DE112019005523T5

DE112019005523T5 - Bildprojektionssystem, bildprojektionsvorrichtung, diffraktives optisches element zur bildanzeige und bildprojektionsverfahren

Info

Publication number: DE112019005523T5
Application number: DE112019005523.2T
Authority: DE
Inventors: Masanori Iwasaki
Original assignee: Sony Group Corp
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2021-08-12
Also published as: CN112955808B; US20210397003A1; WO2020095856A1; CN117420684A; CN112955808A

Abstract

Die vorliegende Technologie sieht ein Bildprojektionssystem (100) vor, das Folgendes aufweist: eine Bildprojektionsvorrichtung (101), die mit einem optischen Projektionssystem (110) zum Projizieren von Bildanzeigelicht auf einen Augapfel (130) versehen ist, und ein optisches Element (120) zum Sammeln des Bildanzeigelichts in der Nähe der Pupille und Bewirken, dass das Bildanzeigelicht die Netzhaut erreicht, wobei das Bildprojektionssystem (100) in einem Zustand verwendet wird, in dem die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element (120) und dem Augapfel (130) fest ist. Außerdem sieht die vorliegende Technologie ein Bildprojektionsverfahren vor, das Folgendes aufweist: einen Projektionsschritt zum Projizieren von Bildanzeigelicht von einer Bildprojektionsvorrichtung auf einen Augapfel, und einen Lichtsammelschritt zum Sammeln des im Projektionsschritt projizierten Bildanzeigelichts in der Nähe der Pupille durch Verwenden eines optischen Elements (120) und Bewirken, dass das Bildanzeigelicht die Netzhaut erreicht, wobei der Projektionsschritt und der Lichtsammelschritt in einem Zustand durchgeführt werden, in dem die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element (120) und dem Augapfel (130) fest ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Technologie betrifft ein Videoprojektionssystem, eine Videoprojektionsvorrichtung, ein diffraktives optisches Videoanzeigelichtelement und ein Videoprojektionsverfahren. Die vorliegende Technologie betrifft insbesondere ein Videoprojektionssystem, das mit einem optischen Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel und einem optischen Element zum Bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht, versehen ist, jedes Element, das im Videoprojektionssystem enthalten ist, und ein Videoprojektionsverfahren im Videoprojektionssystem.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den letzten Jahren wurde die Aufmerksamkeit auf eine Technologie zum Überlagern eines Bilds über eine Szene des Außenbereichs gerichtet. Die vorliegende Technologie wird auch als Augmented Reality (AR) bezeichnet. Ein diese Technologie verwendendes Produkt ist ein Head-Mounted Display. Das Head-Mounted Display wird auf den Kopf eines Benutzers aufgesetzt verwendet. Bei einem das Head-Mounted Display verwendenden Bildanzeigeverfahren erkennt der Benutzer beispielsweise, wenn Licht vom Head-Mounted Display zusätzlich zum Licht aus dem Außenbereich seine Augen erreicht, ein Bild des Lichts von der Anzeige, als ob es dem Bild des Außenbereichs überlagert wäre.
In Bezug auf die AR-Technologie wurde auch ein Videopräsentationsverfahren vorgeschlagen, bei dem eine Kontaktlinse als optisches Element verwendet wird. Beispielsweise offenbart das nachstehende Patentdokument 1 eine Anzeigevorrichtung vom Strahlabtasttyp zur Anzeige eines Bilds durch Abtasten der Netzhaut eines Benutzers mit einem Strahl. Die Anzeigevorrichtung vom Strahlabtasttyp weist Folgendes auf: ein Gehäuse, woran eine Lichtquelle zur Ausgabe eines Strahls zum Zeichnen jedes ein Bild erzeugenden Pixels und eine Scanneinheit zum Scannen des Strahls der Lichtquelle in zweidimensionaler Richtung angebracht sind, und eine Kontaktlinse, die eine Ablenkeinheit zum Ablenken des Strahls, mit dem die Scanneinheit den Scann ausführt, zur Augennetzhaut des das Gehäuse tragenden Benutzers hin, die vom Gehäuse unabhängig ist, aufweist.
ZITATLISTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: internationale Veröffentlichung 2009/066446
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Ein Head-mounted Display, das ein Videobild direkt auf eine Netzhaut projiziert, bewirkt, dass Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und die Netzhaut erreicht. Wenn ein Augapfel durch einen die Sichtlinie oder dergleichen ändernden Benutzer gedreht wird, kann das Videoanzeigelicht daher nicht durch die Pupille hindurchtreten und die Netzhaut nicht erreichen. Daher besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Technologie darin, eine Technik zum Erkennen eines Videobilds, ohne durch die Position einer Pupille beeinflusst zu werden, bereitzustellen.
LÖSUNGEN DER PROBLEME
