JPH08502372A - 仮想網膜表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の仮想網膜表示装置は、光子生成機能と操作機能を用いることにより、ミラーまたは光学的要素（18）を介して視覚的に確認される実像または架空画像を作成せずに、目の網膜に直接投射され、かつ、次から次へと展開するような高分解能のカラー仮想画像を作成する。上記仮想網膜表示装置は光子発生源（12）を含んでいる。この光子発生源からの光子は、ビデオ情報（40）に基づき変調器（14）により変調され、ラスター・タイプのパターンでもってユーザの目の網膜上に直接走査される。光子生成器（12）は、可干渉性または非干渉性の光線を使用する。更に、光子生成器は、ユーザの目の網膜上にカラー化された仮想画像を直接走査するために、カラー光線生成器（80、82および84）を使用する。上記仮想網膜表示装置は、各々の仮想画像における個々の画像要素に応じて、ユーザにより認識される深さを瞬時に制御するために、走査される光子の焦点を変更するための深さ調節用キューも含んでいる。更に、目追跡システム（106）は、ユーザの目における入射側の瞳の位置を感知するために用いられる。この場合、目追跡システムにより検出された瞳の位置は、目の入射側の瞳の位置とほぼ一致するように走査される光子を移動するために用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 仮想網膜表示装置技術分野 本発明は、仮想画像表示システムに関する。さらに詳しくいえば、本発明は、 ユーザの目の外部に認識可能な架空画像（Aerial Image）が存在しない状態で仮 想画像を作成するために、ビデオ情報により変調された光子を目の網膜に直接投 射するような構成の仮想網膜表示装置に関する。発明の背景 公知の仮想画像表示装置を使用する場合、ユーザは、実像表示装置のように物 理的な表示スクリーンを直接確認することができない。仮想表示装置においては 、通常、液晶アレイ、発光ダイオードまたは小形陰極線管CRTを用いることによ り、ほんの小さな物理的画像のみが作成される。このようにして作成された画像 は、複数個の光学的レンズおよびミラー（鏡）によって投射されるので、上記画 像は、あたかもそこに吊るされているかのごとく大きな絵画像として現れる。 小形陰極線管は、中程度の分解能を有する単色の映像を作成することができる 。しかし、上記の小形陰極線管を含む装置は重たくて大型になる。例えば、ケー ブルを備えた小形陰極線管CRTの代表的な重量は４オンス（約113.4ｇ）を越え、 この種の小形陰極線管CRTの直径は１インチ（約25.4mm）でその長さが４インチ （約101.6mm）にもなる。更に、これらの装置は、高電圧の加速電位を有してお り、この加速電位の値は、通常、７〜13キロボルトにもなる。 このような高電圧の加速電位は、ユーザの頭部に取り付けられる表示装置にとっ て好ましくないような高い電位である。単一の小形陰極線管CRTを用いてカラー を作成することは難しいことであり、このようにしてカラーを作成する場合、通 常は、画像の分解能および輝度に対し過度の不具合を生じる。 陰極線管CRTの画像は、この陰極線管CRTが、頭部に装着される光学的要素から 離れて位置することを可能にするために、可干渉性（Coherent）のファイバ・オ プティックス（Fiber-Optics）の束を介して転送することもできる。しかしなが ら、この場合、上記のような画像転送方式を実現するためのハードウェアも重た くなり、かなりの光線損失を招くことになる。多重化されたカラーフィルタと、 白色の蛍燐光物質を含む陰極線管CRTとを用いたフィールドのシーケンシャル・ カラーは、好ましい色の彩度を作成することができるが、このために分解能が大 幅に低下する。例えば、３色のフィールドは、正規の60ヘルツ（Hz）のフィール ドと同じ周期で作成されるので、各々のカラーに相応するビデオ帯域幅を３分割 しなければならない。 液晶アレイは、低い動作電圧でカラー画像を作成することができるが、それは 、殆ど余裕のない画像要素（画素）密度、すなわち、800 x 800要素未満の画素 密度しか提供し得ない。振動するミラーと単純な拡大鏡を介して視覚的に確認さ れる発光ダイオードの線形アレイを使用するような市販の装置は、周知の技術で ある。この種の表示装置は、低コストで低電力の代替技術になり得る。しかしな がら、上記の表示装置は単色であり、かつ、表示装置におけるラインの分解能が 、線形アレイに組み込める要素の数により限定されてしまう。 陰極線管CRTおよび液晶表示装置の両方共、無限の光学的システ ムを通して目に伝えられるような実像を作成する。最も単純な光学的システムに おいては、ユーザにより、単純な拡大鏡レンズを介して画像の発生源を視覚的に 確認することが可能になる。ただし、30度（゜）より広い視界の場合、上記の拡 大鏡レンズを用いた方式は、光線の損失と色の収差を含めた数多くの問題を招く 。更に、これらの光学的要素は大型で重いという問題がある。 仮想投射式の光学的な設計は、画像面の光学的通路内の任意の位置に架空画像 を作成する。上記の架空画像は、接眼鏡レンズまたは対物レンズを介して直立す る仮想画像として視覚的に確認される。このような方式によれば、融通性が増す ので、頭部装着形表示システムに対して画像発生源からの画像をユーザの頭部の 周囲で折り重ねることができる。しかしながら、上記の方式では、広い視界を確 保するために、大型で大規模な反射と屈折を実施するための光学的要素を必要と する。 現在のシステムは、前述の分解能の限界の他に、帯域幅にも欠点を有している 。帯域幅は、表示システムが画像発生源の表示要素からの放出光線のアドレス割 り振り（アドレス指定）、変調または変更の速度に関する規準である。表示画像 発生源の帯域幅は、所定の周期でアドレス割り振りを行うことが必要な要素の数 に基づいて計算される。このアドレス割り振りが必要な要素は、網膜受容部の光 線積分ダイナミックス、および、情報が変わると思われる速度を考慮することに より、各々の要素にて認識される輝度を更新するかまたは維持するために、時間 的に必要になる。 最も遅い（最小限度の）輝度更新のレート（速度）は、目の光線に対する適応 状態、表示の輝度、および、画素の持続性、すなわち、画像要素のアドレス割り 振りがなされた後に上記画像要素が光線を生成する時間の長さの関数になる。テ レビジョン・タイプの表示装 置においては、通常、毎秒50〜60回の最小限度の輝度更新レートが必要とされる 。