特開 2022-170640 透過率制御部を備えた表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022170640

(43)【公開日】2022-11-10

(54)【発明の名称】透過率制御部を備えた表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09G 5/00 20060101AFI20221102BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20221102BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20221102BHJP

   G09G 5/377 20060101ALI20221102BHJP

【ＦＩ】

G09G5/00 510V

G02B27/02 Z

G09F9/00 359

G09G5/36 520L

G09G5/00 530M

G09G5/00 550C

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021134340

(22)【出願日】2021-08-19

(31)【優先権主張番号】P 2020183379

(32)【優先日】2020-11-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】712013062

【氏名又は名称】伊原 正典

(72)【発明者】

【氏名】伊原 正典

【テーマコード（参考）】

2H199

5C182

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H199CA04

2H199CA12

2H199CA23

2H199CA25

2H199CA29

2H199CA32

2H199CA47

2H199CA48

2H199CA53

2H199CA59

2H199CA63

2H199CA75

2H199CA86

2H199CA91

2H199CA92

2H199CA95

5C182AA02

5C182AA03

5C182AA04

5C182AA22

5C182AA31

5C182AB02

5C182AB08

5C182AB25

5C182AB31

5C182AB35

5C182AC02

5C182AC03

5C182BA14

5C182BA25

5C182BA26

5C182BA29

5C182BA45

5C182BA54

5C182BA56

5C182BA57

5C182BA65

5C182BB01

5C182BB15

5C182BB21

5C182BC01

5C182BC26

5C182CA21

5C182CB44

5C182CB52

5C182DA02

5C182DA44

5C182FA68

5G435AA01

5G435BB05

5G435BB12

5G435BB19

5G435CC09

5G435CC12

5G435DD05

5G435DD10

5G435DD11

5G435DD13

5G435EE12

5G435FF04

5G435FF08

5G435FF11

5G435GG03

5G435GG09

5G435GG11

5G435HH02

5G435LL07

5G435LL08

5G435LL17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】一般的な透過型及び若しくは半透過型のＨＭＤ（ヘッド・マウント・ディスプレイ）やＨＵＤ（ヘッド・アップ・ディスプレイ）、コンタクトレンズ型ＡＲ／ＭＲデバイスといった表示装置に於いて背景色の影響から黒色が表示できないという課題があった。
【解決手段】透過型・半透過型のＨＭＤやＨＵＤ、コンタクトレンズにおける映像の光学的出力部から網膜に投影するまでの光学的経路において、具備された内部生成ＣＧ映像と周囲映像の光学的合成部となるハーフミラーや導光板、コンタクトレンズ屈折制御部などに合わせて、液晶やＭＥＭＳ、熱制御、ＥＣデバイスなどで構成される画素単位に制御可能な透過率制御部を具備することで、透過率の最も低い状態で黒色部を表現し、黒色部での背景色の影響を減らすことを実現するとともに、他の色が背景色と混ざらないようにし、より明瞭な色表現を実現し、課題の解決を図る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

背景光及び若しくは外光を透過する透過型表示部におけるメインピクセルごとの白色光源及びカラーフィルターを具備しない表示装置であって、
背景光及び若しくは外光を全透過及び若しくは半透過する透過型表示部を具備する表示装置における前期透過型表示部に、

メインピクセルごとに分割された背景光及び若しくは外光の透過率を制御する透過率制御部と、
映像出力部から出力される画像及びもしくは映像に基づいた光学的情報と、
背景光及び若しくは外光とを、
メインピクセルごとに任意の光学系で得られる光学的視認像とを合成表示をする表示部
及び若しくは、
メインピクセルごとに自発光するサブピクセルを備えるとともに合成表示をする表示部
を具備する表示装置であって、

前記表示部に、
前記光学的情報と
前記背景光及び若しくは前記外光をメインピクセル単位の透過率制御情報と、
により合成することを特徴とするコンタクトレンズ型表示装置に於いて、

コンタクトレンズ表面の曲面に合わせて適宜配置された透過率制御部を備えることを特徴とする、
コンタクトレンズ型表示装置

【請求項2】

背景光及び若しくは外光を透過する透過型表示部におけるメインピクセルごとの白色光源及びカラーフィルターを具備しない表示装置であって、
背景光及び若しくは外光を全透過及び若しくは半透過する透過型表示部を具備する表示装置における前期透過型表示部に、

メインピクセルごとに分割された背景光及び若しくは外光の透過率を制御する透過率制御部と、
映像出力部から出力される画像及びもしくは映像に基づいた光学的情報と、
背景光及び若しくは外光とを、
メインピクセルごとに任意の光学系で得られる光学的視認像とを合成表示をする表示部
及び若しくは、
メインピクセルごとに自発光するサブピクセルを備えるとともに合成表示をする表示部
を具備する表示装置であって、

前記表示部に、
前記光学的情報と
前記背景光及び若しくは前記外光をメインピクセル単位の透過率制御情報と、
により合成することを特徴とするコンタクトレンズ型表示装置に於いて、

コンタクトレンズ表面上に視線を法線とする面に合わせて適宜配置された透過率制御部を備えることを特徴とする、
コンタクトレンズ型表示装置

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、透過率制御部を備えた表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明はヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）やヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）あるいはＡＲ／ＭＲ用コンタクトレンズと呼ばれる情報表示端末に関連付けられた表示装置および通常透過（半透過）画像は背景の画像が透過してしまう半合成型表示装置が既に存在していることは広く知られている。

【0003】

後述される出願文献は、より具体的に前述の内容に関した表示装置の発明などが記載されている。また、後述される文献は光の透過率制御技術に関し説明が行われている。これらのヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイは人体装着用のＡＲやＭＲのＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）や車載用や航空機用、船舶用のＡＲやＭＲのＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、ＡＲやＭＲ用コンタクトレンズ、携帯情報表示端末、デスクトップ表示装置としての利用状況が解説されている。また、非特許文献１は光の透過率を制御して室内の明るさなどを制御できるガラス窓などの知見になる。さらには、ノートＰＣのような形の端末やタブレット端末、スマートフォン型端末において、透過型・半透過型の構成を実現してもよい。透過型とは通常のメガネのように表示部から表示部を通した反対側の映像がカメラなどを用いずに９０％以上などの高透過率で透過し、利用者が視認できるＨＭＤなどであり、半透過型はサングラスのように透過率がある程度制限されているＨＭＤなどを指す。さらには、フラットディスプレイのような薄型モニターなども含み、前述のＨＵＤのようなデバイスのより大型の物も含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１９－５１６２６１号公報

