【事件の表示】
　特許第３１０９７７２号「導波管虚像ディスプレイ」の請求項１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１０９７７２号の請求項１に係る特許を取り消す。
【理　由】
第１　【手続きの経緯】
　特許第３１０９７７２号の請求項１に係る発明についての出願は、平成４年９月２２日（パリ条約による優先権主張１９９１年９月３０日、米国）に特許出願され、平成１２年９月１４日にその発明について特許権の設定登録がなされ、その後、その特許について、異議申立人斉藤伸子より特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１４年６月７日に訂正請求がなされたものである。
第２　【訂正の適否についての判断】
　１　訂正の内容
　特許請求の範囲の請求項１を次のとおりに訂正する。（下線が訂正部分）
「【請求項１】　観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイであって、
　実像を供給するための画像発生装置と、
　前記画像発生装置に隣接して配置され、それによって供給される実像を受信する入力を有し、前記入力から離れて位置する前記観察用窓において出力を有する光導波管であって、該光導波管内を伝播する光線が前記観察用窓において前記観察用窓に対して実質的に垂直に入射するところの光導波管と、
　前記光導波管に沿う
表面での
え、
　
前記光学手段は、回折レンズから成り、
　
前記観察用窓は、前記光導波管の側面、回折光学素子及び回折レンズのうちのいずれかである
ことを特徴とする導波管虚像ディスプレイ。」
　２　訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正は、特許明細書の段落【００１９】ないし【００２１】及び図９、図１０、図１２の記載に基づいて特許請求の範囲の記載を限定し、また明瞭でない記載の釈明をするものであるから、上記訂正は、特許請求の範囲の減縮、また明瞭でない記載の釈明を目的とした明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当ぜず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　３　むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
第３　【特許異議の申立てについての判断】　
　１　本件の請求項１に係る発明
　上記第２で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１に係る発明（以下「本件発明」という。）は、上記訂正に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１に記載されたとおりのものである。
　２　引用刊行物に記載された発明
　当審が通知した取消理由に引用した刊行物１：特開平２−２９７５１６号公報（異議申立人提示の甲第１号証）には、「特にヘルメットデイスプレイ装置用の視準光学システム」に関し、図面と共に次の（１）ないし（３）のとおりの記載がある。
　（１）「本発明は、観測者によって着用されるヘルメット上に取り付けられるように設計された視準光学システムに、即ちヘルメットディスプレイ装置を形成するように設計された同システムに係わる。」（公報２頁左上欄１１行ないし１４行）
　（２）「好ましい実施例　
　第１図に従えば、視準光学システムは、同一光路に沿って順番に光映像の発生装置又は光源１、対物視準レンズ又は視準器２、第１の放物面鏡４及び第２の放物面鏡５から成る。鏡４及び５は同焦点システム（ｃｏｎｆｏｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）を形成する。それらの共通焦点Ｆは第１図に示されている。鏡４は全反射性であり、鏡５は外部風景から来る放射を通過させるにめに半透明である。
　前記放物面鏡４及び５は、２つの平行面１０ＡＶ及び１０ＡＲをもつ透明な材料で作られたプレート１０によって形成された光伝導体の端部に置かれる。その放物面鏡４及び５は、拡大１の同焦点光学システムを形成する。」（公報３頁左下欄３行ないし１６行）
　（３）「光線の経路は、矢印の付いた一点破線によって表示される。映像光源１から来た放射は、そのプレートに進入し、鏡４及び５で反射した後、同じ面１０ＡＲを通って外に出る。この種の設計はヘルメット上のアセンブリを容易にする。
