(57)【要約】  両眼用ディスプレイデバイスが、ユーザによって同時に装着される２つの視覚アセンブリ（１Ａ、１Ｂ）を備え、それぞれ１つの視覚アセンブリは、各目用である。各視覚アセンブリは、正の光学強度を有する外側の光学部品（２Ａ、２Ｂ）と、負の光学強度を有する内側の光学部品（４Ａ、４Ｂ）と、それらの間にある透明なスラブ導波路ディスプレイ部品（３Ａ、３Ｂ）を備える。実質的にコリメートされた表示光が、表示のために導波路から出力され、外のシーンの外光が、表示光と同時に見るために、外側の光学部品から導波路を介して伝達される。内側の光学部品は、視覚アセンブリの各々に実質的に共通の仮想焦点（ｆ）を生成するために、受け取られた表示光に発散与える。使用に際し、表示光によって運ばれる画像が、両眼用ディスプレイデバイスを介して見られるとき、三次元（３Ｄ）画像として外のシーンの上に重畳される。
2018523147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザによって装着される２つの視覚アセンブリを備え、それぞれの１つの視覚アセンブリは各々の目用である両眼用ディスプレイデバイスであって、各視覚アセンブリは：
外のシーンからの外光を受けるために、および、その結果を前記両眼用ディスプレイデバイスの透明で平坦な導波路ディスプレイ部品に向けるために構成された正の光学強度を有する外側の光学部品を備え、
前記透明で平坦な導波路ディスプレイ部品は、表示のために、前記導波路ディスプレイ部品の平坦な面を介して、前記導波路ディスプレイ部品によって前記平坦な面に導かれる実質的にコリメートされた表示光を出力するために、および、前記表示光と同時に見るために、前記平坦な面を通して、前記外側の光学部品から前記導波路ディスプレイ部品に向けられた前記外光を伝達するために構成され、
前記導波路ディスプレイ部品から前記外光と実質的にコリメートされた前記表示光との両方を受けるために、および、各視覚アセンブリに実質的に共通の仮想焦点を生成するために、受け取られた前記表示光に発散を与え、表示のためにその結果を出力するために構成される負の光学強度を有する内側の光学部品をも備え、
これにより、使用に際し、前記表示光によって運ばれる画像は、前記両眼用ディスプレイデバイスを通して見られたときに、三次元（３Ｄ）画像として前記外のシーン上に重畳される、
両眼用ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記外側の光学部品の光学強度の大きさは、前記内側の光学部品の光学強度の大きさに実質的に等しく、前記外側の光学部品により引き起こされる前記外のシーンの歪みは、前記内側の光学部品によって実質的に取り除かれる、請求項1に記載の両眼用ディスプレイデバイス。
【請求項３】
前記外側の光学部品はレンズを備える、請求項１または請求項２に記載の両眼用ディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記内側の光学部品はレンズを備える、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の両眼用ディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記内側の光学部品と前記外側の光学部品とは、共役したレンズの対を備える、請求項３または請求項４に記載の両眼用ディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記内側の光学部品、および／または、前記外側の光学部品は、制御可能な可変の光学強度のものである、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の両眼用ディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記仮想焦点が各視覚アセンブリに実質的に共通であるように各視覚アセンブリの前記内側の光学部品の光学強度を制御するように構成されるコントローラを備える、請求項６に記載の両眼用ディスプレイデバイス。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の両眼用ディスプレイデバイスを備えるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の両眼用ディスプレイデバイスを備えるヘルメットマウントディスプレイ。
