(57)【要約】  投影型の表示装置がモバイル装置（例えばスマートフォンなど）に接続可能に結合され、モバイル装置の操作者又はビューアへの表示を提供するよう、小型のプロジェクション装置によって生成される光が比較的透明なホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）にて導かれる。プロジェクタ及びＨＯＥは、ＨＯＥを通して画像を眺める操作者から遠い距離に表示されているように知覚される虚像を作り出して拡大するよう構成され得る。ＨＯＥは、ディスプレイプロジェクタから操作者の眼へと反射される光を最大化させながら、透明性を最大化するよう、プロジェクション装置の狭い波長のみで効果的な体積格子を有し得る。
2015515636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を作り出すプロセッサ及びメモリを有するモバイルベースと、
画像を表示するよう前記モバイルベースに動作的に結合されたプロジェクション装置と、
前記プロジェクション装置によって投影された表示画像を導くよう前記モバイルベースに動作的に結合され且つホログラフィック光学素子を有する透明な表示面と、
を有するモバイル装置。
【請求項２】
前記プロジェクション装置は、当該モバイル装置の操作者から遠ざかる方向に前記表示画像を投影するよう方向付けられ、前記表示面は、当該モバイル装置の前記操作者の方に前記表示画像を導くよう方向付けられ、前記表示画像は、コリメートされた像であり、該コリメートされた像に対応するアイボックスの外側では見られることができない、請求項１に記載のモバイル装置。
【請求項３】
前記プロジェクション装置は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）デバイス又はデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を有する、請求項１に記載のモバイル装置。
【請求項４】
前記プロジェクション装置は、対物レンズを必要とせずに、画像投影の変調光を前記ホログラフィック光学素子全体に及ばせる照明光学系を有する、請求項１に記載のモバイル装置。
【請求項５】
前記プロジェクション装置は、ダイクロイックコンバイナを使用することなくカラー画像を表示するよう、少なくとも３つの単色ディスプレイを有する、請求項１に記載のモバイル装置。
【請求項６】
前記ホログラフィック光学素子は、屈折率において異なる複数の透明領域を有する複数の微細構造を持つ重クロム酸ゼラチンを有し、前記複数の微細構造は、凹面鏡と同様の光学デバイスとして機能する、請求項１に記載のモバイル装置。
【請求項７】
前記ホログラフィック光学素子は、ブラッグ回折を用いて、前記プロジェクション装置からの光のうちの第１の組の波長を屈折させながら、第２の組の波長が前記ホログラフィック光学素子を通過することを可能にする、請求項１に記載のモバイル装置。
【請求項８】
前記表示面は閉位置から開位置へと回転可能であり、前記表示面は電子部品を有さず、前記表示面は取り外し可能且つ取り換え可能である、請求項１に記載のモバイル装置。
【請求項９】
モバイル装置上に画像を表示する方法であって、
表示面が表示画像を前記モバイル装置の操作者へと導くよう、プロジェクション装置からホログラフィック光学素子を有する透明な前記表示面上に前記表示画像を投影するための画像計算を実行することと、
前記プロジェクション装置から前記表示面上に前記表示画像を投影することと、
を有する方法。
【請求項１０】
拡張現実モバイル装置用のコンピュータ読み取り可能命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記コンピュータ読み取り可能命令は、プロセッサに、
ホログラフィック光学素子を有し且つ前記モバイル装置に結合された透明な表示面を通して見ている前記モバイル装置の操作者によって見られる環境の眺めに基づいて、表示パラメータを決定させ、且つ
前記環境にアライメントされた表示画像を前記操作者へと導くよう、前記モバイル装置に結合されたプロジェクション装置から前記透明な表示面上に前記表示画像を投影するための画像計算を実行させる
命令を有する、コンピュータ読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モバイル装置用の透明ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル（移動式）装置は、タッチ入力を有する表示スクリーン、キーパッド、及び／又は小型キーボードを典型的に有する小さいポータブル（可搬式）コンピューティング装置である。モバイル装置は、以下に限られないが、携帯電話及びスマートフォン、電子メール及び／又はインターネット装置、ポータブルＧＰＳ受信器、個人用メディアプレーヤ、ハンドヘルド（手持ち式）ゲームプレーヤ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電子書籍リーダ、タブレット装置、ネットブック、ノートブックコンピュータ、ラップトップコンピュータ、並びにその他のポータブルコンピュータを含む。携帯電話、スマートフォン、電子書籍リーダ、及びタブレット型ポータブル装置は、コンピューティング技術及び通信技術を日常環境に融合させることを望むユーザの間で、豊富で特に人気のあるものとなっている。コンピューティング及び／又は電話通信に加えて、或る一定のモバイル装置（例えばスマートフォンなど）はまた、数ある機能及びオプションの中でもとりわけ、例えば、テキストメッセージ送信、電子メール、インターネットアクセス、短距離無線通信（赤外線や短距離無線などを介する）、業務用及び個人用のコンピューティングアプリケーション、ゲーム、写真撮影、ナビゲーション、位置特定した情報及びサービス、並びにデータの記憶及び検索など、多様なサービスをサポートしている。
