(57)【要約】  本発明は、偏光の方向を示し、光ビームを成形し、着用者の眼に向けて、情報内容（Ｉ）が見られるようにする光学結像器インサート（４００）を含むオフサルミックレンズ（３００）を備えたオフサルミックディスプレイであって、またレンズの面上に配置される少なくとも１つの偏光器エレメントを備えたディスプレイに関する。本発明によると、前記偏光器エレメントは調節可能な偏光を有するエレメント（２Ａ、２Ｂ）によって構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光の方向を示し、光ビームを成形し、着用者の眼（１）に向けて、情報内容（Ｉ）が見られるようにする光学結像器インサート（４００）を含むオフサルミックレンズ（３００）を備えたオフサルミックディスプレイであって、
また前記レンズ（３００）の面上に配置される少なくとも１つの偏光器エレメント（２）を備えたディスプレイであって、
前記偏光器エレメントは調節可能な偏光を有するエレメント（２Ａ、２Ｂ）によって構成されることを特徴とするディスプレイ。
【請求項２】
前記偏光器エレメントは前記インサート（４００）と垂直な偏光を示すことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記偏光器エレメントは、前記インサート（４００）と平行な偏光を示すことを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記偏光器エレメントは、調節可能な大きさの偏光回転を示すキラル分子に基づく活性膜（２Ｂ）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記活性膜（２Ｂ）は画素化され、各画素は電気信号を個別に受けることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフサルミックレンズ及び、画像又はマルチメディアタイプの情報を投影することを可能にする光学結像器を備えたオフサルミックディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
「レンズ」という用語は、より詳細には、一対の眼鏡のフレームに取り付けるのに適した任意補正レンズに関する。このようなオフサルミックレンズは、例えば従来の視力矯正、反射防止、汚れ防止、引っかき防止機能を示すことができる。
【０００３】
米国特許第５８８６８２２号は、投影インサートを示すオフサルミックレンズを開示している。このような投影インサートは、小型スクリーン、レーザダイオード、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）タイプの電子信号から光ビームを発生する電子及び光学システムから生じる光ビームを成形する光学結像器によって構成されている。光学結像器は、光ビームを着用者の眼に向けて、その情報内容を見ることを可能にする。
【０００４】
図１は、このような既知のオフサルミックディスプレイの平面図である。
レンズ３００内には、プリズム４０１Ａと、バッキングプリズム４０１Ｂと、四分波プレート４０４と、マンジャン鏡４０３とから構成された結像器４００が埋め込まれている。結合器は、薄膜の被覆物の形で実施することができる偏光分離処理部４０２を備えている。
【０００５】
電子信号伝達情報は、図示していないケーブルによって小型スクリーンに運ばれる。小型スクリーン３２０は、バックライトプロジェクタによって照射され、情報に応じた画素画像を発生させることによってこの信号に応答する。
【０００６】
小型スクリーンから生じて点線で示した経路に続く光ビームは、中を偏光分離処理部４０２に到達するように通過するオフサルミックレンズ内でレンズ３６０及び鏡３２５を介して伝達される。スクリーンによって発せられる光ビームの偏光は、偏光分離処理部４０２上の光線の入射面にあるように向けられる。これは、Ｐ方向に向けられると言われる。光ビームは、その後バッキングプリズム４０１Ｂを通し、その後四分波プレート４０４を通してマンジャン鏡４０３まで伝播され、そこで四分波プレートを通して反対方向に通過するように反射される。マンジャン鏡の役割は、スクリーンの拡大画像Ｉを作り出し、これをユーザに対して快適な視野距離にあるように位置決めすることである。普通、この視野距離は、画像が１メートル先にあるようにユーザに見えるように調節される。さらに、画像の見かけの寸法は、結像器の特徴に応じて対角線に沿って約１２度であってもよい。
【０００７】