【特許文献2】特表２０１８－５２５６６２号公報

【特許文献3】特表２０１５－５３６５１４号公報

【非特許文献】

【0005】

各ＵＲＬは2020/02/01に確認

【非特許文献1】光を制御するニューガラス 河原秀夫、斉藤靖弘 著 1993年

【非特許文献2】HoloLens の スクリーンの仕組みと HoloLens 2 での視野角の拡大ＵＲＬ https://shinoblogavi.wordpress.com/2019/10/17/hololensscreen/

【非特許文献3】目に入れるだけのAR？サムスンが“スマートコンタクトレンズ”の特許を取得 ＵＲＬ https://www.moguravr.com/samsung-smart-contact-lens/

【非特許文献4】ARコンタクトレンズの可能性に驚愕！！！かがくのちからってすげー！ ＵＲＬ http://iam1031nobosemon.hatenablog.com/entry/2018/06/20/190115

【非特許文献5】ARコンタクトレンズをMojo Visionが発表 現実世界をキャプションで説明 ＵＲＬ https://www.itmedia.co.jp/news/articles/2001/17/news076.html

【非特許文献6】透過型ヘッドマウントディスプレイ利用時の前景と背景の相互関係に関する研究ＵＲＬ https://www.jstage.jst.go.jp/article/jergo/41spl/0/41spl_0_194/_pdf

【非特許文献7】透明LCDディスプレイ（参考展示）パソニック社（登録商標）ＵＲＬ https://www.youtube.com/watch?v=gsbxCeJ78As

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の主たる課題は、一般的な透過型及び若しくは半透過型のＡＲやＭＲに用いる透過型及び若しくは半透過型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）やＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、コンタクトレンズ型ＡＲ／ＭＲデバイス、携帯型表示装置、据え置き透過型表示装置に於いて、透過若しくは半透過であるため背景色（外光）の影響から特定の範囲のみの黒色表示できないという課題があった。また、このように透過型（半透過型）であるため外光が明るすぎると表示が明瞭にならないという課題があった。

【0007】

また、非特許文献７のように、一見、画素（メインピクセル）単位に黒色表示をしているかのような表示方法もあるが、この方式は、画素（メインピクセル）単位にバックライト制御を行い、白色光に液晶とカラーフィルタで色を付けているため、透過率が実質３３％以下と非常に低くなったり、バックライトが点灯して色が表示されると、画素（メインピクセル）単位のバックライトにより画素（メインピクセル）単位に出力される強い白色光源の発光によって背景画像（外光）が完全に遮断されたり、ＲＧＢそれぞれのサブピクセルのフィルタと液晶をバックライト光源や背景光（外光）が通過するので、背景光（外光）の実質透過率が３３％程度以下に減衰してしまうという課題があり、背景光の透過率を画素（メインピクセル）単位に適切なアナログ制御が可能になっているわけではない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、前述の課題を解決するために、透過型及び若しくは半透過型のＨＭＤやＨＵＤ、コンタクトレンズなどの表示装置における映像の光学的出力部からの信号を反射及び若しくは伝達し網膜に投影するまでの光学的経路において、具備された映像出力部としてのコンピュートモジュールなどによる内部生成画像・映像出力部からの出力される画像・映像としてのＣＧ光源光と外光（背景色）の光学的合成部となるハーフミラーや導光板、光導波路、コンタクトレンズ屈折制御部などに合わせて、液晶やＭＥＭＳ、熱制御、エレクトロクロミック・デバイスなどで構成される画素（メインピクセル）単位に分割された透過率制御部を用いることにより画素（メインピクセル）単位のバックライトやサブピクセルのカラーフィルタは用いずに、画素（メインピクセル）単位に制御可能な光学的透過率制御部を備える手段を具備することによって、黒色部における背景光や外光への影響を減少させるため、背景光や外光の光学的透過率を上げて任意の透過率制御を実現することでより確実な黒色の表示を実現しするとともに、光導波路や導光板、ハーフミラー、光学マイクロプロジェクタなどの光学系、透過型ＥＬ（有機ＥＬ含む）などを用いることで、表示に必要な映像出力部としてのコンピュートモジュールなどの映像生成装置からの画像や映像情報に基づいた他の色を背景光や外光に影響されることなく明瞭に表示することを可能とし、課題の解決を図っている。なお、コンピュートモジュールの映像出力部は、電気的な映像信号であっても、光学的な映像情報であってもよく、映像という単語には、画像、静止画、動画、３Ｄ立体といった視覚的情報に関わる一切を含むと考えてよい。

【0009】

さらには、前述の光学的合成部ではなく光学経路において光学的合成部より手前の外光（背景色）入力部であるＨＭＤやＨＵＤ、コンタクトレンズの外光（背景色）入力面、もしくは外光（背景色）と内部生成画像・映像の合成後の最終的な視覚への出力面に、前述のような液晶やＭＥＭＳなどで構成される画素（メインピクセル）単位に分割可能な光学的透過率制御部を備える手段を具備する。これらの画素（メインピクセル）単位の透過率分割制御は液晶などの偏光による制御、ＭＥＭＳなどの物理的透過面積の電気・磁気・電磁気などを用いた透過率制御、磁界による制御、電気的な変化による物理変化誘発による制御、さらには温度制御によるものやＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ、エレクトロクロミック材料、エレクトロクロミズム）特性によるデバイスであっても良い。

【0010】

なお、便宜的に外光（背景色）透過率を０と記載しているが、実際は人から見て黒く見えるであろう８０から９０％以上の外光（背景色）の減衰があることで黒色表示を表現しても良いし、必ずしもＲＧＢ値が０ではなく０に近い値、例えばＲＧＢに基づく輝度が全体の２０から１０％未満になるように構成しても良いし、光学的焦点制御機能の改善で黒色部の輪郭を明瞭に構成できるように設計しても良いし、フラットパネルディスプレイの画面と同様の画素（メインピクセル）構成で透過率制御を行えるようにパネルの任意の位置に組み合わせて表示できるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0011】

このように課題の解決方法を構成することで、内部生成されたＣＧ映像における黒色信号部に対して周囲の状況から影響をうける外光（背景色）の光透過率を制御することにより、適宜、外光（背景色）の透過率を低減させることで、視覚（網膜など）への内部出力光としてのＣＧ画像・映像が０且つ外光（背景光）の透過率０の状態を実現することで、外光（背景色）の入力輝度と表示（ＣＧ画像・映像）の輝度がなくなり、結果として人の目には黒色としての表示を可能にしたり、任意の色表現において外光（背景色）の影響をなくし表示色に忠実な色再現を実現できるようにしたり、することが可能となる。

