(57)【要約】  画像を目に伝達するための双眼装置が提供される。双眼装置は一方の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と、他方の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、第１および第２の非対称視野が各個々の非対称視野より広い複合視野に対して相互に補完的である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野を画定する複数の角度で光学装置に衝突する光を伝達するための光学装置であって、該光学装置は少なくとも１つの入力光学素子および複数の出力光学素子を具設した光透過性基材を含み、前記少なくとも１つの入力光学素子は、視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が前記光透過性基材内で異なる方向に伝搬するように、光を前記光透過性基材内に回折させるように設計かつ構築され、前記複数の出力光学素子は、前記光透過性基材から前記光の異なる部分を相補的に回折し、それによって視野を実質的に維持するように設計かつ構築されて成る、光学装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの入力光学素子および前記複数の出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の出力光学素子は、視野の第１部分を回折する第１出力光学素子と、視野の第２部分を回折する第２出力光学素子とを含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、視野の前記第一部分と前記第二部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、前記所定の重なり部分の各光線が装置内で二叉に分岐し、２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材を出射するように設計かつ構築される請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
光はスペクトルを画定する複数の波長を有し、さらに前記スペクトルの異なる部分は、前記複数の出力光学素子によって前記光透過性基材から相補的に回折される請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
光は複数の波長依存視野にそれぞれ対応する複数の波長を有し、さらに、前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、および前記複数の出力光学素子は、前記複数の波長依存視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の出力光学素子は第１出力光学素子および第２出力光学素子を含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記スペクトルは第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が、前記第１および前記第２出力光学素子の少なくとも１つによって前記光透過性基材から回折される請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、前記スペクトルの前記第１部分が前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、かつ前記スペクトルの前記第２部分が前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折されるように設計かつ構築される請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、前記スペクトルの前記第１部分が前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、かつ前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、前記スペクトルの前記第１部分が前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折されるように設計かつ構築される請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、視野の前記第一部分と前記第二部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
前記光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記光透過性基材内の光の前記伝搬は、所定の最大回折角によって特徴付けられる内部全反射を介して行なわれる請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記所定の最大回折角は、前記光透過性基材に垂直な方向に対し約８０度に等しい請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記所定の最大回折角は、所定の距離内で少なくとも１回の反射が可能となるように選択される請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記所定の距離は約３０ｍｍないし約８０ｍｍである請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
λＢは約４００ないし約５００ｎｍである請求項２１に記載の装置。
【請求項３０】
λＲは約６００ないし約７００ｎｍである請求項２１に記載の装置。
【請求項３１】
前記光透過性基材の厚さは約０．１ｍｍないし約５ｍｍである請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
前記光透過性基材の厚さは、前記複数の波長の同時伝搬が可能となるように選択される請求項１１に記載の装置。
【請求項３３】
前記光透過性基材の厚さは１０λＲより大きい請求項２１に記載の装置。
【請求項３４】
前記光透過性基材はガラスおよび透明ポリマーから成る群から選択される請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記線形回折格子は反射型線形回折格子および透過型線形回折格子からなる群から選択される請求項２に記載の装置。
【請求項３６】
前記線形回折格子はホログラフィ、コンピュータ生成マスク、リソグラフィ、エンボシング、成形、エッチング、および直接描画から成る群から選択される手順によって記録される請求項２に記載の装置。
【請求項３７】
視野は少なくとも２０度を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３８】
視野は少なくとも３０度を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３９】
視野は少なくとも４０度を有する請求項１に記載の装置。
【請求項４０】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置であって、
光透過性基材に形成され、かつ画像を前記光透過性基材に回折させることのできる入力光学素子と、
前記光透過性基材に形成され、かつ画像の第１部分を前記光透過性基材から第１の目に回折させることのできる第１出力光学素子と、
前記光透過性基材に形成され、かつ画像の第２部分を前記光透過性基材から第２の目に回折させることのできる第２出力光学素子と
を含む双眼装置。
【請求項４１】
前記入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、画像の前記第１部分と前記第２部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、前記所定の重なり部分から放射または反射される各光線が装置内で二叉に分岐し、２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材を出射して、それぞれ第１および第２の目内に伝搬するように設計かつ構築される請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項４０に記載の装置。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項４４に記載の装置。
【請求項４８】
画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が前記第１および前記第２出力光学素子の少なくとも１つによって前記光透過性基材から回折されることを特徴とする多色画像である請求項４０に記載の装置。
【請求項４９】
画像の前記第１部分の前記スペクトルの前記第１部分は、前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、画像の前記第２部分の前記スペクトルの前記第１部分は、前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折される請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
画像の前記第１部分の前記スペクトルの前記第１部分は、前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、画像の前記第１部分の前記スペクトルの前記第２部分は、前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折される請求項４８に記載の装置。
【請求項５１】
画像は画像の複数の波長依存部分にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに、前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、および前記複数の出力光学素子は、画像の前記複数の波長依存部分の間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項４０に記載の装置。
【請求項５２】
前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項４８に記載の装置。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、画像の前記第一部分と前記第二部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項５２に記載の装置。
【請求項５７】
前記光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項４０に記載の装置。
【請求項５８】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項５８に記載の装置。
【請求項６１】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項５７に記載の装置。
【請求項６２】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項５７に記載の装置。
【請求項６３】
λＢは約４００ないし約５００ｎｍである請求項５６に記載の装置。
【請求項６４】
λＲは約６００ないし約７００ｎｍである請求項５６に記載の装置。
【請求項６５】
前記光透過性基材の厚さは約０．１ｍｍないし約５ｍｍである請求項４０に記載の装置。
【請求項６６】
前記光透過性基材の厚さは、前記複数の波長の同時伝搬が可能となるように選択される請求項４８に記載の装置。
【請求項６７】
前記光透過性基材の厚さは１０λＲより大きい請求項５６に記載の装置。
【請求項６８】
前記光透過性基材はガラスおよび透明ポリマーから成る群から選択される請求項４０に記載の装置。
【請求項６９】
前記線形回折格子は反射型線形回折格子および透過型線形回折格子からなる群から選択される請求項４１に記載の装置。
【請求項７０】
前記線形回折格子はホログラフィ、コンピュータ生成マスク、リソグラフィ、エンボシング、成形、エッチング、および直接描画から成る群から選択される手順によって記録される請求項４０に記載の装置。
【請求項７１】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置であって、第１の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と、第２の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、前記第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、双眼装置。
【請求項７２】
前記第１および前記第２単眼装置の各々は、前記第１および前記第２単眼装置が光透過性基材および入力光学素子を共有するように、光透過性基材、入力光学素子、および出力光学素子によって画定される請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記第１の非対称視野と前記第２の非対称視野との間に所定の重なり部分がもたらされるように設計かつ構築される請求項７１に記載の装置。
【請求項７４】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記所定の重なり部分の各光線が双眼装置内で二叉に分岐し、それぞれ第１および第２の目に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記第１および前記第２単眼装置を通して出射するように設計かつ構築される請求項７３に記載の装置。
【請求項７５】
画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の少なくとも１つが各目に提供されるように設計かつ構築される請求項７１に記載の装置。
【請求項７６】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、かつ第２の目に前記スペクトルの前記第２部分が提供されるように設計かつ構築される請求項７５に記載の装置。
【請求項７７】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合、第２の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供されるように設計かつ構築される請求項７５に記載の装置。
【請求項７８】
画像は、各々が波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項７１に記載の装置。
【請求項７９】
前記光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項７１に記載の装置。
【請求項８０】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項７９に記載の装置。
【請求項８１】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項８０に記載の装置。
【請求項８２】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項８０に記載の装置。
【請求項８３】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項７９に記載の装置。
【請求項８４】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項７９に記載の装置。
【請求項８５】
前記複合視野は対称的である請求項７１に記載の装置。
【請求項８６】
前記複合視野は非対称的である請求項７１に記載の装置。
【請求項８７】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項７１に記載の装置。
【請求項８８】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項７１に記載の装置。
【請求項８９】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項７１に記載の装置。
【請求項９０】
視野を画定する複数の角度で光透過性基材に衝突する光を伝達する方法であって、
（ａ）視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が光透過性基材内を異なる方向に伝搬するように、光を光透過性基材内に回折させるステップ、および
（ｂ）視野が実質的に維持されるように、前記光の異なる部分を光透過性基材から相補的に回折させるステップ、
を含む方法。
【請求項９１】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）は各々独立して線形回折格子によって達成される請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）は、視野の前記第１と前記第２部分の間の所定の重なり部分がもたらされるように実行される請求項９０に記載の方法。
【請求項９３】
前記ステップ（ａ）は前記所定の重なり部分にある各光線を二叉分岐光線に分岐させることを含み、前記ステップ（ｂ）は前記二叉分岐光線を２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材から回折させることを含む請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項９１に記載の方法。
【請求項９５】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項９１に記載の方法。
【請求項９６】
光は複数の波長依存視野にそれぞれ対応する複数の波長を有し、さらに前記ステップ（ａ）および（ｂ）は、前記複数の波長依存視野間の重なり部分を最大化するように実行される請求項９０に記載の方法。
【請求項９７】
光は第１部分および第２部分を有するスペクトルを画定する複数の波長を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が少なくとも１つの線形回折格子によって前記光透過性基材から回折される請求項９１に記載の方法。
【請求項９８】
前記ステップ（ｂ）は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の両方が第１の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、前記スペクトルの前記第１部分を第１線形回折格子によって回折し、前記スペクトルの前記第２部分を第２線形回折格子によって回折することを含む請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記ステップ（ｂ）は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、前記スペクトルの前記第１部分を第１線形回折格子によって回折し、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、前記スペクトルの前記第１部分を第２線形回折格子によって回折することを含む請求項９７に記載の方法。
【請求項１００】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項９７に記載の方法。
【請求項１０１】
光によって構成される画像を、画像生成装置を用いて生成することをさらに含む請求項９７に記載の方法。
【請求項１０２】
コリメータを用いて前記光を視準することをさらに含む請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０５】
視野は少なくとも２０度を有する請求項９０に記載の方法。
【請求項１０６】
視野は少なくとも３０度を有する請求項９０に記載の方法。
【請求項１０７】
視野は少なくとも４０度を有する請求項９０に記載の方法。
【請求項１０８】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達する方法であって、
（ａ）画像を光透過性基材内に回折させるステップ、
（ｂ）画像の第１部分を前記光透過性基材から第１の目に回折させるステップ、および
（ｃ）画像の第２部分を前記光透過性基材から第２の目に回折させるステップ、
を含む方法。
【請求項１０９】
前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は各々独立して線形回折格子によって達成される請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は、画像の前記第１と前記第２部分の間の所定の重なり部分を提供するように実行される請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
前記ステップ（ａ）は、前記所定の重なり部分から放射または反射された各光線を二叉分岐光線に分岐させることを含み、前記ステップ（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、前記二叉分岐光線を第１および第２の目内に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材から回折させることを含む請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１２】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１３】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１４】
画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が前記光透過性基材から少なくとも１つの目に回折されることを特徴とする多色画像である請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１５】
前記ステップ（ｂ）は前記スペクトルの前記第１部分を第１の目に回折させることを含み、前記ステップ（ｃ）は前記スペクトルの前記第１部分を第２の目に回折させることを含む請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１６】
前記ステップ（ｂ）はさらに、前記スペクトルの前記第２部分を第２の目に回折させることを含む請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
画像は画像の複数の波長依存部分にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は画像の前記複数の波長依存部分間の重なり部分を最大化するように実行される請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１８】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１９】
画像生成装置を用いて画像を生成することをさらに含む請求項１０８に記載の方法。
【請求項１２０】
コリメータを用いて画像を構成する光を視準することをさらに含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項１２１に記載の方法。
【請求項１２３】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項１２１に記載の方法。
【請求項１２４】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２５】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２６】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達する方法であって、
（ａ）第１の非対称視野を第１の目に伝達するステップ、および
（ｂ）第２の非対称視野を第２の目に伝達するステップを含み、
前記第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、方法。
【請求項１２７】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）は各々独立して線形回折格子によって達成される請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
ステップ（ａ）および（ｂ）は、前記第１と前記第２の非対称視野の間に所定の重なり部分がもたらされるように実行される請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２９】
前記所定の重なり部分にある各光線を二叉分岐光線に分岐させることをさらに含み、前記ステップ（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ前記二叉分岐光線を２つの実質的に平行な光線の形で第１および第２の目に伝達することを含む請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３０】