四分波プレート４０４は、光ビームの分光に対して４５度に向けられた軸を有する。したがって、光ビームの第１の通過の際、円形の偏光状態で出る。最後に、第２の通過の終わりには、光ビームは直線偏光状態にあるが、初期偏光に対して９０度に向けられている。このように、マンジャン鏡４０３によって反射した光ビームが四分波プレート４０４を通して２回通過すると、偏光分離処理が行なわれ、そこで普通はＳと書かれた入射平面に垂直な偏光方向を有する。したがって、マンジャン鏡４０３を介して小型スクリーン３２０の拡大画像Ｉを見る着用者の眼に対して高い測光効率で反射される。
【０００８】
このようなディスプレイは、以下の問題を呈する。
インサート４００は、インサートの前部領域に等しい面積の立方体を実質的に占めており、この領域内では周囲の視界が遮られる。立方体の外側では、眼鏡の着用者はレンズ３００を通して周囲を見ることができる。
システムによって表示される情報画像Ｉは、外部環境から来る光の重なりによりコントラストの損失が起こることが分かった。この現象は、情報眼鏡が外で使用される場合に特に顕著である。
【０００９】
コントラストは以下のように定義される：
Ｃ＝（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）／（Ｉｏｎ＋Ｉｏｆｆ）
式中、Ｉｏｎは周囲の前に配置された情報画像を見る場合に眼が受ける強度であり、Ｉｏｆｆは情報画像なしで周囲を見る場合に眼が受ける画像である。
【００１０】
さらに、レンズに含まれる偏光分離立方体は、外から見え、魅力のない外観効果が生じる。これは、全体の５０％の非偏光周辺光しか通過させることができない偏光分離多層処理によるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、適切なコントラストを画像内で保護することを可能にし、ほとんど見えなくするように立方体を隠すことによって、これらの問題を解決することを可能にするオフサルミックディスプレイを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これを行なうため、本発明は偏光の方向を示し、光ビームを成形し、着用者の眼に向けて、情報内容が見られるようにする光学結像器インサートを含むオフサルミックレンズを備えたオフサルミックディスプレイを提供し、このディスプレイはまた、レンズの面上に配置される少なくとも１つの偏光器エレメントを備え、前記偏光器エレメントは調節可能な偏光を有するエレメントによって構成されることを特徴とする。
一実施形態では、前記偏光器エレメントは前記インサートと垂直な偏光を示す。
さらに、別の実施形態では、前記偏光器エレメントは、前記インサートと平行な偏光を示す。
前記偏光器エレメントは、調節可能な大きさの偏光回転を示すキラル分子に基づく活性膜を備えることが好ましい。
また有利には、前記活性膜は画素化され、各画素は電気信号を個別に受ける。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のオフサルミックディスプレイによれば、適切なコントラストを画像内で保護することを可能にし、立方体４００が不透明になり、インサート４００はしたがって、外部の観察者にはあまり見えなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態を単に示す図面の助けをかりて、より詳細に本発明を以下で説明する。
図２は、本発明の略図である。
図３は、特定の実施形態における、本発明によるディスプレイの断面図である。
図４は、別の特定の実施形態を構成する、本発明によるディスプレイを示す。
【００１５】
図２は、光学結像器インサート４００を含むレンズ３００を示している。例として、光学結像器は、上記米国特許第５８８６８２２号に記載されたものと同じタイプであってもよい。
【００１６】
本発明によるオフサルミックディスプレイは、光ビームを成形し、これらをユーザの眼１に向けて、情報内容を見ることができるようにする目的で、偏光方向Ｐを示す光学結像器インサート４００を含む前記オフサルミックレンズ３００を備えている。ディスプレイはまた、レンズ３００の面の一方、好ましくはその前面に配置するための偏光器エレメント２を備えている。
【００１７】
このような偏光分離器立方体４００は、ほぼ９０％以上のＰ偏光用の高い透過度、及びＳ偏光用の低い透過度を示し、これはほぼ９０％以上のＳ偏光用の高い反射、及びＳ偏光用の低い反射を示す。
【００１８】
