JP2016541003A - グレア防止スクリーンを備えるデータ表示眼鏡 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのレンズ（２）を備えるとともに、ユーザにより着用されるようになっている眼鏡（１）に関し、前記眼鏡（１）は、データをユーザの視野内へ投影するために使用され得る表示手段（７）と、前記ユーザへ向けてレンズ（２）を通過するようになっている入射光の強度を弱めるために使用され得る可変透過係数（１４）を有するグレア防止スクリーン（８）とを備える。眼鏡（１）は、入射光の強度にしたがってグレア防止スクリーン（８）の透過係数を適合させるように構成される。

Description

本発明は、グレア防止スクリーンを備えるデータ表示眼鏡に関する。

データを通信して知らせる分野に関連付けられる技術を備える携帯型光学装置の分野では、データ表示眼鏡であって、該眼鏡を着用するユーザによって見ることができるデータ又は情報を表示できるデータ表示眼鏡が知られている。情報は、ユーザが通常は眼鏡を通して観察するシーンの上に透けて或いは透けないで重ね合わされる。

そのような表示手段は、文章、画像、又は、ビデオなどの情報をユーザが自分の頭を回転させる或いは下げる必要なく自分の視野内で見ることができるようにするオプトロニック（ｏｐｔｒｏｎｉｃ）装置である。したがって、ユーザは、位置を変えながら自分の環境を観察できると同時に、情報にアクセスできる。

この情報は、眼鏡を通して見える物体及び場所に直接に関連してもよく、更には、例えば観察されるシーンに関連する光信号を加えることによって画像がインタラクティブにされてもよい。また、情報は、ユーザの瞬間的な視野とは無関係であってもよく、また、例えば、ユーザが自由に移動できる或いは行動できるようにする視界を保ちつつユーザが見ることができるインターネット及び／又は電子メッセージにアクセスできるようにしてもよい。

異なる表示技術を備える眼鏡が存在する。

フランス特許出願公開第２ ９７６ ０８９号明細書は、テンプル上に配置される１又は２つのプロジェクタを含む眼鏡について記載する。プロジェクタは、眼鏡の着用者の前方に画像を投影し、着用者は、画像を認識するための媒体を自分の前方に必要とする。フランス特許出願公開第２ ９４１ ７８６号明細書に記載されるように、眼鏡のレンズは、特に拡張現実機能を与える眼鏡が想定される場合には、媒体としての機能を果たしてもよい。

更に高性能な表示システムは、例えば米国特許第７ ７５１ １２２号明細書に開示されるように、レンズ内で光を案内する面を備えるレンズを使用して画像を表示できるようにし、形成される画像がユーザに見える。

しかしながら、現在のシステムに伴う困難は、光度が高いときの情報の視認性に関連する。具体的には、これらの条件下で、情報のコントラストは、情報の強度が高強度の入射光に対して十分に高くなければ見るのを困難にする或いは不可能にする。また、ユーザが移動するときに、よくある急速な光度変化が起こる。

更に、サングラスレンズを備える眼鏡において、これらのレンズは、特に情報がカラーの場合に、情報の視認性を低下させる。加えて、サングラスレンズは、全てのデータ表示技術に適合しない。

フランス特許出願公開第２ ９７６ ０８９号明細書 フランス特許出願公開第２ ９４１ ７８６号明細書 米国特許第７ ７５１ １２２号明細書

本発明の目的は、これらの欠点を改善するとともに、周囲の光強度にかかわらず、任意の状況で使用でき且つ任意の状況に適合できるデータ表示眼鏡を提供しようとすることである。

この目的を達成するために、少なくとも１つのレンズを備えるとともに、ユーザにより着用されるようになっている本発明に係る眼鏡は、データをユーザの視野内へ投影できるようにする表示手段と、前記ユーザへ向けてレンズを通過するようになっている入射光の強度を弱めることができるようにする可変透過係数が与えられるグレア防止スクリーンとを備え、前記眼鏡は、入射光の強度に応じてグレア防止スクリーンの透過係数を適合させるように構成される。

したがって、眼鏡は、必要な機能の全てを組み込む所定の媒体を使用して、高い光度にもかかわらず表示領域上に表示されるデータを読み取ることができるようにする。また、入射光の光度にかかわらず、眼鏡は、眼鏡の着用者が状況にかかわらず適度な強度の光度を認識するようにスクリーンの透過係数を適合させることができるようにする。

グレア防止スクリーン及び／又は表示手段の透過係数は、場合により、眼鏡に組み込まれる或いは遠隔的に位置される制御手段を使用して制御される。同様に、光度に関連する情報は、場合により、眼鏡に及び／又は遠隔的に位置されるセンサによりもたらされる。