【請求項１０】
ユーザによって同時に装着される２つの視覚アセンブリを備える両眼用ディスプレイデバイスを提供することであって、それぞれの１つの視覚アセンブリは各々の目用であって、各視覚アセンブリを同時に有せられ、
透明で光学的に平坦な導波路ディスプレイの出力面から実質的にコリメートされた表示光を出力し、
見るために、結果として前記表示光に発散を与えるために、負の屈折力の内側の光学部品を通してコリメートされた前記表示光を渡し、
外のシーンからの外光を、正の屈折力を有する外側の出力部品を通して渡し、その結果を、前記出力面を通して、および、実質的に前記内側の光学部品を通して向け、
これにより、前記表示光に与えられた発散は、各視覚アセンブリに実質的に共通の仮想焦点を生成し、前記表示光によって運ばれる画像は、前記両眼用ディスプレイデバイスを通して見られるとき、三次元（３Ｄ）画像として前記外のシーン上に重畳されるように見られる、
三次元（３Ｄ）表示の方法。
【請求項１１】
前記外側の光学部品の光学強度の大きさは、前記内側の光学部品の光学強度の大きさに実質的に等しく、前記外側の光学部品によって引き起こされる前記外のシーンの歪みは、前記内側の光学部品によって実質的に取り除かれる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記仮想焦点が各視覚アセンブリに実質的に共通であるように各視覚アセンブリの前記内側の光学部品の光学強度を変えること含む、請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
添付の図面を参照し、添付の図面に示されるいずれか１つの実施形態において本願に実質的に記載される両眼用ディスプレイ。
【請求項１４】
添付の図面を参照し、および、添付の図面に示されるいずれか１つの実施形態において本願に実質的に記載されるヘルメットマウントディスプレイ。
【請求項１５】
添付の図面を参照して、および、添付の図面に示されるように本願に記載される両眼用ディスプレイデバイスを介して三次元（３Ｄ）表示を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型導波路ディスプレイデバイス、および、三次元（３Ｄ）表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面型導波路ディスプレイデバイスは、ユーザの目に向かって透明で平坦な表面を介して出力されるように、発光表示の一部として画像担持光が表示されることを可能にするために、ヘッドアップディスプレイ（head-up display：ＨＵＤ）、および、ヘルメット搭載型ディスプレイにしばしば使用される。ユーザは、透明で平坦な導波路を介して外のシーンと画像担持光の出力を同時に見ることが可能である。結果は、通常の外のシーン上に重畳されるように知覚される発光表示である。表示は、例えば、車両の操作者（例えば、パイロット）が、それによって外のシーンの視界を維持しながら知覚し得るナビゲーション情報、または、乗り物の操作情報を備え得る。しかし、平面型導波路ディスプレイによる表示光出力は、典型的には、本質的に（inherently）コリメートされ、結果として、発光表示を明瞭に知覚することができるように無限遠に焦点を合わせることをユーザに要求する。外のシーンが異なる焦点を要求する場合、これは、実際問題として、快適ではない。さらに、典型的なそのような発光表示の知覚される要素の全てが同じ焦点を共有し、これは、表示の個々の部分の視覚的な分離または区別を困難にし得る。
【０００３】
本発明は、改良されたディスプレイデバイス、および／または、方法を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００４】
第１の態様において、本発明は、ユーザによって同時に装着される２つの視覚アセンブリを備え、それぞれの１つの視覚アセンブリは各々の目用である両眼用ディスプレイデバイスを提供し、各視覚アセンブリは、
外のシーンから外光を受け取るように、および、装置の透明で平坦な導波路ディスブレイ部品にその結果を向けるように構成される、正の光学強度を有する外側の光学部品を備え、
