(57)【要約】【課題】目の網膜に直接投影されるパノラマの高解像度カラー・バーチャル・イメージを生成する。【解決手段】このバーチャル網膜ディスプレイは、光子の源を含み、これらの光子はビデオ情報によって変調され、走査システムによって、ユーザの目の網膜上で、直接、ラスター型のパターンで走査される。非常に小さい直径の単一のモノフィラメント光ファイバ（３００）が、そのファイバの出口開口部（３０６）において、その走査システムに対して点光源を提供するように、光子発生器（３０８，３１４）からの光を走査システム（３４０）に結合する。この光子発生器は、コヒーレントまたは非コヒーレント光を利用してもよい。更に、この光子発生器は、ユーザの目の網膜上で、直接カラーのバーチャル・イメージを走査するために、複数の有色の発光素子を利用してもよい。【選択図】図１
2007219562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーチャル・イメージ・ディスプレイ・システムにおいて、
ビデオ情報によって変調される光の光源と、
ユーザの目の網膜上で前記光を走査するための走査システムと、
瞳が動くに伴って、ユーザの目の入射瞳上へ前記走査光の位置を制御するための眼追跡器と、
入口開口部および出口開口部を有し、前記出口開口部において点光源を提供するように前記光源からの光を前記走査システムに結合する単一のモノフィラメント光ファイバと、
前記光ファイバの前記出口開口部と前記走査システム間に配置された第１のレンズと、さらに
前記走査システムの出力側に隣接して配置される第２のレンズと、を備え、前記第１のレンズと第２のレンズ間の間隔は前記ディスプレイ・システムの視野を調節するために可変である、バーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項２】
前記光源がレーザを含む請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項３】
前記光源が発光ダイオードを含む請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項４】
前記光源が発光領域を有し、前記光ファイバの出口開口部は、前記光源の前記発光領域より小さい面積を有する請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項５】
前記光源は、赤の発光素子、青の発光素子、および、緑の発光素子を含み、前記赤、青、および、緑の発光素子の各々からの光を合わせるための光コンバイン・システムを含む請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項６】
前記コンバイン・システムから出力された光は、前記光ファイバの前記入口開口部に結合される請求項５に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項７】
前記発光素子の少なくとも１つは、前記ビデオ情報によって、直接、変調される請求項５に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項８】
前記光源がコヒーレント光の源である請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項９】
前記光源が非コヒーレント光の源である請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項１０】
前記光源からの光を前記入口開口部上で集束させるように、前記光源と前記光ファイバの前記入口開口部との間に配置されるレンズを含む請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項１１】
前記光ファイバの前記入口開口部が前記光源と直接、境を接する請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項１２】
前記レンズは、前記走査システムの出力と前記ユーザの目との間で、イメージ・プレーンを形成するように光を集束させる請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項１３】
前記第２のレンズは単一のレンズである請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項１４】
前記発光素子のうちの少なくとも１つの出力に結合され、ビデオ情報によって前記光を変調するための手段を含む請求項５に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項１５】
前記赤、青、および、緑の発光素子の各々に関連付けられる個別の光ファイバ部分を含む請求項５に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項１６】
バーチャル・イメージを生成する方法において、
光源から発せられた光をビデオ情報によって変調すること、
前記光源からの光を単一のモノフィラメント光ファイバの出口開口部に結合するように、前記光ファイバの入口開口部を前記光源に対して相対的に位置付けること、
そこから光を受光するために前記光ファイバの前記出口開口部に隣接して第１のレンズを位置付けること、
前記ビデオ情報の画像をユーザの目の網膜上に形成するように、前記第１のレンズからの光を該網膜上で走査すること、
ユーザの目の入射瞳の位置を検出すること、
前記入射瞳とほぼ一致するように前記走査された光を位置させること、
前記走査システムの側とユーザの目との間に第２のレンズを位置づけること、および
視野を調節するために前記第１のレンズと第２のレンズの間隔を変化させること、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記レンズを位置付けるステップは、その上で前記光が走査されるイメージ・プレーンにおいて光を集束するように、前記レンズを、前記光ファイバの前記出口開口部から、ある距離をおいて位置付け、前記イメージ・プレーンは、前記ユーザの目の外側にある請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記光がレーザから発せられる請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記光が発光ダイオードから発せられる請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記光ファイバの前記入口開口部が前記発光ダイオードと直接、境を接する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