(57)【要約】  本発明は一般に、頭部装着型機器を備える画像ディスプレイのための方法とシステムを提供する。一般的には、本発明はライトフィールドディスプレイの使用に関する。このようなディスプレイは、拡張現実を提供するのに有益である。
2018528452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者により装着されることが意図された頭部装着型機器（ＨＭＤ）において、
前記頭部装着型機器は、前記装着者がコンピュータ生成画像を表示し、視覚化するように構成され、
前記頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、
−  画像源（ＩＳ）であって、ライトフィールドディスプレイを含む画像源（ＩＳ）と、
−  前記装着者の片眼の正面に位置付けられるホログラフィックミラー（ＨＭ）等のシースルーミラー（Ｍ）と、
を含み、
前記画像源（ＩＳ）は、光ビームを前記ミラーに向かって発するように構成され、前記発せられた光ビームは前記ミラー（Ｍ、ＨＭ）で反射され、それによって前記装着者の前記眼に向かって方向付けられ、前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化が行われ、
前記シースルーミラー及び／又は前記画像源は、前記装着者による前記表示されたコンピュータ生成画像の視覚化のために前記装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正することにより、前記装着者の視力を少なくとも部分的に調節するように構成される頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項２】
前記シースルーミラーはホログラフィックミラーであり、
前記ライトフィールドディスプレイは、
−  光学微細素子アレイであって、前記光学微細素子はアクティブでもパッシブでもよく、
・  マイクロレンズアレイ
・  マイクロホールアレイ
・  マイクロプリズムアレイ
・  液晶（ＬＣＤ又はＬＣｏＳ等）アレイ
・  回折格子アレイ、及び
・  位相マスクアレイ等
から選択される光学微細素子アレイと、
−  ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＣｏＳ、ＬＣＤ、及びＳＬＭ表示スクリーンから選択されるデジタル表示素子と、
を含む、
請求項１に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項３】
前記ライトフィールドディスプレイは、
−  光学微細素子アレイと、
−  複数のピクセルを含むデジタル表示素子と、
を含み、前記光学微細素子アレイの中で、各光学微細素子は前記デジタル表示素子の中のピクセル小集合に対応する、
請求項１又は請求項２に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項４】
前記光学微細素子アレイの中のすべての光学微細素子は同じである、請求項３に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項５】
前記光学微細素子アレイは、
−  マイクロレンズアレイであって、少なくとも２種類のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイ、又は
−  マイクロホールアレイであって、少なくとも２種類のマイクロホールを含むマイクロホールアレイ、又は
−  マイクロプリズムアレイであって、少なくとも２種類のマイクロプリズムを含むマイクロプリズムアレイ、又は
−  液晶アレイであって、少なくとも２種類の液晶を含む液晶アレイ、又は
−  回折格子アレイであって、少なくとも２種類の回折格子を含む回折格子のアレイ、又は
−  位相マスクのアレイであって、少なくとも２種類の位相マスクを含む位相マスクアレイ
である、請求項３に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項６】
前記光学微細素子アレイは、少なくとも２種類のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイであり、前記少なくとも２種類のマイクロレンズは、
−  マイクロレンズの直径
−  マイクロレンズの度数
−  マイクロレンズのプロファイル、例えば、球面、非球面、シリンドリカル、両凸、平凸、凹面、平凹、正メニスカス、負メニスカス、等
−  前記マイクロレンズから、前記デジタル表示素子内のそのそれぞれのピクセル小集合までの相対距離
−  前記マイクロレンズの性質がアクティブかパッシブか
のうちの１つ又は複数において異なり、
前記光学的微細素子アレイは、少なくとも２種類のマイクロホールを含むマイクロホールアレイであり、前記少なくとも２種類のマイクロホールは、
−  マイクロホールの寸法、例えば直径
−  マイクロホールの形状
−  前記マイクロホールから、前記デジタル表示素子内のそのそれぞれのピクセル小集合までの相対距離
のうちの１つ又は複数において異なる、
請求項５に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項７】
前記少なくとも２種類の光学微細素子（前記少なくとも２種類のマイクロレンズ、又は前記少なくとも２種類のマイクロホール、又は前記少なくとも２種類のマイクロプリズム、又は前記少なくとも２種類の液晶、又は前記少なくとも２種類の回折格子、又は前記少なくとも２種類の位相マスク）は、前記光学微細素子アレイの中の少なくとも２つの異なる領域を画定するように、前記光ビームを発する前記画像源の光源と共に配置される、請求項５又は請求項６に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項８】
−  １つ又は複数のシーンカメラ、
−  １つ又は複数の照度センサ及びルミノシティセンサ、及び、
−  １つ又は複数のアイトラッカ
から選択された少なくとも１つのセンサをさらに含む、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
【請求項９】
装着者により装着されることが意図されるシースルー頭部装着型機器におけるライトフィールドディスプレイの使用であって、
前記頭部装着型機器はミラーを含み、前記ライトフィールドディスプレイは、光ビームを前記ミラーに向かって発するように構成され、前記発せられた光ビームは前記ミラー（Ｍ、ＨＭ）で反射され、それによって装着者の前記眼に向かって方向付けられ、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化が行われるようにし、
装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するための使用において、
前記シースルーミラー及び／又は前記画像源は、前記視覚化のための前記屈折異常を少なくとも部分的に矯正することにより、前記装着者の視力を少なくとも部分的に調節するように構成される使用。
【請求項１０】
コンピュータ生成画像の表示と視覚化のための方法において、
（ａ）装着者に請求項２〜７の何れか１項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）を提供するステップと、
（ｂ）前記ライトフィールドディスプレイの前記デジタル表示素子に関する前記光学微細素子アレイの位置を、前記装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するように制御するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記頭部装着型機器（ＨＭＤ）は少なくとも１つのシーンカメラをさらに含み、
ステップ（ｂ）は、
（ｉ）自然の視野内のある物体の前記装着者による視覚化の距離及び／又は視線方向を、前記シーンカメラから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）前記装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離及び／又は視線方向をステップ（ｉ）で判断された前記距離及び／又は視線方向に応じて調節するように、前記ライトフィールドディスプレイの前記デジタル表示素子に関する前記光学微細素子アレイの位置を制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、前記装着者の前記眼の正面に位置付けられる少なくとも１つの照度又はルミノシティセンサと、任意選択によりエレクトロクロミックセルをさらに含み、
ステップ（ｂ）は、
（ｉ）照度又はルミノシティの少なくとも１つの値を、前記照度又はルミノシティセンサから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）前記装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の視線方向をステップ（ｉ）で判断された前記値に応じて調節するように前記ライトフィールドディスプレイの前記デジタル表示素子に関する前記光学微細素子アレイの位置を制御するステップと、及び／又は任意選択により、ステップ（ｉ）で判断された前記値に応じて前記エレクトロクロミックセルを制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む、請求項１０又は請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記頭部装着機器（ＨＭＤ）は少なくとも１つのアイトラッカをさらに含み、
ステップ（ｂ）は、
（ｉ）自然の視野内のある物体の前記装着者による視覚化の距離及び／又は視線方向を、前記アイトラッカから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）前記装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離及び／又は視線方向をステップ（ｉ）で判断された前記値に応じて調節するように前記ライトフィールドディスプレイの前記デジタル表示素子に関する前記光学微細素子アレイの位置を制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む、請求項１０〜請求項１２の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡張現実のための方法とシステムに関する。
本発明は、より詳しくはコンピュータ生成画像の表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示機能付き頭部装着型機器は当業界で知られている。このような機器はいわゆる「スマートグラス」を含み、これによってその装着者は拡張現実のための画像やテキストを視覚化できる。
【０００３】
国際公開第２０１５／０３２８２４号パンフレット及び国際公開第２０１５／０３２８２８号パンフレットは、コンピュータ生成ホログラフィック画像を表示するための空間光変調器を含む頭部装着型機器を開示している。装着者にとっての見やすさを改善するために、画像とテキストが特に装着者及び／又は装着された機器に合わせてカスタム化された方法で表示される方法とシステムを提供することが望ましい。
【０００４】