場合により一緒に或いは別々に使用される本発明の様々な実施形態によれば、
グレア防止スクリーン及び前記表示手段は、前記データを表示するべく前記表示手段により放射される光線が前記グレア防止スクリーンを避けるように互いに対して位置され、それにより、前記グレア防止スクリーンからの光線の反射に起因する影響が回避される；
表示手段は、表示領域内の表示データの光強度が透過係数に適合されるようにグレア防止スクリーンに結合される；
結合は、グレア防止スクリーンの透過係数に応じて表示データの光強度を制御することによってもたらされ、表示データの光強度は、入射光の量にかかわらず、ユーザによるデータの同様の認識を得るべく、透過係数に反比例して変えられる；
透過係数は、可変デューティサイクルと固定周波数とを伴うパルス幅変調によって決定される；
表示データの光強度は、可変デューティサイクルと固定周波数とを伴うパルス幅変調によって決定される；
光強度及び透過係数は、同期するとともに、同じデューティサイクルを有する；
眼鏡は、１又は複数のデューティサイクルを制御するための手段を備える；
グレア防止スクリーンがレンズの第１の側に配置され、入射光は、レンズの第２の側から第１の側へと通過するようになっている；
前記グレア防止スクリーンには、レンズ上に配置される垂直偏光層及び水平偏光層が設けられる；
前記グレア防止スクリーンには、２つの偏光層の間に配置される液晶層が設けられる；
グレア防止スクリーンがレンズにより支持される；
表示手段は、レンズを使用して光線を透過させるように構成される；
データを表示するための手段は、レンズでの内部反射により、光、特に前記光線を案内するための透過用基板を備える；
データを表示するための手段は、前記光線をレンズへと放射することができる光源を備える；
データを表示するための手段が画像発生器を備える。

本発明は、単なる目安として与えられており限定しようとするものではない添付図面を伴う以下の説明に照らして更に良く理解できる。

本発明に係るデータ表示眼鏡の斜視図を概略的に示す。 本発明に係る眼鏡の１つの実施形態の動作原理を概略的に示す。 グレア防止スクリーンの光透過率を示すグラフと、表示されたデータの強度を示すグラフとを示す。 眼鏡が使用される車両の部分断面図を概略的に示す。

図１及び図２に示されるように、本発明に係る眼鏡１は、ここでは、２つのレンズ２と、２つのテンプル３と、レンズ２が固定されるフレーム４とを有する。本発明の説明において、レンズなる用語は、フレームに固定される物体を示し、眼鏡の着用者はレンズを通して自分の前方のシーンを見る。レンズ２は、例えば鉱物又は有機ガラス材料から製造されてもよいが、この目的を果たすために当業者に知られる任意の他の材料から製造されてもよい。

眼鏡１の着用者の眼１９は、レンズの第１の側に位置され、また、着用者が観察するシーンは、レンズの第２の側に位置される。したがって、レンズに突き当たる入射光ｌｉは、第２の側から生じた後、レンズの外面を介してレンズを通過し、眼鏡１の着用者の方を向く内面を介して抜け出る。

眼鏡１は、ユーザの視野の方向でデータを表示するための手段７を備える。前記表示手段は、データを表示できるようにする光線ＲＥを放射するように構成される。

前記データを含む画像は、好適には、前記データを表示するのに十分なサイズを有するように数メートル離れて或いは無限遠に配置される仮想媒体上に生じる。

第１の実施形態において、データを表示するための手段７は、ここではテンプル３上に配置される画像発生器を備える。

第２の実施形態（図示せず）において、データを表示するための手段７は、レンズを使用して前記光線を透過させるように構成される。このとき、表示手段７は、例えば、レンズ２へと放射できる光源と、レンズでの内部反射によって光線を案内するための透過用基板とを備える。

眼鏡１は、グレア防止スクリーン８を更に含む。好適には、前記グレア防止スクリーン８及び前記表示手段７は、前記データを表示するべく前記表示手段７により放射される光線が前記グレア防止スクリーン８を避けるように互いに対して位置される。したがって、グレア防止スクリーン８からの光線の反射に起因する影響が避けられる。例えば、グレア防止スクリーン８は、レンズ２の第１の側に、例えば眼鏡の着用者に面するレンズの内面上に配置される。

幻惑を減らすために、グレア防止スクリーン８には、入射光の強度を弱めることができるようにする可変透過係数が与えられる。透過係数はパルス幅変調によって決定される。変調は、スクリーンの透過係数を規定するデューティサイクルを伴って、固定の周波数で、好ましくは少なくとも１００Ｈｚで行われる。

