特許 6521621 光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置およびそれに対応する光学素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6521621

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置およびそれに対応する光学素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20190520BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20190520BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/02 Z

   H04N5/64 511A

【請求項の数】6

【外国語出願】

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-255088(P2014-255088)

(22)【出願日】2014年12月17日

(65)【公開番号】特開2015-121789(P2015-121789A)

(43)【公開日】2015年7月2日

【審査請求日】2017年11月17日

(31)【優先権主張番号】13306758.7

(32)【優先日】2013年12月18日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】501263810

【氏名又は名称】トムソン ライセンシング

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(74)【代理人】

【識別番号】100134094

【弁理士】

【氏名又は名称】倉持 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100123629

【弁理士】

【氏名又は名称】吹田 礼子

(72)【発明者】

【氏名】ブロンド，ローラン

(72)【発明者】

【氏名】ドラジツク，バルター

【審査官】 越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００５０１４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２３５１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５４２４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５１３１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２８８８４６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０５９５９７７７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２２０１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−００２１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３００７６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５１２８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００９０２８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０８３８４９９９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２７３９４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／００−２７／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置であって、
仮想画像を投影する画像プロジェクタと、
前記仮想画像の光を導くように構成された第１の光学素子と、
前記第１の光学素子と周囲光景との間に配置される第２の光学素子であって、前記第２の光学素子の前面を通って入来する光を反射する第１の反射面と、前記第２の光学素子の後面を通って入来する光を逆反射する第２の反射面とを有する前記第２の光学素子と、
前記第２の光学素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との間に形成された少なくとも１つの隙間と、
液体を供給して前記隙間を充填し、かつ前記隙間から前記液体を除去する液体供給器／除去器であって、前記液体は、前記第２の光学素子の前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を不可能にすることが可能な屈折率を有する、前記液体供給器／除去器と
を有し、
前記第２の光学素子は、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が可能になる第１の状態と、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が不可能になる第２の状態との間で切替え可能である、前記ディスプレイ装置。

【請求項2】

前記隙間は、マトリクス状に配列された複数の隙間にセグメント化されており、前記液体供給器／除去器は、各隙間に個別に前記液体を供給して充填し、かつ各隙間から個別に前記液体を除去する、請求項１に記載のディスプレイ装置。

【請求項3】

前記液体供給器／除去器は、前記仮想画像が提示される前記第１の光学素子の領域と重なる隙間には前記液体を供給せず、前記領域と重ならない隙間には前記液体を供給する、請求項２に記載のディスプレイ装置。

【請求項4】

前記液体供給器／除去器は、前記液体を収容する容器と、前記液体を前記隙間に出し入れするポンプと、前記ポンプおよび前記隙間への液体流を制御する制御装置とを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。

【請求項5】

光学素子であって、
前記光学素子の前面を通って入来する光を反射する第１の反射面と、前記光学素子の後面を通って入来する光を逆反射する第２の反射面と、前記光学素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との間に形成された少なくとも１つの隙間であり、前記光学素子の前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を不可能にすることが可能な屈折率を有する液体を供給して前記隙間を充填し、かつ前記液体を前記隙間から除去することが可能である、前記隙間とを有し、
前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が可能になる第１の状態と、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が不可能になる第２の状態との間で切替え可能である、前記光学素子。

【請求項6】

前記隙間は、マトリクス状に配列された複数の隙間にセグメント化されており、各隙間に個別に前記液体を供給して充填し、かつ各隙間から個別に前記液体を除去することが可能である、請求項５に記載の光学素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置は、光学シースルー・グラスによって網膜に投影される仮想画像を観察者に提供する。仮想画像は、グラス越しに見える周囲光景画像に重ね合される。この仮想画像は、プロジェクタによって投影して、グラス上の光学素子を介して観察者の眼に導くことができる。