さらに、実際の拡張現実を経験するためには、コンピュータ生成画像を可変的に視覚化できる方法とシステムを提供することが望ましい。特に、装着者による視覚化の距離及び／又は方向をダイナミックに、例えばタイムラプス方式でカスタム化できることが望ましい。これにより、異なる視線方向へ、言い換えれば装着者の視野の様々な位置で画像をダイナミックに表示でき、及び／又は視覚化距離（焦点）をダイナミックに調節できる。視覚化された画像の大きさと視野を調整することも好ましい。さらに、屈折異常のある装着者の場合か、正常視の装着者の場合かにかかわらず、おそらくは眼の調節能力の低下を考慮して、装着者の視力に合わせて拡張現実を調節できることが望ましい。また、非球面化や像面収差等の二次収差を少なくとも部分的に補正することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は一般に、頭部装着型機器を用いた画像表示のための方法とシステムを提供する。
【０００６】
一般的に、本発明はライトフィールドディスプレイの使用を含む。このようなディスプレイは、拡張現実を提供するために有益である。
【０００７】
発明の装置
１つの態様において、本発明は装着者により装着されることが意図される頭部装着型機器（ＨＭＤ）に関し、頭部装着型装置は、装着者がコンピュータ生成画像を表示し、視覚化するように構成され、前記頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、画像源（ＩＳ）であって、ライトフィールドディスプレイを含む画像源（ＩＳ）と、装着者の片眼の正面に位置付けられるホモグラフィックミラー（ＨＭ）等のシースルーミラー（Ｍ）と、を含み、画像源（ＩＳ）は光ビームを前記ミラー（Ｍ）に向かって発するように構成され、前記発せられた光ビームは前記ミラー（Ｍ、ＨＭ）で反射され、それによって装着者の前記眼に向かって方向付けられて、装着者によりコンピュータ生成画像が視覚化されるようにする。
【０００８】
いくつかの実施形態において、シースルーミラー及び／又は画像源は、前記表示されたコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の視力を少なくとも部分的に調節するように構成され、例えば、装着者に屈折異常がある場合、シースルーミラー及び／又は画像源は、前記表示されたコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するように構成されていてもよい。
【０００９】
いくつかの実施形態において、シースルーミラーはホログラフィックミラーであり、ライトフィールドディスプレイは、光学微細素子のアレイであって、光学微細素子がアクティブでもパッシブでもよく、マイクロレンズアレイ、マイクロホールアレイ、マイクロプリズムアレイ、液晶、例えばＬＣＤ又はＬＣｏＳアレイ、回折格子アレイ、及び位相マスクアレイから選択される光学微細素子アレイと、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＣｏＳ、ＬＣＤ、及びＳＬＭ表示スクリーン等のデジタル表示スクリーンから選択されるデジタル表示素子と、を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、ライトフィールドディスプレイは、光学微細素子アレイと、複数のピクセルを含むデジタル表示素子と、を含み、光学微細素子アレイの中で、各光学微細素子はデジタル表示素子の中のピクセル小集合に対応する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイの中のすべての光学微細素子が同じである。
【００１２】
いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイはマイクロレンズアレイであって、少なくとも２種類のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイ、又はマイクロホールアレイであって、少なくとも２種類のマイクロホールを含むマイクロレンズアレイ、又はマイクロプリズムアレイであって、少なくとも２種類のマイクロプリズムを含むマイクロプリズムアレイ、又は液晶アレイであって、少なくとも２種類の液晶を含む液晶アレイ、又は回折格子アレイであって、少なくとも２種類の回折格子を含む回折格子アレイ、又は位相マスクアレイであって、少なくとも２種類の位相マスクを含む位相マスクアレイである。
【００１３】
いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイは、少なくとも２種類のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイであり、前記少なくとも２種類のマイクロレンズは、マイクロレンズの直径、マイクロレンズの屈折力、マイクロレンズのプロファイル、例えば球面、非球、シリドリカル、両凸、平凸、凹面、平凹、両凹、正メニスカス、負メニスカス等、マイクロレンズからデジタル表示素子の中のそれぞれのピクセル小集合までの相対距離、マイクロレンズの性質がアクティブかパッシブか、のうちの１つ又は複数において異なる。
【００１４】
いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイは、少なくとも２種類のマイクロホールを含むマイクロホールアレイであり、前記少なくとも２つの種類のマイクロホールは、マイクロホールの寸法、例えば直径、マイクロホールの形状、マイクロホールからデジタル表示素子の中のそれぞれのピクセル小集合までの相対距離のうちの１つ又は複数において異なる。
【００１５】
いくつかの実施形態において、少なくとも２種類の光学微細素子（前記少なくとも２種類のマイクロレンズ、又は前記少なくとも２種類のマイクロホール、又は前記少なくとも２種類のμプリズム、又は前記少なくとも２種類の液晶、又は前記少なくとも２種類の回折格子、又は前記少なくとも２種類の位相マスク）は、前記画像源の、前記光ビームを発する光源と共に、光学微細素子アレイの中に少なくとも２つの異なる領域を画定するように配置される。
【００１６】
いくつかの実施形態において、頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、１つ又は複数のシーンカメラ、１つ又は複数の照度センサ及びルミノシティセンサ、ならびに１つ又は複数のアイトラッカから選択される少なくとも１つのセンサをさらに含む。
【００１７】
発明の使用と方法
１つの態様において、本発明は装着者により装着されることが意図されるシースルー頭部装着型機器におけるライトフィールドディスプレイの使用に関し、前記頭部装着型機器はミラーを含み、前記ライトフィールドディスプレイは、光ビームを前記ミラーに向かって発するように構成され、前記発せられた光ビームは前記ミラー（Ｍ、ＨＮ）で反射され、それによって装着者の前記眼に向かって方向付けられ、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化が行われるようにし、その使用は、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離を調節するため、及び／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の視線方向を調節するため、及び／又は視覚化された画像の大きさ及び視野を調節するため、及び／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化における二次光学収差、例えば非球面化、像面収差等を補正するため、及び／又は装着者に屈折異常がある場合、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するためである。
【００１８】
１つの態様において、本発明は、コンピュータ生成画像の表示と視覚化のための方法に関し、
（ａ）装着者に本明細書に記載されている頭部装着型機器（ＨＭＤ）を提供するステップと、
（ｂ）ライトフィールドディスプレイを、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離を調節するため、及び／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の視線方向を調節するため、及び／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化における二次光学収差、例えば非球面化、像面収差等を補正するため、及び／又は装着者に屈折異常がある場合、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するために制御するステップと、
を含む。
【００１９】
本発明の方法のいくつかの実施形態において、頭部装着型機器（ＨＭＤ）は少なくとも１つのシーンカメラをさらに含み、ステップ（ｂ）は、
（ｉ）自然の視野内のある物体の装着者による視覚化の距離及び／又は視線方向を、シーンカメラから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離及び／又は視線方向をステップ（ｉ）で判断された距離及び／又は視線方向に応じて調節するように、ライトフィールドディスプレイのデジタル表示素子に関する光学微細素子アレイの位置を制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む。
【００２０】
本発明の方法のいくつかの実施形態において、頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、装着者の前記眼の正面に位置付けられる少なくとも１つの照度又はルミノシティセンサと、任意選択によりエレクトロクロミックセルをさらに含み、ステップ（ｂ）は、
（ｉ）照度又はルミノシティの少なくとも１つの値を、照度又はルミノシティセンサから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の視線方向をステップ（ｉ）で判断された値に応じて調節するようにライトフィールドディスプレイのデジタル表示素子に関する光学微細素子アレイの位置を制御するステップ、及び／又は任意選択により、ステップ（ｉ）で判断された値に応じてエレクトロクロミックセルを制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む。
【００２１】
本発明の方法のいくつかの実施形態において、頭部装着機器（ＨＭＤ）は少なくとも１つのアイトラッカをさらに含み、ステップ（ｂ）は、
（ｉ）自然の視野内のある物体の装着者による視覚化の距離及び／又は視線方向を、アイトラッカから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離及び／又は視線方向をステップ（ｉ）で判断された値に応じて調節するようにライトフィールドディスプレイのデジタル表示素子に関する光学微細素子アレイの位置を制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む。
【００２２】
本発明の使用又は方法のいくつかの実施形態において、シースルーミラー及び／又は画像源は、前記表示されたコンピュータ生成画像の視覚化のための装着者の視力を少なくとも部分的に調節するように構成され、例えば、装着者に屈折異常がある場合、シースルーミラー及び／又は画像源は、前記表示されたコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のＨＭＤを示す（部分図）。
【図２】本発明のＨＭＤと方法のためのレンズを示す。
【図２ａ】本発明のＨＭＤと方法のためのライトフィールドディスプレイの例示的な構造と実装を示す。
