WO2022209236A1 - 画像表示装置 - Google Patents
画像表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022209236A1 WO2022209236A1 PCT/JP2022/003197 JP2022003197W WO2022209236A1 WO 2022209236 A1 WO2022209236 A1 WO 2022209236A1 JP 2022003197 W JP2022003197 W JP 2022003197W WO 2022209236 A1 WO2022209236 A1 WO 2022209236A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- light
- angle
- view
- image
- display device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0037—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration with diffracting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
- H04N13/383—Image reproducers using viewer tracking for tracking with gaze detection, i.e. detecting the lines of sight of the viewer's eyes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
- G02B2027/0125—Field-of-view increase by wavefront division
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/013—Head-up displays characterised by optical features comprising a combiner of particular shape, e.g. curvature
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/014—Head-up displays characterised by optical features comprising information/image processing systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
- G02B2027/0174—Head mounted characterised by optical features holographic
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B2027/0178—Eyeglass type
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/02—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes by tracing or scanning a light beam on a screen
Definitions
- the line-of-sight guidance system may cause the image light generation system to move the image of the first angle of view formed by the first angle-of-view light at a speed at which the line of sight can follow.
- the visual guidance system upon receiving notification from the user that the image of the first angle of view has been lost, directs the image light generation system to the image of the second angle of view formed by the light of the second angle of view.
- An instruction display indicating the position of the first angle of view may be displayed.
- the visual guidance system converts the at least the second angle of view light guided through the second path to the light guiding system when receiving from the user a notification that the image of the first angle of view has been lost.
- the line of sight may be guided by including one angle of view light.
- a pupil diameter estimation system for estimating a pupil diameter of the eyeball is further provided, wherein the image light generation system measures the size of the first angle of view and/or the second angle of view based on the estimation result of the pupil diameter estimation system. may be adjusted.
- FIG. 9 is a flowchart for explaining image display processing 3; It is a block diagram showing a function of an image display device concerning modification 3 of a 1st embodiment of this art.
- 10 is a flowchart for explaining image display processing 4; 20A and 20B are diagrams for explaining visual guidance in image display processing 4.
- FIG. It is a block diagram showing the function of the image display device concerning modification 4 of a 1st embodiment of this art.
- 10 is a flowchart for explaining image display processing 5; 23A and 23B are diagrams for explaining visual guidance in image display processing 5.
- FIG. It is a block diagram showing a function of an image display device concerning modification 5 of a 1st embodiment of this art.
- the image display device 10 includes an image light generation system 150 and a light guide system 350, as shown in FIG.
- the image display device 10 can include a control system 700 and a line-of-sight detection system 800, as also shown in FIG.
- the image light generation system 150, the light guide system 350, and the line-of-sight detection system 800 are, for example, integrally provided on the same support structure (for example, a spectacle frame).
- the control system 700 may be provided integrally with the support structure, or may be provided separately. The following description is based on the premise that a spectacle frame, which is an example of the support structure, is worn on the user's head.
- the lens 500c is arranged on the optical path of the second angle-of-view lights avl2L and avl2R that have passed through the light shielding section 500b, and converts the second angle-of-view lights avl2L and avl2R into substantially parallel lights for each pixel, and They exit in directions that gradually approach each other in the axial direction.
