(57)【要約】  【課題】  外界に重ねて映像を提供し、暗い環境で使用される映像表示装置であって、提供する映像のうち背景の部分が暗く、背景に重なる外界に影響しないものを実現する。  【解決手段】  映像表示装置(4)は、照明光を変調して映像を表す光とする液晶表示素子(12b)と照明光を発する光源(12c)とを含む表示部(12)と、透明基板(13a)とその傾斜面に設けられた体積位相型ホログラム(13c)を含む接眼光学系(13)を有する。透明基板(13a)は表示部(12)からの光を内部で全反射してホログラム(13c)に導く。ホログラム(13c)は表示部からの光が表す映像の虚像を提供し、また、外界からの光と表示部(12)からの光を合成して光学瞳(E)に導くコンバイナとしても機能する。光源(12c)が発する光を暗順応時の比視感度が低い赤色光として、映像の背景を観察され難くする。【選択図】      図７
2006085011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する表示部と、表示部からの映像を表す光を外界からの光に重ねて観察者の眼に導くコンバイナと、観察者の眼に導かれる表示部からの光が映像の虚像を表すようにする接眼光学系を有し、暗い環境で使用される映像表示装置において、
表示部として映像を表す光を自ら発する自発光表示素子を備え、表示部の各画素の発光時の輝度が１０Ｃｄ／ｍ2以下であることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
映像を表示する表示部と、表示部からの映像を表す光を外界からの光に重ねて観察者の眼に導くコンバイナと、観察者の眼に導かれる表示部からの光が映像の虚像を表すようにする接眼光学系を有し、暗い環境で使用される映像表示装置において、
表示部が赤色の光のみで映像を表示することを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
表示部が表示する映像の光の波長が５９０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
表示部の各画素の非表示時の輝度が１Ｃｄ／ｍ2以下であることを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項５】
表示部の各画素の表示時の輝度が１０Ｃｄ／ｍ2以下であることを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項６】
コンバイナが体積位相型反射ホログラムであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項７】
コンバイナが正の光学的パワーを有し、接眼光学系の一部を兼ねて、観察者の眼に導かれる表示部からの光が映像の虚像を表すようにすることを特徴とする請求項６に記載の映像表示装置。
【請求項８】
接眼光学系が、表示部からの光を内部で全反射してコンバイナに導くとともに外界からの光を透過させる透明板状部材を含むことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示した映像の虚像を使用者が見ている外界に重ねて提供する映像表示装置に関し、特に、暗所で使用される映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用者が映像を観察しながら外界をも観察し得るようにした個人用の映像表示装置が開発されている。このような映像表示装置は、日常生活で使用することが可能であり、文字で情報を表示することで、聴覚に障害を有する人の補助や、静粛さが必要な場所での説明の提供に有用であると期待されている。
【０００３】
上記の映像表示装置は、眼前にて使用するために、例えば眼鏡のように、頭部に装着し得る形態とされるのが一般的であり、小型軽量であることが求められる。また、映像を表示する表示部が外界からの光を遮ることがないようにする必要があり、表示部を小さくしながら大きな映像を提供し、さらに、観察者（使用者）の眼から提供する映像までの距離をある程度確保する必要もある。
【０００４】