【0012】

さらには、透過型及び若しくは半透過型表示装置における透過及び若しくは半透過部の画素（メインピクセル）単位の透過率制御により、黒色表示が実現されることで、装置利用者にとって、より最適な視覚映像を提供することも可能である。

【0013】

そして、本発明によれば、前述のように画素（メインピクセル）単位に強い白色のバックライト光があるわけではないので、映像出力部としてのコンピュートモジュールの表示色における色表現や透過される背景光（外光）に悪影響を及ぼさないという効果や、透過率制御後がサブピクセルのＲＧＢ単位ではなく、且つＲＧＢフィルタがあるわけではないので、背景光（外光）の透過時の透過率が事実上３３％以下になってしまうカラー表示液晶特有の色分解によるサブピクセル透過制御とは異なり、背景光の透過光量を十分に確保できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ＨＭＤであり外部反射・屈折型の場合の構成

【図2】ＨＭＤであり内部反射・屈折型の場合の構成

【図3】ＨＭＤであり導光（光導波路）型の場合の構成

【図4】ＨＵＤで車載型の場合の構成

【図5】コンタクトレンズ型の場合の構成

【図6】画像認識を伴う場合の構成

【図7】画像認識を伴う制御ソフトウェア・フロー実施図

【図8】物理構成の基本概念図１（外側制御部設置）

【図9】物理構成の基本概念図２（内側制御部設置）

【図10】物理構成の基本概念図３（外側及び内側制御部設置）

【図11】物理構成の基本概念図４（プリズム型外部制御部設置）

【図12】物理構成の基本概念図５（導光板（光導波路）型外部制御部設置）

【図13】タイリング及び若しくはマトリクス構成の基本概念図

【図14】外光透過率制御ソフトウェア・フロー実施図

【図15】本発明の全体構成例の概略図

【図16】表示セル誤差の補正に関する概略図

【図17】従来型のＨＭＤであり黒色表示ができない外部反射・屈折型の場合の構成

【図18】メガネ型ＨＭＤのその他の構成例１

【図19】メガネ型ＨＭＤのその他の構成例２

【発明を実施するための形態】

【実施例0015】

まず、図１、図８、図１３、図１４、図１５、図１７を用いて全般的な仕組みについて構成要件と実施要件の説明をする。

【0016】

まず、図１５によって、本発明における装置のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）としての基本構成が提示されている。このなかで図１５（ａ）は一般的にいうパソコンと透過型・半透過型ＨＭＤを接続した図であり、図１５（ｂ）はパソコンやスマートフォンのような映像出力部を具備する情報処理装置（コンピュートモジュール、コンピュート部）１５０１がＨＭＤに内蔵された構成になっていることを図示している。このため、図１５（ａ）と図１５（ｂ）とで実施される情報処理や装置構成は実質的に同等であっても、図１５（ａ）のような据え置きの情報処理装置１５０１に拘束されることなく図１５（ｂ）であれば自由に移動することができ、図１５（ｂ）の通信部１５１４は無線通信回路として構成されていることが、より好ましい。

【0017】

そして、これらの図１５（ａ）、（ｂ）ともにＨＭＤには各種センサ類（ＧＰＳ、ＧＮＳＳ、加速度、ジャイロ、コンパス）といったものが内蔵されていても良く、それらのセンサは電子回路やＭＥＭＳによって構成されたものであっても良い。さらにはＨＭＤに任意の数の画像センサ（ＩＲ含む）やストラクチャライト、ストラクチャセンサ、デプスカメラ、デプスセンサ、ＴｏＦカメラ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ Ｃａｍｅｒａ）モジュール、マイク、マイクアレイ、超音波センサといった２０２０年時点でのスマートフォンやタブレットなどに含まれるセンサ類やＨＭＤに含まれるセンサ類が内包されていても良い。

【0018】

また、これらのセンサ類が車載型ＨＵＤ（ヘッド・アップ・ディスプレイ）などを運用する際に車両に搭載されたり、航空機搭載型ＨＵＤなどを運用する際に航空機に搭載されていたり、船舶等のＨＵＤとして運用される際に船舶に搭載されていたりすることで本発明を運用する機器類に必要な装置類に適宜関連付けられたり搭載されていてもよく、そのような構成にすることで本発明をより効率的に使用できる構成となっていても良く、更には、ＨＵＤデバイスの応用として比較的近い形状のディスプレイ部を側面からの入光に伴うプリズムアレイや、レーザーＭＥＭＳなどによる薄型ディスプレイとして構成して、ノートＰＣ型デバイスやタブレット型デバイス、スマートフォン型デバイスなどを透過率制御を伴う黒色表示可能型フラットディスプレイ型デバイスを構成してもよい。

【0019】

また、安全面から考えるなら、電源が確保されない状態において透過率制御部が透過率１００％となるノーマリーホワイト設計が好ましい。さらに、別の安全面からは利用者の足元よりの画像は半透過にすることで、歩行や移動の疎外となる実体物が見えなくなる危険を回避しても良い。液晶などが電気制御により画素（メインピクセル）単位に透過率を制御できることは知られているとともに、荷電透過率制御部を二層にすることで偏光率制御などによる透過率制御を行っても良い。さらには、反射部品と組み合わせて透過率制御による反射率制御などを行っても良い。これらの荷電制御により、透過率を０～１００％（１０～９０％でもよい）といったアナログな透過率制御を行ってもよく、荷電制御における制御方式は電流制御、電圧制御、パルス制御（パルス幅を含む）といった任意の方法で実現してもよい。

【0020】

図１５の中で、図１５（ａ）において１５０１として記載される情報処理装置は、１５１１としてＣＰＵやＤＳＰ、ＧＰＧＰＵなどの情報処理装置、１５１２としてＧＰＵなどの画像情報処理装置、１５１３として記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、ＳＳＤ、ＨＤＤ）といった任意の情報を記憶する一時記憶部やストレージ記憶部、揮発性記憶部、不揮発性記憶部などを含んだ記憶部、１５１４として１５１１から１５１３で扱われる情報を、ほかの情報処理装置や通信回線を用いて必要な情報を配信・収取するための通信部を備えており、適宜１５００に接続されている。

