JP2018525662A - 拡張現実のための方法とシステム - Google Patents

Abstract

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。一般的な用語において、本発明はシースルーチューナブルホログラフィックミラー又はシースルーチューナブルＬＣＤアレイミラー等のシースルーチューナブル回折ミラーの使用を含む。このようなミラーは、拡張現実の提供に有益である。

Description

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。

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。

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。

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。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。

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。

一般的な意味において、本発明はシースルーチューナブルホログラフィックミラー又はシースルーチューナブルＬＣＤアレイミラー等のシースルーチューナブル回折ミラーの使用を含む。このようなミラーは、拡張現実の提供に有益である。

本発明の機器
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、前記頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、画像源（ＩＳ）と、装着者の片眼の正面に位置付けられるシースルーチューナブル回折ミラー（Ｍ）と、ミラー（Ｍ）を調整するように構成されたコントローラと、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）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。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）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調整されてもよく、例えば、ミラー（Ｍ）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／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の見えの大きさを調節するため、及び／又はコンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を装着者の眼の位置に合わせて調節するため、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、及び／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるために調整されてもよい。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は屈折率が可変の１つ又は複数の領域を含む。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は、個別に調整可能なピクセルのアレイを含む。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は、個別に調整可能な記録済みのホログラフィックピクセルのアレイを含み、任意選択により、このアレイはポリマ分散型液晶（ＰＤＬＣ）又はホログラフィックポリマ分散型液晶（Ｈ−ＰＤＬＣ）のアレイである。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は調整可能な透明の液晶アレイを含み、このアレイはアクティブ又はパッシブであり、任意選択により、このアレイは透過型ｐｈａｓｅ−ｏｎｌｙ空間光変調器（ＳＬＭ）である。

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。

いくつかの実施形態において、頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、装着者の自然の視力における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た眼鏡レンズをさらに含み、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、累進屈折力レンズ、及びセミフィニッシュトレンズブランクから選択される。

本発明の使用と方法
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シースルーチューナブル回折ミラー（Ｍ）の使用であって、前記頭部装着型機器は、画像源（ＩＳ）を含み、前記画像源（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）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、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の見えの大きさを調節するため、及び／又はコンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を装着者の眼の位置に合わせて調節するため、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、及び／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるための使用に関する。

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）ミラー（Ｍ）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の見えの大きさを調節するため、及び／又はコンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を装着者の眼の位置に合わせて調節するため、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、及び／又は装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるために調整するステップと、
を含む。

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、任意選択により画像認識ステップを実行するステップと、
（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ミラー（Ｍ）を調整するステップと、
（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。

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た少なくとも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ミラー（Ｍ）を調整するステップ及び／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。

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ミラー（Ｍ）を調整するステップと、
（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。

本発明の使用又は方法のいくつかの実施形態において、画像源（ＩＳ）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、画像源（ＩＳ）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。

本発明のＨＭＤを示す（部分図）。 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。 ＨＰＤＬＣ（ホログラフィックポリマ分散型液晶）に関する原理を示す。 本発明によるコンピュータ生成画像の視覚化に使用可能な構成を示す。 本発明のＨＭＤと方法で得ることのできるタイムラプス式の拡張現実を説明する。 輻輳及び視線方向を使ってコンピュータ生成画像の表示のための焦点距離及びこの画像の反射方向を判断する原理を示す。 本発明のＨＭＤと方法で得ることのできる視覚化（視野ゾーン）を示す。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

定義
本発明を説明するために、以下の定義を提供する。

「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（自然の収差又は回折ミラーの正面のその向き又は位置に関係するもの）及びディスプレイのこの向き又は位置で使用される回折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。

「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。

「シースルー回折ミラー」（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）、透明ＬＣＤアレイ（アクティブ又はパッシブ）、半透明ミラー、ダイクロイックミラーが含まれる。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、その特定の形状が従来の眼鏡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。

本発明によれば、シースルー回折ミラーは調整可能である。この態様は後で詳しく説明する。

「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。

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。

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。

「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。

「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。

本発明によれば、ＩＳはまた、多層構造を有していてもよい。

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。

本発明によれば、ＩＳはバーチャル画像（コンピュータ生成画像）の表示のために構成されたあらゆる画像源であってよい。これは、スクリーン（例えば、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、ＬＣＯＳ等）、光源（例えば、レーザ、ダイオードレーザ等）と共に使用される位相及び／又は振幅ＳＬＭ（空間光変調器）、ピコプロジェクタ（ＬＥＤ、ダイオードレーザ等を使用してもよいＭＥＭＳ又はＤＬＰ）等のプロジェクタ、又は他のあらゆる画像源であってよい。ＩＳはまた、他の何れの画像源（コンピュータ生成画像源）、及び／又は制御用電子部品及び／又は電源及び／又は任意選択による光学素子等も含んでいてよい。