【図２ｂ】本発明のＨＭＤと方法のためのライトフィールドディスプレイの例示的な構造と実装を示す。
【図２ｃ】本発明のＨＭＤと方法のためのライトフィールドディスプレイの例示的な構造と実装を示す。
【図３】本発明のＨＭＤ及び方法で得られる可能性のある視覚化（視野ゾーン）を示す。
【図４】入射角を決定するためのプレノプティックカメラ（センサ）の使用を示す。
【図５】本発明のＨＭＤと方法で得ることのできるタイムラプス方式の拡張現実を示す。
【図６ａ】本発明の例示的なＨＭＤを示す。
【図６ｂ】本発明の例示的なＨＭＤを示す。
【図７】ホログラフィックミラーを記録するための原理（左）と、このミラーの、バーチャネル画像視覚化におけるその光学的機能の回復による利用（右）を示す。
【図８】ホログラフィックミラーを記録するための光学配置を示す。
【図９】ホログラフィックミラーを記録するための原理（左）と、このミラーの、バーチャネル画像視覚化におけるその光学的機能の回復による利用（右）を示す。
【図１０】ホログラフィックミラーを記録するための光学配置を示す。
【図１１】エレクトロクロミックセルを含むレンズにホログラフィックミラーを記録するための光学配置を示す。
【図１２】レンズ上に拡張視野を持つホログラフィックミラーを記録するための光学配置を示す。
【図１３】本発明によるホログラフィックミラーを記録するための光学配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
定義
本発明を説明するために、以下の定義を提供する。
【００２５】
「コンピュータ生成画像」は当業界で知られている。本発明によれば、コンピュータ生成画像はあらゆるコンピュータ生成画像を含み、例えば２Ｄ又は３Ｄ回折画像、２Ｄ又は３Ｄコンピュータ生成ホログラフィック画像、あらゆる振幅画像等である。コンピュータ生成画像はバーチャル画像として使用されてもよい。いくつかの実施形態において、画像（データ）は、ディスプレイの固定収差、自然の収差又はミラーの正面の画像の向き又は位置に関係する収差、及びディスプレイの所定の向き又は位置で使用されるミラーの収差等の光学収差を少なくとも部分的に補正するために計算できる。
【００２６】
「ホログラフィック画像」は当業界で知られている。このようなホログラフィック画像は、ホログラムを読み出す（照明する）ことによって表示できる。コンピュータ生成ホログラムは、合成又はデジタルホログラムとも呼ばれる。コンピュータ生成ホログラムは一般に、２Ｄ又は３Ｄ画像を選択し、そのホログラムをデジタル式に計算することによって取得される。ホログラフィック画像は、光学的再構築によって、すなわちホログラムを適当な光ビーム（ホログラムの参照ビーム）で照明する（読み出す）ことによって表示できる。ホログラフィック画像は２Ｄ又は３Ｄとすることができる。同じ計算を使って、所望のライトフィールドディスプレイを設計するためにディスプレイの正面で使用可能な位相マスクを定義してもよい。
【００２７】
「シースルーミラー」（Ｍ）は当業界で知られている。このようなミラーには、ホログラフィックミラー（ＨＭ）、半透明ミラー、ダイクロイックミラー等が含まれる。ＨＭＤの場合、これらのミラーは装着者の眼に向かって視覚化された画像を反射するような特定の形状を有していてもよい。好ましい例は、ホログラフィックミラーであって、特にその特定の形状が眼科用レンズの曲面上に記録されるホログラフィックミラーである。
【００２８】
「ホログラフィックミラー」（ＨＭ）は当業界で知られている。ミラーは、それがホログラフィプロセスを使って記録された場合、ホログラフィックミラーと定義される。しかし、本発明によれば、ホログラフィックミラーは視覚化を目的としたものである。このミラーは、画像源から生成された光ビームを反射して、装着者による画像の視覚化が行われるようにするために使用される。ホログラフィックミラーは、（従来のホログラムビューイングの場合のように）記録されたホログラフィック画像を再構築するためには使用されない。この記録により、有利な点として、本発明によれば、ミラーに光学的機能が付与され、これは、適当であれば画像源から発せられる光ビームの波面を前記ミラーでの反射時に変調させることができる。これによって装着者の仮想視野を補正できるが、それは、本発明のレンズ（ミラーを組み込んだもの）が装着者の眼の中で画像を生成する光ビームを変調できるからである。
【００２９】
バーチャル画像はそれゆえ、必ずしもホログラフィック画像であるとはかぎらない。これは、２Ｄ又は３Ｄ画像等の何れのバーチャル画像とすることもできる。画像の性質は、ホログラフィックミラーのホログラフィックの性質ではなく画像源の性質の結果である。画像源としてホログラフィック画像源を使用でき、この場合、バーチャル画像はホログラフィック画像である。
【００３０】
このようなホログラフィックミラーについては、後で詳しく説明する。
【００３１】
「頭部装着型機器」（ＨＭＤ）は当業界で知られている。このような機器は、装着者の頭部に、又はその周辺に装着されるものであり、ヘルメット装着型ディスプレイ、光学的頭部装着型ディスプレイ、頭部装着型ディスプレイ及びその他が含まれる。これらは、装着者による視覚化のために画像を表示する光学的手段を含む。ＨＭＤは、コンピュータ生成画像と「実世界」の視野の重畳視覚化を提供してもよい。ＨＭＤは、単眼型（片眼用）又は双眼型（両眼用）であってもよい。本発明のＨＭＤは、眼鏡、スキーやダイビングマスク等のマスク、ゴーグル等を含む各種の形態をとることができる。ＨＭＤは、１つ又は複数のレンズを含んでいてもよい。前記レンズは、処方レンズ等の眼鏡レンズから選択できる。好ましい実施形態において、ＨＭＤは、レンズを備える眼鏡である。
【００３２】
「空間光変調器」（ＳＬＭ）は当業界で知られている。前記ＳＬＭは、ｐｈａｓｅ  ＳＬＭ、ｐｈａｓｅ−ｏｎｌｙ  ＳＬＭ、ａｍｐｌｉｔｕｄｅ−ｏｎｌｙ  ＳＬＭ、又はｐｈａｓｅ  ａｎｄ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ＳＬＭとすることができる。それが存在する場合、振幅変調は好ましくは位相変調とは独立しており、それによって、画像スペックルを低減させ、グレイスケールの点での画像品質を改善できる。ＳＬＭは透過型にも反射型にもすることができる。これは、完全に、又は部分的にコヒーレンスな光源（例えば、レーザ、ダイオードレーザ）又はインコヒーレントな光源（例えば、ＬＥＤ、ＯＥＬＤディスプレイスクリーン）によって照明できる。
【００３３】
「画像源」（ＩＳ）は当業界で知られている。画像源は、装着者が視覚化するための画像を表示するのに適した（そのように配置、構成された）光ビームを発することのできるあらゆる光源である。視覚化は、画像源から発せられる照明ビームがシースルーミラーで反射された後に行われる。ホログラフィック画像の表示に関して、光ビームはホログラムのための参照ビームを含む。画像は、画像データ（例えば、コンピュータ生成画像データ）から表示できる。
【００３４】
本発明によれば、ＩＳはライトフィールドディスプレイ（ＬＦＤ）を含む。
【００３５】
本発明によれば、ＩＳは有利な点として、コントローラ、グラフィックカード、１つ又は複数のバッテリ、配線等を含んでいてもよい。
【００３６】
本発明によれば、ＩＳはまた、多層構造を有していてもよい。
【００３７】
本発明によれば、ＩＳは、それが装着者のこめかみの横に、例えば眼鏡のテンプル部品等、ＨＭＤのテンプル部品上に配置されていてもよいという点で、「オフアクシス」であってもよい。
【００３８】
「ライトフィールドディスプレイ」（ＬＦＤ）は当業界で知られている。これらはプレノプティックディスプレイ、又はインテグラルイメージングディスプレイとも呼ばれることがある。いくつかの実施形態において（マイクロホールアレイ、下記参照）、これらはマルチピューピル、マルチアパーチャ、又は開口合成ディスプレイと呼ばれてもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態において、ＬＦＤはディスプレイ（マイクロスクリーン）を含み、その正面にマイクロレンズアレイが位置付けられる。図２ａ参照。マイクロスクリーン（デジタルディスプレイ、Ｄ．Ｄ．）は、複数のピクセルｐを含む。あるピクセル集合ｐ．ｓ．はあるマイクロレンズ（μＬ）に対応する。アレイに関する画像の位置により、画像Ｉの表示の方向のほか、装着者による視覚化のための距離を設定（調節、調整）することが可能となる。マイクロスクリーンがマイクロレンズの焦点にあるとき、画像は無限遠∞に表示される。図２ｂ参照。画像を有限距離（ある平面内）で視覚化するために、マイクロレンズアレイとマイクロスクリーンとの間の距離を変化させることが可能である。これは、表示されたピクセルｐ１の（マイクロスクリーン内の）位置を選択することにより実現されてもよい。このような場合、画像Ｉをある距離に、ある位置に（視線方向）に表示できる。図２ｃ参照。マイクロレンズの焦点距離が非常に短い場合、その位置のわずかな差が焦点面における大きな差の原因となる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、アレイがマイクロホール又はその他の光学微細素子を含む場合、アレイを一切移動させずに、表示画像を、それを視覚化の距離と位置の点で適応させるために計算することが可能である。
【００４１】
例えば、ライトフィールドディスプレイに関して、
−  ディスプレイ：辺の長さ９μｍ（４０００×４０００ｐｘ）（辺の長さ約３６ｍｍ）
−  辺の長さ１２５μｍの２９６×２９６のマイクロレンズアレイ
−  これは、各マイクロレンズにつき１２×１２ピクセルのピクセル群に対応する。
【００４２】
本発明によれば、例えば、サイズが５μｍ又はそれ未満の高解像度（フルＨＤ）ピクセルを、辺の長さ１０〜５０μｍのマイクロレンズアレイと共に使用することが有利である。
【００４３】
図２ａ〜２ｃは、本明細書において開示されているように、マイクロレンズアレイの代わりにマイクロホールアレイ、又は他のあらゆる微細素子アレイが用いられる実施形態に移行されてもよい。
【００４４】
より一般的に、ＬＦＤのこの定義は時々、例示的なマイクロレンズアレイに基づいているが、本明細書において開示されている他の微細素子アレイにも当てはまる（及び／又は移行されてもよい）。
【００４５】
より一般的には、本発明によれば、ＬＦＤは、マイクロレンズアレイの代わりに、屈折及び／又は回折微細素子アレイを含んでいてもよい。
【００４６】
いくつかの実施形態において、複数の光学微細素子アレイを使用することができ、前記複数のアレイは、同じでも異なっていてもよく、積層されてもよい。同じ又は異なる光学微細素子の２つ又は複数のアレイを重ねることは、機能を追加する（複数の視野の距離、コントラスト等）を追加することが可能になるという点で有利である。
【００４７】
後で説明するように、いくつかの実施形態において、マイクロレンズアレイは同じマイクロレンズ（同じ焦点距離、同じ大きさ等）を含み、焦点の設定は、アレイの長さ方向の相対移動によって実行されてもよい。他の実施形態において、マイクロレンズはまた、視覚化されるべき画像の領域に応じて、例えば近方視野領域（ＮＶ）、又は遠方視野領域（ＦＶ）において表示するために、アレイを移動させることなく焦点距離が異なるようにしてもよい（焦点距離の勾配）。また、スクリーンに関するアレイの位置（距離、方位）を、ディスプレイのピクセル上の画像の位置がＮＶ領域とＦＶ領域を画定できるように計算することも可能である。
【００４８】
マイクロレンズはすべて、同じプロファイルまたは幾何学的種類であってもよく、例えば球面、非球面、シリンドリカル、両凸、平凸、凹、平凹、両凹、正メニスカス、負メニスカス、等から選択され、各々が独立して何れのプロファイル又は幾何学的種類のものであってもよい。
