(57)【要約】【課題】観察対象物と表示映像とを同時に違和感なく観察することができる眼鏡型ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】コンバイナ光学系３０が組み込まれたレンズ２０ａの近傍に周囲の照度を測定する測光部４９を配置し、測光部４９で測定された照度に基づいて観察者から表示映像の虚像までの程示距離を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の眼の前に配置され、外界光束と映像投影装置から投影される表示映像とを重ねて表示するコンバイナ光学系が組み込まれた透明基板と、
前記透明基板の近傍に配置され、照度を測定する測光手段と、
前記測光手段で測定された照度に基づいて観察者から前記表示映像の虚像までの程示距離を変化させる視度調整手段と
を備えていることを特徴とする眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記コンバイナ光学系は、前記映像投影装置から投影される映像の光束を伝播する光伝播部材を有し、
前記視度調整手段は、前記測光手段で測定された照度が所定の閾値より大きい場合には前記映像投影装置の集光レンズ又は表示手段を移動させて前記表示映像の虚像までの程示距離を長くし、所定の閾値より小さい場合には前記映像投影装置の集光レンズ又は表示手段を移動させて前記表示映像の虚像までの程示距離を短くすることを特徴とする請求項１記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記表示映像の虚像までの程示距離を長くしたときには前記表示映像の明るさを明るくし、前記表示映像の虚像までの程示距離を短くしたときには前記表示映像の明るさを暗くする光量可変手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は眼鏡型ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の眼鏡型ディスプレイ装置として特開２００５−８４５２２号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
この眼鏡型ディスプレイ装置では、観察者の眼の前に配置されるレンズ（透明基板）に画像表示面から表示光束を導くプリズム（光路）が形成されている。観察者の瞳位置に入射する外界光束と表示光束とが観察者の眼に導かれ、観察者は外界を見ながら表示映像を見ることができる。
【特許文献１】特開２００５−８４５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述の眼鏡型ディスプレイ装置を屋外で使用するときと屋内で使用するときとでは観察者の眼から観察対象物までの距離が異なる。観察者の眼から観察対象物までの距離と観察者の眼から外界光束に重畳して表示される表示映像の虚像までの程示距離との間に大きな差がある場合、観察対象物の像や表示映像の虚像がボケて見えることがあるため、観察対象物と表示映像とを同時に観察することは難しい。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は観察対象物と表示映像とを同時に違和感なく観察することができる眼鏡型ディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、観察者の眼の前に配置され、外界光束と映像投影装置から投影される表示映像とを重ねて表示するコンバイナ光学系が組み込まれた透明基板と、前記透明基板の近傍に配置され、照度を測定する測光手段と、前記測光手段で測定された照度に基づいて観察者から前記表示映像の虚像までの程示距離を変化させる視度調整手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の眼鏡型ディスプレイ装置において、前記コンバイナ光学系は、前記映像投影装置から投影される映像の光束を伝播する光伝播部材を有し、前記視度調整手段は、前記測光手段で測定された照度が所定の閾値より大きい場合には前記映像投影装置の集光レンズ又は表示手段を移動させて前記表示映像の虚像までの程示距離を長くし、所定の閾値より小さい場合には前記映像投影装置の集光レンズ又は表示手段を移動させて前記表示映像の虚像までの程示距離を短くすることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の眼鏡型ディスプレイ装置において、前記表示映像の虚像までの程示距離を長くしたときには前記表示映像の明るさを明るくし、前記表示映像の虚像までの程示距離を短くしたときには前記表示映像の明るさを暗くする光量可変手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、観察対象物と表示映像とを同時に違和感なく観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１はこの発明の一実施形態に係る眼鏡型ディスプレイ装置の斜視図である。