透明な導波路ディスプレイ部品は、表示のために導波路ディスプレイ部品によってそれに導かれる実質的にコリメートされた表示光を、それの平坦な表面を介して出力するように、および、表示光と同時に見るために、外側の光学部品からそれに向けられる外光を、平坦な表面を介して伝達するように構成され、
導波路ディスプレイ部品から、外光と実質的にコリメートされた表示光との両方を受け取るように、および、視覚アセンブリの各々に実質的に共通な仮想焦点を生成するために、受け取られた表示光に発散（divergence）を与え、表示のために結果を出力するように構成される、負の光学強度を有する内側の光学部品も備える。
【０００５】
使用に際し、表示光によって運ばれる画像は、両眼用ディスプレイデバイスを介して見られるとき、三次元（three-dimensional：３Ｄ）画像として、外のシーン上に重畳される。受け取られた表示光に与えられる発散は、最も好ましくは、それによって受け取られた外光には与えられない。最も好ましくは、受け取られた外光は、外光が外側の光学部品によって受け取られたごとくに当該外光について存在したのと実質的に同じコリメーション（場合によっては、収束、または、発散）の状態で内側の光学部品によって出力される。両眼用ディスプレイデバイスは、２つの視覚アセンブリの２つの平坦な導波路ディスプレイを通じて与えられる画像担持光によって運ばれる画像内のキャラクタ、オブジェクト、または、シンボルに視差を与えるように構成され得る。視差は、導波路ディスプレイのフレームそれぞれに関して、キャラクタ、オブジェクト、または、シンボルにオフセットまたは位置シフトを与えることによって達成され得る。２つのフレーム間の場合として、それぞれのオフセットまたはシフトの方向は、− 例えば、それぞれの分離を高めるために − 相対的に逆向きであってよい。装置は、与えられる視差を、仮想焦点に関連付けられた焦点深度に応じて調整するように構成されてもよく、キャラクタ、オブジェクト、または、シンボルの３Ｄ視認を可能にするために、前者は後者と一致するようにされる。
【０００６】
外側の光学部品の光強度の大きさは、好ましくは、内側の光学部品の光強度の大きさに実質的に等しい。したがって、前者に起因する外のシーンのそのような歪みは、部分的に、または、実質的に十分に、後者によって除去され得る。
【０００７】
内側のおよび／または外側の光学部品は、好ましくは、レンズを備える。
【０００８】
最も好ましくは、内側と外側の光学部品は、光学的に結合され、例えば、それらは、共役レンズ、または、他の光学要素の対を備え得る。これは、外側のレンズによって与えられた外光上への光学的な効果が、内側のレンズの効果によって実質的に反転さされ／打ち消され得ることを意味し、外のシーンが、内側のレンズの存在によって実質的に明らかには変えられないままであるようなる。
【０００９】
例えば、内側のレンズによって与えられる後続の発散が外光をその初期の状態に実質的に戻すように、前収束（pre-convergence）が外側のレンズによって与えられ得る。
【００１０】
結果は、内側のレンズの発散が表示光に関してのみ可視であるということであり、結果として、仮想焦点に至らされる。仮想焦点は、好ましくは、各々の視覚アセンブリに実質的に共通である。結果として、視差（両眼用表示）は、ユーザによって知覚されるように表示光に与えられ、表示情報／画像は、通常の外のシーン上に３Ｄ重畳されたものの中に存在するように見られ得る。３Ｄ重畳されたものの深さが、仮想焦点を好適に選択することによって選択され得る。
【００１１】
内側の（および／または、外側の）光学部品は、この目的のために制御可能な可変の光学強度のものであってよい。装置は、仮想焦点が各々の視覚アセンブリに実質的に共通であるように、各視覚アセンブリの内側の光学部品の光学強度を制御するように構成されるコントローラを備え得る。
【００１２】
第２の態様において、本発明は、上述した両眼用ディスプレイを備えるヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display：ＨＵＤ）を提供し得る。第３の態様において、本発明は、上述した両眼用ディスプレイを備えるヘルメットマウントディスプレイを提供し得る。
【００１３】
第４の態様において、本発明は、三次元（three-dimensional：３Ｄ）表示の方法を提供することができ、方法は、
