JP6184983B2 - 画像生成システム及び画像生成方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2012年2月6日出願の、出願番号13/367,261、出願の名称"Image Generation Systems and Image Generation Methods"の米国特許出願の部分継続出願であり、この出願に対し優先権を主張するものである。この出願の教示は、参照文献として、ここに併合する。
<技術分野>
この開示は、画像生成システム及び画像生成方法に関する。
Claims (42)
- 画像生成システムであって、
観察者の頭の、該観察者が観察できる位置に、前記画像生成システムを固定するように構成された取り付けシステムと、
ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に画像の複数の画素を形成するよう、ある光を前記観察者の目に向けて反射し、かつ、前記ある瞬間に他の光を前記観察者の目から離れるよう反射するように構成されたイメージングシステムと、
前記イメージングシステムに結合された制御システムであって、前記画像に関するデータコンテンツにアクセスし、前記アクセスされたデータコンテンツに従って複数の制御信号を生成し、前記ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に前記画像の前記複数の画素を形成するよう、前記イメージングシステムによる前記観察者の目に向けての前記ある光の前記反射を制御し、かつ、前記ある瞬間に前記他の光の反射を前記観察者の目から離れるように制御するよう、前記制御信号を前記イメージングシステムに出力するように構成された制御システムと、
を備え、
前記イメージングシステムは、複数の光ビームを含む前記ある光を、前記観察者の目に向けて平行に反射するように構成されており、前記複数の平行な光ビームのうちの少なくとも一部が、収束されることなく前記観察者の目に入射する、ことを特徴とする画像生成システム。 - 前記イメージングシステムは、前記複数の平行な光ビームのうちの一部を、互いに平行なままで前記観察者の目に向けるように構成されており、前記複数の平行な光ビームのうちの他の光ビームが、前記観察者の周辺視野を増強するよう、角度を付けて前記観察者の目に向けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の画像生成システム。
- 前記イメージングシステムは、前記ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に前記画像の前記画素を同時に形成するよう、前記ある瞬間に前記観察者の目に向けて前記ある光を反射するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像生成システム。
- 前記画像は2次元画像であり、前記イメージングシステムは、前記ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に2次元に前記画素を形成するよう、前記ある瞬間に前記観察者の目に向けて前記ある光を反射するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像生成システム。
- 前記イメージングシステムは、
前記光を放出するよう構成された光源と、
前記光源と光学的に結合され、かつ、複数の位置の間を動くように構成された複数のミラーを備えた光変調器とを備え、
前記制御システムは、前記ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に前記画像の前記画素を形成するために、前記光源からの前記ある光を前記観察者の目に向けて反射するように前記ミラーの集合を前記複数の位置のうちの一つの位置に動かすよう制御するように、前記制御信号を生成するよう構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の画像生成システム。 - 前記イメージングシステムは、ミラーの前記集合から反射された前記ある光を、更なる反射なしに前記観察者の目に向ける、ことを特徴とする請求項5に記載の画像生成システム。
- ミラーの前記集合は第1の集合であり、前記制御システムは、前記ある瞬間に前記光源からの前記他の光を前記観察者の目から離れるよう反射するように前記ミラーの第2の集合を制御するよう、前記制御信号を生成するように構成される、ことを特徴とする請求項5に記載の画像生成システム。
- 前記光源は、複数の異なる瞬間のそれぞれにおいて異なる色を有する前記光を放射するように構成され、前記光変調器の前記ミラーは、カラー画像を形成するよう、前記異なる瞬間に前記観察者の目に前記異なる色の前記ある光を反射するように構成されている、ことを特徴とする請求項5に記載の画像生成システム。
- 前記光源はLEDである、ことを特徴とする請求項5に記載の画像生成システム。
- 前記光源はレーザである、ことを特徴とする請求項5に記載の画像生成システム。
- 画像生成システムであって、