更に、少なくとも30Hzの輝度更新レートが、動的表示装置またはプレゼンテー ション装置における連続的な動きを認識するために必要になる。この動的表示装 置またはプレゼンテーション装置では、頭部の動きの結果として、表示画像が安 定になる。 シーケンシャル方式で更新する場合、すなわち、１回につき１つの要素を更新 する場合、４千万個の絵画要素を60メガヘルツ（MHz）で更新するときには、2.4 ギガヘルツ（GHz）のビデオ帯域幅が要求される。帯域幅に対する要求は、目に よるちらつきの認識に際し目を幻惑するような飛越し走査（Interlacing）によ って緩和させることができる。しかしながら、この飛越し走査においても、なお かつ、30 Hzの最小限度の更新レート、または1.2 GHzの帯域幅を得るために、画 像発生源の要素のすべてに対しアドレス割り振りを行うことが要求される。代表 的なテレビジョン放送品質の帯域幅は、約 8 MHz）または1.2 GHzより２桁低い オーダーの値になる。高分解能のコンピュータ端末は、70 Hzの非飛越し走査方 式による更新速度でアドレス割り振りがなされるような1400 x 1100の画像要素 を備えている。この更新速度は、約100 MHzの帯域幅と等価である。発明の要約 本発明に従って、従来の仮想画像表示システムの欠点は解決された。本発明の 仮想網膜表示装置は、光子生成機能および操作機能を用いて、目の網膜に直接投 射され、かつ、次から次へと展開する（パノラマ式の）高分解能のカラー仮想画 像を作成する。本発明においては、目の入射側の瞳と、仮想網膜表示装置の射出 側の瞳、すなわち、開口部とが結合されるので、光子生成器からの変調光線が 網膜上に直接走査される。この網膜は、ユーザの目の外部に画像面が存在しない 状態で、直立する仮想画像の認識を生成することができるので、この場合は、ミ ラーまたは光学的要素を通して視覚的に確認される実像も架空画像も存在しない ことになる。 さらに詳しく説明すると、本発明の仮想網膜表示システムは、ビデオ情報で変 調される光子の発生源を含んでいる。この発生源からの光子は、ユーザの目の網 膜上に直接走査される。このときに用いられる光子生成器は、レーザのような可 干渉性の光線を生成するか、或いは非干渉性の光線を生成する。更に、光子生成 器は、赤色と緑色と青色の発光ダイオード、またはレーザのようなカラー光線生 成器を具備し、各々RGBビデオ情報で変調されるカラー光線を与える。青色光源 が使用できない場合、黄色発光ダイオードまたはレーザのような黄色光源が使用 できる。この場合、ビデオ変調カラー光子が組み合わされて網膜上に走査される 。 ビデオ変調信号は、好ましくは、投射光学系によってユーザの目に直接投射さ れる変調光線ラスターを生成するように、水平方向および垂直方向の両方向で走 査される。投射光学系は、屈折レンズやミラーやホログラフ要素等のような環状 または球形光学的要素を含んでいる。更に、この光学系の光学的要素は、光遮蔽 要素になる場合もあり光透過性になる場合もある。光透過性の光学的要素は、本 発明の仮想網膜表示装置を透明な表示装置にする。このような表示装置において は、表示される仮想画像が実際に重ね合わされてユーザにより認識される。更に 、光学的要素の光透過性は、能動的または受動的に可変自在になる。 本発明の仮想網膜表示システムは、更に、3-D （３次元）画像作成に適した深 さのキュー（Cue）を含んでいる。このキューは、公知の立体式表示システムで 起こると思われる“模擬実験装置の病 気（Simulator Sickness）”のような問題を緩和することを目的とするものであ る。さらに詳しく説明すると、上記の深さのキューは、焦点、すなわち、光子の 収斂（Convergence）または発散（Divergence）を変更することが可能である。 この種の光子は、画像内の各々の画像要素に関し、ユーザによって認識される深 さを迅速に制御するために走査されるものである。上記の深さに関する深さ情報 は、代表的にビデオ・フレーム・バッファ内に記憶されている水平および垂直の 情報に加えて、ビデオ・メモリ内のＺ軸バッファ等に記憶される。 瞳追跡システムは、目に投射される光線ラスターの位置が、ユーザの目の入射 側の瞳とほぼ一致するように、この光線ラスターの位置を移動させるために使用 される。このような瞳追跡システムの特徴により、仮想網膜表示装置の分解能が 高まると共に、目が片側に移動するときに目の移動する方向に対応する場面が現 れるような、十分に液浸状態（Immersive）の環境を提供するために視界が更に 拡大する。このような結果は、検出される瞳位置を利用し、フレーム・バッファ 内に記憶されたビデオ情報に対する“視覚的に感知される窓（Visible Window） ”を位置決めすることにより達成される。フレーム・バッファは、例えば、次か ら次へと展開する場面を表すビデオ情報を記憶する。そして、上記の“視覚的に 感知される窓”は、次から次へと展開する場面中のいずれの部分をユーザが認識 すべきを決定する。この場合、ビデオ情報は、光子生成器からの光線を変調する ために用いられるような“視覚的に感知される窓”の内部に存在する。 本発明の仮想表示システムはまた、ビデオ情報を複数の部分または領域に分割 し、かつ、平行する光子生成と変調機能を用いることにより、非常に広い視界に 対し理想的な画素密度分解能を得ること もできる。更に、全体的な画素密度を各々独立に走査される領域に分割すること により、必要な帯域幅が節減されるので、従来のシステムにおける帯域幅の問題 を解消することができる。 本発明の仮想網膜表示装置は、広い視界の表示領域を実現することができる。 この視界の表示領域は、目の入射側の瞳に対する最終的な光学的要素のサイズお よび接近の度合いに基づき、水平方向で140度にも達することが可能である。更 に、本発明の仮想網膜表示装置は、実像または架空画像を作成する必要がないの で、非常に小さなサイズ、軽い重量、および小さな容積を実現することができる 。このような小さなサイズと軽い重量とコンパクト性のために、上記の仮想網膜 表示装置は、ユーザの頭部に装着するのに理想的に適合する。 前述の本発明の目的と他の目的、本発明の長所、および本発明の新規な特徴は 、図示された実施例の詳細と共に、次に示す説明および図面を参照することによ り十分に理解されるであろう。図面の簡単な説明 図１は本発明の仮想網膜表示装置のブロック図である。 図２は図１に示されている仮想網膜表示装置の一実施例を示すブロック図であ る。 