ユーザによって同時に装着される２つの視覚アセンブリを備える両眼用ディスプレイデバイスを提供し、それぞれの１つの視覚アセンブリは各目用であり、各視覚アセンブリは同時に有せられ、
透明で光学的な平坦な導波路ディスプレイの出力面から、実質的にコリメートされた表示光を出力し、
見るために表示光に発散を与えるために、負の屈折力の内側の光学部品を介してコリメートされた表示光を渡し、
正の光強度を有する外側の光部品を介して、外のシーンから外光を渡し、出力面を介して、および、内側の光学部品を実質的に介して結果を向け、
それによって、両眼用ディスプレイデバイスを介して見られたとき、表示光によって運ばれた画像が、三次元（three-dimensional：３Ｄ）画像として外のシーン上に重畳されるように見られるように、表示光に与えられた発散は、各視覚アセンブリに実質的に共通の仮想焦点を生成する。
【００１４】
外側の光学部品の光学強度の大きさは、好ましくは、内側の光学部品の光学強度の大きさに実質的に等しく、前者に起因する外のシーンの歪みが、後者によって実質的に除去されるようになる。
【００１５】
方法は、仮想焦点が、各視覚アセンブリに実質的に共通であるように、各視覚アセンブリの内側の光学部品の光学強度を制御すること／変化させることを含み得る。方法は、２つの視覚アセンブリの２つの平坦な導波路ディスプレイを介して印加される画像担持光によって運ばれる画像内のキャラクタ、オブジェクト、または、シンボルに視差を与えることを含み得る。視差は、導波路ディスプレイのそれぞれのフレームに関して、キャラクタ、オブジェクト、または、シンボルにオフセットまたは位置シフトを与えることによって達成され得る。２つのフレーム間の場合として、それぞれのオフセットまたはシフトの方向は、 − 例えば、相対的な分離を高めるために − 相対的に逆向きであってよい。方法は、与えられる視差を、仮想焦点に関連付けられた焦点深度に応じて調整することを含んでもよく、キャラクタ、オブジェクト、または、シンボルの３Ｄ視認を可能にするために、前者が後者と一致するようにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、両眼用ディスプレイデバイスの２つの視覚アセンブリの１つの模式図を示す。
【図２】図２は、図１に係る２つの視覚アセンブリを備える両眼用ディスプレイデバイスの模式図を示す。
【図３】図３ないし図５は、図２に示された装置の動作の基礎をなす原理を示す、両眼用ディスプレイデバイスの一連の模式図を示す。
【図４】図３ないし図５は、図２に示された装置の動作の基礎をなす原理を示す、両眼用ディスプレイデバイスの一連の模式図を示す。
【図５】図３ないし図５は、図２に示された装置の動作の基礎をなす原理を示す、両眼用ディスプレイデバイスの一連の模式図を示す。
【図６】図６は、図２のシステムをより詳細に模式的に示す。
【図７】図７、図８、および、図９は、視覚アセンブリを提供するのに適した光学素子の組み合わせの例を示す。
【図８】図７、図８、および、図９は、視覚アセンブリを提供するのに適した光学素子の組み合わせの例を示す。
【図９】図７、図８、および、図９は、視覚アセンブリを提供するのに適した光学素子の組み合わせの例を示す。
【詳細な説明】
【００１７】
図１は、各々の目に１つずつの視覚アセンブリを用いて、ユーザによって同時に装着される図２の両眼用ディスプレイデバイスの２つのそのような視覚アセンブリ（１Ａ、１Ｂ）の一方の視覚アセンブリ１の断面模式図を示す。
【００１８】
視覚アセンブリは、曲光度（dioptre） ＋Ｘ（例えば、Ｘ＝１）の屈折力（optical power）の収束レンズ５を含む外側の光学部品２を備える。収束レンズは、外のシーンから外光８を受け取り、外光を、源よりもわずかに多く収束（または、少なく発散）して、視覚の透明で平坦な導波路ディスプレイ部品３に向かって導くために構成される。
【００１９】
透明かつ凡そ平坦な、スラブ導波路ディスプレイ部品３は、表示光源（図示されず）から画像／情報搬送光１０を受け取るように構成される。表示光は、典型的に、導波路の入力回折格子（図示されず）における回折のプロセスにより、スラブ導波路に注入される。注入された表示光は、その後、導波路体の中に／上に形成された出力回折格子領域７に向かって、スラブ導波路に沿った全内部反射（total internal reflection：ＴＩＲ）のプロセスによって内部で案内される。出力回折格子は、スラブ導波路の平坦な面に平行な領域にわたって延び、ＴＩＲによってそれに導かれた表示光の少なくともいくらかを、スラブの平坦な面を通して回折出力するように働く。
