(57)【要約】  １つのビデオ・ディスプレイ・スクリーンを使用して、両眼に像を伝達するヘッド・マウント・ディスプレイが開示される。複数の方向から表示スクリーンを照明することによって、あるいは、互いに異なる偏光の光ビームで表示スクリーンを照明することによって複数の反射が生成される。これらの表示スクリーンからの反射は、分割ボリュームを小さくするために焦点合わせされ、次いで、ディスプレイ像の焦点の近傍に配置された複数の反射表面によって方向変更される。ディスプレイ用の複数のデータの流れをインターレースし、各データの流れを特定の照明方向または特定の偏光に関連づけることによって、異なる像を使用者のそれぞれの眼に送ることができる。
2007524855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの表示スクリーンから複数の独立像を生成する方法であって、
前記表示スクリーンを複数の光源で照明して複数のディスプレイ副像を生成することと、
ディスプレイ・レンズで前記ディスプレイ副像を焦点合わせすることとを含み、前記ディスプレイ副像はそれぞれ、前記ディスプレイ副像の焦点近傍の点から複数の副路の１つに沿って方向変更される、方法。
【請求項２】
各光源は、異なる方向から前記表示スクリーンを照明する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
それぞれの前記ディスプレイ副像の前記副路は、前記ディスプレイ副像を生成する前記光源の前記方向に関連する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１の光源は、第１の偏光を有する光で前記表示スクリーンを照明し、第２の光源は、第２の偏光を有する光で前記表示スクリーンを照明する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ディスプレイ副像の前記副路は、前記ディスプレイ副像を生成する前記光源の前記偏光に関連する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの前記副路に沿って実像を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
それぞれの前記副像の開口数を光学的に調節して、使用者の眼によって観察させる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
１つの表示スクリーンを使用して使用者のそれぞれの眼に異なる像を伝達する方法であって、
前記１つの表示スクリーンの複数の副像を生成することを含み、前記副像は、前記表示スクリーンの近傍のレンズによって焦点合わせされ、前記方法はさらに、
前記副像をそれぞれ、前記副像の焦点近傍の点から複数の副路の１つに方向変更することを含む、方法。
【請求項９】
前記複数の副像を生成することは、
前記表示スクリーンに複数のインターレースされたデータの流れを表示することを含み、前記データの流れはそれぞれ、前記表示スクリーンを照明する光の方向に関連づけられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１のデータの流れは、第１の方向から前記表示スクリーンを照明する第１の光源に関連づけられ、第２のデータの流れは、第２の方向から前記表示スクリーンを照明する第２の光源に関連づけられ、前記表示スクリーンは、前記第１のデータの流れが表示されるときに前記第１光源によって照明され、前記第２のデータの流れが表示されるときに前記第２の光源によって照明される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記方向変更することは、
前記副像をそれぞれ、前記レンズの焦点に焦点合わせすることと、
前記レンズの焦点の近傍にスプリッタを配置することとを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記副路はそれぞれ、使用者の特定の眼によって観察されるためのものである、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記データの流れは、前記使用者の眼によって観察されるときに３次元像を生成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
像を生成するヘッド・マウント・ディスプレイであって、
複数の方向から表示スクリーンを照明する手段を備え、表示スクリーンの複数のディスプレイ副像が生成され、前記ヘッド・マウント・ディスプレイはさらに、
前記副像を焦点合わせする手段と、
前記副像の焦点近傍の、複数の副路の１つに沿ってそれぞれの前記副像を方向変更する手段とを備える、ヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項１５】
第１の方向から前記表示スクリーンに入射する光源の光をさらに備え、前記第１の光の方向では、副像が第１焦点に焦点合わせされ、前記ヘッド・マウント・ディスプレイはさらに、
第２の方向から前記表示スクリーンに入射する光源の光を備え、前記第２の光の方向では、副像が第２焦点に焦点合わせされる、請求項１４に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項１６】
前記焦点合わせ手段と前記分割手段の間に挿入された光遮断手段をさらに備える、請求項１５に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１焦点に焦点合わせされた光を第１の副路に沿って方向変更するように位置決めされた第１の反射表面と、
前記第２焦点に焦点合わせされた光を第２の副路に沿って方向変更するように位置決めされた第２の反射表面とをさらに備える、請求項１５に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項１８】
複数のデータの流れが前記表示スクリーンに交互に表示され、各データの流れは、前記第１または前記第２の光の方向に関連づけられる、請求項１５に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項１９】
前記表示スクリーンは、第１のデータの流れが表示されるときのみ前記第１の光の方向から照明され、前記表示スクリーンは、第２のデータの流れが表示されるときのみ前記第２の光の方向から照明される、請求項１５に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項２０】
複数の像を生成するシステムであって、
複数の副像が生成されるように複数の光源によって照明される表示スクリーンと、
前記表示スクリーンの近傍に配置され、前記副像を焦点合わせするように位置決めされた光学系と、
少なくとも１つの副像の焦点の近傍に配置された少なくとも１つの方向変更器とを備え、前記方向変更器は、複数の副光路の１つに沿って前記副像を方向変更するように動作可能である、システム。
【請求項２１】