- the second light shielding part 400c is preferably capable of giving a spatial distribution to the degree of light shielding of the second angle of view light avl2.
- the second light blocking part 400c is preferably capable of blocking and releasing the light blocking of the second angle of view light avl2 in time series.
- the control system 700 allows the first angle-of-view light avl1 forming the first angle of view centered on the changed line-of-sight direction out of the first image light il1 incident on the second light shielding portion 400c to pass therethrough, and
- the second light shielding part 400c is controlled so as to shield the second angle-of-view light avl2 forming the second angle of view around the first angle of view.
- the first angle-of-view light avl1 guided by the first route R1 and the second angle-of-view light avl2 guided by the second route R2 pass through the user's pupil 2 and crystalline lens 3 to reach the retina. 4 is reached. Thereby, the user can visually recognize the image of the first angle of view and the image of the second angle of view together.
- step S38.2 the process returns to step S34.
- the line-of-sight guidance system also includes at least the second angle-of-view light avl2 and the first angle-of-view light avl1 guided to the light guide system 350 along the second route R2. By including it (by allowing the first view angle light avl1 to pass through the light shielding portion 500b), it is possible to guide the line of sight.
- Image display processing 6 Image display processing 6 performed using the image display device of modification 5 will be described below with reference to the flowchart of FIG. Image display processing 6 is started, for example, when the power switch of the image display device of modification 5 is turned on.
- step S96 the process returns to step S93.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
Abstract
Description
前記画像光のうち第1画角を形成する光を第1画角光とし、且つ、前記画像光のうち前記第1画角の周辺の第2画角を形成する光を第2画角光としたときに、前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を第1経路でユーザの眼球に導光し、且つ、前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第2画角光を第2経路で前記眼球に導光する導光系と、
を備える、画像表示装置を提供する。
前記導光系は、前記第2経路で導光する少なくとも前記第2画角光を異なる複数方向から前記眼球に入射させてもよい。
前記導光系は、前記第2経路で導光する少なくとも前記第2画角光を該第2画角光が前記画像光生成系で生成されたときの画角よりも広画角で前記眼球に入射させてもよい。
前記導光系は、前記第1経路で導光する少なくとも前記第1画角光を該第1画角光が前記画像光生成系で生成されたときの画角よりも広画角で前記眼球に入射させてもよい。
前記導光系は、前記第1経路で導光する少なくとも前記第1画角光を前記眼球内に集光させてもよい。
前記導光系は、前記画像光を第1画像光と第2画像光とに分岐する分岐光学系と、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を前記第1経路で前記眼球に導く第1光学系と、前記第2画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第2画角光を前記第2経路で前記眼球に導く第2光学系と、を含んでいてもよい。
前記第2光学系は、前記第2画像光が入射され、前記第2画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち前記第1画角光を遮光する遮光部を含むリレー光学系を有していてもよい。
前記遮光部は、前記第1画角光の遮光度に空間的な分布を持たせることが可能であってもよい。
前記遮光部は、前記第1画角光を時系列で遮光及び遮光解除可能であってもよい。
前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクであってもよい。
前記遮光部は、液晶素子であってもよい。
前記分岐光学系は、ビームスプリッタを含んでいてもよい。
前記ビームスプリッタは、ハーフミラーであってもよい。
前記第2光学系は、前記リレー光学系を介した前記第2画角光を導光する導光板と、前記導光板により導光された前記第2画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を有していてもよい。
前記第1光学系は、前記第1画像光が入射され、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を出射するリレー光学系と、前記リレー光学系から出射された少なくとも前記第1画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を有していてもよい。
前記回折光学素子は、少なくとも前記第1画角光を前記眼球の回転中心に集光させてもよい。
前記リレー光学系は、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち前記第2画角光を遮光する遮光部を有していてもよい。
前記遮光部は、前記第2画角光の遮光度に空間的な分布を持たせることが可能であってもよい。
前記遮光部は、前記第2画角光を時系列で遮光及び遮光解除可能であってもよい。
前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクであってもよい。
前記遮光部は、液晶素子であってもよい。
前記画像光生成系は、光源と、前記光源と前記分岐光学系との間の前記画像光の光路上に配置され、該画像光を偏向する偏向器と、を含んでいてもよい。
前記画像光生成系は、前記画像光を前記第1画角光と前記第2画角光とに分割して生成し、前記導光系は、入射光を前記第1経路で前記眼球に導く第1光学系と、入射光を前記第2経路で前記眼球に導く第2光学系と、前記第1画角光を前記第1光学系へ入射させ、且つ、前記第2画角光を前記第2光学系へ入射させる入射光学系と、を含んでいてもよい。
前記画像光生成系は、第1及び第2光源を含む複数の光源と、入射光を偏向走査する偏向器と、前記複数の光源からの光を同一の入射光路で前記偏向器に入射させる偏向器前光学系と、前記複数の光源及び前記偏向器を制御する制御系と、を含んでいてもよい。
前記制御系は、前記偏向器が前記第1画角内を偏向走査するときに前記複数の光源のうち少なくとも前記第1光源を駆動して前記第1画角光を生成し、前記偏向器が前記第2画角内を偏向走査するときに前記複数の光源のうち少なくとも前記第2光源を駆動して前記第2画角光を生成してもよい。
前記第1及び第2光源は、偏光方向が互いに直交し、前記入射光学系は、偏光ビームスプリッタを含んでいてもよい。
前記第1光学系は、前記第1画角光が入射されるリレー光学系と、前記リレー光学系を介した前記第1画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を含んでいてもよい。
前記第2光学系は、前記第2画角光が入射されるリレー光学系と、前記リレー光学系を介した前記第2画角光を導光する導光板と、前記導光板により導光された前記第2画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を含んでいてもよい。
前記眼球の向きである視線を検出する視線検出系を更に備え、前記画像光生成系は、前記視線検出系での検出結果に基づいて前記第1画角の位置及び/又は前記第2画角の位置を設定してもよい。
前記眼球の向きである視線を誘導する視線誘導系を更に備えていてもよい。
前記視線誘導系は、前記画像光生成系に、前記第2画角光が形成する前記第2画角の画像に前記第1画角の位置を示す指示表示を表示させてもよい。
前記視線誘導系は、前記導光系に、前記第2経路で導光する前記少なくとも第2画角光に前記第1画角光も含めさせることにより前記視線の誘導を行ってもよい。
前記視線誘導系は、事前に前記ユーザに前記第1画角内への前記視線の移動を促す指示を与えてもよい。
前記視線誘導系は、前記画像光生成系に、前記第1画角光が形成する前記第1画角の画像を前記視線が追従可能な速さで移動させてもよい。