　その視準器２は、映像光源１によってスクリーン上に作られた光映像の映像を無限遠に形成する。説明の実施例では、その映像光源は陰極線管から成る。他の実施例では、映像光源１は波晶ディスプレイパネル又はその他の映像源から成ってもよい。平行にされた映像はプレート１０に進入し、放物面鏡４によって反射され、更に放物面鏡５によって反射される。平行面を持つプレート１０は、その平行面上での一連の全反射によって鏡４及び５の間の光学伝達を与える。
　半透明の放物面鏡５は、映像光源１から来る平行光線束放射を、外部風景から来る及び眼Ｖによって象徴される観測者に向けて鏡５を通して伝達される放射と混合することを可能とする、組合わせ光学システム又は組合わせ光学装置を形成する。
　前面１０ＡＶ上の及び後面１０ＡＲ上の、プレート１０内部の全反射は、これらの表面が処理されていない場合にさえ光の損失を生じさせない。放物面鏡４及び５が同焦点システムを形成するが故に、鏡５の出口における映像もその入口におけると同様に無限遠に送り返される。平行面のあるプレートを持たない類似の光学システムと比較した場合、鏡及び特に組合わせ鏡５は照準合わせ方向ＺＳとより小さな角度を形成し、従って、軸からのオフセットをより小さくして鏡４及び５を使用することを可能にし、このような形で、映像の正確な品質を保持しながら、より広い視界を得ることを可能にする。
　またプレート１０内部の全反射のすべては、軸からのオフセットが大きな放物面状の送還用の鏡を使用する必要なしに、観測者頭部の上方から映像を下に降ろさせることに奇与し、従ってここでもまた広範な視界を得るのを可能にすることに貢献する。
　組合わせ鏡５の処理は、説明の実施例では中立的である。他の実施例では、映像光源のスペクトル帯域（陰極線管の場合は緑の色帯に位置する帯域）のみを反射するように、それは（光学的推積及びホログラム推積で濾光することによって）選択的であってもよい。放物面鏡４については、それは伝達に使用されないが故に全反射性である。」（公報３頁左下欄１６行ないし４頁右上欄１０行）
　同じく、引用した刊行物２：特開平１−１４７４２１号公報（異議申立人提示の甲第２号証）には、「表示システム」に関し、図面と共に次の（１）ないし（３）のとおりの記載がある。
　（１）「（１）画像情報を表示する表示手段と、該手段からの光束を所定方向に導く光透過性の光束結合素子とを有し、前方視野からの、前記光束結合素子を直進透過した光束を観察者に導くことにより前記前方視野を観察すると同時に、前記表示手段からの光束を前記光束結合素子により透過偏向若しくは反射偏向せしめて前記観察者に導くことにより前記画像情報を観測し、前記前方視野と画像情報とを重量して観測する為の表示システムであって、前記表示手段からの光束の内の前記光束結合素子で偏向されて前記観察者に導かれる光量の割合を、前記光束結合素子で偏向されて前記前方視野方向へ導かれる光量の割合よりも大きくしたことを特徴とする表示システム。
　　（２）前記光束結合素子は反射型若しくは透過型の回折格子を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表示システム。
　　（３）前記光束結合素子は鋸歯状反射面を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表示システム。」（特許請求の範囲）
　（２）「本発明は表示システムに関し、特に体積型位相回折格子等から成る光束結合素子を介して、前方の例えば人物等の第１の画像情報と人為的に作成された第２の表示情報の双方の画像情報を同時に観察する際に好適な表示システムに関するものである。」（公報１頁右下欄７行ないし１２行）
　（３）「ここで、光束結合素子１５は後述の体積位相型ホログラム等であり、特定波長の光束だけを反射し、それ以外の光束は透過する性質を有している。
　しかも、透過光束に対しては単なる平行平板の働きをするので、観察者１０からは被観察者１６等の前方視野情報がよく見える。又、反射光束に対しては凹面鏡の働きをする為、中間像１３Ａを拡大し遠方に虚像１３Ｂを作り出す働きをする。」（公報２頁右下欄１６行ないし左上欄４行）
　３　当審の判断
　（１）［対比］
　本件発明と刊行物１に記載の発明とを対比すると、次のアないしエのことが認められる。
　ア　刊行物１に記載の「光映像の発生装置又は光源１」、「プレート１０によって形成された光伝導体」が、それぞれ本件発明の「画像発生装置」、「光導波管」に相当することは明らかである。