このため、表示部を眼の直前から外れた位置に配置するとともに、表示部からの光と外界からの光を合成して眼に導くコンバイナを眼の直前に配置し、眼に導かれる表示部からの光が表示部に表示された映像の拡大虚像を表すようにする接眼光学系を表示部からコンバイナまでの光路に配置するようにしている。
【０００５】
表示部としては、例えば特開２００２−１８１５８号に開示されているように、照明光を変調する液晶表示素子（ＬＣＤ）と照明光を発する光源とを組み合わせたものや、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を並べたものを用いることができる。
【特許文献１】特開２００２−１８１５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
映像の虚像を外界に重ねて観察し得るようにした従来の映像表示装置は、明るい環境での使用を前提として構成されており、明るい外界に重なる映像（虚像）をできるだけ観察し易くするという点については、配慮がなされている。しかし、暗い環境での使用についてはほとんど考慮されていないのが現状である。
【０００７】
暗い外界に重ねて映像を提供する場合、映像のうちの背景の部分すなわち文字等の表示内容以外の部分が完全に暗ければ、表示内容のみが観察され、外界のうち映像の背景に重なる部分は、映像が存在しない場合と同じ暗さで観察される。しかし、映像のコントラストが低く、背景がいくらかでも明るければ、外界のうち映像に重ならない部分と映像との間に明瞭な境界が生じて、使用者は違和感を覚える。また、外界のうち映像の背景に重なる部分が観察しづらくなる。
【０００８】
このような状況が生じる使用例を図１２に示す。図１２は、映像表示装置をプラネタリウムで天体の説明に使用するときのものである。外界Ｅｘとして暗い夜空が表されており、その一部に重ねて映像（虚像）Ｄが表示されている。映像Ｄは、表示内容Ｄａと背景Ｄｂを含む。なお、映像表示装置を使用しないときの外界Ｅｘは図１３に示すとおりである。また、図１２、図１３では、星座と表示内容Ｄａを暗く（黒で）表記しており、背景Ｄｂを明るく（白で）表記しているが、実際には、星座や表示内容Ｄａは明るく表示され、背景Ｄｂは暗い。
【０００９】
しかし、映像Ｄのコントラストはあまり高くなく、背景Ｄｂは完全には暗くなっていない。このため、映像Ｄの輪郭が明瞭になっており、また、外界Ｅｘのうち背景Ｄｂに重なった部分が見づらくなっている。
【００１０】
前述のように、映像を表示する表示素子としては、ＬＣＤのように、照明光を変調して映像を表す光とする変調表示素子と、ＬＥＤのように、映像を表す光を自ら発する自発光表示素子とがある。このうち、自発光表示素子では、映像を表示しない状態の画素の輝度がきわめて低い。これに対し、変調表示素子では、映像を表示しない状態の画素がある程度の輝度を有する。これが、暗くなるべき背景が完全には暗くならないことの原因の１つとなっている。
【００１１】
人の視覚は環境の明るさに順応し、同一波長の光に対する比視感度は明順応しているときと暗順応しているときで相違する。従来の映像表示装置では、明るい環境での使用を前提としているため、明順応比視感度に基づいて映像を表す光の波長を定めていることになり、これも映像のコントラストを低下させて背景を明るく観察させる原因となっている。
【００１２】
また、表示内容の輝度は明るい環境で使用するのに適するように設定されているため、暗い環境で使用するときには、表示内容が明るくなりすぎて、使用者が眩しく感じてしまうという問題もある。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、外界に重ねて映像を提供し、暗い環境で使用される映像表示装置であって、提供する映像のうち背景の部分が十分に暗いものを実現すること、および、表示内容が使用者に眩しさを感じさせない程度の明るさのものを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明では、映像を表示する表示部と、表示部からの映像を表す光を外界からの光に重ねて観察者の眼に導くコンバイナと、観察者の眼に導かれる表示部からの光が映像の虚像を表すようにする接眼光学系を有し、暗い環境で使用される映像表示装置において、表示部として映像を表す光を自ら発する自発光表示素子を備え、表示部の各画素の発光時の輝度を１０Ｃｄ／ｍ2以下とする。