画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が少なくとも１つの目に伝達されることを特徴とする多色画像である請求項１０９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記ステップ（ａ）は前記スペクトルの前記第１部分を第１の目に伝達することを含み、前記ステップ（ｂ）は前記スペクトルの前記第１部分を第２の目に回折させることを含む請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
前記ステップ（ａ）は、前記スペクトルの前記第２部分を第２の目に伝達することをさらに含む請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
画像は各々波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記ステップ（ａ）および（ｂ）は少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように実行される請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３４】
画像生成装置を用いて画像を生成することをさらに含む請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３５】
コリメータを用いて画像を構成する光を視準することをさらに含む請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３７】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項１３６に記載の方法。
【請求項１３８】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項１３６に記載の方法。
【請求項１３９】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４０】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４１】
前記複合視野は対称的である請求項１２６に記載の方法。
【請求項１４２】
前記複合視野は非対称的である請求項１２６に記載の方法。
【請求項１４３】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項１２６に記載の方法。
【請求項１４４】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項１２６に記載の方法。
【請求項１４５】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項１２６に記載の方法。
【請求項１４６】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置と、前記双眼装置に前記画像を提供するための画像生成装置とを含む、ユーザに画像を提供するためのシステムであって、
前記双眼装置が、第１の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と、第２の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、前記第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、システム。
【請求項１４７】
前記画像生成装置はアナログ画像生成装置である請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１４８】
前記アナログ画像生成装置は、光源と、ミニチュアスライド、反射性マイクロフィルム、透明マイクロフィルム、およびホログラムから成る群から選択される少なくとも１つの画像担持体とを含む請求項１４７に記載のシステム。
【請求項１４９】
前記アナログ画像生成装置はミニチュア陰極線管を含む請求項１４７に記載のシステム。
【請求項１５０】
前記画像生成装置はデジタル画像生成装置である請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１５１】
前記デジタル画像生成装置は、反射型ミニチュア液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ、デジタルライトプロセッサユニット、透過型ミニチュア液晶ディスプレイ、およびプラズマディスプレイから成る群から選択される少なくとも１つのミニチュアディスプレイを含む請求項１５０に記載のシステム。
【請求項１５２】
前記デジタル画像生成装置は光源をさらに含む請求項１５１に記載のシステム。
【請求項１５３】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラをさらに含む請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１５４】
データソースに接続可能であり、データソースから画像データのストリームを受け取りかつ前記画像データのストリームを前記画像生成装置に入力するように構成された、データソースインタフェースをさらに含む請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１５５】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラをさらに含む請求項１５４に記載のシステム。
【請求項１５６】
前記コントローラは、活性化信号および非活性化信号を前記データソースに伝送するように動作可能である請求項１５５に記載のシステム。
【請求項１５７】
前記コントローラは前記データソースの動作モードを選択するように動作可能である請求項１５５に記載のシステム。
【請求項１５８】
前記データソースをさらに含む請求項１５４に記載のシステム。
【請求項１５９】
前記画像データのストリームは、ビデオおよびグラフィックスから成る群から選択される少なくとも１つのデータ型を含む請求項１５８に記載のシステム。
【請求項１６０】
音声ユニットをさらに含み、前記データソースは前記音声ユニットに音声データを伝送するように構成される請求項１５９に記載のシステム。
【請求項１６１】
前記データソースは、テレビジョン装置、携帯テレビジョン装置、衛星受信機、ビデオカセットレコーダ、デジタル多用途ディスク、デジタル動画再生装置、デジタルカメラ、ビデオグラフィックアレイカード、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話機、超音波撮像装置、デジタルＸ線装置、および磁気共鳴撮像装置から成る群から選択される請求項１５８に記載のシステム。
【請求項１６２】
前記画像データは符号化され、さらにシステムは、前記画像データを前記画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号するための復号器を含む請求項１５８に記載のシステム。
【請求項１６３】
前記画像データは圧縮され、さらにシステムは、前記画像データを圧縮解除するための圧縮解除ユニットを含む請求項１５８に記載のシステム。
【請求項１６４】
前記画像データのストリームを送信するための無線通信送信機をさらに含み、前記データソースインタフェースは、前記無線通信送信機から前記画像データのストリームを受信するように構成された無線通信受信機を備える請求項１５８に記載のシステム。
【請求項１６５】
前記双眼装置に接続されるウェアラブル装置をさらに含む請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１６６】
前記双眼装置と一体化されるか、または前記双眼装置に装着された視力矯正装置をさらに含む請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１６７】
前記第１および前記第２単眼装置の各々は、前記第１および前記第２単眼装置が光透過性基材および入力光学素子を共有するように、光透過性基材、入力光学素子、および出力光学素子によって画定される請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１６８】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記第１の非対称視野と前記第２の非対称視野との間に所定の重なり部分がもたらされるように設計かつ構築される請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１６９】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記所定の重なり部分の各光線が双眼装置内で二叉に分岐し、それぞれ第１および第２の目に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記第１および前記第２単眼装置を通して出射するように設計かつ構築される請求項１６８に記載のシステム。
【請求項１７０】
画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の少なくとも１つが各目に提供されるように設計かつ構築される請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１７１】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、かつ第２の目に前記スペクトルの前記第２部分が提供されるように設計かつ構築される請求項１７０に記載のシステム。
【請求項１７２】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第２の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供されるように設計かつ構築される請求項１７０に記載のシステム。
【請求項１７３】
画像は、各々が波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１７４】
前記画像生成装置によって放射されるか又は前記画像生成装置を通して伝搬される光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１７５】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１７４に記載のシステム。
【請求項１７６】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項１７５に記載のシステム。
【請求項１７７】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項１７５に記載のシステム。
【請求項１７８】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項１７４に記載のシステム。
【請求項１７９】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１７４に記載のシステム。
【請求項１８０】
前記複合視野は対称的である請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１８１】
前記複合視野は非対称的である請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１８２】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１８３】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１８４】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１８５】
画像データのストリームを提供するための通信装置と、
前記画像データのストリームを受信してそこから画像を生成するための画像生成装置と、
ユーザの第１の目および第２の目に前記画像を伝達するための双眼装置と
を含む通信キットであって、
前記双眼装置が第１の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と第２の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、前記第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、通信キット。
【請求項１８６】
携帯可能である請求項１８５に記載のキット。
【請求項１８７】
前記通信装置は、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント、および携帯型コンピュータから成る群から選択される請求項１８６に記載のキット。
【請求項１８８】
前記画像生成装置はアナログ画像生成装置である請求項１８５に記載のキット。
【請求項１８９】
前記アナログ画像生成装置はミニチュア陰極線管である請求項１８８に記載のキット。
【請求項１９０】
前記画像生成装置はデジタル画像生成装置である請求項１８５に記載のキット。
【請求項１９１】
前記デジタル画像生成装置は、反射型ミニチュア液晶ディスプレイ、透過型ミニチュア液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ、デジタルライトプロセッサユニット、およびプラズマディスプレイから成る群から選択される少なくとも１つのミニチュアディスプレイを含む請求項１９０に記載のキット。
【請求項１９２】
前記デジタル画像生成装置は光源をさらに含む請求項１９１に記載のキット。
【請求項１９３】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラをさらに含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項１９４】
前記コントローラは活性化信号および非活性化信号を前記通信装置に伝送するように動作可能である請求項１９３に記載のキット。
【請求項１９５】
前記コントローラは前記通信装置の動作モードを選択するように動作可能である請求項１９３に記載のキット。
【請求項１９６】
前記画像データのストリームは、ビデオおよびグラフィックスから成る群から選択される少なくとも１つのデータ型を含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項１９７】
音声ユニットをさらに含み、前記通信装置は前記音声ユニットに音声データを伝送するように構成される請求項１９６に記載のキット。
【請求項１９８】
前記画像データは符号化され、さらにキットは、前記画像データを前記画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号するための復号器を含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項１９９】
前記画像データは圧縮され、さらにキットは前記画像データを圧縮解除するための圧縮解除ユニットを含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項２００】
前記通信装置から前記画像データのストリームを送信するための無線通信送信機と、前記画像データのストリームを受信するための無線通信受信機とをさらに含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項２０１】
前記双眼装置に接続されるウェアラブル装置をさらに含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項２０２】
前記双眼装置と一体化されるか、またはそれに装着された視力矯正装置をさらに含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項２０３】
前記第１および前記第２単眼装置の各々は、前記第１および前記第２単眼装置が光透過性基材および入力光学素子を共有するように、光透過性基材、入力光学素子、および出力光学素子によって画定される請求項１８５に記載のキット。
【請求項２０４】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記第１の非対称視野と前記第２の非対称視野との間に所定の重なり部分がもたらされるように設計かつ構築される請求項１８５に記載のキット。
【請求項２０５】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記所定の重なり部分の各光線が双眼装置内で二叉に分岐し、それぞれ第１および第２の目に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記第１および前記第２単眼装置を通して出射するように設計かつ構築される請求項２０４に記載のキット。
【請求項２０６】
画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の少なくとも１つが各目に提供されるように設計かつ構築される請求項１８５に記載のキット。
【請求項２０７】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、かつ第２の目に前記スペクトルの前記第２部分が提供されるように設計かつ構築される請求項２０６に記載のキット。
【請求項２０８】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第２の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供されるように設計かつ構築される請求項２０６に記載のキット。
【請求項２０９】
画像は、各々が波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項１８５に記載のキット。
【請求項２１０】
前記画像生成装置によって放射されるか又は前記画像生成装置を通して伝搬される光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項１８５に記載のキット。
【請求項２１１】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項２１０に記載のキット。
【請求項２１２】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項２１１に記載のキット。
【請求項２１３】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項２１１に記載のキット。
【請求項２１４】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項２１０に記載のキット。
【請求項２１５】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項２１０に記載のキット。
【請求項２１６】
前記複合視野は対称的である請求項１８５に記載のキット。
【請求項２１７】
前記複合視野は非対称的である請求項１８５に記載のキット。
【請求項２１８】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項１８５に記載のキット。
【請求項２１９】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項１８５に記載のキット。
【請求項２２０】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項１８５に記載のキット。
【請求項２２１】
画像を観視する方法であって、
（ａ）画像生成装置を用いて画像を生成するステップ、および
（ｂ）前記画像の第１の非対称視野が第１の目によって観視され、かつ前記画像の第２の非対称視野が第２の目によって観視されるように、第１の目および第２の目を用いて双眼装置を通して前記画像を観視するステップを含み、
前記第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、方法。
【請求項２２２】
前記画像生成装置はアナログ画像生成装置である請求項２２１に記載の方法。
【請求項２２３】
前記アナログ画像生成装置は、光源と、ミニチュアスライド、反射性マイクロフィルム、透明マイクロフィルム、およびホログラムから成る群から選択される少なくとも１つの画像担持体とを含む請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２４】
前記アナログ画像生成装置はミニチュア陰極線管を含む請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２５】
前記画像生成装置はデジタル画像生成装置である請求項２２１に記載の方法。
【請求項２２６】
前記デジタル画像生成装置は、反射型ミニチュア液晶ディスプレイ、透過型ミニチュア液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ、デジタルライトプロセッサユニット、およびプラズマディスプレイから成る群から選択される少なくとも１つのミニチュアディスプレイを含む請求項２２５に記載の方法。
【請求項２２７】
前記デジタル画像生成装置は光源をさらに含む請求項２２６に記載の方法。
【請求項２２８】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御することをさらに含む請求項２２１に記載の方法。
【請求項２２９】
データソースから画像データのストリームを伝送し、前記画像データのストリームを前記画像生成装置に入力することをさらに含む請求項２２１に記載の方法。
【請求項２３０】
活性化信号および非活性化信号を前記データソースに伝送することをさらに含む請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３１】
前記データソースの動作モードを選択することをさらに含む請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３２】
前記画像データのストリームは、ビデオおよびグラフィックスから成る群から選択される少なくとも１つのデータ型を含む請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３３】
音声データを音声ユニットに伝送すること、および前記音声ユニットを用いて音声を生成することをさらに含む請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３４】
前記データソースは、テレビジョン装置、衛星受信機、ビデオカセットレコーダ、デジタル多用途ディスク、デジタル動画再生装置、デジタルカメラ、ビデオグラフィックアレイカード、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話機、超音波撮像装置、デジタルＸ線装置、および磁気共鳴撮像装置から成る群から選択される請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３５】
前記画像データの前記送信前に前記画像データを符号化すること、および前記画像データを前記画像生成装置に入力する前に、前記画像データを前記画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号することをさらに含む請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３６】
前記画像データの前記送信前に前記画像データを圧縮すること、および前記画像データを前記画像生成装置に入力する前に、前記画像データを圧縮解除することをさらに含む請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３７】
前記画像データのストリームの前記伝送は無線通信送信機によって行なわれる請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３８】
前記双眼装置に接続されるウェアラブル装置を着用することをさらに含む請求項２２１に記載の方法。
【請求項２３９】
前記第１および前記第２非対称視野は、それらの間に所定の重なり部分を有する請求項２２１に記載の方法。
【請求項２４０】
前記画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が少なくとも１つの目によって観視されることを特徴とする多色画像である請求項２２１に記載の方法。
【請求項２４１】
前記スペクトルの前記第１部分は、前記第１の目に伝達され、前記第２の目に回折される請求項２４０に記載の方法。
【請求項２４２】
前記スペクトルの前記第２部分は、前記第２の目に伝達される請求項２４１に記載の方法。
【請求項２４３】
画像は、波長依存複合視野にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記ステップ（ｂ）は、少なくとも２つの波長依存複合視野の間の重なり部分を最大化するように実行される請求項２２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置、システム、およびキットに関し、さらに詳しくは、白黒画像または多色画像を提供することのできる、広視野を有する双眼装置、システム、およびキットに関する。
【０００２】