観察者の頭の、該観察者が見ることの出来る位置に、前記画像生成システムを固定するように構成された取り付けシステムと、
ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に画像の複数の画素を形成するよう、ある光を前記観察者の目に向けて反射し、かつ、前記ある瞬間に他の光を前記観察者の目から離れるよう反射するように構成されたイメージングシステムと、
前記イメージングシステムに結合された制御システムであって、前記画像に関するデータコンテンツにアクセスし、前記アクセスされたデータコンテンツに従って複数の制御信号を生成し、前記ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に前記画像の前記複数の画素を形成するよう、前記イメージングシステムによる前記観察者の目に向けての前記ある光の前記反射を制御し、かつ、前記ある瞬間に前記他の光の反射を前記観察者の目から離れるように制御するよう、前記制御信号を前記イメージングシステムに出力するように構成された制御システムと、
を備え、
前記イメージングシステムは、
前記光を放出するよう構成された光源と、
前記光源と光学的に結合され、かつ、複数の位置の間を動くように構成された複数のミラーを備えた光変調器とを備え、
前記制御システムは、前記ある瞬間に前記観察者の目の網膜上に前記画像の前記画素を形成するために、前記光源からの前記ある光を前記観察者の目に向けて反射するように前記ミラーの集合を前記複数の位置のうちの一つの位置に動かすよう制御するように、前記制御信号を生成するよう構成されており、
前記ミラーは、他の瞬間に、目モニタシステムに前記観察者の目の画像を反射するように構成されている、ことを特徴とする画像生成システム。 - 前記画像は、カラー画像で、前記イメージングシステムは、複数の連続する瞬間のそれぞれに、前記観察者の目の網膜上に、異なる色の複数の画像を生成するように構成されており、前記イメージングシステムは、前記色の一つの前記画像の一つのために、前記ある瞬間に、前記観察者の目の網膜上に、前記色の前記一つの複数の画素を同時に生成するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の画像生成システム。
- 2次元カラー画像のデータコンテンツを生成するように構成されたデータ生成システムと、
観察者の目の網膜上に、前記2次元カラー画像の複数の画素を同時に形成するよう、前記観察者の目に向かって光を伝送するように構成されたイメージングシステムと、
前記データ生成システムと前記イメージングシステムに結合され、前記画像の前記データコンテンツにアクセスし、前記アクセスされたデータコンテンツに従って複数の制御信号を生成し、前記観察者の目の網膜上に前記2次元カラー画像の前記画素を同時に生成するように、前記観察者の目に向けて、平行に、前記画素のそれぞれに対応する前記光の複数の光ビームを伝送することを制御するよう、前記制御信号を前記イメージングシステムへ出力するように構成された制御システムと、
前記制御システムに結合され、前記観察者の目の動きをモニタするように構成された目モニタシステムと、
を備え、
前記イメージングシステムは、複数の異なる瞬間のそれぞれにおいて、前記2次元カラー画像の複数の異なるカラーフレームを形成するように構成され、前記イメージングシステムは、
前記異なる瞬間において異なる色を有する前記光を放射するように構成された光源と、
前記光源と光学的に結合され、前記光を均一化するように構成された光ファイバと、
前記光源と前記光ファイバとに光学的に結合され、複数の位置の間を動くように構成された複数のミラーを備えた光変調器とを備え、
前記制御システムは、前記異なる瞬間に前記観察者の目の網膜上に前記2次元カラー画像の異なるカラーフレームを形成するよう、前記異なる瞬間に前記光源からの前記光を前記観察者の目へと反射し、かつ、追加的な瞬間に前記観察者の目の画像を前記目モニタシステムへ反射するように、前記ミラーの異なる集合を前記複数の位置のうちの一つの位置へ動かすように制御するよう、前記制御信号を生成するように構成されており、
前記制御システムは、前記観察者の目の前記画像を前記目モニタシステムへ反射することの結果として、前記イメージングシステムの少なくとも1つの動作を制御するように構成されている、ことを特徴とする画像生成システム。 - 画像に関するデータコンテンツにアクセスすることと、
前記データコンテンツを用いて、ある瞬間に形成されるべき前記画像の複数の画素を特定することと、
前記特定後、前記ある瞬間に、観察者の目の網膜上に前記画像の前記画素のうちの前記複数の特定された画素を形成するように、前記画像の前記画素のうちの前記複数の特定された画素のためのある光を、前記観察者の目に向けて平行に反射し、かつ、前記ある瞬間に、前記観察者の目から離れるように他の光を反射することと、
を含み、
前記画素の少なくとも一部のための光は、収束されることなく前記観察者の目に入射する、ことを特徴とする画像生成方法。 - 前記ある光を前記観察者の目に向けて反射することは、前記光の複数のビームを平行に反射することを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の画像生成方法。