　イ　刊行物１には、映像光源１から来た放射は、プレートに進入し、鏡は４及び５で反射した後、同じ面１０ＡＲを通って外に出ること、また半透明の放物面鏡５は、映像光源１から来る平行光線束放射を、外部風景から来る及び眼Ｖによって象徴される観測者に向けて鏡５を通して伝達されることが記載されており（刊行物１の上記（３）の記載参照）、この記載によると、刊行物１に記載の発明は、本件発明と同様の「観察用窓」を有するものといえ、その「観察用窓」が「光導波管の側面」に位置することも明らかであるから、刊行物１に記載の発明も、本件発明でいう「前記観察用窓は、前記光導波管の側面、回折光学素子及び回折レンズのうちのいずれかである」といえる点で変わりがない。
　ウ　刊行物１には、視準光学システムは、同一光路に沿って順番に光映像の発生装置又は光源１、対物視準レンズ又は視準器２、第１の放物面鏡４及び第２の放物面鏡５から成り、前記放物面鏡４及び５は、２つの平行面１０ＡＶ及び１０ＡＲをもつ透明な材料で作られたプレート１０によって形成された光伝導体の端部に置かれ、その放物面鏡４及び５は、拡大の同焦点光学システムを形成することが記載されており（刊行物１の上記（２）の記載参照）、この「放物面鏡４及び５」が、本件発明の「光学手段」に相当することは明らかであるから、刊行物１に記載の発明も、本件発明でいう「前記光導波管の所定の領域に配置される光学手段であって、該光学手段により前記光線が反射され、この反射によって前記入力に供給された像が拡大され、拡大した虚像が前記出力に供給されるところの光学手段」を有するものといえる。
　エ　刊行物１に記載の発明が、本件発明と同様の「観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイ」を対象としている点でも変わりがない。
　（２）［一致点・相違点］
　以上の点アないしエを踏まえると両発明は、
「観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイであって、
　実像を供給するための画像発生装置と、
　前記画像発生装置に隣接して配置され、それによって供給される実像を受信する入力を有し、前記入力から離れて位置する前記観察用窓において出力を有する光導波管であって、該光導波管内を伝播する光線が前記観察用窓において前記観察用窓に対して実質的に垂直に入射するところの光導波管と、
　前記光導波管の所定の領域に配置される光学手段であって、該光学手段により前記光線が反射され、この反射によって前記入力に供給された像が拡大され、拡大した虚像が前記出力に供給されるところの光学手段とを備え、
　前記観察用窓は、前記光導波管の側面、回折光学素子及び回折レンズのうちのいずれかである
ことを特徴とする導波管虚像ディスプレイ。」である点で一致し、次の点１、２で相違する。
　相違点１
　光学手段が、本件発明では、光導波管「に沿う表面で」の所定の領域に配置されるものであるのに対して、刊行物１に記載の発明では、光伝導体の端部に置かれる点。　
　相違点２
  光学手段が、本件発明では、「回折レンズ」であるのに対して、刊行物１に記載の発明では、放物面鏡である点。
　（３）［相違点の検討］
　相違点１について
　上記対比ウでも述べたように、刊行物１に記載の光学手段（放物面鏡）も、光映像源からの映像を反射拡大し、観察者に向けて伝達するものであり、その点では、本件発明の光学手段と変わりがなく、また、以下相違点２について検討するように光学手段として回折光学手段とすることは適宜なし得るから、そのような光学手段を、本件発明のように、光導波管「に沿う表面で」の所定の領域に配置する程度のことは光導波管の形や光導波管内を伝播する光線の入反射の経路を考慮して当業者が適宜になし得る設計的事項にすぎない。
　相違点２について
　刊行物２には、第１の画像情報と第２の表示情報の双方の画像情報を同時に観察する表示システムにおいて、光束結合素子として回折を利用した回折光学手段を用い、反射光束に対しては凹面鏡の働きをすることにより、中間像を拡大し遠方に虚像を作り出すことが記載されており（刊行物２の上記（１）ないし（３）の記載参照）、刊行物１に記載の光学手段である放物面鏡に代えて、その放物面鏡と同様の機能を有する刊行物２に記載のような回折光学手段を採用する程度のことは当業者が必要に応じて適宜になし得ることであり、その際、その回折光学手段として回折レンズを用いることも単なる設計変更にすぎない。
  そして、本件発明の構成に基づく効果についてみても予想し得る範囲内のもので格別顕著なものがあるとはいえない。
　（４）むすび