各光源は、異なる方向から前記表示スクリーンを照明する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記光学系と前記少なくとも１つの方向付け器の間に挿入された開口絞りをさらに備え、それぞれの前記副像を生成する光を選択的に、前記少なくとも１つの反射体に当たらないようにすることができる、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記表示スクリーンに交互に表示される複数のデータの流れをさらに備え、前記データの流れはそれぞれ、少なくとも１つの光源に関連づけられ、前記表示スクリーンは、前記データの流れが表示されるときに前記データの流れに関連づけられた前記光源によって照明される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
少なくとも１つの光源反射体がディスプレイ軸の周りに配置され、前記光源反射体は、前記複数の光源から前記表示スクリーンへの光の少なくとも一部を反射し、前記表示スクリーンによって反射された光の少なくとも一部を透過させる、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光源反射体は偏光ビーム・スプリッタである、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記複数の光源はディスプレイ軸の周りに配置され、前記複数の方向変更器は、前記表示スクリーンと前記光源の間に挿入された部分反射表面である、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
１つの表示スクリーンから複数の独立像を生成する方法であって、
前記表示スクリーンを複数の光ビームで照明して複数の副像を生成することを含み、少なくとも２本の前記ビームは互いに異なる偏光を有し、前記方法はさらに、
レンズで前記副像を焦点合わせすることを含み、前記副像はそれぞれ、前記副像の焦点近傍の点から独立の副路に沿って方向変更される、方法。
【請求項２８】
非対称Ｖ字ミラーにより、前記副路の１つに沿ってそれぞれの前記ディスプレイ副像が方向変更される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記レンズはガラスである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記副像の前記副路は、前記副像を生成する光の偏光によって決まる、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
１つの表示スクリーンを使用して使用者のそれぞれの眼に異なる像を伝達する方法であって、
複数のデータの流れをインターレースすることを含み、前記データの流れはそれぞれ、入射光の偏光方向に関連づけられ、前記方法はさらに、
前記インターレースされたデータの流れを表示し、前記表示スクリーンを照明することによって、前記表示スクリーンの複数の副像を生成することを含み、前記副像は、前記表示スクリーンの近傍に配置されたレンズによって焦点合わせされ、前記方法はさらに、
前記副像をそれぞれ、前記副像の焦点近傍の点から複数の副路の１つに方向変更することを含む、方法。
【請求項３２】
前記入射光は、直線偏光、円偏光、または楕円偏光である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
第１のデータの流れは、第１の方向に偏光された光に関連づけられ、第２のデータの流れは、第２の方向に偏光された光に関連づけられる、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記表示スクリーンは、前記第１のデータの流れが表示されるときに前記第１方向に偏光した光によって照明され、前記表示スクリーンは、前記第２のデータの流れが表示されるときに前記第２方向に偏光した光によって照明される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記表示スクリーンから反射する光は、前記第１のデータの流れが表示されるときに前記第１方向に偏光し、前記表示スクリーンから反射する光は、前記第２のデータの流れが表示されるときに前記第２方向に偏光する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記方向変更することは、
前記副像をそれぞれ、前記レンズの焦点に焦点合わせすることと、
前記焦点の近傍に非対称Ｖ字ミラーを配置することとを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記レンズはガラスである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
各副路は、使用者の特定の眼によって観察されるためのものである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
前記データの流れは、前記使用者の眼によって観察されるときに３次元像を生成する、請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
前記副像が伝達される前記副路は、前記副像を生成する光の前記偏光によって決まる、請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
像を生成するヘッド・マウント・ディスプレイであって、
少なくとも２つの異なる偏光の光ビームで表示スクリーンを照明する手段と、
前記光ビームを焦点合わせする手段と、
前記副像の焦点の近傍の、複数の副路の１つに沿って前記副像をそれぞれ方向変更する手段とを備える、ヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項４２】
前記表示スクリーンに入射して第１の副像を生成する第１の方向に偏光した光源からの光と、
前記表示スクリーンに入射して第２の副像を生成する第２の方向に偏光した光源からの光とをさらに備える、請求項４１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項４３】
前記第１の副像の焦点近傍の、前記表示スクリーンから反射した光を第１の副路に沿って方向変更するように位置決めされた偏光ビーム分割表面と、
前記焦点の近傍の、前記表示スクリーンから反射した光を第２の副路に沿って方向変更するように位置決めされた反射表面とをさらに備える、請求項４１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項４４】
前記第１方向に偏光した光は、前記第１副路に沿って方向変更されて使用者の第１の眼に至り、前記第２方向に偏光した光は、前記第２副路に沿って方向変更されて使用者の第２の眼に至る、請求項４３に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項４５】
前記表示スクリーンに第１および第２の前記データの流れが交互に表示され、前記表示スクリーンは、前記第１のデータの流れが表示されるときに前記第１偏光方向からの前記光によって照明され、前記表示スクリーンは、前記第２のデータの流れが表示されるときに前記第２偏光方向からの光によって照明される、請求項４３に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項４６】