「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。

「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）に関するデータ等が含まれる。

「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Ｐ_ＦＶ及び／又は処方された乱視度数ＣＹＬ_ＦＶ及び／又は処方された乱視軸ＡＸＥ_ＦＶ、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Ｐ_ＦＶは、処方された乱視度数ＣＹＬ_ＦＶの半値を処方された球面度数ＳＰＨ_ＦＶに加算することによって得られ、すなわちＰ_ＦＶ＝ＳＰＨ_ＦＶ＋ＣＹＬ_ＦＶ／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Ｐ_ＦＶに加算することによって得られ、すなわちＰ_ＮＶ＝Ｐ_ＦＶ＋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、ＳＰＨ_ＦＶ、ＣＹＬ_ＦＶ、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。

「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。

「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。

チューナブルミラー
本発明は、ＨＭＤにおけるシースルーチューナブル回折ミラーの使用に関する。ミラーは、コンピュータ生成画像の視覚化のためのものである。

本発明により使用されるミラーは、前記ミラーの１つ又は複数の部分又は領域について、その光学特性の１つ又は複数を調整できるという点でチューナブルである。これは、前記１つ又は複数の光学特性を調節し、アクティベートし、ディアクティベートし、（オン又はオフに）切り替え、及び／又は画像源と同期させること等を意味する。

光学特性には、光学インデックスの値、位相、反射率（値、角度、波長、又はスペクトル曲線）、透過率等が含まれる。

本発明の頭部装着型機器
１つの態様において、本発明は、画像源と、シースルーチューナブル回折ミラーと、ミラーを調整するように構成されたコントローラと、を含む頭部装着型機器を提供し、画像源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。

Ｍは、眼鏡レンズの前面、後面、又は体積内に提供されてよい。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。

Ｍ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。有利な点として、本発明によれば、チューナブルミラーにより、１つ又は複数のゾーンを（例えば、逐次的に、及び／又は処方データに応じて、例えばＮＶ対ＦＶ）異なる方法で調整することが可能となる。これはまた、タイムラプス方式で実行されてもよく、すなわちゾーン１のみをアクティベートし、その後、ゾーン２をアクティベートしながらゾーン１をディアクティベートする。それゆえ、１つ又は複数のゾーンを選択的に、例えば連続的に、又はある程度同時に調整することが可能である。図７を参照のこと。

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。

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。国際公開第２０１５／０３２８２８号パンフレットを参照のこと。

本発明によれば、ミラー（Ｍ）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ために調整されてもよい。ミラーは例えば、
− 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の見えの大きさを調節するため、及び／又は
− コンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を装着者の眼の位置に調節するため、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、非球面化、像面収差等の二次的光学収差を補正するため、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、及び／又は
− 装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるため
に調整されてもよい。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は、屈折率、位相、反射率（値、角度、波長、又はスペクトル曲線）、透過率等の光学特性が調整可能な１つ又は複数の領域を含んでいてもよい。ミラーが調整可能な光学特性を持つ１つの領域を含む場合、この１つの領域はミラー全体であっても、その一部分であってもよい。ミラーはまた、複数の調整可能領域を含んでいてもよい。前記領域は、有利な態様として、個別に（別々に、相互に独立して）調整可能となるように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、ミラーの領域は１つ又は複数のある視野ゾーンに対応してもよい。視野ゾーンは、視線方向（例えば、上、下、左、右）の点で、視野（近方視野ＮＶ、遠方視野ＦＶ、中間視野ＩＶ、中央視野、周辺視野等）の点で、又は視覚化の距離の点で画定されてもよい。前述のように、有利な点として、本発明によれば、調整可能ミラーにより、その１つ又は複数のゾーン／領域を異なる方法で調整することが可能となる。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は個別に調整可能なピクセルのアレイを含む。

いくつかの実施形態において、前記ピクセルの１つ又は複数又は全部が記録される（固定機能）、オン又はオフに切り替えることができる。

いくつかの実施形態において、ミラーのピクセルはピクセルの小集合によりグループ分けされ、それによってミラー領域を画定してもよい。前記領域は、前述のように視野ゾーンに対応してもよい。