【０００３】
しかしながら、典型的なモバイル装置は、幾つかの目立った欠点を有している。多くのモバイル装置は、日当たりの良い明るい環境において使用しづらいことがある。これは、モバイル装置の操作者の眼（すなわち、人間オペレータの眼）に届くのがディスプレイによって放射される光のうちの非常に少ない部分のみであるという事実が、比較的薄暗いディスプレイの明るさであっても多量の電池電力が使用されることと組み合わさり、それに部分的に起因して表示画面が比較的薄暗いためである。さらに、モバイル装置は、モバイル装置のスクリーン上の機密情報を第三者が盗み見てしまい得る公共の環境で使用されるので、これらのモバイル装置は、或る一定の生来的なプライバシーに関する懸念を提起する。加えて、モバイル装置の位置及び環境に特有であるようにモバイル装置の能力を統合する“拡張現実”アプリケーションに関し、現状のモバイル装置が提供するのは限られたもののみである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態により、モバイル装置に接続可能に結合され得る投影型の表示装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
様々な実施形態は、モバイル装置に接続可能に結合され得る投影型の表示装置であって、ユーザディスプレイ（すなわち、モバイル装置の操作者すなわちビューア（見る者）への表示）を提供するよう、小型の投影装置によって生成される光が透明ホログラフィック光学素子（holographic  optical  element；ＨＯＥ）にて導かれる表示装置に関する。実施形態に応じて、ＨＯＥは透明、部分的に透明、あるいは半透明とし得る。一部の実施形態に応じて、プロジェクタ及びＨＯＥは、ＨＯＥを通して画像のビューア（例えば、モバイル装置の人間オペレータ）から遠い距離に表示されているように知覚される虚像を作り出して拡大するよう構成され得る。
【０００６】
一部の実施形態において、ＨＯＥは、ディスプレイプロジェクタから人間オペレータの眼へと反射される光を最大化させながら、透明性を最大化するよう、プロジェクション装置の狭い波長のみで効果的な体積格子（ボリュームグレーティング）を有し得る。
【０００７】
一部の実施形態は、（表示面の面内の実像とは対照的に）無限遠に投影されるときに“現実世界”に重ねられてモバイル装置を超えた空間内に現れる虚像を作り出す“拡張現実”アプリケーションを有し得る。そのような実施形態では、モバイル装置は、これに限られないが、モバイル装置の操作者のためのポータブルヘッドアップディスプレイとしての使用を含め、ポインティング及びテレストレーションの用途で使用され得る。
【０００８】
特定の実施形態は、画像コンピューテーションを実行するプロセッサ及びメモリを有するモバイルベースと、前記画像コンピューテーションに従って表示画像を投影するよう前記モバイルベースに動作的に結合されたプロジェクション装置と、前記プロジェクション装置によって投影された表示画像をモバイル装置の操作者へと導くよう前記モバイルベースに動作的に結合され且つホログラフィック光学素子を有する透明な表示面と、を有するモバイル装置に関する。
【０００９】
この概要は、以下の詳細な説明にて更に説明される概念の一部を簡略化した形態で紹介するためのものである。この概要は、特許請求に係る事項の主要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、特許請求に係る事項の範囲を限定するために使用されることを意図したものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示及び様々な実施形態の理解を容易にするため、それらを説明する目的で、例示的な特徴及び実施形態を添付図面に開示する。それらの特徴及び実施形態は、添付の図面とともに読まれるとき、より十分に理解されることになる。しかしながら、理解されるように、本開示は、開示される特定の方法、正確な構成及び手段に限定されるものではない。複数の図を通して、同様の要素は似通った参照符号で示すこととする。
【図１】ここに開示される数多くの実施形態がともに使用され得るモバイル装置の一例を示す上面図である。
【図２】ここに記載される幾つかの実施形態を代表する表示装置を更に有する図１のモバイル装置の例の側面図である。
【図３】表示装置の様々なコンポーネントの動作を例示する図２のモバイル装置及び表示装置の例の側面図である。
【図４】表示装置の一例の動作方法の一実施形態を示す動作フローである。
【図５】ここに開示される数多くの実施形態がともに使用され得るモバイル装置の一例の設計を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ここに開示される数多くの実施形態がともに使用され得る一例に係るモバイル装置１００の上面図である。モバイル装置１００は、ここでは例としてスマートフォンとして示されており、ユーザインタフェース（ＵＩ）１０２内に１つ以上のグラフィックスを表示するタッチスクリーン１１２を有し得る。ユーザは、それらのグラフィックスのうちの１つ以上を、例えば１本以上の指（図示せず）を用いて、あるいは例えばスタイラスペンなどの他の入力装置を用いて、そのグラフィックスに接触あるいはタッチすることによって選択することができる。モバイル装置１００はまた、モバイル装置１００上で実行され得る一組のアプリケーションのうちの何れかのアプリケーションに移るために使用されることが可能な、例えば“ホーム”又はメニューボタン１０４などの、１つ以上の物理的なボタンを含み得る。メニューボタン１０４はまた、あるいは代わりに、タッチスクリーン１１２内のＧＵＩにてソフトキーとして実現されてもよい。