結像器インサート４００はその後、Ｐ偏光を有すると言われ、この実施形態では、偏光器２はインサート４００と平行な偏光を示す。
【００１９】
この構成では、分離器立方体４００の偏光方向Ｐへの偏光器２の偏光方向の位置合わせは、透過度をレンズ全体の上でより均一にする効果を有する。外部の観察者への多層処理４０４の視認性はしたがって、かなり減少する。
【００２０】
例として、偏光器なしのレンズ３００が白色シート上に配置されると仮定する。レンズの残りの部分を通した周囲の透過度はそれにより、ほぼ１００％であり、立方体４００を通した周囲の透過度は偏光されていない光ではほぼ５０％である。分離器立方体４００はその後、０．３３のコントラストを備えると考えられ、したがって明らかに見える。
【００２１】
次に、レンズ３００の前面が、インサート４００と平行な偏光方向に向けられた偏光器２を有すると仮定する。レンズの残りを通した周囲の透過度はほぼ５０％であり、立方体４００を通した周囲の透過度はほぼ４５％である。分離器立方体４００はその後、約０．０５のコントラストを備えると考えられ、これはほとんど見えない物体を示している。
【００２２】
偏光器エレメントは、フック又はマグネット部によってフレームに固定される適切なクリップにより眼鏡のフレームに固定することができ、取り外し可能なプレートによって構成することができる。
【００２３】
偏光器エレメントは、永久的又は一時的にレンズに接着結合されるのに適切なフィルムによって構成することができる。
偏光器エレメントは、レンズ上のフィルム上に被着される層によって構成することができる。例えば、このタイプの偏光器はフィルム、ブラシがけされた分子、又は当業者に知られている種類のワイヤ偏光子によって構成することができる。
【００２４】
特定の実施形態では、偏光器エレメントは調節可能な偏光を備えたエレメントによって構成される。このような状況で、大きさを調節可能である偏光回転を示すキラル分子に基づく活性フィルムによって構成することができる。
【００２５】
普通、このタイプの調節可能な偏光エレメントでは、液晶層には従来の偏光子が取り付けられている。制御電圧を加えることによって、全体として偏光子の方向を変更することが可能である。偏光方向制御は、制御部を使用してユーザによって設定される。有利には、制御部はオフサルミックディスプレイ用の全体の制御を行なう単一のハウジング内に一体化される。
【００２６】
この実施形態は、所望の効果を得るため、偏光子の方向を調節することを可能にする利点を示している。
【００２７】
インサート４００と平行な偏光器システムの偏光方向を設定することによって、外側から見えるインサートは上述のとおり隠される。
【００２８】
偏光器システムの偏光方向をインサート４００と垂直になるように調節することによって、周囲環境の画像の輝度が低くなる。
【００２９】
大きさの順序に関し、様々な照明状態において、約１２０カンデラ毎平方メートル（ｃｄ／ｍ２）の輝度を備えた情報ディスプレイレンズ３００によって表示される画像Ｉのコントラストは、本発明による偏光器を使用しない場合に、以下の表に示すように算出される。
2008521023.tif 000003
【００３０】
分離器立方体４００に対して交差する方向の偏光器２では、立方体を通る透過度はかなり減少する。偏光器２の高価がより大きくなり、分離処理４０２がより良くなると、コントラストの改良も良くなる。理想的には、完全な偏光器２及び処理４０２では、得られるコントラストは１である。
【００３１】
周囲の輝度と比較した情報画像のコントラストを改良することが望ましい構成では、偏光器の方向は立方体４００のＰ分光に交差する。このような状況では、レンズの残りの部分を通る周囲環境の透過度は約５０％であり、立方体４００を通る周囲環境の透過度は０に近い。
【００３２】
立方体がほぼ９０％の効率を示し、偏光器がほぼ９９％の効率を示すと仮定すると、以下のコントラスト値が本発明により得られる。
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【００３３】
前の表と比較すると、コントラストはかなり大きく改善されており、「雲量」タイプの屋外状況、及びおそらく「日光」の状況でも装置を使用できることが容易に分かる。
【００３４】
偏光器エレメントが調節可能な分光を提供するエレメントによって構成されない場合、オフサルミックディスプレイも、インサート４００と同じ偏光を示し、レンズ３００の面の一方に配置する第２の偏光器エレメントを含むことが有利である。
【００３５】