いくつかの実施形態において、複数のミラー層を積層することが可能である。これは、それによってミラーのうちのある領域にわたって各種の機能を重ねることが可能になるという点で有利である。層（及び／又はその一部の領域）は個別に（別々に、相互に独立して）調整可能となるように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は１つ又は複数のホログラフィックミラー（ＨＭ）及び／又は１つ又は複数のＬＣＤアレイを含んでいてもよい。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は個別に調整可能な記録されたホログラフィックピクセルのアレイを含む。例えば、アレイはポリマ分散型液晶（ＰＤＬＣ）の、又はホログラフィックポリマ分散型液晶（Ｈ−ＰＤＬＣ）のアレイであってもよい。このような実施形態において、ピクセルサイズは少なくとも５０μｍであってもよい。

いくつかの実施形態において、ミラー（Ｍ）は、調整可能な透明液晶アレイを含む。アレイはアクティブ又はパッシブである。例えば、アレイは透過型ｐｈａｓｅ−ｏｎｌｙ空間光変調器（ＳＬＭ）であってもよい。このような実施形態において、ピクセルサイズは＜５μｍであってもよい。ピクセルは必ずしも同じであるとはかぎらず、及び／又は規則的な形態若しくはパターンを有するとはかぎらない。これらのパターン及び／又は形態はランダム及び／又は規則的（正方形、多角形等）とすることができる。１つ又は複数又は全部のピクセルは、コントローラを使って制御可能であってもよい。

いくつかの実施形態において、ＨＭＤは少なくとも１つのスマートセンサを含んでいてもよい。例えば、それはシーンカメラ、照度センサ及びルミノシティ（光、明るさ）センサ、ならびにアイトラッカから選択された少なくとも１つのセンサを含んでいてもよい。

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。

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。

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。

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。

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。また、明るさセンサを使って、コンピュータ生成画像の表示が完全にオフに切り替えられた状態（例えば、非常に明るい状態）を検出できる。

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。

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。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。

いくつかの実施形態において、ＨＭＤは１つ又は２つの眼鏡レンズを含んでいてもよい。前記眼鏡レンズは、自然の視力での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もよく、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、累進屈折力レンズ、及びセミフィニッシュトレンズブランクから選択される。前記眼鏡レンズは、処方レンズであってもよい。

このような場合、ミラーはレンズの前面若しくは後面又は体積内に提供されてよい。有利な点として、本発明によれば、ミラーはシースルーであり、それゆえ、ミラーの調整状態に関係なく、自然の視力に実質的に影響を与えない（眼鏡レンズの光学機能に実質的に影響を与えない）。

本発明の使用と方法
本発明によれば、シースルーチューナブル回折ミラーは、
− 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
− 装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化の見えの大きさを調節するため、及び／又は
− コンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を装着者の眼の位置に調節するため、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、非球面化、像面収差等の二次的光学収差を補正するため、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、及び／又は
− 装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるため
に使用できる。

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及び視覚化のための方法を提供し、
（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）ミラー（Ｍ）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の見えの大きさを調節するため、及び／又は
− コンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を装着者の眼の位置に調節するため、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、非球面化、像面収差等の二次的光学収差を補正するため、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、及び／又は
− 装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替える
ために調整するステップと、
を含む。

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）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、任意選択により画像認識ステップを実行するステップと、
（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ミラー（Ｍ）を調整するステップと、
（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。

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。

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ミラー（Ｍ）を調整するステップ、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。

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。

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つのアイトラッカをさらに含み、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ミラー（Ｍ）を調整するステップと、
（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。

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。

いくつかの実施形態において、画像源は、画像源が視覚化の距離を調節するために使用され、その一方でミラーが視覚化の視線方向を調節するために使用されるように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、画像源（ＩＳ）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、画像源（ＩＳ）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もよい。

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ＲＢと照明ビームＩＢ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ＲＢで照明することによって実行できる。

広い意味では、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。一般に、図２、８、及び１０に示される例を参照する。

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。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２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２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。

このインデックス格子はまた、感光材料以外の材料でも実現できる。液晶は、異なるインデックス値の配向と位相を有することがよく知られている。それゆえ、デジタルホログラフィの場合に実行されるように、液晶マトリクス（アレイ）を通じてこのインデックス格子を実現することが可能である。その機能がアクティベートされ、すると、光学ディスプレイソースで読み出すことにより目に見える。