図３はカラーを用いた場合の図１の仮想網膜表示装置の第２の実施例である。 図４はカラーを用いた場合の本発明による仮想網膜表示装置の別の実施例を示 すブロック図である。 図５は平行する光子生成と変調の方式を使用した本発明の仮想網膜表示装置の 更なる別の実施例に用いられる LED アレイの略図である。 図６はレーザ位相調整アレイの構成を示す図である。 図７は本発明に従って用いられるマイクロスキャナの構成を示す図である。 図８は本発明に従って用いられる別のマイクロスキャナの構成を示す図である 。好適実施例の説明 本発明の仮想網膜表示装置10は、図１に図示されるように、ユーザの目に直接 投射され、かつ、次々に展開する高分解能のカラー画像を作成できる光子生成機 能と操作機能を用いている。そこでは、ユーザによって視覚的に確認される目の 外部に架空画像または画像面は存在しない。上記の仮想網膜表示装置は、CRT や LCD またはLED のような実像を、従来の仮想画像表示装置のようにして作成する 表示装置を用いていない。仮想網膜表示装置10は、架空画像を作成するために、 従来の仮想画像表示装置に必要であったミラーまたは光学的装置を必要としない 。 その代わりに、本発明の仮想網膜表示装置では、ビデオ情報に基づき変調され た光子が、ユーザの目20の網膜22上に直接走査されて、直立する仮想画像の認識 を生成する。本発明の仮想網膜表示装置10は、架空画像の作成に必要な実像表示 装置、ミラー、または光学的要素を使用しないので、上記の仮想網膜表示装置10 は、そのサイズが小さくなると共に重量が軽くなり、頭部装着形表示装置として ユーザの頭部に容易に取り付けるのに適している。 さらに詳しく説明すると、図１に図示されるように、光子生成器12から放出さ れる光子は、ビデオ情報に基づき変調器14によって変調される。この変調器14に よって変調された光子は、スキャナ16によって、第１の方向と、この第１の方向 に対し通常は垂直になる第 ２の方向において走査される。このような光子の走査は、ユーザによって視覚的 に確認または認識される目の外部に架空画像または画像面が存在しない状態で、 直立する仮想画像の認識を生成するために、投射光学系18によってユーザの目20 の網膜22上に直接投射される光子のラスターを生成することを目的とするもので ある。必ずしも必要とすることではないが、目20の瞳26が移動するにつれて光線 により走査されるラスターの位置を再設定するための追跡システム（目追跡器） 24を用いて、光線の束を目の入射側の瞳に一致させることが要望される。目の追 跡システム24は、目の移動に伴って網膜上に走査される画像または画像の焦点を 変えるためのフィードバック機構としても使用できる。それゆえに、ユーザは、 このユーザの目の移動に伴って次々に展開する画面の異なる部分にユーザ（彼） 自身が焦点を定めていることに気づく。上記の図１だけでなく後述の図において も、目20に入射されるようにして図示される点線は、ある瞬間的な時期の光線の 束の範囲ではなく、走査の範囲を示していることに注意すべきである。 光子生成器12は、レーザのような可干渉性の光線を生成するか、または、１つ もしくは複数の LED を用いるような非干渉性の光線を生成する。更に、赤色と 緑色と黄色または青色の光線のビームは、RGY またはRGB ビデオ信号によって変 調された後に、カラー化された光子をユーザの目に直接走査する。仮想網膜表示 装置の帯域幅を節減するために、複数種の単色ビームまたは多数グループのカラ ー・ビームが変調され、かつ、網膜に対して平行に走査されることが可能である 。そこでは、光子の変調に用いられるビデオ情報は、異なる部分または領域に分 割されると共に、各々の単色ビームまたはカラー・ビームのグループは、後述の ように、異なる部分のビデオ情報に関連している。更に、光子生成器12、変調器 14、スキャナ16、 および投射光学系18中の１つまたは複数の要素によって実行される機能は、シス テムで用いられる実際の構成要素に基づき僅かな要素によって実行されるように 組み合わせられることに注目すべきである。例えば、音響光学的偏向器は、光子 生成器12の光線を変調し、かつ、この変調した光線を少なくとも１つの方向で走 査するために使用することができる。更に、レーザ位相調整アレイは、光子生成 器、変調器、および、１つまたは恐らく２つのスキャナの機能を下記のように実 行するために使用することができる。 仮想網膜表示装置10の構成要素は、小形であると同時にコンパクトかつ軽量な ので、この仮想網膜表示装置10は、ヘルメット、または、構造的な支持を行うた めに精巧な頭部装着装置を必要とせずに、ユーザの頭部に容易に取り付けること ができる。更に、光子生成器12および変調器14は、スキャナ16および投射光学系 18から分離することができる。それゆえに、スキャナ16および光学系18のみユー ザの頭部に取り付けることが必要であり、変調された光子は、スキャナに対し１ つまたは複数の単一フィラメント形の光ファイバを介して結合され得る。 好適な実施例に於いて、マイクロスキャナは光子を走査するために用いられる 。それゆえに、このようなマイクロスキャナは、小形で薄く、かつ、電気的な駆 動信号または偏向信号に応じて光子を走査するように偏向される。したがって、 光子生成器、変調器、およびスキャナは、仮想網膜表示装置10に適した頭部装着 構造とするために、1.5 インチ（約38.1l mm）の幅と0.25 インチ（約6.3 mm） の厚み或いはそれ以下の寸法でかつ１オンス（約28.3 g）未満の重量のように非 常に小型でもって製作できる。 本発明の一実施例に従って、図２に図示されるように、高分解能のスキャナは 、２次元ラスター・パターンに於いて水平方向および 垂直方向の両方向でビーム光線を偏向するために用いられる。ここでは、ビーム の焦点を設定して実像を目の正面に形成する目的で、レンズを使用することはし ない。その代わりに、目のレンズ29は、網膜の後部のポイントにビームの焦点を 設定する。この場合、ビームの焦点のポイントの位置は、変調された光子をスキ ャナ16が走査するように網膜を走査する。平行光線ビームの偏向角度は、あたか も画像が確認者から一定の距離だけ離れて走査されたようにして、予め定められ た任意の目の位置に相応する網膜上に焦点設定がなされたスポットの位置に対応 している。 光線の強度は、要望されるコントラストの画像を作成するために、ビーム信号 によって変調される。