電子装置の小型化は昔から電子工学の分野の今も続く目標であった。電子装置はしばしば、使用者が見ることができる何らかの形のディスプレイを備えている。これらの装置のサイズが縮小するにつれて、小サイズの電子装置に適合するコンパクトなディスプレイを製造する必要性が高まる。小寸法を有する以外に、そのようなディスプレイは画像品質を犠牲にしてはならず、かつ低コストで入手可能でなければならない。本質的に、上記の特徴は矛盾しており、何か均衡の取れた解決策を提供しようとする多くの試みがなされてきた。
【０００３】
電子ディスプレイは、サイズがディスプレイ装置の物理的サイズによって決定される実像、またはサイズがディスプレイ装置の寸法を拡張することができる虚像を提供することができる。
【０００４】
実像とは、像の位置に配置された観視面に投影または表示されて（観察者が矯正眼鏡を必要としない程度まで）人間の裸眼で観察される像と定義される。実像ディスプレイの例として、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードアレイ（ＯＬＥＤ）、またはスクリーン投影ディスプレイが挙げられる。実像は通常少なくとも約２５ｃｍの距離から観察されることができ、この距離は人間の目が対象の上への合焦を行なうことができる最小距離である。遠視でない限り、人間は、それより近い距離で鮮明な像を見ることができない。
【０００５】
一般的に、デスクトップコンピュータシステムおよび職場のコンピューティング装置はＣＲＴディスプレイスクリーンを利用して、ユーザのために画像を表示する。ＣＲＴディスプレイは重く、嵩張り、容易に小型化されない。ラップトップ、ノートブック、または手のひらコンピュータの場合、一般的にフラットパネルディスプレイが使用される。フラットパネルディスプレイは、パッシブマトリクスまたはアクティブマトリクスパネルとして実現されるＬＣＤ技術を使用することができる。パッシブマトリクスＬＣＤパネルは水平および垂直ワイヤのグリッドから成る。グリッドの各交点が単一画素を構成し、ＬＣＤ素子を制御する。ＬＣＤ素子は光を透過させるかまたは光を遮断するかのいずれかである。アクティブマトリクスパネルはトランジスタを使用して各画素を制御するものであり、より高価である。
【０００６】
ＯＬＥＤフラットパネルディスプレイは、有機高分子材料から作られた発光ダイオードの配列である。既存のＯＬＥＤフラットパネルディスプレイは、パッシブおよびアクティブ両方の構成に基づいている。光の透過または反射を制御するＬＣＤディスプレイとは異なり、ＯＬＥＤディスプレイは光を放射し、その強度はそれに掛けられる電気的バイアスによって制御される。フラットパネルディスプレイはまた、ＣＲＴディスプレイに比較してコンパクトでありエネルギ効率がよいので、ミニチュア画像表示システムにも使用される。小サイズの実像ディスプレイは実像を提示する表面積が比較的小さく、したがってユーザに充分な情報を提供する能力が限られる。言い換えると、人間の目の限られた解像度のため、小サイズの実像から解明される細部の量は不充分であろう。
【０００７】
実像とは対照的に、虚像は観視面に投影されない像又は観視面から放射されない像と定義され、光線は像と観察者を結ばない。虚像は光学素子を通してのみ見ることができる。例えば、典型的な虚像は、収束レンズの前に、該レンズとその焦点との間に配置された物体から得ることができる。物体上の個々の点から反射した光線は、レンズを通過するときに発散し、したがって二つの光線が二つの端点を共有することがない。レンズの反対側から観察する観察者は、物体の後ろに位置し、したがって拡大された像を知覚するであろう。レンズの焦点面に位置する物体の虚像は、無限遠に投影されたと言われる。ミニチュアディスプレイパネルとレンズを含む虚像ディスプレイシステムは、２５ｃｍよりもずっと小さい距離から、小さいサイズだが高容量のディスプレイを見ることができる。かかるディスプレイシステムは、ずっと大きい距離から見た高容量で大きいサイズの実像ディスプレイシステムと同等の観視能力を提供することができる。
【０００８】
従来の虚像ディスプレイは多くの短所を持つことが知られている。例えば、そのようなディスプレイは快適に使用するには重過ぎるだけでなく、大き過ぎるので目立ち過ぎ、注意を散漫にし、かつ分別を混乱させるものでさえあることが悩みであった。これらの欠点は、とりわけ、実装構造内に比較的大きい光学系が組み込まれていることだけでなく、サイズ、形状、重量等のような重要な要素を適切に考慮に入れていない物理的設計にも原因がある。
【０００９】
最近、携帯用虚像ディスプレイにホログラフィ光学素子が使用されるようになった。ホログラフィ光学素子は結像レンズおよびコンバイナとして働き、そこで二次元の準単色ディスプレイが無限遠に結像され、観察者の目の中に反射される。全ての型のホログラフィ光学素子に共通の問題はそれらの比較的高い色分散である。これは、光源が純粋な単色でない用途では大きい欠点である。一部のこれらのディスプレイの別の欠点は、像の幾何学的形状とホログラフィ光学素子の幾何学的形状との間のコヒーレンスの欠如であり、それは画像の品質を低下させる画像配列の収差を引き起こす。
【００１０】
一般的に単一のホログラフィ光学素子を扱う新しい設計は、記録のために単純な球面波ではなく非球面波を使用することによって、幾何および色収差を補償する。しかし、それらは色分散の問題を克服していない。さらに、これらの設計では全体的な光学系が通常非常に複雑であり、小型化が難しい。さらに、これらの設計の結果得られる視野が通常非常に小さい。
【背景技術】
【００１１】
Ｕｐａｔｎｉｅｋｓの米国特許第４７１１５１２号は、画像の視準光の波面を伝達すると共に、航空機のウィンドスクリーンを通して入ってくる光線を通過させ、パイロットが見ることを可能にするように構成された、回折プレーナ光学系ヘッドアップディスプレイを記載しており、その内容を参照によって本書に援用する。光波面は、第１回折素子を介して航空機のコックピット内に配置された長尺光学素子に入射し、回折されて光学素子内で内部全反射し、かつ視準性を維持しながら第２回折素子によって光学素子からパイロットの目の方向に回折される。しかしＵｐａｔｎｉｅｋｓは、ディスプレイがいかにして広視野を伝達し、あるいは広域の波長に対処する（カラー画像を提供するために）ことができるかを教示していない。
【００１２】
Ｆｒｉｅｓｅｍらの米国特許第５９６６２２３号は、Ｕｐａｔｎｉｅｋｓのものと同様のホログラフ光学装置を記載しているが、第１回折光学素子がさらに、ディスプレイ源の各データ点によって放出される波を視準する視準素子としても働き、視野全体の視野収差を補正するという追加的な態様を持ち、その内容を参照によって本書に援用する。記載された視野は±６゜であり、６３２．８ｎｍの中心波長λｃを中心にΔλｃ±２ｎｍの波長シフトに対する低い色感受性についても記載されている。しかし、Ｆｒｉｅｓｅｍらの回折視準素子はスペクトル応答を狭めることが知られており、±２ｎｍのスペクトル範囲における低い色感度は、±２０ｎｍまたは±７０ｎｍでは受け入れられない感度になる。
【００１３】
Ｎｉｖらの米国特許第６７５７１０５号は、多色スペクトルのために視野を最適化するための回折光学素子を提供しており、その内容を参照によって本書に援用する。光学素子は、光透過性基材およびその中に形成された線形格子を含む。Ｎｉｖらは、所定のスペクトルを有し、かつ所定の視野が内部全反射を介して光透過性基材内を伝搬することを特徴とする光ビームをトラップするために、線形格子のピッチおよび光透過性基材の屈折率をいかに選択するかを教示している。Ｎｉｖらはまた、光一般および特に画像をユーザの目内に伝達するために上述の回折光学素子を組み込んだ光学装置をも開示している。
【００１４】
しかし、上記の先行技術の仮想画像装置は単一の光チャネルを提供し、したがって関心シーンを１つの目で見ることを可能にする。仮想画像装置が歪みなく画像を伝達する能力は本質的に、画像の全点から発する光線がそれらの原波長でユーザの目に正常に伝達されるか否かに依存することが認識されている。現在公知の装置では単一の光チャネルが使用されるため、情報の歪みまたは損失無く達成できる視野はかなり制限される。
【００１５】
双眼観視システムの開発が試みられてきたが［例えばＤｏｎｅｓの米国特許第４８０５９８８号およびＡｍｉｔａｉの国際特許出願第ＷＯ０１／９５０２７号を参照されたい］、これらのシステムはかなり嵩張り、相対的位置決めおよび／または相対的位置合せに大きく依存し、一般的に決して充分に満足できるものではない。例えば、多くの従来の双眼観視システムでは、２つの異なる画像経路がユーザの目に出力され、各画像の中心がユーザの視野の中心に来るように、これらの光学経路をユーザの目に実質的に整列させる必要がある。さらに、２つの画像は厳密に同一の倍率であるだけでなく、同一の配向をも持たなければならない。そのようなアラインメントから逸脱すると、ユーザに知覚される画像品質の低下、ユーザの目の緊張または疲労、および悪心をはじめとする多くの望ましくない結果を生じ得る。
【００１６】
したがって、上記限界を持たない広視野双眼装置、システム、およびキットの必要性が広く認識されており、それらを持つことは非常に有利であろう。
【発明の開示】
【００１７】
本発明の１態様では、視野を画定する複数の角度で光学装置に衝突する光を伝達するための光学装置であって、該光学装置は少なくとも１つの入力光学素子および複数の出力光学素子を具設した光透過性基材を含み、少なくとも１つの入力光学素子は、視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が光透過性基材内で異なる方向に伝搬するように、光を光透過性基材内に回折させるように設計かつ構築され、複数の出力光学素子は、光透過性基材から光の異なる部分を相補的に回折し、それによって視野を実質的に維持するように設計かつ構築されて成る、光学装置を提供する。
【００１８】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、少なくとも１つの入力光学素子および複数の出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である。
【００１９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、複数の出力光学素子は、視野の第１部分を回折する第１出力光学素子と、視野の第２部分を回折する第２出力光学素子とを含む。
【００２０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、少なくとも１つの入力光学素子の線形回折格子、第１出力光学素子の線形回折格子、および第２出力光学素子の線形回折格子は、所定の重なり部分の各光線が装置内で二叉に分岐し、２つの実質的に平行な光線の形で光透過性基材を出射するように設計かつ構築される。
【００２１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光はスペクトルを画定する複数の波長を有し、さらにスペクトルの異なる部分は、複数の出力光学素子によって光透過性基材から相補的に回折される。
【００２２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光は複数の波長依存視野にそれぞれ対応する複数の波長を有し、さらに、光透過性基材、少なくとも１つの入力光学素子、および複数の出力光学素子は、複数の波長依存視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される。
【００２３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、複数の出力光学素子は第１出力光学素子および第２出力光学素子を含む。
【００２４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、スペクトルは第１部分および第２部分を有し、スペクトルの第１および第２部分の各々が、第１および第２出力光学素子の少なくとも１つによって光透過性基材から回折される。
【００２５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材、少なくとも１つの入力光学素子、第１出力光学素子、および第２出力光学素子は、スペクトルの第１および第２部分が第１の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、スペクトルの第１部分が第１出力光学素子によって光透過性基材から回折され、かつスペクトルの第２部分が第２出力光学素子によって光透過性基材から回折されるように設計かつ構築される。
【００２６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材、少なくとも１つの入力光学素子、第１出力光学素子、および第２出力光学素子は、スペクトルの第１部分が第１の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、スペクトルの第１部分が第１出力光学素子によって光透過性基材から回折され、かつスペクトルの第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、スペクトルの第１部分が第２出力光学素子によって光透過性基材から回折されるように設計かつ構築される。
【００２７】
本発明の別の態様では、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置であって、光透過性基材に形成され、かつ画像を光透過性基材に回折させることのできる入力光学素子と、光透過性基材に形成され、かつ画像の第１部分を光透過性基材から第１の目に回折させることのできる第１出力光学素子と、光透過性基材に形成され、かつ画像の第２部分を光透過性基材から第２の目に回折させることのできる第２出力光学素子とを含む、双眼装置を提供する。
【００２８】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、入力光学素子の線形回折格子、第１出力光学素子の線形回折格子、および第２出力光学素子の線形回折格子は、所定の重なり部分から放射または反射される各光線が装置内で二叉に分岐し、２つの実質的に平行な光線の形で光透過性基材を出射して、それぞれ第１および第２の目内に伝搬するように設計かつ構築される。
【００２９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、スペクトルの第１および第２部分の各々が第１および第２出力光学素子の少なくとも１つによって光透過性基材から回折されることを特徴とする多色画像である。
【００３０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像の第１部分のスペクトルの第１部分は、第１出力光学素子によって光透過性基材から回折され、画像の第２部分のスペクトルの第１部分は、第２出力光学素子によって光透過性基材から回折される。
【００３１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像の第１部分のスペクトルの第１部分は、第１出力光学素子によって光透過性基材から回折され、画像の第１部分のスペクトルの第２部分は、第２出力光学素子によって光透過性基材から回折される。
【００３２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像は画像の複数の波長依存部分にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに、光透過性基材、少なくとも１つの入力光学素子、および複数の出力光学素子は、画像の複数の波長依存部分の間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される。
【００３３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、少なくとも１つの入力光学素子の線形回折格子、第１出力光学素子の線形回折格子、および第２出力光学素子の線形回折格子は、実質的に同一周期を有する。
【００３４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、少なくとも１つの入力光学素子の線形回折格子、第１出力光学素子の線形回折格子、および第２出力光学素子の線形回折格子は実質的に平行である。
【００３５】
本発明のさらに別の態様では、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置であって、第１の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と、第２の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、双眼装置を提供する。
【００３６】
本発明の追加の態様では、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置と、双眼装置に画像を提供するための画像生成装置とを含む、ユーザに画像を提供するためのシステムであって、双眼装置が、第１の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と、第２の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、システムを提供する。
【００３７】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、システムはさらに、データソースに接続可能であり、データソースから画像データのストリームを受け取りかつ画像データのストリームを画像生成装置に入力するように構成された、データソースインタフェースを含む。
【００３８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、システムはさらに、画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラを含む。
【００３９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、コントローラは、活性化信号および非活性化信号をデータソースに伝送するように動作可能である。
【００４０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、コントローラはデータソースの動作モードを選択するように動作可能である。
【００４１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、システムはさらにデータソースを含む。
【００４２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、システムはさらに音声ユニットを含み、データソースは音声ユニットに音声データを伝送するように構成される。
【００４３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、データソースは、テレビジョン装置、携帯テレビジョン装置、衛星受信機、ビデオカセットレコーダ、デジタル多用途ディスク、デジタル動画再生装置、デジタルカメラ、ビデオグラフィックアレイカード、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話機、超音波撮像装置、デジタルＸ線装置、および磁気共鳴撮像装置から成る群から選択される。
【００４４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像データは符号化され、さらにシステムは、画像データを画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号するための復号器を含む。
【００４５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像データは圧縮され、さらにシステムは、画像データを圧縮解除するための圧縮解除ユニットを含む。
【００４６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、システムはさらに画像データのストリームを送信するための無線通信送信機を含み、データソースインタフェースは、無線通信送信機から画像データのストリームを受信するように構成された無線通信受信機を備える。
【００４７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、システムはさらに、双眼装置に接続されるウェアラブル装置を含む。
【００４８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、システムはさらに、双眼装置と一体化され、またはそれに装着された視力矯正装置を含む。
【００４９】
本発明のさらなる追加の態様では、画像データのストリームを提供するための通信装置と、画像データのストリームを受信してそこから画像を生成するための画像生成装置と、ユーザの第１の目および第２の目に画像を伝達するための双眼装置とを含む通信キットであって、双眼装置が第１の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と第２の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、通信キットを提供する。
【００５０】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、キットは携帯可能である。
【００５１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、通信装置は、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント、および携帯型コンピュータから成る群から選択される。
【００５２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、キットはさらに、画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラを含む。
【００５３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、コントローラは活性化信号および非活性化信号を通信装置に伝送するように動作可能である。
【００５４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、コントローラは通信装置の動作モードを選択するように動作可能である。
【００５５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、キットはさらに音声ユニットを含み、通信装置は音声ユニットに音声データを伝送するように構成される。
【００５６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像データは符号化され、さらにキットは、画像データを画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号するための復号器を含む。
【００５７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像データは圧縮され、さらにキットは画像データを圧縮解除するための圧縮解除ユニットを含む。
【００５８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、キットはさらに、通信装置から画像データのストリームを送信するための無線通信送信機と、画像データのストリームを受信するための無線通信受信機とを含む。
【００５９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、キットはさらに、双眼装置に接続されるウェアラブル装置を含む。
【００６０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、キットはさらに、双眼装置と一体化され、またはそれに装着された視力矯正装置を含む。
【００６１】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、第１および第２単眼装置の各々は、第１および第２単眼装置が光透過性基材および入力光学素子を共有するように、光透過性基材、入力光学素子、および出力光学素子によって画定される。
【００６２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、第１および第２単眼装置は、第１の非対称視野と第２の非対称視野との間に所定の重なり部分がもたらされるように設計かつ構築される。
【００６３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、第１および第２単眼装置は、所定の重なり部分の各光線が双眼装置内で二叉に分岐し、それぞれ第１および第２の目に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で第１および第２単眼装置を通して出射するように設計かつ構築される。
【００６４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像であり、さらに第１および第２単眼装置は、スペクトルの第１および第２部分の少なくとも１つが各目に提供されるように設計かつ構築される。