【００４９】
マイクロレンズはすべて同じ度数を有していても、そうでなくてもよい。これらはまた、その度数（同じ又は異なる）、例えば球面度数、乱視度数、プリズム度数等により定義されてもよい。
【００５０】
マイクロレンズはまた、アクティブ画像変調を提供するためにアクティブマイクロレンズ（液晶、メンブレン、フレネルレンズ、ピンホール、ホログラフィックレンズ等）であってもよい。これは、視覚化平面又は焦点領域を局所的に移動させることによって、それが装着者の屈折異常（眼科データ、処方データ等）を矯正してもよいという点で有利である。
【００５１】
「装着者眼科データ」又は「眼科データ」（ＯＤ）は当業界で知られている。装着者眼科データには、装着者処方データ（ＰＤ）、装着者の眼の感度データ（ＳＤ）、及び装着者眼科生体データ（ＢＤ）、及び一般にあらゆる装着者の視覚障害に関するデータ、例えば色目収差、眼球の水晶体の欠落（無水晶体症）、非球面化や像面収差等の二次収差等に関するデータ等が含まれる。
【００５２】
「処方データ」（ＰＤ）は当業界で知られている。処方データは、装着者について得られ、各眼に関して、各眼の屈折異常及び／又は老眼を矯正するのに適した、処方された遠方視平均屈折力ＰＦＶ及び／又は処方された乱視度数ＣＹＬＦＶ及び／又は処方された乱視軸ＡＸＥＦＶ、及び／又は処方による加入度Ａを示す１つ又は複数のデータを指す。平均屈折力ＰＦＶは、処方された乱視度数ＣＹＬＦＶの半値を処方された球面度数ＳＰＨＦＶに加算することによって得られ、すなわちＰＦＶ＝ＳＰＨＦＶ＋ＣＹＬＦＶ／２となる。すると、近接（近方）視のための各眼の平均屈折力は、処方された加入度Ａを同じ眼について処方された遠方視平均屈折力ＰＦＶに加算することによって得られ、すなわちＰＮＶ＝ＰＦＶ＋Ａとなる。累進レンズの処方の場合、処方データは、各眼に関して、ＳＰＨＦＶ、ＣＹＬＦＶ、及びＡを示す装着者データを含む。好ましい実施形態において、装着者処方データＰＤは、乱視モジュール、乱視軸、度数、プリズム及び加入度ならびに、より一般的には、ある視力障害の矯正を示すあらゆるデータから選択される。このような障害は、患者の部分的網膜剥離、網膜又は瞳孔又は角膜形成異常に起因するかもしれない。
【００５３】
「装着者の眼の感度データ」（ＳＤ）は当業界で知られている。装着者の眼の感度データには、（１つ又は複数の波長又はスペクトルバンドに対する）スペクトル感度、明るさに対する感度、例えば屋外の明るさに対する感度等の一般的な感度に関するデータが含まれる。このようなデータは、装着者による画像の視覚化のコントラストを最適化するために重要である。
【００５４】
「装着者眼科生体データ」又は「生体データ」（ＢＤ）は当業界で知られている。生体データは、装着者の形態に関するデータを含み、典型的には単眼瞳孔距離、瞳孔間距離、眼球軸長、眼球回転中心位置、遠点、近点その他を含む。
【００５５】
本発明の頭部装着型機器
本発明によれば、装着者により装着されることが意図された頭部装着型機器（ＨＭＤ）が提供される。頭部装着型機器は、装着者がコンピュータ生成画像を表示し、視覚化するように構成される。前記頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、画像源（ＩＳ）であって、ライトフィールドディスプレイを含む画像源（ＩＳ）と、装着者の片眼の正面に位置付けられるホログラフィックミラー（ＨＭ）等のシースルーミラー（Ｍ）と、を含む。画像源（ＩＳ）は、光ビームを前記ミラーに向かって発するように構成され、前記発せられた光ビームは前記ミラー（Ｍ、ＨＭ）で反射され、それによって装着者の前記眼に向かって方向付けられ、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化が行われる。ミラーは、ＩＳに関してオフアクシスで配置される。これは、ホログラフィックミラーＨＭ等のミラーＭを示す図１により説明されている。画像源ＩＳは、眼鏡の形態のＨＭＤのテンプル上に配置される。ＩＳはまた、偏向器（例えば、ホログラフィック偏向器、Ｈ  ｄｅｆｌ）も含んでいてよい。
【００５６】
いくつかの実施形態において、ミラーはホログラフィックミラーＨＭである。このＨＭは、本明細書において説明される通りであってもよい。前記ＨＭは、装着者の視力を少なくとも部分的に矯正するように構成されてもよい。これには、屈折異常及び／又は調節機能の欠如等の考えられる視力障害が含まれる。特に、ＨＭは、装着者の眼科データＯＤ、例えば処方データＰＤを考慮に入れるように構成されてもよい。
【００５７】
ＨＭは、眼鏡レンズの前面、後面、又は体積内に提供されてよい。これは図２に示されている（Ｌ、Ｒｘ：レンズ、例えば処方レンズ）、Ｆ：ＨＭを提供するように記録されてもよいホログラフィック材料のフィルム、Ｇ：ガラス）。
【００５８】
レンズは何れの種類のレンズでもよく、好ましくは処方レンズである。
【００５９】
ＨＭはまた、視線方向（例えば上、下、左、右）の点で、又は視野（近方視野、遠方視野、中間視野、中央視野、周辺視野）の点で、又は視覚化の距離の点で各種の視野ゾーンを画定してもよい。ＨＭは、装着者の屈折異常又は、処方データを含む眼科データを考慮に入れるように構成されてもよい。
【００６０】
それゆえ、有利な点として、本発明によれば、シースルーミラー及び／又は画像源（ＬＦＤ）は、前記表示されたコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の視力を少なくとも部分的に調節するように構成される。特に、装着者に屈折異常がある場合、シースルーミラー及び／又は画像源は、前記表示されたコンピュータ生成画像を視覚化するために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するように構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、視力を矯正するステップは、屈折異常を矯正するステップ及び／又は調節機能を最小化するステップを含む。いくつかの実施形態において、視力を矯正するステップは、シースルーミラーの構成、及び／又は画像源（ＬＦＤ）の構成、及び／又は画像計算（画像源に入力されるコンピュータ生成画像データ）を通じて実現される。
【００６１】
いくつかの実施形態において、少なくとも部分的に視力を矯正するために、発せられた光ビームはゼロ以外の曲率を有していてもよい。例えば、発せられた光ビームは、少なくとも１つの軸に沿って、少なくとも０．２５ディオプタの曲率を有していてもよい。
【００６２】
本発明のＨＭＤ及び方法におけるライトフィールドディスプレイ
いくつかの態様において、本発明の装置、方法、及び使用において、シースルーミラーはホログラフィックミラーであり、ライトフィールドディスプレイは、光学微細素子アレイと、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＣｏＳ、及びＬＣＤディスプレイスクリーン等のデジタル表示スクリーンから選択されたデジタル表示素子と、を含む。
【００６３】
いくつかの実施形態において、光学微細素子はアクティブでもパッシブでもよく、及び／又は前記光学微細素子アレイは、
−  マイクロレンズアレイ
−  マイクロホールアレイ
−  マイクロプリズムアレイ
−  液晶（ＬＣＤ又はＬＣｏＳ等）アレイ
−  回折格子アレイ、及び
−  位相マスクアレイ等
から選択されてもよい。
【００６４】
いくつかの実施形態において、ライトフィールドディスプレイは、光学微細素子アレイと、複数のピクセルを含むデジタル表示素子と、を含む。有利な点として、本発明によれば、光学微細素子アレイの中で、各光学微細素子はデジタル表示素子の中のピクセル小集合に対応していてもよい（例えば、あるマイクロレンズはあるピクセル小集合に対応していてもよく、あるマイクロホールはあるピクセル小集合に対応していてもよく、あるマイクロプリズムはあるピクセル小集合に対応していてもよく、等々）。
【００６５】
いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイの中のすべての光学微細素子は同じであってもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイは、
−  マイクロレンズアレイであって、少なくとも２種類のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイ
−  マイクロホールアレイであって、少なくとも２種類のマイクロホールを含むマイクロホールアレイ
−  マイクロプリズムアレイであって、少なくとも２種類のマイクロプリズムを含むマイクロプリズムアレイ
−  液晶アレイであって、少なくとも２種類の液晶を含む液晶アレイ
−  回折格子アレイであって、少なくとも２種類の回折格子を含む回折格子のアレイ
−  位相マスクのアレイであって、少なくとも２種類の位相マスクを含む位相マスクアレイ
のうちの１つ又は複数であってもよい。
【００６７】
「２種類」とは、微細素子アレイが、少なくとも１つの物理的特性、例えば寸法（大きさ、辺の長さ、直径、深さ等）、光学的特性（屈折率、度数等）、状態（オンかオフか、調整可能か固定か、等）、又は微細素子からデジタル表示素子内のそれぞれのピクセル小集合までの相対距離に関して異なる少なくとも２つの微細素子小集合を含むことを意味する。
【００６８】
例えば、いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイは、少なくとも２種類のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイであってもよく、前記少なくとも２種類のマイクロレンズは、
−  マイクロレンズの直径
−  マイクロレンズの度数（例えば、球面、乱視、又はプリズム度数等）
−  マイクロレンズのプロファイル（例えば、球面、非球面、シリンドリカル、両凸、平凸、凹面、平凹、正メニスカス、負メニスカス、等）
−  マイクロレンズから、デジタル表示素子内のそのそれぞれのピクセル小集合までの相対距離
−  マイクロレンズの性質がアクティブかパッシブか（例えば、液晶かメンブレンか）
のうちの１つ又は複数において異なる。
【００６９】
例えば、いくつかの実施形態において、光学的微細素子アレイは、少なくとも２種類のマイクロホールを含むマイクロホールアレイであり、前記少なくとも２種類のマイクロホールは、
−  マイクロホールの寸法、例えば直径
−  マイクロホールの形状（正方形、円形、長方形、多角形等）
−  マイクロホールから、デジタル表示素子内のそのそれぞれのピクセル小集合までの相対距離
のうちの１つ又は複数において異なる。
【００７０】
例えば、いくつかの実施形態において、光学微細素子アレイは液晶アレイであってもよく、前記液晶アレイは少なくとも２種類の液晶を含み、前記少なくとも２種類の液晶は、
−  ピクセルの大きさ及び／又はピクセルの形状（例えば、正方形、長方形、ランダム形状等の異なる幾何学形状から選択される）
−  液晶の科学的性質又は属
−  光学的屈折率
−  制御電圧の数値
のうちの１つ又は複数が異なる。
【００７１】