【００１２】
眼鏡型ディスプレイ装置１はフレーム１０とレンズ（透明基板）２０ａ，２０ｂとコンバイナ光学系３０と映像表示部（映像投影装置）４０とを備えている。
【００１３】
フレーム１０は、一対のテンプル部１１ａ，１１ｂと、一対のテンプル部１１ａ，１１ｂ間に配置された一対のリム１２ａ，１２ｂと、一対のリム１２ａ，１２ｂを結ぶブリッジ部１３とで構成されている。
【００１４】
レンズ２０ａ，２０ｂは観察者の眼（図示せず）の前に配置される。レンズ２０ａはリム１２ａに保持され、レンズ２０ｂはリム１２ｂに保持されている。レンズ２０ａには後述のコンバイナ光学系３０の一部を構成するプリズム３１が組み込まれている。
【００１５】
映像表示部４０はテンプル部１１ａに取り付けられている。また、映像表示部４０には照度を測定する測光部（測光手段）４９が設けられている。測光部４９としてフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ等の受光素子が用いられる。
【００１６】
コンバイナ光学系３０は外界光束と映像表示部４０から投影される表示映像とを重ねて表示する。
【００１７】
眼鏡型ディスプレイ装置１は眼鏡と同様にテンプル部１１ａ，１１ｂを耳にかけ、ブリッジ部１３で鼻に載せることで観察者の顔に装着される。
【００１８】
図２はこの発明の一実施形態に係る眼鏡型ディスプレイ装置の映像表示部の動作を説明するためのブロック図である。
【００１９】
映像表示部４０は、測光部４９とメモリ４８とＬＥＤ４４とＬＣＤパネル（又はＥＬ（有機エレクトロルミネセンス）ディスプレイ）（表示手段）４２とマイクロモータ５１と制御部５０とを備えている。制御部５０は視度調整手段及び光量可変手段として機能する。
【００２０】
メモリ４８には映像情報や文字情報が記憶されている。なお、メモリ４８に代えて外部から無線によって映像情報等を取得するための受信機を採用しもよい。
【００２１】
制御部５０は測光部４９で測定された測定値（照度）に基づいて映像の視度を調整する（観察者から表示映像の虚像までの程示距離を変化させる）。例えば、マイクロモータ５１を駆動して集光レンズ４１（図３参照）を移動させ、視度を調整する。
【００２２】
制御部５０は、メモリ４８から映像情報や文字情報を読み出すとともに、測光部４９で測定された測定値に基づいてＬＣＤパネル４２に印加する電圧値を制御し、バックライトとしてのＬＥＤ４４から発せられた光を遮ったり透過させたり、それらの中間調としたりして、ＬＣＤパネル４２に表示させる表示映像の明るさを調整する。
【００２３】
制御部５０は測定値の大小を、測定値が所定の閾値（例えば２０００ｌｘ（ルクス））以下であるか否かによって判断する。通常屋内では照度は２０００ｌｘ以下であり、例えば作業机の上の照度は５００〜７００ｌｘ程度である。また、日中の屋外では照度は２０００ｌｘを超え、例えば快晴の日中の屋外の例えば直射日光下の路面の照度は２０万ｌｘ程度、曇りの日中の屋外の例えば街路樹の照度は１万ｌｘ程度である。このように、屋内と屋外との照度は２０００ｌｘ近傍を境界として大きく変化する。
【００２４】
そこで、照度を測定することによって屋内か屋外かを制御部５０で判断し、制御部５０の判断結果に基づいて観察者から表示映像の虚像までの程示距離を変えるようにした。
【００２５】
照度が２０００ｌｘを超えたとき、制御部５０は屋外であると判断し、マイクロモータ５１を駆動して観察者から表示映像の虚像までの程示距離を３〜５ｍに合わせる（日中の屋外では遠方を見ている場合が多いため）。また、制御部５０は程示距離を長くしたことに対応して表示映像の明るさを明るくする。
【００２６】
なお、照度が１ｌｘ以下のとき、制御部５０は夜であると判断し、上記と同様に観察者から表示映像の虚像までの程示距離を３〜５ｍに合わせる。