【００６５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、第１および第２単眼装置は、スペクトルの第１および第２部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目にスペクトルの第１部分が提供され、かつ第２の目にスペクトルの第２部分が提供されるように設計かつ構築される。
【００６６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、第１および第２単眼装置は、スペクトルの第１部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目にスペクトルの第１部分が提供され、スペクトルの第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合、第２の目にスペクトルの第１部分が提供されるように設計かつ構築される。
【００６７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像は、各々が波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに第１および第２単眼装置は、少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される。
【００６８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、装置はさらに光を視準するためのコリメータを含む。
【００６９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、コリメータは収束レンズを含む。
【００７０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、収束レンズは球面収束レンズである。
【００７１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、収束レンズは非球面収束レンズである。
【００７２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、コリメータはレンズ配列体を含む。
【００７３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、コリメータは回折光学素子を含む。
【００７４】
本発明のさらなる態様では、視野を画定する複数の角度で光透過性基材に衝突する光を伝達する方法であって、（ａ）視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が光透過性基材内を異なる方向に伝搬するように、光を光透過性基材内に回折させるステップ、および（ｂ）視野が実質的に維持されるように、光の異なる部分を光透過性基材から相補的に回折させるステップ、を含む方法を提供する。
【００７５】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、ステップ（ａ）および（ｂ）は、視野の第１および第２部分間の所定の重なり部分がもたらされるように実行される。
【００７６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ａ）は所定の重なり部分にある各光線を二叉分岐光線に分岐させることを含み、ステップ（ｂ）は二叉分岐光線を２つの実質的に平行な光線の形で光透過性基材から回折させることを含む。
【００７７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光は複数の波長依存視野にそれぞれ対応する複数の波長を有し、さらにステップ（ａ）および（ｂ）は、複数の波長依存視野間の重なり部分を最大化するように実行される。
【００７８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光は第１部分および第２部分を有するスペクトルを画定する複数の波長を有し、スペクトルの第１および第２部分の各々が少なくとも１つの線形回折格子によって光透過性基材から回折される。
【００７９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ｂ）は、スペクトルの第１および第２部分の両方が第１の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、スペクトルの第１部分を第１線形回折格子によって回折し、スペクトルの第２部分を第２線形回折格子によって回折することを含む。
【００８０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ｂ）は、スペクトルの第１部分が第１の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、スペクトルの第１部分を第１線形回折格子によって回折し、スペクトルの第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、スペクトルの第１部分を第２線形回折格子によって回折することを含む。
【００８１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、光源を使用して光を生成することを含む。
【００８２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、光によって構成される画像を、画像生成装置を用いて生成することを含む。
【００８３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、コリメータを用いて光を視準することを含む。
【００８４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光の波長と線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい。
【００８５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さい。ｎＳは光透過性基材の屈折率であり、ｐは所定のパラメータであり、λＲはスペクトルの最長波長であり、λＢはスペクトルの最短波長である。
【００８６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光の波長と線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、光透過性基材の屈折率より小さい。
【００８７】
本発明のさらに別の態様では、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達する方法であって、（ａ）画像を光透過性基材内に回折させるステップ、（ｂ）画像の第１部分を光透過性基材から第１の目に回折させるステップ、および（ｃ）画像の第２部分を光透過性基材から第２の目に回折させるステップ、を含む方法を提供する。
【００８８】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、ステップ（ａ）〜（ｃ）は各々独立して線形回折格子によって達成される。
【００８９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ａ）〜（ｃ）は、画像の第１および第２部分の間の所定の重なり部分を提供するように実行される。
【００９０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ａ）は、所定の重なり部分から放出または反射された各光を二叉分岐光線に分岐させることを含み、ステップ（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、二叉分岐光線を第１および第２の目内に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で光透過性基材から回折させることを含む。
【００９１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ｂ）はスペクトルの第１部分を第１の目に回折させることを含み、ステップ（ｃ）はスペクトルの第１部分を第２の目に回折させることを含む。
【００９２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ｂ）はさらに、スペクトルの第２部分を第２の目に回折させることを含む。
【００９３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像は複数の画像の波長依存部分にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらにステップ（ａ）〜（ｃ）は画像の複数の波長依存部分間の重なり部分を最大化するように実行される。
【００９４】
本発明のさらに別の態様では、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達する方法であって、（ａ）第１の非対称視野を第１の目に伝達するステップ、および（ｂ）第２の非対称視野を第２の目に伝達するステップを含み、第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、方法を提供する。
【００９５】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、ステップ（ａ）および（ｂ）は各々独立して線形回折格子によって達成される。
【００９６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ａ）および（ｂ）は、第１および第２の非対称視野間に所定の重なり部分がもたらされるように実行される。
【００９７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、所定の重なり部分にある各光線を二叉分岐光線に分岐させることを含み、ステップ（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ二叉分岐光線を２つの実質的に平行な光線の形で第１および第２の目に伝達することを含む。
【００９８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ａ）はスペクトルの第１部分を第１の目に伝達することを含み、ステップ（ｂ）はスペクトルの第１部分を第２の目に回折させることを含む。
【００９９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、ステップ（ａ）はさらに、スペクトルの第２部分を第２の目に伝達することを含む。
【０１００】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像は各々波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらにステップ（ａ）および（ｂ）は少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように実行される。
【０１０１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、画像生成装置を用いて画像を生成することを含む。
【０１０２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、画像を構成する光を、コリメータを用いて視準することを含む。
【０１０３】
本発明のさらなる態様では、画像を観視する方法であって、（ａ）画像生成装置を用いて画像を生成すること、および（ｂ）画像の第１の非対称視野が第１の目によって観視され、かつ画像の第２の非対称視野が第２の目によって観視されるように、第１の目および第２の目を用いて双眼装置を通して画像を観視することを含み、第１および第２の非対称視野が複合視野に対して相互に補完的である、方法を提供する。
【０１０４】
下述する本発明の好適な実施形態のさらなる特徴によると、画像生成装置はアナログ画像生成装置である。
【０１０５】
記載した好適な実施形態のさらなる特徴によると、アナログ画像生成装置は、光源と、ミニチュアスライド、反射性マイクロフィルム、透明マイクロフィルム、およびホログラムから成る群から選択される少なくとも１つの画像担持体とを含む。
【０１０６】
記載した好適な実施形態のさらなる特徴によると、アナログ画像生成装置はミニチュア陰極線管である。
【０１０７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像生成装置はデジタル画像生成装置である。
【０１０８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、デジタル画像生成装置は、反射型ミニチュア液晶ディスプレイ、透過型ミニチュア液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ、デジタルライトプロセッサユニット、およびプラズマディスプレイから成る群から選択される少なくとも１つのミニチュアディスプレイを含む。記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、デジタル画像生成装置はさらに光源を含む。
【０１０９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御することを含む。
【０１１０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、データソースから画像データのストリームを伝送し、画像データのストリームを画像生成装置に入力することを含む。
【０１１１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、活性化信号および非活性化信号をデータソースに伝送することを含む。
【０１１２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、データソースの動作モードを選択することを含む。
【０１１３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像データのストリームは、ビデオおよびグラフィックスから成る群から選択される少なくとも１つのデータ型を含む。
【０１１４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、音声データを音声ユニットに伝送すること、および音声ユニットを用いて音声を生成することを含む。
【０１１５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、データソースは、テレビジョン装置、衛星受信機、ビデオカセットレコーダ、デジタル多用途ディスク、デジタル動画再生装置、デジタルカメラ、ビデオグラフィックアレイカード、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話機、超音波撮像装置、デジタルＸ線装置、および磁気共鳴撮像装置から成る群から選択される。
【０１１６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、画像データの送信前に画像データを符号化すること、および画像データを画像生成装置に入力する前に、画像データを画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号することを含む。
【０１１７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、画像データの送信前に画像データを圧縮すること、および画像データを画像生成装置に入力する前に、画像データを圧縮解除することを含む。
【０１１８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、画像データのストリームの伝送は無線通信送信機によって行なわれる。
【０１１９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、双眼装置に接続されるウェアラブル装置を着用することを含む。
【０１２０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、複合視野は対称的である。
【０１２１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、複合視野は非対称的である。
【０１２２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、複合視野は少なくとも２０度である。
【０１２３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、複合視野は少なくとも３０度である。
【０１２４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、複合視野は少なくとも４０度である。
【０１２５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材内の光の伝搬は、所定の最大回折角によって特徴付けられる内部全反射を介して行なわれる。
【０１２６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、所定の最大回折角は、光透過性基材に垂直な方向に対し約８０度に等しい。
【０１２７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、所定の最大回折角は、所定の距離内で少なくとも１回の反射が可能となるように選択される。
【０１２８】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、所定の距離は約３０ｍｍないし約８０ｍｍである。
【０１２９】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材の厚さは、複数の波長の同時伝搬が可能となるように選択される。
【０１３０】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、λＢは約４００ないし約５００ｎｍである。
【０１３１】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、λＲは約６００ないし約７００ｎｍである。
【０１３２】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材の厚さは約０．１ｍｍないし約５ｍｍである。
【０１３３】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材の厚さは、複数の波長の同時伝搬が可能となるように選択される。
【０１３４】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材の厚さは１０λＲより大きい。
【０１３５】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、光透過性基材はガラスおよび透明ポリマーから成る群から選択される。
【０１３６】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、線形回折格子は反射型線形回折格子および透過型線形回折格子からなる群から選択される。
【０１３７】
記載する好適な実施形態のさらに別の特徴によると、線形回折格子はホログラフィ、コンピュータ生成マスク、リソグラフィ、エンボシング、成形、エッチング、および直接描画から成る群から選択される手順によって記録される。
【０１３８】
本発明は、広視野画像を伝達することのできる方法および光学装置、特に双眼装置を提供することによって、現在公知の構成の短所に対処することに成功している。
【０１３９】
図面の簡単な記述
本発明をここで、単なる例として添付の図面に関連して説明する。今、特に図面を詳細に参照するに当たって、図示する細部は、例として、単に本発明の好適な実施形態を分かり易く説明することを目的として、本発明の原理および概念的側面についての最も有用かつ理解し易い説明であると信じられるものを提供するために提示するものであることを強調しておく。これに関し、本発明の構造の詳細を、本発明の基本的理解に必要である以上に詳しく示すつもりはなく、図面に即した説明は、本発明の幾つかの形態をいかに実施することができるかを当業者に明らかにするものである。
図１は、先行技術の単眼装置の概略図である。
図２は、本発明の好適な実施形態に係る、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置の概略図である。
図３ａ〜ｂは、１つの入力光学素子および２つの出力光学素子を有し、したがって図２の双眼装置として使用することのできる、本発明の好適な実施形態に係る光学装置の略等角図（図３ａ）および略側面図（図３ｂ）である。
図４は、本発明の好適な実施形態に係る、広視野画像をユーザに提供するためのシステムの概略図である。
図５ａ〜ｃは、眼鏡を使用する好適な実施形態の図４に示したシステムの一部分の概略図である。
図６ａ〜ｂは、本発明の好適な実施形態に係る図３ａ〜ｂの装置内の波面伝搬を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１４０】
本発明は、広視野の白黒または多色画像を提供するために使用することのできる方法、装置、システム、およびキットである。特に本発明は、例えば眼鏡、双眼鏡、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント、航空機コックピットなどをはじめ、それらに限らず、両眼視によって虚像が観視される、多くの用途に使用することができる。
【０１４１】
本発明に係る装置、システム、キットおよび方法の原理および動作は、図面および関連説明を参照することにより、いっそうよく理解することができる。
【０１４２】
本発明の少なくとも一つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその適用が、以下の説明に記載しあるいは図面に示す構造の詳細および構成要素の配列に限定されないことを理解されたい。本発明は他の実施形態を採ることが可能であり、あるいは様々な方法で実施または実行することができる。また、ここで使用する語法および用語は説明を目的とするものであって、限定とみなすべきではないことを理解されたい。
【０１４３】
光線が光透過性基材内で移動し、その内部表面の一つに該表面の法線から測定して角度α１で衝突するときに、それは該表面から反射するか、または表面から屈折して基材と接触している開放空気中に出るかのいずれかとすることができる。光が反射または屈折する条件はスネルの法則によって決定され、それは数学的に次式を通して実現される。
2008507722.tif 000003
ここでｎＳは光透過性基材の屈折率であり、ｎＡは光透過性基材の外部の媒質の屈折率であり（ｎＳ＞ｎＡ）、α２は屈折の場合に光線が外部に屈折する角度である。α１と同様に、α２は表面の法線から測定される。光透過性基材の外部の典型的な媒質は、約１の屈折率を有する空気である。
【０１４４】
ここで使用する場合、用語「約」とは±１０％を指す。
【０１４５】
一般的な法則として、基材の屈折率は、その表面に衝突する光の特定波長λに依存する。衝突角度α１、屈折率ｎＳおよびｎＡが与えられると、式１は、しばしば臨界角と呼ばれαＣと示されるｎＡ／ｎＳの逆正弦より小さいα１に対してのみ、α２の解を得る。したがって、充分に大きいα１（臨界角より上）の場合、式１を満たす屈折角α２はなく、光エネルギは光透過性基材内に閉じ込められる。言い換えると、光はあたかも鏡に衝突したかのように、内部表面から反射する。この条件下では、内部全反射が生じると言える。異なる光の波長（つまり異なる色の光）は異なる屈折率に対応するので、内部全反射の条件は、光が基材に衝突する角度だけでなく、光の波長にも依存する。言い換えると、一つの波長に対して内部全反射条件を満たす角度は、異なる波長に対してこの条件を満たさないかもしれない。
【０１４６】
平面光学では、光透過性基材に入射する光が予め定められた光学距離にわたって基材内を透過するように、内部全反射の適切な条件を提供するように設計された様々な光学素子がある。一般的に、そのような光学素子は、光透過性基材の光線の入射点側またはその反対側の一表面上に配置された直線格子として製造される。直線格子は、光の波長λおよびそれぞれ光線が光透過性基材に入射するときおよび内側に回折するときの角度αＩおよびαＤに直接関係する、いわゆる格子周期または格子ピッチｄによって特徴付けられる。該関係は次式によって与えられる。
2008507722.tif 000004
【０１４７】
公知の規約に従って、角度を表面の法線から時計回り方向に測定する場合、αＩおよびαＤの符号は正であり、そうでない場合は負である。式２のＲＨＳの双対符合は、反対方向の回折つまり「右側への回折」および「左側への回折」にそれぞれ対応する、２つの可能な回折次数＋１および−１に関連する。
【０１４８】
入射角の利用可能な範囲は、文献ではしばしば「視野」と呼ばれる。視野は内包的に表現するか（その場合、その値は最小入射角と最大入射角との間の差に対応する）、または明示的に表現するか（その場合、視野は数学的範囲または集合の形を有する）のいずれかとすることができる。したがって、例えば、最小入射角αから最大入射角βまでに及ぶ視野φは内包的にφ＝β−αと表わされ、かつ非内包的にφ＝［α，β］と表わされる。最小および最大入射角は、任意の組合せで最左および最右入射角、または時計回りおよび反時計回り視野角とも呼ばれる。視野の内包的および非内包的表現はここでは互換可能に使用される。