前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記画像光生成系に、前記第2画角光が形成する前記第2画角の画像に前記第1画角の位置を示す指示表示を表示させてもよい。
前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記導光系に、前記第2経路で導光する前記少なくとも第2画角光に前記第1画角光も含めさせることにより前記視線の誘導を行ってもよい。
前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定系を更に備え、前記画像光生成系は、前記瞳孔径推定系の推定結果に基づいて前記第1画角及び/又は前記第2画角の大きさを調整してもよい。
1.導入
2.本技術の第1実施形態に係る画像表示装置
3.本技術の第1実施形態の変形例1に係る画像表示装置
4.本技術の第1実施形態の変形例2に係る画像表示装置
5.本技術の第1実施形態の変形例3に係る画像表示装置
6.本技術の第1実施形態の変形例4に係る画像表示装置
7.本技術の第1実施形態の変形例5に係る画像表示装置
8.本技術の第1実施形態の変形例6に係る画像表示装置
9.本技術の第1実施形態の変形例7に係る画像表示装置
10.本技術の第1実施形態の変形例8に係る画像表示装置
11.本技術の第2実施形態に係る画像表示装置
12.本技術の変形例
従来、網膜直描方式の画像表示装置では、観察者であるユーザの眼球に画像光を所定の画角で集光させるため、該ユーザの視線方向が変わると(眼球が回転すると)、画像光の一部の画角を形成する光が虹彩によりケラれ、該画角の画像を該ユーザに視認させることができなかった。
そこで、発明者は、ユーザが視線を移動させても、該画角の画像も視認させることができる(全画角の画像を視認させることができる)画像表示装置として本技術に係る画像表示装置を開発した。
本技術の第1実施形態に係る画像表示装置10について、図面を用いて説明する。
画像表示装置10は、例えばAR(拡張現実)、VR(仮想現実)等をユーザに提供する用途に用いられる。
以下、便宜上、各図において、紙面に向かって左側を左とし、紙面に向かって右側を右とし、紙面の手前側を上とし、紙面の奥側を下として説明する。
図1は、第1実施形態に係る画像表示装置10の構成を示す断面図である。図2は、第1実施形態に係る画像表示装置10の機能を示すブロック図である。
--画像表示装置10は、例えばユーザの頭部に装着されて使用されるHMD(ヘッドマウントディスプレイ)として機能する。HMDは、例えばアイウェアとも呼ばれる。
画像表示装置10は、図2にも示すように、制御系700と、視線検出系800とを備えうる。
画像光生成系150、導光系350及び視線検出系800は、一例として、同一の支持構造体(例えば眼鏡フレーム)に一体的に設けられている。
制御系700は、当該支持構造体に一体的に設けられてもよいし、別体に設けられてもよい。
以下、当該支持構造体の一例である眼鏡フレームがユーザの頭部に装着されていることを前提に説明を進める。
画像光生成系150は、画像光ilを生成する。
画像光生成系150は、一例として、光源100、偏向器200及び光源駆動部600を含む。
光源100は、光源駆動部600(例えばレーザドライバ)により駆動される(図2参照)。光源駆動部600は、制御系700から送られてくる後述する変調データに基づいて光源100を駆動する(図2参照)。すなわち、制御系700は、光源駆動部600を介して光源100を制御する。
偏向器200は、制御系700により制御される(図2参照)。制御系700は、光源100の制御に同期して偏向器200を制御する。
導光系350は、画像光ilのうち第1画角を形成する光を第1画角光avl1とし、且つ、画像光ilのうち第1画角の周辺の第2画角を形成する光を第2画角光avl2としたときに、第1及び第2画角光avl1、avl2のうち少なくとも第1画角光avl1を第1経路R1でユーザの眼球1に導光し、且つ、第1及び第2画角光avl1、avl2のうち少なくとも第2画角光avl2を第2経路R2で眼球1に導光する。
ここで、第1画角は、一例として、ユーザの視線方向を中心とする画角である。例えばユーザの視線が正面を向いている場合には、第1画角は画像光ilの中央画角に一致する(図1参照)。
分岐光学系300は、画像光生成系150(詳しくは偏向器200)からの画像光ilの光路上に配置されている。
分岐光学系300は、画像光ilを第1画像光il1と第2画像光il2とに分岐する。
分岐光学系300は、例えばビームスプリッタを含む。当該ビームスプリッタは、例えばハーフミラーである。
ここでは、一例として、分岐光学系300に入射された画像光ilの一部である第1画像光il1が分岐光学系300を透過し、他部である第2画像光il2が分岐光学系300で反射される。
なお、分岐光学系300に入射された画像光ilの一部である第1画像光il1が分岐光学系300で反射され、他部である第2画像光il2が分岐光学系300を透過するレイアウトを採用することも可能である。
第1光学系400は、第1画像光il1に含まれる第1及び第2画角光avl1、avl2のうち少なくとも第1画角光avl1を眼球1に導く。
第1光学系400は、第1画像光il1が入射され、該第1画像光il1に含まれる第1及び第2画角光avl1、avl2を出射する、凹面鏡400aを含むリレー光学系450と、該リレー光学系450から出射された第1及び第2画角光avl1、avl2を眼球1に向けて回折する回折光学素子400bとを有している。なお、リレー光学系450は、凹面鏡400aに代えて又は加えて、レンズ、平面鏡等を有していてもよい。
回折光学素子400bは、一例として、反射型の回折光学素子であり、凹面鏡400aからの第1画像光il1の光路上に配置されている。
なお、回折光学素子400bの焦点距離を調整し、適切な位置に光学部品を配置することにより、第1経路R1で導光する少なくとも第1画角光avl1(例えば第1画角光avl1、第2画角光avl2L、avl2R)を該少なくとも第1画角光avl1が画像光生成系150で生成されたときの画角(偏向器200の振れ角)よりも広画角で眼球1に入射させることもできる。
第2光学系500は、第2画像光il2に含まれる第1及び第2画角光avl1、avl2のうち少なくとも第2画角光avl2を眼球1に導く。
第2光学系500は、一例として、レンズ500a、遮光部500b、レンズ500c及び回折光学素子500dを含むリレー光学系550を有する。なお、リレー光学系550は、適宜変更可能であり、例えば、回折光学素子500dの代わりにミラー、レンズ、プリズム等を有していてもよい。
第2光学系500は、さらに、該リレー光学系550の後段に順次配置された導光板500eと、回折光学素子500fとを有する。導光板500eは、眼球1及び画像光生成系150に対向する配置されている。換言すると、画像光生成系150は、導光板500eの眼球1側に配置されている。ここでは、回折光学素子500fを用いる1軸瞳拡大(図1の断面内における瞳拡大)について説明するが、例えば導光板500eに回折光学素子を増設して2軸瞳拡大(図1の断面内及び該断面に直交する断面内における瞳拡大)を行う場合にも同様の議論が成立する。
レンズ500aは、入射された第2画像光il2に含まれる第1画角光avl1及び第2画角光avl2L、avl2Rを画素毎に遮光部500b上に集光させる。ここで、第2画角光avl2Lは、第2画角光avl2の左側の光である。第2画角光avl2Rは、第2画角光avl2の右側の光である。
遮光部500bは、一例として、入射された第2画像光il2を画素毎又は複数画素を含む画素ブロック毎に遮光可能な遮光マスク(例えば遮光シャッター)、液晶素子(例えば液晶パネル)及びDMD(デジタル ミラー デバイス)のいずれかを含む。遮光部500bは、制御系700により制御される(図2参照)。より詳細には、遮光部500bは、制御系700により、入射された第2画像光il2のうち第1画角光avl1を遮光し、且つ、第2画角光avl2を通過させるように制御される。
遮光部500bは、第1画角光avl1の遮光度に空間的な分布を持たせることが可能であることが好ましい。
遮光部500bは、第1画角光avl1を時系列で遮光及び遮光解除可能であることが好ましい。
回折光学素子500dは、第2画角光avl2L、avl2Rを反射回折して導光板500e内に該導光板500e内で全反射する入射角度(臨界角)で導光板500eの眼球1側の面に入射させる。
ここでは、回折光学素子500dは、一例として、異なる入射角度で略同一位置に入射された第2画角光avl2L、avl2Rを異なる入射角度で導光板500eの眼球1側の面に入射させるように回折する。
導光板500eに透明又は半透明なガラス板が用いられるのは、例えばユーザにAR(拡張現実)を提供する場合である。
導光板500eに不透明なガラス板が用いられるのは、例えばユーザにVR(仮想現実)を提供する場合である。
導光板500eの厚さは、一例として、1mm~5mmが好ましい。ここでは、導光板500eの厚さは、例えば1mmに設定されている。
導光板500eに入射された第2画角光avl2L、avl2Rは、導光板500e内を左側から右側へ全反射しながら伝播する。
回折光学素子500fは、導光板500e内を全反射しながら伝播した第2画角光avl2Lの一部を順次反射回折して異なる複数方向から眼球1に入射させる。
例えば、回折光学素子500fは、第2画角光avl2Lの一部を順次反射回折して複数(例えば3つ)の集光点FP1~FP3(眼球1内又は眼球1近傍の複数の位置)に集光させる。
なお、リレー光学系550における光学倍率を調整することにより、第2経路R2で導光する少なくとも第2画角光avl2L、avl2Rの各々を画像光生成系150で生成されたときの画角(偏向器200の振れ角)よりも広画角で導光板500eに入射させ、さらには該広画角で眼球1に入射させることもできる。
制御系700は、画像表示装置10全体を統括的に制御する主制御部を有する。制御系700は、例えばCPU、チップセット等のハードウェアで実現される。
制御系700は、外部機器から入力され、又はネットワークを介して入力された画像データに基づいて変調データを生成し、光源駆動部600に送信する。
視線検出系800は、一例として、導光板500eの眼球1側の面に設けられている(図1参照)。なお、視線検出系800は、上記支持構造体としての眼鏡フレームに設けられてもよい。
視線検出系800は、ユーザの眼球1の向きである視線を検出し、その検出結果を制御系700に出力する(図2参照)。