１つの表示スクリーンから複数の像を生成する方法であって、
前記表示スクリーンを照明して前記表示スクリーンの像を生成することと、
レンズで前記像を焦点合わせすることと、
前記像を調節可能な偏光子に通すことと、
前記像を副像として、光の偏光に応じて複数の副路の１つに沿って方向変更することとを含む、方法。
【請求項４７】
少なくとも１つの前記副路に沿って実像を形成することをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記副像を光学的に調節して、使用者の眼によって観察させる、請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
ヘッド・マウント・ディスプレイであって、
像を生成する表示スクリーンを照明する光源と、
前記像を焦点合わせして点にするレンズと、
前記像を生成する光を偏光させるように動作可能な偏光調節ユニットと、
前記像を副像として、前記像の偏光に応じて複数の副路の１つに沿って方向変更するように動作可能な、前記焦点の近傍に位置決めされたスプリッタとを備える、ヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項５０】
前記偏光調節ユニットは、偏光回転子または偏光変調子である、請求項４９に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項５１】
前記表示スクリーンに第１および第２のデータの流れが交互に表示され、前記偏光調節ユニットは、前記第１のデータの流れが表示されるときに前記像を生成する光を第１の方向に偏光し、前記偏光調節ユニットは、前記第２のデータの流れが表示されるときに前記像を生成する光を第１の方向に偏光する、請求項４９に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項５２】
第１の方向に偏光された光を第１の副路に沿って方向変更するように位置決めされた、前記焦点の近傍の偏光ビーム分割表面と、
第２の方向に偏光された光を第２の副路に沿って方向変更するように位置決めされた、前記焦点の近傍の反射表面とをさらに備える、請求項５１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項５３】
複数の像を生成するシステムであって、
少なくとも１つの光源によって照明される表示スクリーンと、
前記表示スクリーンから反射した光を焦点合わせするレンズと、
前記少なくとも１つの光源からの光の焦点の近傍に配置されたスプリッタとを備える、システム。
【請求項５４】
複数の光源をさらに備え、このような前記光源は、互いに異なる偏光の光で前記表示スクリーンを照明する、請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】
前記表示スクリーンは複数のデータの流れを表示し、前記データの流れはそれぞれ、前記光源の１つに関連づけられ、前記表示スクリーンは、それぞれの前記光源によって、前記光源に関連づけられた前記データの流れが表示されるときのみ照明される、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
前記スプリッタは非対称Ｖ字ミラーである、請求項５３に記載のシステム。
【請求項５７】
複数の像を生成するシステムであって、
少なくとも１つの光源によって照明される表示スクリーンと、
前記表示スクリーンから反射した光を焦点合わせするレンズと、
前記少なくとも１つの光源からの光の焦点の近傍に配置されたスプリッタと、
前記レンズと前記スプリッタの間に挿入された偏光回転子とを備える、システム。
【請求項５８】
前記表示スクリーンは、第１および第２のデータの流れを表示し、前記第１のデータの流れは第１の偏光方向に関連づけられ、第２のデータの流れは第２の偏光方向に関連づけられ、前記偏光回転子は、前記第１のデータの流れが表示されるときに前記表示スクリーンから反射した前記第１の偏光方向の光を回転させ、前記第２のデータの流れが表示されるときに前記表示スクリーンから反射した前記第２偏光方向の光を回転させる、請求項５７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００３年１１月１８日出願の「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＨＥＡＤ  ＭＯＵＮＴＥＤ  ＤＩＳＰＬＡＹＳ」という名称の、同時出願、同時係属、かつ本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／７１５９１１号に関する。この開示をここに参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は、概ね、視覚的ディスプレイ（ｖｉｓｕａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）に関し、より詳細には、１つの表示スクリーンから複数の画像を生成するヘッド・マウント・システムの光学構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
ヘッド・マウント・ディスプレイ（ＨＭＤ）［Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ］は、テレビ、デジタル多用途ディスク、コンピュータ・アプリケーション、ゲーム機その他類似の応用例からの像を表示するのに使用し得るあるクラスの画像ディスプレィ・デバイス（ｉｍａｇｅ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）である。ＨＭＤは、単眼用（一方の眼で見る単一像）、両眼用（両方の眼で見る単一像）、または双眼用（それぞれの眼で見る異なる像）とし得る。さらに、一方（または両方）の眼に投影される像は、使用者によって、完全なもの、または使用者の外界視野に重ね合わされたものとして観察される。大部分のＨＭＤでは、設計は、像分解能、眼から仮想像までの距離、仮想像のサイズ（または、仮想像の角度）、仮想像の歪み、使用者の左右の瞳の間隔（眼幅（ＩＰＤ））、ジオプタ補正、像を分割し伝達することによる光の損失、消費電力、重量、及び価格などのパラメータを考慮しなければならない。理想的には、単一のＨＭＤは、様々な使用者に対してこれらのパラメータを考慮し（ａｃｃｏｕｎｔ  ｆｏｒ）、立体双眼像または単純なモノスコープ双眼像のいずれであるかにかかわらず、像を表示することができる。
【０００４】
ＨＭＤの内部ディスプレイ上の画像の分解能が８００×６００画素である場合、ＨＭＤの光学系によって生成される仮想像の許容可能なサイズは、２ｍの距離のところの仮想像の直径で約１．５ｍ（５２インチ〜５６インチ）であり、これは、約３６°の視角に相当する。人間の頭部および眼に適合させるために、ＩＰＤは４５ｍｍ〜７５ｍｍの間で可変とすべきである。近視および遠視を補償するために、少なくとも±３ジオプタの補正が必要である。