Die vorliegende Technologie sieht ein Videoprojektionssystem vor, welches Folgendes aufweist: eine Videoprojektionsvorrichtung, die mit einem optischen Projektionssystem versehen ist, das dafür ausgelegt ist, Videoanzeigelicht auf einen Augapfel zu projizieren, und ein optisches Element, um zu bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht. Das Videoprojektionssystem wird bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel verwendet.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann ein Hauptlichtstrahl des auf das optische Element fallenden Videoanzeigelichts im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse verlaufen.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element in Kontakt mit der Oberfläche des Augapfels verwendet werden.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das Videoprojektionssystem bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und der Pupille verwendet werden.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element verwendet werden, ohne die Oberfläche des Augapfels zu berühren.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element eine gekrümmte Oberfläche aufweisen und können das Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche und das Krümmungszentrum der Oberfläche des Augapfels im Wesentlichen konzentrisch sein.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element ein holographisches optisches Element sein.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Projektionssystem ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays aufweisen und kann das Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays das Videoanzeigelicht bilden.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Projektionssystem einen Scann-Spiegel aufweisen und kann der Scann-Spiegel das Videoanzeigelicht bilden.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Projektionssystem ein teilmultiplexierendes Element aufweisen und kann das teilmultiplexierende Element das Videoanzeigelicht reflektieren oder beugen, so dass es das optische Element erreicht.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element eine Schicht holographischer optischer Elemente aufweisen und kann die Schicht holographischer optischer Elemente das auf das optische Element einfallende Videoanzeigelicht beugen, um es in der Nähe der Pupille zu sammeln.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht aufweisen, kann das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der Schicht holographischer optischer Elemente und der Licht 0-ter Ordnung reflektierenden Schicht aufweisen und kann die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht Licht 0-ter Ordnung reflektieren, das durch die Schicht holographischer optischer Elemente hindurchgetreten ist, so dass es sich in einer vom Augapfel verschiedenen Richtung ausbreitet.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann die Schicht holographischer optischer Elemente mehrere Schichten aufweisen und können die mehreren Schichten Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element eine erste Schicht holographischer optischer Elemente und eine zweite Schicht holographischer optischer Elemente aufweisen, kann das optische Element von der Außenseite eine Kombination in der Reihenfolge der ersten Schicht holographischer optischer Elemente und der zweiten Schicht holographischer optischer Elemente aufweisen, kann die erste Schicht holographischer optischer Elemente das Videoanzeigelicht durchlassen, kann die zweite Schicht holographischer optischer Elemente das durchgelassene Videoanzeigelicht reflektieren und kann die erste Schicht holographischer optischer Elemente das reflektierte Videoanzeigelicht beugen, um es in der Nähe der Pupille zu sammeln.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht aufweisen, kann das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der ersten Schicht holographischer optischer Elemente, der zweiten Schicht holographischer optischer Elemente und der Licht 0-ter Ordnung reflektierenden Schicht aufweisen und kann die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht das Licht 0-ter Ordnung, das durch die erste und die zweite Schicht holographischer optischer Elemente hindurchgetreten ist, reflektieren, so dass es sich in einer vom Augapfel verschiedenen Richtung ausbreitet.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie können die erste und/oder die zweite Schicht holographischer optischer Elemente mehrere Schichten aufweisen und können die mehreren Schichten Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Projektionssystem ein Lichtdiskriminierungselement aufweisen und kann das Lichtdiskriminierungselement eine unnötige Wellenlängenkomponente aus dem Videoanzeigelicht aussondern und entfernen.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element eine Schicht holographischer optischer Elemente aufweisen und kann die Schicht holographischer optischer Elemente das auf das optische Element einfallende Videoanzeigelicht beugen, um es auf der Vorderseite oder der Rückseite der Pupille zu sammeln.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann ferner Folgendes vorgesehen sein: eine Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, die Position des Augapfels in Bezug auf das optische Element zu erkennen, und eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, eine Lichtstrahlgruppe, welche die Netzhaut erreicht, auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses der Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung zu spezifizieren und das optische Projektionssystem zu steuern, um das Videoanzeigelicht mit der Lichtstrahlgruppe zu bilden.