【0003】

光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置を装着すると、観察者は、装置の構成要素によって多少減衰した周囲光景画像と、プロジェクタによって投影され、光学素子を介して観察者の眼に導かれる仮想画像とを、同時に見ることができる。グラス上の周囲光景画像と仮想画像との間の相対的な光パワーを管理して、これら２つの画像で十分なコントラストが得られるようにする必要がある。仮想画像は、プロジェクタの光束を調節することによって減光することができるが、周囲光景画像を減衰させる必要もあり、あるいは、何らかの構成による遮光を周囲光景画像に適用して、仮想画像のコントラストを高める必要さえもある。

【0004】

米国特許出願公開第２０１２０６８９１３（Ａ１）号には、半透明フィルタ（ｏｐａｃｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）としてＬＣＤパネルを有するレンズを含むシースルー型ヘッド・マウント・ディスプレイが開示されている。このＬＣＤパネルは、現実世界の光景の一部分を選択的にブロックして、レンズ上で現実世界の光景と組み合わせる拡張現実画像がさらにはっきり見えるようにするために使用される。透明な状態でも、このＬＣＤパネルは、半透明フィルタとして、ＬＣＤパネルの偏光によってＬＣＤパネルを通過する光の損失を引き起こすので、半透明フィルタの透過レベルを十分に改善する何らかの解決策が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

本発明の一態様によれば、光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置は、仮想画像を投影する画像プロジェクタと、仮想画像の光を導くように構成された第１の光学素子と、第１の光学素子と周囲光景との間に配置される第２の光学素子であって、第２の光学素子の前面を通って入来する光を反射する第１の反射面と、第２の光学素子の後面を通って入来する光を逆反射する第２の反射面とを有する第２の光学素子とを有する。第２の光学素子は、第１の反射面および第２の反射面における反射が可能になる第１の状態と、第１の反射面および第２の反射面における反射が不可能になる第２の状態との間で切替え可能である。

【0006】

本発明の別の態様によれば、光学素子は、その光学素子の前面を通って入来する光を反射する第１の反射面と、その光学素子の後面を通って入来する光を逆反射する第２の反射面とを有する。この光学素子は、第１の反射面および第２の反射面における反射が可能になる第１の状態と、第１の反射面および第２の反射面における反射が不可能になる第２の状態との間で切替え可能である。

【0007】

本発明の目的および利点は、特許請求の範囲に具体的に指摘する要素および組合せによって実現され、達成される。

【0008】

上記の概略的な説明、および以下の詳細な説明は、例示および説明のためのものであり、請求する本発明を制限するものではないことを理解されたい。

【0009】

本発明の上記その他の態様、特徴および利点は、以下の説明を添付の図面と関連付けて読めば明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態によるシースルー・グラス型ディスプレイ装置を示す図である。

【図2】（ａ）は「逆反射オン・モード」で動作する図１に示す光学シースルー・グラス・ディスプレイ装置を示す図であり、（ｂ）は部分Ａを拡大して示す図である。

【図3】観察者の眼の網膜で散乱された光が、逆反射器によってどのようにして網膜に戻るかについての原理を示す概略図である。

【図4】（ａ）は「逆反射オフ・モード」で動作する図１に示す光学シースルー・グラス・ディスプレイ装置を示す図であり、（ｂ）は部分Ｂを拡大して示す図である。

【図5】本発明の実施形態によるシースルー・グラス型ディスプレイ装置の構成要素を示すブロック図である。

【図6】本発明の代替実施形態によるシースルー・グラス型ディスプレイ装置の構成要素を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の説明では、本発明の実施形態の様々な態様について述べる。説明を目的として、完全な理解が得られるように、具体的な構成および詳細を記載する。ただし、本発明は、本明細書に記載する具体的な詳細を用いることなく実施することもできることも、当業者には明らかであろう。

【0012】

図１は、本発明の実施形態によるシースルー・グラス型ディスプレイ装置を示す図である。

【0013】

図１に示すように、装置１００は、前側ガラス板１２０および後側ガラス板１３０を有するガラス板ユニット１１０と、画像プロジェクタ１４０と、光学導光素子１５０と、液体供給器／除去器１６０とを含むことができる。装置１００は、眼鏡型装置とすることもできるので、２つのガラス板ユニットを互いに接続するブリッジ１７０、および観察者の両耳の上にそれぞれ延びて装置１００を適所に保持するのを助けるテンプル・アーム１８０も含む。図示を簡潔にするために、図１には、観察者の左眼１０５用の、装置１００の半分の構成要素のみを示してある。