したがって、ユーザの目が移動するときに、このユーザは 、画面の異なる部分を見ていても、固定された画像を認識する。画像の側面の状 態は走査角度に比例する。アナモルフィック（Anamorphic）な光学系は、走査さ れる光子の位置合わせを行い、かつ、認識される画像の数を評価するために必要 なものとして使用される。スキャナの開口部が狭められた画像を形成することに よって、この画像に比例して大きくなるような走査角度が生成される。これ以外 の方式の場合、スキャナ画像のサイズは、光線が目に入る限り不具合な状態にな る。 さらに詳しく説明すると、図２に図示されるように、光子生成器12からの光線 または光子は、シリンダー・レンズ30および球形レンズ32を介して、第１の方向 、すなわち、水平の方向に光子を走査する音響光学的偏向器34に投射される。上 記のシリンダー・レンズは、光子生成器12からの光線ビームが音響光学的偏向器 34の開口部全体にいきわたるように、上記光子生成器12からの光線ビームを水平 の方向に広げる。。球形レンズ32は、音響光学的偏向器34に突き当たるべき光線 が水平方向にかつ平行に進むようにする。 音響光学的偏向器34は、駆動信号として音響光学的偏向器34の変換器に印加さ れるようなライン36のビデオ信号に応答する。さらに、上記の音響光学的偏向器 は、光子生成器12からの光子または光線の強度を変調し、かつ、このようにして 変調した光線を光子生成器12から第１の方向、すなわち、水平方向に走査する。 ライン36のビデオ信号は、一般に38の参照数字が付けられているビデオ駆動シス テムにより供給される。このビデオ駆動システムは、ビデオ・コントローラ42を 含んでいる。 上記のビデオ・コントローラ42は、例えばフレーム・バッファ40のようなビデ オ生成器を有することも可能である。このフレーム・バッファ40は、ライン56の ビデオ信号（ビデオデータ信号）と、各々の水平同期信号および垂直同期信号を 供給する。さらに、ビデオ・コントローラ42は、マイクロプロセッサを有するこ とも可能である。このマイクロプロセッサは、ROM 46等に記憶されているソフト ウェアに従って動作し、かつ、スクラッチ・パッド・メモリ（Scratch Pad Memo ry）のためにRAM 48を使用する。ビデオ生成器40からの水平同期信号は、ランプ 生成器50によってランプ波形に変換される。このようにして変換された水平同期 ランプ波形は、電圧制御形発振器（VCO）52に印加される。非常に高い音（かん 高い音）を発生するように変動する周波数を有するランプ入力に相応する信号を 供給する。電圧制御形発振器52の出力は増幅器54に印加される。この増幅器54の 利得は、ビデオ生成器40から出力されるビデオデータ信号56によって変更される 。それゆえに、増幅器54から出力されるビデオ信号36は、ライン56のビデオ情報 に従って変動し、かつ、非常に高くされた状態で変動するような周波数を有する 振幅を備えている。 ライン36のビデオ信号は、音響光学的偏向器34の変換器を駆動す る目的で印加される。ビデオ情報に基づきライン36の駆動信号の振幅を変えるこ とにより、音響光学的偏向器34は、光子生成器12からの光線の強度をビデオ情報 で変調することができる。ライン36の駆動信号の周波数を非常に高くした状態に 変更することにより、音響光学的偏向器は、第１の方向、すなわち、水平方向に 光線を走査するように、光線が偏向される角度を変えることが可能になる。 一対の球形レンズ64、68は、水平方向に走査される光線または光子を垂直スキ ャナ62上に描く。そこでは、一方のシリンダー・レンズ68は、光線を垂直方向に 広げることによって、この光線が垂直スキャナ62の開口部全体にいきわたるよう にする。垂直スキャナ62は、例えば、検流計からなる。ビデオ生成器40から出力 される垂直同期信号は、ランプ生成器58によってランプ波形に変換され、かつ、 増幅器60によって増幅されて垂直スキャナ62を駆動する。垂直スキャナ62を走査 する速度は、水平スキャナ34を走査する速度より遅い。それゆえに、垂直スキャ ナ62の出力は光子のラスターになり得る。この光子のラスターは、屈折レンズ、 ミラー、およびホログラフ要素等のような環状または球形光学的要素72の形態に なる投射光学的要素によって、ユーザの目20に直接投射される。 環状または球形光学的要素72は、走査された光子の最終的な画像作成と、上記 光子の減少化を提供する。さらに詳しく説明すると、環状または球形光学的要素 は、走査された光子が目20の入射側の瞳26の近くで一致するように、上記光子を 転送する。ここでは、スキャナ開口部の狭められた画像が形成されるので、偏向 角度は、視界と画像サイズとが互いに逆比例の関係にあるようなラグランジュ（ Lagrange）不変式に従って乗算される。走査される光子のサイズ、すなわち、仮 想網膜表示装置の射出側の開口部が狭められると、目によって認識される画像の 視界が広がる。 光学的要素72は、表示システムの外部から光線を送り出さないようにするため の光遮蔽要素になる。二者択一的に、上記の光学的要素72は、ユーザが実際に要 素72を通して視覚的に確認することができるように、光透過性に製作することも 可能である。この場合、ユーザは、実際に重ね合わされて表示装置10により作成 されるような、走査の対象となる仮想画像を認識する。更に、光学的要素72は、 外界と表示された架空画像との間のコントラストを維持することができるように 、光透過性を可変自在にした状態で製作することが可能である。受動的で可変自 在の光透過性要素72は、周囲の光線の関数として光学的要素の光透過性を変更す るように、光線に感応するホトクロミック部材を光透過性要素間に挟み込むこと によって形成される。能動的で可変自在の光透過性要素72は、液晶部材を含むこ とが可能である。光センサは、周囲の光線の量を検出する構成要素として用いら れる。液晶部材のバイアス電圧は、要素72の光透過性を能動的に変えることがで きるように、検出光線に応じて変化する。 図２に関して更に説明されるシステムは、単眼の素子である。この場合、立体 システムを提供するために、第２仮想網膜表示装置10′は、第１網膜表示装置10 と平行して用いられる。さらに、上記の第２仮想網膜表示装置10′は、直接、ユ ーザの第２の目20′に対し適切なビデオ情報でもって変調される走査光子を投射 する。このような走査光子を投射することにより、両眼の深さの情報のための媒 体が提供されるので、表示される物体は異なる深さで現れる。 