　以上のとおりであるから、本件発明は、上記引用例１、２に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件発明についての特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。
　したがって、本件発明についての特許は、特許法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。　　　
【異議決定日】
平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　特許請求の範囲の請求項１中の
「観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイ（１５）であって：
　実像を供給するための画像発生装置（２２）；
　前記画像発生装置（２２）に隣接して配置され、それによって供給される実像を受信する入力を有し、前記入力から離れて位置する前記観察用窓（２８）において出力を有する光導波管（２０）であって、該光導波管内を伝播する光線が前記観察用窓において前記観察用窓に対して実質的に垂直に入射するところの光導波管（２０）；および
　前記光導波管（２０）に沿
う所
　
を備える
　特許請求の範囲の減縮を目的として、
『観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイであって、
　実像を供給するための画像発生装置と、
　前記画像発生装置に隣接して配置され、それによって供給される実像を受信する入力を有し、前記入力から離れて位置する前記観察用窓において出力を有する光導波管であって、該光導波管内を伝播する光線が前記観察用窓において前記観察用窓に対して実質的に垂直に入射するところの光導波管と、
　前記光導波管に沿う
表面での
え、
　
前記光学手段は、回折レンズから成り、
　
前記観察用窓は、前記光導波管の側面、回折光学素子及び回折レンズのうちのいずれかである
ことを特徴とする導波管虚像ディスプレイ。』と訂正する。
（５４）【発明の名称】
導波管虚像ディスプレイ
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイであって、
　実像を供給するための画像発生装置と、
　前記画像発生装置に隣接して配置され、それによって供給される実像を受信する入力を有し、前記入力から離れて位置する前記観察用窓において出力を有する光導波管であって、該光導波管内を伝播する光線が前記観察用窓において前記観察用窓に対して実質的に垂直に入射するところの光導波管と、
　前記光導波管に沿う
表面での
え、
　
前記光学手段は、回折レンズから成り、
　
前記観察用窓は、前記光導波管の側面、回折光学素子及び回折レンズのうちのいずれかである
ことを特徴とする導波管虚像ディスプレイ。
　【請求項２】　観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイであって：
　実像を供給するための半導体画像発生装置；
　前記半導体画像発生装置に隣接して配置され、前記半導体画像発生装置によって供給される実像を受信する実像入力を有し、前記実像入力から離れて位置する前記観察用窓において虚像出力を有する光導波管であって、実質的に平行四辺形をなす複数の側面を含み、入来する光波を前記複数の側面の第１のものに対して所定の角度をもって導くように配置された入力を有し、前記複数の側面間における複数の所定領域で反射が起こり、前記実像入力から前記虚像出力に至るまでの前記光導波管内を伝播する光路が規定されるところの光導波管；および
　前記光導波管に沿って、前記所定領域のうち少なくとも１つの領域に配置され、前記実像入力にて供給された実像を拡大し、拡大した虚像を前記虚像出力に供給する光学手段；
　を備えることを特徴とする導波管虚像ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は虚像ディスプレイに関し、特に小型の虚像ディスプレイに関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　現在、表示ディスプレイは非常に様々な装置において利用されている。問題は、表示ディスプレイが比較的高い電圧を必要とすることと、有用な表示を生成するのに十分大きくするために、相当の領域を必要とすることである。従来技術では、例えば、液晶ディスプレイや直接観察型発光ダイオード等を利用した、表示ディスプレイを備えているのが一般的である。これらは受像機のサイズを大幅に増大させ、比較的大量の電力を必要とする、非常に大きくて扱いにくいディスプレイを製造することになる。