有利な点として、本発明によれば、少なくとも２種類の光学微細素子（前記少なくとも２種類のマイクロレンズ、又は前記少なくとも２種類のマイクロホール、又は前記少なくとも２種類のマイクロプリズム、又は前記少なくとも２種類の液晶、又は前記少なくとも２種類の回折格子、又は前記少なくとも２種類の位相マスク）は、光学微細素子アレイの中の少なくとも２つの異なる領域を画定するように配置される。ＬＦＤの中のアレイにより、対応する視野領域を画定することが可能となる。視野領域は、１つ又は複数のコンピュータ生成画像の視覚化のための視野であってもよい。視野領域は、視覚化されるべき画像の区域に応じて、例えば視線方向（例えば、上、下、左、右、及びそれらの組合せ）の点で、又は視野（近方視野、遠方視野、中間視野、中央視野、周辺視野）の点で、又は視覚化の距離の点で画定されてもよい。
【００７２】
本発明のＨＭＤは１つ又は複数のスマートセンサを含んでいてもよい。
【００７３】
いくつかの実施形態において、本発明のＨＭＤは１つ又は複数のシーンカメラ、例えばライトフィールドカメラ又は魚眼カメラ又は標準的なカメラを含んでいてもよい。カメラは広角視野絞りを有していてもよく、これはプレノプティックカメラであってもよい。
【００７４】
ＨＭＤがカメラを含む場合、それによって光景内のあるアイテムを検出し（これには実世界のアイテムを見るための距離及び／又は視線方向を判断することを含む）、すると、同じ又は異なる視線方向に、及び／又は同じ又は異なる視覚化距離で、１つ又は複数のコンピュータ生成画像を表示することが可能となる。例えば、装着者が美術館の絵画を鑑賞するとき、カメラはその絵画（実世界）を見るための距離と視線方向を検出し、それに応じて、その絵画に関する情報を表示するための情報をその絵画のすぐ下に、例えば前述のような視野ゾーンに対応する同じ（又は異なる）視覚化距離で提供する。表示される情報は、タグ、情報、写真、画家の名前（拡張現実）を含んでいてもよい。
【００７５】
いくつかの実施形態において、本発明のＨＭＤは１つ又は複数の照度センサ及び／又はルミノシティセンサ（明るさセンサ）、例えばＡＬＳ＝周辺光センサ、フォトダイオード、又は広角視野絞り若しくはプレノプティックカメラ等を含んでいてもよい。
【００７６】
ＨＭＤが照度センサ及び／又はルミノシティセンサを含む場合、それによって他の箇所より暗い視野ゾーンを検出することが可能となる。これによって、例えば上述のように視野ゾーンに対応するＭ、ＨＭのより暗い領域に情報（コンピュータ生成画像）を表示することを選択できる。これは、有利な点として、コントラストが高くなることによって視野を改善する。
【００７７】
いくつかの実施形態において、本発明のＨＭＤは１つ又は複数の１つ又は複数のアイトラッカ、例えばＩＲトラッカ又は（ＩＲ）ミラー若しくはカメラを含んでいてもよい。
【００７８】
ＨＭＤが１つ又は複数のアイトラッカを含む場合、それによって装着者が使用している視野ゾーンを検出する（視線方向を検出する）ことが可能となる。これによって、例えば上述のように視野ゾーンに対応するＭ、ＨＭのある領域の中又は外に情報（コンピュータ生成画像）を表示することを選択できる。
【００７９】
このような場合、本発明のＨＭＤはエレクトロクロミックセル（ＥＣ）をさらに含んでいてもよい。ＥＣセルは、ＨＭＤのレンズの中又は上にあってもよい。ＥＣセルはすると、有利な点として、レンズを暗くするために使用されてもよく、それによって視野のコントラストが高まり、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化が改善される。より一般的に、ＥＣセルはまた、適応可能か否かを問わず、従来のソーラアイウェア又はソーラＨＭＤ内等で使用されてもよい。
【００８０】
本発明の方法と使用
本発明は、コンピュータ生成画像の視覚化のための使用と方法を提供する。これらは、拡張現実のために有益である。
【００８１】
本発明によれば、ライトフィールドディスプレイがＨＭＤの中で、
−  装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離を調節するため、及び／又は
−  装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の視線方向を調節するため、及び／又は
−  視覚化されたコンピュータ生成画像の大きさと視野を調節するため、及び／又は
−  装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化における二次光学収差、例えば非球面化、像面収差等を補正するため、及び／又は
−  装着者に屈折異常がある場合、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するため、
に使用される。
【００８２】
本発明によれば、ライトフィールドディスプレイは、ＨＭＤの中で記録されたホログラフィックミラーと共に
−  装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離を調節するため、及び／又は
−  装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の視線方向を調節するため、及び／又は
−  視覚化されたコンピュータ生成画像の大きさと視野を調節するため、及び／又は
−  装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化における二次光学収差、例えば非球面化、像面収差等を補正するため、及び／又は
−  装着者に屈折異常がある場合、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化のために装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するため、
に使用される。
【００８３】
コンピュータ生成画像の視覚化は、ＬＦＤにより発せられた光ビームをホログラフィックミラーで反射させることにより提供される。
【００８４】
いくつかの実施形態において、ＨＭＤはシーンカメラを含み、視覚化の方法は、
（ｉ）装着者による自然の視野内のある物体の視覚化の距離及び／又は視線方向を、シーンカメラから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離及び／又は視線方向をステップ（ｉ）で判断された距離及び／又は視線方向に応じて調節するようにライトフィールドディスプレイを制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む。
【００８５】
ステップ（ｉｉ）で、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離及び／又は視線方向はそれぞれ、ステップ（ｉ）からの装着者による自然の視界の中の物体の視覚化の距離及び／又は視線方向のそれと等しくても等しくなくてもよい。ステップ（ｉｉｉ）により拡張現実の体験が向上するが、それは、情報がタイムラプス方式で収集され、時間に応じて、例えば装着者が視線方向を変えたとき、及び／又は頭を回転させたとき、及び／又は自然の視野内の物体が移動しているときに表示を更新できるからである。
【００８６】
いくつかの実施形態において、ＨＭＤは、装着者の前記眼の正面に位置付けられた少なくとも１つの照度又はルミノシティセンサ及び、任意選択によりエレクトロクロミックセルを含み、視覚化の方法において、ステップ（ｂ）は、
（ｉ）照度又はルミノシティの少なくとも１つの値を、照度又はルミノシティセンサから収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の視線方向を、ステップ（ｉ）で判断された値に応じて調節するようにライトフィールドディスプレイを制御するステップ、及び／又は任意選択により、ステップ（ｉ）で判断された値に応じてエレクトロクロミックセルを制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む。
【００８７】
ステップ（ｉｉ）により、装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化のためのコントラストを制御（調整／調節）できる。ステップ（ｉｉｉ）により、拡張現実の体験が向上するが、これは、情報をタイムラプス方式で収集し、周辺ルミノシティの変化に応じて表示を更新できるからである。
【００８８】
いくつかの実施形態において、ＨＭＤは少なくとも１つのアイトラッカを含み、視覚化の方法において、ステップ（ｂ）は、
（ｉ）装着者による自然の視野内のある物体の視覚化の距離及び／又は視線方向を、アイトラッカにより収集したデータに基づいて判断するステップと、
（ｉｉ）装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の距離及び／又は視線方向を、ステップ（ｉ）で判断された値に応じて調節するようにライトフィールドディスプレイを制御するステップと、
（ｉｉｉ）任意選択により、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）をタイムラプス方式で繰り返すステップと、
を含む。
【００８９】
これによって、前述のように異なる視野ゾーンを選択し、使用することが可能となる。
【００９０】
本発明により実装されるホログラフィックミラー
ホログラフィックミラーの光学特性
ホログラフィ技術は当業界で知られている。これらは一般に、まず、ホログラフィックサポート等の適当な媒体上に記録するステップと、次に、ホログラフィック画像を再構築するステップを含む。記録するステップは一般に、媒体を参照ビームと照明ビームによる二重照明を含む。ホログラフィック画像を再構築するステップは、記録された媒体を参照ビームで照明することによって実行できる。
【００９１】
ミラーの原理は以下のとおりである（これは、装着者が正常視であり、視覚化された画像が無限遠にある状況を説明するためのものである。パッシブミラーは従来のホログラフィ記録装置（光学配置）を使って記録され、図７の左側を参照のこと。ミラーはスクリーン（画像源）上に表示された画像を反射させる。このスクリーンはガラスに比較的近く、それに関して角度をなす。これは、スクリーンの実際の距離と実際の傾斜から生じる発散波（ビーム）によりシミュレートされる。表示される予定の画像は、ガラスに垂直な方向の無限遠にある。第二の干渉ビームはガラスに垂直な方向への平面波である。スクリーンが位置決めされると、画像は無限遠に表示され、図７の右に示されるように、装着者から見える（ホログラムの回復）。２つのビーム間の干渉縞がインデックス格子の形態で感光材料内に記録される。このインデックス格子は、実装されることになる光学機能を反映する。
【００９２】
広い意味において、ホログラフィックミラーＨＭを提供するために、本発明は記録ステップを実行するが、前述のような再構築ステップを含まない。概して図７及び９に示される例を参照されたい。
【００９３】
本発明により実装されるＨＭを得るために、記録ステップは、ホログラフィック材料のフィルムＦの光学機能を記録する（付与する）ために使用される。その結果（記録されたフィルム）は、画像源からのビームを反射させるために使用されるミラーであり、それによって装着者によりバーチャル画像の視覚化される。
【００９４】
これは、図７及び図９により説明されており、図中、ホログラフィック媒体はホログラフィックミラーであり、左側は媒体記録を示し、右側は装着者による（画像源からの）バーチャル画像の視覚化を示す。画像源ＩＳは、ホログラフィックミラーを照明するビームを提供する。ＩＳからのビームはミラーで、使用者の眼（Ｅ）に向かって反射される。図７において、視覚化されるバーチャル画像は装着者の無限遠の（すなわち、非常に長い）距離に配置される。図９は、瞳孔共役の場合のバーチャル画像の視覚化を説明している。バーチャル画像は眼球の瞳孔上に形成される。
【００９５】