【0021】

図１５（ｂ）における１５０１においては図１５（ａ）の１５０１と同様に１５１１から１５１４を当然のことながら含むものとし、図１５（ａ）における１５００には図１５（ｂ）における１５００は１５０１から１５０４を当然のことながら含むものとする。なお、どちらの１５００においてもセンサ類の図示はないが前記セクションにあるように、必要に応じて含まれると考えるべきである。なお、図１５（ｂ）における１５０１は図１５（ａ）と同等・同類の構成で１５００に内蔵された情報処理装置であり、ＨＭＤを外部の情報処理装置１５０１に接続していない単体の状態であっても動作することが想定されている。なお、ＶＲ用ＨＭＤやＡＲ／ＭＲＨＭＤに関しては外部のホストコンピュータ（情報処理装置などで構成される）に繋いでもつながなくても利用可能なものがいろいろな形で製品化されている。

【0022】

つづけて、図１５（ｂ）の光学処理装置１５０２について説明する。これらの光学処理装置１５０２は人間の視覚に対して適切な光学的視覚情報を提供する装置である。より具体的にはポリゴンミラーやＭＥＭＳ制御によるレーザー光などを用いた光学視覚情報提供やＭＥＭＳミラーによる時分割色変更を用いた光学視覚情報提供、マイクロプロジェクタによる光学視覚情報提供、液晶パネルやＯＬＥＤパネルのような光学視覚情報の面表示デバイスの適切な光学的屈折といった、人間の視覚に対し適切な光学的情報を提供する装置及び若しくは装置群によって構成され、視覚用情報提供光源となる光学デバイス類は必ずしも片眼辺り一つの装置でなくても良いし、両眼用に別々に装置が構成されていても良い。

【0023】

そして、１５０３透過型映像表示部は１５０２光学処理装置に対して１５０１情報処理装置内で従来からある視覚情報精製技術に従い適切に生成されたＣＧ画像情報（１００６）を提供することにより生成される画像・映像信号が投影され、光学的な視覚情報の流れに従い利用者の視覚に光学的画像・映像を提供する。この際、１５０４透過率制御部（１００４、８００１に同じ）は周囲からの光（外光、背景光など：１００７、８０００）の透過率を画素（メインピクセル）単位に制御する情報を情報処理装置から受取ることでＣＧ画像情報１００６における黒色の表示としての不透過や外光・背景光が見える透過画素（メインピクセル）の透過率の制御・評価などを行うことで視覚に伝達される外光・背景光の透過率を制御し、より利便性の高い利用者向け画像の提供を可能とする透過型・半透過型表示装置としてのＨＭＤを構成できる。

【0024】

つづいて、図１と図１７を比較しながら本発明の従来技術との具体的違いを説明する。図１は本発明における透過型ＨＭＤの一例であり、構成としては片眼用ＡＲデバイスと解釈することができる。また、図１７は本発明における従来型の一般的な透過型ＨＭＤとしての片眼用ＡＲデバイスとされるものである。なお、本発明は片眼用ＨＭＤのみに適応されるばかりではなく両眼用に適応させることも可能であり、その場合は視差補正などの適切な技術を組み合わせることで、本発明の実施をより品質の高いものとすることが可能である。

【0025】

図１（ａ）は本発明を適応させた透過型ＡＲデバイスとしてのＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）を上から眺めた場合の図となっている。そして、図１（ｂ）は（ａ）と同様のＨＭＤであり図１（ａ）を横から眺めた場合の図となっている。そして、図１７は本発明を適応させていない従来型の透過型ＡＲデバイスとしてのＨＭＤを上から眺めた図となっている。透過型・半透過型の違いは便宜的に通常の眼鏡のように減衰の無い全透過であるか、サングラスのように減衰的透過である半透過なのかの違いを考慮することが好ましい。

【0026】

さて、図１（ａ）と図１７を比較した場合、図１に存在し図１７に存在しない部位として１００４ＨＭＤユニット（透過率制御部）という部位があげられる。この部位は前述の課題の解決方法などで記載されている画素（メインピクセル）単位の透過率制御部に相当する。それ以外の１００１、１００２、１００３は従来型ＨＭＤでも提供されているものであり、無線通信機能を備えた映像出力部を具備するコンピュートモジュール１００１にて適切な情報収集と収集した情報から生成される適切な表示情報とが構成され、構成された前記表示情報をマイクロプロジェクタや光導波路、導光板、ハーフミラーなどで光学的情報に変換する光学モジュール１００２と生成された光学的情報を適切な反射や屈折、拡大などにより視覚に提供するプリズムモジュール１００３によって利用者の視覚に適切な表示情報を提供できるＡＲ／ＭＲ用ＨＭＤとして構成されている。

【0027】

図１にあり図１７に無い本発明の特徴となる部位１００４についてより詳しく説明する。一般的な透過率制御は図１、図１７のような眼鏡型ＡＲ／ＭＲデバイスの場合、眼鏡のレンズ部分全体の光透過率を制御することは容易であり、簡単な構成で実現することは可能である。本発明はそのようなメガネのレンズ部分全体の透過率を制御するのではなく、ＡＲ／ＭＲ用のＣＧ画像情報１００６がメガネなどのＨＭＤやＨＵＤに投影される場合において、投影されるＣＧ画像情報１００６の範囲内の縦横の画素（メインピクセル）数に応じた細かな画素（メインピクセル）単位の透過率制御部を適切に設置して外光（背景光）の影響を表示画素（メインピクセル）に与えないようにすることで黒色表示を実現する。

【0028】

さらに細かくは、外光（背景光）１００７の入力面の最初もしくはＣＧ画像情報１００６と外光（背景光）１００７との合成後の合成光投影面１００５より視覚側の最後、外光（背景光）入力面１００７の外側と外光（背景光）とＣＧ画像１００６の合成後の合成光投影面１００５の内側との二つの面といった、いくつかの法方でＣＧ表示画素（メインピクセル）単位に合わせた画素（メインピクセル）単位の透過率制御を行い、一般的な透過型・半透過型ＨＭＤにおけるＡＲ／ＭＲ表示において周囲の画素（メインピクセル）より対象の画素（メインピクセル）の透過率を下げることによる黒色の表現を実現しようとするものである。

【0029】

もちろん、黒以外の表示色であっても透過率を画素（メインピクセル）単位に下げることで背景光の影響を受けない明瞭な画素（メインピクセル）単位の表示が可能になるばかりではなく、周囲が明るいときや白色の壁の上に白い文字を表示する場合などにおいて文字に黒や灰色の輪郭を与えてより見やすく表示することなども可能である。