【０００５】
ＨＭＤ内で使用する微小ディスプレイを（それぞれの眼ごとに１つ使用する代わりに）１つだけにすると、デバイスの価格が劇的に下がる。典型的には、このようなユニット構成では、微小ディスプレイは使用者の眼と眼の間に位置決めされる。次いで、生成された像は分割され、拡大され、別々にそれぞれの眼に伝達される。ディスプレイが中央に装着される単一ディスプレイＨＭＤにおいてビームを分割するための設計が当技術分野で数多く知られているが、安価、軽量、小型であり、様々な像をすべて表示し得る解決策が提供されるものはない。
【０００６】
ヘッド・マウント・システムの応用例の多くは、使用者の右眼に伝達される情報と使用者の左眼に伝達される情報が異なることを必要とする。例えば、使用者に３次元像を提供するには、使用者のそれぞれの眼は、同じ像の異なる斜視像を見ることが必要である。使用者の視野にデータを投影するシステム（「ヘッド・アップ・ディスプレイ」と称することがある）などの他の応用例では、まったく関連のないデータをそれぞれの眼に伝達することが求められることがある。
【０００７】
本発明の実施形態は、１つの表示スクリーン（ｄｉｓｐｌａｙ  ｓｃｒｅｅｎ）の複数の独立像を生成することができる。これらの像は、レンズによって焦点合わせされ（ｆｏｃｕｓｓｉｎｇ）、次いで、生成された像の焦点の近くに配置されたスプリッタによって別々の副光路に沿って送られる。一実施形態では、１つの表示スクリーンは、異なる方向から照明され、それによって複数のスクリーン像が生成され、次いで、これらの像がレンズによって焦点合わせされる。次いで、これらの像は、レンズによって小さくされた分割ボリューム（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）内で複数の副像に分割されて、使用者の別々の眼に伝達される。これらの実施形態では、レンズの焦点付近に配置された２つの部分反射表面または完全反射表面から構成された対称Ｖ字ミラー・スプリッタを使用し得る。次いで、これらの像は、部分反射表面または完全反射表面によって反射され、別々の副光路に沿って使用者の個々の眼に導かれる。
【０００８】
他の実施形態では、互いに異なる偏光の光源でスクリーンを照明することによって表示スクリーンの複数の独立像を生成することができる。次いで、生成された像を、レンズの焦点の近傍に配置された偏光ビーム・スプリッタ表面および完全反射表面から構成される非対称Ｖ字ミラーによって分割することができる。各光源からの光は、異なる副光路に沿って反射する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、光源でスクリーンを照明し、ディスプレイから反射した光を偏光にし、次いで、いくつかの方向のうち１つの方向の偏光を交互に変更することによって、１つの表示スクリーンの複数の像を生成することもできる。偏光方向を交互に変更することによって、非対称Ｖ字ミラーにより副像を異なる副光路に沿って方向変更することができる。
【００１０】
ある種の実施形態では、拡散器（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を使用して、その上に表示スクリーンの像が投影されることもある。開口数の小さいトランジション・オプティクス（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｏｐｔｉｃｓ）を使用して、拡散器に実像を投影することができ、開口数の大きい接眼光学系を使用して、これらの像を使用者の眼に伝達することができる。
【００１１】
１つのスクリーンを使用して使用者のそれぞれの眼ごとに異なる像を生成するために、本発明の実施形態では、複数のデータの流れをインターレースして１つの表示スクリーンに表示し、それぞれのデータの流れを照明源の１つに関連づけることができる。次いで、関連づけられた照明源で表示スクリーンを照明しながら、インターレースされたデータの流れを表示スクリーンに表示することができる。別々の像を生成するために、表示スクリーンが特定の照明源の関連するデータの流れを表示しているときだけ、この照明源によってスクリーンを照明する。光の偏光を利用して複数の像を生成する実施形態では、それぞれのデータの流れを偏光方向に関連づけることができる。表示スクリーンがデータの流れを表示するときに、このデータの流れに関連づけられた偏光方向を利用して、このデータの流れのスクリーン像を適切な副路に沿って送ることができる。
【００１２】
本発明の様々な実施形態で使用するこれら複数の照明源は、ディスプレイ・レンズの焦点の近くに配置され、Ｖ字ミラー・スプリッタを介して光を当てることによって表示スクリーンを照明する広帯域光源とし得る。他の実施形態では、広帯域光源を擬似的に作り出すように構成された複数の狭帯域光源を使用し得る。さらに、いくつかの実施形態では、系の光軸に隣接して照明源を配置し、スプリッタとディスプレイ・レンズの間に挿入された部分反射表面を使用してこれらの照明源からの光を反射させることができる。
【００１３】
上記では、以下の本発明の詳細な説明をよりよく理解し得るように、本発明の特徴および技術的な利点をかなり広く概説した。以下、本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加の特徴および利点を説明する。ここで開示される概念および特定の実施形態は、本発明の同じ目的を達成するために改変し、また他の構造を設計する基礎として容易に用いることができることを理解されたい。このような均等構造は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明から逸脱するものではないことも理解されたい。本発明の編成および動作方法に関して本発明を特徴づけると考えられる新規な特徴は、さらなる目的および利点と合わせて、以下の説明を添付の図と併せ読むとよりよく理解されよう。ただし、各図は例示および説明のためにのみ提供されるものであり、本発明の制限を定義するためのものではないことを明確に理解されたい。
【００１４】
本発明をより完全に理解するために、次に、添付の図面とともに以下の説明を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・デバイス（ｈｅａｄｍｏｕｎｔｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）１００の上面図を示す。デバイス１００内の副像生成部（ｓｕｂ−ｉｍａｇｅ  ｃｒｅａｔｉｏｎ  ｓｅｃｔｉｏｎ）１０１は、１つの像源から複数の副像を生成する。表示スクリーン１１０は、外部照明源を使用してデータの視覚的像を表示するように動作可能な任意の適切な機器、例えば液晶表示（ＬＣＤ）スクリーンとし得る。スクリーン１１０はディスプレイ軸１１１に沿って位置し、ディスプレイ軸１１１は、図に示す実施形態では、スクリーン１１０の表面に垂直であり、使用者の顔面１７０に直交する。ディスプレイ・レンズ１１５は、光路１１２に沿って、かつ光路１１２に直交して配置され、ディスプレイ・レンズ焦点１２４を有する。ディスプレイ・レンズ焦点１２４は光路１１２上にあり、部分１０１は、ディスプレイ・レンズ焦点１２４がスプリッタ１２０内にあるように配置される。部分１０１の構成を利用する実施形態では、スプリッタ１２０は、右側部分反射表面１２１および左側部分反射表面１２２から構成される対称Ｖ字ミラーである。部分１０１は、反射表面１２１および反射表面１２２が共通の縁部を共有し、ディスプレイ軸１１１について対称に配置されるように構成される。そのため、部分１０１は、ディスプレイ１１０の２つの完全な独立像（本明細書では副像と称する）を生成し得る。各像は、独立な光路（本明細書では副路と称する）に沿って進む。