記変調するステップは、赤色光を発すること、前記赤色光を赤のビデオ情報によって変調すること、青色光を発すること、前記青色光を青のビデオ情報によって変調すること、緑色光を発すること、前記緑色光を緑のビデオ情報によって変調すること、そして、前記変調された赤色光、青色光、および、緑色光を合わせて、前記光源から発せられる光を形成することを含み、また、前記光ファイバを位置づけるステップは、前記合わせられた赤色光、青色光、および、緑色光を受光するように、前記光ファイバの前記入口開口部を位置づける請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記走査光はバーチャル・イメージの画素を含み、さらに、前記バーチャル・イメージの各画素の視野の深さを制御するための遠近調節キューを備えている、請求項１に記載のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システム。
【請求項２３】
前記バーチャル・イメージは画素を含み、さらに前記バーチャル・イメージの各画素に対して視野の深さを制御することを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーチャル画像ディスプレイ・システムに関し、そして、特に、走査システムの入力において点光源を提供するために、光源からの光を走査システムに結合するべく光ファイバを利用するバーチャル網膜ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のバーチャル・イメージ・ディスプレイでは、ユーザは、バーチャルでない（ｒｅａｌ）画像ディスプレイのように物理的な表示画面を直接見ることはない。典型的には、これらのバーチャル・ディスプレイは、単に、液晶アレイ、発光ダイオード、または、ミニチュアＣＲＴ（ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）を使用して小さい物理的な画像だけをつくり、その画像は、この世界の中に架けられた大きい絵であるように見えるように複数の光学レンズと鏡によって投影されるものである。
【０００３】
ミニチュアＣＲＴは、中程度の解像度を有するモノクロの映像を生成することができる。しかし、これらの装置は、重く、かさばっている。例えば、ケーブル付きのミニチュアＣＲＴの典型的な重量は、４オンスを超え、ＣＲＴは１インチの直径と４インチの長さを有する。更に、これらの装置は、ユーザの頭上に装着されるディスプレイには望ましくない高さである、典型的には７から１３キロボルトの、高電圧の加速ポテンシャルを有する。１つのミニチュアＣＲＴを使用して色を生成することは難しく、通常、画像解像度と輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）において本質的に妥協しなければならなくなる。頭に装着した光学系からＣＲＴを離して置くことができるように、ＣＲＴの画像はコヒ―レントな光ファイバ束を通して中継されるかもしれないが、これを達成するためのハードウェアもまた重く、且つ、重大な光損失が発生する。複合カラーフィルタ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ）、および、ホワイト・フォスファー（ｗｈｉｔｅ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ）を用いるＣＲＴを使用するフィールド・シーケンシャル・カラー（ｆｉｅｌｄ  ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｃｏｌｏｒ）は、カラー色相彩度（ｃｏｌｏｒ  ｈｕｅ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）は良いが、解像度がかなり悪い。例えば、３色のフィールドが通常の６０Ｈｚのような同じ周期の間に生成されなければならず、そのために、各色のためのビデオ帯域幅は３分の１となる。
【０００４】
液晶アレイは、低い動作電圧を用いてカラー画像を生成することができるが、ぎりぎり最低の画素密度（すなわち、８００×８００未満の）を提供することができるのみである。発光ダイオードの直線状のアレイを振動するミラーと単純な拡大鏡または拡大レンズ（ｍａｇｎｉｆｉｅｒ）を通して見るものが、市販の装置として知られている。これは低コストで低消費電力の代替品であるが、そのディスプレイはモノクロで、線解像度において、上記の直線状のアレイに組み込まれ得る素子の数による限界を有する。
【０００５】
上記のＣＲＴおよび液晶ディスプレイは、制限のない光学システムを介して目まで中継される実像を生成する。この最も単純な光学システムでは、ユーザは単純な拡大レンズを通してその画像の源を見ることができる。このアプローチでは、３０度を超える視野に対しては、光損失と色収差を含む多くの問題が生ずる。更に、これらの光学システムは、かさばっており、重い。
【０００６】
バーチャル投影光学系のデザインは、光のパスのどこかのイメージ・プレーン（ｉｍａｇｅ  ｐｌａｎｅ）において空中に画像（ａｅｒｉａｌ  ｉｍａｇｅ）を生成し、それを、接眼レンズまたは対物レンズを通して直立したバーチャル・イメージとして見るものである。このアプローチでは柔軟性が増し、頭部装着型ディスプレイ・システムに対しては、画像の源からの画像がユーザの頭のまわりを覆うようにすることができる。しかし、視野を大きくするには大きく、かさばった、反射および屈折のための光学部品を必要とする。
【０００７】
現在の方式では、解像度の制限に加えて、帯域幅も不足している。帯域幅は、そのディスプレイ・システムが如何に速く、その画像源の表示要素の発光に対応し、調整し、或は、変更することができるかを示す指標である。表示画像源の帯域幅は、与えられた期間の間に処理（ａｄｄｒｅｓｓ）されなければならない要素の数を基礎として計算される。網膜受容体の光集積のダイナミクスと情報が変更されそうな速度とを考慮に入れて、各要素で知覚される輝度をリフレッシュするか、又は、維持するためには、複数の要素を一時的にアドレス指定する必要がある。最小リフレッシュ速度は、目の光適応状態、ディスプレイ輝度、そして、画素持続性（ｐｉｘｅｌ  ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ、すなわち、その画素がアドレス指定されてから光を生成する時間の長さ）の関数である。テレビ型ディスプレイでは、典型的には、１秒につき５０〜６０回の最小リフレッシュ速度が必要とされる。更に、動的表示において、または、その表示画像が頭の動きの結果として安定するようなプレゼンテーションにおいて、連続した動きを認識するためには、少なくとも３０Ｈｚの更新率が必要である。