【0014】

前側ガラス板１２０は、周囲光景側に位置する第１のガラス板１２２と、観察者の眼の側に位置する第２のガラス板１２４とを含む。第１のガラス板１２２は、その後側表面上に反射面１２２ａを有し、第２のガラス板１２４は、その前側表面上に反射面１２４ａを有する。第１のガラス板１２２の反射面１２２ａは、ガラス板１２２の前側から入来する光を反射するように構成されている。一方、第２のガラス板１２４の反射面１２４ａは、ガラス板１２４の後側から入来する光をその光と同じ方向に逆反射することができるように構成されている。反射面１２２ａおよび１２４ａは、全反射（ＴＩＲ：Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を引き起こすことができる光学素子のマトリクスとして形成することができる。例えば、コーナ・キューブ・プリズムまたはその他の任意のタイプの逆反射プリズムを、この光学素子として利用して、光景（１２２ａ）に向かう、または観察者の眼（１２４ａ）に向かう全反射（ＴＩＲ）を生じさせることができる。

【0015】

前側ガラス板１２０は、第１のガラス板１２２の後面と第２のガラス板１２４の前面との間に形成された隙間１２６をさらに有する。液体供給器／除去器１６０は、導管１６２を介してこの隙間１２６に接続される。隙間１２６は、液体供給器／除去器１６０によって供給される液体を充填することができ、隙間１２６内の液体は、やはり液体供給器／除去器１６０によって除去することができる。液体供給器／除去器１６０は、液体を収容する容器と、液体を隙間１２６に出し入れするためのポンプと、ポンプを制御する制御装置とを含むことができる。必要に応じて、板１２２は、板１２４に対して前後に移動して、板１２２と１２４の間の隙間１２６から液体を除去しやすくするように構成してもよい。

【0016】

後側ガラス板１３０は、後側ガラス板１３０の前面上に形成された半反射鏡１３２のアレイを有する。半反射鏡１３２は、光の反射／透過スペクトルの波長選択性を有することができる。開示する例では、半反射鏡１３２は、プロジェクタ１４０のＲＧＢ（赤、緑および青）光源に一致する波長帯を有する光を反射し、反射される波長を除く全ての波長を含み得る周囲光景光を透過させるように構成されている。各色（赤、緑および青）の各半反射鏡１３２を、ローテーションで繰返し配置することができる。半反射鏡１３２は、画像プロジェクタ１４０から投影され、光学導光素子１５０を介して後側ガラス板１３０に導かれる光ビームを、ガラス板１３０の後側から装置１００を観察者の眼に向かって投影するように方向付ける。また、半反射鏡１３２は、周囲光景から入来する光が半反射鏡１３２を通って観察者の眼に向かって進行するような透過性を有する。

【0017】

画像プロジェクタ１４０は、仮想画像を投影するように構成されている。例えば、画像プロジェクタ１４０は、仮想画像を投影するディスプレイ１４２と、ディスプレイ１４２を制御する制御装置と、ディスプレイ１４２から光学導光素子１５０に光を導く光学素子１４６とを含むことができる。また、画像プロジェクタ１４０は、仮想画像として投影する画像または映像を受信して格納する、受信機およびメモリを含むこともでき、これらの画像または映像は、画像または映像を格納する装置（図示せず）から有線接続または無線接続を介して受信する。ディスプレイ１４２の例示的な実施態様は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）とＬＥＤ（発光ダイオード）のＲＧＢ光源モジュールとで構成することができる。なお、その他の任意の技術を利用して、ディスプレイ１４２を構成してもよいことに留意されたい。