【0030】

なお、透過率制御を画素（メインピクセル）単位で行う透過率制御部の解像度は必ずしも映像出力部を具備するコンピュートモジュール内で生成される画像・映像類の画素（メインピクセル）解像度と一致している必要はなく、より荒い解像度やより細かい解像度を用いて制御することも可能であり、より細かい解像度であれば透過率制御部の制御対象画素（メインピクセル）位置の座標系基準を動かすことで映像出力部を具備するコンピュートモジュール内で生成されたＣＧ画像との細かな位置合わせの調整処理を表示座標系と黒色化する透過率制御画素（メインピクセル）の座標系調整で実現したり、透過率制御画素（メインピクセル）が荒い場合はＣＧ画像の生成位置としての座標系基準を細かく動かすことで制御画素（メインピクセル）とＣＧ画像の画素（メインピクセル）位置合わせを実現したりするようにしても良いし、メインピクセルの透過率制御部の前後（裏と表）に表示用のＲＧＢサブピクセルを構成して、裏面からでも表面からでも映像が視認できるようにしてもよい。

【0031】

つづけて、図１の１００４について、図８を用いて詳しく掘り下げる。図８の構成は上から順に、８０００外光（背景光）、８００１透過率制御部、８０１０外光（透過率制御済み外光・背景光）、８０２０（表示用光学光投光部：ＣＧ画像光投光）、８０１１制御済み表示用光、８００９視覚となっており、外光（背景光）８０００とＣＧ画像光投光部としての８０２０から得られるＣＧ画像光（１００６）とが表示内容合成部８００２で合成（８０１１）され視覚（８００９）に伝達される構成となっていることが示されている。

【0032】

より詳しく説明すると、外光（背景光）８０００が入力され、図１の１００４に相当する図８の８００１透過率制御部が画素（メインピクセル）単位に透過率を制御できることを図示しており、制御された各画素（メインピクセル）の透過率に基づいて各画素（メインピクセル）の外光（背景光）８０００の明るさに対して変化を生じさせることで透過率制御済み外光となり、画素（メインピクセル）ごとに明るさの違う面構造の外光（背景光）８０１０が構成される。

【0033】

構成された画素（メインピクセル）ごとに輝度の異なる面構造を持った透過率制御済み外光（背景光）８０１０は、光学モジュール（１００２、４００２等）から出力された光学的情報が表示用光学光投光部８０２０経由で取得されるＣＧ画像光（１００６）と組み合わされ表示内容合成部８００２にて光学的な合成処理をすることにより制御済み合成光８０１１を生成し、生成された制御済み合成光８０１１を視覚８００９に提供する。この際の光学的な合成処理の構成として、図８は模式図的に表示内容合成部がマイクロプリズムアレイ構造によって構成されているかのように表現しているが、この部位に光導波路（導光板）やハーフミラー、マイクロプロジェクタ、ＭＥＭＳミラーアレイを用いて、背景光透過の制御と表示用ＣＧ画像光の反射制御を行うことで光学的合成処理を実現することも可能であり、ＭＥＭＳなどにおいては表示画素（メインピクセル）より細かい表示用としてＲＧＢなどの自発光サブピクセルを用いて、透過率の制御や透過輝度の制御を行うなどの工夫をすることも容易に考えられる。

【0034】

さて、ここで、本発明の核となる画素（メインピクセル）単位の透過率制御方法について説明する。この方法はいくつかの方法が考えられるが、一番簡単な方法として液晶を用いる場合を例に説明していく。最初の液晶を用いる方法はＴＮ型の偏光板と液晶層によって透過率を制御するものである。液晶は偏光板によって光の性質が整えられた光に対し、液晶層を通過するときに液晶部に荷電が加えられるか否かによって透過率を制御することが可能であり、液晶テレビなどの表示装置もこの原理によって画素（メインピクセル）毎の透過率を制御できるように作成されている。そして、液晶テレビにおいては画素（メインピクセル）単位、色単位にバックライトの白色光をどの程度透過するかによって、表示内容の制御を行うのが一般的である。

【0035】

本発明では表示用ＣＧ画像光（１００６）と外光（背景光：１００７、８０００）との合成をマイクロプリズムアレイで行う前に外光（背景光）の入力側に液晶による光の画素（メインピクセル）単位透過率制御層を設けることで、従来の透過型ＨＭＤでは不可能だった黒色表示を行えるようにしたことが発明の核となっている。また、液晶の制御方式はＴＮ型以外にもＶＡ型やＩＰＳ（登録商標）型といった任意の液晶透過率制御方式を用いても良い。

【0036】

次に、同じ液晶であってもＴＮ型の縦偏光と横偏光の違いで透過率制御を行うもの以外に視野角を広げる工夫としての円偏光やマルチドメインＶＡ型といった方法を用いることもできる。この方法は視野角が広くなるメリットがあるが荷電制御によって透過率制御を行うことが可能である点はＴＮ型と原理的には等価とみなすことができる。さらにＩＰＳ（登録商標）型といった、より解像度が高くより視野角の広い方法もあるが原理的には荷電によって透過率制御を行うという面ではＴＮ型やＶＡ型と等価である。

【0037】

次にＭＥＭＳによる透過率制御について説明する。ＭＥＭＳはＭｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓと呼ばれるように極小の製造プロセスを使って、機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路を同一のシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したデバイスを指すことが１９８０年代後半から一般的に知られるようになった技術である。この技術を用いると極小の面積中に可動性のある鏡やシャッターを構成することができ、レーザープロジェクタなどの反射光学系にも応用されている。

【0038】

本発明においてはこの手の微細加工技術を用いて、透過率制御部での光透過を離散的な１ビットフラグとしてのアナログ値の二値化処理を応用し、透過対象面積比率的に透過の率制御を行う方法、表示内容としてのＣＧ画像光をＭＥＭＳミラーによってＣＧ画像光を表示するか外光（背景光）を透過するかの選択に用いることで、ＣＧ画像光が黒色の場合に外光（背景光）を透過しないように制御構成をする方法、ＭＥＭＳへの荷電量に従ってシャッター構造の開口率を制御して外光（背景光）透過率を制御する方法、といったいくつもの方法が考えられ適宜、実装されることが好ましい。

【0039】

ほかにも原理的には、高速な温度制御を実現することにより熱制御による透過率制御可能な部品、荷電量に従ってＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）特性を用いた透過率制御可能な部品として構成される透過率制御部なども原理的には利用可能である。

【0040】

そして、これらの透過率制御部１００４（８００１）に用いる透過率制御用画素（メインピクセル）やＣＧ表示画像１００６に用いるＣＧ画像光表示用画素は図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）といった任意のタイリング方式によって構成されても良く、より好ましくは透過率制御用画素とＣＧ画像光表示用画素の画素レイアウトが同一であることが望まれるばかりではなく、各画素間のずれを補正するキャリブレーションによって整えられるとなおよい。