【０１４９】
可視光の波長の広スペクトル、ならびに角度および波長の両方に対する内部全反射条件の比較的敏感な依存性のため、公知の光学素子は比較的小さい角度にしか適合しない。
【０１５０】
本発明は、広視野を提供するための方法および装置を提供するのに成功している。図面の図２〜６に示す本発明の理解を深めるために、図１に示す従来（つまり先行技術）の単眼装置の構成および作動について最初に言及する。
【０１５１】
したがって、図１は、一般的に線形回折格子である入力光学素子１２および出力光学素子１５を具設した光透過性基材１４を含む単眼装置１０を示す。装置１０は、視野を画定する複数の角度で基材１４に衝突する光を伝達するように設計される。図１で視野は、角度α−ＦＯＶで基材１４に衝突するその最右光線１８、および角度α＋ＦＯＶで基材１４に衝突する最左光線２０によって示される。α−ＦＯＶは基材１４の法線１６から反時計回り方向に測定され、α＋ＦＯＶは法線１６から時計回り方向に測定される。したがって、上記規約に従って、α−ＦＯＶは負値を有し、α＋ＦＯＶは正値を有し、結果的に内包的表現でφ＝α＋ＦＯＶ＋｜α−ＦＯＶ｜の視野が得られる。
【０１５２】
入力光学素子１２は、視野内の全ての光線を基材１４内にトラップするように設計される。具体的には、視野内の光線が素子１２に衝突したときに、視野の全ての光線が基材１４の反対側の表面に衝突して内部全反射を経験し、基材１４内を伝搬するように、それらは臨界角より大きい回折角（法線１６に対して相対的に画定される）で回折する。最左光線２０および最右光線１８の回折角を図１にそれぞれαＤ＋およびαＤ−で示す。
【０１５３】
伝搬光は基材１４内で数回反射した後、出力光学素子１５に到達し、それは光を基材１４から外に回折させる。図１に示すように、光エネルギの一部分だけが基材１４から出射する。各光線の残部はある角度だけ方向転換し、それにより再び基材１４の反対側から内部全反射を経験する。最初の反射の後、残部は素子１５に再衝突することがあり、そのような再衝突のたびに、光エネルギの追加部分が基材１４から出射する。
【０１５４】
所与のスペクトル範囲の光に対し、素子１２および１５は、α−ＦＯＶの値およびスペクトル範囲の最短波長の値のみに基づいて設計することができる。基材１４の光学特性（例えばその屈折率）は、入力／出力光学素子の特定の設計および、それを超えると光が出力光学素子１５に到達しなくなる最大回折角に基づいて、選択することができる。
【０１５５】
図１に示した幾何学的形状から理解できるように、回折角αＤ＋およびαＤ−もしたがって一般的に異なる。回折角は入射角に依存するので（素子１２が線形回折格子である場合、式２を参照）、許容される時計回り方向（α＋ＦＯＶ）および反時計回り方向（α−ＦＯＶ）の視野角も異なる。したがって、単眼装置１０は、例えば時計回り方向の視野角が反時計回り方向の視野角より小さい、非対称視野の伝達をサポートする。先行技術の単眼装置の場合、時計回り方向および反時計回り方向の視野角の絶対値の間の差は、全視野の７０％を超える値に達することができる。
【０１５６】
本発明を考案するに当たり、視野の異なる部分が異なる光学素子によって伝達される構成を用いると、光学装置を通してより広い視野を伝達することができるという仮説を立て、本発明を具現化するに当たり、それを実現していった。したがって、本発明の好適な実施形態では、光透過性基材に少なくとも１つの入力光学素子および複数の出力光学素子を具設することができる。入力光学素子は、視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が光透過性基材内を異なる方向に伝搬するように、光を光透過性基材内に回折させ、それによって出力光学素子に到達するように働く。出力光学素子は光の異なる部分を相補的に光透過性基材から外に回折させる。
【０１５７】
本書で使用する場合、用語「回折」は、透過モードまたは反射モードのいずれかにおける波面の伝搬方向の変化Δθを指す。透過モードでは、「回折」は、光学素子を通過するときの波面の伝搬方向の変化を指し、反射モードでは、「回折」は、光学素子から反射するときの波面の伝搬方向の変化を指す。
【０１５８】
特定の観測量または数量（例えば視野、画像、スペクトル）に関連して本書で使用する場合、用語「相補的」または「補完的」は、元の観測量または数量を実質的に再構成するために必要な情報を提供するための、観測量または数量の２つ以上の重なり部分または非重なり部分の組合せを指す。
【０１５９】
任意の個数の入力／出力光学素子を使用することができる。さらに、それらを光学的に連絡することによって２つ以上の出力光学素子が同一入力光学素子を共用することができるので、入力光学素子の個数および出力光学素子の個数は異なってもよい。入力および出力光学素子は、所望の通りに、単一の光透過性基材または複数の光透過性基材上に形成することができる。例えば１実施形態では、入力および出力光学素子は、単一の光透過性基材上に、好ましくは平行配向に形成された同一周期の線形回折格子である。
【０１６０】
上記の実施形態のように、幾つかの入力／出力光学素子が同一光透過性基材に形成される場合、それらは光透過性基材の任意の面に任意の組合せで係合することができる。
【０１６１】
通常の当業者は、これが透過型および反射型光学素子の任意の組合せに対応することを理解するであろう。そこで、例えば光透過性基材の第１面に形成された１つの入力光学素子と光透過性基材の第２面に形成された２つの出力光学素子があると仮定しよう。さらに、光透過性基材の第１面に光が衝突し、光を第２面から外に回折させることを希望すると仮定する。この場合、入力光学素子を通しての光の入射および出力光学素子を通しての光の出射を確実にするために、入力光学素子および２つの出力光学素子は全て透過型である。代替的に、入力および出力光学素子が全て光透過性基材の第１面に形成される場合には、入力光学素子は、それを通しての光の入射を確実にするために透過型のままであるが、出力光学素子は反射型であり、光を外部に結合するのに充分に小さい角度で、伝搬光を反射させる。そのような構成では、光は入力光学素子とは反対側の面から基材に入射し、入力光学素子によって反射モードで回折し、光透過性基材内を内部全回折により伝搬し、透過モードで動作する出力光学素子によって外に回折する。
【０１６２】
今、再び図面を参照すると、図２は、本発明の好適な実施形態に係る、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置２０を模式的に示す。
【０１６３】
したがって、装置２０は、第１の目２４に第１の非対称視野２６を提供するための第１単眼装置２２と、第２の目３０に第２の非対称視野３２を提供するための第２単眼装置２８とを含む。第１の非対称視野２６および第２の非対称視野３２は、図２に符号３６および３８で指定された、画像３４の異なる部分に対応することが好ましい。
【０１６４】
一般的に、個々の視野は、したがって各々の目に到達する画像の部分も、光の波長に依存する。したがって、本実施形態の範囲を、部分３６が目２４によって観視されかつ部分３８が目３０によって観視される構成に制限するつもりはない。換言すると、異なる波長の場合、部分３６は目３０によって観視され、部分３８は目２４によって観視される。例えば、画像が赤、緑、および青の３色を有する光によって構成されると仮定する。以下の実施例の部で実証するように、装置２０は、目２４が青色光について部分３８を、赤色光について部分３６を観視する一方、目３０が青色光について部分３６を、赤色光について部分３８を観視するように構築することができる。そのような構成では、両方の目が緑色光についてほぼ対称的な視野を観視する。したがって全ての色について、２つの視野は相互に補完し合う。
【０１６５】
非対称視野を提供するための単眼装置は当業界で公知であり、例えば米国特許第６７５７１０５号に見ることができる。したがって、本発明の好適な実施形態では、各単眼装置は、装置１０の構成と同様に、光透過性基材（例えば基材１４）に形成された入力光学素子（例えば素子１２）および出力光学素子（例えば素子１５）を含む。第１単眼装置２２および第２単眼装置２８は両方とも、上で詳述したように、入力光学素子および／または光透過性基材を共用することができる。
【０１６６】
ヒトの視覚系は、充分な情報が網膜に到達することを前提として、画像の幾つかの部分に基づいて完全な画像を推測することのできる生理学的機序を所有していることが知られている。この生理学的機序は、網膜の桿状体細胞および錐体細胞から受け取るモノクロ情報および色彩情報に働く。したがって、累加的性質で、個々の各目に到達する２つの非対称視野は、ユーザにより知覚される複合視野を形成し、この複合視野は、個々の各非対称視野よりも広い。
【０１６７】
本発明の好適な実施形態では、第１の非対称視野２６と第２の非対称視野３２との間に所定の重なり部分があり、この重なり部分はユーザの視覚系が部分３６および３８を結合することを可能にし、それによって、画像があたかも個々の各目によって完全に観視されているかのように、画像を知覚することができる。
【０１６８】
例えば、以下の実施例の部でさらに実証するように、単眼装置２２および２８は、第１の非対称視野２６および第２の非対称視野３２の非内包的表現がそれぞれ［−α，β］および［−β，α］であり、結果的に［−β，β］の対称複合視野が得られるように構築することができる。β＞＞α＞０の場合、複合視野が各々の非対称視野よりかなり広くなることは理解されるであろう。
【０１６９】
画像が波長スペクトルを有する多色画像である場合、スペクトルの異なる部分は異なる波長依存非対称視野に対応し、それは異なる組合せで異なる波長依存複合視野を形成する。例えば赤色光は第１赤色非対称視野および第２赤色非対称視野に対応することができ、それらは結合されて赤色複合視野を形成する。同様に、青色光は第１青色非対称視野および第２青色非対称視野に対応することができ、それらは結合されて青色複合視野を形成し、以下同様である。したがって多色構成は複数の波長依存複合視野によって特徴付けられる。本発明の好適な実施形態では、第１単眼装置２２および第２単眼装置２８は、波長依存複合視野の２つまたはそれ以上の間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される。
【０１７０】
スペクトル範囲の観点から、双眼装置２０は次のように設計することが好ましい。すなわち、第１単眼装置２２は、例えば画像の部分３６に由来するスペクトルの第１部分、および画像の部分３８に由来するスペクトルの第２部分を第１の目２４に提供する。第２単眼装置２８は、上述した生理学的機序により画像の完全なスペクトルを推測することができるように、補完情報を提供することが好ましい。したがって、装置２８は、部分３８に由来するスペクトルの第１部分、および部分３６に由来するスペクトルの第２部分を目３０に提供することが好ましい。
【０１７１】
理想的には、多色画像は、複数の画像要素で測定される波長の関数としてのスペクトルである。しかし、この理想的な入力は、実際のシステムではあまり達成できない。したがって、本発明の実施形態は、他の形の画像情報をも取り扱う。可視スペクトル（色域）のかなりの部分は、赤、緑、および青色光を様々な割合で混合することによって表わすことができるが、強度が異なると異なる彩度レベルになる。ときどき、色域を増大するために、赤、緑、および青に加えて他の色が使用される。他の場合、ヒトの可視スペクトル内の特定の部分スペクトル範囲を表わすために、色光の異なる組合せが使用される。
【０１７２】
異なる形の色画像では、広スペクトル光源が使用され、カラーフィルタの使用によって画像情報が提供される。最も一般的なそのようなシステムは、補完黒色フィルタを含め、シアン、マゼンタ、および黄色のフィルタと共に白色光源を使用する。これらのフィルタの使用により、赤、緑、および青色光源を使用するものと同様のスペクトル範囲または色域の表現をもたらすことができる一方、彩度レベルは、これらのフィルタに異なる光吸収厚さを使用し、よく知られた「グレイレベル」を提供することにより達成される。
【０１７３】
こうして、多色画像は、赤‐緑‐青（ＲＧＢ）またはシアン‐マゼンタ‐黄色‐黒（ＣＭＹＫ）チャネルのような、しかしそれらに限定されない、３つ以上のチャネルによって表示することができる。ＲＧＢチャネルは一般的に、能動表示システム（例えばＣＲＴまたはＯＬＥＤ）または光シャッタシステム（例えばＤｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（商標）（ＤＬＰ（商標））、またはＬＥＤのようなＲＧＢ光源で照明されるＬＣＤ）に使用される。ＣＭＹＫ画像は一般的に受動表示システム（例えばプリント）に使用される。本発明の範囲内で他の形も考えられる。
【０１７４】
多色画像が離散数の色から形成される場合（例えばＲＧＢディスプレイ）、スペクトルの部分を離散値の波長とすることができる。例えば多色画像は、それによって放出される光の波長間の相対的な割合及び強度の多くの異なる組合せのため、色の連続スペクトルとして目に観視される赤、緑、および青色の有機ダイオード（または赤、緑、および青色のフィルタと共に使用される白色ダイオード）を有するＯＬＥＤアレイによって提供することができる。そのような画像の場合、スペクトルの第１および第２部分は、ＯＬＥＤアレイの青、緑、および赤色ダイオードのうちの２つによって放出される波長に、例えば青および赤に対応することができる。以下の実施例の部でさらに実証される通り、装置２０は、例えば目３０に部分３６から青色光が提供され、かつ部分３８から赤色光が提供される一方、目２４には部分３６から赤色光が提供され、部分３８から青色光が提供されて、画像のスペクトル範囲全体が２つの目に伝達され、生理学的機序が画像を再構築するように、構築することができる。
【０１７５】
さて、図３ａ〜ｂは、１つの入力光学素子および２つの出力光学素子を使用する好適な実施形態の装置２０の等角概略図（図３ａ）および側面概略図（図３ｂ）である。
【０１７６】
したがって、装置２０は、入力光学素子１２と、ここで第１出力光学素子１５および第２出力光学素子１７と呼ぶ２つの出力光学素子とを含む。図３ｂを参照すると、第１出力光学素子１５および第２出力光学素子１７は、入力光学素子１２と一緒に光透過性基材１４の第２面４３上に形成されている。しかし、上述の通り、これは必ずしもそうする必要はない。用途によっては、入力／出力光学素子を適切な透過型／反射型の組合せで基材１４の第１面４２または第２面４３のいずれかに形成することが望ましいかもしれない。本発明の好適な実施形態では、基材１４の第１面４２または第２面４３は実質的に平行である。本発明の様々な例示的実施形態による基材１４内の波面伝搬については、図６ａ〜ｂに関連して後でさらに詳述する。
【０１７７】
素子１２は、視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が基材１４内で異なる方向に伝搬するように、入射光を基材１４内に回折することが好ましい。図３ａ〜ｂに例示する構成では、素子１２は光の一部分を左側に回折し、それによって素子１５に到達させ、かつ光の別の部分を右側に回折し、それによって素子１７に到達させる。素子１５および１７は、光のそれぞれの部分、または光の部分を相補的に基材１４から外に回折される。
【０１７８】
本発明の好適な実施形態では、装置２０はさらに、好ましくは基材１４の前に配置されたコリメータ４４をさらに含むことができる。コリメータ４４は、入射光がまだ視準されていない場合、基材１４に当てる前にそれを視準させるように働く。当業界で公知の任意の視準素子、例えば収束レンズ（球面または非球面）、レンズ配列体、回折光学素子等を、コリメータ４４として使用することができる。視準手順の目的は、結像能力を改善することである。
【０１７９】
収束レンズの場合、レンズに垂直にレンズの中心を通過する、典型的な収束レンズを通る光線は、光軸を画定する。レンズを通過する光線束は、この軸を中心に集まり、レンズによって適正に結像することができる。例えば光源がレンズの焦点面に位置する場合、光によって構築される画像は無限遠に投射される。
【０１８０】
他の視準手段、例えば回折光学素子もまた結像機能を提供することができるが、そのような手段の場合、光軸はよく画定されない。収束レンズの利点は光軸を中心とするその対称性による一方、回折光学素子の利点はそのコンパクト性による。
【０１８１】
コリメータ４４が回折光学素子である実施形態では、それを基材１４から離して配置するか、基材１４によって担持するか、あるいは基材１４内に形成することができる。現在の好適な実施形態では、コリメータ４４は透過型回折素子として基材１４の入射面に配置するか、あるいは反射型回折素子として反対側の表面に配置するかのいずれかとすることができることを、通常の当業者は理解するであろう。
【０１８２】
本発明の追加の態様では、広視野でユーザに画像を提供するためのシステム１００を提供する。
【０１８３】
さて、図４は、最も単純な構成で、画像３４をユーザの第１の目２４および第２の目３０に伝達するための双眼装置と、双眼装置に画像３４を提供するための画像生成装置２１とを含むシステム１００の概略図である。図４に示すように、双眼装置は双眼装置２０とすることができる（図２〜３参照）。
【０１８４】
画像生成装置２１は、アナログまたはデジタルのいずれかの装置とすることができる。アナログ画像生成装置は一般的に、光源２７および少なくとも１つの画像担持体２９を含む。光源２７の代表例として、ランプ（白熱灯または蛍光灯）、１つ以上のＬＥＤまたはＯＬＥＤ等が挙げられるが、それらに限定されない。画像担持体２９の代表例として、ミニチュアスライド、反射型または透過型マイクロフィルム、およびホログラムが挙げられるが、それらに限定されない。光源は、画像担持体の前（光をそこから反射させるため）、または画像担持体の背後（光を透過させるため）のいずれかに配置することができる。任意選択的に、かつ好ましくは、装置２１はミニチュアＣＲＴを含む。ミニチュアＣＲＴは当業界で公知であり、例えばカリフォルニア州サンノゼのＫａｉｓｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ  Ｃｏｌｌｉｎｓ  ｂｕｓｉｎｅｓｓから市販されている。
【０１８５】
デジタル画像生成装置は一般的に、少なくとも１つのディスプレイを含む。特定のディスプレイを使用するには、追加的に光源を使用する必要があるであろう。デジタル画像生成装置に適した光源として、ランプ（白熱灯または蛍光灯）、１つ以上のＬＥＤ（例えば赤、緑、および青色ＬＥＤ）、またはＯＬＥＤ等が挙げられるが、それらに限定されない。適切なディスプレイとして、背面照明される透過型または前面照明される反射型のＬＣＤ、ＯＬＥＤアレイ、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（商標）（ＤＬＰ（商標））ユニット、ミニチュアプラズマディスプレイ等が挙げられるが、それらに限定されない。ＯＬＥＤまたはミニチュアプラズマディスプレイのようなポジティブディスプレイは、照明用の追加光源を使用する必要がないであろう。透過型ミニチュアＬＣＤは例えば、マサチューセッツ州トーントンのＫｏｐｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。反射型ＬＣＤは例えば、アリゾナ州テンペのＢｒｉｌｌｉａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。ミニチュアＯＬＥＤアレイは例えば、ニューヨーク州ホープウェルジャンクションのｅＭａｇｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。ＤＬＰ（商標）ユニットは例えば、テキサス州プラノのＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＤＬＰ（商標）  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから市販されている。デジタルミニチュアディスプレイの画素分解能は、ＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）以下からＷＱＵＸＧＡ（３８４０×２４００画素）まで多種多様である。
【０１８６】
システム１００は、比較的小さいスクリーンを有する装置の視野を拡大するのに特に有用である。例えば、携帯電話機およびパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）は、かなり小型のオンボードディスプレイを持つことが知られている。ＰＤＡはまた、カリフォルニア州パロアルトのＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ  Ｃｏｍｐａｎｙによって製造された商品名ｉＰＡＱ（商標）のようなポケットＰＣとしても知られている。上記の装置は、かなりの量の情報をシングルフレームまたは動画の形で格納したりダウンロードしたりすることができるが、その小さいサイズのディスプレイのため、ユーザに充分な視野を提供することができない。
【０１８７】
したがって、本発明の好適な実施形態では、システム１００は、データソースインタフェース２３を介して装置２１と通信することのできるデータソース２５を含む。インタフェース２３とデータソース２５との間に、有線通信、無線通信、光通信、またはそれらの任意の組合せをはじめ、それに限定されず、いずれかの種類の通信を確立することができる。インタフェース２３は、データソース２５から画像データ（例えばビデオ、グラフィックス等）のストリームを受け取り、かつ装置２１にデータを入力するように構成することが好ましい。多くの種類のデータソースが考えられる。本発明の好適な実施形態では、データソース２５は、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、およびポータブルコンピュータ（ラップトップ）のような通信装置であるが、それらに限定されない。データソース２５のさらなる例として、テレビジョン装置、携帯テレビジョン装置、衛星受信機、ビデオカセットレコーダ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）プレーヤ、デジタル動画再生装置（例えばＭＰ４プレーヤ）、デジタルカメラ、ビデオグラフィックアレイ（ＶＧＡ）カード、および多くの医療画像診断装置、例えば超音波撮像装置、デジタルＸ線装置（例えばコンピュータ断層撮影用）、および磁気共鳴撮像装置が挙げられるが、それらに限定されない。
【０１８８】
画像情報に加えて、データソース２５は音声情報を生成することもできる。音声情報はインタフェース２３によって受信し、音声ユニット３１（スピーカ、１つ以上のイヤホン等）を用いてユーザに提供することができる。
【０１８９】
本発明の様々な例示的実施形態では、データソース２５は、符号化および／または圧縮された形でデータのストリームを提供する。これらの実施形態では、システム１００はさらに、データのストリームを、装置２１が認識可能なフォーマットに復号および／または圧縮解除するための復号器３３および／または圧縮解除ユニット３５を含む。復号器３３および圧縮解除ユニット３５は、希望に応じて２つの別々のユニットとして、または一体化されたユニットとして供給することができる。
【０１９０】
システム１００は、装置２１の機能を制御するため、および任意選択的に、かつ好ましくは、データソース２５と装置２１との間の情報転送を制御するためのコントローラ３７を含むことが好ましい。コントローラ３７は、明るさ、色相、コントラスト、画素分解能等のような、しかしそれらに限定されない、装置２１の表示特性のいずれかを制御することができる。加えてコントローラ３７はデータソース２５に、その動作を制御するための信号を伝送することができる。さらに詳しくは、コントローラ３７は、データソース２５の動作モードを活性化、非活性化、および選択することができる。例えばデータソース２５がテレビジョン装置であるか、あるいは放送局と連絡している場合、コントローラ３７は表示されるチャネルを選択することができる。データソース２５がＤＶＤまたはＭＰ４プレーヤである場合、コントローラ３７は、データのストリームが読み出されるトラックを選択することができる。音声情報が伝送される場合、コントローラ３７は音声ユニット３１および／またはデータソース２５のボリュームを制御することができる。
【０１９１】
システム１００またはその一部分（例えば、装置２０）を、ヘルメットまたは眼鏡のような、ただしそれらに限定されないウェアラブル装置と一体化して、好ましくは双眼装置２０を手で保持する必要なく、ユーザに画像を観視させることができる。
【０１９２】
装置２０はまた、視覚矯正装置１３０、例えば近視（近眼）を矯正するための例えば１つ以上の矯正レンズと共に使用することもできる。この実施形態では、視覚矯正装置は目と装置２０との間に配置することが好ましい。本発明の好適な実施形態では、システム１００はさらに、装置２０に一体化されるかあるいは装置２０に取り付けられた矯正装置１３０をさらに含む。
【０１９３】
代替的に、システム１００またはその一部分は、既存のウェアラブル装置に取り付けるよう適応することができる。例えば１実施形態では、装置２０はユーザの眼鏡に取り付けることのできる眼鏡クリップとして製造され、別の実施形態では、装置２０は、ヘルメットのスクリーンに取り付けることのできるヘルメットアクセサリとして製造される。
【０１９４】