　【０００３】
　ある場合においては、従来技術は２次元の視覚表示を生成するために、一行の画素を定期的にスキャンするスキャニングミラーを備えているが、これにもまた比較的大量の電力が必要であり、かつ複雑で衝撃に影響されやすい。さらに、スキャニングミラーは視力を大きく減少させるユニットにおいて、振動を引き起こす原因となる。
　【０００４】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明の目的は、新規で改善された導波管虚像ディスプレイを提供することである。
　【０００５】
　本発明の別の目的は、小型で頑丈であり、光の損失を大幅に減少させ、さらに倍率を向上させた、新規で改善された導波管虚像ディスプレイを提供することである。
　【０００６】
　本発明の別の目的は、種々のフィルター能力を有する、新規で改善された導波管虚像ディスプレイを提供することである。
　【０００７】
　【課題を解決するための手段】
　これら及びその他の目的及び利点は、観察用窓を有する導波管虚像ディスプレイにおいて達成され、このディスプレイは、実像を供給するための画像発生装置と、前記画像発生装置に隣接して配置され、それによって供給される実像を受信する入力と、前記入力から離間され前記観察用窓を規定する出力とを有する光導波管であって、前記入力から前記出力までその中を貫通する光路を規定し、前記入力から前記出力に画像を伝送する前記光導波管と、前記光導波管に沿って前記光路内の所定領域に配置され、前記入力に供給された実像を拡大し、拡大した虚像を前記出力に供給する光学手段とからなるものである。
　【０００８】
　【実施例】
　図１及び図２を具体的に参照すると、導波管虚像ディスプレイ１５の側面図と平面図がそれぞれ示されている。ディスプレイ１５は光導波管２０を有している。この開示で用いられる「導波管」という言葉は、比較的厚みのある基盤における全内部反射制限を示している。これは、個別の導波管モードだけが伝搬することができる非常に薄い層に光を制限する、従来の用法とは全く異なるものである。光導波管２０には、実像入力にて実像を供給するための画像発生装置２２が、一端に隣接して取り付けられている。装置２２からの実像は、光導波管２０に沿って回折拡大レンズ２３に向かって角度をもって導かれる。回折拡大レンズ２３は、現在製造可能なフレネルレンズと動作において同様な、既知のレンズであればどのようなものでもよい。本技術において公知のように、フレネルレンズの原理や二進光学素子などを利用した回折レンズは、既知の半導体製造技術を利用して製造できるものである。このようなレンズは、好都合なことに、所望の拡大量を与えるように、パターン化できる。
　【０００９】
　装置２２において実像からの光線は、レンズ２３によって第２レンズ２５まで回折され、そこでさらに拡大が生じる。光線は、虚像出力において光導波管２０を出ていくまで、所定領域２６及び２７で反射しながら、さらに光路に沿って光導波管２０内を進んでいく。ディスプレイ２０に要求される光学的特性に従って、領域２６及び２７の両方もしくはどちらかに、付加的な光出力、フィルター機能、収差補正などを与える、付加的な回折光学素子を備えてもよい。回折格子２８が観察用窓を規定し、この窓を通して操作者は、装置２２によって生成された実像を拡大した虚像を見ることになる。
　【００１０】
　装置２２は図３にさらに詳しく示されており、例えば、データ処理回路３２によって駆動される発光ダイオード（ＬＥＤ）配列３０のような、半導体電子部品を備えている。データ処理回路３２は、例えば、ＬＥＤ配列３０内の各ＬＥＤを制御するための論理スイッチング回路配列を有している。データ処理回路３２は、論理スイッチ回路配列に加えて、或いはその代わりに、入力信号を処理して所望の実像をＬＥＤ配列３０のような装置上に生成するための、マイクロプロセッサもしくは同様の回路構成を備えている。
　【００１１】
　この具体的実施例においてＬＥＤ配列３０を利用するのは、極端に小さなサイズにすることができるためであり、さらに、その構造が簡単であり操作が容易なためである。レーザ、ＬＣＤ、ＣＲＴなどを含むがこれらには限定されない、その他の画像発生装置も利用できることは、当然理解されよう。図４を具体的に参照すると、ＬＥＤ配列３０の平面図が示されており、画素が単一の半導体素子３５上に行及び列の規則的な配列で構成されている。各画素は少なくとも一つのＬＥＤを備え、所望であれば、明るさと冗長度を追加するために、付加的なＬＥＤを並列に設けることもできる。既知の方法で特定の画素を行及び列でアドレスすることによって、特定の画素を付勢して、実像を生成する。デジタルあるいはアナログデータが入力端子３３に受信され、選択された画素に電圧を印加することができる信号に、データ処理回路３２によって変換し、所定の実像を発生する。