【００１６】
部分１０１には、ディスプレイ・レンズ焦点１２４を含む線上にあり、ディスプレイ軸１１１について対称に配置された右光源１２５および左光源１２６が含まれる。光源１２５および１２６からの光は、表面１２１および１２２を通過し、ディスプレイ・レンズ１１５によってコリメートされ、スクリーン１１０を照明する。図１の実施形態では、生成されたコリメート光ビームは、光軸１１１に関してわずかに斜めになる。右光源１２５によるスクリーン１１０の照明により、左眼ディスプレイ副像が生成され、レンズ１１５によって焦点合わせされて反射表面１２２に当たる。反射表面１２２は、左眼ディスプレイ副像（ｌｅｆｔ−ｅｙｅ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｓｕｂ−ｉｍａｇｅ）を方向変更して副光路１４０の下流に向ける。同様に、左光源１２６によるスクリーン１１０の照明により、右眼ディスプレイ副像（ｒｉｇｈｔ−ｅｙｅ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｓｕｂ−ｉｍａｇｅ）が生成され、レンズ１１５によって焦点合わせされて反射表面１２１に当たる。反射表面１２１は、右眼ディスプレイ副像を方向変更して副光路１３０の下流に向ける。
【００１７】
左眼副像（ｌｅｆｔ−ｅｙｅ  ｓｕｂ−ｉｍａｇｅ）は、副光路１４０をたどり、使用者の左眼１４６に導かれる。副光路１４０に沿って左眼反射体１４２が配置される。左眼反射体１４２は、左眼副光路（ｌｅｆｔ−ｅｙｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｕｂ−ｐａｔｈ）１４０を９０°方向変更して左接眼光学系１４５に至るように配置された完全反射表面である。右眼副像は、副光路１３０をたどり、使用者の右眼１３６に導かれる。副光路１３０に沿って右眼反射体１３２が配置される。右眼反射体１３２は、右眼副光路（ｒｉｇｈｔ−ｅｙｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｕｂ−ｐａｔｈ）１３０を９０°方向変更して右接眼光学系１３５に至るように配置された完全反射表面である。右接眼光学系１３５および左接眼光学系１４５は、使用者の右眼１３６によって観察される右眼副像および使用者の左眼１４６によって観察される左眼副像をそれぞれ適切に拡大するように設計された１つまたは複数のレンズから構成し得る。ある種の実施形態では、拡散器を使用することがあり、その上に実像が生成される。この場合、右側および左側の接眼光学系１３５、１４５を使用して、使用者が観察する像を拡大する。視角を大きく（例えば、３６°）するために、反射体１３２、１４２の後の、右側および左側の接眼光学系１３５、１４５の極めて近傍に実像を生成すべきである。
【００１８】
接眼光学系１３５および１４５は調節可能な単レンズであるが、他の実施形態では、右眼１３６および左眼１４６によってそれぞれ観察される右眼副像および左眼副像を適切に拡大する任意の構成を使用し得る。さらに、デバイス１００の反射体１３２、１４２をミラーとして示し、表面１２１、１２２を部分反射表面として示すが、実施形態は、ミラーまたは部分反射表面を使用して光路または副光路を方向変更することに限定されるものではない。そうではなくて、プリズム、偏光ビーム・スプリッタその他の任意の適切な構成を使用して、光路または副光路を方向変更することができる。
【００１９】
デバイス１００は、光学要素を同期して動かすことによって、異なる使用者の様々なＩＰＤに対する調節を行うこともできる。右接眼光学系（ｒｉｇｈｔ  ｅｙｅｐｉｅｃｅ  ｏｐｔｉｃｓ）１３５および左接眼光学系（ｌｅｆｔ  ｅｙｅｐｉｅｃｅ  ｏｐｔｉｃｓ）１４５は、動き１５２および１５１によってそれぞれシフトすることができ、それによってＩＰＤ  １５０ａおよびＩＰＤ  １５０ｂが得られる。部分１０１は、動き１５５によってシフトし得る。ＩＰＤ距離１５０ａがＩＰＤ  １５０ｂに変化するとき、部分１０１は同時に、動き１５５において面１７０に向かって（図１では下向きに）シフトする。ＩＰＤ  １５０ｂが１５０ａに変化するとき、部分１０１は同時に、面１７０から離れるように（図１では上向きに）シフトする。これらの同期した動きにより、デバイス１００は、反射体１２１、１２２と接眼レンズ（ｅｙｅｐｅｉｃｅ  ｌｅｎｓｅｓ）１３５、１４５の間の副路１３０および１４０に沿った長さをそれぞれ一定に保ちながら、ＩＰＤ  １５０ａと１５０ｂの範囲全体に対応するように調節することができる。デバイス１００は、左接眼光学系１４５の動き１５３および右接眼光学系１３５の動き１５４の追加の調節によってジオプタ補正を行うこともできる。
【００２０】
ディスプレイ・レンズ１１５とスプリッタ１２０の間に、２つの軸外開口絞り１８９、１９９を配置することができる。観察者の瞳の近傍に結像されるこの開口絞りは、仮想スクリーンの隅を観察するときの使用者の瞳の動きをカバーするのに必要な幅に適切に寸法設定される。観察者の瞳の広範囲な動きに対応するために、この開口のサイズは、表示スクリーン１１０の分解能が必要とする空間周波数範囲を伝達するのに必要な大きさの２〜３倍とすべきである。開口絞り１８９、１９９を均一に照明するために、左側および右側の光源１２５、１２６のサイズを拡大（非点光源と）すべきである。
【００２１】
図１のスクリーン１１０から、表示スクリーン１１０の同じ像を使用者の右眼と左眼に同時に伝達することができる。両方の光源１２５および１２６を使用して同時にスクリーン１１０を照明すると、表示スクリーン１１０の同じ副像は、副光路１３０および１４０に沿って伝播する。ただし、光源１２５および１２６が交互にスクリーン１１０を照明すれば、同じスクリーンを使用して、１組の像を使用者の左眼に送り、異なる１組の像を使用者の右眼に送ることができる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に従って構成した流れ図である。図２００をたどると、１つのスクリーンを使用して、デバイス１００などのヘッド・マウント・デバイスを使用して、使用者の右眼に伝達されるのと異なる像を左眼に伝達することができる。典型的には、図１のスクリーン１１０などのヘッド・マウント・デバイスのスクリーンは、データの流れとして伝えられるデータを表示する。図２では、図のブロック２０１で、スクリーンに表示する複数のデータの流れを準備する。例えば、１つのデータの流れは、使用者の左眼による観察用に準備し、第２のデータの流れは、使用者の右眼による観察用に準備し得る。ブロック２０２では、データの流れはそれぞれ、適切に構成されたヘッド・マウント・ディスプレイ用に存在する複数の照明源の１つに関連づけられる。例えば、図１のデバイス１００を使用して、使用者の右眼による観察用に準備されたデータの流れは、左光源１２６に関連づけることができ、使用者の左眼による観察用に準備されたデータの流れは、右光源１２５に関連づけることができるはずである。図２に戻って、ブロック２０３では、複数のデータの流れを１つのスクリーンに表示し得るようにそれらをインターレースする。ブロック２０４では、表示されるデータの流れに関連づけられた光源でスクリーンを交互に照明しながら、インターレースされた流れをスクリーンに表示する。例えば、デバイス１００を使用して、右眼１３６によって観察されるデータの流れをスクリーン１１０によって表示するとき、スクリーン１１０は左光源１２６によって照明されることになる。使用者の左眼によって観察されるデータの流れをスクリーン１１０によって表示するとき、スクリーン１１０は右光源１２５によって照明されることになる。