状況に応じて、及び／又はタイムラプス方式の（リアルタイムの）用途のために、次のパラメータのうちの１つ又は複数を変化させることが有意義であるかもしれない：
− ミラーのうち、画像が表示される領域に対応する、画像源のビームが反射される領域
− 焦点距離（おそらくは、装着者の眼科データを考慮する）
− 眼の方位軸に応じた視線方向を提供するための画像の反射角。
セルの特性を全体的又は局所的に（最も用途が広い）変化させることもできる。また、様々な値の焦点距離又は異なる反射角（視線方向）を持つ別々の領域（例えばＶＰ、ＶＬ）を画定することも可能である。

ホログラフィックミラーの記録
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。

これは、図８及び図１０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、使用者の眼に向かって反射される。図８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１０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。

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。

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。

パッシブ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

チューナブルミラーに使用可能な材料と構造
本発明によれば、チューナブルミラーに様々な構造を使用できる。これらの構造は、相互に組み合わせても、及び／又はパッシブ（調整不能な）ミラーと組み合わせてもよい。

チューナブルホログラフィックミラー
１つの態様において、ミラーは１つ又は複数のゾーンで形成され、ホログラムがそこに登録され、前記ホログラムは調整（例えば、ディアクティベート）可能である。これらのゾーンは、ミラーの表面全体から１つ又は複数の小さいピクセルまで様々であってもよい。ピクセル内に記録される縞の数は、ミラーの機能が有効になるような数とすべきである。例えば、１００本の縞の場合、５０マイクロメートル以上のピクセルサイズを使用してもよい。各ピクセルの機能が記録されるが、調整は可能でも不可能でもよい。前記個別の機能は設定されるが、「微視的」ホログラフィック機能の集合に対応するピクセルの組合せ（集合）を使って異なる「巨視的」機能を実現できる。これらの組合せに加えて、例えば、ゾーンが大きければ、各領域に異なる機能が記憶された（記録された）いくつかのゾーンを有することが可能であり、これらは個別に調整できるように構成されてもよい。また、複数の層を実装することにより、同じ領域上で特徴を重畳させることも可能であり、各層は別々に調整されてもよい。

１つの態様において、本発明はＰＤＬＣ（ポリマ分散型液晶）の原理に依存していてもよい。反応性モノマは、液晶相を形成する分子と混合される。混合物に光が照射されると、モノマは重合し、液晶小滴を捕捉する。露光は一般に、ＵＶ波長で行われる。層は非常に高い光拡散性を有することになり、これは、液晶がポリマ内で複数の方向に配向されるからである。その結果、ポリママトリクスと液晶ドメインとの間では、その複屈折によって屈折率の差が生じる。電界を印加すると、液晶は導電性基板に垂直に配向される。この構成では、液晶に垂直な入射光の屈折率をポリマのそれとマッチさせても（等しくしても）よく、それによってシステムは透明に見える。それゆえ、ＰＤＬＣにより、拡散系の状態と透過系の状態と間で切り替えることが可能となる。

ホログラフィ（ＨＰＤＬＣ）の場合、原理は同じであり、モノマはそれに照射されたレーザ波長で反応する。レーザは、干渉する２つのビームを提供し、生成された干渉が記録されたホログラフィックミラーに記憶される。したがって、重合したモノマが、強め合う干渉のある領域で見られる。これは、ポリマ濃度の高い領域と、液晶濃度の高いその他の領域を提供する。それゆえ、ホログラムはその屈折率の差によって形成される。その後、電界が印加されると、液晶が配向され、屈折率の差がゼロになり、それによってシステムは透明になる（図３を参照のこと：ＩＴＯｃ：ＩＴＯ導電体：インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明な導電性コーティング、ｇ：ガラス、Ｗ：白色光、Ｇ：緑色光、Ｖ：電圧、Ｆｉ（左のボックス）：電界がＨ−ＰＤＬＣに印加され、システムは透明な状態、０Ｆｉ（右のボックス）：電界は印加されず、システムはブラッグ反射状態、ｎ_ｐ：ポリマの屈折率、ｎ_ｅ，ｎ_ｏ：液晶の屈折率）。