さて、図５ａ〜ｃは、眼鏡を使用した好適な実施形態のウェアラブル装置１１０を示している。本発明の現在の好適な実施形態では、装置１１０は、画像生成装置２１（図示せず、図４参照）を保持するための筐体１１４を有する眼鏡本体１１２と、ユーザの鼻に係合するように適応されたブリッジ１２２と、ユーザの耳に係合するように適応された後方に延びるアーム１１６とを含む。双眼装置２０は、ユーザが装置１１０を着用したときに、第１単眼装置２２が第１の目２４の前に配置され、第２単眼装置２８が第２の目３０の前に配置されるように、筐体１１４とブリッジ１２２との間に取り付けることが好ましい。本発明の好適な実施形態では、装置１１０は１つ以上のイヤホン１１８を含むが、それは別個のユニットとして供給するか、あるいはアーム１１６と一体化することができる。
【０１９５】
インタフェース２３（図５ａ〜ｃには明示されず）は、筐体１１４に、または本体１１２の他の部分に配置することができる。復号器３３を使用する実施形態では、復号器３３は希望に応じて、本体１１２に取り付けるか、あるいは別個のユニットとして供給することができる。データソース２５とインタフェース２３との間の通信は、上述の通り、無線とすることができ、その場合、ウェアラブル装置１１０とデータソース２５との間に物理的な接続は必要ない。通信が無線でない実施形態では、適切な通信線および／または光ファイバ１２０を使用して、インタフェース２３をデータソース２５およびシステム１００の他の構成要素と接続する。
【０１９６】
本実施形態はまた、データソースまたは画像データを伝送することのできる他の装置へのアドオンとして提供することもできる。さらに、本実施形態はまた、データソース、画像生成装置、双眼装置、および任意にウェアラブル装置を含むキットとして使用することもできる。例えばデータソースが通信装置である場合、本実施形態は通信キットとして使用することができる。
【０１９７】
以下で本発明の好適な実施形態に係る双眼装置２０の原理および動作について説明する。上述の通り、装置２０は、各々が光透過性基材上に形成することのできる、２つの単眼装置を含むことが好ましい。
【０１９８】
さて、図６ａ〜ｂは、本発明の好適な実施形態に係る基材１４内の波面伝搬の概略図である。図６ａ〜ｂには、画像３４の４つの点Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤからそれぞれ放出される４つの光線５１、５２、５３、および５４が示されている。光透過性基材の法線に対する光線５１、５２、５３、および５４の入射角は、それぞれαＩ−−，αＩ−＋，αＩ＋−，αＩ＋＋，で表わされている。通常の当業者には理解される通り、上述した符号の規約に従って、最初の上付きの指標は視野の中心に対するそれぞれの光線の位置を指し、２番目の上付きの指標は、角度測定の基準となる法線に対するそれぞれの光線の位置を指す。
【０１９９】
この符号の規約を制限とみなすことはできず、かつ通常の当業者が代替的規約を使用して本発明を容易に実施できることを理解されたい。
【０２００】
同様の表記法は、以下で、下付き添え字Ｉを下付き添え字Ｄに置き換えて、光線の回折角に対しても使用される。上付き指標を対ｉ，ｊで表わすと、入射角は一般的にαＩｉｊと表わされ、回折角は一般的にαＤｉｊと表わされる。ここでｉｊ＝「−−」，「−＋」、「＋−」、または「−−」である。各入射角αＩｉｊとそのそれぞれの回折角αＤｉｊとの間の関係は、αＩ→αＩｉｊおよびαＤ→αＤｉｊと置換により、上記の式２によって与えられる。
【０２０１】
点ＡおよびＤは画像３４の左端および右端を表わし、かつ点ＢおよびＣは点ＡおよびＤの間に位置する。したがって光線５１および５３は、画像３４の部分Ａ−Ｃに対応する第１の非対称視野の最左および最右光線であり、光線５２および５４は、画像３４の部分Ｂ−Ｄに対応する第２の非対称視野の最左および最右光線である。角度表記法では、第１および第２の非対称視野はそれぞれ、［αＩ−−，αＩ＋−］および［αＩ−＋，αＩ＋＋］（非内包的表現）である。２つの非対称視野間の重なった視野は、光線５２および５３の間に画定され、この重なり部分は［αＩ−＋，αＩ＋−］に等しく、画像３４の部分Ａ−ＣおよびＢ−Ｄの間の重なり部分Ｂ−Ｃに対応する。
【０２０２】
図６ａ〜ｂに示す構成では、レンズ４５は画像３４を拡大し、そこから生じる波面を視準する。例えば光線５１〜５４はレンズ４５の中心を通過して、基材１４に角度αＩｉｊで衝突し、入力光学素子１２によってαＤｉｊで基材１４内に回折する。図６ａ〜ｂを分かり易くするために、（両側への）４つの回折角のうちの２つだけが各図に示されており、図６ａは光線５１および５３の右側への回折角を示し（角度αＤ＋−およびαＤ−−）、図６ｂは光線５２および５４の右側への回折角（角度αＤ−＋およびαＤ＋＋）を示す。
【０２０３】
各回折光線は、回折角の絶対値｜αＤｉｊ｜が臨界角αＣより大きい場合、基材１４の内面に衝突して内部全反射を経験する。｜αＤｉｊ｜＜αＣの光線は、基材１４から逃散するので、内部全反射を経験しない。一般的に、入力光学素子１２は光線を左側および右側の両方に回折するので、光線は原則的に２つの２次光線に分割し、２つの２次光線の各々の回折角がαＣより大きいことを前提として、各々が基材１４内で反対方向に伝搬する。図６ａ〜ｂの図を分かり易くするために、左側および右側に回折する２次光線はそれぞれシングルおよびダブルプライムで指定されている。
【０２０４】
今、｜αＤ−＋｜＝｜αＤ＋−｜＝αＣである特定の好適な実施形態を示す図６ａについて説明する。図６ａに示されているのは、右側に伝搬する光線５１″および５３″、ならびに左側に伝搬する光線５２´および５４´である。したがってこの実施形態では、素子１２は光線５１と光線５２との間の全ての光線を２つの２次光線、つまりαＣより小さい角度で基材１４の内面に衝突する左側の２次光線、およびαＣより大きい角度で基材１４の内面に衝突する右側の２次光線に分割する。したがって、光線５１と光線５２との間の光線は、基材１４内で右側にしか伝搬することができない。同様に、光線５３と光線５４との間の光線は、左側にしか伝搬することができない。他方、非対称視野間の重なり部分に対応する光線５２および５３の間の光線は、素子１２が各々のそのような光線を、両方とも臨界角αＣより大きい角度で基材１４の内面に衝突する２つの２次光線に分割するので、両方向に伝搬する。
【０２０５】
したがって、光線５１および５３の間に画定される非対称視野の光線は、光透過性基材１４内を伝搬して第２出力光学素子１７（図６ａには図示せず）に到達し、かつ光線５２および５４の間に画定される非対称視野の光線は、光透過性基材１４内を伝搬して第１出力光学素子１５（図６ａには図示せず）に到達する。
【０２０６】
図６ｂに示された別の実施形態では、最大入射角の光線は、どちらもαＣより大きい回折角を持つ２つの２次光線に分割され、したがって基材１４から逃散しない。しかし、一方の２次光線は基材１４内で数回の反射を経験し、したがってそのそれぞれの出力光学素子（図示せず）に正常に到達するが、他方の２次光線の回折角は、２次光線が基材１４の反対側の面に衝突し、適切にその中を伝搬してそのそれぞれの出力光学素子に到達するには大きすぎる。
【０２０７】
特に図６ｂに示されているのは、原光線５１、５２、５３、および５４、ならびに２次光線５１´、５２″、５３´および５４″である。光線５４は２つの２次光線、つまりそれぞれ左側および右側に回折する光線５４´（図示せず）および光線５４″に分割される。しかし、角度αＤ＋＋で回折し右側に伝搬する光線５４″は、基材１４内で数回の反射を経験するが（図６ｂ参照）、左側に伝搬する光線５４´は、素子１５に正常に到達するには大きすぎる角度で回折するか、あるいは徐々に消失する。
【０２０８】
同様に、光線５２は、それぞれ左側および右側に回折する２つの２次光線５２´（図示せず）および光線５２″に分割される。例えば右側に伝搬する光線５２″は角度αＤ−＋＞αＣで回折する。両方の２次光線がαＣより大きい角度で回折し、基材１４内で１回または数回の反射を経験し、それぞれ出力光学素子１５および１７（図示せず）に到達する。αＤ−＋を回折光線が光学出力素子１７に正常に到達するための最大角度であると仮定すると、画像の部分Ａ〜Ｂから放射される全ての光線は素子１７に到達せず、部分Ｂ〜Ｄから放射される全ての光線は正常に素子１７に到達する。同様に、角度αＤ＋−を回折光線が光学出力素子１５に正常に到達するための最大角度（絶対値）とした場合、画像の部分Ｃ〜Ｄから放射される全ての光線は素子１５に到達せず、部分Ａ〜Ｃから放射される全ての光線は正常に素子１５に到達する。
【０２０９】
したがって、光線５１および５３の間に画定される非対称視野の光線は、光透過性基材１４内を伝搬して出力光学素子１５に到達し、かつ光線５２および５４の間に画定される非対称視野の光線は、光透過性基材１４内を伝搬して出力光学素子１７に到達する。
【０２１０】
上記実施形態はいずれも、単眼装置、さらに詳しくは入力／出力光学素子および光透過性基材の賢明な設計によって、適正に実現することができる。
【０２１１】
例えば、上述の通り、入力および出力光学素子は、同一周期を有しかつ平行配向である線形回折格子とすることができる。この実施形態は角度維持される（ａｎｇｌｅ−ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ）ので有利である。特に、線形格子の同一周期および平行性は、基材から出射する光線間の相対配向が、入力光学素子に衝突する前のそれらの相対配向と同様であることを確実にする。その結果、画像３４の重なり部分Ｂ〜Ｃの特定の点から発し、したがって両方の目に達する光線は相互に平行である。したがって、そのような光線は、空間内を同一角度から到達したときに、両方の目で観視することができる。そのような構成により、光学素子の相対的位置決めおよび／または相対的位置合せが必要な従来の双眼装置とは異なり、目の緊張または観視者への他のいかなる不都合も無く、ビューイングコンバーゼンス（ｖｉｅｗｉｎｇ  ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）が容易に得られることは理解されるであろう。
【０２１２】
本発明の好適な実施形態では、格子の周期ｄおよび／または光透過性基材の屈折率ｎＳは、２つの非対称視野がそれらの間の所定の重なり部分を確保しながら得られるように選択することができる。これは２つ以上の方法で達成することができる。
【０２１３】
したがって、１実施形態では、光の波長λと周期ｄとの間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい。
2008507722.tif 000005
この実施形態は、視野の非重なり部分の光線間の混合が無い、上記原理に従って動作する光学装置を提供するために使用することができる（図６ａ参照）。
【０２１４】
別の実施形態では、比λ／ｄは光透過性基材の屈折率ｎＳより小さい。さらに詳しくは、ｄおよびｎＳは次の不等式に適合するように選択することができる。
2008507722.tif 000006
ここでｐは１より小さい所定のパラメータである。
【０２１５】
ｐの値は、上で詳述したように視野の非重なり部分の光線間の多少の混合が可能である、原理に従う装置の動作が確保されるように、選択することが好ましい（図６ｂ参照）。これは、例えばｐ＝ｓｉｎ（αＤＭＡＸ）を設定することによって達成することができる。ここで（αＤＭＡＸ）は最大回折角である。一般的にαＤＭＡＸには理論的な制約が無いので（その絶対値が９０゜未満であるという要件は別として）、特定の小型化の必要性によって課せられるコスト、アベイラビリティ、または幾何学的制約のような実用的考慮事項に従って選択することができる。したがって、本書でさらに「少なくとも１つのホップ」実施形態と呼ぶ１実施形態では、αＤＭＡＸは、約３０ｍｍから約８０ｍｍまで変化する所定の距離ｘ内で少なくとも１回反射することができるように選択される。
【０２１６】
例えばｎＳ＝１．５の屈折率および２ｍｍの厚さを持つガラスの光透過性基材の場合、４６５ｎｍの波長を有する光の３４ｍｍの距離ｘ内での１回の内部全反射は、αＤＭＡＸ＝８３．３゜に対応する。
【０２１７】
本書でさらに「フラット」実施形態と呼ぶ別の実施形態では、αＤＭＡＸは、例えば全ての回折角が充分に小さく、例えば８０゜未満になるという要件を課すことによって、光透過性基材内の反射事象の数を低減するように選択される。
【０２１８】
光透過性基材の屈折率が既知であるという産業における状況に特に適用可能な追加の実施形態では（例えば装置２０が特定の光透過性基材を含む所与の装置と同期して動作するように意図される場合）、式４を反転してｐの値を得ることができ、したがってαＤＭＡＸ＝ｓｉｎ−１ｐの値も得ることができる。
【０２１９】
上述の通り、装置２０は複数の波長を有する光を透過することができる。本発明の好適な実施形態では、多色画像の場合、格子周期は最短波長に対しては式３に適合するように選択し、最長波長に対しては式４に適合するように選択することが好ましい。詳しくは、次の通りである。
2008507722.tif 000007
ここでλＢおよびλＲはそれぞれ多色スペクトルの最短および最長波長である。式５から、基材の屈折率はこれらの条件下でｎＳｐ≧λＲ／λＢを満たさなければならないということになることに注目されたい。
【０２２０】
格子周期も和λＢ＋λＲより小さくすることができ、例えば次のようにすることができる。
2008507722.tif 000008
【０２２１】
本発明の別の態様では、視野を画定する複数の角度で光透過性基材に衝突する光を伝達する方法を提供する。該方法は次の方法ステップを含む。その第１ステップで、光は、視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が基材内で異なる方向に伝搬するように、光透過性基材内に回折し、該方法の第２ステップで、視野を実質的に維持するように、光の異なる部分が相補的に基材から外に回折される。
【０２２２】
該方法は、画像をユーザの第１の目および第２の目内に伝達するために使用することができる。例えば画像は最初に、例えば入力光学素子を用いて基材内に回折させることができる。ひとたび基材内にトラップされると、画像の第１部分（例えば部分Ａ〜Ｃ）はユーザの第１の目内に回折させることができ、かつ第２部分（例えば部分Ｂ〜Ｄ）はユーザの第２の目内に回折させることができる。任意選択的に、かつ好ましくは、画像部分は、上で詳述したように出力光学素子を用いて回折させることができる。
【０２２３】
本発明の好適な実施形態では、各々の光学素子の線形格子は、ホログラフィ技術によって、コンピュータ生成マスクおよびリソグラフィ技術によって、直接描画技術によって、エンボシング、成形、もしくはエッチングによって、または当業界で公知の他の手順によって記録することができる。
【０２２４】
光透過性基材は、可視光の場合にはガラスまたは透明なポリマのような、ただしそれらに限らず、光を透過することのできる任意の材料から製造することができることを理解されたい。いずれの場合も、光透過性基材の材料の屈折率は、空気または光透過性基材と界接する他のどんな物質の屈折率より大きくなければならない。
【０２２５】
本発明の任意の実施形態の好適な技術的詳細は次の通りである。光透過性基材の厚さｈは約０．１ｍｍから約５ｍｍの間であり、より好ましくは約２ｍｍないし約３ｍｍである。多色画像の場合、ｈは、複数の波長の同時伝搬が可能となるように選択することが好ましく、例えばｈ＞１０λＲである。光透過性基材の幅／長さは約１０ｍｍないし約１００ｍｍであることが好ましい。入力および出力光学素子の典型的な幅／長さは、米国特許第５９６６２２３号に記載されている覗き込み型ディスプレイ（ｎｅａｒ  ｅｙｅ  ｄｉｓｐｌａｙ）用途のような様々な光学用途の場合、約５ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲である。好適な視野は、内包的表現で少なくとも２０度、より好ましくは少なくとも３０度、最も好ましくは少なくとも４０度である。多色構成における光の好適なスペクトルは少なくとも１００ｎｍに及ぶ。より具体的には、最短波長λＢは一般的に、約４００から約５００ｎｍの間の典型的波長を有する青色光に対応し、最長波長λＲは一般的に、約６００から約７００ｎｍの間の典型的波長を有する赤色光に対応する。
【０２２６】
本発明の追加の目的、利点、および新規の特徴は、限定とする意図のない以下の実施例を精査することにより、通常の当業熟練者には明らかになるであろう。加えて、上述しかつ請求の範囲に記載する、本発明の様々な実施形態および態様の各々にとって、以下の実施例は実験的サポートになる。
【実施例】
【０２２７】
今から以下の実施例について説明するが、それらは上記の説明と併せて、本発明を非限定的に解説するものである。
【０２２８】
実施例１
青色光のための単色構成
この実施例は、波長λ＝４６５ｎｍ（青色光）、光透過性基材の屈折率ｎＳ＝１．５、空気の屈折率ｎＡ＝１．０で４１．８゜の臨界角に対応する場合について、式３を使用したときの達成可能な視野を実証する。
【０２２９】
格子周期ｄ＝４３０ｎｍ（λ／ｄ＞１、式３参照）の場合、内部全反射が発生できる最大角度（符号は負）は４．６７゜である。図６ａの表記法では、αＩ＋−＝−４．６７゜である（光線５３参照）。しかし、正の入射角（図６ａの光線５１参照）はαＩ−−＝２３．３２゜もの大きさにすることができ、その場合回折角は約８０゜であり、それは内部全反射の条件に適合する。したがって、この構成では、達成可能な非対称視野の各々が｜αＩ＋＋｜＋αＩ−−≒２８゜であり、その結果、２×αＩ−−≒４７゜の対称複合視野となる。
【０２３０】
実施例２
赤色光のための単色構成
この実施例は、波長λ＝６２０ｎｍ（赤色光）および実施例１の屈折率で同じ臨界角
（αＣ＝４１．８゜）の場合について、式４を使用したときの達成可能な視野を実証する。
【０２３１】
「フラット」要件および８０゜の最大回折角を設定すると、λ＝６２０ｎｍの場合、実施例１の格子周期ｄ＝４３０ｎｍは式４に適合することを計算することができる。
【０２３２】
内部全反射が発生できる最大（符号は正）角度は２．０３゜である。図６ｂの表記法では、αＩ−＋＝＋２．０３゜である（光線５２参照）。負の入射角（図６ｂの光線５４参照）は、αＩ＋＋＝−２６．２２゜に対応する要件｜αＤ＋＋｜＜αＣによって制限される。したがって、この構成では、達成可能な非対称視野の各々が約２８゜であり、その結果、約５２゜の対称複合視野となる。
【０２３３】
実施例３
多色構成
この実施例は、最短波長がλＢ＝４６５ｎｍ（青色光）であり、最長波長がλＲ＝６２０ｎｍ（赤色光）であるスペクトルに式６を使用したときの達成可能な視野を実証する。屈折率、臨界角、および最大回折角は実施例２と同じである。
【０２３４】
式６を使用して、ｄ＝４３８ｎｍが得られる。さらに、式２を使用して、青色および赤色光の非対称視野を計算することができる。
【０２３５】
したがって、青色光の場合、第１非対称視野は［−３．５４゜，２４．５６゜］であり、第２非対称視野は［−２４．５６゜，３．５４゜］であり、その結果、約４９゜の複合視野となる。
【０２３６】
赤色光の場合、計算の結果、第１非対称視野が［−２４．５６゜，３．５４゜］であり、第２非対称視野が［−３．５４゜，２４．５６゜］であるという逆の状況になり、その結果、依然として約４９゜の複合視野となる。
【０２３７】
第３の中間波長、例えば５２５ｎｍ（緑色光）が存在する場合には、緑色の第１非対称視野は［−１１．４６゜，１６．１８゜］であり、緑色の第２非対称視野は［−１６．１８゜，１１．４６゜］であり、その結果、約３２゜の対称複合視野となる。したがって個々の波長依存視野間の重なりは３２゜である。格子に異なる周期を選択することで、より大きい視野の重なりが得られることは理解されるであろう。
【０２３８】
わかりやすいように個別の態様として説明した本発明のいくつかの特徴を１つの態様に組み合わせて提供できることは理解されるだろう。逆に、簡潔に説明するために１つの態様として説明した本発明の様々な特徴を個別に提供するか、一部を適当に組み合わせて提供することもできる。
【０２３９】
以上、本発明をその特定態様に関して説明したが、多くの代替、変更および変形態様が当業者にとって明白であることは明らかである。したがって、特許請求の範囲の精神およびその広い範囲に包含されるそれらの代替、変更および変形態様は、全て本発明に包含されるものとする。本明細書で言及した刊行物、特許および特許出願は全て、具体的かつ個別的な表示の有無にかかわらず、参照により完全な形で本明細書に援用されるものとする。また、本願で行う参考文献の引用および記載は、当該参考文献を本発明に対する先行技術として利用できるとの自認ではないと解釈されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０２４０】
【図１】先行技術の単眼装置の概略図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る、画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置の概略図である。
【図３】１つの入力光学素子および２つの出力光学素子を有し、したがって図２の双眼装置として使用することのできる、本発明の好適な実施形態に係る光学装置の略等角図（図３ａ）および略側面図（図３ｂ）である。
【図４】本発明の好適な実施形態に係る、広視野画像をユーザに提供するためのシステムの概略図である。
【図５】眼鏡を使用する好適な実施形態の図４に示したシステムの一部分の概略図である。
【図６】本発明の好適な実施形態に係る図３ａ〜ｂの装置内の波面伝搬を示す。
【図１】
2008507722.tif 000009
【図２】
2008507722.tif 000010
【図３】
2008507722.tif 000011
【図４】
2008507722.tif 000012
【図６】
2008507722.tif 000013
【図５】
2008507722.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月19日(2006.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野を画定する複数の角度で光学装置に衝突する光を伝達するための光学装置であって、該光学装置は少なくとも１つの入力光学素子および複数の出力光学素子を具設した光透過性基材および前記光透過性基材に衝突する前に光を視準するためのコリメータを含み、前記少なくとも１つの入力光学素子は、視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が前記光透過性基材内で異なる方向に伝搬するように、光を前記光透過性基材内に回折させるように設計かつ構築され、前記複数の出力光学素子は、前記光透過性基材から前記光の異なる部分を相補的に回折し、複数の個々の視野の組み合わせが装置に衝突する光の視野を実質的に再構築するように複数の個々の視野を提供するように設計かつ構築されて成る、光学装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの入力光学素子および前記複数の出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の出力光学素子は、視野の第１部分を回折する第１出力光学素子と、視野の第２部分を回折する第２出力光学素子とを含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、視野の前記第一部分と前記第二部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、前記所定の重なり部分の各光線が装置内で二叉に分岐し、２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材を出射するように設計かつ構築される請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
光はスペクトルを画定する複数の波長を有し、さらに前記スペクトルの異なる部分は、前記複数の出力光学素子によって前記光透過性基材から相補的に回折される請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
光は複数の波長依存視野にそれぞれ対応する複数の波長を有し、さらに、前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、および前記複数の出力光学素子は、前記複数の波長依存視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の出力光学素子は第１出力光学素子および第２出力光学素子を含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記スペクトルは第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が、前記第１および前記第２出力光学素子の少なくとも１つによって前記光透過性基材から回折される請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、前記スペクトルの前記第１部分が前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、かつ前記スペクトルの前記第２部分が前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折されるように設計かつ構築される請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、前記スペクトルの前記第１部分が前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、かつ前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合に、前記スペクトルの前記第１部分が前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折されるように設計かつ構築される請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、視野の前記第一部分と前記第二部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記光透過性基材内の光の前記伝搬は、所定の最大回折角によって特徴付けられる内部全反射を介して行なわれる請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記所定の最大回折角は、前記光透過性基材に垂直な方向に対し約８０度に等しい請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記所定の最大回折角は、所定の距離内で少なくとも１回の反射が可能となるように選択される請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記所定の距離は約３０ｍｍないし約８０ｍｍである請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