視線検出系800は、一例として、受発光部と、受発光部の出力信号を処理する信号処理部とを含む。
当該受発光部は、非可視光(例えば赤外光)を眼球1に照射する発光素子と、該発光素子から射出され眼球1で反射された光を受光する受光素子)とを有する。
当該受光素子としては、例えばフォトダイオード、複数の受光領域を有する分割フォトダイオード、イメージセンサ、イベント型のセンサ(アイセンシング用のセンサ)等を用いることができる。
当該信号処理部は、上記受光素子の出力信号を処理し、視線の方向を算出する。
以下、第1実施形態の画像表示装置10を用いて実施される画像表示処理1について、図9のフローチャートを参照して説明する。画像表示処理1は、一例として、画像表示装置10の電源スイッチがオンになったときに開始される。
第1実施形態の画像表示装置10は、画像光ilを生成する画像光生成系150と、画像光ilのうち第1画角(例えば視線方向を中心とする画角)を形成する光を第1画角光avl1とし、且つ、画像光ilのうち第1画角の周辺の第2画角を形成する光を第2画角光avl2としたときに、第1及び第2画角光avl1、avl2のうち少なくとも第1画角光avl1を第1経路R1でユーザの眼球1に導光し、且つ、第1及び第2画角光avl1、avl2のうち少なくとも第2画角光avl2を第2経路R2で眼球1に導光する導光系350と、を備える。
画像表示装置10では、第1及び第2画角光avl1、avl2が異なる経路で眼球1に導光されるので、第1画角光avl1を眼球1の瞳孔2に入射させるとともに第2画角光avl2を眼球1の瞳孔2に入射させることができる。
結果として、画像表示装置10によれば、ユーザが視線を移動させても、第1画角の画像のみならず第1画角の周辺の第2画角の画像も該ユーザに視認させることが可能な画像表示装置を提供することができる。
以下、本技術の第1実施形態の変形例1に係る画像表示装置10-1について、図10及び図11を参照して説明する。
画像表示装置10-1は、第1光学系400が、図10に示すように、凹面鏡400aと回折光学素子400bとの間に遮光部400cを有する点を除いて、第1実施形態の画像表示装置10と概ね同様の構成を有する。
以下、遮光部500bを「第1遮光部500b」とも呼び、遮光部400cを「第2遮光部400c」とも呼ぶ。
具体的には、制御系700は、第2遮光部400cに入射される第1画像光il1のうち第2画角光avl2を遮光し、且つ、第1画角光avl1を通過させるように第2遮光部400cを制御する。
以下、画像表示装置10-1を用いて実施される画像表示処理2について、図12のフローチャートを参照して説明する。画像表示処理2は、一例として、画像表示装置10-1の電源スイッチがオンになったときに開始される。
具体的には、制御系700は、第1遮光部500bに入射される第2画像光il2のうち初期視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を遮光し、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を通過させるように遮光部500bを制御する。
制御系700は、第2遮光部400cに入射される第1画像光il1のうち初期視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を通過させ、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を遮光するように第2遮光部400cを制御する。
具体的には、制御系700は、第1遮光部500bに入射される第2画像光il2のうち変化後の視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を遮光し、且つ、該第1画角の周辺の第2画角を形成する第2画角光avl2を通過させるように第1遮光部500bを制御する。
制御系700は、第2遮光部400cに入射される第1画像光il1のうち変化後の視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を通過させ、且つ、該第1画角の周辺の第2画角を形成する第2画角光avl2を遮光するように第2遮光部400cを制御する。
この結果、第1経路R1で導光された当該第1画角光avl1と、第2経路R2で導光された当該第2画角光avl2とがユーザの瞳孔2及び水晶体3を介して網膜4に到達する。これにより、ユーザは、当該第1画角の画像及び当該第2画角の画像を一体に視認することができる。
第1実施形態の変形例1の画像表示装置10-1によれば、第1実施形態の画像表示装置10と同様の効果を奏する。
さらに、画像表示装置10-1によれば、第2遮光部400cにより第2画角光avl2を遮光するので、ユーザの眼球1の瞳孔2の周囲(例えば虹彩等)に不要な光が照射されることを抑制することができる。これにより、ユーザ以外の者から見て、ユーザの眼球1の周囲に光が照射され続け明るくなるという違和感のある状態を軽減することができる。
さらに、画像表示装置10-1によれば、第2遮光部400cにより第2画角光avl2を遮光するので、第2画角光avl2が第2光学系500の回折光学素子500fに照射されることにより発生しうる不要な迷光(所謂レインボー回折)を低減することができる。
以下、本技術の第1実施形態の変形例2に係る画像表示装置10-2について、図13~図16を参照して説明する。
第1実施形態の変形例2に係る画像表示装置10-2は、照度センサ900を備えている点(図13参照)及び制御系700が主制御部に加えて瞳孔径推定部700g(瞳孔径推定系)を有している点(図14参照)を除いて、第1実施形態の画像表示装置10と概ね同様の構成を有する。瞳孔径推定部700gは、主制御部とともに例えばCPUにより実現される。
詳述すると、瞳孔径推定部700gでは、一例として、予め照度と瞳孔径との対応関係を示すテーブルが内蔵メモリに記憶されており、このテーブルを随時参照し、照度センサ900の出力に対応する瞳孔径を推定結果として出力する。当該テーブルは、例えば光源及びカメラを用いて、照度を段階的に変えたときの各照度での複数人の瞳孔径の平均値、中央値等を算出して得ることができる。
一方、瞳孔2の瞳孔径が大きい場合、瞳孔2に入射される、第1画角光avl1を含む第3画角光avl3の画角が大きくなるので(図16A参照)、視線方向を中心とする第1画角av1を含む第3画角av3の画像が大きくなり、第3画角av3の周辺の第2画角av2の画像が明るくなる(図16B参照)。
具体的には、制御系700は、瞳孔2の瞳孔径が小さいほど、第1遮光部500bにおける第2画角光avl2の通過範囲が大きく(第1画角光avl1の遮光範囲が小さく)なるように第1遮光部500bを制御し、且つ、第2遮光部400cにおける第1画角光avl1の通過範囲が小さく(第2画角光avl2の遮光範囲が大きく)なるように第2遮光部400cを制御することが好ましい。
逆に言うと、制御系700は、瞳孔2の瞳孔径が大きいほど、第1遮光部500bにおける第2画角光avl2の通過範囲が小さく(第1画角光avl1の遮光範囲が大きく)なるように第1遮光部500bを制御し、且つ、第2遮光部400cにおける第1画角光avl2の通過範囲が大きく(第2画角光avl2の遮光範囲が小さく)なるように第2遮光部400cを制御することが好ましい。
この場合、瞳孔径に応じた第1及び第2画角光avl1、avl2がユーザの瞳孔2に入射されるため、瞳孔径に応じた大きさの第1画角av1の画像及び第2画角av2の画像を一体にユーザに視認させることができる。この結果、第1画角av1の画像及び第2画角av2の画像の視認性を向上することができる。
以下、画像表示装置10-2を用いて実施される画像表示処理3について、図17のフローチャートを参照して説明する。画像表示処理3は、一例として、画像表示装置10-2の電源スイッチがオンになったときに開始される。
具体的には、制御系700の主制御部は、第1遮光部500bに入射される第2画像光il2のうち初期視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を初期瞳孔径に応じた大きさで(初期瞳孔径が小さいほど遮光範囲が小さくなるように)遮光し、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を初期瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(初期瞳孔径が小さいほど通過範囲が大きくなるように)第1遮光部500bを制御する。
制御系700の主制御部は、第2遮光部400cに入射される第1画像光il1のうち初期視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を初期瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(初期瞳孔径が小さいほど通過範囲が小さくなるように)、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を初期瞳孔径に応じた大きさで(初期瞳孔径が小さいほど遮光範囲が大きくなるように)第2遮光部400cを制御する。
具体的には、制御系700の主制御部は、第1遮光部500bに入射される第2画像光il2のうち変化後の視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を変化後の瞳孔径に応じた大きさで(変化後の瞳孔径が小さいほど遮光範囲が小さくなるように)遮光し、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を変化後の瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(変化後の瞳孔径が小さいほど通過範囲が大きくなるように)第1遮光部500bを制御する。
制御系700の主制御部は、第2遮光部400cに入射される第1画像光il1のうち変化後の視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を変化後の瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(変化後の瞳孔径が小さいほど通過範囲が小さくなるように)、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を変化後の瞳孔径に応じた大きさで(変化後の瞳孔径が小さいほど遮光範囲が大きくなるように)遮光するように第2遮光部400cを制御する。
ステップS36.3が実行されると、ステップS34に戻る。