これらのＨＰＤＬＣを製作するために使用される材料は、液晶配合物と混合されたアクリレートモノマであってもよい。液晶は、これらが高い複屈折を有し、コントラストを増大させるように選択されてもよい。液晶の誘電異方性もまた、より低い値の電界でのアクティベートが可能となるように選択されてよい。光重合開始剤は、可視範囲内で吸収スペクトルを有し、標準的なレーザ波長に応答してもよい。界面活性剤を添加して、液晶の配向を改善し、それを配向させるための有益な電界を減少させてもよい。ＨＰＤＬＣを切り替えるために使用される電圧は、材料の種類、層の厚さ（例えば、５〜２０マイクロメートル）に応じて、２０〜１５０Ｖであってもよい。屈折率の差は、Δｎ／３であってもよい。例えば、いくつかの液晶に関して、Δｎは０．２〜０．５の範囲であってもよく、例えば約０．４であってもよい。

以下に説明的な組成の例を挙げる：
主モノマとしてトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）
結合モノマとしてＮ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）
光重合開始剤としてローズベンガル（ＲＢ）
共開始剤としてＮ−フェニルグリシン（ＮＰＧ）
表面活性剤としてＳ−２７１ ＰＯＥソルビタンモノオレアート
液晶Ｅ７。

１つの態様において、ＨＰＤＬＣを「逆」モードで調合することが可能である。ポリマがオフ状態の液晶と「マッチする」場合、電圧（電界）が印加されると、液晶は配向状態となり、この配向に応じて、その屈折率がポリマのそれと異なり、それによってホログラムが表示されるかもしれない。この場合、例えばポリマ液晶（例えば、Ｍｅｒｃｋから入手可能なＲＭ ２５２）と、それに対応する屈折率を有する誘電異方性がプラスのネマティック液晶を使用できる。また、液晶相を持たないポリマを使用することもでき、この場合、誘電異方性がマイナスのネマティック液晶の使用（当初はホメオトロピック配列を持つ）。これら実施形態は、米国特許第６，１３３，９７１号明細書に記載されている。

チオレンとエポキシをアクリレートモノマの代わりに使用することもできる。高い複屈折性を有する液晶が好ましく、例えばＭｅｒｃｋのＢＬＯ３７−複屈折性＝０．２８２がある。

チューナブルＬＣＤアレイ
１つの態様において、ミラーは液晶マトリクス（アレイ）であり、これはアクティブでもパッシブでもよい。このマトリクスはＳＬＭの製作に使用されるマトリクスと同様であるが、それが必ずしもアクティブマトリクスでなくてもよい点が異なる。パッシブマトリクスは、軸又は対称中心を有する単純な機能のために使用されてもよい。アクティブマトリクスは、より多様な用途とミラー管理（制御、調整）を提供する。インデックスマトリクスのディスプレイは、透過型ＳＬＭのそれと同様である。例えば、米国特許第５，５４８，３０１号明細書、米国特許第７，７４２，２１５号明細書、米国特許第７，１５４，６５４号明細書を参照のこと。

ミラーはシースルーであるため、ＬＣアレイは透明である。見やすさを改善するために、ピクセルサイズは５マイクロメートル未満であることが好ましい。また、その他の方法、例えば規則的パターンではなくランダムパターンを使用することによってマトリクスをシースルーにすることもできる。また、ＬＣシングルセル、したがって壁で分離されているノンピクセルを使い、液晶の配向をアクティベートさせるために印加される電界を空間的に管理できる。

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９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。

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１１〜１４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。

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。

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。

図１１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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１４を参照のこと。

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。

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１２の説明的な光学配置を参照のこと。

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１３を参照のこと。

使用の構成
本発明によれば、各種のイメージングパターンが可能である：
１つの態様において、画像源ＩＳからのビームは無限遠又は所望の距離に送られる（図４左側）。ミラーＭで反射された後、アイモーションボックス（ＥＭＢ）を非常に広くすることができ、これによってバーチャル画像の視覚化が単純化される。

１つの態様において、画像源からのビームはミラーＭで反射された後に瞳孔又は眼球の回転中心（ＣＲＥ）に輻輳する（図４右側）。この場合、ＥＭＢは小さいが、画像の明るさは高い。

装着者に合わせたチューナブルミラーの調節
図４の右側の場合、ミラーは液晶アレイを含み、画像源から発せられたビームは、ミラーで反射された後に装着者の瞳孔に向かって（又は眼球の回転中心に向かって）輻輳する。この構成によって装着者は広い視野を視覚化できるが、これは、画像源の視野全体が網膜上に同時に表示されるからである。