シーケンシャルに、すなわち、一度に１要素ずつ、４０，０００，０００の画素を６０Ｈｚの頻度でリフレッシュするには、２．４ＧＨｚのビデオ帯域幅を必要とするであろう。帯域幅の要求は、明滅の知覚において目を錯覚させる飛越し走査によって減少され得るが、依然として、画像源の全ての要素が３０Ｈｚの最小更新率、または、１．２ＧＨｚの帯域幅を達成するようにアドレス指定されることが必要である。典型的なテレビ放送の品質の帯域幅は、およそ８ＭＨｚであり、１．２ＧＨｚより２桁も小さい。高解像度コンピュータ端末は、１４００×１１００の画素を有し、これらの画素は、インタレース無しの頻度７０Ｈｚでアドレス指定される。この頻度は、およそ１００ＭＨｚの帯域幅に等価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、バーチャル・イメージ・ディスプレイ・システムにおける上記の欠点を克服する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システムは、網膜上にパノラマの高解像度カラー・バーチャル・イメージを生成するように、走査される点光源の光をユーザの目の網膜上へ提供するために光ファイバを使用することを含む。
【００１０】
特に、本発明のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システムは、ビデオ情報によって変調される光源を含む。水平マイクロ・スキャナと垂直マイクロ・スキャナを含む走査システムは、ビデオ変調された光を、ユーザの目の網膜上で走査する。単一のモノフィラメント光ファイバ（ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ）は入口開口部を有し、ここを通って光源からの光が導き入れられる。この光ファイバは、この光ファイバの出口開口部にて点光源の光を提供するように、その光を走査システムに導く。
【００１１】
本発明で利用される光源はレーザであってもよい。この時、光ファイバは、その出口開口部において、レーザから発する光に存在するかもしれない（非点）収差無しの点光源を提供する。光ファイバは、また、レーザおよびビデオ変調回路を走査システムから離れた位置に置くことを許容し、これにより、ユーザの頭の上に装着されるときの走査システムの重量を最小にすることができる。
【００１２】
或は、本発明のシステムで利用された光源は発光ダイオードを含んでもよい。既知の発光ダイオードは発光エリアを有するが、典型的には、発光エリアは、高解像度画像生成のために点光源を提供するには余りに大き過ぎる。本発明によれば、光ファイバは、発光ダイオードからその入口開口部で光を受けて、その出口開口部で点光源を提供する。
【００１３】
また、本発明のシステムで利用される光源は、複数の有色の発光素子、例えば、赤色発光素子、青色発光素子、および、緑色発光素子を含んでもよく、各発光素子は、それぞれ、赤、青、および、緑のビデオ情報によって、直接に変調可能であることに注意するべきである。各光源からの有色光は、各発光素子と関連付けられた個々の光ファイバに導かれ得る。或は、これらの発光素子の各々からの有色光は合わせられ（ｃｏｍｂｉｎｅｄ）てもよく、その後、光ファイバの出口開口部において有色のビデオ変調された点光源の光を提供するように、合わせられた後に光ファイバの入口開口部に結合されてもよい。本発明の目的、利点、および、新規な特徴は、以下の記述および図面から、図示された実施例の詳細と共に、より完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示されるように、本発明のバーチャル網膜ディスプレイ１０は、ユーザの目に直接投影される、パノラマの高解像度カラー画像を生成することができる光子発生および操作を利用する。このバーチャル網膜ディスプレイは、従来のバーチャル・イメージ・ディスプレイにおけるように、ＣＲＴ、ＬＣＤ、或は、ＬＥＤアレイのような実際の画像（ｒｅａｌ  ｉｍａｇｅ）を生成するディスプレイを使わない。その代わりに、ビデオ情報によって変調された光子は、直接ユーザの目２０の網膜２２上で、直立したバーチャル・イメージの知覚を生じるように走査される。このバーチャル網膜ディスプレイ１０は実際の（ｒｅａｌ）画像ディスプレイを利用しないので、バーチャル網膜ディスプレイ１０のサイズおよび重量は小さく、したがって、頭部装着型表示装置としてユーザの頭上に簡単に装着されるに適している。
【００１５】
特に、図１に示されるように、光子発生器１２からの光子は、変調器１４により、ビデオ情報によって変調される。この変調された光子は、スキャナ１６によって、第１の方向、および、一般に第１の方向に垂直である第２の方向に走査され、投影光学系１８によってユーザの目２０の網膜２２上に直接投影されて、直立したバーチャル・イメージの知覚を生じるように、光子のラスター（ｒａｓｔｅｒ）を生成する。必要ではないけれども、光線束が目の入射瞳と完全に一致するように、目２０の瞳孔２６が動いたときに光の走査ラスターを再位置決めするための眼追跡システム２４を使用することが望ましい。また、眼追跡システム２４は、ユーザが目を動かしたときにユーザがパノラマ・シーンの異なる部分に焦点を合わせていると認識するように、目が動いたときに画像、または、網膜上を走査される画像の焦点、を変えるためのフィードバックとして使われ得る。図１において目２０に入るように示されている破線は、以下の図面に示されるように、走査の範囲を示し、瞬間的な光線束を示すものでないことに注意すべきである。
【００１６】
光子発生器１２は、レーザのようなコヒーレント光を生成してもよく、或は、少なくとも１つのＬＥＤを利用することによるような非コヒーレント光を生成してもよい。更に、直接ユーザの目の上で有色の光子を走査するために、赤、緑、および、黄または青色の光のビームは、ＲＧＹまたはＲＧＢビデオ信号によって変調されてもよい。バーチャル網膜ディスプレイの帯域幅を縮小するために、複数のモノクロのビームまたは複数の組の有色のビームが変調され、平行して、網膜の上で走査されるようにすることができる。ここで、光子を変調するために使われるビデオ情報は異なる複数のセクターまたは領域に分割され、各ビームまたは各組の有色のビームは以下のようにビデオ情報の異なるセクターに関連付けられる。更に、このシステムにおいて使用される実際の構成部品によっては、より少数の構成要素によってこれらの機能が実行されるように、光子発生器１２、変調器１４、スキャナ１６、および、投影光学系１８のうちの少なくとも１つは組み合わせられることに注意すべきである。例えば、光子発生器１２からの光を変調するため、そして、その変調された光を少なくとも１つの方向に走査するための両方の目的で、音響光学的デフレクタ（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ  ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）が使われてもよい。更に、光子発生器、変調器、および、１台の、あるいは、おそらく、以下に議論されるように２台のスキャナの機能を実行するために、レーザ・フェーズド・アレイが使われてもよい。
