2014107725.tif 000012
【図１４】
2014107725.tif 000013
【図１５】
2014107725.tif 000014
【図１６】
2014107725.tif 000015
【図１７】
2014107725.tif 000016
【図１８】
2014107725.tif 000017
【図１９】
2014107725.tif 000018
【図２０】
2014107725.tif 000019
【図２１】
2014107725.tif 000020
【図２２】
2014107725.tif 000021
【図２３】
2014107725.tif 000022
【図５】
2014107725.tif 000023
【図６】
2014107725.tif 000024
【図７】
2014107725.tif 000025