具体的には、制御系700の主制御部は、第1遮光部500bに入射される第2画像光il2のうち視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を変化後の瞳孔径に応じた大きさで(変化後の瞳孔径が小さいほど遮光範囲が小さくなるように)遮光し、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を変化後の瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(変化後の瞳孔径が小さいほど通過範囲が大きくなるように)第1遮光部500bを制御する。
制御系700の主制御部は、第2遮光部400cに入射される第1画像光il1のうち視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を変化後の瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(変化後の瞳孔径が小さいほど通過範囲が小さくなるように)、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を変化後の瞳孔径に応じた大きさで(初期瞳孔径が小さいほど遮光範囲が大きくなるように)遮光するように第2遮光部400cを制御する。
ステップS37.3が実行されると、ステップS34に戻る。
具体的には、制御系700は、第1遮光部500bに入射される第2画像光il2のうち変化後の視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を瞳孔径に応じた大きさで(瞳孔径が小さいほど遮光範囲が小さくなるように)遮光し、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(瞳孔径が小さいほど通過範囲が大きくなるように)第1遮光部500bを制御する。
制御系700は、第2遮光部400cに入射される第1画像光il1のうち変化後の視線方向を中心とする第1画角を形成する第1画角光avl1を瞳孔径に応じた大きさで通過させるように(瞳孔径が小さいほど通過範囲が小さくなるように)、且つ、該第1画角の周辺の画角である第2画角を形成する第2画角光avl2を瞳孔径に応じた大きさで(瞳孔径が小さいほど遮光範囲が大きくなるように)遮光するように第2遮光部400cを制御する。
ステップS38.2が実行されると、ステップS34に戻る。
第1実施形態の変形例2の画像表示装置10-2によれば、変形例1の画像表示装置10-1と同様の効果を奏するとともに、第1及び第2画角光avl1、avl2がユーザ瞳孔2の瞳孔径に応じた大きさで瞳孔2に入射されるので、第1画角av1の画像及び第2画角av2の画像の視認性をより向上することができる。
以下、本技術の第1実施形態の変形例3に係る画像表示装置について、図18を参照して説明する。
第1実施形態の変形例3に係る画像表示装置は、図18に示すように、制御系700が主制御部に加えて第1画角位置取得部700a及び指示マーク表示部700bを有している点及び視線検出系800を有していない点を除いて、第1実施形態の画像表示装置10と同様の構成を有する。第1画角位置取得部700a及び指示マーク表示部700bは、主制御部とともに例えばCPUにより実現される。
第1画角位置取得部700a及び指示マーク表示部700bを含んで、ユーザの眼球1の向きである視線を誘導する視線誘導系を構成する。
以下、変形例3の画像表示装置を用いて実施される画像表示処理4について、図19のフローチャートを参照して説明する。画像表示処理4は、一例として、変形例3の画像表示装置の電源スイッチがオンになったときに開始される。
変形例3の画像表示装置では、第1画角位置取得部700a及び指示マーク表示部700bを含む視線誘導系が、光源100及び偏向器200を含む画像光生成系150に、第2画角光avl2が形成する第2画角av2の画像に第1画角av1の位置を示す指示マークIM(指示表示)を表示させる。
これにより、ユーザの視線方向を含む注視領域GAを第1画角av1の画像の位置に誘導できるので、視線検出系800が設けられていなくても第1画角av1を注視領域GAと略一致させることができ、これに付随して第2画角av2も注視領域GAの周辺の画角に略一致させることができる。
以下、本技術の第1実施形態の変形例4に係る画像表示装置について、図21を参照して説明する。
第1実施形態の変形例4に係る画像表示装置は、図21に示すように、制御系700が主制御部に加えて第1画角位置取得部700a及び事前指示部700cを有している点及び視線検出系800を有していない点を除いて、第1実施形態の画像表示装置10と同様の構成を有する。第1画角位置取得部700a及び事前指示部700cは、主制御部とともに例えばCPUにより実現される。
第1画角位置取得部700a及び事前指示部700cを含んで、ユーザの眼球1の向きである視線を誘導する視線誘導系を構成する。
事前指示部700cは、一例として、スピーカ1100に接続されている。
以下、変形例4の画像表示装置を用いて実施される画像表示処理5について、図22のフローチャートを参照して説明する。画像表示処理5は、一例として、変形例4の画像表示装置の電源スイッチがオンになったときに開始される。
変形例4の画像表示装置では、第1画角位置取得部700a及び指示マーク表示部700bを含む視線誘導系が、事前にユーザに第1画角内への視線の移動を促す指示を与える。これにより、ユーザの視線方向を含む注視領域GAを第1画角av1の画像の位置に誘導できるので、視線検出系800が設けられていなくても第1画角av1を注視領域GAと略一致させることができ、これに付随して第2画角av2も注視領域GAの周辺の画角に略一致させることができる。
以下、本技術の第1実施形態の変形例5に係る画像表示装置について、図24を参照して説明する。
第1実施形態の変形例5に係る画像表示装置は、図24に示すように、制御系700が主制御部に加えて第1画角画像取得部700e及び動画データ生成部700dを有している点及び視線検出系800を有していない点を除いて、第1実施形態の画像表示装置10と同様の構成を有する。第1画角画像取得部700e及び動画データ生成部700dは、主制御部とともに例えばCPUにより実現される。
第1画角画像取得部700e及び動画データ生成部700dを含んで、ユーザの眼球1の向きである視線を誘導する視線誘導系を構成する。
以下、変形例5の画像表示装置を用いて実施される画像表示処理6について、図25のフローチャートを参照して説明する。画像表示処理6は、一例として、変形例5の画像表示装置の電源スイッチがオンになったときに開始される。
変形例5の画像表示装置では、第1画角画像取得部700e及び動画データ生成部700dを含む視線誘導系が、光源100及び偏向器200を含む画像光生成系150に、第1画角光avl1が形成する第1画角の画像を視線が追従可能な速さで移動させる。これにより、ユーザの視線方向を含む注視領域GAを第1画角av1の画像の位置に誘導できるので、視線検出系800が設けられていなくても第1画角av1をユーザの視線方向を含む注視領域GAと略一致させることができ、これに付随して第2画角av2も注視領域GAの周辺の画角に略一致させることができる。
変形例6の画像表示装置では、視線誘導系が、ユーザから第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、画像光生成系150に、第2画角光avl2が形成する第2画角の画像に第1画角の位置を示す指示マークIMを表示させる点を除いて、変形例5の画像表示装置と同様の構成を有する。
変形例7の画像表示装置では、視線誘導系が、ユーザから第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、ユーザに第1画角内への視線の移動を促す指示を与える点を除いて、変形例5の画像表示装置と同様の構成を有する。
変形例8の画像表示装置では、視線誘導系が、ユーザから第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、導光系350に、第2経路で導光する少なくとも第2画角光に第1画角光も含めさせる点を除いて、変形例5の画像表示装置と同様の構成を有する。
以下、第2実施形態に係る画像表示装置20について、図27及び図28を参照して説明する。
詳述すると、画像光生成系150は、第1及び第2光源100a、100bを含む複数(例えば2つ)の光源と、入射光を偏向走査する偏向器200と、複数の光源からの光を同一の入射光路で偏向器200に入射させる偏向器前光学系110と、複数の光源及び偏向器200を制御する制御系700と、を含む。
第1及び第2光源100a、100bは、偏光方向が互いに直交している。すなわち、第1及び第2光源100a、100bは、偏光方向が互いに直交する直線偏光を出射する。第1光源100aから出射される直線偏光を「第1直線偏光」とし、第2光源100bから出射される直線偏光を「第2直線偏光」とする。
第1及び第2光源100a、100bは、後述するように異なるタイミングで駆動される。
画像表示装置20では、リレー光学系550が、遮光部500bを有していない。
当該偏光ビームスプリッタを介した第1画角光avl1は、リレー光学系450により導光され回折光学素子400bで眼球1に向けて回折される。
当該偏光ビームスプリッタを介した第2画角光avl2は、リレー光学系550を介して導光板500eに入射され、導光板500e内を全反射しながら伝播して回折光学素子500fにより眼球1近傍の複数の集光点に集光される。
以下、第2実施形態の画像表示装置20を用いて実施される画像表示処理9について、図29のフローチャートを参照して説明する。画像表示処理9は、一例として、画像表示装置20の電源スイッチがオンになったときに開始される。
第2実施形態の画像表示装置20は、第1実施形態の画像表示装置10と同様の効果を奏する。
第2実施形態の画像表示装置20は、さらに、入射光学系310が偏光ビームスプリッタで画像光ilを、第1画角光avl1を含む第1画像光il1と第2画角光avl2を含む第2画像光il2とに分離するので、光量損失なく第1画像光il1を第1光学系400に入射させることができ、且つ、光量損失なく第2画像光il2を第2光学系500に入射させることができる。
すなわち、画像表示装置20によれば、光利用効率を向上できる。
以上説明した本技術の各実施形態及び各変形例の画像表示装置の構成は、適宜変更可能である。