【００１５】
この映像表示装置は、非発光時の輝度がきわめて低い自発光表示素子によって映像を表示するため、表示する映像のうちの背景の部分をほぼ完全に暗くすることができる。また、表示内容の明るさも観察者が眩しく感じない範囲に抑えられる。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、映像を表示する表示部と、表示部からの映像を表す光を外界からの光に重ねて観察者の眼に導くコンバイナと、観察者の眼に導かれる表示部からの光が映像の虚像を表すようにする接眼光学系を有し、暗い環境で使用される映像表示装置において、表示部が赤色の光のみで映像を表示するものとする。
【００１７】
人の視覚が感知し得る光の波長帯域は、明順応しているときと暗順応しているときとで相違し、明順応しているときに比視感度が高い赤色光は、暗順応しているときには比視感度が大きく低下する。この映像表示装置では、赤色光で映像を表示するため、背景に多少輝度があったとしても、それが使用者の視覚に感知されることはなく、したがって、背景が明るく観察されるのを防止することができる。
【００１８】
ここで、表示部が表示する映像の光の波長を５９０ｎｍ以上にするとよい。このような波長では、暗順応比視感度は明順応比視感度の数分の１以下になり、背景が明るく観察されるのを防止し易くなる。
【００１９】
表示部の各画素の非表示時の輝度を１Ｃｄ／ｍ2以下とするとよい。暗順応比視感度が低い赤色光で映像を表示するため、背景を成す非表示の画素の輝度をこの程度に抑えることで、背景が明るく観察されるのが確実に防止される。
【００２０】
また、表示部の各画素の表示時の輝度を１０Ｃｄ／ｍ2以下とするとよい。暗順応比視感度が低い赤色光で映像を表示し、しかも、表示内容を成す画素の輝度をこのように設定すると、観察者が眩しさを感じるのを確実に防止することができる。
【００２１】
コンバイナは体積位相型反射ホログラムとするとよい。体積位相型反射ホログラムは、薄く軽量である上、波長選択性が高いので、外界からの光をほとんど全て透過させ得る。このため、観察者は暗い外界を明瞭に観察することが可能である。
【００２２】
ここで、コンバイナが正の光学的パワーを有し、接眼光学系の一部を兼ねて、観察者の眼に導かれる表示部からの光が映像の虚像を表すようにする設定とするとよい。コンバイナを接眼光学系の一部として利用することで、簡素な構成となる。特に、コンバイナとして体積位相型ホログラムを用いているので、光学的パワーをもたせることも容易である。
【００２３】
接眼光学系が、表示部からの光を内部で全反射してコンバイナに導くとともに外界からの光を透過させる透明板状部材を含む構成としてもよい。この構成では、接眼光学系を薄くすることができて軽量になる。また、コンバイナの周辺においても外界からの光を眼に導くことができる上、表示部を眼の直前から大きく離れた位置に配置することができるので、広い視野を確保することが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の映像表示装置では、提供する映像の背景が明るく観察されるのを防止することができて、観察者が違和感を覚えることがない。また、外界のうち映像の背景に重なる部分の観察も困難にならない。さらに、表示時の画素の輝度を１０Ｃｄ／ｍ2以下とすることで、使用者に眩しさを感じさせることもない。したがって、暗い環境での使用に好適な映像表示装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の映像表示装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の映像表示装置１の光学構成を図１に模式的に示す。映像表示装置１は、表示部１２および接眼光学系１３を有する。表示部１２としては、映像の１点に相当する各画素が自ら光を発する自発光表示素子であるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子１２ａを用いている。ＥＬ素子の各画素の非発光時の輝度は０．００１Ｃｄ／ｍ2程度である。
【００２６】