しかしながら、物体の各々の画素は、ユーザから同じ距離で現れるので、立体 的なキューと単眼のキューとの間に潜在する不一致が生ずる。そこでは、立体的 なキューは、左右各々の目を基準にする物体の位置設定を処理し、単眼のキュー は、網膜上に描かれる物体の光線の焦点を処理する。さらに詳しく説明すると、 従来の仮想画 像表示装置の場合、各々の単眼の画像面は、一般的に、光学的に無限の距離で焦 点設定がなされ、仮想画像内部の画素の各々が所定の距離で現れるようにしてい た。しかしながら、２つの従来の単眼システムを組み合わせて両眼の視界を形成 した場合、距離のキューと、焦点または調節用キューとの間に潜在する不一致が 生ずるという問題が発生していた。 本発明の仮想網膜表示装置は、単眼表示システム10、または表示装置10、10′ から形成された両眼表示システムの何れかの表示システムに対し調節用キュー70 を用いることにより、上記の問題を解決している。調節用キュー70は、仮想画像 の各々の画像要素に応じて認識される深さを瞬時に制御するために、走査光子の 焦点、収斂または発散を変えるように制御される焦点設定素子または深さのキュ ーとして機能する。それゆえに、本発明に従って、真の深さの認識は、個々の画 素の焦点、収斂または発散を制御することにより、個々の深さに相応して各々の 画素を変調して達成される。 調節用キュー70は、形状を瞬時に変えるような反射面を含んでいる。例えば、 変形自在の膜を有する小形のミラーが、調節用キューを形成するために用いられ る。この変形自在の膜は、装填されたり開放されたりしたときに、その形状が変 えられる。この場合、上記の膜の変形は、電気駆動信号によって変えられ、深さ に応じて各画素の収斂または発散を制御する。調節キュー70の駆動は、ビデオ・ コントローラ42によって提供される。このビデオ・コントローラは、例えば、Ｚ 軸ビデオ情報バッファをメモリ48またはビデオ生成器40に記憶すると共に、代表 的なフレーム・バッファに２次元のビデオ情報を記憶する。 本発明の仮想網膜表示装置10の更なる実施例（第２の実施例）が、図３に描か れている。この更なる実施例では、カラー化された光子 をユーザの目の網膜上に直接走査するようにしている。図３に図示されるように 、光子生成器12は、赤色光子生成器80、緑色光子生成器82、および青色光子生成 器84のようなカラー ・レーザまたはLEDを含んでいる。青色光子生成器が使用 できない場合、黄色光子生成器が使用できる。上記の生成器80、82および84から のカラー光子は、ビデオ生成器40の各々のRGBビデオ情報で変調され、ビーム結 合器／分散予備補償器86によって結合される。ビーム結合器／分散予備補償器86 の出力は、シリンダー ・レンズ30と球形レンズ32によって水平スキャナ34に投 射される。 水平スキャナは、図２に図示される音響光学的偏向器以外のものになり得るこ とにも注目すべきである。例えば、後述する共振形の機械的スキャナ、または種 々のタイプのマイクロスキャナを、水平スキャナに使用することができる。スキ ャナ34から出力され、かつ、水平方向に走査されるカラー変調光子は、分散補償 器88に投射される。さらに、この分散補償器88の出力は、一対の球形レンズ64、 68によって垂直スキャナ62に投射される前にプリズムに投射される。 垂直スキャナ62の出力から走査されるカラー光子ラスターは、球形レンズ92に よってオフセット・ミラー96に投射される。このオフセット・ミラー96は、瞳が 移動するにつれて、目20の入射側の瞳26に直接相応して光子のラスターの位置を 設定するために、目追跡器106によって移動させられる。 或る一つの実施例では、ビーム分割器100は、目20の角膜から反射された画像 を、レンズ102および位置感知ダイオード104に向ける。この位置感知ダイオード 104は、瞳26の位置を検出するために、目追跡器106に結合される。瞳の検出位置 に応じて、目追跡器は、オフセット・ミラー96の位置を適正に定める。さらに詳 しく説明すると、仮想網膜表示装置の射出側の瞳または開口部が、目の入射側 の瞳にほぼ合わされるか、または、走査角度を調整して変更されるビデオ情報を 次に述べるように反映するか、またはその両方の動作を実施することによって、 オフセット・ミラー96の位置が設定されることになる。 目追跡器106によって決定される瞳26の瞬時位置も、マイクロプロセッサ44が ビデオ情報を送り出してカラー光線を変調するように、ビデオ・コントローラ42 に伝えられる。そこでは、ビデオ情報は、ユーザの視界の方向の変動を反映して いる。さらに詳しく説明すると、検出された瞳位置は、マイクロプロセッサ44に よって用いられ、フレーム・バッファ40に記憶されているビデオ情報の“視覚的 に感知される窓”の位置を定める。フレーム・バッファ40は、例えば、次々に展 開する視界を表すビデオ情報を記憶する。さらに、視覚的に感知される窓の位置 は、ユーザが認識すべき部分を決定し、視覚的に感知される窓の内部に属するビ デオ情報は、光子生成器12の光線を変調するために用いられる。 音響光学的偏向器34は、赤色光線を緑色光線より多く回折し、かつ、緑色光線 を青色光線より多く回折するので、この回折に関する変動を補償しなければなら ないことに注意すべきである。本発明に従って、このような回折の変動は、赤色 と緑色と赤色の光子を適切な赤色と緑色と青色のビデオ情報で変調するために、 赤色と緑色と青色の光子生成器80、82および84にそれぞれ結合されるRBGビデオ 信号を、遅延素子108、110および112を介して適正に遅延することにより補償す ることができる。 図４に図示される本発明の仮想網膜表示装置の別の実施例では、合成ビデオ信 号またはRGBビデオ信号は、デジタル式のビデオ走査コンバータ120によって受信 されて、走査される画像の複数の部分または領域を表す多数の区画に分離される 。各々の部分を表すビデ オ増幅器124から出力される多数のビデオ駆動信号は、光子生成器12の光線を平 行に変調するために用いられる。光子生成器は、放出ダイオードのアレイ、また は、高輝度の発光ダイオードのアレイから構成される。赤色と緑色と黄色または 青色の光線の多重ビームは、分割される部分または領域の各々に対して平行にビ デオ信号でもって変調され、直接的にまたは単一フィラメント形の光ファイバに よってマイクロスキャナ16に伝えられる。マイクロスキャナ16は、基本的に次の ２つの機能を実行する。