いくつかの実施形態において、ＨＭは複数の視野ゾーンを提供するように、及び／又は装着者の視力を少なくとも部分的に矯正するように構成されてもよい。特に、装着者に屈折異常がある場合、ＨＭは装着者の視力を少なくとも部分的に矯正するように構成されてもよい。
【００９６】
このようなＨＭは、２０１５年４月３日に出願された欧州特許第１５３０５５０４．１号明細書に記載されるように取得されてもよい。下記も参照のこと。
【００９７】
ホログラフィックミラーを製作するための材料：ホログラフィック材料のフィルム
このようなミラーは、重クロム酸ゼラチン又はフォトポリマ等の特定の材料から得ることができる。フォトポリマは、いずれの物理的状態（液体、固体、ペースト等）でもありえ、標準的条件下でのこれらの固体及びこれらの液体を含む。ミラー機能は、特定の材料の中にホログフラィ技術により記録される。
【００９８】
フォトポリマ配合物は一般に、少なくともエチレン性不飽和重合可能部と、照明の波長に対する感受性を有する少なくとも１つの成分を持つ光重合開始系を表す１種又は複数の種類のモノマ又はオリゴマを含む。これらは、可視光に対するスペクトル感度の範囲を増大させることのできる光重合開始剤と増感剤との組合せを含むことができる。これらのフォトポリマ配合物は各種の添加剤を含むことができ、その一部の例を挙げれば、ポリマ、溶媒、可塑剤、移動剤、界面活性剤、酸化防止剤、熱安定剤、消泡剤、増粘剤、レベリング剤、触媒等がある。フォトポリマの例には市販のフォトポリマ、例えばＯｍｎｉＤｅｘ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ（欧州特許出願公開第０３７７１８２Ａ２号明細書））、Ｂａｙｆｏｌ  ＨＸ（Ｂａｙｅｒ）、Ｄａｒｏｌ（Ｐｏｌｙｇｒａｍａ）又はＳＭ−ＴＲ  Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ（Ｐｏｌｙｇｒａｍａ）が含まれる。
【００９９】
それらの組成、特に溶媒の有無及びそれらの粘性に応じて、異なる種類の処理が想定できる。フォトポリマ層の厚さは１〜１００μｍ、好ましくは４〜５０μｍであってもよい。
【０１００】
溶媒を含む配合物は、所望の厚さを得るために、例えばスピンコーティング、平面ガラス基板（鉱物又は有機）のディップコーティングスプレイ若しくはバーコーティング、又は曲面ガラス基板（鉱物又は有機）上へのスピンコーティング、ディップコーティング、又はスプレイコーティング等の様々な方法で加工できる。コーティングの後、一般に、記録可能な状態のフォトポリマ層を得るために、溶媒を蒸発させるステップが必要である。図２を参照のこと（左側）。
【０１０１】
配合物が溶媒を含まない場合、これらは、その粘性が高すぎなければ同様に使用できる。この場合、蒸発させるステップは不要である。それでもなお、好ましい方法は、平面又は曲面形状を有する２枚のガラス板（鉱物又は有機）間にフォトポリマを直接封入することである。図２を参照のこと（右側）。
【０１０２】
この場合、２つの方法を使用できる。第一の方法では、フォトポリマに応じて、５〜５０μｍの厚さに必要な量の液体がガラス板の上に堆積される。液体は、最終的な所望の厚さに合わせられた５〜５０μｍの直径のガラス又はポリマからなるスペーサを含む。第二のガラス板が液滴の上に載せられる。それによって、フォトポリマを広げ、閉じ込めることができる。露光及び重合の後、フォトポリマは固体となり（又は少なくともゲル化し）、２つのガラス板を相互に接着させる。次に周辺シーリングが行われ、フォトポリマの縁辺が、時間の経過によりそれに損傷を与える可能性のある液体又は雰囲気と接触しないように保護される。
【０１０３】
第二の方法では、セルが２枚のガラス板（平面又は曲面）と組み立てられ、セルに液体フォトポリマを充填できるようにするための穴を除き、周辺全体に沿ってシールされる。充填は、セルを低圧又は真空下に置き、それをフォトポリマの中に浸漬させることによって実行できる。その後、穴が有機接着剤、例えばＵＶ又は熱処理により重合する接着剤でシールされる。
【０１０４】
別の方法は、以下を含む：
−  例えばポリエステル等のポリマフィルムのような柔軟な基板上へのフォトポリマの堆積
−  蒸発又は加熱による残留溶媒の除去
−  よく知られている移動プロセスを使用し、これを使用材料（フィルムとフォトポリマ）に適合させることによる、平面又は曲面形状を持つ基板（鉱物又は有機）上へのフォトポリマによる被覆フィルムの移動（例えば、ＥＳＳＩＬＯＲの特許出願である国際公開第２００７１４４３０８Ａ１号パンフレット、国際公開第２０１００１０２７５Ａ２号パンフレット）。フォトポリマは、この場合、移動したフィルムの表面上にあるか、基板と接触することができる。
【０１０５】
フォトポリマの堆積後、及びその露光前に、典型的には１５分〜２時間にわたり、これを放置する必要がある。堆積のプロセスに関連付けられる応力は、この期間中に消失する。ホログラフィックミラーを記録した後、残留モノマを重合させるためにＵＶ下での後露光が行われる。
【０１０６】
フォトポリマ層は、可視光の一部を吸収する光増感剤で着色することができる。これらの光増感剤は、好ましくは、可視光に露光された後にその色が完全に失われるように選択される。ＵＶ又は白色光下での後露光によって、残留吸収が減少する。
【０１０７】
使用された材料に応じて熱処理を実行し、ホログラムの屈折率変調とその回折効率を増大させることができる。
【０１０８】
いくつかの実施形態において、前記ホログラフィックミラー（ＨＭ）（又は、記録されていないホログラフィック媒体の前記フィルム（Ｆ））は眼鏡レンズの前面上、眼鏡レンズの後面上、又は眼鏡レンズの前面と後面との間に提供される。前記眼鏡レンズは単焦点レンズ、二焦点レンズ等の多焦点レンズ、及び累進屈折力レンズ、ならびにセミフィニッシュトレンズブランクから選択されてもよい。
【０１０９】
ホログラフィックミラーの記録
ミラーの記録は、光学配置に従って実行できる。例示的な光学配置が図８に示されている。この図では、記録はレーザを利用する。偏光ビームスプリッタＰＢＳによって、ビームを「分割」できる。参照記号ＰＭＦは偏光保持ファイバ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ）である。ビームの分割によって２つのビーム、すなわちホログラフィック記録媒体の片面を照明する参照ビームＲＢとホログラフィック媒体の反対面を照明する照明ビームＩＢが提供される。これによってホログラフィックミラーＨＭの記録が可能となる。光学配置が設定されると（例えば、形状、ビームの大きさ等）、ホログラフィックミラーの特徴は、２つのビームのパワーの比（縞のコントラストと回折効率に影響を与える）、露光時間（回折及び拡散効率に影響を与える）、及びファイバ端のための回転可能な支持手段の使用の可能性（ＰＭＦファイバから射出するときのビームの偏向に影響を与える）を含む１つ又は複数のパラメータを変化させることによって変更できる。光学配置と記録のためのパラメータの例は、実施例４で提供する。
【０１１０】
眼鏡レンズに提供されるホログラフィックミラー：屈折異常の矯正
いくつかの実施形態において、ＨＭＤは１つ又は複数の眼鏡レンズを含み、ＨＭは前記レンズのうちの１つ又は複数の中／上に提供される。このような実施形態では、ＨＭは以下の方法にしたがって得られてもよい（一般に、図１０〜１３に示される非限定的な例を参照する）。
（１）前面と後面を有する眼鏡レンズを提供するステップであって、前記眼鏡レンズは記録されていないホログラフィック媒体のフィルム（Ｆ）を含み、前記眼鏡レンズは任意選択により、例えばエレクトロクロミックセル、偏光セル、及びフォトクロミックセルから選択される振幅変調セルをさらに含むようなステップ、
（２）参照ビーム（ＲＢ）と照明ビーム（ＩＢ）との間の干渉を発生させることによって前記ホログラフィック媒体のホログラフィック記録を実行し、ホログラフィックミラー（ＨＭ）を含む眼鏡レンズを提供するステップであって、ホログラフィック記録は少なくともＨＭＤのフレームの（空間）配置を考慮に入れた光学配置で実行されるようなステップ、
（３）任意選択により、ステップ（２）で得られたレンズを切断するステップ。
【０１１１】
有利な点として、ステップ（２）によれば、ＲＢの構成は、フレームにはめ込まれたレンズのＨＭに関して、フレーム上のＩＳの構成を模倣（シミュレート）する。特に、ＲＢの空間構成は、レンズがフレームにはめ込まれたときの、ミラーの記録のために利用される空間構成を反映している（向き、距離、幅（レンズ上で突出するゾーンの形状と大きさ）等）。フレームに内蔵された画像源ＩＳの物理的位置はそれゆえ、二次的な（再結像された）対応する画像源をさらに画定してもよい。それゆえ、ＩＢの構成は、物理的な画像源ＩＳからの、又は二次的な（再結像された）画像源からの発光を反射してもよい。
【０１１２】
有利な点として、ステップ（２）の光学配置により、所望の光学的機能につながるホログラフィックミラーが提供され、すなわちステップ（２）により得られるホログラフィックミラーは、レンズを通じた仮想視野のために、装着者の屈折異常を少なくとも部分的に矯正するのに適した光学的機能を提供するように「自動的に」構成される。
【０１１３】
図１０の右側に示されるように、フィルムＦがレンズＬの前面上にある第一の場合、画像源ＩＳからの光ビームはレンズＬを通り、ホログラフィックミラーＨＭで反射される。反射された波面ＷＦは照明ビームＩＢの波面と同じであり、これは、バーチャル画像が無限遠から「来ている」ように、すなわち自然の像として見えることを意味する。レンズはそれゆえ、自然の視野とバーチャル画像の視野を同時に補正する。フィルムＦがレンズＬの後面にある場合、照明ビームの波面は、レンズＬを横断した後に、フィルムＦで発散する。画像源ＩＳのビームはそれゆえ、レンズＬを通して見た実像と同じ波面を有して反射され、バーチャル画像はこの実像と同じ場所から発せられているように見える。これを実現するために、レンズは装着者の処方データＰＤと同じかそれに近い屈折力の値を有していてもよい。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、ステップ（２）の光学記録は、
−  フレームを装着したときの装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化の距離（Ｄ）及び／又は
−  フレームを装着したときの装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化の方向及び／又は
−  ホログラフィックミラーのうち、フレームを装着したときの装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化のための領域の数
をさらに考慮に入れる。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、装着者に屈折異常があり、ステップ（１）の眼鏡レンズは、自然の視力についての装着者の屈折異常を矯正するように構成され、単焦点レンズ、例えば二焦点レンズから選択される多焦点レンズ、及び累進屈折力レンズから選択される。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、ステップ（２）の光学配置は、照明ビーム（ＩＢ）が、
−  単焦点レンズ、二焦点レンズ等の多焦点レンズ、及び累進屈折力レンズから選択される１つ又は複数の記録レンズ（ＲＬ、ＲＬ１、ＲＬ２）、又はレンズマトリクス（ＬＭ）、又は位相変調されるアクティブレンズと、
−  任意選択により、不透明マスク（ＯＭ）