【0018】

画像プロジェクタ１４０によって投影された仮想画像の光ビームは、光学素子１４６および光学導光素子１５０を介して導かれた後に、後側ガラス板１３０の中に入る。この光ビームは、板１３０の両表面の間の全反射（ＴＩＲ）によって後側ガラス板１３０内を横方向に伝搬する。次いで、光ビームは、半反射鏡１３２によって、装置１００の観察者の眼１０５に方向づけられる。こうしたプロセスの結果として、観察者に対して仮想画像が提示される。なお、構成要素１４６，１５０および１３０の寸法、角度および屈折率、ならびに後側ガラス板１３０上の各半反射鏡１３２の寸法、角度および位置は、プロジェクタ１４０からの仮想画像が構成要素１４６，１５０および１３０を通って導かれた後に、ガラス１３０から観察者に向かって示されるように規定されることに留意されたい。

【0019】

装置１００は、「逆反射オン・モード」および「逆反射オフ・モード」の２つの異なる動作モードで動作させることができる。これら２つの動作モードについて、図２および図３を参照して説明する。

【0020】

図２（ａ）は、「逆反射オン・モード」で動作する図１に示す光学シースルー・グラス・ディスプレイ装置を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の部分Ａを拡大して示す図である。「逆反射オン・モード」では、前側ガラス板１２０中の隙間１２６に液体が供給されない。換言すれば、隙間１２６から液体が除去されている。従って、両ガラス板１２２および１２４の反射面１２２ａおよび１２４ａは、それぞれ入来光を反射することができるようになる。前側ガラス板１２０の前方から入来する周囲光景光２０６は、反射面１２２ａによって周囲光景の方に反射され、後側ガラス板１３０の後方から入来する光２０４は、反射面１２４ａによって、入来光と同じ方向に逆反射される。

【0021】

プロジェクタ１４０によって投影された仮想画像光２０２は、後側ガラス板１３０中を伝搬し、半反射鏡１３２によって観察者の眼１０５に向かって方向が変えられる。光２０２は、眼１０５の網膜に到達し、これにより、観察者は仮想画像を知覚することになる。一方、光２０２のうちのごく一部は、眼１０５の網膜で、後側ガラス板１３０に向かって散乱される。有利なことに、眼の網膜は可視光を効率的に吸収する光トラップ特性を有し、これにより散乱光レベルは非常に低い。散乱光は、ガラス板１３０内を伝わり、図２（ｂ）に参照番号２０４で示すように、ガラス板１３０の後方に再度逆反射される。逆反射光２０４は、眼１０５に入り、眼１０５の網膜で吸収される。このプロセスにおいて、網膜は、仮想画像光２０２のこのような散乱光を吸収する光トラップとして作用し、これにより、眼１０５の瞳に深いブラック・アスペクト（ｄｅｅｐ ｂｌａｃｋ ａｓｐｅｃｔ）を持たせる。

【0022】

上述のように、装置１００の「逆反射オン・モード」では、ガラス板１２４の反射面１２４ａによる逆反射によって観察者の眼１０５に深いブラック・アスペクトが生じる。さらに、周囲光景光２０６は、光景に向かって反射され、観察者の眼１０５には到達しない。これにより、ガラス板ユニット１１０に表示される仮想画像のコントラストが高まることになる。

【0023】

図３は、観察者の眼の網膜で散乱された光が、逆反射器によってどのようにして網膜に戻るかについての原理を示す概略図である。図３において、破線は、ごく一部が網膜で眼の外部に向かって散乱される光を表し、実線は、逆反射器によって網膜に逆反射される光を示す。

【0024】

図４（ａ）は、「逆反射オフ・モード」で動作する図１に示す光学シースルー・グラス・ディスプレイ装置を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の部分Ｂを拡大して示す図である。「逆反射オフ・モード」では、前側ガラス板１２０中の隙間１２６に、液体供給器／除去器１６０によって液体が供給されるので、隙間１２６は液体で満たされている。この液体は、両ガラス板１２２および１２４の反射面１２２ａおよび１２４ａで全反射（ＴＩＲ）が起きないようにする屈折率を有する。従って、隙間１２６が液体で満たされている前側ガラス板１２０の領域では、周囲光景光３０６は、前側ガラス板１２０を通過し、さらに後側ガラス板１３０も通過することになる。プロジェクタ１４０によって投影された仮想画像光３０２は、後側ガラス板１３０中を伝搬し、半反射鏡１３２によって観察者の眼１０５に向かって方向が変えられる。