したがって、グレア防止スクリーン８は、
時間ｔ_１の間にわたって透明度が最大である最大値と、
時間ｔ_２の間にわたって透明度が最小である最小値
との間で周期的に変わる光透過係数を有する。

デューティサイクルαは、周期の持続時間Ｔに対する透過率が最大であり続ける持続時間ｔ_１の比率によって以下のように決定され、したがって、０から１００％まで変化する。

デューティサイクルを変えることにより、透明度が最大となっている時間ｔ_１は、光が通過しない時間ｔ_２に対して長くされ或いは短くされる。したがって、ｔ_１を増大させることにより、デューティサイクルが増大し、また、ｔ_２を増大させることにより、デューティサイクルが減少する。そのため、透過係数の平均値は、デューティサイクルαの値に依存する。

したがって、眼鏡１の着用者の前方に位置されるスクリーンは、デューティサイクルαに等しい時間の一部分にわたってのみ見える。そのため、透過率可変スクリーン８を通して見られる光度は、（１−α）に等しいファクター分だけ実際の光度に対して減少される。

また、前記眼鏡１は、入射光の強度に応じてスクリーン８の透過係数を適合させるように構成される。したがって、眼鏡は、ユーザのためのデータを表示することに加えて、ユーザを高い光度から保護できるようにする。そのため、ユーザは、たとえ光度レベルが高い場合であっても、表示されたデータを読むことができる。

この目的を達成するために、眼鏡１は、ここでは、透過係数を制御するための手段９を備え、該手段９は、透過係数の瞬時値又は平均値のいずれかを制御する。例えば、所定のデューティサイクルを選択することにより、対応する透過係数が規定される。

したがって、デューティサイクルは、変化可能であるとともに、入射光の光強度に応じて選択される。入射光の光強度を測定するために、眼鏡１は、場合により、測定値を制御手段９へ供給する光度センサ（図示せず）を備える。制御手段９は、この測定値に応じてデューティサイクルの値を設定する。

第１の実施形態において、グレア防止スクリーン８には、レンズ上に配置される垂直偏光層及び水平偏光層と、２つの偏光層間に配置される液晶層とが備えられる。偏光層はそれぞれ、入射光を異なる方向に偏向させる。液晶層では、偏向された光の方向が液晶によって変えられる。液晶の配向は、光の偏光方向を決定する。したがって、後段の偏光層の方向と同じ方向へ偏光を変えるように液晶が配向されると、光が通過する。一方、方向が異なれば、光は眼鏡１の着用者へと透過されない。

変調は、光を透過させるために時間ｔ_１の間にわたって後段の偏光層の方向と同じ方向に液晶を配向させることによって行われ、また、光を遮るために時間ｔ_２の間にわたって異なる方向に液晶を配向させることによって行われる。

第２の実施形態において、グレア防止スクリーン８には、レンズ２上に配置されるＭＥＭＳ型微小電気機械層（微小電気機械システムを表すＭＥＭＳ）が備えられる。この層は、入射光を遮る或いは通過させる電気的に動作できるマイクロ電子素子から構成される。微小電気機械システムは、例えば米国特許第７ ６８４ １０５号明細書の文献に記載されるタイプである。ここで、変調は、微小電気機械層の動作によって、時間ｔ_１の間にわたって入射光を通過させるにより、また、時間ｔ_２の間にわたって入射光を遮ることにより行われる。

様々な例示された実施形態において、表示手段７及びグレア防止スクリーン８は、着用者により見えるようにするべくデータを表示できるようにする光強度が透過係数に適合されるように更に結合される。

表示手段７の表示強度は、眼鏡１の着用者の眼に達する表示データから生じる光の同じ量を保つことを目的としてグレア防止スクリーン８の透過係数の値に関連付けられる。この目的を達成するために、第１の実施形態によれば、２つのグラフ１５，１７が重ね合わされる図３に示されるように、入射光の量にかかわらず、ユーザによるデータの同様の認識を得るべく、表示データの光強度１６が透過係数１４に反比例して変えられる。グラフ１５では、時間ｔにおいて透過係数１４が０と１との間で変化する。グラフ１７では、時間ｔにおいて光強度１６が最小値ｌ_ｍｉｎと最大値ｌ_ｍａｘとの間で変化する。グレア防止スクリーンの透過率が増大すると、データの光強度が比例的に減少し、逆もまた同様である。