λＢは約４００ないし約５００ｎｍである請求項２１に記載の装置。
【請求項２９】
λＲは約６００ないし約７００ｎｍである請求項２１に記載の装置。
【請求項３０】
前記光透過性基材の厚さは約０．１ｍｍないし約５ｍｍである請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記光透過性基材の厚さは、前記複数の波長の同時伝搬が可能となるように選択される請求項１１に記載の装置。
【請求項３２】
前記光透過性基材の厚さは１０λＲより大きい請求項２１に記載の装置。
【請求項３３】
前記光透過性基材はガラスおよび透明ポリマーから成る群から選択される請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
前記線形回折格子は反射型線形回折格子および透過型線形回折格子からなる群から選択される請求項２に記載の装置。
【請求項３５】
前記線形回折格子はホログラフィ、コンピュータ生成マスク、リソグラフィ、エンボシング、成形、エッチング、および直接描画から成る群から選択される手順によって記録される請求項２に記載の装置。
【請求項３６】
視野は少なくとも２０度を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３７】
視野は少なくとも３０度を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３８】
視野は少なくとも４０度を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３９】
画像を構成する光をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置であって、
光透過性基材に形成され、かつ光を前記光透過性基材に回折させることのできる入力光学素子と、
前記光透過性基材に形成され、かつ画像の第１部分を構成する光を前記光透過性基材から第１の目に回折させることのできる第１出力光学素子と、
前記光透過性基材に形成され、かつ画像の第２部分を構成する光を前記光透過性基材から第２の目に回折させることのできる第２出力光学素子と、
前記光透過性基材に対する前記光の衝突の前に、画像を構成する光を視準するためのコリメータと
を含む双眼装置。
【請求項４０】
前記入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、画像の前記第１部分と前記第２部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、前記所定の重なり部分から放射または反射される各光線が装置内で二叉に分岐し、２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材を出射して、それぞれ第１および第２の目内に伝搬するように設計かつ構築される請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項３９に記載の装置。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項４３に記載の装置。
【請求項４７】
画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が前記第１および前記第２出力光学素子の少なくとも１つによって前記光透過性基材から回折されることを特徴とする多色画像である請求項３９に記載の装置。
【請求項４８】
画像の前記第１部分の前記スペクトルの前記第１部分は、前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、画像の前記第２部分の前記スペクトルの前記第１部分は、前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折される請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
画像の前記第１部分の前記スペクトルの前記第１部分は、前記第１出力光学素子によって前記光透過性基材から回折され、画像の前記第１部分の前記スペクトルの前記第２部分は、前記第２出力光学素子によって前記光透過性基材から回折される請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
画像は画像の複数の波長依存部分にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに、前記光透過性基材、前記少なくとも１つの入力光学素子、および前記複数の出力光学素子は、画像の前記複数の波長依存部分の間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項３９に記載の装置。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの入力光学素子、前記第１出力光学素子、および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項４７に記載の装置。
【請求項５２】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に同一周期を有する請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、実質的に平行である請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、画像の前記第一部分と前記第二部分の間の所定の重なり部分を提供するように選択される請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項５１に記載の装置。
【請求項５６】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項３９に記載の装置。
【請求項５７】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項５６に記載の装置。
【請求項５９】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項３９に記載の装置。
【請求項６０】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項３９に記載の装置。
【請求項６１】
λＢは約４００ないし約５００ｎｍである請求項５５に記載の装置。
【請求項６２】
λＲは約６００ないし約７００ｎｍである請求項５５に記載の装置。
【請求項６３】
前記光透過性基材の厚さは約０．１ｍｍないし約５ｍｍである請求項３９に記載の装置。
【請求項６４】
前記光透過性基材の厚さは、前記複数の波長の同時伝搬が可能となるように選択される請求項４７に記載の装置。
【請求項６５】
前記光透過性基材の厚さは１０λＲより大きい請求項５５に記載の装置。
【請求項６６】
前記光透過性基材はガラスおよび透明ポリマーから成る群から選択される請求項３９に記載の装置。
【請求項６７】
前記線形回折格子は反射型線形回折格子および透過型線形回折格子からなる群から選択される請求項４０に記載の装置。
【請求項６８】
前記線形回折格子はホログラフィ、コンピュータ生成マスク、リソグラフィ、エンボシング、成形、エッチング、および直接描画から成る群から選択される手順によって記録される請求項３９に記載の装置。
【請求項６９】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置であって、第１の目に第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と、第２の目に第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、前記第１および第２の非対称視野が、画像の前記第１および第２の非対称視野の各々より広い複合視野に対して相互に補完的である、双眼装置。
【請求項７０】
前記第１および前記第２単眼装置の各々は、前記第１および前記第２単眼装置が光透過性基材および入力光学素子を共有するように、光透過性基材、入力光学素子、および出力光学素子によって画定される請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記第１の非対称視野と前記第２の非対称視野との間に所定の重なり部分がもたらされるように設計かつ構築される請求項６９に記載の装置。
【請求項７２】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記所定の重なり部分の各光線が双眼装置内で二叉に分岐し、それぞれ第１および第２の目に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記第１および前記第２単眼装置を通して出射するように設計かつ構築される請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の少なくとも１つが各目に提供されるように設計かつ構築される請求項６９に記載の装置。
【請求項７４】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、かつ第２の目に前記スペクトルの前記第２部分が提供されるように設計かつ構築される請求項７３に記載の装置。
【請求項７５】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光学装置に衝突する場合、第２の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供されるように設計かつ構築される請求項７３に記載の装置。
【請求項７６】
画像は、各々が波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項６９に記載の装置。
【請求項７７】
前記光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項６９に記載の装置。
【請求項７８】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項７７に記載の装置。
【請求項７９】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項７８に記載の装置。
【請求項８０】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項７８に記載の装置。
【請求項８１】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項７７に記載の装置。
【請求項８２】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項７７に記載の装置。
【請求項８３】
前記複合視野は対称的である請求項６９に記載の装置。
【請求項８４】
前記複合視野は非対称的である請求項６９に記載の装置。
【請求項８５】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項６９に記載の装置。
【請求項８６】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項６９に記載の装置。
【請求項８７】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項６９に記載の装置。
【請求項８８】
視野を画定する複数の角度で光透過性基材に衝突する視準された光を伝達する方法であって、
（ａ）視野の異なる部分に対応する光の異なる部分が光透過性基材内を異なる方向に伝搬するように、光を光透過性基材内に回折させるステップ、および
（ｂ）前記光の異なる部分を光透過性基材から相補的に回折させ、複数の個々の視野の組み合わせが、光透過性基材に衝突する視準された光の視野を実質的に再構築するように複数の個々の視野を提供するステップ、
を含む方法。
【請求項８９】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）は各々独立して線形回折格子によって達成される請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）は、視野の前記第１と前記第２部分の間の所定の重なり部分がもたらされるように実行される請求項８８に記載の方法。
【請求項９１】
前記ステップ（ａ）は前記所定の重なり部分にある各光線を二叉分岐光線に分岐させることを含み、前記ステップ（ｂ）は前記二叉分岐光線を２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材から回折させることを含む請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項８９に記載の方法。
【請求項９３】
光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項８９に記載の方法。
【請求項９４】
光は複数の波長依存視野にそれぞれ対応する複数の波長を有し、さらに前記ステップ（ａ）および（ｂ）は、前記複数の波長依存視野間の重なり部分を最大化するように実行される請求項８８に記載の方法。
【請求項９５】
光は第１部分および第２部分を有するスペクトルを画定する複数の波長を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が少なくとも１つの線形回折格子によって前記光透過性基材から回折される請求項８９に記載の方法。
【請求項９６】
前記ステップ（ｂ）は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の両方が第１の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、前記スペクトルの前記第１部分を第１線形回折格子によって回折し、前記スペクトルの前記第２部分を第２線形回折格子によって回折することを含む請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記ステップ（ｂ）は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、前記スペクトルの前記第１部分を第１線形回折格子によって回折し、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で光透過性基材に衝突する場合、前記スペクトルの前記第１部分を第２線形回折格子によって回折することを含む請求項９５に記載の方法。
【請求項９８】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項９５に記載の方法。
【請求項９９】
光によって構成される画像を、画像生成装置を用いて生成することをさらに含む請求項９５に記載の方法。
【請求項１００】
コリメータを用いて前記光を視準することをさらに含む請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】
視野は少なくとも２０度を有する請求項８８に記載の方法。
【請求項１０４】
視野は少なくとも３０度を有する請求項８８に記載の方法。
【請求項１０５】
視野は少なくとも４０度を有する請求項８８に記載の方法。
【請求項１０６】
視準された光によって構成される画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達する方法であって、
（ａ）視準された光を光透過性基材内に回折させるステップ、
（ｂ）画像の第１部分を構成する光を前記光透過性基材から第１の目に回折させるステップ、および
（ｃ）画像の第２部分を構成する光を前記光透過性基材から第２の目に回折させるステップ、
を含む方法。
【請求項１０７】
前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は各々独立して線形回折格子によって達成される請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は、画像の前記第１と前記第２部分の間の所定の重なり部分を提供するように実行される請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記ステップ（ａ）は、前記所定の重なり部分から放射または反射された各光線を二叉分岐光線に分岐させることを含み、前記ステップ（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、前記二叉分岐光線を第１および第２の目内に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材から回折させることを含む請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、１に等しいかまたはそれより大きい請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１１】
画像を構成する光の波長と前記線形回折格子を特徴付ける周期との間の比は、前記光透過性基材の屈折率より小さい請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１２】
画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が前記光透過性基材から少なくとも１つの目に回折されることを特徴とする多色画像である請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１３】
前記ステップ（ｂ）は前記スペクトルの前記第１部分を第１の目に回折させることを含み、前記ステップ（ｃ）は前記スペクトルの前記第１部分を第２の目に回折させることを含む請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１４】
前記ステップ（ｂ）はさらに、前記スペクトルの前記第２部分を第２の目に回折させることを含む請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
画像は画像の複数の波長依存部分にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は画像の前記複数の波長依存部分間の重なり部分を最大化するように実行される請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１６】
前記線形回折格子を特徴付ける周期はλＲ／（ｎＳｐ）より大きく、かつλＢより小さく、前記ｎＳは前記光透過性基材の屈折率であり、前記ｐは所定のパラメータであり、前記λＲは前記スペクトルの最長波長であり、前記λＢは前記スペクトルの最短波長である請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１７】
画像生成装置を用いて画像を生成することをさらに含む請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１８】
コリメータを用いて画像を構成する光を視準することをさらに含む請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２２】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２３】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２４】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達する方法であって、
（ａ）画像の第１の非対称視野を第１の目に伝達するステップ、および
（ｂ）画像の第２の非対称視野を第２の目に伝達するステップを含み、
前記第１および第２の非対称視野が、画像の前記第１および第２の非対称視野の各々より広い複合視野に対して相互に補完的である、方法。
【請求項１２５】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）は各々独立して線形回折格子によって達成される請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
ステップ（ａ）および（ｂ）は、前記第１と前記第２の非対称視野の間に所定の重なり部分がもたらされるように実行される請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２７】
前記所定の重なり部分にある各光線を二叉分岐光線に分岐させることをさらに含み、前記ステップ（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ前記二叉分岐光線を２つの実質的に平行な光線の形で第１および第２の目に伝達することを含む請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が少なくとも１つの目に伝達されることを特徴とする多色画像である請求項１０７に記載の方法。
【請求項１２９】
前記ステップ（ａ）は前記スペクトルの前記第１部分を第１の目に伝達することを含み、前記ステップ（ｂ）は前記スペクトルの前記第１部分を第２の目に回折させることを含む請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３０】
前記ステップ（ａ）は、前記スペクトルの前記第２部分を第２の目に伝達することをさらに含む請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
画像は各々波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記ステップ（ａ）および（ｂ）は少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように実行される請求項１２４に記載の方法。
【請求項１３２】
画像生成装置を用いて画像を生成することをさらに含む請求項１２４に記載の方法。
【請求項１３３】
コリメータを用いて画像を構成する光を視準することをさらに含む請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３４】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３５】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３７】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３８】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３９】
前記複合視野は対称的である請求項１２４に記載の方法。
【請求項１４０】
前記複合視野は非対称的である請求項１２４に記載の方法。
【請求項１４１】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項１２４に記載の方法。
【請求項１４２】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項１２４に記載の方法。
【請求項１４３】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項１２４に記載の方法。
【請求項１４４】
画像をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置と、前記双眼装置に前記画像を提供するための画像生成装置とを含む、ユーザに画像を提供するためのシステムであって、
前記双眼装置が、第１の目に画像の第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と、第２の目に画像の第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、前記第１および第２の非対称視野が、前記第１および第２の非対称視野の各々より広い複合視野に対して相互に補完的である、システム。
【請求項１４５】
前記画像生成装置はアナログ画像生成装置である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１４６】