【００２７】
これに対して、照度が２０００ｌｘ以下のとき、制御部５０は屋内であると判断し、マイクロモータ５１を駆動して観察者から表示映像の虚像までの程示距離を６０〜８０ｃｍに合わせる（屋内では近くを見ている場合が多いため）。また、制御部５０は程示距離を短くしたことに対応して表示映像の明るさを暗くする。
【００２８】
観察者から表示映像の虚像までの程示距離を上記のように調整することで、屋内においても屋外においても視度が合った状態で観察対象物と表示映像とを同時に観察することができる。
【００２９】
図３はこの発明の一実施形態に係る眼鏡型ディスプレイ装置のコンバイナ光学系の断面を示す概念図である。
【００３０】
コンバイナ光学系３０はプリズム（光伝播部材）３１で構成され、プリズム３１の一方の傾斜面Ｐ２にはアルミミラー等の反射光学素子が配置され、他方の傾斜面Ｐ４には例えばホログラフィック光学素子が配置される。なお、傾斜面Ｐ４にはホログラフィック光学素子に代えてハーフミラーや偏光ビームスプリッタ等を配置してもよい。
【００３１】
プリズム３１の一端の近傍に集光レンズ４１が配置され、集光レンズ４１の近傍には集光レンズ４１を光軸Ｌに沿って移動させるための例えばマイクロモータ５１、減速機構（図示せず）等が配置されている。集光レンズ４１は矢印ａに示すように光軸Ｌに沿って移動する。なお、マイクロモータ５１、減速機構に代えて、ピエゾ素子や電磁石を用いて集光レンズ４１を移動させてもよい。
【００３２】
例えば制御部５０（図２参照）が屋外であると判断し、観察者から表示映像の虚像までの程示距離を３〜５ｍに調整する場合、集光レンズ４１がＬＣＤパネル４２から遠ざかる方向へ移動するようにマイクロモータ５１が駆動される。逆に、制御部５０が屋内であると判断し、観察者から表示映像の虚像までの程示距離を６０〜８０ｃｍに調整する場合、集光レンズ４１がＬＣＤパネル４２に近づく方向へ移動するようにマイクロモータ５１が駆動される。
【００３３】
ＬＥＤ４４（図２参照）から出射された光束はＬＣＤパネル４２によって変調されて映像光束となり、集光レンズ４１で集光されて面Ｐ１からプリズム３１内に入射する。プリズム３１の一端に入射した映像光束は、傾斜面Ｐ２で反射された後、プリズム３１の面Ｐ１と面Ｐ３との間で５回反射を繰り返す。映像光束はプリズム３１の他端の傾斜面Ｐ４に導かれ、傾斜面Ｐ４で回折反射される。ホログラフィック光学素子はコンバイナ機能を有しており、映像光束は面Ｐ３に対して略垂直に入射する外界光束と重畳され、アイポイントＥＰに導かれる。
【００３４】
この実施形態によれば、測光部４９で測定された照度に基づいて屋外か屋内かを判断して観察者から表示映像の虚像までの程示距離を変えるようにしたので、観察対象物の像や表示映像の虚像がボケて見えることがなく、観察対象物と表示映像とを同時に観察することができる。また、測定値に基づいて表示映像の明るさが変化するので、外界の明るさに応じた明るさで表示映像を見ることができる。更に、頻繁に眼のピントを変える必要がないので、観察者の眼の疲労を軽減することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、集光レンズ４１を光軸に沿って移動させることによって視度を調整したが、この方法に代えてＬＣＤパネル４２を光軸Ｌに沿って移動させることによって視度を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る眼鏡型ディスプレイ装置の斜視図である。
【図２】図２はこの発明の一実施形態に係る眼鏡型ディスプレイ装置の映像表示部の動作を説明するためのブロック図である。
【図３】図３はこの発明の一実施形態に係る眼鏡型ディスプレイ装置のコンバイナ光学系の断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３７】
２０ａ，２０ｂ：レンズ（透明基板）、３０：コンバイナ光学系、３１：プリズム（光伝播部材）、４０：映像表示部（映像投影装置）、４１：集光レンズ、４２：ＬＣＤパネル（表示手段）、４９：測光部（測光手段）、５０：制御部、５１：マイクロモータ。
【図１】
2008058746.tif 000003
【図２】
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【図３】
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