装置が単に日光を補正するレンズとして使用される場合、ユーザは結像器インサート４００を隠すように働く第２の偏光器２を使用する。
装置が結像器インサート４００により情報画像Ｉを見るためのレンズとして使用される場合、ユーザは必要に応じて、周囲の輝度がかなりある場合でも画像のコントラストを最適化する第２の偏光器を使用する。
【００３６】
図３に示す特定の実施形態では、偏光器エレメントは調節可能な偏光を有するエレメントによって構成されている。
【００３７】
調節可能な偏光を有するエレメントの１つのタイプでは、液晶層２Ｂには従来の偏光子２Ａが取り付けられている。制御電圧３により、偏光子全体の方向を変えることが可能である。偏光方向の制御は、制御部を使用してユーザによって設定される。
【００３８】
静止状態では、液晶フィルム２Ｂには電圧は加えられない。したがって、液晶はレンズを通過する周囲からの光Ｌの偏光を変換しない。
【００３９】
偏光器エレメントがＳ方向を有する場合、偏光分離立方体を通過する周囲からの光Ｌ１は偏光を持ち、偏光分離処理によって遮られるようになる。立方体４００が不透明になり、その後情報画像Ｉのコントラストは周囲背景の画像の上で改善される。
【００４０】
逆に、偏光器エレメントがＰ方向を有する場合、周囲からの光Ｌ１は、レンズの他の部分を通過する光Ｌとほぼ同等の透過度で分離器立方体４００を右に通過する。インサートはしたがって、外部の観察者にはあまり見えなくなる。
【００４１】
動的状態では、電圧Ｖが液晶フィルム２Ｂに加えられる。この電圧Ｖは、液晶が光の偏光を９０度回転させるような技術により算出される。したがって、偏光子２ＡがＰ偏光を向いている場合、液晶層２Ｂからの出口では、偏光はＳであり、偏光子２ＡがＳ偏光を向いている場合、液晶層からの出口ではＰとなるだろう。これにより、静止状態で得られる挙動と反対の挙動が提供される。
【００４２】
別の方法では、電圧Ｖを任意選択で連続的に、０ボルト（Ｖ）からＵボルトの範囲にわたって変え、液晶によって偏光に加えられる回転を変調することが可能になる。これにより、ユーザによって選択されたような、インサートの小さな可視性と周囲に対するより優れたコントラストの間の妥協を得るように遷移挙動を得ることが可能になる。
【００４３】
図４に示すように、偏光方向を局所的に変調することができるように、液晶フィルム２Ｂを画素化することが可能である。各画素は、既知の角度で偏光を旋回させるように働く電気信号で個別に処理される。これらの技術は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーンの分野で知られている。これにより、制御可能な方法で、偏光の透過度を空間で変調することが可能になる。これは、インサート偽装機能、又は改良コントラスト機能の何れかを保持しながら、ユーザによって選択することができる状態で高度の偏光を示す周囲（水面、太陽と反対側の青空、反射止めガラスなど）を見るのに有用である。
【００４４】
例として、図４は周囲から来るガラスからの側部反射ＲＶを示している。液晶フィルム２Ｂは、偏光Ｓを有する画素ＰＩ（Ｓ）及び偏光Ｐを有する画素ＰＩ（Ｐ）を有する。第１の画素ＰＩ（Ｓ）は、周囲環境に対してコントラストを良くするように働く。第２の画素ＰＩ（Ｐ）は、側部から来る反射ＲＶを遮断するように働く。周囲環境からの残りの光は、矢印Ｌで示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】既知のオフサルミックディスプレイの平面図である。
【図２】本発明の略図である。
【図３】本発明による特定の実施形態におけるディスプレイの断面図である。
【図４】本発明による他の特定の実施形態を構成するディスプレイを示す。
【符号の説明】
【００４６】
１    眼
２    偏光器
３    制御電圧
３００    オフサルミックレンズ
３２０    小型スクリーン
３２５    鏡
３６０    レンズ
４００    光学結像器インサート、偏光分離器立方体
４０１Ａ    プリズム
４０１Ｂ    バッキングプリズム
４０２    偏光分離処理部
４０３    マンジャン鏡
４０４    四分波プレート
Ｉ    拡大画像
ＰＩ（Ｐ）    偏光Ｓを有する画素
ＰＩ（Ｓ）    偏光Ｐを有する画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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