【００１７】
バーチャル網膜ディスプレイ１０が、構造上のサポートのためのヘルメットまたは精巧な頭装着具を必要とすることなくユーザの頭の上に簡単に装着され得るように、バーチャル網膜ディスプレイ１０の構成部品は小さく、コンパクトで軽量にされ得る。更に、ユーザの頭の上に装着される必要があるのがスキャナ１６および投影光学系１８だけとなるように、光子発生器１２および変調器１４は、スキャナ１６および投影光学系１８から分離され得る。以下に詳細に説明されるように、変調された光子は、モノフィラメント光ファイバの束または１本のモノフィラメント光ファイバを通してスキャナに結合される。
【００１８】
好適な実施例において、光子を走査するために複数のマイクロ・スキャナが利用されるが、そのような複数のマイクロ・スキャナは小さく、薄く、電気的駆動または偏向信号に応答して光子を走査するために偏向される。１９９４年１０月２６日に出願され、本発明の譲受人に譲渡され、その内容をも本出願の開示の１部分に含むものとする米国特許出願シリアルＮｏ．０８／３２９，５０８には、複数種類の適当なマイクロ・スキャナが記述され、また、以下においても説明する。したがって、バーチャル網膜ディスプレイ１０の頭部装着を容易にするために、光子発生器、変調器、および、スキャナは非常に小さくされ得、例えば、高さ１．５インチ、幅１．５インチ、厚さ０．２５インチ以下、重量１オンス未満のようにできる。
【００１９】
図２に示されるように、本発明の１つの実施例に従って、２次元のラスター・パターンで水平および垂直に光のビームを偏向させるために複数の高解像度スキャナが使われる。目の前で実際の画像を作るべくビームを集束するためにレンズを使うということはない。その代わりに、目のレンズ２９が網膜の後ろ（ｂａｃｋ）の１点にビームを集束させ、スキャナ１６が変調された光子を走査するときに、ビーム点の位置が網膜を走査するようにする。目の位置がどこにあっても、あたかも、画像がその観測者から無限の距離離れたところで走査されるかのように、平行光ビーム（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｂｅａｍｓ）の偏向角度は、網膜上の焦点の位置に対応する。所望のコントラストの画像を生成するように、光の強度はビデオ信号によって変調される。したがって、ユーザの目が動くとき、ユーザは、そのシーンの異なる部分を見るので、ユーザは、画像は動かないものと認識するであろう。画像の横の範囲は、走査の角度に比例する。走査される光子を揃え、知覚された画像のスケーリングを行うために、必要に応じてアナモルフィックな（ａｎａｍｏｒｐｈｉｃ）光学系が使われる。スキャナ開口部の縮少された画像を作ることによって、これに比例して、より大きな走査角度が作られる。これ以外は、光が目に入る限り、スキャナ画像のサイズは無関係である。
【００２０】
特に、図２に示されるように、光子発生器１２からの光または光子は、円柱レンズ３０および球面レンズ３２を通って、その光子を第１の方向または水平方向に走査する音響光学的デフレクタ３４まで投影される。円柱レンズは光子発生器１２からの光ビームを、音響光学的デフレクタ３４の開口部一杯にまで水平方向に広げる。球面レンズ３２は、音響光学的デフレクタ３４に入射する光を水平に揃える（コリメートする）。
【００２１】
音響光学的デフレクタ３４は、音響光学的デフレクタ３４のトランスジューサに駆動信号として印加されるライン３６上のビデオ信号に応答して、光子発生器１２からの光子または光の強度を変調し、光子発生器１２からの変調された光を第１の方向に、または、水平に走査する。ライン３６上のビデオ信号は、一般に符号３８で示されビデオ・コントローラ４２を含むビデオ駆動システムによって提供される。ビデオ・コントローラ４２は、ライン５６上のビデオ信号、水平同期信号、および、垂直同期信号を提供するフレーム・バッファ４０のようなビデオ発生器を含んでもよい。また、ビデオ・コントローラ４２は、ＲＯＭ４６等に格納されたソフトウェアに従って動作するマイクロプロセッサを含んでもよく、スクラッチ・パッド・メモリ（ｓｃｒａｔｃｈ  ｐａｄ  ｍｅｍｏｒｙ）としてＲＡＭ４８を利用する。ビデオ発生器４０からの水平同期信号はランプ発生器５０によってランプ波形に変換され、水平同期ランプ波形は電圧制御発振器５２に印加される。電圧制御発振器５２は、チャープ（ｃｈｉｒｐ）するように変化する周波数を有する、このランプ入力に応答して１つの信号を提供する。電圧制御発振器５２からの出力は増幅器５４に印加される。増幅器５４から出力されるビデオ信号３６が、ライン５６上のビデオ情報に従って変化する振幅を有し、チャープ（ｃｈｉｒｐ）するように変化する周波数を有するように、増幅器５４の利得は、ビデオ発生器４０から出力されるビデオ・データ信号５６によって変化される。ライン３６上のビデオ信号は、音響光学的デフレクタ３４のドライブ・トランスジューサに印加される。ライン３６上の駆動信号の振幅をビデオ情報によって変化させることにより、音響光学的デフレクタ３４は、光子発生器１２からの光の強度を、そのビデオ情報によって変調する。ライン３６上の駆動信号の周波数をチャープ（ｃｈｉｒｐ）するように変化させると、音響光学的デフレクタは、それにより光が偏向される角度を変化させて、第１の方向または水平方向に光を走査するようにする。
【００２２】
球面レンズの対６４および６８は、水平に走査される光または光子の像を垂直スキャナ６２上に造る。ここで、円柱レンズ６８は、光を垂直に垂直スキャナ６２の開口部一杯まで広げる。垂直スキャナ６２は、例えば、ガルバノメーター（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ）でもよい。ビデオ発生器４０から出力された垂直同期信号は、ランプ発生器５８によりランプ波形に変換され、垂直スキャナ６２を駆動するために増幅器６０によって増幅される。垂直スキャナ６２の出力が光子のラスターであるようするために、垂直スキャナ６２の走査速度は水平スキャナ３４の走査より遅い。光子のラスターは、屈折レンズ、ミラー、ホログラフィック素子、その他のような環状（ｔｏｒｏｉｄａｌ）または球形の光学素子７２の形をとる投影光学系によって、直接、ユーザの目２０に投影される。