しかしながら、眼球位置（ＣＲＥ）は装着者によって異なる。すると、チューナブルミラーの使用によって焦点調節を行うことが可能となる。

本発明によれば、ＨＭＤを３次元で「フィット」させること（装着者に合わせたＨＭＤのカスタム化）が可能であり、Ｘ及びＹ方向（ミラーのプラン内の水平／垂直軸）の設定は、例えば水平又は垂直光学プリズムと同等のものを追加するようにチューナブルミラーのプログラミング（制御）を変化させることによって調節できる。例えば、位相−ピクセルの制御可能な（プログラム可能な）マトリクスを含むチューナブルミラーの場合、水平（又は垂直）プリズムは、水平（又は垂直）軸に沿って線形に増加／減少する位相［Ｐｈａｓｅ（ｘ，ｙ）］を作ることによってシミュレートされてもよい：
Ｐｈａｓｅ（ｘ，ｙ）＝α_ｘ ^＊ｘ。

すると、プリズムの振幅を、ビームの焦点が瞳孔又はＣＲＯと同じ値のＸに位置付けられるように調節する（調整する）ことが可能である。焦点のＸ／Ｙを変えることにより、画像の視覚化の視線方向が変化するかもしれない。方向（θＸ＝０°、θＹ＝０°）に見えるバーチャル点は、プリズムを追加した後、ミラーを通して方向（θＸ＝α_ｘ、θＹ＝０°）に角度α_ｘで見えるかもしれない。すると、正しい位置（ここではＸ）とディスプレイ内の画像の形状（台形等）を考慮に入れてこの移動を補償することが可能であり、それによって、チューナブルミラーにより提供されたプリズム値に関係なく、視線方向は同じままであり、形状は「忠実」なままである。

Ｚ軸（視軸に対応：視線方向）に関して、調整可能ミラーにより生成される曲率を調節することによって焦点の位置を調節することが可能であり、曲率を増大させると、焦点はミラーに近付く（逆もまた同様である）。曲率は例えば位相プロファイルを適用することによって変更されてもよく、例えば、位相偏移（ｘ，ｙ）＝β（ｘ^２＋ｙ^２）である。このような位相プロファイルはすると、チューナブルミラーのピクセル値を判断するために使用されてもよい（上記参照のこと）。

いくつかの実施形態において、ミラーの調整はダイナミックに実行されてもよく、装着者が目を動かして領域をスキャンするとき、眼の瞳孔と焦点は整合しなくなり、表示された画像の視野が少なくとも部分的に失われる。すると、アイトラッカを使って眼球（瞳孔）の位置を追跡し、焦点をこの位置に「束縛」して、装着者が視線方向に関係なくバーチャル画像の視野を確実に得られるようにすることが可能である。このような追跡はまた、装着者の頭部に関するＨＭＤの位置の変化（鼻の上でずれる等）に合わせて画像表示をさらに調節するためにも有益でありうる。

本発明を以下の非限定的な例により説明する。

実施例１：処方データ等の装着者の眼科データの考慮
ミラーがＨＰＤＬＣを含む場合、処方は、前述のように、適当な記録ステップを使って考慮されてもよい。

ミラーが液晶マトリクスを含む場合、処方データに応じて画像データを計算することができる。焦点距離及び／又は視線方向は、処方データを考慮することによって計算されてもよく、これはまた、リアルタイムでも計算されてよい。この計算では、装着者の処方データの変化（例えば、眼科受診後）も、例えばＨＭＤプロセッサ（コントローラ）でパラメータを更新することにより考慮に入れてよい。視覚化の距離を調節するため、又は装着者の処方データを考慮に入れるために、光学ビームの曲率、チューナブルミラーで反射された後に、図２の右側の場合（正常視の装着者と無限遠への像の場合）と比較して変化されているべきである。例えば、−１Ｄの近視の装着者の場合（すなわち、画像を１ｍの距離に表示するために）、チューナブルミラーは光線の曲率を、ミラーで反射された後に−１Ｄの値だけ（正常視の場合と比較して）増大させるようにプログラムされてもよい。例えば、乱視の装着者の場合、この曲率は異なる矢状軸及び／又は接線方向軸において異なる方法で変更されてもよい。より一般的には、機能全体がチューナブルミラーにより管理されてもよい。

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７は、装着者による視覚化が可能な画像を示す。チューナブルミラー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７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。

有利な点として、本発明によれば、チューナブルミラーにより、１つ又は複数のゾーンを（例えば、逐次的に、及び／又は処方データに応じて、例えばＮＶ対ＦＶ）異なる方法で調整することが可能となる。これはまた、タイムラプス方式で実行されてもよく、例えば、ゾーン１だけをアクティベートし、その後、ゾーン２をアクティベートしながらゾーン１をディアクティベートする。