【0025】

装置１００の「逆反射オフ・モード」では、観察者は、隙間１２６が液体で満たされた領域のガラス板１１０上で周囲光景画像に重ね合された仮想画像を知覚することになるので、ガラス板ユニット１１０に表示される仮想画像のコントラストは、「逆反射オン・モード」のコントラストと比較して低下することになる。

【0026】

なお、隙間１２６を、マトリクス・アレイ構造に配置された複数の隙間にセグメント化することもできることに留意されたい。この構成では、液体供給器／除去器１６０をそれぞれの隙間１２６に接続することができ、各隙間１２６への液体流を制御することによって、ガラス板１２０中の各隙間１２６に個別に液体を供給したり各隙間１２６から個別に液体を除去したりするように構成することができる。このような液体流制御は、例えば「Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｏｐｔｉｃｓ」、Ｇｅｏｒｇｅ Ｍ． ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓおよびＳｉｎｄｙ Ｋ．Ｙ． Ｔａｎｇ、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ、Ｈａｒｖａｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｏｐｔｏｆｌｕｉｄｉｃｓ、Ｄｅｍｅｔｒｉ ＰｓａｌｔｉｓおよびＹｅｓｈａｉａｈｕ Ｆａｉｎｍａｎ編、Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６３２９、６３２９０Ａ、（２００６年）に記載された技術を用いて実現することができる。

【0027】

上述の構成によれば、仮想画像を表示する領域以外の領域では隙間１２６に液体を供給するが、仮想画像が表示される領域では隙間１２６に液体を供給しないようにすることによって、仮想画像のコントラストを向上させた状態で、ガラス板ユニット１１０において仮想画像を周囲光景画像に重ね合せることができる。なお、仮想画像が表示されない領域または表示される仮想画像のコントラストが低下する領域の隙間１２６に選択的に液体を供給するように液体供給器／除去器１６０内の制御装置を制御することができるように、プロジェクタ１４０と液体供給器／除去器１６０とを任意の有線接続または無線接続を用いて接続して、互いに通信し、液体供給器／除去器１６０を制御するようにすることもできることに留意されたい。

【0028】

図５は、本発明の実施形態によるシースルー・グラス型ディスプレイ装置の構成要素を示すブロック図である。図５に示すように、この装置の構成要素は、有線または無線の接続５７０を介して互いに接続された画像プロジェクタ５００と液体供給器／除去器５５０とを含む。画像プロジェクタ５００は、図１を参照して上述したように、仮想画像を投影するディスプレイ５０５と、ディスプレイ５０５を制御する制御装置５１０と、ディスプレイ５０５から光学導光素子１５０（図１）に光を導く光学素子５１５と、仮想画像として投影する画像または映像を受信し、格納する受信機５２０およびメモリ５２５とを含む。また、図５に示すように、液体供給器／除去器５５０は、図１を参照して上述したように、液体を収容する容器５５５と、１つまたは複数の隙間１２６（図１）に液体を出し入れするポンプ５６０と、ポンプ５６０を制御する制御装置５６５とを含む。

【0029】

代替として、電子的に駆動される可変（ｖａｒｉａｂｌｅ）または双安定（ｂｉｓｔａｂｌｅ）な屈折率を有する固体または液体材料の「要素」と、これらの要素を個別に駆動する「透明電極」とを、それぞれマトリクス状に配列して、各要素の屈折率を個別に２つのモードの間で切り替えることができるようにすることもできる。この２つのモードは、一方が、「逆反射オフ・モード」のガラス１２２および１２４とほぼ同じ屈折率を有する高屈折率状態であり、もう一方が、「逆反射オン・モード」のガラス１２２および１２４より低い屈折率を有する低屈折率状態である。この構成では、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）を透明電極に使用することができ、例えば、液体供給器／除去器の代わりに、透明電極を電気的に駆動する制御装置を使用する。これらの要素は、「逆反射オン・モード」において仮想画像のコントラストを向上させた状態でガラス板ユニット１１０上に仮想画像を周囲光景画像に重ね合せることができるように、それぞれの屈折率を２つの状態の間で切り替えるように大域的または局所的に駆動することができる。