【００２３】
その環状または球形の光学素子７２は、走査される光子の、最終的な像を作り、また、縮少させる。特に、環状または球形の光学素子は、走査される光子が目２０の入射瞳２６の近くに一致（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔ）するように、走査される光子を中継する。スキャナ開口部から縮少された画像が作られるので、その偏向角は、ラグランジェ（Ｌａｇｒａｎｇｅ）不変量に従って増やされる（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｄ）。ここで、視野および画像の大きさは反比例する。走査される光子のサイズ、すなわち、バーチャル網膜ディスプレイの出口開口部が縮小されるので、目によって知覚される視野および画像は拡大する。
【００２４】
光学素子７２は、ディスプレイ・システムの外部から光を通過させないように閉塞する（ｏｃｃｌｕｄｉｎｇ）要素であり得る。或は、光学素子７２は、光を透過させて、ユーザが光学素子７２を通して実世界を見ることができるようにすることもできる。ここでは、ユーザは、ディスプレイ１０で生成された走査されたバーチャル・イメージを、実世界に重ねて知覚する。更に、光学素子７２は、外界と表示されたバーチャル・イメージとの間のコントラストを維持するために、光を透過させる程度を変化させるように構成され得る。受動的に変化する光透過要素（ｐａｓｓｉｖｅｌｙ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）７２は、光互変異性材料（ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）をはさみ込むことによって制作され得る。光互変異性材料は、光を感知して、その光透過率を周囲の光の関数として変化させる。能動的に変化する光透過要素（ａｃｔｉｖｅｌｙ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）７２の場合は、液晶材料を含んでもよい。周囲の光の量を検出するような要素と共に光センサーが使われ得る。ここで、液晶材料を横切るバイアス電圧は、要素７２の光透過率を能動的に変化させるように、検出された光に従って変化される。
【００２５】
ここまで図２を参照して説明したシステムは、単眼視の（ｍｏｎｏｃｕｌａｒ）システムである。立体視のシステムを提供するために、第１の網膜ディスプレイ１０と平行して、第２のバーチャル網膜ディスプレイ１０’を利用してもよい。第２のバーチャル網膜ディスプレイ１０’は、該当するビデオ情報によって変調され走査された光子を、直接、ユーザの第２の目２０’に投影するものである。これにより、表示される対象が異なる奥行きに現れるような両眼視の奥行き情報のための環境（ｍｅｄｉｕｍ）が提供される。しかし、対象の各画素は、ユーザから同じ距離に現れ、ユーザにおいては、立体視的なキュー（ｃｕｅ）と単眼視的なキュー（ｃｕｅ）との間でコンフリクト（ｃｏｎｆｌｉｃｔ）を発生する可能性がある。ここで、立体視的なキューは、各々の目に対するその対象の位置に関連し、単眼視のキューは、網膜上に像を造られた対象の光の焦点に関連する。特に、従来のバーチャル・イメージ・ディスプレイ・システムにおいては、単眼視のイメージ・プレーンの各々は、典型的には、光学的に無限の位置に焦点を結び、バーチャル・イメージ内の複数の画素の各々が、ある１つの距離に現れるようにする。しかし、両眼視のシステムを作ろうとして従来の単眼視のシステムを２つ組合せても、距離のキュー（ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｃｕｅ）と焦点または遠近調節のキュー（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ  ｃｕｅ）の間で起こりうるコンフリクトが発生した。
【００２６】
本発明のバーチャル・イメージ・ディスプレイでは、単眼視のディスプレイ・システム、または、（ディスプレイ１０および１０’から作られる）両眼視のディスプレイ・システムにおいて遠近調節のキュー７０を利用することによって、この問題を解決する。遠近調節のキュー７０は、集束または奥行きのキューであって、これは、走査される光子の焦点、収束、または、発散を急速に変化させるように制御され、これにより、バーチャル・イメージの各画素について知覚された奥行きを制御する。したがって、本発明に従って、各画素を個々に奥行きについて変調することによって、例えば、個々の画素の焦点、すなわち、収束または発散を制御することによって、真の奥行きの知覚が得られる。遠近調節のキュー７０は、形を急速に変化させる反射面を含む。例えば、膜が充電または放電されるときに、その形を変化させる、変形可能な膜を有するミニチュア・ミラーが、上記の遠近調節のキューを作るために使われ得る。このように、奥行きについて、各画素の収束または発散を制御するために、膜の変形が電気的駆動信号によって変化される。遠近調節のキュー７０の駆動はビデオ・コントローラ４２によって提供され、ビデオ・コントローラ４２は、典型的なフレーム・バッファにおける２次元ビデオ情報に加えて、例えば、メモリ４８またはビデオ発生器４０にＺ軸ビデオ情報バッファを格納してもよい。
【００２７】
本発明のバーチャル網膜ディスプレイ１０の他の実施例は、直接ユーザの目の網膜上で有色の光子を走査するものについて、図３に示される。図３に示されるように、光子発生器１２は赤色光子発生器８０、緑色光子発生器８２、および、青色光子発生器８４のような有色のレーザまたはＬＥＤを含む。青色光子発生器が利用できないならば、黄色光子発生器が利用されてもよい。発生器８０、８２、および、８４からの有色の光子は、それぞれ、ビデオ発生器４０からのＲＧＢビデオ情報によって変調され、それから、ビーム・コンバイナ／分散前補償器（ｂｅａｍ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ／ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｐｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）８６によって合わせられる。このビーム・コンバイナ／分散前補償器８６の出力は、円柱レンズ３０および球面レンズ３２によって水平スキャナ３４に投影される。水平スキャナが図２に示された音響光学スキャナ以外のものであってもよい点に注意すべきである。例えば、以下に説明されるように、共鳴型メカニカル・スキャナ（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｃａｎｎｅｒ）、または、複数種類のマイクロ・スキャナが、水平スキャナのために使われてもよい。スキャナ３４から出力された、水平に走査されカラー変調された光子は、分散補正器８８上に投影される。分散補正器８８の出力は、球面レンズの対６４および６８によって垂直スキャナ６２上に投影される前に、プリズム上に投影される。