例えば、第2実施形態の画像表示装置20において、視線検出系800を設けずに、第1実施形態の変形例3~8の画像表示装置のいずれかの視線誘導系を設けて視線誘導を行ってもよい。
(1)画像光を生成する画像光生成系と、
前記画像光のうち第1画角を形成する光を第1画角光とし、且つ、前記画像光のうち前記第1画角の周辺の第2画角を形成する光を第2画角光としたときに、前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を第1経路でユーザの眼球に導光し、且つ、前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第2画角光を第2経路で前記眼球に導光する導光系と、
を備える、画像表示装置。
(2)前記導光系は、前記第2経路で導光する少なくとも前記第2画角光を異なる複数方向から前記眼球に入射させる、(1)に記載の画像表示装置。
(3)前記導光系は、前記第2経路で導光する少なくとも前記第2画角光を該第2画角光が前記画像光生成系で生成されたときの画角よりも広画角で前記眼球に入射させる、(1)又は(2)に記載の画像表示装置。
(4)前記導光系は、前記第1経路で導光する少なくとも前記第1画角光を該第1画角光が前記画像光生成系で生成されたときの画角よりも広画角で前記眼球に入射させる、(1)~(3)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(5)前記導光系は、前記第1経路で導光する少なくとも前記第1画角光を前記眼球内に集光させる、(1)~(4)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(6)前記導光系は、前記画像光を第1画像光と第2画像光とに分岐する分岐光学系と、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を前記第1経路で前記眼球に導く第1光学系と、前記第2画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第2画角光を前記第2経路で前記眼球に導く第2光学系と、を含む、(1)~(5)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(7)前記第2光学系は、前記第2画像光が入射され、前記第2画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち前記第1画角光を遮光する遮光部を含むリレー光学系を有している、(6)に記載の画像表示装置。
(8)前記遮光部は、前記第1画角光の遮光度に空間的な分布を持たせることが可能である、(7)に記載の画像表示装置。
(9)前記遮光部は、前記第1画角光を時系列で遮光及び遮光解除可能である、(7)又は(8)に記載の画像表示装置。
(10)前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクである、(7)~(9)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(11)前記遮光部は、液晶素子である、(7)~(9)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(12)前記分岐光学系は、ビームスプリッタを含む、(6)~(11)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(13)前記ビームスプリッタは、ハーフミラーである、(12)に記載の画像表示装置。
(14)前記第2光学系は、前記リレー光学系を介した前記第2画角光を導光する導光板と、前記導光板により導光された前記第2画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を有する、(7)~(13)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(15)前記第1光学系は、前記第1画像光が入射され、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を出射するリレー光学系と、前記リレー光学系から出射された少なくとも前記第1画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を有する、(6)~(14)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(16)前記回折光学素子は、少なくとも前記第1画角光を前記眼球の回転中心に集光させる、(15)に記載の画像表示装置。
(17)前記リレー光学系は、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち前記第2画角光を遮光する遮光部を有する、(15)又は(16)に記載の画像表示装置。
(18)前記遮光部は、前記第2画角光の遮光度に空間的な分布を持たせることが可能である、(17)に記載の画像表示装置。
(19)前記遮光部は、前記第2画角光を時系列で遮光及び遮光解除可能である、(17)又は(18)に記載の画像表示装置。
(20)前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクである、(17)~(19)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(21)前記遮光部は、液晶素子である、(17)~(19)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(22)前記画像光生成系は、光源と、前記光源と前記分岐光学系との間の前記画像光の光路上に配置され、該画像光を偏向する偏向器と、を含む、(6)~(21)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(23)前記画像光生成系は、前記画像光を前記第1画角光と前記第2画角光とに分割して生成し、前記導光系は、入射光を前記第1経路で前記眼球に導く第1光学系と、入射光を前記第2経路で前記眼球に導く第2光学系と、前記第1画角光を前記第1光学系へ入射させ、且つ、前記第2画角光を前記第2光学系へ入射させる入射光学系と、を含む、(1)に記載の画像表示装置。
(24)前記画像光生成系は、第1及び第2光源を含む複数の光源と、入射光を偏向走査する偏向器と、前記複数の光源からの光を同一の入射光路で前記偏向器に入射させる偏向器前光学系と、前記複数の光源及び前記偏向器を制御する制御系と、を含む、(23)に記載の画像表示装置。
(25)前記制御系は、前記偏向器が前記第1画角内を偏向走査するときに前記複数の光源のうち少なくとも前記第1光源を駆動して前記第1画角光を生成し、前記偏向器が前記第2画角内を偏向走査するときに前記複数の光源のうち少なくとも前記第2光源を駆動して前記第2画角光を生成する、(24)に記載の画像表示装置。
(26)前記第1及び第2光源は、偏光方向が互いに直交し、前記入射光学系は、偏光ビームスプリッタを含む、(24)又は(25)に記載の画像表示装置。
(27)前記第1光学系は、前記第1画角光が入射されるリレー光学系と、前記リレー光学系を介した前記第1画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を含む、(23)~(26)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(28)前記第2光学系は、前記第2画角光が入射されるリレー光学系と、前記リレー光学系を介した前記第2画角光を導光する導光板と、前記導光板により導光された前記第2画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、を含む、(23)~(27)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(29)前記眼球の向きである視線を検出する視線検出系を更に備え、前記画像光生成系は、前記視線検出系での検出結果に基づいて前記第1画角の位置及び/又は前記第2画角の位置を設定する、(1)~(28)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(30)前記眼球の向きである視線を誘導する視線誘導系を更に備える、(1)~(29)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(31)前記視線誘導系は、前記画像光生成系に、前記第2画角光が形成する前記第2画角の画像に前記第1画角の画像の位置を示す指示表示を表示させる、(30)に記載の画像表示装置。
(32)前記視線誘導系は、前記導光系に、前記第2経路で導光する前記少なくとも第2画角光に前記第1画角光も含めさせることにより前記視線の誘導を行う、(30)又は(31)に記載の画像表示装置。
(33)前記視線誘導系は、事前に前記ユーザに前記第1画角内への前記視線の移動を促す指示を与える、(30)~(32)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(34)前記視線誘導系は、前記画像光生成系に、前記第1画角光が形成する前記第1画角の画像を前記視線が追従可能な速さで移動させる、(30)~(33)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(35)前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記画像光生成系に、前記第2画角光が形成する前記第2画角の画像に前記第1画角の位置を示す指示表示を表示させる、(34)に記載の画像表示装置。
(36)前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記ユーザに前記第1画角内への前記視線の移動を促す指示を与える、(34)又は(35)に記載の画像表示装置。
(37)前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記導光系に、前記第2経路で導光する前記少なくとも第2画角光に前記第1画角光も含めさせることにより前記視線の誘導を行う、(34)~(36)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(38)前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定系を更に備え、前記画像光生成系は、前記瞳孔径推定系の推定結果に基づいて前記第1画角及び/又は前記第2画角の大きさを調整する、(1)~(37)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