接眼光学系１３は、透明基板１３ａと、その表面に設けられた半透過膜１３ｂより成る。透明基板１３ａは、対向する２面を自由曲面とされており、その一方に半透過膜１３ｂが設けられている。半透過膜１３ｂは、例えば、透過率９０％、反射率１０％に設定されている。
【００２７】
表示部１２からの映像を表す光は、透明基板１３ａの端面から内部に入り、一方の面で全反射されて、他方の面に設けられた半透過膜１３ｂに入射し、一部が反射される。半透過膜１３ｂで反射された表示部１２からの光は、透明基板１３ａから出射して光学瞳Ｅに達する。透明基板の２つの自由曲面は、全体として、表示部１２からの光に対して正の光学的パワーを有するように設定されており、光学瞳Ｅの位置では表示部１２に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。光学瞳Ｅから虚像までの距離は数ｍ程度であり、また、虚像の大きさは表示部１２に表示された映像の１０倍以上である。
【００２８】
半透過膜１３ｂは外界からの光の大部分を透過させ、また、透明基板１３ａは外界からの光をほとんど全て透過させるため、使用者は外界を観察することが可能である。表示部１２に表示した映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。半透過膜１３ｂは接眼光学系１３の一部を成すとともに、表示部１２からの光と外界からの光を合成して光学瞳Ｅに導くコンバイナを成す。
【００２９】
外界からの光は透明基板１３ａの自由曲面を透過する際に屈折するが、その屈折によって外界が歪んで観察されるのを防止するために、透明基板１３ａの半透過膜１３ｂが設けられた面には、もう１つの透明基板１４が接合されている。透明基板１４の接合面に対向する面は、透明基板１３の接合面に対向する自由曲面に対応した自由曲面とされており、これら２つの自由曲面を透過した後の外界からの光は、透過前の光路の延長上を直進する。なお、これら２つの面を、自由曲面とすることに代えて、互いに平行な平面としてもよい。
【００３０】
接眼光学系１３を成す透明基板１３ａと半透過膜１３ｂと、歪み補正用の透明基板１４の全体を合わせた透過率（可視光の全波長に対する透過率）は約８０％であり、外界は映像表示装置１を使用ないときと同程度の明るさで観察される。したがって、映像表示装置１を使用することによって暗い外界の観察が困難になることはない。
【００３１】
表示部１２の各画素の非表示時（非発光時）輝度は前述のようにきわめて低いから、映像のうち非表示の画素によって構成される背景の部分は、ほぼ完全に暗くなる。このため、外界のうち映像（虚像）に重なる部分と重ならない分とに明るさの差は生じず、映像とその周囲の外界との境界は観察されない。また、外界のうち映像に重なる部分の観察が映像の背景によって困難になることもない。
【００３２】
表示部１２の各画素の表示時（発光時）の輝度は、１〜１０Ｃｄ／ｍ2の範囲内に設定されている。したがって、表示画素によって構成される表示内容が明るすぎて使用者が眩しさを感じるということはない。また、各画素の非表示時の輝度がきわめて低いから、表示時の輝度をこのような範囲に設定しても、表示部１２に表示する映像のコントラストは高く、表示内容の観察も容易である。
【００３３】
映像表示装置１の使用例を図２に示す。これは、前述の図１２と同様に、映像表示装置１をプラネタリウムで天体の説明に使用するときのものである。外界Ｅｘとして暗い夜空が表されており、その一部に重ねて映像（虚像）Ｄが表示されている。映像Ｄは、表示内容Ｄａと背景Ｄｂを含む。映像表示装置１を使用しないときの外界Ｅｘは図１３に示したとおりである。ここでも、星座と表示内容Ｄａを暗く（黒で）表記しており、背景Ｄｂを明るく（白で）表記しているが、実際には、星座や表示内容Ｄａは明るく表示され、背景Ｄｂは暗い。さらに、映像Ｄの輪郭を破線で表しているが、この輪郭は観察されない。
【００３４】
なお、図２は以下に述べる各実施形態の映像表示装置の使用例でもあり、上記の説明は各実施形態の映像表示装置が提供する映像にも当てはまる。
【００３５】
第２の実施形態の映像表示装置２の光学構成を図３に模式的に示す。映像表示装置２は、表示部１２および接眼光学系１３より成る。表示部１２としては、第１の実施形態の映像表示装置１と同様に、ＥＬ素子１２ａを用いている。接眼光学系１３は、体積位相型反射ホログラム１３ｃである。ホログラム１３ｃは透明基板１４'に貼り付けられている。