【００２８】
垂直スキャナ６２の出力から走査された有色の光子ラスターは、瞳孔が動くとき、目２０の入射瞳２６の上に、直接、光子のラスターを位置付けるように眼追跡器（ｅｙｅ  ｔｒａｃｋｅｒ）１０６によって動かされるオフセット・ミラー９６上に、球面レンズ９２によって投影される。１つの実施例においては、ビーム・スプリッタ１００が、目２０の角膜において反射された画像をレンズ１０２および位置検知ダイオード１０４の方向に向ける。位置検知ダイオード１０４は、瞳孔２６の位置を検出するために眼追跡器１０６に結合される。射出瞳またはバーチャル網膜ディスプレイの開口部が目の入射瞳と近似的に揃うように、および／または、以下に説明するように変更されたビデオ情報を反映して走査角度を調節するように、眼追跡器は、瞳孔の検出された位置に応答して、１つ、または、複数のオフセット・ミラー９６を正しく位置付ける。
【００２９】
眼追跡器１０６で決定される瞳孔２６の瞬間的な位置は、また、ビデオ・コントローラ４２にも知らせられ、これにより、マイクロプロセッサ４４は、有色光を変調するためのビデオ情報を指示することができる。ここで、ビデオ情報は、ユーザの視線方向における変化を反映する。特に、フレーム・バッファ４０に格納されたビデオ情報上の「可視ウィンドウ（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｗｉｎｄｏｗ）」を位置付けるために、上記の検出された瞳孔位置がマイクロプロセッサ４４によって使用される。フレーム・バッファ４０は、例えば、パノラマ的眺め（ｐａｎｏｒａｍｉｃ  ｖｉｅｗ）を表現するビデオ情報を格納してもよく、可視ウィンドウの位置は、パノラマ的眺めのどの部分をユーザが知覚しようとしているかを決定し、可視ウィンドウ内のビデオ情報は、光子発生器１２からの光を変調するために使われる。
【００３０】
音響光学的デフレクタ３４は、緑色光より赤色光を大きく回折し、青色光より緑色光を大きく回折するので、回折におけるこの変化は補償されなければならないことに注意すべきである。本発明に従って、回折におけるこの変化は、ＲＧＢビデオ信号を、ディレイ（ｄｅｌａｙ）１０８、１１０、および、１１２を通して適切に遅延させることによって補償されてもよい。ここで、ＲＧＢビデオ信号は、それぞれ、赤、緑、および、青色の光子発生器８０、８２、および、８４に結合され、そこにおいて、該当する赤、緑、および、青色のビデオ情報によって、赤、緑、および、青色の光子を変調する。
【００３１】
図４に示されるように、本発明のバーチャル網膜ディスプレイの他の１つの実施例においては、複合ビデオ信号またはＲＧＢビデオ信号がディジタル・ビデオ・スキャン・コンバータ１２０によって受信され、走査されるべき画像の複数のセクターまたは複数の領域を表現する複数の区画に分離される。ビデオアンプ１２４から出力され、各セクターを表現する複数のビデオ駆動信号が、光子発生器１２からの光を平行して変調するために使われる。光子発生器は、レーザ・ダイオード・アレイ（ａｒｒａｙｓ  ｏｆ  ｌａｓｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ）または高輝度発光ダイオード・アレイ（ａｒｒａｙｓ  ｏｆ  ｈｉｇｈ  ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ）から成るものでもよい。赤、緑、および、黄色または青色の光の多重ビームは、平行して、上記の分離された複数のセクターまたは複数の領域の各々のためのビデオ信号によって変調され、それから、直接に、または、モノフィラメント光ファイバ１３１によって、マイクロ・スキャナ１６にまで中継される。このマイクロ・スキャナ１６は、本質的に２つの機能を実行する。第１に、網膜の上で光のラスターを生成するが、空中で画像（ａｅｒｉａｌ  ｉｍａｇｅ）を生成せず、光子発生器１２と目２０の間にイメージ・プレーンが存在しないように、このマイクロ・スキャナは、２つの軸において各セクターまたは領域に関連する複数のカラー・ビームを走査する。第２に、このマイクロ・スキャナ１６は、眼追跡器２４で感知されるような、目の瞬間の入射瞳２６に対して、走査される光を相対的に正しく位置付けるように機能する。
【００３２】
特に、スキャナ１６は第１のマイクロ・スキャナ１３２を含み、第１のマイクロ・スキャナ１３２は、増幅器１３６から出力されるＸ軸偏向信号に応答して、カラー・ビームを水平方向に走査する。ここで、増幅器１３６は、スキャン・ジェネレータ１２２からの水平同期信号によって駆動される。第２のマイクロ・スキャナ１３４は、スキャン・ジェネレータ１２２からの垂直同期または偏向ドライブによって駆動されるとき、増幅器１３６から出力されるＹ偏向信号に応答して、上記の水平方向に走査されるカラー光子を垂直方向に走査する。走査コリメーション・レンズ１４０は、三色コンバイナ（ｔｒｉ−ｃｏｌｏｒ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１４２に投影される２次元の変調された光の場（ｆｉｅｌｄ）を受信する。このコンバイナ１４２は、次に、走査される光をマックスウェル視・光学システム１４８に投影する。この光学システム１４８は、走査されるカラー光子をラスター・ポジション・デフレクタ上に投影する。ラスター・ポジション・デフレクタは、２軸のガルバノ・ミラー（ｇａｌｖｏ  ｍｉｒｒｏｒｓ）を含んでもよい。２軸のガルバノ・ミラーは、走査された光を、コンバイナ１５２のような環状の光学素子に投影する。コンバイナ１５２は、三色性のコーティング（ｔｒｉｃｈｒｏｉｃ  ｃｏａｔｉｎｇ）を有し、走査されるカラー光子を直接、目２０に投影する。
【００３３】
目の追跡のために、眼追跡器２４は、図示されるように、直接または間接的に目の表面を低い強度の赤外光で照らす赤外線の光源を含む。目の表面は、ラスター・ポジション・デフレクタ１５０を通して、更に、コンバイナ１４２、レンズ１４０、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）アレイ１４６を通して見られる。ＣＣＤセンサー１４６からの信号は、ｎｕｌｌ信号ΔＨおよびΔＶを生成する瞳孔位置プロセッサ１５４によって処理される。ここで、ｎｕｌｌ信号ΔＨおよびΔＶは、それぞれのカラー偏向増幅器１５８に、そして、ラスター・ポジショニング・ミラー１５０に結合される。これにより、走査された光子がユーザの目２０の瞳孔に追従する。