言い換えると、眼鏡は、眼鏡の着用者が幻惑させられないように入射光の強度に応じてスクリーンの透過係数を適合させることができるようにすると同時に、スクリーンの透過係数に応じて表示領域内に表示されるデータの光強度を適合させることができるようにして、これらのデータを状況にかかわらず同様の態様で認識できるようにする。

したがって、データ表示眼鏡とグレア防止システムとの結合は、前記眼鏡の着用者が自身で見出す前方のシーンの光レベル又はグレアレベルとは無関係に、表示される情報にとって満足できるコントラストを保つことができるようにする。

１つの特定の実施形態によれば、表示データの光強度は、可変デューティサイクルと固定周波数とを伴うパルス幅変調によっても設定される。データは、所定の基準強度で、時間ｔ_１の間にわたってのみ現れ、表示手段７は、時間ｔ_２の間にわたって表示領域１１内にデータを表示しない。データの強度は係数αを変えることによって制御され、それにより、一定周期持続時間Ｔに対して表示時間ｔ_１が増減される。この場合、制御手段９は、データの光強度のデューティサイクルも制御する。

データの光強度と透過係数とを関連付けるために、光強度及びグレア防止スクリーン８が同一の比率αと同期する。したがって、データは、グレア防止スクリーン８が光を通過させるときに表示され、グレア防止スクリーン８が不透明であれば表示されない。それにもかかわらず、基準強度は、場合により、比率αにかかわらず同様の認識された強度を保つように適合される。したがって、低い光度に起因して時間ｔ_１が増大すれば、基準強度が比例的に減少される。同様に、高い光度に起因して時間ｔ_１が減少すれば、基準強度が比例的に増大される。

後述する特定の用途において、眼鏡１は自動車２０の運転を手助けするための装置として使用される。この用途は、一例として説明されるが、本発明の眼鏡１の用途をこの例に限定しない。

図４は、本発明に係る眼鏡２１を使用して運転を手助けするためのこの装置を示すが、この用途が限定的と見なされてはならない。

日当たりの良いとき、特に水平線よりも上側の太陽Ｓの高さが低いときの日中の終わりには、車両２０の前方の道路シーンＳＲが明るく輝いて照らされて見える場合がある。したがって、ドライバー２４は、幻惑されるだけでなく、自分の安全にとって重要なこの道路シーンにおける細部、例えば直ぐ近くの危険の源を警告する道路標識又はドライバーが運転している路面の状態を見分けることもできないというリスクがある。同じことが夜間運転にも当てはまり、この夜間運転中に、ドライバーが他の車両の光によって幻惑される場合がある。

このとき、眼鏡２１は、眼鏡を着用しているドライバー又は搭乗者を任意の形態の幻惑又は入射光強度のかなりの変化から保護する役目を果たす。しかしながら、ドライバー２４は、例えば、従来のようにダッシュボード上に表示される情報など、透過係数の平均値が低ければアクセスできない運転関連情報に視覚的にアクセスできなければならない。本発明によれば、この情報は、眼鏡２１の着用者によってそれが見えるように決定される光強度を伴って、眼鏡２１上に直接に表示される。

したがって、本発明は、この用途では、ドライバーの眼１９に到達する光の量を調節すると同時にドライバーに情報を与えるためにドライバー２４が適応的な眼鏡２１を身に着けるようにしておく。図面を明確にするために単一の眼鏡レンズが示されてきた。

また、この装置は、ここでは眼鏡２１から離れて位置される、透過係数を制御するための手段３０を備える。前記制御手段３０は、例えば、車両２０の車室内に配置されるとともに、制御コマンドを眼鏡２１へ通信する。

眼鏡レンズ２１の透過係数を制御するために、本発明は、車両の前方の道路シーンＳＲの光度を測定するために使用される感光センサ３１を備える。

感光センサ３１は、ここでは、例えば、車両２０のフロントガラス２６の内面上に、車内バックミラー（図示せず）と同じ高さで、すなわち、フロントガラス２６の上部の中央に位置される。この位置は、特に道路シーンＳＲから発せられる車両２０の外側の光度を表す情報を収集できるようにする。

この感光センサ３１から出力される信号ＳＬは、この出力信号ＳＬを眼鏡レンズ２１の透過係数を制御するための信号ＳＣへと変換できる回路３３によって受けられて処理され、信号ＳＣは、眼鏡レンズ２１の透過係数を制御するための手段３０によって受けられる。

制御手段３０は、眼鏡レンズ２１の透過係数を制御するための回路３４を制御し、回路３４は、それ自体、例えばブルートゥース又はＷｉ−Ｆｉ（登録商標）標準規格を満たすワイヤレス通信プロトコルを実施する、例えば超音波、赤外線波、又は、電波の放射体３８を備える。眼鏡２１には、同じ遠隔制御波ＲＣＷの受信器４０が設けられる。