【0041】

基本的な実施例の最後に具体的な制御プログラムとしてのプログラム・フローとして実施要件が記載された図１４を説明する。まず、この制御プログラムはＨＭＤ自体やＨＭＤに接続された情報処理装置といった本発明の表示装置に関連付けられた映像出力部を具備するコンピュートモジュール（コンピュート部）などとしての情報処理装置の機能を持つ１００１、２００１、３００１、４００１、５００１といった装置部を代表する構成の情報処理装置１５０１内に組み込まれた記憶部（１５１３など）に記憶されている。そして、前述された映像出力部を具備するコンピュートモジュールなどの情報処理装置内において、最初のステップであるＳ１４０１でＧＰＵ処理により黒色部のマスク指定処理が行われる。この処理は外光（背景光）透過部での画素（メインピクセル）単位の透過率といった情報を生成する。この透過率などの情報（透過率情報）は例えばコンピュートモジュールが管理するビデオメモリ上のＲＧＢ情報とは別に４ビット深度や８ビット深度といった任意の透過率深度情報として任意のメモリ空間に構成されていても良いし、単に１ビットのマスク情報として構成されていても良い。また、これらの処理は他のプログラムと並列して適切に処理されていても良い。

【0042】

さらに、別の表現としてはＲＧＢの各８ビット深度情報において、ＲＧＢすべてが０の場合のみ透過率が１００％となり、それ以外の場合は透過率０％でＲＧＢに応じた色情報が表示されるように構成されていても良く、これらの実装は利用されるアプリケーションやドライバに依存する形で任意の設計思想で構成されていても良いし、８ビット深度のＲＧＢを仮定した場合であればＲＧＢそれぞれが１２８未満の時は透過率を踏まえて例えば透過率５０％で表示し、ＲＧＢがともに１の時は透過率１００％表示し、ＲＧＢともに０の場合は透過率０％の黒で表示するといった任意の透過率設定アルゴリズムの設計をすることが可能である。

【0043】

さらには、ＲＧＢのいずれかが偶数の場合は透過表示、奇数の場合は不透過表示という表示方法を用いたり、ＲＧＢの最下位１ビットを透過率係数として利用し、ＲＧＢ値は上位７ビット、ＲＧＢの最下位１ビットを３ビット情報とすることで８段階の透過度を設定できるようにしたり、１０ビット深度のＲＧＢにおいて、上位８ビットを色指定、ＲＧＢの下位２ビットを透過率指定に用いて６ビット構成による６４段階の透過率指定を行うような構成も考えられ、同様にＲＧＢそれぞれが１２ビットの任意の構成において適切なビット割当を行うことで従来のＲＧＢ情報の一部に付加的な透過率情報を加える（埋め込む）ようにしても良い。

【0044】

つづけてＳ１４０２について説明する。前記セクションにまたがって説明された任意の方法に基づく透過率情報に基づいた信号を本発明での図１で指定される透過率制御部１００４（８００１）に提供する。電圧や電流の高低、及び若しくはパルス幅のような時間軸制御などの任意の方法で１００４（８００１）の回路を適切に制御する。これらの制御はＴＦＴ液晶などであれば駆動電源の使用に従い電圧や電流及び若しくはそれらのパルス幅を制御する形で行う。この制御によって、透過率制御部は画素（メインピクセル）単位の外光（背景光：１００７、８０００）透過率制御を実現する。そして、本ステップＳ１４０２ではこれらの処理に必要な透過率制御情報を生成する。

【0045】

つづけてＳ１４０３について説明する。これまでの流れに加え従来から情報処理装置で利用者のＨＭＤやＨＵＤに対して実風景などの背景（外光：１００７、８０００）に合成表示するためのＣＧ画像といった画像や映像を出力する映像出力部としてのコンピュートモジュールのより具体的な詳細である情報処理装置１５０１においての描画画像演算によってＣＧ画像を生成する。これらのＣＧ画像はＣＰＵ部１５１１やＧＰＵ部１５１２におけるＣＧ演算処理の結果として得られ、ＣＧ画像情報として構成されたのち光学処理装置に提供される。コンピュートモジュールの映像出力部は、電気的な映像信号であっても、光学的な映像情報であってもよく、映像という単語には、画像、静止画、動画、３Ｄ立体といった視覚的情報に関わる一切を含むと考えてよい。

【0046】

そして、Ｓ１４０４は前述されたセクションに記載のＳ１４０２における透過率制御情報とＳ１４０３におけるＣＧ画像情報とがそれぞれに透過率制御部（１５０４、１００４、８００１）と光学処理装置（１５０２）に提供され、光学処理装置からの光学的出力が透過型映像表示部（１５０３）に提供されると同時に、透過率制御部（１５０４、１００４、８００１）を通過した外光（背景光：１００７、８０００）と合成されるステップとしてのＳ１４０４が実施される。このステップの実施のために前述のＲＧＢ情報の一部に透過率情報を適切に埋め込むことで従来のＲＧＢ信号のまま画素（メインピクセル）単位の透過率制御を行うことも可能である。

【0047】

さらに、Ｓ１４０５においては前述のＳ１４０２、Ｓ１４０３そしてそれらに従ったＳ１４０４の結果として利用者の視覚に不透過部のある黒色表示を含んだＡＲ及び若しくはＭＲ画像が提示される。そして、最終的なＳ１４０６において利用者の視覚の認識として画素（メインピクセル）単位の情報として透過率制御部における画素（メインピクセル）単位の透過率が０、ＲＧＢ信号が０という状態での情報が画素（メインピクセル）単位に提供されることになり、利用者のＡＲ及び若しくはＭＲ画像における任意の画素（メインピクセル）を黒色として提供できるようになるばかりではなく、不透過表示に伴った背景色の影響を受けない任意の色の表示も可能となるため、利用者に取っての視認性を大幅に改善することが可能となる。

【0048】

図２はＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）であり内部反射・屈折型の場合の構成である。光学系は基本的にマイクロプロジェクタによる屈折・反射によって合成用ＣＧ画像２００６（１００６）が利用者の視覚に合成光２００５として提供される。この図２は横から見た図ではあるが、内部にレンズやプリズム機構などを備え光学モジュールから適切に視覚にＣＧ画像信号を可視化するとともに、外部からの入射光（２００７、１００７、８０００：背景光、外光）を前述された画素（メインピクセル）単位の透過率制御により実現することで黒色などの従来の透過型・半透過型表示デバイスでは表現できなかった画像表現を実現する構成となっている。