　【００１２】
　ＬＥＤ配列３０と半導体素子３５が図において大きく拡大されていることは、当業者には理解できよう。半導体素子３５の実寸は各辺に沿って数ミリメータ程度であり、各ＬＥＤは一辺が１ミクロン程度に過ぎない。半導体技術が素子のサイズを小さくするにつれて、より大きな倍率とより小さなレンズが必要とされる。光導波管における長い光の進路（多重反射）は、実質的に上ディスプレイ全体のサイズを増加することなく、回折素子あるいはレンズの焦点距離を大きく増加することができるので、大きく視野を制限されずにあるいは実質上瞳距離を減少することもなく、比較的高い倍率が得られる。
　【００１３】
　図５を具体的に参照すると、導波管虚像ディスプレイの別の実施例が４０として示されている。ディスプレイ４０は、平行に離間した表面４３及び４４を有する光導波管４２を備えており、その実像入力には画像発生装置４５が取り付けられている。装置４５は基本的に上述の装置２２と同じであり、光路に沿って光導波管４２を経由して虚像出口へ伝送される実像を供給するものである。実像は、離間した平行側面４３及び４４から、所定の領域で複数回反射するように、角度を伴って光導波管４２へと導かれ、最終的に拡大された虚像として虚像出力に現れる。角度を伴って導かれる光線を、平行な表面４３または４４の一方のある領域から、光導波管４２本体に戻るように再度方向付けを行なう方法をも含むように、一般的な用語「反射」を利用したことを理解すべきである。
　【００１４】
　ディスプレイ４０では、装置４５での実像からの光線は最初に側面４３から反射され、回折格子４６が取り付けられている側面４４上の所定領域に向かって導かれる。回折格子４６は、光を複数の光路に回折するように構成されたものである。屈折した光は側面４３及び４４上の所定領域でさらに２度反射され、その後、第２の回折格子４７によって規定された出力に、虚像として現われる。回折格子４６と４７とは共動して、全体的に画素ノイズ等の望ましくない光を取り除く低域フィルターとして動作するように、設計されている。さらに低域フィルターの作用は像をなめらかにし、回折格子４７によって規定された観察用窓で、より望ましい虚像を生成する。
　【００１５】
　図６を具体的に参照すると、導波管虚像ディスプレイの別の実施例５０が示されており、そこでは、装置５１を導波管５２の入力に取り付けて、そこに実像を供給する。装置５１における実像からの光線は、最初に側面５３上の所定領域に向かって角度をもって導かれ、さらにそこで反射されて、通常側面５３及び５４によって規定される光路に沿って、第２の側面５４に向かって戻される。回折フーリエレンズが側面５３の第１の所定領域に取り付けられており、光線を拡散させて、装置５１内で実像を形成する画素間のライン及びその他の望ましくないノイズを、光吸収または伝搬物質５６内に入るように反射させる。物質５６は、光導波管５２の側面５４に取り付けられており、そこに衝突する光を吸収するか、或いはその光を光導波管５２の外に伝搬する。画像の残りの部分（光線）は、反射されて第２の回折レンズが配置されている側面５３に戻り、側面５４に配置されている他の回折レンズ５８との組み合わせによって、画像の拡大を完了する。結果として生じる像は、光導波管５２の出力及び最後の回折格子５９に反射され、必要であれば、付加的なフィルタ機能及び収差の補正を行なう。回折格子５９は、虚像窓を規定し、これを介して操作者は、装置５１によって生成された実像の拡大された虚像を観察する。
　【００１６】
　図７を具体的に参照すると、導波管虚像ディスプレイの別の実施例６０が示されており、そこでは、装置６１を導波管６２の入力に取り付け、そこに実像を供給する。装置６１における実像からの光線は、装置６１と光導波管６２の入力との間に配置された再配向光学素子６３によって、第１の側面６４の所定領域に向かって角度をもって導かれ、そこから通常側面６４及び６５によって規定される光路に沿って、第２の側面６５に向かって反射される。再配向素子６３は、多数の光を再配向する光学手段であれば回折、屈折、光ファイバなどに限らず、いかなるものを用いてもよい。第１の結像鏡６６が第１の所定領域にて光導波管６２と一体的に形成され、拡大を行なう。回折光学素子６７は、側面６５の第２の所定領域に取り付けられており、そこに衝突する光線に対して収差補正を行なう。第２の結像鏡６８は、第３の所定領域にて光導波管６２と一体的に形成され、必要であれば更に拡大を行なう。最後の回折光学素子６９が光導波管６２の出力に配置されており、素子６７と共動して収差補正を完了する。素子６９は観察用窓を規定し、これを介して操作者は拡大され収差を補正された虚像を観察する。