【００３６】
表示部１２からの映像を表す光は、体積位相型反射ホログラム１３ｃに入射し、反射されて光学瞳Ｅに達する。ホログラム１３ｃは、表示部１２からの光に対して正の光学的パワーを有するように設定されており、光学瞳Ｅの位置では表示部１２に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。
【００３７】
光の波長と体積位相型反射ホログラム１３ｃの回折効率との関係を図４に示す。ホログラム１３は、４６５±５ｎｍ、５２０±５ｎｍ、６３５±５ｎｍの３つの波長帯域の光を選択的に回折させて反射する。表示部１２は、これらの波長帯域の中央波長すなわち４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍの光を発するように設定されており、表示部１２からの映像を表す光は、ホログラム１３ｃによって効率よく反射される。映像表示装置２ではカラー映像が提供される。
【００３８】
一般に、ホログラムは、このように高い波長選択性を有するほか、高い入射角依存性も有しており、特定方向から入射する特定波長の光のみに作用するから、外界からの光はほとんど全て回折されることなくホログラム１３ｃを透過する。したがって、使用者は外界を観察することが可能であり、表示部１２に表示した映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。ホログラム１３ｃは接眼光学系１３の一部を成すとともに、表示部１２からの光と外界からの光を合成して光学瞳Ｅに導くコンバイナを成す。
【００３９】
ホログラム１３ｃと透明基板１４'を合わせた透過率（可視光の全波長に対する透過率）は約９０％であり、映像表示装置２では、観察される外界の明るさの低下が、映像表示装置１よりもさらに抑えられる。なお、表示部１２の各画素の表示時の輝度は、映像表示装置１と同様に、１〜１０Ｃｄ／ｍ2の範囲内に設定されている。
【００４０】
第３の実施形態の映像表示装置３の光学構成を図５に模式的に示す。映像表示装置３は、表示部１２および接眼光学系１３より成る。表示部１２としては、第１、第２の実施形態の映像表示装置１、２と同様に、ＥＬ素子１２ａを用いている。接眼光学系１３は、透明基板１３ａと、体積位相型反射ホログラム１３ｃより成る。
【００４１】
透明基板１３は、平行平板の下端部を下端に近いほど薄くなるくさび状とするとともに、上端部を上端に近いほど厚くなる形状としたものである。ホログラム１３は、透明基板１３ａの下端部の傾斜面に貼り付けられている。表示部１２は筐体１１に収容されており、筐体１１は透明基板１３ａの上端部に取り付けられている。
【００４２】
表示部１２からの映像を表す光は、端面から透明基板１３ａの内部に入り、対向する２つの面で複数回全反射されて、体積位相型反射ホログラム１３ｃに入射する。ホログラム１３ｃに入射した光は、反射されて光学瞳Ｅに達する。ホログラム１３ｃは、表示部１２からの光に対して正の光学的パワーを有するように設定されており、光学瞳Ｅの位置では表示部１２に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。
【００４３】
ホログラム１３ｃは、映像表示装置２のものと同様に、４６５±５ｎｍ、５２０±５ｎｍ、６３５±５ｎｍの３つの波長帯域の光を選択的に回折させて反射するように設定されており、表示部１２も、映像表示装置２のものと同様に、４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍの光を発するように設定されている。映像表示装置３でもカラー映像が提供される。
【００４４】
ホログラム１３ｃおよび透明基板１３ａは、外界からの光をほとんど全て透過させる。したがって、使用者は外界を観察することが可能であり、表示部１２に表示した映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。ホログラム１３ｃは接眼光学系１３の一部を成すとともに、表示部１２からの光と外界からの光を合成して光学瞳Ｅに導くコンバイナを成す。