【００１２】
モバイル装置１００はまた、マイク１１３を介して、何らかの機能の起動又は起動解除のための言葉による入力を受け入れ得る。モバイル装置１００はまた、プッシュボタン１０６、音量調節ボタン１０８、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カードスロット１１０、ヘッドホン差し込み口１１６、スピーカ１１１、１つ以上の光センサ１６４、１つ以上の近接センサ１６６、１つ以上の加速度計１６８、及び／又はドッキング充電用外部ポート１２４を含み得る。モバイル装置例の更なる態様が、図５に関連して説明される。
【００１３】
モバイル装置１００に関して、透明な表示装置を構築することに使用され得るものとして、利用可能な幾つかの異なる技術が存在している。例えば、試作表示装置に使用されている有機発光ダイオード（ＬＥＤ）技術は殆ど透明であり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であっても、殆ど透明な表示装置を実現するようにバックライトなしで実装されることがある。しかしながら、このような表示装置は、物理的な表示面の面内に画像を作り出すことができるのみであり、故に、光効率を向上させたり、プライバシー問題を解決したり、拡張現実アプリケーションをサポートしたりすることができない。
【００１４】
それにひきかえ、例えば、半透明ミラーを用いて、コックピット窓から外に、パイロットの真正面に表示系を重ね合わせる航空ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）など、非常に特化した状況で、拡張現実アプリケーションが利用されている。一部の自動車でも、速度及びその他の情報を表示するために同様のＨＵＤ型装置が使用されている。どちらのケースでも、光学系を用いて、物理的な表示装置からの実像が、それぞれパイロット又はドライバーから遠い距離に見えるように透明表面（すなわち、コックピット窓又はウィンドーシールド）で反射される虚像へと変換される。これらの光学系はまた、比較的小さい表示装置を用いて、ユーザの視野のうちのより大きい部分に及ぶ像を生成することができるよう、像を拡大する手段を含み得る。
【００１５】
典型的なＨＵＤは概して、プロジェクション（投影）装置、コンバイナ（結合）装置、及びコンピューテーション（計算）装置という３つの主要コンポーネントを有する。典型的なＨＵＤのプロジェクション装置は、陰極線管（ＣＲＴ）、ＬＥＤ又はＬＣＤが焦点位置に置かれる凸レンズ又は凹面鏡である光コリメータを有する。この構成は光が平行な像を作り出し、故に、そうして表示される像は、無限焦点を有するものとしてユーザに知覚される。換言すれば、投影像が“コリメートされ”、それにより光線が平行にされ、人間の脳がこの平行光を読み取って物体までの距離を推測し、その結果、ＨＵＤコンバイナ装置上のコリメートされた像は光学的な無限遠又はその付近に存在しているように知覚されることになる。
【００１６】
コンバイナ装置は典型的に、ビューアの正面に直接的に置かれた、角度付けられた平坦なガラス片であり、投影された無限遠像と視野とが同時に見えるようにプロジェクション装置からの投影像を向け直す。コンバイナ装置は、プロジェクション装置から自身に投影された単色光を反射する一方で他の波長の光が通過することを可能にする特有のコーティングを有し得る。一部の光学設計において、コンバイナ装置はまた、プロジェクション装置からの像の焦点を合わせ直す（リフォーカスする）曲面を有し得る。コンピューテーション装置は、ＨＵＤ（すなわち、プロジェクション装置）と表示されるデータ／システムとのインタフェースを提供し、プロジェクション装置によって表示される像及び記号を生成することによって動作する。
【００１７】
ここに開示される様々な実施形態は、透明な表示面（又は、実施形態に応じて、部分的に透明あるいは半透明な表示面）を介して直接的な眺め（ビュー）の上に重ね合わされる虚像を無限焦点位置に作り出す表示装置（例えば、ここに更に記載される表示装置２００）を有するモバイル装置１００に関する。操作者の視点（すなわち、ビューアの視点）からは、像は表示面（又はその付近）には現れず、むしろ、像は実質的にモバイル装置のディスプレイを遥かに超えた位置に現れる。
【００１８】
幾つかのそのような実施形態において、表示装置は、人間オペレータの眼が置かれていそうな、空間内の小さい領域の方のみに光を導く。故に、表示される像は、その他近くの視点位置（ビューポイント）からは観察可能でなく、それにより、プライバシーが強化され、プライバシーフィルタの使用が不要になる。さらに、表示装置の光が、操作者の眼が置かれていそうなこの同じ領域に、より良好に閉じ込められ、それにより、通常のディスプレイと比較して、光のうちの遥かに多くの部分が操作者の眼に届くことになるので、生成される光が同じ量でも、表示装置によって生成される像は、より高い強度を有し、操作者に遥かに明るく見えることになる。これは、電池の使い果たしを防止することになる。
【００１９】
図２は、ここに記載される幾つかの実施形態を代表する表示装置２００を有する例えば図１のモバイル装置１００などのモバイル装置の側面図である。図示されるように、モバイル装置１００はモバイルベース（本体）２１０を有している。多くのモバイル装置において通常、モバイルベース２１０は入力装置及び／又は組み込み表示スクリーン２１４を有し得る。表示装置２００は、透明カバーを縦方向の観察位置に変えることによって起動される、従来からのディスプレイに加えての補助ディスプレイ又は追加ディスプレイとして使用され得る。モバイルベース２１０は更に、モバイル装置に典型的な幾つかの他の処理タスクのうちの何れかに加えて、ホログラフィック光学素子を用いる補助表示装置用の画像を作り出すために使用され得るプロセッサ及びメモリ（図５に関連して説明する）を有する。