【0049】

図３、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）であり導光（光導波路）型の場合の構成である。光学系は基本的にスキャンライン光源による屈折・反射によって合成用ＣＧ画像３００６（１００６）が利用者の視覚に合成光３００５として提供される。この図２は横から見た図ではあるが、内部に光導波路や光学スキャン部品機構（撮像カメラなどであってもよい）などを備え光学モジュールから適切に視覚にＣＧ画像信号を可視化するとともに、外部からの入射光（３００７、１００７、８０００：背景光、外光）を前述された画素（メインピクセル）単位の透過率制御により実現することで黒色などの従来の透過型・半透過型表示デバイスでは表現できなかった画像表現を実現する構成となっている。

【0050】

図４、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）タイプもしくはコンソールタイプの透過型・半透過型表示デバイスである。構造そのものや原理そのものは図１、図２、図３のいずれの構成でも構わないが比較的広い面積に設置し、車両運転や飛行機操縦、船舶操舵といった比較的広い面積での表示も可能とすることを想定している。そして、（ａ）が自家用車の運転席側から見た場合の画像であり、（ｂ）が運転席を横から見た場合の画像である。このようなレイアウトで運転席にＨＵＤを構成してもよく、色々な運転席に適宜あわせたレイアウトでの構成を実現しても良い。

【0051】

図５、コンタクトレンズ型ＡＲ／ＭＲデバイスはいくつかの発表がなされている。これらのデバイスであっても透過率制御部を適宜、表示部に関連付けて備えることにより、本発明における黒色表現を実現することが可能となり、表示される画像オブジェクトの向こうが透けて見えることによる違和感などを低減させることも可能である。

【0052】

なお、図１から図５にかけて図示されるＨＭＤやＨＵＤ、コンタクトレンズといった本発明のデバイスに付随する関連機器には任意の軸数のセンサ類が含まれていても良いものとする。そして、それらのセンサ類はジャイロ、加速度、地磁気さらに良ければＧＰＳのような位置検出センサ類（ＧＮＳＳやロランなど）が含まれていることが好ましい。さらには本発明のデバイスに任意の数の画像センサやストラクチャライト、ストラクチャセンサ、デプスカメラ、デプスセンサといった２０２０年時点でのスマートフォンに含まれるセンサ類やＨＭＤに含まれるセンサ類が内包されていても良い。また、これらのセンサ類が車載型ＨＵＤなどを運用する際に車両に搭載されたり、航空機搭載型ＨＵＤなどを運用する際に航空機に搭載されていたり、船舶等のＨＵＤとして運用される際に船舶に搭載されていたりすることで運用に必要な機器類に適宜関連付けられたり搭載されたりすることで、本発明を効率的に使用できる構成となっていても良い。

【0053】

図１から図５においては、本発明のデバイスにセンサ類が搭載され、関連付けられた情報処理装置内で処理を行い本発明のデバイスにおける表示画像・映像を構成することで、本発明のデバイスに必要な画像・映像を送信し、本発明のデバイスはこれらの情報に基づいて、黒色の評価を行い、本発明のデバイスにおいて黒色表示したい箇所の透過率を制御し、ＲＧＢが０若しくは０に近い信号を本発明のデバイスの透過率制御部に送ることで、透過及び若しくは半透過型ＨＭＤでの黒色表示を実現する。この際、前述されるようにＲＧＢに加えて透過率を含んだ情報を送るようにしても良く、例えばＲＧＢＫやＲＧＢＹといった四つの色構成情報におけるＫデータを透過率情報として用い、本発明のデバイスの透過率をＫの値やＹ値で制御することにより黒色表示を実現しても良い。

【0054】

さらに後続する実施例にあるように、本実施例に加えて両眼を対象とするＡＲ／ＭＲデバイスなどにおいて、日常空間ではＡＲ／ＭＲ用のＨＭＤとして利用し、アトラクションなどでは透過率制御部の透過制を０％とすることで、背景外光の入力が全てなくなった状態にすることで、結果的、実質的にＶＲ用ＨＭＤといったＡＲ／ＭＲ／ＶＲにかかる共用デバイスとして構成・利用しても良い。なお、便宜的に外光（背景色）透過率を０と記載しているが、実際は人から見て黒く見えるであろう８０から９０％以上の外光（背景色）の減衰があることで黒色表示を表現しても良いし、必ずしもＲＧＢ値が０ではなく０に近い値、例えばＲＧＢに基づく輝度が全体の２０から１０％未満になるように構成しても良いし、光学的焦点制御機能の改善で黒色部の輪郭を明瞭に構成できるようにしても良い。

【0055】

更には、液晶単体で乳白色のような不可視状態になる場合を考慮して、液晶より外側及びもしくは内側にＭＥＭＳデバイスを設置して液晶シャッターとＭＥＭＳシャッターを組み合わせた構造状にして制御することで、外光入力を制御し、黒色をより的確に表示できるようなハイブリッド構成や前後に置いたＭＥＭＳ→液晶→ＭＥＭＳといったハイブリッド構成にしてもよい。

【0056】

より具体的には、液晶→表示部（光導波路・レーザー光源・有機ＥＬ・マイクロプロジェクタなど）やＭＥＭＳ→表示部（光導波路・レーザー光源・有機ＥＬ・マイクロプロジェクタなど）とし、ＭＥＭＳ部を内側や外側を黒色系に塗装したり、液晶の偏光で黒色系にしたりする方法。ＭＥＭＳ→液晶→表示部（光導波路・レーザー光源・有機ＥＬなど・マイクロプロジェクタ）とし、ＭＥＭＳ部を内側や外側を黒色系に塗装する方法。ＭＥＭＳ１→ＭＥＭＳ２→液晶→表示部（光導波路・レーザー光源・有機ＥＬ・マイクロプロジェクタなど）で、ＭＥＭＳ１を黒色系塗装、ＭＥＭＳ２を鏡構成にして、表示部の反射状態を制御、液晶で透過率制御による輝度制御を行う方法。ＭＥＭＳ１→液晶→ＭＥＭＳ２→表示部（光導波路・レーザー光源・有機ＥＬ・マイクロプロジェクタなど）で、ＭＥＭＳ１を黒色系塗装、ＭＥＭＳ２を鏡構成にして、表示部の反射状態を制御、液晶で透過率制御などの任意の組み合わせによる輝度制御を行う方法。といった、いろいろな実装法と組合せてもよい。なお、前述の表示部に関する有機ＥＬのような自発光型表示装置の場合、図示はされてはいないが反射型や光導波路型ではない、透過型画素（メインピクセル）単位自発光表示デバイスとして構成される大型のフラットパネルディスプレイの表示がその反対側や奥側に透過率制御部などが構成されていたり、黒色化視覚表示提供部が構成されていてもよいし、加えて、加法混色の自発光透過型ＲＧＢサブピクセルを構成する有機ＥＬ（無機ＥＬなどを含む）などの自発光部を透過率制御部におけるメインピクセルの前後（裏と表）に表示用のＲＧＢサブピクセルを構成して、裏面からでも表面からでも映像が視認できるように具備していてもよい。