【００４５】
外界からの光が透明基板１３ａのくさび状の下端部を透過することにより観察される外界にひずみが生じるのを防止するために、透明基板１３ａの下端部のホログラム１３ｃが設けられた傾斜面には、透明基板１４が接合されている。透明基板１４と透明基板１３は一体となって平行平板を成し、観察される外界に歪みは生じない。
【００４６】
接眼光学系１３を成す透明基板１３ａとホログラム１３ｃと歪み補正用の透明基板１４を合わせた透過率は約９０％であり、映像表示装置３では、観察される外界の明るさの低下が映像表示装置２と同様に抑えられる。なお、表示部１２の各画素の表示時の輝度は１〜１０Ｃｄ／ｍ2の範囲内に設定されている。
【００４７】
映像表示装置３では、表示部１２からの光を、透明基板１３ａ内での全反射によってホログラム１３ｃに導くようにしているので、表示部１２およびこれを収容した筐体１１を、眼の直前から大きく離れた位置に配置することができる。このため、外界に対する視野を広く確保することができる。透明基板１３の厚さは３ｍｍ程度とすることが可能であり、映像表示装置３は小型軽量となる。
【００４８】
第４の実施形態の映像表示装置４の外観を図６に模式的に示す。図６において、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。映像表示装置４は、使用者の頭部に装着された状態で使用され、一方の眼（右眼）に映像を提供する。映像表示装置４は、映像を提供するための光学モジュール１０を有する。光学モジュール１０は、表示部を収容した筐体１１と、接眼光学系１３を含んでいる。
【００４９】
筐体１１はブリッジ２１に取り付けられており、筐体１１とブリッジ２１にはそれぞれフレーム２２が取り付けいられている。また、各フレーム２２には、ヒンジを介してテンプル２３が取り付けられており、ブリッジ２１には１対の鼻当て２４が取り付けられている。映像表示装置４は、全体として、一般の眼鏡から一方のレンズを除いたような形態であり、装着時には、テンプル２３を側頭部で支持され、鼻当て２４を鼻で支持される。
【００５０】
光学モジュール１０には、不図示の制御部から電力、映像信号、および制御信号を表示部に伝送するためのケーブル１５が接続されている。ケーブル１５は一方のテンプル２３に沿って設けられている。
【００５１】
図６（ａ）の線Ａ−Ａ'での光学モジュール１０の断面を図７に示す。光学モジュール１０には、表示部１２、接眼光学系１３が含まれている。表示部１２は、映像の１点に相当する各画素が与えられる照明光を変調する変調表示素子である液晶表示素子（ＬＣＤ）１２ｂ、液晶表示素子１２ｂに照明光を供給する光源１２ｃ、光源１２ｃからの照明光を非等法的に拡散する拡散板１２ｄ、および拡散板１２ｄを透過した光を集光させる集光レンズ１２ｅより成る。
【００５２】
拡散板１２ｄは、光源１２ｃからの光を、左右方向（図７の紙面に垂直な方向）に約４０゜拡散し、これに垂直な方向に約０．５゜拡散するように設定されている。また、集光レンズ１２ｅは、拡散板１２ｄによって拡散された光が効率よく光学瞳Ｅを形成するように配置されている。
【００５３】
接眼光学系１３は、第３の実施形態の映像表示装置３のものと同様の構成であり、透明基板１３ａと体積位相型反射ホログラム１３ｃより成る。前述のように、ホログラム１３ｃは、表示部１２からの光と外界からの光を合成するコンバイナを兼ねている。また、透明基板１３ａには、歪み補正用の透明基板１４が接合されている。使用者は、光学瞳Ｅの位置で、外界の一部に重なる拡大虚像を観察することができる。
【００５４】
光学瞳Ｅの位置での視野を図８に示す。表示部１２を収容した筐体１１は、光学瞳Ｅの直前から上方に大きく離れた位置に存在し、筐体１１によって遮られる視野の上下方向の角度は約３０゜である。外界の視野の上下方向の角度は７０゜であるが、筐体１１の左方および右方ではより大きい。なお、映像（虚像）の視野の上下方向の角度は約１０゜である。
【００５５】