【００３４】
本発明における使用に適したＬＥＤアレイの例は、図５に示される。Ｘ−Ｙ視野が２，０００×２，０００の分解可能なスポットあるいは画素の並びから成るとみなされるならば、約２００ＭＨｚの情報帯域幅を有するためには、そのスポットは１秒につき５０回リフレッシュされなければならない。高輝度ＬＥＤは、典型的には、２ＭＨｚより上でロールオフし始めるパワー帯域幅曲線を有する。この結果は、本質的に、大きく順方向バイアスされたｐｎ接合の拡散容量（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）に関連するＲＣ積の制限である。このシステムの帯域幅の要求に応ずるために、１色につき、５０から１００のＬＥＤ画素の直線状の列が利用される。赤、緑、および、青からなるＬＥＤ方式を使う場合、これらの３色の各々につき５０から１００のＬＥＤを必要とするであろう。図５に示されるように、アレイ２００はＬＥＤチップ２０１，２０２，２０３−Ｎを含み、各ＬＥＤチップがＬＥＤアクティブな領域（ＬＥＤ  ａｃｔｉｖｅ  ａｒｅａ）２０５を含む。ＬＥＤアクティブな領域は、ＧａＡｓＰ合金とＳｉ３Ｎ４誘電体オーバーレイ層（ｏｖｅｒｌａｙｅｒ）を含んでもよい。
【００３５】
図６に示されるようなレーザ・フェーズド・アレイは、光子発生、ビデオ変調、および、少くとも１つの方向の走査を実行するように機能する。このレーザ・フェーズド・アレイは、薄膜導波管２１０、位相変調器電極２１２、分割結合空洞（ｃｌｅａｖｅｄ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｃａｖｉｔｙ）２１４、および、レーザ共振器２１６を含み、このアレイは、約１０ｍＷのパワーを有するコヒーレント・ビームを発する。同じ材料チップ内において２つのレーザが短い間隔に近づけられて組み立てられるとき、これらの光の場は、２つのデバイス内の発光のプロセスが相関し、コヒーレントであるように結合される。その結果、このレーザの対から発せられた同位相波面（ｐｈａｓｅ  ｆｒｏｎｔ）が定められる。多くのレーザ共振器２１６を有するレーザ・フェーズド・アレイ２２０において、それらのレーザが互いに１０ミクロンの範囲内の間隔にあるならば、その光学ビームは位相コヒーレント（ｐｈａｓｅ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ）である。この解像度は、写真平板（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術によって達成され得る。この電気光学変調器は、光学ビームが自由空間に発射される前にその中を通る導波管媒体２１０の屈折率を変更（ｍｏｄｉｆｙ）することによって動作する。各変調器の電気接点（コンタクト）２１２を分離することによって、このアレイにおける個々のレーザ各々の相対的な位相は、この変調器によって変更され得る。適当な変調電圧の列に対して、レーザ・アレイの結合されたビームの同位相波面は、その発せられたビームが正規の出口方向に対して、ある角度を以って発射されるように、変更され得る。適当な変調電圧の列によって、レーザ・ビームは、与えられた方向に走査され得る。垂直な方向にレーザを走査するために付加的なスキャナが必要とされないように２軸のレーザ・フェーズド・アレイを造ることが可能である。
【００３６】
光子を走査するためのマイクロ・スキャナ１３２，１３４の例が図７に示されている。このマイクロ・スキャナは、アクチュエータ２３０を含む。このアクチュエータ２３０は、電気駆動システム信号に応答して３次元の運動ができるバイモル圧電カンチレバー（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｂｉｍｏｒｐｈ  ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）である。適当な駆動信号によって、このカンチレバー・アクチュエータの偏向を制御することによって、このアクチュエータ２３０は、これに対して入射する光子を偏向させて、その光子を走査する。
【００３７】
非常に小さくすることができるマイクロ・スキャナのもう１つの例は図８に示される。このマイクロ・スキャナは、湾曲した反射面を有し、この反射面により、これに対して入射する光を１つの方向に走査するように転進させる。特に、このマイクロ・スキャナ２４０は、圧電材料で作られたベースまたはアクチュエータ２４２と、このアクチュエータ２４２上に作られた基板２４４とを含み、この基板２４４が湾曲した反射面２４６を有する。変化する駆動信号に応答して、この圧電アクチュエータおよび基板２４４は、その基板の表面２４６に対して一般に上記の転進の方向２４８に垂直な第１の方向に入射する光を走査するために、矢印２４８の方向に転進させる。第２のマイクロ・スキャナ２５０は、この第２のマイクロ・スキャナ２５０に対して上記の第１の方向に垂直な第２の方向に入射する光を、ユーザの目の網膜上で、直接、ラスター画像を作るように走査する。
【００３８】
図９に示される、本発明のもう１つの実施例においては、光子発生器１２のような光源からの光を、走査システム１６に結合させるために、１本のシングルモードのモノフィラメント光ファイバ（ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｄｅ，  ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ）３００またはシングル・ストランド光ファイバ（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ）が使用される。この１本のモノフィラメント光ファイバ３００は、そのファイバ３００の単一のコア３０４に導く入口開口部３０２を有し、そのコア３０４は、その光ファイバの長さだけ延びて出口開口部３０６に至るものである。この１つのモノフィラメント光ファイバ３００の出口開口部３０６は、非常に小さくてもよい。走査システム１６の入力に点光源を提供するために、その出口開口部の直径は、例えば、１０ミクロン以下でもよく、好適には、３．５ミクロンのオーダーでもよい。
【００３９】
先に述べたように、光子発生器１２は、レーザのようなコヒーレント光を生成するものでもよい。図９に示されたシステムのレーザの実施例においては、光ファイバ３００によって、そのシステムのビデオ源およびビデオ変調部分と同様に、そのレーザ光源もまた、走査システム１６から遠く離して置くことができる。レーザ光源が、非点収差を有する光を生成するレーザダイオード、或は、他のレーザ発生器であるときには、光ファイバ３００は更なる利点を有する。特に、レーザダイオードは典型的には非点収差を有する光を生成し、ユーザの網膜上で走査されるとき、所望の丸い画素でなく、楕円形の画素のような歪んだ画素を生成する。そのようなレーザ光源と共に使用されるとき、光ファイバ３００は、その非点収差を有するレーザ光を、光ファイバ３００の出口開口部３０６において円形の点光源に変換して、その光が網膜上で走査されるときには丸い画素が得られるようにする。