【００２３】
図３に、本発明の実施形態に従って、データの流れをインターレースし、光源を関連づけるところを模式的に示す。グラフの組３１０は、データの流れ３１１およびデータの流れ３１２の模式的な表現を含む。上記で説明したものなどのやり方で用いる場合、ある実施形態では、各データの流れの離散的な時間区間を交互にディスプレイに送ることによって、データの流れ３１１およびデータの流れ３１２をインターレースすることができる。例えば、時間区間３４１の間、データの流れ３１１の一部をスクリーンに送って表示する。時間区間３４２の間、データの流れ３１２の一部をスクリーンに送って表示する。グラフ３２０は、データの流れ３１１に関連づけられた光源のタイミングを示す。ある実施形態で、データの流れ３１１のある区間、例えば時間区間３４１がディスプレイに送られているとき、ヘッド・マウント・ディスプレイのスクリーンは、このデータの流れに関連づけられた光源によって照明されることになる。これを光源３２１としてグラフ３２０に示す。グラフ３３０は、データの流れ３１２に関連づけられた光源のタイミングを示す。ある実施形態で、データの流れ３１２のある区間、例えば時間区間３４２がディスプレイに送られているとき、ヘッド・マウント・ディスプレイのスクリーンは、このデータの流れに関連づけられた光源によって照明されることになる。これを光源３３１としてグラフ３３０に示す。
【００２４】
本発明の実施形態は、図２および図３に示す立体視技術に限定されるものではない。複数の信号をインターレースする任意のパターンを用いることができる。実際には、特定のパターン、データの流れの数、および光源の数は、応用例に依存することになる。例えば、多くのＬＣＤでは、色順次照明が用いられる。すなわち、赤、緑、および青の光のパルスが順次ＬＣＤ像の形で送られる。これに対応するために、いくつかの実施形態では、別々に制御可能な赤、緑、および青の供給源を利用する光源１２５および１２６を使用することがある。偏光方向が交互に変化する光で表示スクリーン１１０を照明するなど、表示スクリーン１１０の複数の像を生成する他の実施形態の別の構成では、上記手順を調整することが必要なことがある。
【００２５】
本発明の実施形態は、図１に示すものなどのヘッド・マウント・デバイスの構成に限定されるものではない。図４は、本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・デバイスの斜視図である。ヘッド・マウント・デバイス４００は、図１に関連して説明した部分１０１を含む。部分１０１は、ディスプレイ１１０のディスプレイ像を、左眼副光路１４０に沿って進む左眼副像および右眼副光路１３０に沿って進む右眼副像に分割するように動作する。デバイス４００では、左眼トランジション・オプティクス４４３は、左眼副像が左眼反射体１４２に当たる前にそれを調節するために左眼副光路１４０に沿って配置する。左眼反射体１４２は、左接眼４６０に向かって左眼副像を反射する。左接眼４６０は複合光学系で構成される。左眼副像は左眼拡散器４４４に当たり、その表面上で実像が生成される。左接眼複合光学系は、この実像から左眼１４６用の適切に拡大された虚像を生成する。
【００２６】
同様に、右眼副像は、右眼副光路１３０をたどり、右眼トランジション・オプティクス４３３に入る。右眼トランジション・オプティクス４３３は、右眼ディスプレイ副像を適切に調節して右眼反射体１３２によって反射させ、右接眼４６１に入れる。右接眼４６１は複合光学系で構成される。右眼副像は右眼拡散器４３４に当たり、実像が生成される。右眼１３６用の複合光学系によって実像から拡大された虚像が生成される。デバイス２００は、複合光学系４６０の動き２５３および複合光学系４６１の動き２５４によってジオプタ補正を行うことができる。
【００２７】
ディスプレイ・レンズ１１５とスプリッタ４２０の間に２つの軸外開口絞り４７０、４７２を配置して、トランジション・オプティクス４３３、４４３の空間周波数成分を決めることができる。その結果、図４の実施形態の開口絞りのサイズは表示分解能によって決まり、そのため、図４の実施形態では、図１のものよりも小さい開口を使用し得る。
【００２８】
デバイス４００では、別々の光学ブロックを同期して動かすことによってＩＰＤを調節することも可能である。ＩＰＤ  １５０は、動き２５１によって左接眼４６０を右にシフトし、動き２５２によって接眼４６１を左にシフトすることによって短くすることができる。図４の実施形態では、トランジション・オプティクス４４３と拡散器４４４の間の副光路１４０の長さおよび拡散器４４４と接眼４６０の間隔は一定に保つべきである。そのため、接眼４６０が動き２５１で右に動くとき、拡散器４４４および左眼反射体１４２は、レンズ４４３を含めて中央ブロック４０１が顔面から離れるように直角に動くときに固定位置に留まることになる。同様に、トランジション・オプティクス４３３と拡散器４３４の間の副光路１３０の長さおよび拡散器４３４と接眼４６１の間隔は一定に保つべきである。そのため、接眼４６１が動き２５２で左側に動くとき、拡散器４３４および右眼反射体１３２は、レンズ４４３を含めて中央ブロック４０１が動き４５１において顔面から離れるように直角に動くときに固定位置に留まることになる。
【００２９】
本発明の実施形態は開口絞り４７０を含み得る。開口絞り４７０により、光が開口４７１および４７２を通過することができる。開口４７１、４７２は、シャッタとして交互に配置することができ、次いで、これらを使用して、表示スクリーン１１０から反射する光の伝播を遮断することができるはずである。このようなシャッタを使用して、デバイス４００は、図２および図３の立体視技術に容易に適合可能なやり方で、使用者のいずれの眼に像を送るかを制御し得る。開口４７１、４７２を交互にシャッタ動作させ、このシャッタ動作を特定のデータの流れの表示に関連づけることによって、ある実施形態では、選択されたデータの流れだけをそれぞれの眼に伝達することができる。
【００３０】
図４の実施形態では、トランジション・オプティクス４３３、４４３を使用して、ディスプレイ像をほぼ等倍で拡散器４３４、４４４に送る。そのため、入射する実像の開口数は、拡散器４３４、４４４によって大きくなる。次いで、接眼４６０、４６１は、拡散器（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）４３４、４４４上に生成された実像を、拡大された虚像として眼１３６、１４６に投影する。