Claims (38)
- 画像光を生成する画像光生成系と、
前記画像光のうち第1画角を形成する光を第1画角光とし、且つ、前記画像光のうち前記第1画角の周辺の第2画角を形成する光を第2画角光としたときに、前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を第1経路でユーザの眼球に導光し、且つ、前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第2画角光を第2経路で前記眼球に導光する導光系と、
を備える、画像表示装置。 - 前記導光系は、前記第2経路で導光する少なくとも前記第2画角光を異なる複数方向から前記眼球に入射させる、請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記導光系は、前記第2経路で導光する少なくとも前記第2画角光を該第2画角光が前記画像光生成系で生成されたときの画角よりも広画角で前記眼球に入射させる、請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記導光系は、前記第1経路で導光する少なくとも前記第1画角光を該第1画角光が前記画像光生成系で生成されたときの画角よりも広画角で前記眼球に入射させる、請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記導光系は、前記第1経路で導光する少なくとも前記第1画角光を前記眼球内に集光させる、請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記導光系は、
前記画像光を第1画像光と第2画像光とに分岐する分岐光学系と、
前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を前記第1経路で前記眼球に導く第1光学系と、
前記第2画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第2画角光を前記第2経路で前記眼球に導く第2光学系と、
を含む、請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記第2光学系は、前記第2画像光が入射され、前記第2画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち前記第1画角光を遮光する遮光部を含むリレー光学系を有する、請求項6に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、前記第1画角光の遮光度に空間的な分布を持たせることが可能である、請求項7に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、前記第1画角光を時系列で遮光及び遮光解除可能である、請求項7に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクである、請求項7に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、液晶素子である、請求項7に記載の画像表示装置。
- 前記分岐光学系は、ビームスプリッタを含む、請求項6に記載の画像表示装置。
- 前記ビームスプリッタは、ハーフミラーである、請求項12に記載の画像表示装置。
- 前記第2光学系は、
前記リレー光学系を介した前記第2画角光を導光する導光板と、
前記導光板により導光された前記第2画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、
を有する、請求項7に記載の画像表示装置。 - 前記第1光学系は、
前記第1画像光が入射され、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち少なくとも前記第1画角光を出射するリレー光学系と、
前記リレー光学系から出射された少なくとも前記第1画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、
を有する、請求項6に記載の画像表示装置。 - 前記回折光学素子は、少なくとも前記第1画角光を前記眼球の回転中心に集光させる、請求項15に記載の画像表示装置。
- 前記リレー光学系は、前記第1画像光に含まれる前記第1及び第2画角光のうち前記第2画角光を遮光する遮光部を有する、請求項15に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、前記第2画角光の遮光度に空間的な分布を持たせることが可能である、請求項17に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、前記第2画角光を時系列で遮光及び遮光解除可能である、請求項17に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクである、請求項17に記載の画像表示装置。
- 前記遮光部は、液晶素子である、請求項17に記載の画像表示装置。
- 前記画像光生成系は、
光源と、
前記光源と前記分岐光学系との間の前記画像光の光路上に配置され、該画像光を偏向する偏向器と、
を含む、請求項6に記載の画像表示装置。 - 前記画像光生成系は、前記画像光を前記第1画角光と前記第2画角光とに分割して生成し、
前記導光系は、
入射光を前記第1経路で前記眼球に導く第1光学系と、
入射光を前記第2経路で前記眼球に導く第2光学系と、
前記第1画角光を前記第1光学系へ入射させ、且つ、前記第2画角光を前記第2光学系へ入射させる入射光学系と、
を含む、請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記画像光生成系は、
第1及び第2光源を含む複数の光源と、
入射光を偏向走査する偏向器と、
前記複数の光源からの光を同一の入射光路で前記偏向器に入射させる偏向器前光学系と、
前記複数の光源及び前記偏向器を制御する制御系と、
を含む、請求項23に記載の画像表示装置。 - 前記制御系は、前記偏向器が前記第1画角内を偏向走査するときに前記複数の光源のうち少なくとも前記第1光源を駆動して前記第1画角光を生成し、前記偏向器が前記第2画角内を偏向走査するときに前記複数の光源のうち少なくとも前記第2光源を駆動して前記第2画角光を生成する、請求項24に記載の画像表示装置。
- 前記第1及び第2光源は、偏光方向が互いに直交し、
前記入射光学系は、偏光ビームスプリッタを含む、請求項24に記載の画像表示装置。 - 前記第1光学系は、
前記第1画角光が入射されるリレー光学系と、
前記リレー光学系を介した前記第1画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、
を含む、請求項23に記載の画像表示装置。 - 前記第2光学系は、
前記第2画角光が入射されるリレー光学系と、
前記リレー光学系を介した前記第2画角光を導光する導光板と、
前記導光板により導光された前記第2画角光を前記眼球に向けて回折する回折光学素子と、
を含む、請求項23に記載の画像表示装置。 - 前記眼球の向きである視線を検出する視線検出系を更に備え、
前記画像光生成系は、前記視線検出系での検出結果に基づいて前記第1画角の位置及び/又は前記第2画角の位置を設定する、請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記眼球の向きである視線を誘導する視線誘導系を更に備える、請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記視線誘導系は、前記画像光生成系に、前記第2画角光が形成する前記第2画角の画像に前記第1画角の画像の位置を示す指示表示を表示させる、請求項30に記載の画像表示装置。
- 前記視線誘導系は、前記導光系に、前記第2経路で導光する前記少なくとも第2画角光に前記第1画角光も含めさせることにより前記視線の誘導を行う、請求項30に記載の画像表示装置。
- 前記視線誘導系は、事前に前記ユーザに前記第1画角内への前記視線の移動を促す指示を与える、請求項30に記載の画像表示装置。
- 前記視線誘導系は、前記画像光生成系に、前記第1画角光が形成する前記第1画角の画像を前記視線が追従可能な速さで移動させる、請求項30に記載の画像表示装置。
- 前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記画像光生成系に、前記第2画角光が形成する前記第2画角の画像に前記第1画角の位置を示す指示表示を表示させる、請求項34に記載の画像表示装置。
- 前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記ユーザに前記第1画角内への前記視線の移動を促す指示を与える、請求項34に記載の画像表示装置。
- 前記視線誘導系は、前記ユーザから前記第1画角の画像を見失った通知を受けたときに、前記導光系に、前記第2経路で導光する前記少なくとも第2画角光に前記第1画角光も含めさせることにより前記視線の誘導を行う、請求項34に記載の画像表示装置。
- 前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定系を更に備え、
前記画像光生成系は、前記瞳孔径推定系の推定結果に基づいて前記第1画角及び/又は前記第2画角の大きさを調整する、請求項1に記載の画像表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/551,662 US20250251598A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-01-28 | Image display device |
| CN202280023569.2A CN117043663A (zh) | 2021-03-31 | 2022-01-28 | 图像显示设备 |
| EP22779466.6A EP4318082A4 (en) | 2021-03-31 | 2022-01-28 | IMAGE DISPLAY DEVICE |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021060378 | 2021-03-31 | ||