【００２０】
ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）２３０を介して眺められることになる実像を生成するプロジェクション装置２２０が、モバイルベース２１０に動作的に結合される。ＨＯＥは、回転可能なヒンジ２１２を介してモバイルベース２１０に取り付けられた薄くて透明な（あるいは、実施形態に応じて部分的に透明若しくは半透明な）表面である。収容位置又は非動作位置において、ＨＯＥ２３０は単に、モバイル装置１００の主の表示スクリーン２１４のカバーとなる。展開位置又は動作位置においては、図２に示されるように、ＨＯＥ２３０は、プロジェクション装置２２０の実像を、ＨＯＥ２３０を通して見るときにユーザに視認可能な虚像へと変換する。このモードにおいて、ＨＯＥ２３０は、それを通すことでプロジェクション装置２２０による表示画像の投影された（且つ拡大された）ビューが視認可能になるウィンドウとして機能する。換言すれば、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）２３０は、プロジェクション装置２２０によって投影された、発散する変調された実像を反射して、モバイル装置の操作者（ここでは、ビューアとも呼ぶ）の方に向けられた虚像にする。
【００２１】
特定の実施形態において、プロジェクション装置２２０からの光は、操作者から遠ざかるようにＨＯＥ２３０の方に向けられることができ、そしてＨＯＥ２３０は、この光を変換してモバイル装置１００の操作者（又は、より具体的には人間オペレータの眼）の方に向け戻すことができる。また、一部の実施形態において、ＨＯＥ２３０は、モバイルベース２１０に平行で近接した、展開されずに“閉じた”使用不可能位置（図示せず）から、モバイルベース２１０に実質的に垂直とし得る展開された“開いた”使用可能位置（図２に示す）へと、ＨＯＥ２３０が回転移動されることを可能にする回転可能なヒンジ２１２で、モバイルベース２１０に動作的に結合され得る。
【００２２】
図３は、表示装置の様々なコンポーネントの動作を例示する図２のモバイル装置及び表示装置の側面図である。図４は、表示装置の一例の動作方法の一実施形態に係る動作フローである。
【００２３】
図３及び４に関し、ステップ４１０にて、モバイルベース２１０が補助画像を計算する。すなわち、当業者に認識された既知の技術のうちの何れかを用いて、プロジェクション装置２２０をして特定の発散する変調された実像をＨＯＥ２３０に向けて放射させるために、単純な表示計算を必要とするものを実行する。この画像は、主ディスプレイ２１４上に示される画像の単純なコピーであってもよいし、主ディスプレイ２１４上の１つと展開位置にあるＨＯＥ２３０上の１つという２つの独立した表示エリアをモバイル装置１００に効果的に提供するよう、異なるビューを含んでいてもよい。ＨＯＥ２３０はまた、補助画像がＨＯＥ２３０上に表示されているときは主ディスプレイ２１４が無効にされるよう、代替表示装置として使用されてもよい。
【００２４】
ステップ４２０にて、これらの計算結果がプロジェクション装置２２０によって使用されて、発散する変調された実像３１０（矢印Ａで示す方向のその発散境界を破線で表す）がＨＯＥ２３０に向けて放射され得る。
【００２５】
ステップ４３０にて、ＨＯＥ２３０が、発散する変調された実像３１０を変換して操作者２４０の方に反射し、コリメートされた（すなわち、平行な光線を有する）虚像３２０（矢印Ｃで示す方向の発散も収束もしないその“無限”境界を平行な破線で表す）を形成する。操作者２４０は、コリメートされた虚像３２０が通る空間ボリュームの境界によって表される“アイボックス（eyebox）”内に自身の眼があるときにこの像を見ることができる。
【００２６】
ステップ４４０にて、アイボックス内に眼がある操作者２４０が、コリメートされた虚像３２０の全体のうちの小さい部分を、ＨＯＥ２３０より遠い無限焦点距離にあり、且つその観察箇所に視認可能に存在する現実世界の地物２５０上に重ね合わされた、収束する知覚画像３３０（矢印Ｂで示す方向のその収束境界を破線で表す）として知覚する。
【００２７】
幾つかの実施形態において、プロジェクション装置２２０は、直径がほんの数ミリメートル（ｍｍ）の実像を生成するように動作し得る。幾つかのそのような実施形態において、内部投影面（“ディスプレイ”とも呼ぶ）は、ＬＣＯＳプロジェクタで使用される液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）デバイス、又はＤＬＰ（デジタル・ライト・プロセッシング）プロジェクタで使用されるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の何れかを有し得る。ＬＣＯＳ及びＤＭＤの両デバイスは、少ない電力のみを動作に使用するとともに、集積回路のサイズほどである。従って、これらのデバイスは、組み込み表示スクリーンと共存して、その下方でモバイル装置１００の正面エッジ内に集積され得る。
【００２８】