【００４０】
図９に示される光子発生器１２は、また、発光ダイオード（ＬＥＤ）を有してもよい。ＬＥＤは、コヒーレント光を生成しない。更に、ＬＥＤの発光エリアは、典型的には、ディスプレイ・システムのある種の応用で要求されるように非常に高い解像度の画像を生成するためには余りに大きい。ＬＥＤ光源の外見上の（ａｐｐａｒｅｎｔ）サイズを縮小させるためにレンズのような光学系が使用され得るが、そのような光学系の使用により強度を失うことになり得、更に、光学距離の増加のために、そのディスプレイ・システム全体の寸法を大きくすることになり得る。しかし、ＬＥＤ光がシングルモードのモノフィラメント光ファイバ３００に結合されると、その光ファイバ３００の出口開口部３０６は、非常に高い解像度の画像を生成するために十分な小さい点光源を作るであろう。典型的なＬＥＤは、５００ミクロンのオーダーの発光エリア３０８を有することに注意すべきである。本発明によれば、光ファイバ３００によって、ＬＥＤの非常に大きい発光エリアが１０ミクロン未満にまで縮小され、好適には、３．５ミクロンのオーダーまで（そのオーダーの直径のコア３０４を有するファイバ３００の場合）縮小され得る。
【００４１】
レーザ、ＬＥＤ、または、他の種類の光子発生器１２からの光を、光ファイバ３００の入口開口部３０２に集束させるために、図９に示されたレンズ３１０のようなレンズが使用されてもよい。或は、図１０に示されるように、その入口開口部３０２を含む光ファイバの終端３１２は、ＬＥＤ３１４として示される光子発生器１２に対して、直接、境を接し（ａｂｕｔ）てもよい。図１０に見られるように、光ファイバの入口開口部３０２の直径または面積はＬＥＤ３１４の発光領域３０８よりかなり小さい。図１１は、光子発生器１２からの光を光ファイバ３００に結合するための更なる実施例を描写するものである。この実施例において、光ファイバ３００は、入口開口部３０２を有し、その光ファイバ３００の小さくて一定の直径のコア３０４の入口開口部３０２に導く、漏斗状の終端部３１６を有するように構成される。このファイバの漏斗部分３１６の入口開口部３１８は、その光ファイバ３００の一定の直径のコア部分３２０の入口開口部３０２の直径より大きい直径を有する。図１１に示された光ファイバの漏斗終端部３１６は直接光子源１２と境を接してもよく、或は、単に近接して置かれてもよい。
【００４２】
光ファイバ３００の出口開口部３０６で形成された点光源からの光は、レンズ３３０を通して走査システム１６の水平マイクロ・スキャナ３３２に結合される。水平マイクロ・スキャナ３３２へ入射される光は、垂直マイクロ・スキャナ３３４上に向けられ、レンズ３３６を通してユーザの目の網膜上において走査される。走査システム１６の出力とユーザの目との間にイメージ・プレーン３４０を形成するようにレンズ３３０から出力される光が集束するように、光ファイバ３００の出口開口部３０６とレンズ３３０との間の距離を調節してもよい。レンズ３３６は、光をユーザの網膜上に向けるコリメーティング・レンズである。図９において描写されたバーチャル網膜ディスプレイの視野を調節するために、レンズ３３０とレンズ３３６とは、より近くに、または、遠くへ離すように動かしてもよい。本発明のシステムは最小の光学素子だけを含み、非常にコンパクトであるので、レンズ３３０および３３６を一緒に一組にまとめて、ユーザが別々に調整する必要がないように、それらのレンズが一緒に、内側へ互いに近づく方へ、または、外側へ互いに離れる方へ動かされ得るようにしてもよい。これは、ズームレンズ搭載のための構成等をレンズ３３０および３３６のために利用することによって達成され得る。
【００４３】
更に、フルカラー・システムを提供するために、光ファイバ３００の入口開口部３０２への光入力の源が赤色発光素子、青色発光素子、および、緑色発光素子を含んでもよいことに注意すべきである。好適には、これらの発光素子の各々は、ビデオ情報によって直接変調可能である。しかし、また、これらのカラーの発光素子と共に別々のビデオ変調器を利用して、赤色光は赤のビデオ情報によって、青色光は青の情報によって、そして、緑色光は緑のビデオ情報によって変調するようにしてもよい。それらの有色の発光素子の各々からの光は、これらの個々の発光素子に関連した光ファイバに導かれてもよい。これらの光ファイバの各々は１つの光ファイバ３００に結合されて、その出口開口部３０６においてカラービデオ変調された光の点光源を提供する。或は、それらの発光素子の各々からのカラー光は、光ファイバ３００の入口開口部３０２へ入力される前に、上述のように合わせられてもよい。
【００４４】
上記の説明に基づいて、本発明の多くの修正と変形が可能である。こうして、添付の請求の範囲の範囲内で、ここに記述されている以外のやり方で本発明が実施され得ることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のバーチャル網膜ディスプレイのブロック図である。
【図２】図１において示されたバーチャル網膜ディスプレイの１つの実施例を図示するブロック図である。
【図３】色を利用する図１のバーチャル網膜ディスプレイの第２の実施例である。
【図４】本発明に従うカラー・バーチャル網膜ディスプレイのもう１つの実施例を図示するブロック図である。
【図５】平行光子発生および変調を利用する本発明のバーチャル網膜ディスプレイの更なる実施例において利用されるＬＥＤアレイの図である。
【図６】レーザ・フェーズド・アレイ（ｌａｓｅｒ  ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ）を示す図である。
【図７】本発明に従って利用されたマイクロ・スキャナの図である。
【図８】本発明に従って利用されてもよい、もう１つのマイクロ・スキャナの図である。
【図９】光ファイバを利用する図１のバーチャル網膜ディスプレイのもう１つの実施例の光学システムを示す図である。
【図１０】ＬＥＤと境を接する（ａｂｕｔｔｉｎｇ）端部を有する図９に示される光ファイバの１部分の側面図である。
【図１１】光子発生器に隣接する漏斗状の（ｆｕｎｎｅｌ−ｌｉｋｅ）端部を有する光ファイバを示す側面図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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