前記アナログ画像生成装置は、光源と、ミニチュアスライド、反射性マイクロフィルム、透明マイクロフィルム、およびホログラムから成る群から選択される少なくとも１つの画像担持体とを含む請求項１４５に記載のシステム。
【請求項１４７】
前記アナログ画像生成装置はミニチュア陰極線管を含む請求項１４５に記載のシステム。
【請求項１４８】
前記画像生成装置はデジタル画像生成装置である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１４９】
前記デジタル画像生成装置は、反射型ミニチュア液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ、デジタルライトプロセッサユニット、透過型ミニチュア液晶ディスプレイ、およびプラズマディスプレイから成る群から選択される少なくとも１つのミニチュアディスプレイを含む請求項１４８に記載のシステム。
【請求項１５０】
前記デジタル画像生成装置は光源をさらに含む請求項１４９に記載のシステム。
【請求項１５１】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラをさらに含む請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１５２】
データソースに接続可能であり、データソースから画像データのストリームを受け取りかつ前記画像データのストリームを前記画像生成装置に入力するように構成された、データソースインタフェースをさらに含む請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１５３】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラをさらに含む請求項１５２に記載のシステム。
【請求項１５４】
前記コントローラは、活性化信号および非活性化信号を前記データソースに伝送するように動作可能である請求項１５３に記載のシステム。
【請求項１５５】
前記コントローラは前記データソースの動作モードを選択するように動作可能である請求項１５３に記載のシステム。
【請求項１５６】
前記データソースをさらに含む請求項１５２に記載のシステム。
【請求項１５７】
前記画像データのストリームは、ビデオおよびグラフィックスから成る群から選択される少なくとも１つのデータ型を含む請求項１５６に記載のシステム。
【請求項１５８】
音声ユニットをさらに含み、前記データソースは前記音声ユニットに音声データを伝送するように構成される請求項１５７に記載のシステム。
【請求項１５９】
前記データソースは、テレビジョン装置、携帯テレビジョン装置、衛星受信機、ビデオカセットレコーダ、デジタル多用途ディスク、デジタル動画再生装置、デジタルカメラ、ビデオグラフィックアレイカード、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話機、超音波撮像装置、デジタルＸ線装置、および磁気共鳴撮像装置から成る群から選択される請求項１５６に記載のシステム。
【請求項１６０】
前記画像データは符号化され、さらにシステムは、前記画像データを前記画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号するための復号器を含む請求項１５６に記載のシステム。
【請求項１６１】
前記画像データは圧縮され、さらにシステムは、前記画像データを圧縮解除するための圧縮解除ユニットを含む請求項１５６に記載のシステム。
【請求項１６２】
前記画像データのストリームを送信するための無線通信送信機をさらに含み、前記データソースインタフェースは、前記無線通信送信機から前記画像データのストリームを受信するように構成された無線通信受信機を備える請求項１５６に記載のシステム。
【請求項１６３】
前記双眼装置に接続されるウェアラブル装置をさらに含む請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１６４】
前記双眼装置と一体化されるか、または前記双眼装置に装着された視力矯正装置をさらに含む請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１６５】
前記第１および前記第２単眼装置の各々は、前記第１および前記第２単眼装置が光透過性基材および入力光学素子を共有するように、光透過性基材、入力光学素子、および出力光学素子によって画定される請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１６６】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記第１の非対称視野と前記第２の非対称視野との間に所定の重なり部分がもたらされるように設計かつ構築される請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１６７】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記所定の重なり部分の各光線が双眼装置内で二叉に分岐し、それぞれ第１および第２の目に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記第１および前記第２単眼装置を通して出射するように設計かつ構築される請求項１６６に記載のシステム。
【請求項１６８】
画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の少なくとも１つが各目に提供されるように設計かつ構築される請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１６９】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、かつ第２の目に前記スペクトルの前記第２部分が提供されるように設計かつ構築される請求項１６８に記載のシステム。
【請求項１７０】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第２の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供されるように設計かつ構築される請求項１６８に記載のシステム。
【請求項１７１】
画像は、各々が波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１７２】
前記画像生成装置によって放射されるか又は前記画像生成装置を通して伝搬される光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１７３】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項１７２に記載のシステム。
【請求項１７４】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項１７３に記載のシステム。
【請求項１７５】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項１７３に記載のシステム。
【請求項１７６】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項１７２に記載のシステム。
【請求項１７７】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項１７２に記載のシステム。
【請求項１７８】
前記複合視野は対称的である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１７９】
前記複合視野は非対称的である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１８０】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１８１】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１８２】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１８３】
画像データのストリームを提供するための通信装置と、
前記画像データのストリームを受信してそこから画像を生成するための画像生成装置と、
ユーザの第１の目および第２の目に前記画像を伝達するための双眼装置と
を含む通信キットであって、
前記双眼装置が第１の目に画像の第１の非対称視野を提供するための第１単眼装置と第２の目に画像の第２の非対称視野を提供するための第２単眼装置とを含み、前記第１および第２の非対称視野が、前記第１および第２の非対称視野の各々より広い複合視野に対して相互に補完的である、通信キット。
【請求項１８４】
携帯可能である請求項１８３に記載のキット。
【請求項１８５】
前記通信装置は、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント、および携帯型コンピュータから成る群から選択される請求項１８４に記載のキット。
【請求項１８６】
前記画像生成装置はアナログ画像生成装置である請求項１８３に記載のキット。
【請求項１８７】
前記アナログ画像生成装置はミニチュア陰極線管である請求項１８６に記載のキット。
【請求項１８８】
前記画像生成装置はデジタル画像生成装置である請求項１８３に記載のキット。
【請求項１８９】
前記デジタル画像生成装置は、反射型ミニチュア液晶ディスプレイ、透過型ミニチュア液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ、デジタルライトプロセッサユニット、およびプラズマディスプレイから成る群から選択される少なくとも１つのミニチュアディスプレイを含む請求項１８８に記載のキット。
【請求項１９０】
前記デジタル画像生成装置は光源をさらに含む請求項１８９に記載のキット。
【請求項１９１】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御するためのコントローラをさらに含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項１９２】
前記コントローラは活性化信号および非活性化信号を前記通信装置に伝送するように動作可能である請求項１９１に記載のキット。
【請求項１９３】
前記コントローラは前記通信装置の動作モードを選択するように動作可能である請求項１９１に記載のキット。
【請求項１９４】
前記画像データのストリームは、ビデオおよびグラフィックスから成る群から選択される少なくとも１つのデータ型を含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項１９５】
音声ユニットをさらに含み、前記通信装置は前記音声ユニットに音声データを伝送するように構成される請求項１９４に記載のキット。
【請求項１９６】
前記画像データは符号化され、さらにキットは、前記画像データを前記画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号するための復号器を含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項１９７】
前記画像データは圧縮され、さらにキットは前記画像データを圧縮解除するための圧縮解除ユニットを含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項１９８】
前記通信装置から前記画像データのストリームを送信するための無線通信送信機と、前記画像データのストリームを受信するための無線通信受信機とをさらに含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項１９９】
前記双眼装置に接続されるウェアラブル装置をさらに含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項２００】
前記双眼装置と一体化されるか、またはそれに装着された視力矯正装置をさらに含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項２０１】
前記第１および前記第２単眼装置の各々は、前記第１および前記第２単眼装置が光透過性基材および入力光学素子を共有するように、光透過性基材、入力光学素子、および出力光学素子によって画定される請求項１８３に記載のキット。
【請求項２０２】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記第１の非対称視野と前記第２の非対称視野との間に所定の重なり部分がもたらされるように設計かつ構築される請求項１８３に記載のキット。
【請求項２０３】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記所定の重なり部分の各光線が双眼装置内で二叉に分岐し、それぞれ第１および第２の目に伝搬する２つの実質的に平行な光線の形で前記第１および前記第２単眼装置を通して出射するように設計かつ構築される請求項２０２に記載のキット。
【請求項２０４】
画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の少なくとも１つが各目に提供されるように設計かつ構築される請求項１８３に記載のキット。
【請求項２０５】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、かつ第２の目に前記スペクトルの前記第２部分が提供されるように設計かつ構築される請求項２０４に記載のキット。
【請求項２０６】
前記第１および前記第２単眼装置は、前記スペクトルの前記第１部分が第１の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第１の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供され、前記スペクトルの前記第１部分が第２の所定の範囲内の角度で双眼装置に衝突する場合、第２の目に前記スペクトルの前記第１部分が提供されるように設計かつ構築される請求項２０４に記載のキット。
【請求項２０７】
画像は、各々が波長依存複合視野に対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記第１および前記第２単眼装置は、少なくとも２つの波長依存複合視野間の重なり部分を最大化するように設計かつ構築される請求項１８３に記載のキット。
【請求項２０８】
前記画像生成装置によって放射されるか又は前記画像生成装置を通して伝搬される光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項１８３に記載のキット。
【請求項２０９】
前記コリメータは収束レンズを含む請求項２０８に記載のキット。
【請求項２１０】
前記収束レンズは球面収束レンズである請求項２０９に記載のキット。
【請求項２１１】
前記収束レンズは非球面収束レンズである請求項２０９に記載のキット。
【請求項２１２】
前記コリメータはレンズ配列体を含む請求項２０８に記載のキット。
【請求項２１３】
前記コリメータは回折光学素子を含む請求項２０８に記載のキット。
【請求項２１４】
前記複合視野は対称的である請求項１８３に記載のキット。
【請求項２１５】
前記複合視野は非対称的である請求項１８３に記載のキット。
【請求項２１６】
前記複合視野は少なくとも２０度である請求項１８３に記載のキット。
【請求項２１７】
前記複合視野は少なくとも３０度である請求項１８３に記載のキット。
【請求項２１８】
前記複合視野は少なくとも４０度である請求項１８３に記載のキット。
【請求項２１９】
画像を観視する方法であって、
（ａ）画像生成装置を用いて、視準された光によって担持される画像を生成するステップ、および
（ｂ）前記画像の第１の非対称視野が第１の目によって観視され、かつ前記画像の第２の非対称視野が第２の目によって観視されるように、第１の目および第２の目を用いて双眼装置を通して前記画像を観視するステップを含み、
前記第１および第２の非対称視野が、前記第１および第２の非対称視野の各々より広い複合視野に対して相互に補完的である、方法。
【請求項２２０】
前記画像生成装置はアナログ画像生成装置である請求項２１９に記載の方法。
【請求項２２１】
前記アナログ画像生成装置は、光源と、ミニチュアスライド、反射性マイクロフィルム、透明マイクロフィルム、およびホログラムから成る群から選択される少なくとも１つの画像担持体とを含む請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２２】
前記アナログ画像生成装置はミニチュア陰極線管を含む請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２３】
前記画像生成装置はデジタル画像生成装置である請求項２１９に記載の方法。
【請求項２２４】
前記デジタル画像生成装置は、反射型ミニチュア液晶ディスプレイ、透過型ミニチュア液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ、デジタルライトプロセッサユニット、およびプラズマディスプレイから成る群から選択される少なくとも１つのミニチュアディスプレイを含む請求項２２３に記載の方法。
【請求項２２５】
前記デジタル画像生成装置は光源をさらに含む請求項２２４に記載の方法。
【請求項２２６】
前記画像生成装置の少なくとも１つの表示特性を制御することをさらに含む請求項２１９に記載の方法。
【請求項２２７】
データソースから画像データのストリームを伝送し、前記画像データのストリームを前記画像生成装置に入力することをさらに含む請求項２１９に記載の方法。
【請求項２２８】
活性化信号および非活性化信号を前記データソースに伝送することをさらに含む請求項２２７に記載の方法。
【請求項２２９】
前記データソースの動作モードを選択することをさらに含む請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３０】
前記画像データのストリームは、ビデオおよびグラフィックスから成る群から選択される少なくとも１つのデータ型を含む請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３１】
音声データを音声ユニットに伝送すること、および前記音声ユニットを用いて音声を生成することをさらに含む請求項２３０に記載の方法。
【請求項２３２】
前記データソースは、テレビジョン装置、衛星受信機、ビデオカセットレコーダ、デジタル多用途ディスク、デジタル動画再生装置、デジタルカメラ、ビデオグラフィックアレイカード、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話機、超音波撮像装置、デジタルＸ線装置、および磁気共鳴撮像装置から成る群から選択される請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３３】
前記画像データの前記送信前に前記画像データを符号化すること、および前記画像データを前記画像生成装置に入力する前に、前記画像データを前記画像生成装置が認識可能なデータフォーマットに復号することをさらに含む請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３４】
前記画像データの前記送信前に前記画像データを圧縮すること、および前記画像データを前記画像生成装置に入力する前に、前記画像データを圧縮解除することをさらに含む請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３５】
前記画像データのストリームの前記伝送は無線通信送信機によって行なわれる請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３６】
前記双眼装置に接続されるウェアラブル装置を着用することをさらに含む請求項２１９に記載の方法。
【請求項２３７】
前記第１および前記第２非対称視野は、それらの間に所定の重なり部分を有する請求項２１９に記載の方法。
【請求項２３８】
前記画像は、スペクトルが第１部分および第２部分を有し、前記スペクトルの前記第１および前記第２部分の各々が少なくとも１つの目によって観視されることを特徴とする多色画像である請求項２１９に記載の方法。
【請求項２３９】
前記スペクトルの前記第１部分は、前記第１の目に伝達され、前記第２の目に回折される請求項２３８に記載の方法。
【請求項２４０】
前記スペクトルの前記第２部分は、前記第２の目に伝達される請求項２３９に記載の方法。
【請求項２４１】
画像は、波長依存複合視野にそれぞれ対応する複数の波長を有する多色画像であり、さらに前記ステップ（ｂ）は、少なくとも２つの波長依存複合視野の間の重なり部分を最大化するように実行される請求項２１９に記載の方法。
【請求項２４２】
視野を画定する複数の角度で光学装置に衝突する光を伝達するための光学装置であって、該光学装置は少なくとも１つの入力光学素子、第１出力光学素子および第２出力光学素子を具設した光透過性基材を含み、前記少なくとも１つの入力光学素子は、
光の少なくとも１つの第１光線が前記第１出力光学素子に衝突するが前記第２出力光学素子に衝突しないように前記光透過性基材内で内部全反射によって回折および伝搬され、
光の少なくとも１つの第２光線が前記第２出力光学素子に衝突するが前記第１出力光学素子に衝突しないように前記光透過性基材内で内部全反射によって回折および伝搬されるように、
設計および構築されて成る、光学装置。
【請求項２４３】
前記少なくとも１つの入力光学素子はさらに、光の少なくとも１つの第３光線が前記第１および前記第２出力光学素子の両方に衝突するように前記光透過性基材内で内部全反射によって回折および伝搬されるような態様で、光を前記光透過性基材中に回折するように設計および構築される請求項２４２に記載の装置。
【請求項２４４】
前記出力光学素子は、前記少なくとも１つの第１光線と前記少なくとも１つの第３光線の間に形成された第１の個々の視野、および前記少なくとも１つの第２光線と前記少なくとも１つの第３光線の間に形成された第２の個々の視野を提供するように前記少なくとも１つの第１光線、前記少なくとも１つの第２光線および前記少なくとも１つの第３光線を前記光透過性基材から相補的に回折するように設計および構築され、
前記入力光学素子および前記出力光学素子は、前記個々の視野の組み合わせが装置に衝突する光の視野を実質的に再構築するように設計および構築される請求項２４３に記載の装置。
【請求項２４５】
光学装置に衝突する光は、視野によって特徴付けられる画像を構築し、前記第１の個々の視野は、前記画像の第１部分に対応し、前記第２の個々の視野は、前記画像の第２部分に対応する請求項２４２〜２４４のいずれかに記載の装置。
【請求項２４６】
前記画像は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられる多色画像である請求項２４５に記載の装置。
【請求項２４７】
前記少なくとも１つの第１光線はスペクトルの前記第１部分によって特徴付けられ、前記少なくとも１つの第２光線はスペクトルの前記第２部分によって特徴付けられる請求項２４６に記載の装置。
【請求項２４８】
前記入力光学素子、前記第１出力光学素子および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項２４２〜２４７のいずれかに記載の装置。
【請求項２４９】
多色画像を構成する光をユーザの第１の目および第２の目に伝達するための双眼装置であって、光は、第１部分および第２部分を有するスペクトルによって特徴付けられ、双眼装置は、
光透過性基材に形成され、かつ光を回折して内部全反射によって前記光透過性基材において伝搬させることのできる入力光学素子と、
前記光透過性基材に形成され、かつ画像の第１部分を構成する光を前記光透過性基材から第１の目に回折させることのできる第１出力光学素子と、
前記光透過性基材に形成され、かつ画像の第２部分を構成する光を前記光透過性基材から第２の目に回折させることのできる第２出力光学素子と
を含み、
スペクトルの第１部分の少なくとも１つの光線は、前記入力光学素子によって回折され、前記第１出力光学素子に衝突するが前記第２出力光学素子に衝突しないように内部全反射を介して伝搬し、スペクトルの第２部分の少なくとも１つの光線は、前記入力光学素子によって回折され、前記第２出力光学素子に衝突するが前記第１出力光学素子に衝突しないように内部全反射を介して伝搬する、双眼装置。
【請求項２５０】
前記入力光学素子、前記第１出力光学素子および前記第２出力光学素子の各々は、独立した線形回折格子である請求項２４９に記載の装置。
【請求項２５１】
前記光透過性基材および前記線形回折格子の少なくとも１つは、画像の前記第１部分と前記第２部分の間に所定の重なり部分を提供するように選択される請求項２５０に記載の装置。
【請求項２５２】
前記入力光学素子の前記線形回折格子、前記第１出力光学素子の前記線形回折格子、および前記第２出力光学素子の前記線形回折格子は、前記所定の重なり部分から放射または反射される各光線が装置内で二叉に分岐し、２つの実質的に平行な光線の形で前記光透過性基材を出射して、それぞれ第１および第２の目内に伝搬するように設計かつ構築される請求項２５１に記載の装置。
【請求項２５３】
前記入力光学素子による光の回折の前に光を視準するためのコリメータをさらに含む請求項２４２〜２５２のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
2008507722.tif 000015
2008507722.tif 000016