ＬＣＯＳ及びＤＭＤなるデバイスは、自身では光を作り出さない光変調器であり、その代わりに、これらのデバイスは、これまたプロジェクション装置２２０に組み込まれる外部光源を使用する。この光源から放射された光は、ＬＣＯＳ又はＤＭＤの表面へとコリメートされ、そこで画像ディテールで変調される。典型的な投影アプリケーション（例えば、投影式テレビジョンで使用されるＬＣＯＳプロジェクション及びＤＬＰプロジェクション）では、この変調された光は、拡大をも提供する対物レンズを用いて拡散反射スクリーン上に投影され得る。しかしながら、ここに開示される様々なプロジェクション装置２２０の実施形態では、対物レンズは使用されず、その代わりに、光源を有する照明光学系が、画像投影の変調光がＨＯＥ上に均等に及ぶように特別に設計される。故に、プロジェクション装置２２０は、発散する変調された実像をＨＯＥ２３０上に投影する（すなわち、ＨＯＥの位置から実像を眺めることができる）。さらに、幾つかの実施形態において、プロジェクション装置２２０によって投影される光は、ＨＯＥ２３０に関してここに記載される理由により、１つの波長（すなわち、単色）、又は一組の波長、例えば赤、緑及び青の波長のうちの各々１つに対応する一組の波長（すなわち、三色）など、に制限され得る。
【００２９】
一部の実施形態において、ＨＯＥ２３０は、凹面鏡のように（例えば、化粧用の拡大鏡のように）機能するように設計される。実際、透明性の利益を無視すれば、ＨＯＥ２３０は、プロジェクション装置２２０からの発散する変調された実像を、それが“無限遠で”操作者に向けて投影された所望の虚像（すなわち、発散も収束もしない）として現れるように反射（及び拡大）する凹面鏡で置き換えられてもよい。しかしながら、透明性を欠くことに加えて、そのようなミラーはＨＯＥ２３０のような平坦表面を特徴とせず、このことは、凹面鏡を幾分、フラットなモバイルベース２１０を有するモバイル装置１００での使用には非実用的なものにする。故に、一部の実施形態において、ＨＯＥ２３０は、凹面鏡のように機能しながらも、モバイルベース２１０に一層と適合する平坦表面と透明性という更なる特徴をも提供するように、設計され得る。
【００３０】
これを達成するため、一実施形態において、ＨＯＥ２３０は、活性なＨＯＥ２３０材料の厚さが光の波長より遥かに大きいものであるブラッグ回折型とし得る。一部の実施形態では、例えば、ＨＯＥ２３０は、適切に露光・現像されるときに屈折率において相異なる非常に小さい透明領域群を持つ３Ｄ微細構造を保有することになる重クロム酸ゼラチンを有し得る。これらの微細構造のサイズは、可視光の波長に近い１００ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができ、異なる屈折率を持つ異なる微細構造は、既知の技術を用いて、凹面鏡と同じ光反射特性を生み出しながらも、透明且つ平坦であるという更なる利点をも有するように、ＨＯＥ２３０内に作り出され得る。
【００３１】
この凹面鏡効果は、ＨＯＥ２３０内の３Ｄ微細構造によるものであり、ＨＯＥ２３０の３Ｄ微細構造内で起こるブラッグ回折が、整合する波長の光のみが屈折されることを可能にするフィルタとして作用することによる。故に、ＨＯＥ２３０は、プロジェクション装置２２０からの光の特定の波長のみにブラッグ回折条件が当てはまり、さもなければ透明であるＨＯＥ２３０をその他すべての波長が大きく影響されずに通過するように、設計され得る。
【００３２】
特定の実施形態では、ＨＯＥ２３０は、プロジェクション装置２２０からの発散する変調された実像“光”に対する高い回折効率を達成するように比較的厚くされることができ（例えば、０．５ｍｍ）、ＨＯＥ２３０は、非常に低い散乱効率を有するＨＯＥ材料を使用し得る（すなわち、ＨＯＥ２３０を通過する“その他の波長”を持つ光のうちの非常に小さい部分のみが、ＨＯＥ２３０による影響を受ける）。プロジェクション装置２２０からの光に対する高回折効率を達成するため、厚いＨＯＥ２３０が使用され得る。何故なら、ＨＯＥ２３０は、ディスプレイからの光を効率的に反射するために、光と建設的に干渉する多数の散乱３Ｄ構造を用いるからである。故に、ＨＯＥ２３０は、非常に小さい波長範囲からの光を反射すること及び非常に小さい許容角度からの光を反射すること（これらは何れも、ＨＯＥ２３０が実質的に透明であることを保証する特性である）のうちで選択的であるように設計され得る。このようなホログラフィック記憶素子としての使用に関して当業者に知られたこのような特性を備えた、数多くのフォトポリマーが存在する。
【００３３】
様々な実施形態のＨＯＥ２３０は、プロジェクション装置２２０からの光を変換してビューアの眼の方に向け直す拡大鏡として実効的に機能してもよい。また、当業者に知られた技術を用いて、８０％より高い回折効率を有するＨＯＥ２３０を構築することが可能であり、これは、ＨＯＥ２３０によってプロジェクション装置２２０からの光がより多くビューアの眼の方に向け直されることを意味する。さらに、プロジェクション装置２２０とＨＯＥ２３０とがあわさって、光の殆どがビューアの眼が位置する空間内の領域に集められることを確保するように動作することができる。これは、全体的な光効率を大いに高めるものであり、また、モバイル装置１００が如何なる種類のディフューザも使用しないために達成されるものである。これは、ひいては、表示される像が明るく（太陽光に適合）且つ／或いは電力効率的であることを意味する。さらに、空間のうちの非常に小さい領域からしか表示を観察することができないため、これらの様々な実施形態は、表示コンテンツのプライバシーを確保する助けとなることができる。
【００３４】
さらに、特定の実施形態では、プロジェクション装置２２０用の光源は、ＨＯＥ２３０の許容波長帯域内に発光を集中させるように動作してもよく、これは、一部の実施形態では、１つの波長の光（例えば、緑色光）のみを使用する単色プロジェクション装置２２０の使用を有し得る。他の実施形態において、ＨＯＥ２３０は、赤色光、緑色光及び青色光の各々である３つの狭帯域の光に対して同時に動作するように設計されてもよく、そのような実施形態では、プロジェクション装置２２０はそれら３つの波長での発光を使用し得る。
【００３５】