【００２０】
出力表示光１２は、スラブ導波路の表面における平坦な出力領域を介して発して、実質的にコリメートされる。これは、通常、スラブ導波路の特性である。スラブ導波路の構造および機能は、この分野に技量を有する者により容易に利用可能であり、理解される既知のスラブ導波路にしたがうものである。
【００２１】
収束レンズ５からスラブ導波路に向けられた外光が、同時に見るために、スラブ導波路の出力領域から同じ方向に出力される表示光と組み合されるように、スラブ導波路の出力領域は、外側の光学部品の収束レンズとレジスタに（in register）配置される。スラブ導波路の出力領域の透明性は、出力表示光１２と、外のシーンからの伝送された外光８とが、外側の光学部品に面する側と反対のスラブ導波路の側において同時に見るために組み合わされることを意味する。
【００２２】
実際、外側の光学部品に面する側と反対のスラブ導波路の側において、−Ｘの曲光度（例えば、Ｘ＝１）の屈折力の発散レンズ６を含む内側の光学部品４が配置されている。この発散レンズは、外光８と、スラブ導波路の表示領域から出力されるコリメートされた表示光１２との両方を受けるために、スラブ導波路の出力領域とレジスタに配置される。発散レンズ６は、仮想焦点（「ｆ」）を生成するために、コリメートされた表示光に発散を与える。しかし、発散レンズ６の屈折力が、収束レンズ５の屈折力を打ち消し、外光だけが両方のレンズを通っている（表示光は、発散レンズ６だけを通り抜けている）から、収束レンズ５によって引き起こされる外のシーン上への歪み／影響は、以降の発散レンズの作用によって逆転される。結果は、表示光が仮想焦点にもたらされ得るため、外光が表示光と同時に通過しなければならない発散レンズ６の存在によって影響を受けないものとして見えることである。２つの視覚アセンブリ（１Ａ、１Ｂ）の両方が、装着者の各々の目に１つで、このように動作する。使用に際し、表示光によって運ばれる画像が、両眼用ディスプレイデバイスを通して見られるとき、三次元（three-dimensional：３Ｄ）画像として外のシーン上に重畳される。
【００２３】
これらの視覚アセンブリ（４Ａ、４Ｂ）の左目／右目の対の各々の収束レンズ６の発散は、結果として、各視覚アセンブリによって仮想焦点にもたらされる、表示光について可視なだけである。仮想焦点（「ｆ」）は、各視覚アセンブリに共通である。結果として、視差（両眼視差）が、ユーザによって知覚されるものとして表示光に与えられ、表示情報／画像は、通常の外のシーン上への３Ｄ重畳の中に存在するように見られ得る。３Ｄ重畳の深さは、好適に仮想焦点を選択することによって選択され得る。
【００２４】
２つの内側（４Ａ、４Ｂ）の光学アセンブリの各々の発散レンズの屈折力は、各々を同じ仮想焦点に到達させるために、制御可能に可変である。装置は、仮想焦点が各視覚アセンブリに実質的に共通のままであるように、および、それが位置で変わり得るように、２つの発散レンズの光学強度を制御するように構成される制御ユニットを備える。
【００２５】
この分野の技量を有する者に周知であり、容易に入手可能であるような、固定されたレンズ、または、調節可能なレンズが、内側のおよび／または外側の光学部品のいずれか一方または両方に用いられ得る。
【００２６】
発散・収束レンズ（または、そららの組み合わせ）のための３つの可能な構造は、それらに限定はされないが：  球面／非球面レンズ、フレネルレンズ、ゾーンプレート（または、回折素子）を含み得る。レンズは、例えば、機械的手段によって、または、電気に、レンズの曲率または屈折率（古典的なレンズ、フレネルレンズ）を変化させることにより、可変とされ得る。ゾーンプレートについて、この構造は、要素上の回折パターンを変化させることによって達成され得る。各焦点位置のため、収束−発散レンズ対は、最も好ましくは、ユーザによって見られるときに、外のシーンからの画像に対して、実質的に正味の光学効果／歪みを与えないように共役であってよい。
【００２７】
２つの既存の方法のいずれかが、各視覚アセンブリにおける可変焦点距離を達成するために使用され得る：  電気−光学的、および／または、光学−機械的。