【0030】

図６は、本発明の代替実施形態によるシースルー・グラス型ディスプレイ装置の構成要素を示すブロック図である。図６に示すように、この装置の構成要素は、ディスプレイ６０５、制御装置６１０、光学素子６１５、受信機６２０およびメモリ６２５を有するプロジェクタ６００を含む。これらの要素は、図５に示すプロジェクタ５００の要素と同じ要素であるため、これらの要素の詳細な説明は省略する。この装置の構成要素は、さらに、前側ガラス板１２０（図１）にそれぞれマトリクス状に配列された、または埋め込まれた、電子的に駆動される可変または双安定な屈折率を有する固体または液体材料の要素６５０と、これらの要素６５０を個別に駆動する透明電極６５５とを含む。また、この装置の構成要素は、透明電極６５５を電気的に駆動する制御装置６６０をさらに含み、この制御装置６６０は、有線または無線の接続６６５によってプロジェクタ６００に接続される。

【0031】

図１に示す実施形態に対する別の代替実施形態では、板１２２は、２つの位置の間で板１２４に対して前後に移動するように構成することができる。第１の位置は、反射面１２２ａと１２４ａが互いに離間する位置であり、第２の位置は、これらの反射面が互いに接触する位置である。反射面１２２ａおよび１２４ａが互いに離間している第１の位置では、これらの反射面で反射を起こすことができるが、これらの反射面が互いに接触して両反射面上のＴＩＲ効果を打ち消す第２の位置では、反射面で反射は起きない。反射面１２２ａおよび１２４ａの間の隙間に供給される液体は、この実施形態では省略することができる。

【0032】

互いに接触している反射面１２２ａおよび１２４ａが離間し始めるとき、反射面１２２ａおよび１２４ａは、表面間で発生する分子付着によって引き離しにくいことがある。このような付着を回避するために、例えば、表面１２２ａおよび１２４ａの間に１μｍ未満の微細構造を挿入して、付着は防止するがエバネッセント波によるＴＩＲの可能性を残す隙間を形成することができる。板１２２を板１２４に押しつけて、表面上のＴＩＲが打ち消される程度まで表面１２２ａおよび１２４ａが互いに接触できるようにすることによって、反射面１２２ａおよび１２４ａで反射が起きないようにすることができる。

【0033】

上述のように、図示を簡潔にするために、図１には、観察者の左眼用の装置１００の構成要素の半分しか示していない。ただし、装置１００は、図１に示す構成要素と同じ観察者の右眼用の構成要素を対称的に含むことができ、この場合、観察者の両眼に仮想画像を提供することになることに留意されたい。あるいは、装置１００は、観察者の右眼用としては、単一の単純なガラス板と、そのガラス板に接続されたテンプルとしか含まない、またはガラス板のない空フレームと、そのフレームに接続されたテンプルとしか含まないこともあり、この場合は、観察者の片眼にしか仮想画像を提供しないが、特定の用途では、これで問題ない。

【0034】

さらに、本発明の一実施形態では、ガラス板ユニット１１０は、半反射鏡１３２の代わりに、そのうちの少なくとも２つの間に隙間が存在するように位置決めされた反射鏡を含むことができる。本発明の別の実施形態では、半反射鏡１３２は、そのうちの少なくとも２つの間に隙間が存在するように互いに離間させることもできる。このような隙間によって、外部光を通すことができる。