一部の実施形態によって使用される光源は、比較的効率的で単色で焦点合わせが容易な固体レーザを有し得る。そのようなレーザはコストが掛かるとともに“スペックル効果”（これは単色性に由来する）を有することがあるが、後者は、（プロジェクション装置２２０の光路内に追加コンポーネントを使用することになり得るものの）発光の位相を素早く変調することによって最小化され得る。他の実施形態は、光源としてＬＥＤを使用し得るが、これもまた、一部の光が失われるという犠牲の下で、ＬＥＤの発光帯域を狭めるために追加の干渉フィルタを有することになり得る。
【００３６】
追加の特徴として、操作者によって見られる画像は、固定された表面領域を充たすものではなく、或る一定の立体角に及ぶものである。従って、画像の見た目の大きさは、モバイル装置の実際のサイズより遥かに大きくなることができる。実際、モバイル装置１００上のＨＯＥ２３０は、それを通して表示画像を見るウィンドウのように作用し、モバイル装置１００を操作者の眼２４０に近づけることによって、より大きい表示面積が現実となる。とりわけ、ＨＯＥ２３０が操作者の眼２４０に非常に近づけられたときであっても、虚像は遥か遠くに現れるので、操作者に近接させても眼精疲労を引き起こすことはない。
【００３７】
表示装置２００は、ＨＯＥ２３０を用いて、該ＨＯＥの透明表面を通して眺められる現実世界に重なって出現する虚像を作り出すので、この装置は、やはりモバイル装置に動作的に結合されて無線ネットワーク接続（例えば、ＷｉＦｉ）を介して別の遠隔ビューアに同じビューを中継するカメラ、とともに使用されることができる。そのような利用法では、遠隔ユーザは、ポインティング装置を用いて視野内のオブジェクトを指し示し得る。この情報はモバイル装置に中継して戻されることができ、モバイル装置は、上述の表示を用いて、現実世界のビュー上にポインタを重ね合わせ得る。これは基本的に、例えば音声接続だけでは情報を伝えることが困難な場合に問題を手助けするために、遠隔ビューアからの対話式の支援を可能にする。
【００３８】
さらに、表示スクリーン２１４を通じて見られる環境のビューに表示画像がアライメント（位置合わせ）される場合、このモバイル装置は、表示スクリーン２１４上で見た情報を外界のビューに移すことをユーザに要求しない感動的な拡張現実装置となる。このアライメントは、モバイル装置内の慣性センサ（ＭＥＭＳ加速度計及びジャイロスコープ）、磁気コンパス、及び／又はＧＰＳ受信器を当てにし得る。画像安定化もモバイル装置のカメラを使用し得る。なお、カメラが使用される場合、そのビデオストリームを用いて姿勢情報を決定することができ、従来からの表示に使用されるような合成画像又は重ね合わせ画像が生成することにはビデオは必要とされない。例えば、モバイルベース２１０が有するプロセッサが、内蔵カメラを使用して、表示面を通して視認可能な少なくとも１つの背景の特徴を決定し、検出された背景の特徴に基づいて画像コンピューテーションを実行し得る。
【００３９】
一実施形態において、モバイル装置は、ホログラフィック光学素子を有し且つ当該モバイル装置に結合された透明な表示面を通して見ている当該モバイル装置の操作者によって見られる環境のビューに基づいて、表示パラメータを決定してもよい。決定されたこれら表示パラメータは、環境にアライメントされた表示画像を操作者に導くために、モバイル装置のプロジェクション装置から表示面上に表示画面を投影するための画像コンピューテーションを実行することに使用され得る。
【００４０】
一実施形態において、ＨＯＥ２３０は、如何なる電子装置も有さずに例えば光学グレードのプラスチックからなる受動部品である。一実施形態において、ＨＯＥ２３０は、モバイル装置の従来からの表示スクリーンの保護カバーとして作用し得る。また、ＨＯＥ２３０は、電気接続を使用しないので、容易に取り外し可能且つ取り換え可能にされ得る。
【００４１】
ＨＯＥ２３０にエンコードされる伝達関数は、プロジェクション装置２２０によって放射される光の波長に依存し得る。例えば、赤色光と緑色光とでは、同じ拡大率及びその他の特性を有しながらも横方向にずれた２つの異なる虚像が作り出され得る。このことは、フルＲＧＢの色再現性が望ましい場合に、すなわち、隣り合わせに搭載された赤、緑及び青の３原色ごとに１つの３つのディスプレイ２００が使用される場合に、ディスプレイ２００を単純化するために活用されることができる。この構成は、３色の画像を融合するためにさもなければ必要となるダイクロイックコンバイナ光学系の必要性を排除する。同様に、これは表示装置を単純化する。何故なら、３つの表示装置の各々を１つの色のみに関して最適化することができ、故に、カラーフィルタ及び／又は多色光源の必要性が排除されるからである。
【００４２】
図５は、ここに開示される数多くの実施形態がともに使用され得る一例に係るモバイル装置５００の設計を示すブロック図である。この設計は、好適なコンピューティング環境の単なる一例であり、用途又は機能の範囲について何らかの限定を示唆することを意図したものではない。数多くのその他の汎用あるいは専用のモバイル装置環境又はモバイル装置構成も使用され得る。モバイル装置５００は、携帯電話、端末、ハンドセット、ＰＤＡ、スマートフォン、無線モデム、コードレス電話などとし得る。このモバイル装置は、例えば符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムやグローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＭＳ）システムなどの無線通信システムとともに使用され得る。
【００４３】
モバイル装置５００は、受信パス及び送信パスを介して双方向通信を提供することができる。受信パス上で、基地局によって送信された信号が、アンテナ５１２によって受信され、受信器（ＲＣＶＲ）５１４に提供される。受信器５１４は、受信信号の状態を整えてデジタル化し、サンプル群を更なる処理のためにデジタル部（デジタルセクション）５２０に提供する。送信パス上で、送信器（ＴＭＴＲ）５１６が、送信されるべきデータをデジタル部５２０から受信し、該データを処理して状態を整え、アンテナ５１２を介して基地局へと送信される変調信号を生成する。受信器５１４及び送信器５１６は、ＣＤＭＡやＧＳＭ(登録商標)などをサポートするトランシーバの一部であってもよい。