　【００１７】
　光導波管６２及びここに開示したその他の光導波管は、光学上の特性を備えた石英、光学特性のプラスティック、或いは公知でこの目的のために利用可能ないかなる物質でも構成されることは、勿論理解されよう。更に、ここに記載した種々のレンズ及び回折格子は、個々に製造され導波管の表面に取り付けられたもの、単一片の導波管と一体的に製造されたもの、またはこれら２つを好ましく組み合わせたものである。たとえば、導波管は光学特性プラスティックから本体を成形することによって形成することができ、種々の回折光学素子はソフトポリマーフィルムに原版を打ち出すことによって製造することができ、それを光導波管の表面に取り付るのである。この他に、光学特性石英で形成した光導波管の表面を、既知の半導体技術によって処理し（エッチング、付着等）、所望の回折及び／または反射特性を得ることもできる。
　【００１８】
　図８を具体的に参照すると、導波管虚像ディスプレイの別の実施例７０が示されており、そこでは、装置７１が導波管７２の入力に取り付けられ、それに実像を供給する。装置７１における実像からの光線は、まず側面７３上の所定の領域に向かって角度をもって導かれ、そこで反射して、通常側面７３及び７４によって規定される光路に沿って、第２の側面７４に戻される。回折レンズ７５、７６及び７７が側面７３及び７４の次の３箇所の所定領域に取り付けられており、反射した光線はそこに向られる。回折レンズ７５、７６及び７７は、必要な量の拡大を行ない、光導波管７２の出力が規定する最後の回折素子７８を介して、所望のサイズの虚像が観察可能となるようにしている。
　【００１９】
　図９を具体的に参照すると、導波管虚像ディスプレイ８０の別の実施例が示されており、そこでは、装置８１が導波管８２の入力に取り付けられており、そこに実像を供給する。導波管８２は全体的に平行四辺形状（側面図）に形成されており、対向する側面８３、８４、及び８５、８６は等しく平行であるが、隣接する側面と垂直ではない。側面８３は入力を規定し、装置８１における実像からの光線を、通常４つの側面全てによって規定される光路に沿って、隣接する側面８５の所定領域上に導くものである。３つの回折レンズ８７，８８，８９を、隣接する側面８５、８４及び８６の夫々３つの所定領域に取り付け、拡大した虚像を側面８６にある出力において、観察できるようにしている。この特定の実施例は、全体のサイズを幾分減少させ、更に導波管の材料の量を減少させ、重量と利用する材料を減少させたディスプレイを例示するものである。
　【００２０】
　図１０を参照すると、導波管虚像ディスプレイの更に別の実施例９０が示されており、そこでは全体的に側面が三角形の形状を有する光導波管９１を利用している。実像を生成する装置９２は、光導波管９１の第１の側面９３に取り付けられており、ある光路に沿って第２の側面９５に取り付けられた回折レンズ９４に直接進む光線を発光する。光線は、レンズ９４から、第３の側面９７上に配された回折レンズ９６に反射される。レンズ９６は一方、側面９３にある光導波管９１の出力に取り付けられた最後の回折レンズ９８を介して、光線を反射する。レンズ９８はディスプレイ９０の観察窓を定義するものである。この特定の実施例において、側面同士は互いにディスプレイ９０の入力と出力が垂直になるように、角度をもって配置されている。
　【００２１】
　図１１及び図１２は、導波管虚像ディスプレイ１００を示しており、ディスプレイ１００は眼鏡用のフレーム１０５に組み込まれている。フレーム１０５は、手で持たなくても観察することができるように、ディスプレイ１００に便利な頭部取り付け具を設けたものである。ディスプレイ１００は、上述の種々の実施例のいずれかとすることができ、この特定の実施例では、最も便利な形状を備えるように選択された特徴の組み合わせである。ディスプレイ１００は、光線を所定の領域に導くような特定の形状を有する４つの側面１１１、１１２、１１３及び１１４を有する光導波管１１０を備えている。装置１１５が光導波管１１０の側面１１１に取り付けられており、上述のように、通常側面１１１に垂直な入力を通して実像を供給する。光線は、側面１１２上の所定領域に向かって光路に沿って進み、そこで回折レンズ１１６は画像を拡大し、側面１１３上の所定領域に光線を反射する。第２の回折レンズ１１７が、側面１１３の所定の領域に取り付けられており、画像に付加的な拡大を与え、側面１１２の出力へ光線を導く。最後の回折光学素子１１８が、側面１１２の出力に取り付けられており、結果的に得られた拡大虚像を観察するための窓を規定する。側面１１２及び１１３は、回折レンズ１１７から発する光線が側面１１２に垂直となるように、設計されている。本技術ではよく知られているように、表面に入射する光線は、その表面に垂直である場合に、その表面を通過する最も効率的な伝送を可能とするので、この特定の実施例は、構成が最も簡素であり、動作が最も効率的なものの１つであると、考えられる。