【0035】

本明細書に記載する全ての例および条件に関する表現は、本発明と、当技術分野をさらに進歩させるために発明者が与える概念とを、読者が理解するのを助けるという教育的な目的を有するものであって、本発明がこれらの具体的に列挙した例および条件に限定されるわけではないものと解釈されたい。また、本明細書におけるこれらの例の構成は、本発明の優劣を示すこととは無関係である。
上記の実施形態に加えて、以下の付記を開示する。
（付記１）
光学シースルー・グラス型ディスプレイ装置であって、
仮想画像を投影する画像プロジェクタと、
前記仮想画像の光を導くように構成された第１の光学素子と、
前記第１の光学素子と周囲光景との間に配置される第２の光学素子であって、前記第２の光学素子の前面を通って入来する光を反射する第１の反射面と、前記第２の光学素子の後面を通って入来する光を逆反射する第２の反射面とを有する前記第２の光学素子と、
を有し、
前記第２の光学素子は、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が可能になる第１の状態と、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が不可能になる第２の状態との間で切替え可能である、前記ディスプレイ装置。
（付記２）
前記第２の光学素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との間に形成された少なくとも１つの隙間と、
液体を供給して前記隙間を充填し、かつ前記隙間から前記液体を除去する液体供給器／除去器であって、前記液体は、前記第２の光学素子の前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を不可能にすることが可能な屈折率を有する、前記液体供給器／除去器と、
をさらに有する、付記１に記載のディスプレイ装置。
（付記３）
前記隙間は、マトリクス状に配列された複数の隙間にセグメント化されており、前記液体供給器／除去器は、各隙間に個別に前記液体を供給して充填し、かつ各隙間から個別に前記液体を除去する、付記２に記載のディスプレイ装置。
（付記４）
前記液体供給器／除去器は、前記仮想画像が提示される前記第１の光学素子の領域と重なる隙間には前記液体を供給せず、前記領域と重ならない隙間には前記液体を供給する、付記３に記載のディスプレイ装置。
（付記５）
前記液体供給器／除去器は、前記液体を収容する容器と、前記液体を前記隙間に出し入れするポンプと、前記ポンプおよび前記隙間への液体流を制御する制御装置とを有する、付記２から４のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。
（付記６）
前記第２の光学素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との間にマトリクス状に配列された屈折率可変要素と、
前記要素を個別に駆動する、前記第２の光学素子上に形成された電極と、
前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を可能にする低屈折率状態と、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を不可能にする高屈折率状態との間で各要素の屈折率が個別に切り替えられるように、前記屈折率可変要素を個別に駆動するように前記電極を制御する制御装置と、
をさらに有する、付記１に記載のディスプレイ装置。
（付記７）
前記仮想画像が提示される前記第１の光学素子の領域と重なる前記屈折率可変要素が前記低屈折率状態に切り替えられ、前記領域と重ならない前記屈折率可変要素が前記高屈折率状態に切り替えられる、付記６に記載のディスプレイ装置。
（付記８）
光学素子であって、
前記光学素子の前面を通って入来する光を反射する第１の反射面と、前記光学素子の後面を通って入来する光を逆反射する第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が可能になる第１の状態と、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射が不可能になる第２の状態との間で切替え可能である、前記光学素子。
（付記９）
前記光学素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との間に形成された少なくとも１つの隙間をさらに有し、前記光学素子の前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を不可能にすることが可能な屈折率を有する液体を供給して前記隙間を充填し、かつ前記液体を前記隙間から除去することが可能である、付記８に記載の光学素子。
（付記１０）
前記隙間は、マトリクス状に配列された複数の隙間にセグメント化されており、各隙間に個別に前記液体を供給して充填し、かつ各隙間から個別に前記液体を除去することが可能である、付記９に記載の光学素子。
（付記１１）
前記光学素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との間にマトリクス状に配列された屈折率可変要素と、
前記要素を個別に駆動する、前記光学素子上に形成された電極と、をさらに有し、
前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を可能にする低屈折率状態と、前記第１の反射面および前記第２の反射面における反射を不可能にする高屈折率状態との間で各要素の屈折率が個別に切り替えられるように、前記屈折率可変要素が前記電極によって個別に駆動される、付記８に記載の光学素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】