【００２８】
電気−光学的方法は、液晶の屈折率を変えるために、液晶に電圧を印加することによって活性媒体として液晶を使用し得る。液晶レンズは、屈折力と焦点距離に関して電気的に調節され得るものが容易に入手可能である。例が以下に記載される： 
［１］  Ｇｕｏｑｕｉａｎｇ Ｌｉ、等，  Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ８９，  １４１１２０  （２００６）；
［２］  Ｇｕｏｑｕｉａｎｇ Ｌｉ、等，  Ｐｒｏｃｓ． ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，  ｖｏ．１０３，  ｎｏ．１６，  ６１００−６１０４，  （２００６）；
［３］  Ｇｕｏｑｕｉａｎｇ Ｌｉ、等，  Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ９０，  １１１１０５  （２００７）；
［４］  Ｐｏｕｒｉａ Ｖａｌｌｅｙ、等，  ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，  Ｖｏｌ．３５，  Ｎｏ．３，  ３３６  （２０１０）；
［５］  Ｐｏｕｒｉａ Ｖａｌｌｅｙ、等，  ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，  Ｖｏｌ．３５，  Ｎｏ．１５，  ２５２８  （２０１０）。
【００２９】
光学−機械構成は、装置上に設けられ得る（例えば、視覚アセンブリの対の間のブリッジ上に）、小さなスライダーの移動により、装着者による焦点制御を可能にし得る。ユーザは、光学的な明瞭度と所望の距離での仮想焦点のために、各視覚アセンブリのレンズを調整することができる。このような機械的構成は、異なる距離でシャープな焦点を可能にするために処方を変更することができる、剛体と可撓性のレンズの組み合わせを備え得る。機構は、スライダーによって作動されて、両目におけるおおよそ近くの視覚追跡（appropriate near vision tracking）を確実にするために、両方の可撓性レンズを同時に制御することができる。２つの従来のレンズ要素は、それらの間の機械的な位置合わせ（例えば、上記のようなスライダーにより、分離調整）が対の屈折力を調整するように、単一の要素に組み合され得る。従来のレンズは、手によるか、または、既知のモータ駆動レンズ制御機構において通常に使用されるようなスライダー機構におけるレンズを支持するフレームに機械的に連結された小型モータによるか、のいずれかで機械的に調整され得る。図７、図８、および、図９は、視覚アセンブリを提供するために好適な光学素子の組み合わせの例を示す。例えば、図７に示されるように、視覚アセンブリは、収束外側レンズ（例えば、平−凸面レンズ）と発散内側レンズ（例えば、平−凹面レンズ）との間に挟まれたスラブ導波路ディスプレイを備え得る。例えば、図８に示されるように、視覚アセンブリは、収束外側フレネルレンズと発散内側フレネルレンズとの間に挟まれたスラブ導波路ディスプレイを備え得る。例えば、図９に示されるように、視覚アセンブリは、収束外側ゾーンプレートと発散内側ゾーンプレートとの間に挟まれたスラブ導波路ディスプレイを備え得る。これらのアセンブリの内側と外側のレンズ／プレートの、それらの互いの光軸に沿った相対的な動きは、視覚レンズの屈折力を制御することができる。
【００３０】
図３から図５は、図２に示された装置の動作の基礎となる原理を模式的に示す。図３に模式的に示されているように、キャラクタ（１５Ａ、１５Ｂ）を含む表示画像（１４Ａ、１４Ｂ）を運ぶ画像担持光（１２Ａ、１２Ｂ）は、入力光をコリメートすること（例えば、収束レンズ１３Ａ、１３Ｂ）によりスラブ導波路（３Ａ、３Ｂ）に入力されると、コリメートされた出力光（９Ａ、９Ｂ）として、各スラブ導波路の出力領域において、結果的に出力される。したがって、コリメートされた導波路表示光の出力は、表示されている絵が光学的に無限遠に現れるような、実質的にコリメートされて、視差を含まない各目の画像（１６Ａ、１６Ｂ）をユーザに提供する。この画像は、透明なスラブ導波路出力部品を介して、外のシーン８からの周囲光と同時に見られる。
【００３１】