光の波長と体積位相型反射ホログラム１３ｃの回折効率の関係を図９に示す。ホログラム１３ｃは、６３５±５ｎｍの単一の波長帯域の光を選択的に回折させて反射するように設定されており、表示部１２の光源１２ｃは、その波長帯域の中央波長すなわち６３５ｎｍの光を発するように設定されている。したがって、映像表示装置４は、赤色光の映像を提供することになる。なお、光源１２ｃとしては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。
【００５６】
光の波長と人の視覚の比視感度との関係を図１０に示す。これは、光学技術ハンドブック（朝倉書店）６３４頁に掲載されているものである。図１０より明らかなように、暗順応しているときに比視感度が高い波長帯域は、明順応しているときに比視感度が高い波長帯域よりも短波長側にあり、暗順応しているときの赤色光の比視感度は低い。
【００５７】
変調表示素子である液晶表示素子の各画素からは、非表示のときでも、光が漏れ出す。この光の量は表示のときの１００分の１程度である。映像表示装置４の液晶表示素子１２ｂも同様であり、非表示画素の輝度は表示画素の輝度の約１／１００となる。しかし、映像表示装置４では、映像を表す光を赤色光、つまり暗順応時に比視感度の低い波長の光としているので、非表示の画素から漏れ出た光が使用者に観察されることはほとんどなく、非表示の画素が構成する映像の背景はきわめて暗く観察される。したがって、提供する映像（虚像）とその周囲の背景との間に境界は観察されず、また、外界のうち映像の背景に重なる部分の観察も容易である。
【００５８】
非表示時の液晶表示素子１２ｂの画素の輝度は１Ｃｄ／ｍ2以下とするのが望ましい。このようにすることで、映像の背景を確実に暗くすることができる。非常時の画素の輝度が１Ｃｄ／ｍ2のとき、表示時の画素の輝度は約１００Ｃｄ／ｍ2となる。この値は第１〜第３の実施形態の映像表示装置１〜３における値の１０〜１００倍となるが、暗順応時の赤色光の比視感度が低いから、使用者が眩しいと感じるほど表示内容が明るく観察されることはほとんどない。ただし、使用者の視覚には個人差があるから、確実に眩しさを感じさせないようにするために、表示画素の輝度を１０Ｃｄ／ｍ2以下、したがって、非表示画素の輝度を０．１Ｃｄ／ｍ2以下とするのが好ましい。
【００５９】
光源１２ｃが発する光の波長に幅があると、ホログラム１３ｃによって回折された光の中に、設計とはやや異なる方向に進むものが生じる。例えば、波長６３５ｎｍの光と波長６４０ｎｍの光は回折後に異なる方向に進む。これは提供する映像（虚像）の解像度を低下させる原因となる。しかしながら、その角度差は、比較的長波長である赤色光では、短波長の光（例えば、波長４７５ｎｍと４８０ｎｍの青色光）に比べて小さくなる。したがって、赤色光で映像を表示する映像表示装置１では、光源１２ｃが発する光の波長に幅があっても、解像度の低下は少ない。
【００６０】
映像表示装置４では、頭部に装着する構成としているので、提供される映像（虚像）の位置が一定となる。したがって、暗い環境でも映像がどこにあるのかが使用者に判り易く、暗い環境での使用に一層好適である。なお、ここでは、光源１２ｃが発する光、すなわち映像を表す光の波長を６３５ｎｍとしているが、図１０より判るように、暗順応比視感度は光の波長が５９０〜７００ｎｍの範囲内であれば略一定なので、映像を表す光の波長はこの範囲内のどの値としてもよい。ホログラム１３ｃの回折特性は、映像を表す光の波長に応じて定めておく。
【００６１】
第５の実施形態の映像表示装置５の外観を図１１に模式的に示す。図１１において、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。この映像表示装置５は、第４の実施形態の映像表示装置４に、光学モジュール１０をもう１つ加えて、両眼に映像（虚像）を提供するようにしたものである。映像表示装置５は全体とて、概ね左右対称となっている。なお、ケーブル１５は、一方の筐体１１を経て他方の筐体１１にまで延設されている。
【００６２】
上記の各実施形態１〜５の映像表示装置１は、表示部１２の表示輝度を調節し得るようにして、環境の明るさに応じて表示輝度を変化させるようにすることもできる。その場合、表示輝度の調節は、ＥＬ素子１２ａや光源１２ｃの印加電圧を変えることによって行ってもよいし、ＥＬ素子１２ａや液晶表示素子１２ｂに与える輝度信号を変えることによって行ってもよい。後者の方がより簡素な構成となり、低コストで実現できる。
【００６３】