と共に空間的に構成される、というものである。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、ステップ（２）の光学配置は、
−  参照ビーム（ＲＢ）が前記ホログラフィックミラーを照明して、フレームを装着したときに装着者により視覚化されるべきバーチャル画像の表示が行われるようにするために使用される内蔵画像源のビームをシミュレートし、
−  照明ビーム（ＩＢ）が、
・  フレームを装着したときの装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化の距離（Ｄ）及び／又は
・  フレームを装着したときの装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化の方向及び／又は
・  ホログラフィックミラーのうち、フレームを装着したときの装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化のための領域の数
を画定するように構成される
というものである。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、ステップ（２）の光学配置は、照明ビーム（ＩＢ）が未記録のホログラフィック媒体のフィルム（Ｆ）上の複数の領域（Ａ１、Ａ２、ＮＶ、ＦＶ）を異なる方法で記録するように構成される、というものであり、任意選択により、各領域（Ａ１、Ａ２；ＮＶ、ＦＶ）は装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化の距離（Ｄ；Ｄ＿ｎｖ、Ｄ＿ｆｖ）の等しい、又は異なる値に対応し、及び／又は装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化の等しい、又は異なる方向に対応する。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、ステップ（２）の光学配置は、照明ビーム（ＩＢ）がエルゴラマにしたがって構成されるというものであり、前記エルゴラマは、フレームを装着したときの視線方向に応じた装着者による前記表示されたバーチャル画像の視覚化の距離（Ｄ）及び／又は視覚化の方向を画定する。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、装着者に屈折異常があり、前記方法は累進屈折力レンズ（それぞれ二焦眼鏡レンズ等の多焦点レンズ、それぞれ単焦点レンズ）を提供する方法であり、ステップ（１）の眼鏡レンズは累進屈折力レンズ（それぞれ二焦点眼鏡レンズ等の多焦点レンズ、それぞれ単焦点レンズ）であり、ステップ（２）のホログラフィック記録は、ホログラフィックミラー（ＨＭ）が少なくとも装着者による表示されたバーチャル画像の視覚化の距離の異なる数値（Ｄ＿ｎｖ、Ｄ＿ｆｖ）に対応する近方視野領域（ＮＶ）と遠方視野領域（ＦＶ）を含むように実行される。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、装着者に屈折異常があり、前記方法はＨＭを持つ単焦点レンズを提供する方法であり、ステップ（１）の眼鏡レンズはセミフィニッシュトレンズブランクであり、ステップ（２）の眼鏡レンズは、装着者の屈折異常を矯正するのに必要な屈折力とセミフィニッシュトレンズブランクの屈折力を考慮に入れた屈折力を有する補助単焦点レンズ（ＡＬ）の実装を含み、補助単焦点レンズ（ＡＬ）は参照ビーム（ＲＢ）又は照明ビーム（ＩＢ）を空間的に構成するためのものである。
【０１２２】
いくつかの実施形態において、前記方法はＨＭを持つ累進屈折力レンズ（それぞれ二焦点レンズ等の多焦点レンズ、それぞれ単焦点レンズ）を提供する方法であり、ステップ（１）の眼鏡レンズは累進屈折力レンズ（それぞれ二焦点眼鏡レンズ等の多焦点レンズ、それぞれ単焦点レンズ）であり、ステップ（２）のホログラフィック記録は、ホログラフィックミラーＨＭが少なくとも、装着者による表示されたバーチャル画像の視覚化の距離Ｄ＿ｎｖ、Ｄ＿ｆｖの異なる値に対応する近方視野領域ＮＶと遠方視野領域ＦＶを含むようにして実行される。例として、図１３を参照のこと。
【０１２３】
有利な点として、上記の方法は、レンズ（例えば、単焦点、二焦点等の多焦点、累進屈折力）上に２つのバーチャル視野を提供するホログラフィックミラーを提供し、ＨＭミラーは少なくともバーチャル近方視野領域と少なくともバーチャル遠方視野領域を含むように特に構成される。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、方法は、エレクトロクロミックセルＥＣ等、本明細書に記載されているような振幅変調セルを含むＨＭを備えるレンズを提供する。例えば、図１１の説明的な光学配置を参照のこと。
【０１２５】
補助レンズ（ＡＬ）を実装する代わりに、変調位相を持つアクティブレンズ、例えば補償光学技術を使った可変屈折力レンズを使ってＩＢ又はＲＢからの波面を直接変化させることが可能である。いくつかの実施形態において、ＩＢは、それがレンズ上に拡張視野をカバーするというものである。例えば図１２を参照のこと。
【０１２６】
本発明を、以下の非限定的な例により説明する。
【実施例】
【０１２７】
実施例１：屈折異常のある装着者のためのＨＭＤと方法
ＨＭＤには光源としてＬＦＤが設けられる。ＬＦＤは、移動しない（固定された位置の）パッシブ型の同じマイクロレンズのアレイを含み、その焦点距離は装着者の処方データに合わせて決定される。例えば、装着者に処方された乱視度数が１Ｄ、軸が３０°である場合、パッシブレンズの乱視軸と屈折力の数値も３０°／１Ｄに近い。
【０１２８】
ディスプレイは、ホログラフィックミラーを直接照明するように方向付けることができる（図１の左側）。屈折用構成部品を使用して、ＬＦＤディスプレイを眼鏡のテンプルに平行な位置に配置することによってより小型化してもよい（図１の右側）。屈折用構成部品は、マイクロプリズムアレイ（移動式又は、マイクロレンズの動作に加えて又はその代わりにスクリーン上での画像位置を調節しない）か、又はホログラフィック構成部品（アレイ、コリメーティング、及び屈折レンズ、屈折マイクロレンズアレイ等）であってもよい。
【０１２９】
あるいは、マイクロレンズアレイを移動させることによって、又はアクティブレンズを使って焦点を変化させることによって、ライトフィールドディスプレイにより生成された画像を直接、非移動型パッシブマイクロレンズアレイと共に使用して、装着者の屈折異常を矯正することが可能である。
【０１３０】
１つの実施形態において、マイクロレンズの大きさは、瞳孔の直径より実質的に小さく、例えば約１ｍｍ程度として、網膜上に形成されるスポットの大きさが大きくなりすぎないようにすることができる。
【０１３１】
以下は、近視の装着者（−１Ｄ）のための、１つの光スポットを表示する実施形態の例を提供しており、この場合、近視の装着者により鮮鋭な画像が視覚化されるように、画像は計算された距離（−１ｍ）で表示される。例えば、５×５のマイクロレンズアレイを使用することが可能である。マイクロレンズは、ホログラフィックミラーを介し眼の瞳孔上に結像され、各マイクロレンズの像は約１ｍｍの程度の大きさである。
【０１３２】
したがって、各マイクロレンズは、眼の瞳孔の異なる部を「アドレス指定」する。光ビームは、各マイクロレンズの射出側でコリメートされるが、方向は異なり、これは−１ｍで交差する。すると、各マイクロレンズにより網膜に作られる光スポットは完全に重複し、すると、生成される最終的な１つの光スポットの大きさが小さくなる。この大きさは、マイクロレンズがより小さく、ピンホール効果を生成するために縮小される。
【０１３３】
この構成により、プレノプティックスクリーン（ＬＦＤ）により提供される仮想距離を変化させることによって、装着者の屈折異常を補償することができる。
【０１３４】
距離は１／Ｓであり、Ｓ＝球面補正であり、屈折異常のある装着者の場合、この距離は乱視軸に沿って１／Ｃｍｉｎと１／Ｃｍａｘである。
【０１３５】
実施例２：複数のゾーンの表示及び視覚化のためのＨＭＤと方法
図３は、装着者による視覚化が可能な画像を示す。ＬＦＤによって異なる視野ゾーンを使用できる。このようなゾーン１、２、３、４、５は異なる視線方向に応じて画定されてもよい。例えば（図３の左側）、ゾーン５は中央の視野に対応し、ゾーン１〜４は周辺視野である。このようなゾーンはまた、コンピュータ生成画像の視覚化距離に関して画定されてもよい。
【０１３６】
実施例３：スマートセンサを用いた表示及び視覚化のためのＨＭＤと方法
本発明によれば、ＨＭＤは１つ又は複数のスマートセンサを含んでいてもよい。各センサは、装着者の環境（リアルタイムの環境と装着者）を分析するために使用されてもよく、それによって表示をある状況に合わせてカスタム化できる。表示は、有利な点として、タイムラプス方式で行い、「リアルタイム」で状況に合わせて調節することができる。
【０１３７】
実施例３．１：スマートセンサをシーンカメラとして用いた表示及び視覚化のためのＨＭＤと方法
拡張現実での応用のために、仮想物体（コンピュータ生成画像）を実世界に「統合する」ためのシーンカメラを有することが有利である。
【０１３８】
このカメラは、従来のカメラとすることができる。カメラが人間の眼のそれと同様の視界を持つように、例えば魚眼型の広角レンズを使用できる。しかしながら、従来のカメラは一般に、観察された光景の被写界深度を正確に判断することができない。１つの方法は、可変焦点のレンズを使用し、焦点距離を連続的に測定することにより、距離を再構築（再現）することである。すると、３Ｄの光景の画像を視覚化し、物体までの距離を測定することが可能となる。第二の方法は、複数のカメラを使用することである。少なくとも２つのカメラを使用することにより、異なる視点から光景を見ることができ、それゆえ、三角法を用いて光景を説明することができる。第三の方法は、装着者の一定の移動を使用する。この場合、カメラの位置を知ることで（例えば加速度計）、物体の距離と位置をたどることができる。実際に、画像分析によって、光景からのビームの方向と、したがってカメラに関する物体の位置を判断できる。
【０１３９】
プレノプティックカメラ（ライトフィールドカメラ、ＬＦＣ）を使用することも可能である。図４は、プレノプティックカメラ（センサ）を使って入射角αｉを判断するための原理を説明している。原理はプレノプティックディスプレイと同じである。十分に大きい立体角（ｓｒ  ２π）で光景の低解像度画像を測定できるセンサが提供される。このために、マイクロレンズアレイ（又はマイクロホールアレイ等）を高解像度のセンサマトリクスの正面に設置する。各マイクロレンズはピクセルの集合（サブセット）に対応する。光景からのビームは各マイクロレンズによって、光景内のそれらの方向と物体の距離に応じてピクセル集合へと分散される。すると、（実際の）物体の位置、距離、及び方向を含む画像を得ることが可能となる。適切な画像処理は、収集したデータを使ってバーチャル物体を表示することができ、表示されたコンピュータ画像は実世界の光景の中で「進化」させることができる。これは、この実際の物体が装着者の環境内で固定されているとき（図５の上：エッフェル塔は実際の光景の中で固定されているが、装着者が頭を動かす：コンピュータ生成画像の表示、例えばエッフェル塔の上の注釈は装着者の視線方向に「追従し」、装着者の頭部の移動に応じて環境の視覚化に追従することができる）か、又はそれが移動しているとき（図５の下：装着者の頭部は移動しないが、自転車が実世界の光景の中で移動する（ｍ））のいずれかで実行できる。すると、例えば実際の物体の位置を判断して、同じ位置、特に同じ距離にあるバーチャル画像（プレノプティックスクリーンを介して）を表示することができる。それによって、装着者はその位置に関係なく、実際の画像／バーチャル画像を同じ視覚化距離で鮮鋭に同時に視覚化できる。