| JP2021-060378 | 2021-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022209236A1 true WO2022209236A1 (ja) | 2022-10-06 |
Family
ID=83458737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/003197 Ceased WO2022209236A1 (ja) | 2021-03-31 | 2022-01-28 | 画像表示装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20250251598A1 (ja) |
| EP (1) | EP4318082A4 (ja) |
| CN (1) | CN117043663A (ja) |
| WO (1) | WO2022209236A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20250248595A1 (en) * | 2024-02-05 | 2025-08-07 | Vision Products, Llc | Light secure eye tracker |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013179424A1 (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-05 | パイオニア株式会社 | 表示装置、ヘッドマウントディスプレイ、表示方法及び表示プログラム、並びに記録媒体 |
| JP2014228805A (ja) | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 富士通株式会社 | 画像表示装置及び画像表示方法 |
| JP2018528457A (ja) * | 2015-07-20 | 2018-09-27 | マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. | 仮想/拡張現実システムにおける内向き角度を用いてファイバスキャナをコリメートする設計 |
| US20200195912A1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wide angle display |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10948722B2 (en) * | 2016-11-16 | 2021-03-16 | Magic Leap, Inc. | Multi-resolution display assembly for head-mounted display systems |
| KR102578929B1 (ko) * | 2017-03-27 | 2023-09-15 | 아브간트 코포레이션 | 조향 가능한 중심와 디스플레이 |
| EP4648015A3 (en) * | 2018-03-16 | 2026-01-14 | Magic Leap, Inc. | Depth based foveated rendering for display systems |
| KR20220081162A (ko) * | 2020-12-08 | 2022-06-15 | 삼성전자주식회사 | 포비티드 디스플레이 장치 |
-
2022
- 2022-01-28 CN CN202280023569.2A patent/CN117043663A/zh active Pending
- 2022-01-28 EP EP22779466.6A patent/EP4318082A4/en not_active Withdrawn
- 2022-01-28 US US18/551,662 patent/US20250251598A1/en active Pending
- 2022-01-28 WO PCT/JP2022/003197 patent/WO2022209236A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013179424A1 (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-05 | パイオニア株式会社 | 表示装置、ヘッドマウントディスプレイ、表示方法及び表示プログラム、並びに記録媒体 |
| JP2014228805A (ja) | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 富士通株式会社 | 画像表示装置及び画像表示方法 |
| JP2018528457A (ja) * | 2015-07-20 | 2018-09-27 | マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. | 仮想/拡張現実システムにおける内向き角度を用いてファイバスキャナをコリメートする設計 |
| US20200195912A1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wide angle display |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| See also references of EP4318082A4 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117043663A (zh) | 2023-11-10 |
| EP4318082A1 (en) | 2024-02-07 |
| US20250251598A1 (en) | 2025-08-07 |
| EP4318082A4 (en) | 2024-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3042554C (en) | Multi-resolution display assembly for head-mounted display systems | |
| US9851565B1 (en) | Increasing effective eyebox size of an HMD | |
| KR102139268B1 (ko) | 눈 투영 시스템 | |
| US6963379B2 (en) | Head-mounted display | |
| US11054639B2 (en) | Eye projection system | |
| US20130234930A1 (en) | Scanning mirror laser and projector head-up display glasses | |
| US12529891B2 (en) | Optical systems and methods for eye tracking based on eye imaging via collimating element and light-guide optical element | |
| US12372798B2 (en) | Optical systems and methods for eye tracking based on redirecting light from eye using an optical arrangement associated with a light-guide optical element | |
| JP2011075956A (ja) | ヘッドマウントディスプレイ | |
| US12474579B2 (en) | Image display apparatus and display apparatus | |
| WO2022209236A1 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2000214408A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2019109275A (ja) | 画像表示装置 | |
| US11953696B2 (en) | Display device | |
| JP2002131694A (ja) | 画像観察装置及びそれを用いた画像観察システム | |
| WO2024062812A1 (en) | Image display device and light guide plate | |
| JP2021152565A (ja) | 表示装置及び光学素子 | |
| JP7094861B2 (ja) | 投影装置 | |
| WO2024203458A1 (ja) | 画像表示装置、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタおよび画像表示方法 | |
| JP2022160182A (ja) | 光学ユニットおよびそれを用いたヘッドマウントディスプレイ装置 | |
| CN111596461A (zh) | 一种基于小孔成像的离轴反射显示系统及显示设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22779466 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 202280023569.2 Country of ref document: CN |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2022779466 Country of ref document: EP |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2022779466 Country of ref document: EP Effective date: 20231031 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Ref document number: 2022779466 Country of ref document: EP |
|
| WWP | Wipo information: published in national office |
Ref document number: 18551662 Country of ref document: US |