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。

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。

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。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。

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。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。

いくつかの態様において、環境のモニタリングは、シーンカメラを形状及び／又は画像認識ソフトウェアと連結することによって実行されてもよい。すると、情報（画像）の選択的な表示を提供できることになる。認識可能な物体がデータベースを介して（モニュメント、本、歩行者、等）を介して特定されると、対応する適当な情報を表示することが可能となる。この方式では、バーチャル画像を装着者の視線から切り離す。カメラにはオートフォーカスが装備されていてもよく、この場合、物体までの距離を検出し、それゆえ、画像が表示されための焦点距離がどれだけかを判断することが可能となる。

物体が本や建物のように固定されている場合、表示される画像はこの物体に「取り付ける」ことができ、それゆえ、装着者の眼の前で永久的に表示されなくてもよい（図５の上）。例えば、表示される画像が本の中の単語の定義である場合、装着者は、見上げたときに、必ずしもこの定義が視野の中に残って欲しいと思うとはかぎらないかもしれない。この場合、何通りかの可能性がある：
− 表示された画像は、その場所に（例えば、ＮＶの中のある視線方向に）とどまっていてもよい、又は
− チューナブルミラーを用いて、画像を、それがミラーの視野の中にとどまっている間は物体に重畳されたままとし（それに取り付けられたままとし）、その後、そこから出るとオフになるようにすることができる。図５の上を参照のこと。

実際の物体が移動している場合、表示された画像は、装着者がその物体を注視しているか否かにかかわらず、ＨＭＤを通じた視野の中で物体に追従してもよい。例えば、運転中に、自転車に乗っている人が認識されると、それは「タグ付け」されてもよく、それによってこれは交通の流れの中で装着者によってより簡単に特定され、追従されてもよい。この場合、標的物体が移動しており、表示（例えば、自転車に乗っている人に関する注意）がこの物体（自転車に乗っている人）に視野内で追従してもよい（図５の下：自転車に乗っている人は移動ｍに従って移動する）。チューナブルミラーにより、表示された画像（注意）は標的の物体の方向に対応する方向と角度においてのみ反映される。図５の下を参照のこと。

上記の何れの場合においても、チューナブルミラーの使用が有利であり、これは、画像源の機械的な移動を必要とせず、画像源の一部のみの選択的な使用を必要としないからである。その結果、画像源の全体の解像度をあらゆる状況で保持できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。このミラーはアクティブ（チューナブル）でもパッシブでもよい。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。

視線輻輳
視線輻輳の測定によって焦点距離を得ることができる（図６）。すると、バーチャル画像を、装着者がすでに現実世界の中で見ているものと同じ地点からそれが来ていると見えるように適合させることが可能となる。これは、有利な点として、コンピュータ生成（バーチャル）画像を視覚化することと実際の物体を視覚化することの間の調節労力を軽減させ、又は完全に回避することが可能となる。視野は、より快適となり、眼球疲労を減少させる。

視線方向は、画像を反射させるようにミラーをチューニングできる角度を提供してもよい（図６）。これによって、画像を眼球の上で正しくセンタリングされた状態で表示できる。それゆえ、チューナブルミラーにより、表示された画像の最適化された位置のために、表示された画像が各瞬間で装着者の視線を追従できる。このような技術的効果は、非チューナブル（固定）ミラーでは得られない。図６：ＧＴＣ：視線追跡カメラ、ＧＤ：視線方向、Ｉ：表示画像、ＣＶ：輻輳ゾーン。

視線追跡と光景測定（環境モニタリング）との結合及び切り離し
いくつかの実施形態において、アイトラッキング機能は環境モニタリング（シーンカメラ）から切り離されてもよい。これは、ある状況において有利となりうる。いくつかの実施形態において、これら２つの機能、すなわち、アイトラッキングと環境モニタを連結（結合）することができる。これによって、情報を得たうえでのアイトラッキングが可能となる。例えば、表示された情報（画像）の性質に応じて、遠方視野ＦＶで視線を追うことが可能であり、その一方で、近方視野ＮＶには関心を向けないようにすることができる。しかしながら、表示された画像の性質を鑑み、ＮＶについて何らかの関心を向けてもよい。この場合、表示された画像はＮＶについて、固定された箇所か、又は実世界の物体に取り付けられた、制御された注視位置のいずれかに保持されてもよい。表示された画像は、ＦＶに戻ると再び視線に追従してもよい。

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／ｃｍ^２である。参照ビームＲＢは０．５ｍＷ／ｃｍ^２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。