- 前記ある光を前記観察者の目に向けて反射することは、前記画像の前記特定された画素のそれぞれに対応する前記光の複数のビームを反射することを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の画像生成方法。
- 前記ある光を前記観察者の目に向けて反射することは、第1に、光変調器を用いて反射することを含み、さらに、第2に、前記光変調器を用いて、他の瞬間に、前記観察者の目の画像を反射することと、前記観察者の目の前記画像をモニタすることとを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の画像生成方法。
- 前記ある光を前記観察者の目に向けて反射することは、光変調器を用いて反射することを含み、前記特定することは、前記特定された画素に対応する前記光変調器の複数のミラーを特定することを含み、さらに、前記ある瞬間に、前記特定された画素の光ビームを前記観察者の目に向けて反射するために、前記特定されたミラーを複数の異なる位置のうちの一つの位置に制御することを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の画像生成方法。
- さらに、前記ある瞬間に前記他の光を前記観察者の目から離れるように反射するよう、前記ミラーのうちの特定されなかったミラーを前記異なる位置のうちの第2の位置に制御することを含む、ことを特徴とする請求項18に記載の画像生成方法。
- 前記ある光を前記観察者の目に向けて反射することは、前記観察者が焦点を合わせる実画像を形成することなしに、前記観察者の目の網膜上に前記画像を形成することを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の画像生成方法。
- 前記ある光を前記観察者の目に向けて反射することは、前記ある瞬間に、前記観察者の目の網膜上に、前記画像の前記特定された画素を同時に形成することを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の画像生成方法。
- さらに、異なる瞬間に前記光の異なる色を放射することを含み、前記特定することは、前記異なる瞬間に形成されるべき前記画像の異なる画素を特定することを含み、前記ある光を前記観察者の目に向けて反射することは、前記異なる瞬間に、前記画像の前記特定された異なる画素に対応する前記光の前記異なる色を反射することを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の画像生成方法。
- 画像生成システムであって、
観察者の頭の、該観察者が観察出来る位置に、前記画像生成システムを固定するように構成された取り付けシステムと、
無限遠にある射出ひとみを有し、光を放射するように構成された照明システムと、
前記照明システムから前記光を受光し、画像に対応する前記受光された光の少なくとも一部を選択的に反射するように構成された光変調器と、
前記光変調器に結合され、前記画像に関するデータコンテンツにアクセスし、前記アクセスしたデータコンテンツに従って複数の制御信号を生成し、前記受光された光の少なくとも一部の選択的反射を制御するよう、前記光変調器に前記制御信号を出力するように構成された制御システムと、
前記観察者が観察できるように、前記選択的に反射された光を前記観察者の目に向けるように構成された出力光学系と、
を備え、
前記出力光学系は、前記選択的に反射された光を、複数のコリメートされた光ビームとして、平行に前記観察者の目に向けるように構成されており、前記複数のコリメートされた光ビームのうちの少なくとも一部が、収束されることなく前記観察者の目に入射する、ことを特徴とする画像生成システム。 - 前記出力光学系は、前記観察者が観察できるように、無限遠に前記画像を運ぶように構成されていることを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系によって方向付けられた前記選択的に反射された光は、前記観察者の目の網膜上に前記画像を直接形成するように、前記観察者の目の水晶体によって収束されることを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系によって方向付けられた前記選択的に反射された光は、前記画像として、前記観察者によって直接知覚されることを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系は、前記選択的に反射された光を前記観察者の目に向け、前記観察者が焦点を合わせる中間的実画像を形成することなく、前記観察者の目の網膜上に直接前記画像を形成する、ことを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系は、前記選択的に反射された光を前記観察者の目に向け、前記画像の複数の画素を前記観察者の目の網膜上に平行に形成する、