【実施例0057】

続けて細かな実施例を示す。これらの基本的な実施例１における物理構成の基本概念を図８から図１２を用いて説明する。図８は透過率制御面が表示面に対し視覚軸上外側（外光側より）にあるものを例示している。図９は透過率制御面が表示面に対し視覚軸上内側（視覚より）にあるものを例示している。図１０は透過率制御面が表示面に対し視覚軸上外側と内側に分割（外光側と視覚側にあり外光とＣＧ画像光の合成部を挟み込む形に）してあるものを例示している。図１１は実風景（外光、背景）に合成するために生成された画像・映像と実風景の合成のためのプリズム部の手前に透過率制御面を具備している。図１１の透過率制御面は図８から図１０のように任意の位置に構成されても良い。図１２は実風景（外光）に合成するために生成された画像・映像と実風景の合成のための光導波路（導光板、導光路・ハーフミラー）部の手前に透過率制御面を具備している。図１１や図１２の図示されている以外にも透過率制御面を図９や図１０のような任意の位置に変更した構成にしても良い。

【0058】

なお、図１０の亜種として、制御部が表示面の前後に置かれる場合、光透過率の制御部の一部が表示面の視覚軸上の前後に一部だけ分割され配置されても良く、この詳細は図１０の説明において、適宜、記載する。また、透過率制御部がプリズム部の反射面に光学的角度補正を含めて形成されたり、光導波路類の光学的伝達部に光学的補正を含めて形成されていたりしてもよく、これらの補正は外光（背景：１００７）とＣＧ画像光（１００６）と合成光（１００５）との角度や屈折率拡縮率に応じて適切に合成されるように形成されていれば実装そのものは適宜可能である。

【0059】

本発明の基本構成の物理構造にかかる図８の説明を行う。図８の説明は前記実施例１にて簡単にはしたが、より具体的には視覚軸上を真横からとらえた構成となっている。この図８のように真横から見た場合において８００１が光透過率制御部になる。光透過率制御部は、液晶、ＭＥＭＳ、熱制御、ＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）特性による制御といった透過率制御可能な任意の部品として構成される。

【0060】

さらに、この透過率制御部は任意のマトリクス構造をもち、図１３にあるように矩形タイル配列、六角タイル配列、三角タイル配列といった任意の二次元配列構造を持ち構成されると考えると分かりやすいが、実装が曲面に形成される場合においては適宜、歪ませることが好ましい。そして、この配列が対象デバイス（ＨＭＤ、ＨＵＤ、コンタクトレンズなど）任意曲面上に構成される場合必ずしも正多角形で構成される必要はなく、一部が三角形で一部が四角形などの任意のタイリング構造で実現されていても良い。これらのタイリング（マトリクス）構造はタイリングによって適宜分割されたセルごとに、任意の方法（電気的、磁気的、電磁気的など）で制御可能な構成となっている必要がある。図１３ではこれらの例示のうち液晶による矩形タイリングが例示されている。なお矩形タイリングにおいても一ラインごとに半セルサイズだけずらした梯子のような配列構成であっても本発明の運用に問題があるわけではない。これらは形式的な例として図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にて表現される。

【0061】

そして図８に関し、例えば液晶である場合、偏光膜部と液晶部による可変偏光部とによって構成されることが想定される。例えば偏光膜とＴＮ形液晶を用いることでセル単位の透過率制御が可能である。また円偏光の回転方向を切替えることで透過率を制御する方法もある。より具体的にはＴＮ、ＶＡ、ＩＰＳ（登録商標）といった偏光方式があり、適切な偏光板（偏光膜）とそれぞれの可変偏光方式の液晶パネルや可変偏光液晶パネルを組み合わせたり、液晶による可変偏光部を二つ重ね合わせることで適切な可変偏光部の制御を行ったりすることで、本発明で必要とする透過率制御部を構成することができ、結果として利用者からみた場合において視覚上の画素（メインピクセル）単位における黒色表示が可能となる。

【0062】

さらに図８に関し、例えばＭＥＭＳである場合、液晶と同様に微細に分割されたマトリクス部に関し、電圧や電流の量を制御することでセル単位のシャッターの開閉やミラーデバイスの傾斜による透過率制御が可能である。透過率制御は対象となる画素（メインピクセル）単位のＭＥＭＳデバイスのセルが視覚方向に適切な角度で曲がることにより実現可能である。視覚の中心部であれば視線に対し垂直方向にＭＥＭＳセルの可動部が変化することで光透過率は便宜的に９８％を超えることが想定できる。この際ＭＥＭＳデバイスの表面を艶消しの黒にすることで外光乱反射を防ぎ、利用者にとって違和感のない外光（実風景）を提供し、ＭＥＭＳデバイスが外光（実風景）を遮蔽する視線に対して直交方向になった場合に利用者には視覚上では黒色表示となるようにする表示が可能となる。

【0063】

また加えるならば、ＭＥＭＳで構成された画素（メインピクセル）単位のセルが１セル単位にオン・オフでしか制御できない場合、前述の液晶における１セル単位に複数のサブピクセルを構成し、１セル内のサブピクセルを用いてディザリングといったアナログ情報の二値化離散処理を１セル単位に行うことでＭＥＭＳによる透過率制御を行いユーザーに違和感の少ないグレースケール表示を可能とすることで透過率制御を行っても良い。このディザリングのような離散的二値化処理はアナログ表現が不得手な透過率制御デバイスに組み合わせることで、より好適に本発明を用いるデバイスを構成することが可能となる。このためこれまでに記述された透過率制御方法は、熱制御型透過率制御デバイスやＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）特性型透過率制御デバイスなどに用いても良い。

【0064】

さらに図８に関し、例えば温度制御型可変透過デバイスであれば、前述のように構成された各セル単位に超小型発熱デバイスを設置し、セル単位の電気を用いた熱変化によって透過率制御を行うことも好ましい。

【0065】

さらに図８に関し、例えばＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）特性制御型可変透過デバイスであれば、前述のように構成された各セル単位には電気化学的な酸化還元反応によって物質の可視光透過率が変化するＥＣ現象を利用して、各セル単位に超小型ＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）特性デバイスを設置し、電気による化学変化を用いた透過率制御を行うことも好ましい。