　【００２２】
　図１３を具体的に参照すると、導波管虚像ディスプレイの別の実施例１２０が示されており、そこでは、入力の実像を屈折レンズ１２３を経由して光導波管１２２に供給するように、画像発生装置１２１が配置されている。入力は、光導波管１２２の第１の側面１２４上に規定されており、光線は、レンズ１２３によって、光導波管１２２の第２の側面１２５上の所定領域に導かれている。回折レンズ１２６が側面１２５上の所定領域に配置されており、回折レンズ１２７によって規定された側面１２４上の出力に向けて、再度光線の方向を変える。回折レンズ１２７を介して光導波管１２２の出力から発する光線は、回折レンズ１２７に関して固定して配置されている屈折レンズ１２８による、最後の拡大を受ける。回折及び屈折光学素子の種々の組み合せを、光導波管の内部または外部のいずれかに用いて、必要な光出力、収差補正、拡大、フィルタ機能等を与えることができることが、理解されよう。
　【００２３】
　複数の異なる実施例を例示し説明したが、どの実施例も、記載した特徴のいずれかまたは全てを組み込んでいることが、理解されよう。一般的に、各特定の実施例は、それが提供しようとするいかなる用途にも適合させなくてはならなず、必要とするいかなる特徴をも組み込まなければならない。
　【００２４】
　以上のように、非常に小さなＬＥＤ配列またはその他の実像装置と共に用いる、新規でかつ大幅に改善した導波管虚像ディスプレイが開示された。導波管虚像ディスプレイは、レンズ系の瞳距離或は作動距離を減ずることなく、所定量の拡大を行なうものである。更に、導波管虚像ディスプレイの一部として備えられている電子部品が、種々の非常に小さな実像の発生を可能とし、操作者は、例えば頭部取り付け型で手を使うことのないディスプレイを用いて、容易かつ快適にこれらの実像を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明を具体化する導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図２】
　本発明を具体化する導波管虚像ディスプレイの上面図である。
　【図３】
　図１の導波管虚像ディスプレイの電子部分の簡略化したブロック図である。
　【図４】
　図３のＬＥＤ配列の上面図である。
　【図５】
　本発明を具体化するその他の導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図６】
　本発明を具体化するその他の導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図７】
　本発明を具体化するその他の導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図８】
　本発明を具体化するその他の導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図９】
　本発明を具体化するその他の導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図１０】
　本発明を具体化するその他の導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図１１】
　本発明を具体化する頭部取付型導波管虚像ディスプレイの斜視図である。
　【図１２】
　本発明を具体化する頭部取付型導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【図１３】
　本発明を具体化する別の導波管虚像ディスプレイの側面図である。
　【符号の説明】
　１５　ディスプレイ
　２０　光導波管
　２２　画像発生装置
　２３　回折拡大レンズ
　２５　第２レンズ
　２６、２７　領域
　２８　回折格子
　３０　ＬＥＤ配列
　３２　データ処理回路
　３５　半導体素子