ことを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系は、前記選択的に反射された光を前記観察者の目に向け、2次元画像からなる前記画像の複数の画素を前記観察者の目の網膜上に同時に形成する、ことを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系は、前記選択的に反射された光を受光する入力面と、前記選択的に反射された光を前記観察者の目に向けて出力する出力面とを備える対物レンズを備え、前記入力面は、前記出力面の曲率と比較して大きな曲率を有している、ことを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- さらに、前記照明システムから前記光を受光し、前記光を前記照明システムから前記光変調器へと向け、かつ、前記選択的に反射された光を前記出力光学系に向けるように構成されたTIRプリズムを備える、ことを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記照明システムは、テレセントリック光学系であることを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系は、前記選択的に反射された光を、前記観察者の目に受光される前にさらに反射することなく、前記観察者の目に向ける、ことを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 前記出力光学系は、前記選択的に反射された光を前記観察者の片目だけに向けることを特徴とする請求項23に記載の画像生成システム。
- 画像生成システムであって、
観察者の頭の、該観察者が観察出来る位置に、前記画像生成システムを固定するように構成された取り付けシステムと、
光を放射するように構成された照明システムと、
前記照明システムから前記光を受光するように構成された第1の面と、前記第1の面で受光された前記光を出力し、反射光を受光するように構成された第2の面と、前記第2の面で受光された前記反射光を出力するように構成された第3の面と、を備えるTIRプリズムと、
前記反射光を提供するように、前記TIRプリズムの前記第2の面から出力された前記光の少なくとも一部を選択的に反射するように構成された光変調器と、
前記TIRプリズムの前記第3の面から出力された前記反射光を受光し、観察者の目の網膜上に画像を直接形成するよう、前記反射光を収束する前記観察者の目の水晶体に向けて、前記反射光を出力するように構成された出力光学系と、
を備え、
前記出力光学系は、前記反射光を、複数のコリメートされた光ビームとして、前記観察者の目の前記水晶体に向けて平行に出力するように構成されており、前記複数のコリメートされた光ビームのうちの少なくとも一部が、収束されることなく前記観察者の目に入射する、ことを特徴とする画像生成システム。 - 画像に関するデータコンテンツにアクセスすることと、
前記画像に関する前記アクセスされたデータコンテンツを用いて、前記画像の複数の画素に対応する光を反射することと、
観察者の目に向かった方向の無限遠に、前記画像の前記反射された光を運ぶことであって、前記運ばれた光は、前記観察者の目の網膜上に前記画像を形成するよう、前記観察者の目の水晶体によって収束される、ことと、
を含み、
前記運ぶことは、前記反射光を、複数のコリメートされた光ビームとして、前記観察者の目に向けて平行に運ぶことを含み、前記複数のコリメートされた光ビームのうちの少なくとも一部が、収束されることなく前記観察者の目に入射する、ことを特徴とする画像生成方法。 - さらに、無限遠にある射出ひとみを有する照明システムを用いて、前記光を提供することを含む、ことを特徴とする請求項36に記載の画像生成方法。
- 前記画像の前記画素は、前記観察者の目の網膜上に平行に形成されることを特徴とする請求項36に記載の画像生成方法。
- 前記反射することは、前記画素に対応する複数の反射ミラーを備える光変調器を用いて、反射することを含む、ことを特徴とする請求項36に記載の画像生成方法。
- 前記運ぶことは、
前記反射の後に、前記画像の前記画素の前記光を受光することと、
前記反射の後に、前記画素の前記光を、さらに反射することなく前記観察者の目に向けることと、
を含むことを特徴とする請求項36に記載の画像生成方法。 - 前記運ぶことは、前記観察者が焦点を合わせる中間画像を形成することなく、前記画像の前記画素の前記光を前記観察者の目に運ぶことを含む、ことを特徴とする請求項36に記載の画像生成方法。
- 前記反射することは、光変調器を用いて反射することを含み、前記方法は、
照明システムを用いて光を放射することと、
TIRプリズムを用いて、前記光を前記照明システムから前記光変調器へ向けることと、
前記TIRプリズムを用いて、前記光を、前記光変調器から、前記画像の前記反射光を無限遠に運ぶ出力光学システムへ向けることと、
を含む、ことを特徴とする請求項36に記載の画像生成方法。
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