図４は、画像担持表示光（９Ｃ、９Ｄ）上に収束外側光学部品（２Ａ、２Ｂ）と発散内側光学部品（４Ａ、４Ｂ）とを導入することの光学的な効果と、装置によって生成される結果として見られる画像（１６Ａ、１６Ｂ）の焦点深度を概略的に示す。特に、２つのスラブ導波路それぞれによる画像出力の各々は、ここで、有限の焦点深度（実質的に、同じ深さ）を有しており、画像担持光は、もはやコリメートされず、表示される画像キャラクタの仮想画像（１６Ａ、１６Ｂ）が形成されることを可能にするために、ユーザの目において発散している。したがって、可変のレンズが追加される場合、装置は、ディスプレイがユーザの近くで焦点を結ぶことを可能にする。各表示画像の焦点深度は、それぞれの可変レンズの屈折力を制御することによって制御可能である。表示に好適な視差を提供するために、表示がより近くに現れるようにするため、可変レンズに好適な屈折力を加えることと併せて、両眼視差の量は、表示を強制的に所望の焦点距離に現れるようにするために加えられ得る。図５は、これが、本発明の実施形態に従ってどのように達成され得るかを模式的に示す。特に、各ディスプレイデバイス（１４Ａ、１４Ｂ）上のキャラクタ／オブジェクト（１５Ａ、１５Ｂ）の位置において、新たなキャラクタ／オブジェクトの位置（１７Ａ、１７Ｂ）への好適なシフトを与えることによって、ユーザの各目によって見られる絵（１８）を、強制的に共通のそれぞれの仮想焦点（ｆ）で収束するようにし、それによって、図５に示されたように正しい焦点（ｆ）に現れるようにするために、関連付けられたレンズ屈折力と組み合わせて、必要とされる視差の量を加え得る。特に、画像キャラクタのシフトを与える前に、図４の装置の視覚による出力として画像キャラクタ（１５Ａ、１５Ｂ）を運ぶ発散画像担持光（９Ｃ、９Ｄ）の各円錐の対称の中心軸のそれぞれが、お互いに実質的に平行であることが注記されるべきである。キャラクタシフトを与えることは、それら光の円錐（図５の９）の軸を、非平行にし、見る者に向かう方向に発散するようにし、それによって、視差効果を与える。
【００３２】
図６は、より詳細で、上記視差効果を与えるように構成された制御ユニット２０を含む図２のシステムを模式的に示す。制御ユニットは、コマンドユニット２１、レンズ屈折力制御ユニット２２、および、視差制御ユニット２３を含むコンピュータを備える。コマンドユニットは、コマンド入力インターフェース（図示されず）を介してユーザから、または、航空機または他の乗り物において提供されるような別個の制御システム／コンピュータ（図示されずから、のいずれかで外部制御信号を受けるように構成される。外部制御信号は、ユーザの視野内の特定の位置と焦点深度で見せることを実装するために、表示キャラクタ、オブジェクト、または、シンボルをシステムの表示ユニット（１４Ａ、１４Ｂ）によって表示させるようにするためにコマンドを含む。
【００３３】
コマンドユニットは、装置の２つの視覚の各々の表示ユニットを制御するために、および、各表示ユニットの表示野における必要なそれぞれの位置で画像キャラクタ、オブジェクト、または、シンボルを生成するために、および、所望の焦点深度（ｆ）を得るようにレンズの屈折力を制御するため、２つの視覚の各々の可変レンズ（２Ａ、４Ａ； ２Ｂ、４Ｂ）を制御するために、そのような制御信号に応答するように構成される。視差制御ユニット２３は、必要な画像キャラクタシフトを計算するように、および、各画像ディスプレイ（１４Ａ、１４Ｂ）にシンボルオフセットコマンド２４を発行するように構成され、レンズ屈折力制御ユニットは、必要なレンズ屈折力を計算し、各視覚のレンズの屈折力の調整を達成するためのレンズ屈折力調整コマンド２５を発行するように構成される。シンボルオフセットコマンドは、成功した視差効果が画像で使用される焦点深度に依存するので、所望の焦点深度の値に応じて決定される。
【００３４】
上記実施形態は、本発明の好適な実装形態の非限定的な例を示すことを意図されている。しかし、本開示を読んだこの分野に技量を有する者には容易に明らかであるように、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲内で、他の例、実施形態、および、実装形態が想定されることが理解されるべきである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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