【００４４】
デジタル部５２０は、例えば、モデムプロセッサ５２２、縮小命令セットコンピュータ／デジタル信号プロセッサ（ＲＩＳＣ／ＤＳＰ）５２４、コントローラ／プロセッサ５２６、内部メモリ５２８、汎用オーディオエンコーダ５３２、汎用オーディオデコーダ５３４、グラフィックス／表示プロセッサ５３６、及び外部バスインタフェース（ＥＢＩ）５３８など、様々な処理ユニット、インタフェースユニット及びメモリユニットを含んでいる。モデムプロセッサ５２２は、例えば符号化、変調、復調及び復号化といった、データの送信及び受信に関する処理を実行し得る。ＲＩＳＣ／ＤＳＰ５２４は、モバイル装置５００に関する汎用処理及び専用処理を実行し得る。コントローラ／プロセッサ５２６は、デジタル部５２０内の様々な処理ユニット及びインタフェースユニットの動作を指示し得る。内部メモリ５２８は、デジタル部５２０内の様々なユニットに関するデータ及び／又は命令を格納し得る。
【００４５】
汎用オーディオエンコーダ５３２は、オーディオソース５４２やマイク５４３からの入力信号の符号化を実行し得る。汎用オーディオデコーダ５３４は、符号化されたオーディオデータの復号化を実行し、出力信号をスピーカ／ヘッドホン５４４に提供し得る。グラフィックス／表示プロセッサ５３６は、表示ユニット５４６に与えられ得るグラフィックス、ビデオ、画像、及びテキストの処理を実行し得る。ＥＢＩ５３８は、デジタル部５２０とメインメモリ５４８との間でのデータの伝送を支援し得る。デジタル部５２０は、１つ以上のプロセッサ、ＤＳＰ、マイクロプロセッサ、ＲＩＳＣなどで実装され得る。デジタル部５２０はまた、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又は何らかのその他の種類の集積回路（ＩＣ）上に製造されてもよい。
【００４６】
コンピュータによって実行される例えばプログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能命令が使用され得る。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクの実行又は特定の抽象データ型の実装を行うルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。分散コンピューティング環境が使用されてもよく、その場合、通信ネットワーク又はその他のデータ伝送媒体を介してリンクされた複数の遠隔処理装置によってタスクが実行される。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュール又はその他のデータは、メモリ記憶装置を含んだローカル及び遠隔の双方のコンピュータ記憶媒体に置かれ得る。
【００４７】
一般に、ここに記載される何れの装置も、例えばワイヤレス電話、携帯電話、ラップトップコンピュータ、無線マルチメディア装置、無線通信パーソナルコンピュータ（ＰＣ）カード、ＰＤＡ、外部モデム若しくは内部モデム、無線チャネルを介して通信する装置など、様々な種類の装置を表し得る。装置は、例えばアクセス端末（ＡＴ）、アクセスユニット、加入者装置、移動局、モバイル装置、モバイルユニット、携帯電話、モバイル、遠隔ステーション、遠隔端末、遠隔ユニット、ユーザ装置、ユーザ機器、ハンドヘルド装置など、様々な名称を有し得る。ここに記載される何れの装置も、命令及びデータを格納するメモリと、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせとを有し得る。
【００４８】
ここに記載される様々な技術は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにて実装され得る。当業者が更に認識するように、ここで本開示に関連して記載される様々な例示の論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップは、エレクトロニクスハードウェア、コンピュータソフトウェア、又はこれらの双方の組み合わせとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアとのこの交換可能性をはっきり示すために、様々な例示のコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、及びステップは、概してそれらの機能に関して上述されている。それらの機能がハードウェア又はソフトウェアの何れとして実装されるかは、具体的な用途と、システム全体に課される設計制約とに依存する。当業者は、記載の機能を、具体的な用途の各々に関して様々に実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものとして解釈されるべきでない。
【００４９】
ハードウェア実装の場合、これらの技術を実行するために使用される処理ユニットは、１つ以上のＡＳＩＣ、ＤＳＰ、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プロググラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、ここに記載の機能を実行するように設計されたその他の電子ユニット、コンピュータ、又はこれらの組み合わせの中に実装され得る。
【００５０】