具体的には、車両２０の前方の道路シーンＳＲの光度を表す、感光センサ３１により出力される信号ＳＬに応答して、回路３３は、信号ＳＬに応じて制御信号ＳＣを発生させる。制御信号ＳＣは、その後、制御回路３４の放射体３８により、ＲＣＷ波及び受信器４０を介して、眼鏡２１へ伝送される。

したがって、眼鏡レンズ２１の透過係数は、受けられた信号ＳＣに応じて、すなわち、センサ３１により測定される光度に応じて、調節される。

また、装置は、表示されるべきデータを生成するための手段３６も備え、該手段３６も場合により眼鏡２１から離れて車室内に位置される。前記生成手段３６は、前記データを眼鏡２１へ通信する。

データを生成するための手段３６と眼鏡２１との間の通信も、随意的に同じ放射体３８及び／又は同じ受信器４０を用いて、例えば制御手段３０及び眼鏡２１により使用されるプロトコルと同じプロトコルを実施するワイヤレス通信によって行われる。

したがって、生成手段３６は、制御手段３０により規定される透過係数に応じて決定される所定の強度コマンドを伴うデータを送信する。

Claims (15)

1. 少なくとも１つのレンズ（２）を備えるとともに、ユーザにより着用されるようになっている眼鏡（１）であって、前記眼鏡（１）は、データを前記ユーザの視野内へ投影できるようにする表示手段（７）と、前記ユーザへ向けて前記レンズ（２）を通過するようになっている入射光の強度を弱めることができるようにする可変透過係数（１４）が与えられるグレア防止スクリーン（８）とを備え、前記眼鏡（１）は、前記入射光の強度に応じて前記グレア防止スクリーン（８）の前記透過係数を適合させるように構成される、眼鏡（１）。
2. 前記グレア防止スクリーン（８）及び前記表示手段（７）は、前記データを表示するべく前記表示手段（７）により放射される光線が前記グレア防止スクリーン（８）を避けるように互いに対して位置される請求項１に記載の眼鏡。
3. 前記表示手段（７）は、前記表示データの光強度（１６）が前記透過係数（１４）に適合されるように前記グレア防止スクリーン（８）に結合される請求項１又は請求項２に記載の眼鏡。
4. 前記結合は、前記グレア防止スクリーン（８）の前記透過係数（１４）に応じて前記表示データの光強度（１６）を制御することによってもたらされ、前記表示データの光強度（１６）は、入射光の量にかかわらず、前記ユーザによる前記データの同様の認識を得るべく、前記透過係数（１４）に反比例して変えられる請求項３に記載の眼鏡。
5. 前記透過係数（１４）は、可変デューティサイクルと固定周波数とを伴うパルス幅変調によって決定される請求項１から３のいずれか一項に記載の眼鏡。
6. 前記表示データの光強度（１６）は、可変デューティサイクルと固定周波数とを伴うパルス幅変調によって決定される請求項１から５のいずれか一項に記載の眼鏡。
7. 前記光強度（１６）及び前記透過係数（１４）は、同期するとともに、同じデューティサイクルを有する請求項５及び請求項６に記載の眼鏡。
8. 前記眼鏡（１）は、前記１又は複数のデューティサイクルを制御するための手段（９）を備える請求項５から７のいずれか一項に記載の眼鏡。
9. 前記グレア防止スクリーン（８）が前記レンズ（２）によって支持される請求項１から８のいずれか一項に記載の眼鏡。
10. 前記グレア防止スクリーン（８）が前記レンズ（２）の第１の側に配置され、前記入射光は、前記レンズ（２）の第２の側から第１の側へと通過するようになっている請求項１から９のいずれか一項に記載の眼鏡。
11. 前記グレア防止スクリーン（８）には、前記レンズ（２）上に配置される垂直偏光層及び水平偏光層が設けられる請求項１から１０のいずれか一項に記載の眼鏡。
12. 前記グレア防止スクリーン（８）には、前記２つの偏光層の間に配置される液晶層が設けられる請求項１０に記載の眼鏡。
13. 前記データを表示するための手段（７）は、前記レンズ（２）での内部反射により、光、特に前記光線を案内するための透過用基板を備える請求項１から１２のいずれか一項に記載の眼鏡。
14. 前記データを表示するための手段は、前記光線を前記レンズ（２）へと放射することができる光源を備える請求項１３に記載の眼鏡。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の眼鏡（１）を備える、自動車両（２０）の特に夜間の運転を支援するための装置。

Images