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−３δ、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。

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。

ビームの強度、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。

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）。

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）。

ＥＣセルと組み合わせることが可能である。

Claims (14)

1. 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）において、
   前記頭部装着型機器は、前記装着者によるコンピュータ生成画像の表示及び視覚化のために構成され、
   前記頭部装着型機器（ＨＭＤ）は、
   − 画像源（ＩＳ）と、
   − 前記装着者の片眼の正面に位置付けられるシースルーチューナブル回折ミラー（Ｍ）と、
   − 前記ミラー（Ｍ）を調整するように構成されたコントローラと、
   を含み、
   前記画像源（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）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て、前記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頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
2. 前記ミラー（Ｍ）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調整されてもよく、
   例えば、前記ミラー（Ｍ）は、
   − 前記装着者による前記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
   − 前記装着者による前記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
   − 前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化の見えの大きさを調節するため、及び／又は
   − 前記コンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を前記装着者の前記眼の位置に合わせて調節するため、及び／又は
   − 前記装着者による前記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
   − 前記装着者に屈折異常がある場合、前記装着者による前記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ため、及び／又は
   − 前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるため
   に調整されてもよい、請求項１に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
3. 前記ミラー（Ｍ）は屈折率が可変の１つ又は複数の領域を含む、
   請求項１又は２の何れか１項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
4. 前記ミラー（Ｍ）は、個別に調整可能なピクセルのアレイを含む、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
5. 前記ミラー（Ｍ）は、個別に調整可能な記録済みのホログラフィックピクセルのアレイを含み、
   任意選択により、前記アレイはポリマ分散型液晶（ＰＤＬＣ）又はホログラフィックポリマ分散型液晶（Ｈ−ＰＤＬＣ）のアレイである
   請求項１〜４の何れか１項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
6. 前記ミラー（Ｍ）は調整可能な透明の液晶アレイを含み、
   前記アレイはアクティブ又はパッシブであり、
   任意選択により、前記アレイは透過型ｐｈａｓｅ−ｏｎｌｙ空間光変調器（ＳＬＭ）である
   請求項１〜４の何れか１項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
7. − 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
   から選択される少なくとも１つのセンサをさらに含む、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
8. 前記装着者の自然の視力における屈折異常を少なくとも部分に矯正するように構成された眼鏡レンズをさらに含み、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、累進屈折力レンズ、及びセミフィニッシュトレンズブランクから選択される、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の頭部装着型機器（ＨＭＤ）。
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シースルーチューナブル回折ミラー（Ｍ）の使用において、
   前記頭部装着型機器は、画像源（ＩＳ）を含み、前記画像源（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）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て、前記装着者によるコンピュータ生成画像の視覚化が行われ、
   − 前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化の距離を調節するため、及び／又は
   − 前記装着者による前記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
   − 前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化の見えの大きさを調節するため、及び／又は
   − 前記コンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を前記装着者の眼の位置に合わせて調節するため、及び／又は
   − 前記装着者による前記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
   − 前記装着者に屈折異常がある場合、前記装着者による前記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ため、及び／又は
   − 前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるため
   の使用。
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）前記装着者に請求項１〜８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）前記ミラー（Ｍ）を、
    − 前記装着者による前記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
    − 前記装着者による前記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
    − 前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化の見えの大きさを調節するため、及び／又は
    − 前記コンピュータ生成画像の視覚化のための焦点を前記装着者の眼の位置に合わせて調節するため、及び／又は
    − 前記装着者による前記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
    − 前記装着者に屈折異常がある場合、前記装着者による前記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ため、及び／又は
    − 前記装着者による前記コンピュータ生成画像の視覚化を部分的又は完全にオフ又はオンに切り替えるため
    に調整するステップと、
    を含む方法。
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、任意選択により画像認識ステップを実行するステップと、
    （ｉｉ）前記装着者による前記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ミラー（Ｍ）を調整するステップと、
    （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。
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た少なくとも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）前記装着者による前記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ミラー（Ｍ）を調整するステップ及び／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１１の何れか１項に記載の方法。
13. 前記頭部装着型機器（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）前記装着者による前記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前記ミラー（Ｍ）を調整するステップと、
    （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１０〜１２の何れか１項に記載の方法。
14. 前記画像源（ＩＳ）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、例えば、前記装着者に屈折異常がある場合、前記画像源（ＩＳ）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前記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、
    請求項９に記載の使用又は請求項１０〜１３の何れか１項に記載の方法。