第１に、マイクロスキャナは、２つの軸で各々の部分ま たは領域に関連する多重カラー・ビームを走査し、架空画像の代わりに網膜上に 光線のラスターを作成する。そこでは、光子生成器12と目20との間に画像面が存 在しない。第２に、マイクロスキャナ16は、目追跡器24によって感知される目の 瞬間的な入射側の瞳26に応じて、走査光線の位置を定める。 さらに詳しく説明すると、スキャナ16は、第１マイクロスキャナ（マイクロス キャナ１）132を含んでいる。この第１マイクロスキャナ132は、カラー・ビーム を水平方向に走査するために、偏向増幅器136から出力されるＸ軸偏向信号に感 応する。そこでは、偏向増幅器136は、走査生成器122からの水平同期信号によっ て駆動される。第２マイクロスキャナ（マイクロスキャナ２）134は、偏向増幅 器136からのＹ偏向信号に感応する。この場合、Ｙ偏向信号に感応するのは、水 平走査カラー光子を垂直方向に走査するために、走査生成器122からの垂直同期 信号または偏向信号によって第２マイクロスキャナ134が駆動されるときである 。走査視準レンズ140は、３色結合器142に投射される２次元の変調光線フィール ドを受信する。この３色結合器142は、マックスウェル視（Maxwell-View）光学 的システム148に対し走査光線を順に投射する。このマックスウェル視光学的シ ステム148は、走査カラー光子をラスター位 置偏向器に投射する。このラスター位置偏向器は、２軸ガルボ・ミラー（Two Ax is Galvo Mirrors）を含んでいる。さらに、この２軸ガルボ・ミラーは、例えば 、三色性のコーティング（Trichoric coating）を備えた結合器152のような環状 光学的要素に走査光線を順に投射する。ここで、環状結合器152は、走査カラー 光子を目20に直接投射する。 目の追跡のために、目追跡器24は、赤外線発生源を含んでいる。この赤外線発 生源は、図４に図示されるように、低輝度の赤外線でもって目の表面を直接的ま たは間接的に照射する。目の表面は、ラスター位置偏向器150から、結合器142と レンズ140と荷電結合素子CCDアレイとを通して視覚的に確認される。CCDセンサ1 46からの信号は、瞳位置プロセッサ154によって処理されて、各々のカラー偏向 増幅器158とラスター位置設定用ミラー150に結合されるゼロ信号△Ｈ、△Ｖを生 成し、走査光子をユーザの目20の瞳に追従させる。 本発明の使用に適した発光ダイオード・アレイの例が、図５に図示されている 。X-Y視界が2,000 x 2,000分解能スポットまたは画素のアレイから構成されると 考えられる場合、これらのスポットは、約200MHzの情報帯域幅を有するために毎 秒50回更新しなければならない。高輝度のLEDは、一般的にいって、200 MHz以上 でロールオフを始める電力帯域幅曲線を備えている。 このような事実は、大きく順方向にバイアスされたp-n接合の拡散容量に関連 するR-C部の作製に制限を与える結果になる。システムの帯域幅の基準に適合す るために、カラーごとに50〜100のLED画素からなる線形アレイが用いられる。赤 色と緑色と青色の構造の使用は、これらの３色の各々の50〜100のLEDを要求する 。 図５に図示されるように、アレイ200は、LEDチップ201、202 、203〜Ｎを含んでいる。さらに、各々のLEDチップは、LED動作エリア205を含ん でいる。このLED動作エリアは、GaAsP（ガリウム砒素燐）合金と、Si₃N₄（窒化 シリコン）からなる絶縁性覆い部（Dielectric Overlayer）とを含むこともでき る。 レーザ位相調整アレイは、図６に図示されるように、光子生成と、ビデオ変調 と、少なくとも１つの方向の走査とを実行するように機能する。上記のレーザ位 相調整アレイは、薄膜導波管210と、位相変調器電極212と、適切に（Cleaned） 結合された空隙部214と、レーザ空隙部216とを含んでいる。ここで、上記のアレ イは、約10 mW電力の可干渉性のビームを放出する。 ２つの隣接して離隔されたレーザが同じ材料のチップにより作製されるときに 、これらのレーザの光学的フィールドが結合されるので、２つのレーザ素子に於 ける光学的放出のプロセスは相関関係にありかつ干渉する関係になる。このよう な関係は、上記のレーザの対から放出されるような良好に定められた同位相波面 を導く結果になる。数多くのレーザ空隙部216を備えたレーザ位相調整アレイ220 に於いて、光学的ビームは、二つのレーザが互いに10ミクロン以内の距離に配置 される場合に位相が干渉する関係になる。このときの分解能は、写真食刻技術（ Photolithographic Techniques）によって実現できる。電気光学的変調器は、導 波管媒体210の屈折率を変化させるように動作する。この場合、光学的ビームは 、自由空間に達する前に上記導波管媒体210中を通過しなければならない。 変調器毎に電気接点部212を分離することにより、各アレイの個々のレーザの 相対位相は、変調器によって変調することができる。一連の適正な変調電圧が提 供される場合、同位相波面のレーザ・アレイ結合ビームは、放出されたビームが 正規の射出方向に対して或る角度で進入するように変調することができる。一連 の適正な変調 電圧を用いると、レーザ・ビームを所定の方向に走査することができる。さらに 、付加的なスキャナがレーザを垂直方向に走査することを不要にするために、２ 軸レーザ位相調整アレイを構成することが可能である。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に図示されている。これらのマイクロスキャ ナは、アクチュエイタ230を含んでいる。このアクチュエイタ230は、電気駆動信 号に応答して３次元の運動を実施することが可能な圧電バイモルフ・カンチレバ ー（Piezoelectric Bimorph Cantilever）からなる。このようなカンチレバー形 のアクチュエイタの偏向を適切な駆動信号により制御することによって、上記ア クチュエイタ230は、このアクチュエイタ230に入射された光子を偏向し、これら の光子を走査する。 極端に小型に製作できるマイクロスキャナの別の例が図８に図示されている。 このマイクロスキャナは、湾曲された反射面を備えている。このような形状の反 射面は、同マイクロスキャナに突き当たる光線を或る一つの方向で走査するよう に変換する。さらに詳しく説明すると、マイクロスキャナ240は、圧電材料から 形成された基部、すなわち、アクチュエイタ242を含んでいる。このアクチュエ イタ242は、圧電材料から作製される。