【００３１】
本発明の実施形態は、スプリッタ部分１０１を使用する構成に限定されるものではない。図５および図５Ａは、本発明の実施形態に従って配置されたヘッド・マウント・デバイスの全体図である。デバイス５００は、副像生成部分５０１を含む。部分１０１と同様に、部分５０１は、副光路１４０をたどる左眼ディスプレイ副像および副光路１３０をたどる右眼ディスプレイ副像を生成する。有利には、部分５０１のスクリーン１１０は、それぞれ光源光路５７６および光源光路５８６の周りの光を投影するように配置された光源５７０および光源５８０からのコリメート光によって照明される。光源５７０は、光源光路５７６に沿って、好ましくは、ディスプレイ光学系１１５の反射焦点５２４の位置に、またはその近傍に配置された青色光源５７１を含む。青色光源５７１は、日亜ＮＳＣｘ１００シリーズの発光ダイオード（ＬＥＤ）など、青色光を生成し得る任意の光源とし得る。青色光源５７１からの光は、光源光路５７６に対して適切な角度で配置され、青色光を透過させ、緑色光を反射するように選択された第１色フィルタ５７４を通過する。緑色光源５７２は、光源光路５７６に隣接して配置され、緑色光源５７２が青色光源５７１と同じ場所に置かれたかのように色フィルタ５７４から光が反射するように配置される。青色光および反射した緑色光は、光源光路５７６をたどり、光源光路５７６に対して適切な角度で配置された第２色フィルタ５７５を通過する。第２色フィルタ５７５は、青色および緑色の光を透過させるが、赤色光を反射するように選択される。赤色光源５７３は、光源光路５７６に隣接して配置され、赤色光源５７３が青色光源５７１と同じ場所に置かれたかのように第２色フィルタ５７５から光が反射するように配置される。青色光、反射した緑色光、および反射した赤色光は、光源光路５７６をたどり、光源光反射体５９０によって反射される。図に示す実施形態では、光源光反射体５９０は、ディスプレイ軸１１１の周りで、かつ光路１１２に沿って配置された偏光反射体とし得る。青、緑、および赤の合成光は偏光になり、光源光反射体５９０から反射され、ディスプレイ光学系１１５を通過する。図に示す実施形態では、ディスプレイ光学系１１５は、焦点１２４（および反射焦点５２４）を有するように選択したレンズである。ディスプレイ光学系１１５を通過した後で、青、緑、および赤の合成光は、軸１１１に対してわずかに斜めのコリメート・ビームでディスプレイ１１０を照明する。
【００３２】
光源５８０は、光源光路５８６に沿って、好ましくは、ディスプレイ光学系１１５の反射焦点５２４の位置に、またはその近傍に配置された青色光源５８１を含む。青色光源５８１は、日亜ＮＳＣｘ１００シリーズの発光ダイオード（ＬＥＤ）など、青色光を生成し得る任意の光源とし得る。青色光源５８１からの光は、光源光路５８６に対して適切な角度で配置され、青色光を透過させ、緑色光を反射するように選択された第１色フィルタ５８４を通過する。緑色光源５８２は、光源光路５８６に隣接して配置され、緑色光源５８２が青色光源５８１と同じ場所に置かれたかのように色フィルタ５８４から光が反射するように配置される。青色光および反射した緑色光は、光源光路５８６をたどり、光源光路５８６に対して適切な角度で配置された第２色フィルタ５８５を通過する。第２色フィルタ５８５は、青色および緑色の光を透過させるが、赤色光を反射するように選択される。赤色光源５８３は、光源光路５８６に隣接して配置され、赤色光源５８３が青色光源５８１と同じ場所に置かれたかのように第２色フィルタ５８５から光が反射するように配置される。青色光、反射した緑色光、および反射した赤色光は、光源光路５８６をたどり、光源光反射体５９０によって反射される。図に示す実施形態では、光源光反射体５９０は、ディスプレイ軸１１１の周りで、かつ光路１１２に沿って配置された偏光反射体とし得る。青、緑、および赤の合成光は偏光になり、光源光反射体５９０から反射され、ディスプレイ光学系１１５を通過する。図に示す実施形態では、ディスプレイ光学系１１５は、焦点１２４（および反射焦点５２４）を有するように選択したレンズである。ディスプレイ光学系１１５を通過した後で、青、緑、および赤の合成光は、軸１１１に対してわずかに斜めのコリメート・ビームでディスプレイ１１０を照明する。
【００３３】
デバイス５００の部分５０１はさらに、ディスプレイ・レンズ焦点１２４の周りで向きが決められたプリズム・スプリッタ５２０を備える。部分５０１では、プリズム・スプリッタ５２０の中心が焦点１２４と一致するように示すが、実施形態はこの配置に限定されるものではない。光源５８０および光源５７０が、反射焦点５２４よりも光路１１２の近くに配置される場合、スプリッタ５２０は、焦点１２４よりもディスプレイ１１０から離れるように配置すべきである。逆に、光源５８０および５７０が、反射焦点５２４よりも光路１１２から離れるように配置される場合、スプリッタ５２０は、焦点１２４よりもディスプレイ１１０の近くに配置すべきである。このように、本発明の実施形態は、図５のスプリッタ５２０（または図１のスプリッタ１２０、あるいは図４のスプリッタ４２０）が、ディスプレイ・レンズ１１５の焦点の近くに置かれる配置に限定されず、スプリッタ５２０は、レンズ１１５などの光学素子によって焦点合わせされるディスプレイ像によって小さくされた分割ボリュームに一致する任意の点に配置し得る。光源５７０からの光は、スクリーン１１０から反射し、ディスプレイ・レンズ１１５によって焦点合わせされるスクリーン１１０の像を形成し、右眼副像としてプリズム・スプリッタ面５２１から副光路１３０に沿って反射する。光源５８０からの光は、スクリーン１１０から反射し、スクリーン１１０の像を形成し、ディスプレイ・レンズ１１５によって焦点合わせされ、左眼副像としてプリズム・スプリッタ面５２２から副光路１４０に沿って反射する。
【００３４】
左眼副像は、副光路１４０をたどり、使用者の左眼１４６に導かれる。副光路１４０に沿って左眼反射体１４２が配置される。左眼反射体１４２は、左眼副光路１４０を９０°方向変更して左接眼光学系１４５に至るように配置された完全反射表面である。右眼副像は、副光路１３０をたどり、使用者の右眼１３６に導かれる。副光路１３０に沿って右眼反射体１３２が配置される。右眼反射体１３２は、右眼副光路１３０を９０°方向変更して右接眼光学系１３５に入るように配置された完全反射表面である。右眼光学系１３５および左眼光学系１４５は、使用者の右眼１３６によって観察される右眼副像および使用者の左眼１４６によって観察される左眼副像をそれぞれ適切に拡大するように設計された１つまたは複数のレンズとし得る。
【００３５】
接眼光学系１３５および１４５は調節可能なレンズであるが、他の実施形態では、右眼１３６および左眼１４６によってそれぞれ観察される右眼副像および左眼副像を適切に拡大する任意の構成を使用し得る。さらに、デバイス５００の反射体１４２、１３２をミラーとして示すが、実施形態は、ミラーを使用して副光路を方向変更することに限定されるものではない。そうではなくて、プリズム、部分反射表面、偏光ビーム・スプリッタその他の任意の適切な構成を使用して、副光路を方向変更することができる。