【０１４０】
実施例３．２：スマートセンサとして照度又はルミノシティセンサを使用した表示及び視覚化のＨＭＤと方法
本発明のＨＭＤは、光（明るさ）センサ、例えば照度又はルミノシティセンサを含んでいてもよい。装着者の見やすさを増大させるために、バーチャル画像の明るさ及び／又はコントラストを最適化して、これをそれが埋め込まれている実世界に適合させることが有利である。
【０１４１】
本発明のＨＭＤは、ミラー上の明るい領域の位置を判断するために、１つのセンサ、複数の個別のセンサ、又はセンサアレイ（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）を含んでいてもよい。これは、センサアレイが人間の視野角と同様の、又は同じ広角光学システム（レンズ）を備えていると特に有利である。
【０１４２】
シーンカメラを使って環境の明るさを測定することが可能である。実際に、光センサを校正することにより、視野の４Ｄフィールド（空間内の位置と明るさ）を得てもよい。このようなシステムは有利な点として、小型である。これは、シーンの明るさのマッピングを提供する。
【０１４３】
この４Ｄフィールドはすると、瞳孔（又は眼モデルの場合は網膜）の照明のレイトレーシング計算のための拡張された情報源として使用されてもよい。この計算ではさらに、処方データ及び／又はＨＭＤ／フレームとベクトル光源に関する眼球の位置を含む装着者の眼科データを考慮してもよい。光景の分析結果（明るさの値が高いゾーンの存在、バーチャル画像について使用できる「キャリア」等）に応じて、画像を視覚化のために暗い領域に表示するように選択すること、又は表示された画像を非常に明るい領域から移動させること、又は必要に応じてスクリーンの明るさを変更すること等が可能である。
【０１４４】
ＨＭＤがエレクトロクロミックガラスを備える場合（例えば、ＥＣセルを取り込んだレンズを有する眼鏡）、明るさの測定は自動的にＥＣ透過率を周辺条件に適合させてもよく、これは、レンズ／ガラスがピクセル化されている場合は局所的に、又はそうでなければ全体的に行われる。いずれの場合も、シーンカメラを通じて得られた４Ｄ照明マトリクスを使って、精神物理学的測定結果（例えば、処方データ又は眼の感度データを含む眼科データ）を考慮に入れるアルゴリズムを用いて、例えば中央視野の照明、周辺照明等、レンズ／ガラスの減光を計算してもよい。これは、判断される重み関数を使って実行されてもよい。レンズ／ガラスがピクセル化されている場合、領域（例えば、バーチャル画像領域の中のゾーン、非常に明るい領域の中のゾーン、中央又は周辺視野の中のゾーン等）を減光することが可能かもしれない。このように画像表示とカメラにより行われる環境分析とを結合したものはまた、例えばＨＭＤ／ガラスを完全に暗くすることが不要又は不適切又は危険である場合に、有益なスポットのみを減光するようにエレクトロクロミックガラスを制御するために使用することもできる。
【０１４５】
プレノプティックディスプレイとプレノプティックシーンカメラ、ホログラフィックミラー、及びエレクトロクロミックセルを備える眼鏡が図６に示されている。これらは、実際の環境の中で、この環境を考慮して快適にバーチャル画像を表示するために使用される。図６ａの凡例は以下のとおり：ＳＡ  ＣＡＭ：輝度センサとしても使用されるプレノプティックシーンカメラ。ＥＣ：光源の位置が管理されるエレクトロクロミックセル。ＨＭ，ＥＣ：ＥＣセルを備えるホログラフィックミラー。ＩＳ：画像源としてのプレノプティックディスプレイ。
【０１４６】
実施例３．３：スマートセンサとしてアイトラッカを用いた表示及び視覚化のためのＨＭＤと方法
ＩＲホググラフィックミラーを用いたアイトラッキング
視線方向とその輻輳に追従するために、したがってコンピュータ生成画像を装着者がすでに見ている距離と視線方向に表示するために、アイトラッキングシステムを追加することが可能である。赤外線（ＩＲ）ＬＥＤは装着者の眼を（眼の安全を考慮して）照明できる。カメラは眼球を捕捉し、その移動と視線方向を追うことができる。古典的に、このカメラは眼球の方向に向けられてもよい。
【０１４７】
ＩＲホログラフィックミラー
小型さの点で、アイトラッカＩＲ  ＬＥＤの赤外線反射をＨＭＤ／眼鏡のテンプルへと方向転換させるために、レンズ内にＩＲホログラフィックミラーを使用することが可能である。このミラーは、画像反射ミラーと同様に取得されてもよいが、装着者の処方データを考慮する必要がないという点が異なる。それゆえ、これは非常に簡単に実現できる。赤外線で反射されると、可視光スペクトル内の視野と表示を妨害せず、装着者にとって完全に透明となる。
【０１４８】
例示的な実施形態が図６ｂに示されており、ＳＣ  ＣＡＭ：プレノプティックシーンカメラであり、輝度センサとしても使用される。ＥＣ：光源の位置が管理されるエレクトロクロミックセル。ＨＭ，ＥＣ：ＥＣセルを備えるホログラフィックミラー［ＨＭは実際には２つのＨＭを含み、すなわち画像視覚化用（可視波長に使用）の１つのＨＭと、１つのＨＭはアイトラッカｅ−ｔと共に使用されるＩＲホログラフィックミラーである（２つのＨＭは反射波長の差に加えて）異なる光学機能を有していてもよく、特に２つのＨＭは異なる反射形状を有していてもよい。］。ＩＳ：画像源としてのプレオブティックディスプレイ。ＬＥＤ  ＩＲ：赤外線ＬＥＤ。ＩＲ  Ｃ（ｅ−ｔ）：赤外線カメラ（アイトラッカ）。
【０１４９】
実施例４：ＨＭＤのためのホログラフィックミラーＨＭ及び表示と視覚化のための方法
ホログラフィックミラーの記録の例は図８に示されており、これはホログラフィックミラーをレンズ上に記録するための例示的な光学配置を示している（レンズは図示せず）。この例において、レーザは５３２ｎｍ（１００ｍＷ）で発光する。ＰＭＦは偏光保持ファイバ（４６０−ＨＰ  Ｎｕｆｅｒｎ）であり、パンダファイバ、コア径２．５μｍ、オン０．１３、モード径：３．５μｍ＠５１５ｎｍである。偏光ビームスプリッタＰＢＳの横にあるコリメートレンズはｆ＝８ｍｍである。照明ビームＩＢは１ｍＷ／ｃｍ２である。参照ビームＲＢは０．５ｍＷ／ｃｍ２である。ＲＢを生成するレンズはｆ＝４ｍｍである。ＩＢを生成するレンズ（参照レンズＲＬ）はｆ＝４００ｍｍである。
【０１５０】
ＨＭが形成されるレンズは示されていない。このレンズは以下のとおり：屈折力−３Ｄ、前面半径８７ｍｍ、形状眼鏡レンズ４０×５０ｍｍ又は円の直径７０ｍｍ。フィルムＦは、２つのガラス層間に形成され、レンズの前面上に位置付けられる。フィルムＦは以下のとおり：直径７０ｍｍ、曲率半径８７ｍｍ、ガラス層の厚さ８５０μｍ、フォトポリマＦの厚さ：スペーサにより５〜５０μｍ（例えば、４０μｍ）、積層体全体の厚さ約１．６５ｍｍ、露光時間：フォトポリマの性質に応じて３０秒〜１０分。
【０１５１】
直径７０ｍｍのレンズのためのフィルムＦの堆積：
−  ５０μＬの液滴をガラス層に堆積させるステップ（スペーサ：５〜５０μｍ、ガラス層：厚さ５００μｍ、曲率半径８７ｍｍ、円の直径７０ｍｍ、反射防止処理又はコーティング、特に５３２ｎｍ）、
−  第二のガラス層を位置決めし、締め付けするステップ、
−  照明支持部材の上で２０分間放置するステップ。
【０１５２】
ビームの強度（図２０を参照）、フォトポリマの性質及び厚さに応じて３０秒〜６分間照明
−  可視光に１５分間露光させることにより（例えば、５０〜７５Ｗのハロゲンランプ）退色させるステップ。
−  必要に応じて接着剤でシールするステップ。
【０１５３】
照明中、
−  物理的妨害（空気の動き、機械的振動、埃等）からの保護
−  温度の安定化（空気の対流を防止）
−  暗黒室（暗室：例えば、緑色光を記録するためのｉｎａｃｔｉｎｉｃ照明）
−  ガラスへのコーティング（反射防止）（寄生反射を回避）。
【０１５４】
特徴
−  スペクトル（反射及びミラー効率のための波長）
−  定性的光学特性（ＯＬＥＤスクリーンを観察）
−  定量的光学特性（波面解析）。
【０１５５】
ＥＣセルと組み合わせることが可能である。
【０１５６】
実施例５：アクティブ情報の表示と視覚化のためのＨＭＤと方法
本発明のＨＭＤは、様々な方法で操作し、又は使用してもよい。１つの実施形態によれば、ライトフィールドディスプレイは、ミラーまたはホログラフィックミラーＨＭの全体を覆うために使用されてもよい。すると、あるバーチャル画像を完全な表示の一部として表示することが可能である（完全な表示はミラーの全表面に対応するもので、図１４の上側を参照のこと。Ｆ：ミラー全体での全面表示（ミラー全体はＩＳにより照明される）。矢印：画像を全面表示Ｆの一部として付与。）。あるバーチャル画像を移動させるために（例えば、図１４の上側の矢印（ｄ））、ディスプレイのアクティブ部分が変化する。これによって、１つの集合の収差矯正だけ（装着者の眼、ディスプレイ、ＨＭ等）を使用することができる。光学微細素子のアレイは、例えばスクリーンの収差及び／又は装着者の処方等を直接、及び少なくとも部分的に補正するために、異なるレンズ（プロファイル、屈折力等）で計算されてもよい。すると、大きさ、視野、及び位置の変更を行いやすい。１つの制約は、解像度における損失である。
【０１５７】
他の実施形態によれば、（全面）ライトフィールドディスプレイを使って、ミラーの小部分のみに、あるバーチャル画像を表示することが可能である。例えば、図１４の下側を参照のこと（Ｌ：ミラーの局所的照明のみ。全面ＩＳはミラー表面の小部分を照明するために使用されてもよい。）。位置、大きさ、視野、距離は、光学微細素子アレイ及び／又は画像データの計算によって管理されてもよい。それゆえ、解像度は高いが、バーチャル画像が変化するたびに収差の補正を再構築しなければならないかもしれない（例えば、図１４の移動（ｄ））。光学微細素子アレイはまた、スクリーンの収差及び／又は装着者の処方を直接、及び少なくとも部分的に補正するために異なるレンズで計算されてもよい。
【０１５８】
上述の実施形態の何れについても、収差の補正、及び／又はバーチャル画像の位置、距離、又は大きさの調節は、画像ディスプレイのために全部又は部分的に計算されてもよい。この場合、光学微細素子アレイは、バーチャル画像に対して所望の動作を得るために移動させてもよい。バーチャル画像の変更の決定は、スマートセンサ（自動モード）に、又は手動もしくは音声もしくはジェスチャのコマンドを通じた装着者の動作に連結されてもよい。
【図１】
2018528452.tif 000003
【図２】
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【図２ａ】
2018528452.tif 000005
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
2018528452.tif 000009
【図５】
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【図６ａ】
2018528452.tif 000011
【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018528452.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
2018528452.tif 000017
【図１２】
2018528452.tif 000018
【図１３】
2018528452.tif 000019
【図１４】
2018528452.tif 000020
【国際調査報告】
2018528452.tif 000021
2018528452.tif 000022
2018528452.tif 000023