さらに、上記アクチュエイタ242上には、 基板244が形成されている。この基板244は、湾曲された反射面246を備えている 。圧電式のアクチュエイタと基板244は、変動する駆動信号に応答して、矢印248 の方向で変換動作を行う。この変換動作においては、変換の方向248に対して一 般的に垂直になる第１の方向で基板の表面246に突き当たる光線を走査するよう にしている。第２マイクロスキャナ250は、この第２マイクロスキャナに突き当 たる光線を、第１方向と垂直の第２方向で走査することにより、ユーザの目の網 膜上に直接ラスター画像を走査 するようにしている。 これまでの説明を鑑みて本発明の種々の変更および変形が可能になる。したが って、添付の請求の範囲内で、前述の事例の他にも多くの発明が実施できること が容易に理解されるであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年５月５日 【補正内容】 【図１】 【図２】 【図３】 【図４】 【図５】 【図６】 【図７】 【図８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＫ，ＵＡ (72)発明者 ファーネス，トーマス アドリアン，ザ サード アメリカ合衆国，ワシントン 98115，シ アトル，フィフティエイトス アベニュ ノースイースト 7359 (72)発明者 コリン，ジョエル エス. アメリカ合衆国，ワシントン 98115，シ アトル，サーティフィフス アベニュ ノ ースイースト 6216 【要約の続き】 検出された瞳の位置は、目の入射側の瞳の位置とほぼ一 致するように走査される光子を移動するために用いられ る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ビデオ情報に基づき変調される光子の発生源を具備し、 該光子は、ユーザの目の外部に該ユーザによって認識することが可能な架空画 像の無い状態で、該ユーザによって認識される仮想画像を作成するために、該ユ ーザの目の網膜に直接走査されることを特徴とする仮想画像表示システム。 ２．前記仮想画像表示システムが、前記ユーザの頭部に取り付けられる請求項１ 記載の仮想画像表示システム。 ３．前記光子の発生源が、可干渉性の光線を生成する請求項１記載の仮想画像表 示システム。 ４．前記の光子の発生源はカラー化された光線生成器を含んでいる特許請求の範 囲第１項に記載の仮想画像表示システム。 ５．前記光子の発生源が、可干渉性の発光素子のアレイを含んでいる請求項１記 載の仮想画像表示システム。 ６．前記光子の発生源が、レーザ位相調整アレイを含んでいる請求項１記載の仮 想画像表示システム。 ７．前記ビデオ情報が、複数の画像要素のビデオ画像を表しており、 前記の表示システムが、前記ビデオ画像の各々の画像要素に対して認識される 深さを制御するために、前記の走査される光子の焦点を変更する手段を含んでい る請求項１記載の仮想画像表示システム。 ８．前記ユーザにおける目の入射側の瞳の位置を検出するための目位置検出器と 、前記の走査される光線を移動して前記の入射側の瞳とほぼ一致させるための光 子偏向器とを有している請求項１記載の仮想画像表示システム。 ９．前記ビデオ情報の発生源を含んでおり、該ビデオ情報の発生源は、前記光子 が変調されるビデオ情報を変更するために、前記の瞳 位置の動きに感応する請求項８記載の仮想画像表示システム。 １０．前記ビデオ情報が、複数の領域のビデオ画像を表す複数のビデオ信号を含 んでおり、前記光子が、該複数のビデオ信号によって平行に変調されかつ平行に 走査される請求項１記載の仮想画像表示システム。 １１．ユーザの頭部に取り付けられる仮想画像表示システムであって、 該仮想画像表示システムは、ビデオ情報に基づき変調される光子の発生源を具 備し、 前記光子は、第１の方向と、一般的に該第１の方向と垂直の第２の方向におい て前記ユーザの目の網膜上に直接走査され、このために、該ユーザの目の外部に 該ユーザによって認識することが可能な架空画像の無い状態で、該ユーザによっ て認識される仮想画像を作成することが可能になることを特徴とする仮想画像表 示システム。 １２．前記光子の発生源が、可干渉性の光線を生成する請求項１１記載の仮想画 像表示システム。 １３．前記光子の発生源が、カラー化された光線生成器を含んでいる請求項１１ 記載の仮想画像表示システム。 １４．前記光子の発生源が、非干渉性の発光素子のアレイを含んでいる請求項１ １記載の仮想画像表示システム。 １５．前記光子の発生源が、レーザ位相調整アレイを含んでいる請求項１１記載 の仮想画像表示システム。 １６．前記ビデオ情報が、複数の画像要素のビデオ画像を表しており、 前記の表示システムが、前記ビデオ画像の各々の画像要素に対して認識される 深さを制御するために、前記の走査される光子の焦点 を変更する手段を含んでいる請求項１１記載の仮想画像表示システム。 １７．前記ユーザにおける目の入射側の瞳の位置を検出するための目位置検出器 と、前記の走査される光線を移動して前記の入射側の瞳とほぼ一致させるための 光子偏向器とを有している請求項１１記載の仮想画像表示システム。 １８．前記ビデオ情報の発生源を含んでおり、該ビデオ情報の発生源は、前記光 子が変調されるビデオ情報を変更するために、前記の瞳位置の動きに感応する請 求項１７記載の仮想画像表示システム。 １９．前記ビデオ情報が、複数の領域のビデオ画像を表す複数のビデオ信号を含 んでおり、前記光子が、該複数のビデオ信号によって平行に変調されかつ平行に 走査される請求項１１記載の仮想画像表示システム。 ２０．ユーザの頭部に取り付けられる仮想画像表示システムであって、 該仮想画像表示システムは、 ビデオ情報に基づき変調される光子の発生源であって、第１の方向と、一般的 に該第１の方向と垂直の第２の方向において走査される前記光子の発生源と、 前記の走査される光子を前記ユーザの目の網膜上に直接投射し、該ユーザの目 の外部に該ユーザによって認識することが可能な架空画像の無い状態で、該ユー ザによって認識される仮想画像を作成するための光学的要素とを有していること を特徴とする仮想画像表示システム。 ２１．前記光学的要素が、環状の光学的要素を含んでいる請求項２０記載の仮想 画像表示システム。 ２２．前記光学的要素が、光透過性の光学的要素を含んでおり、 前記仮想網膜表示装置が、透明の表示装置を形成し、該表示装置においては、 前記の走査される光子が、実際に重ね合わせられるように前記ユーザによって認 識される請求項２０記載の仮想画像表示システム。 ２３．前記光学的要素が、可変自在の光透過性を有している請求項２２記載の仮 想画像表示システム。 ２４．画像をユーザの目に直接投射するための仮想画像表示システムであって、 該仮想画像表示システムは、 一つの光源と、 該光源からの光線をビデオ信号でもって変調するための手段と、 前記の変調された光線を走査するための手段と、 前記の走査された光線を前記ユーザの目に直接投射し、前記ユーザの目の外部 に該ユーザによって認識することが可能な架空画像の無い状態で、該ユーザによ って認識される仮想画像を作成するための光学的要素とを有していることを特徴 とする仮想画像表示システム。 ２５．前記仮想画像表示システムが、前記ユーザの頭部に取り付けられる請求項 ２４記載の仮想画像表示システム。 ２６．前記光源が、可干渉性の光線を生成する請求項２４記載の仮想画像表示シ ステム。 ２７．前記光源が、カラー化された光線生成器を含んでいる請求項２４記載の仮 想画像表示システム。 ２８．前記光源が、非干渉性の発光素子のアレイを含んでいる請求項２４記載の 仮想画像表示システム。 ２９．前記光源が、レーザ位相調整アレイを含んでいる請求項２４記載の仮想画 像表示システム。 ３０．前記ビデオ情報が、複数の画像要素のビデオ画像を表しており、 前記の表示システムが、前記ビデオ画像の各々の画像要素に対して認識される 深さを制御するために、前記の走査される光線の焦点を変更する手段を含んでい る請求項２４記載の仮想画像表示システム。 ３１．前記ユーザにおける目の入射側の瞳の位置を検出するための目位置検出器 と、前記の走査される光線を移動して前記の入射側の瞳とほぼ一致させるための 光線偏向器とを有している請求項２４記載の仮想画像表示システム。 ３２．前記ビデオ情報の発生源を含んでおり、該ビデオ情報の発生源は、前記光 線が変調されるビデオ情報を変更するために、前記の瞳位置の動きに感応する請 求項３１記載の仮想画像表示システム。 ３３．前記ビデオ情報が、複数の領域のビデオ画像を表す複数のビデオ信号を含 んでおり、前記光線が、該複数のビデオ信号によって平行に変調されかつ平行に 走査される請求項２４記載の仮想画像表示システム。 ３４．前記の光学的要素が、環状のミラーを含んでいる請求項２４記載の仮想画 像表示システム。 ３５．前記の走査手段および前記光学的要素が、前記ユーザの頭部に取り付けら れており、 前記光源および前記の変調手段が、前記の走査手段から離れていてかつ前記の 変調光線を前記の走査手段に結合するための手段を含んでいる請求項２４記載の 仮想画像表示システム。 ３６．画像をユーザの目に直接投射するための仮想画像表示システムであって、 該仮想画像表示システムは、 一つの光源と、 前記光源からの光線を変調するためのビデオ情報を含む該ビデオ情報の発生源 と、 前記ビデオ情報に基づき変調される光線を走査するための手段と、 前記の走査された光線を前記ユーザの目に直接投射し、該ユーザの目の外部に 該ユーザによって認識することが可能な架空画像の無い状態で、該ユーザによっ て認識される仮想画像を作成するための光学的要素とを有していることを特徴と する仮想画像表示システム。 ３７．前記仮想画像表示システムが、前記ユーザの目に画像を直接投射するため の仮想画像表示システムであり、前記光源が、可干渉性の光線の発生源である請 求項３６記載の仮想画像表示システム。 ３８．前記仮想画像表示システムが、前記ユーザの目に画像を直接投射するため の仮想画像表示システムであり、前記光源が、非干渉性の光線の発生源である請 求項３６記載の仮想画像表示システム。 ３９．レーザ・ビームを放出するための光源と、 ビデオ信号に応じて、該光源からのレーザ・ビームを光学的に変調するための 光学的変調システムと、 前記の変調されたレーザ・ビームを水平方向および垂直方向に走査するための 走査システムとを有する表示装置であって、 前記の走査されたレーザ・ビームを該走査システムから投射して、該レーザ・ ビームの画像を前記表示装置の確認者の目の網膜上に形成するための投射光学的 システムを具備することを特徴とする表示装置。 ４０．画像を直接確認する形式の絵画像表示装置であって、 レーザ・ビームを放出するための光源と、 ビデオ信号を送るためのビデオ信号供給手段と、 該ビデオ信号供給手段から供給されるビデオ信号に応じて、前記光源から放出 されるレーザ・ビームを光学的に変調するための変調手段と、 走査信号を送るための走査信号供給手段と、 該走査信号供給手段から供給される走査信号に応じて、該走査信号からの変調 レーザ・ビームを水平方向および垂直方向に走査するための走査手段と、 該走査手段により受信されかつ走査されるレーザ・ビームを投射して、該レー ザ・ビームの画像を前記絵画像表示装置の確認者の目の網膜上に形成するための 投射光学的システムとを具備することを特徴とする直接確認式絵画像表示装置。 ４１．画像を直接確認する形式の絵画像表示装置であって、 レーザ・ビームを放出するための光源と、 ビデオ信号を送るためのビデオ信号供給手段と、 該ビデオ信号供給手段から供給されるビデオ信号に応じて、前記光源から放出 されるレーザ・ビームを光学的に変調するための変調手段と、 深さ情報を送るための深さ信号供給手段と、 該深さ信号供給手段から供給される深さ情報を、前記変調手段により受信され た変調レーザ・ビームに供与するための可変自在の焦点設定光学的システムと、 走査信号を送るための走査信号供給手段と、 可変自在の焦点設定光学的システムから受信されたレーザ・ビームを走査信号 供給手段から送られた走査信号に相応して走査するための走査手段と、 該走査手段により受信されかつ走査されるレーザ・ビームを投射 して、該レーザ・ビームの画像を前記絵画像表示装置の確認者の目の網膜上に形 成するための投射光学的システムとを具備することを特徴とする直接確認式絵画 像表示装置。 ４２．前記直接確認式絵画像表示装置が、更に、可変自在の焦点設定光学的シス テムを含んでいる請求項３９記載の直接確認式絵画像表示装置。 ４３．画像を目の網膜上に直接表示するための装置であって、 複数のカラー化された光線と、 該複数ののカラー化された光線の各々をビデオ情報でもって変調するための手 段と、 前記の変調されたカラー光線を単一のビームに結合するための手段と、 該単一のビームの光線を水平方向および垂直方向に走査するための手段と、 前記の走査された光線をユーザの目に投射するための光学的要素とを具備する ことを特徴とする表示装置。