【００３６】
デバイス５００は、異なる使用者の様々なＩＰＤに対する補正を行うこともできる。デバイス５００は、左接眼光学系１４５および右接眼光学系１３５を動かし、同時に、この光学系の中央部分を顔面に直角に動かすことによって、個々の使用者のＩＰＤ  １５０を調整することができる。デバイス５００は、左接眼光学系１３５および右接眼光学系１４５を動かすことによってジオプタ補正を行うこともできる。
【００３７】
本発明の実施形態は、複数の方向から表示スクリーンを照明することによって、表示スクリーンの複数の独立像を生成することに限定されるものではない。そうではなく、１つのディスプレイから複数の像を生成する任意の方法を利用し得る。図６に、本発明の別の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・ディスプレイの一部の全体図を示す。デバイス６００は、反射焦点１２４Ｒのところに配置された光源６０８を含む。この光源の光は、偏光ビーム・スプリッタ６９０によって反射され偏光になる。光源６０８からの光は、レンズ１１５によってコリメートされ、ディスプレイ１１０によって反射され、光路１１２に沿って伝播する。光路１１０に沿って、光源６０８からの光の偏光を回転し得る偏光回転子６０９などの偏光調節ユニットが配置される。偏光回転子は、出射光の直線偏光の方向を２つ以上の方向の間で切り替えることができる。本発明の実施形態は、偏光回転子にも直線偏光の使用にも限定されるものではない。そうではなく、本発明の実施形態は、直線偏光、円偏光、楕円偏光その他の任意の形態の偏光を利用することができ、実施形態が副像を区別し得る任意の適切な偏光調節ユニットを使用し得る。スプリッタ６２０は、レンズ１１５の焦点１２４の周りに配置された非対称Ｖ字ミラー・スプリッタである。スプリッタ６２０の表面６２１は偏光ビーム・スプリッタであり、表面６２２は完全反射表面である。
【００３８】
使用者の左眼に像を伝達するために、デバイス６００は、偏光回転子６０９の状態を選択して、表面６２１によって光源６０８の光を副光路１３０に沿って反射させる。使用者の右眼に像を伝達するために、デバイス６００は、偏光回転子６０９の状態を選択して、表面６２１を貫通して光源６０８の光を透過させ、表面６２２によって副光路１４０に沿って反射させる。図６の実施形態は、図２および図３の立体視技術にも容易に適合される。表示スクリーン１１０によって表示されるデータの流れは、上記で説明したものに類似のやり方でインターレースし、偏光回転子６０９の状態に関連づけることができるはずである。
【００３９】
偏光を利用して表示スクリーンの複数の像を生成する実施形態は、図６の配置に限定されるものではない。図７に、本発明の別の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・ディスプレイの一部の全体図を示す。デバイス７００は、偏光が互いに直交した２本の同時入射ビームで表示スクリーン１１０を照明するように構成された光源７０８および７０９を含む。光源７０８は、偏光ビーム・スプリッタを通って伝播する。光源７０９は、偏光ビーム・スプリッタによって反射する。そのため、表示スクリーン１１０は、光源７０８からの１つの方向に偏光したコリメート光によって照明され、光源７０９からの第２方向に偏光したコリメート光によって照明される。表面７９０は、光源７０８、７０９からの光の偏光になんら影響を及ぼさない部分反射表面である。
【００４０】
表示スクリーン１１０から反射した後で、光源７０８、７０９からの光は、レンズ１１５によって点１２４に焦点合わせされる。スプリッタ６２０は、非対称Ｖ字ミラー・スプリッタであり、６２１は偏光ビーム・スプリッタであり、６２２はフル・ミラーである。表面６２１は、光源７０９の光を副光路１３０に沿って反射させ、光源７０８の光を透過させて表面６２２から反射させる。図７の実施形態は、図２および図３の立体視技術に容易に適合される。表示スクリーン１１０によって表示されるデータの流れは、上記で説明したものに類似のやり方でインターレースし、次いで、光源７０８または光源７０９に関連づけることができるはずである。インターレースされたデータの流れの表示に合わせて光源７０８、７０９により交互に照明することによって、異なるデータを使用者のそれぞれの眼に伝達することができる。
【００４１】
上記の実施形態は、非斜光照明を使用して説明したが、ある種のディスプレイのタイプ（例えば、デジタル光処理（ＤＬＰ）その他の微小ミラー・ディスプレイ）は、斜光ビーム照明を必要とする。このような表示スクリーンに対応するために、本発明の実施形態を、軸外位置に容易に適合させることができる。例えば、７０８、７０９を軸外位置に配置して、偏光が互いに直交した２本の同時入射斜光ビームを照明することができる。
【００４２】
本発明およびその利点を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明から逸脱することなく、本明細書に様々な変更、置換、および改変を加えることができることを理解されたい。さらに、本願の範囲は、本明細書で説明した工程、機械、製作、物質組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。この開示から容易に理解されるように、本明細書で説明した対応する実施形態と実質的に同じ機能を実施する、または実質的に同じ結果を実現する、現時点で存在する、または今後開発される工程、機械、製作、物質組成、手段、方法、またはステップを利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内にこのような工程、機械、製作、物質組成、手段、方法、またはステップを含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・デバイス１００の上面図である。
【図２】本発明の実施形態に従って構成された流れ図である。
【図３】本発明の実施形態に従って、データの流れをインターレースし、光源を関連づけるところを模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・デバイスの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・デバイスの全体図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・デバイスの全体図である。
【図６】本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・ディスプレイの一部の全体図である。
【図７】本発明の実施形態に従って構成されたヘッド・マウント・ディスプレイの一部の全体図である。
【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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【国際調査報告】
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