故に、ここに本開示に関連して記載される様々な例示の論理ブロック、モジュール、及び回路は、ここに記載の機能を実行するように設計された、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はその他のプログラム可能論理デバイス、ディスクリートのゲート若しくはトランジスタロジック、ディスクリートのハードウェア部品、又はこれらの組み合わせを用いて、実装あるいは実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとし得るが、他の例では、該プロセッサは、何らかの従来からのプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又は状態機械であってもよい。プロセッサはまた、複数のコンピューティングデバイスの組み合わせとして実装されてもよく、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連結された１つ以上のマイクロプロセッサ、又はその他のこのような構成として実装されてもよい。
【００５１】
ファームウェア及び／又はソフトウェア実装の場合、これらの技術は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）、磁気データ記憶装置若しくは光データ記憶装置、又はこれらに類するものなどの、コンピュータ読み取り可能媒体に格納された命令として具現化され得る。これらの命令は、１つ以上のプロセッサによって実行可能であり、ここに記載の機能の特定の態様をそれらのプロセッサに実行させ得る。
【００５２】
ソフトウェアにて実装される場合、これらの機能は、コンピュータ読み取り可能媒体上の１つ以上の命令又はコードとして格納あるいは伝送され得る。コンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ記憶媒体と、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を支援する何らかの媒体を含んだ通信媒体との双方を含む。記憶媒体は、汎用あるいは専用のコンピュータによってアクセスされることができる何らかの利用可能な媒体とし得る。限定ではなく、例として、そのようなコンピュータ読み取り可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ若しくはその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ若しくはその他の磁気記憶装置、又は、所望のプログラムコード手段を命令若しくはデータ構造の形態で搬送あるいは格納するために使用されることが可能で、汎用あるいは専用のコンピュータ若しくは汎用あるいは専用のプロセッサによってアクセスされることが可能なその他の媒体を有することができる。また、接続も適宜、コンピュータ読み取り可能媒体と称される。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ又はその他の遠隔ソースから同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、又は例えば赤外線、無線若しくはマイクロ波などの無線技術を用いて伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、又は例えば赤外線、無線若しくはマイクロ波などの無線技術は、コンピュータ読み取り可能媒体の定義に含まれる。ディスク（ｄｉｓｋ及びｄｉｓｃ）は、ここでは、ＣＤ、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、及びブルーレイディスクを含み、ｄｉｓｋは通常、磁気的にデータを再生し、ｄｉｓｃはレーザを用いて光学的にデータを再生する。以上のものの組み合わせもコンピュータ読み取り可能媒体の範囲内に含められるべきである。
【００５３】
ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は技術的に知られたその他の形態の記憶媒体内にあり得る。プロセッサが記憶媒体から情報を読み出し、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに記憶媒体が結合される。他の例では、記憶媒体はプロセッサに集積されてもよい。プロセッサ及び記憶媒体はＡＳＩＣ内にあってもよい。ＡＳＩＣはユーザ端末内にあり得る。他の例では、プロセッサ及び記憶媒体は、個別部品としてユーザ端末内にあってもよい。
【００５４】
例示の実施形態は、１つ以上の独立型コンピュータシステムの状況でここに開示された事項の態様を利用することに言及しているかもしれないが、これらの事項は、そのように限定されず、むしろ、例えばネットワークコンピューティング環境又は分散コンピューティング環境などの任意のコンピューティング環境との関連で実現されてもよい。さらに、ここに開示された事項の態様は、複数の処理チップ若しくは装置の内部で、あるいはそれらに跨って実現されてもよく、ストレージも同様に、複数の装置に跨って実現され得る。そのような装置は、例えば、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバ、及びハンドヘルド装置を含み得る。
【００５５】
以上、これらの事項を構造的機構及び／又は方法行為に特有の言葉で説明してきたが、理解されるように、添付の請求項に規定される事項は必ずしも、上述の特定の機構又は行為に限定されるものではない。むしろ、上述の特定の機構及び行為は、請求項を実現する形態例として開示されたものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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