表示輝度を調節し得るようにすると明るい環境での使用も可能となる。例えば、外界の輝度が１００Ｃｄ／ｍ2のときの表示輝度を２００Ｃｄ／ｍ2とし、外界の輝度が低下するにつれて、表示輝度を低下させて、最終的に前述の値になるようにすれば、あらゆる明るさの環境で使用することができる。
【００６４】
環境の明るさに応じて表示輝度を調節することは、複数の映像表示装置をまとめて制御する制御部を備えて、複数の映像表示装置についてまとめて行うことができる。例えばプラネタリウムで使用する映像表示装置の場合、プラネタリウム全体の制御を行う制御部が、提供する内容に応じて、全ての映像表示装置の表示輝度を調節するようにする。
【００６５】
また、環境の明るさに応じて映像表示装置ごとに個別に表示輝度を調節するようにすることも可能である。その場合、各映像表示装置に操作部を備えて使用者が手動調節するようにしてもよいし、また、各映像表示装置に明るさを検出するセンサを備えて、検出結果に基づいて自動的に調節するようにしてもよい。その明るさセンサは、外界のうち提供する映像（虚像）に重なる部分の明るさを検出するものとするのが好ましい。その際、映像に重なる部分の平均的な明るさを検出してもよいし、映像に重なる部分のうち最も明るい部位の明るさを検出するようにしてもよい。
【００６６】
映像表示装置ごとに個別に表示輝度を調整するようにすると、環境の明るさが方向によって異なるときでも、使用者が観察する方向に応じた適切な明るさの映像を各使用者に提供することが可能になる。
【００６７】
なお、上記の各実施形態では、自発光表示素子の例として、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子１２ａを掲げたが、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイや、陰極線管（ＣＲＴ）を用いることもできる。また、変調表示素子の例として、透過型の液晶表示素子１２ｂを掲げたが、反射型の液晶表示素子を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図２】各実施形態の映像表示装置の暗い環境における使用例を示す図。
【図３】第２の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図４】光の波長と第２の実施形態の映像表示装置が備える体積位相型反射ホログラムの回折効率との関係を示す図。
【図５】第３の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図６】第４の実施形態の映像表示装置の外観を模式的に示す正面図（ａ）、上面図（ｂ）および側面図（ｃ）。
【図７】第４の実施形態の映像表示装置の光学モジュールを模式的に示す断面図。
【図８】第４の実施形態の映像表示装置の視野角を示す断面図。
【図９】光の波長と第４の実施形態の映像表示装置が備える体積位相型反射ホログラムの回折効率との関係を示す図。
【図１０】光の波長と人の視覚の比視感度との関係を示す図。
【図１１】第５の実施形態の映像表示装置の外観を模式的に示す正面図（ａ）、上面図（ｂ）および側面図（ｃ）。
【図１２】従来の映像表示装置の暗い環境における使用例を示す図。
【図１３】映像表示装置が使用される暗い環境の例を示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１〜５  映像表示装置
１０    光学モジュール
１１    筐体
１２    表示部
１２ａ  エレクトロルミネセンス素子
１２ｂ  液晶表示素子
１３    接眼光学系
１３ａ  透明基板
１３ｂ  半透過膜
１３ｃ  体積位相型反射ホログラム
１４    歪み補正用透明基板
１４'   透明基板
１５    ケーブル
２１    ブリッジ
２２    フレーム
２３    テンプル
２４    鼻当て
Ｅ    光学瞳
Ｄ    映像
Ｄａ  映像表示内容
Ｄｂ  映像背景
Ｅｘ  外界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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