Ferner sieht die vorliegende Technologie auch eine Videoprojektionsvorrichtung vor, die ein optisches Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel aufweist. Die Videoprojektionsvorrichtung wird in Kombination mit einem optischen Element verwendet, das dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht, wobei die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel bei der Verwendung in der Kombination fest ist.
Ferner sieht die vorliegende Technologie auch ein diffraktives optisches Videoanzeigelichtelement vor, das in Kombination mit einer Videoprojektionsvorrichtung verwendet wird, die mit einem optischen Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel versehen ist, wobei die Positionsbeziehung mit dem Augapfel bei der Verwendung in der Kombination fest ist. Das diffraktive optische Videoanzeigelichtelement bewirkt, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann die Netzhaut erreicht.
Ferner sieht die vorliegende Technologie auch ein Videoprojektionsverfahren vor, welches Folgendes aufweist: einen Projektionsschritt, bei dem Videoanzeigelicht von einer Videoprojektionsvorrichtung auf einen Augapfel projiziert wird, und einen Lichtsammelschritt, bei dem bewirkt wird, dass im Projektionsschritt projiziertes Videoanzeigelicht mit einem optischen Element in der Nähe der Pupille gesammelt wird und dann die Netzhaut erreicht. Beim Videoprojektionsverfahren werden der Projektionsschritt und der Lichtsammelschritt bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel ausgeführt.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Beispiel eines Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
2 eine Beziehung zwischen einem diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelement und Videoanzeigelicht gemäß der vorliegenden Technologie,
3 ein Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
4 ein Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
5 ein Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
6 ein Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
7 ein Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
8 ein Beispiel einer Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
9 ein Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
10 ein Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
11 ein Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
12 ein Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
13 ein Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
14 ein Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
15 ein Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie,
16 ein Beispiel des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements gemäß der vorliegenden Technologie,
17 ein Beispiel des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements gemäß der vorliegenden Technologie,
18 ein experimentelles Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
19 ein experimentelles Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
20 ein experimentelles Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
21 ein experimentelles Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
22 ein experimentelles Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
23 ein Beispiel des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements gemäß der vorliegenden Technologie,
24 ein Beispiel des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements gemäß der vorliegenden Technologie,
25 ein Beispiel des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements gemäß der vorliegenden Technologie,
26 ein Beispiel des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements gemäß der vorliegenden Technologie,
27 ein Beispiel des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements gemäß der vorliegenden Technologie,
28 ein Beispiel der Beugungseffizienz des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
29 ein Beispiel der Beugungseffizienz des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
30 ein Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
31 ein Beispiel der Beugungseffizienz des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
32 ein Beispiel der Beugungseffizienz des Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie,
33 ein Videoprojektionssystem gemäß einem modifizierten Beispiel 1 der vorliegenden Technologie,
34 das Videoprojektionssystem gemäß einem modifizierten Beispiel 1 der vorliegenden Technologie,
35 das Videoprojektionssystem gemäß einem modifizierten Beispiel 1 der vorliegenden Technologie,
36 ein Videoprojektionssystem gemäß einem modifizierten Beispiel 2 der vorliegenden Technologie,
37 das Videoprojektionssystem gemäß einem modifizierten Beispiel 2 der vorliegenden Technologie,
38 das Videoprojektionssystem gemäß dem modifizierten Beispiel 2 der vorliegenden Technologie und
39 ein Blockdiagramm von Funktionen der Videoprojektionssysteme gemäß den modifizierten Beispielen 1 und 2 der vorliegenden Technologie.

MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird ein bevorzugter Modus zur Implementation der vorliegenden Technologie beschrieben. Es sei bemerkt, dass die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Technologie sind und den Geltungsbereich der vorliegenden Technologie nicht einschränken. Die vorliegende Technologie wird in der folgenden Reihenfolge beschrieben.

1. Erste Ausführungsform (Videoprojektionssystem)
1. (1) Beschreibung der ersten Ausführungsform
2. (2) Erstes Beispiel der ersten Ausführungsform (Videoprojektionssystem)
3. (3) Zweites Beispiel der ersten Ausführungsform (Videoprojektionssystem)
4. (4) Drittes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel der Videoprojektionsvorrichtung)
5. (5) Viertes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel des optischen Elements)
6. (6) Fünftes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel des optischen Elements)
7. (7) Sechstes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel der Videoprojektionsvorrichtung)
2. Zweite Ausführungsform (Videoprojektionsvorrichtung)
3. Dritte Ausführungsform (diffraktives optisches Videoanzeigelichtelement)
4. Vierte Ausführungsform (Videoprojektionsverfahren)
5. Modifiziertes Beispiel (Videoprojektionssystem)

Erste Ausführungsform (Videoprojektionssystem)
Beschreibung der ersten Ausführungsform
Ein Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Technologie weist Folgendes auf: eine Videoprojektionsvorrichtung, die mit einem optischen Projektionssystem versehen ist, und ein optisches Element. Das optische Projektionssystem projiziert Videoanzeigelicht auf das vor einem Augapfel bereitgestellte optische Element. Weil das optische Element gemäß der vorliegenden Technologie bei einer festen Positionsbeziehung mit dem Augapfel verwendet wird, kann das Videoanzeigelicht selbst dann in der Nähe einer Pupille gesammelt werden, wenn sich die Position des Augapfels in Bezug auf das optische Projektionssystem verschiebt, und das anzeigbare Gesichtsfeld kann aufgeweitet werden.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Projektionssystem ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays aufweisen. Das Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays kann das Videoanzeigelicht anhand von einer Lichtquelle emittiertem Beleuchtungslicht bilden. Das Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays kann beispielsweise eine LCD, ein LCOS oder eine OLED sein.
Gemäß einem anderen Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Projektionssystem einen Scann-Spiegel aufweisen. Der Scann-Spiegel kann einen von der Lichtquelle emittierten Laserstrahl ablenken, um zu bewirken, dass der Laserstrahl das optische Element erreicht. Durch das Scannen kann ein Videobild erzeugt werden. Der Scann-Spiegel kann beispielsweise ein MEMS-Spiegel sein.
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element in Kontakt mit der Oberfläche des Augapfels verwendet werden. Beispielsweise kann das optische Element bei fester Positionsbeziehung mit einer Pupille verwendet werden. Beim vorliegenden Implementationsaspekt kann das optische Element beispielsweise ein kontaktlinsenförmiges optisches Element mit einem jenem einer Kontaktlinse ähnlichen Material und insbesondere ein kontaktlinsenförmiges holographisches optisches Element sein. Weil das optische Element kontaktlinsenförmig ist, kann das Gesichtsfeld, in dem ein Videobild durch Videoanzeigelicht erkannt werden kann, auf beispielsweise 60 Grad oder mehr vergrößert werden. Ferner kann, weil das optische Element kontaktlinsenförmig ist, ein Augenkasten (d. h. ein räumlicher Bereich um den Augapfel, in dem ein Videobild durch Videoanzeigelicht erkannt werden kann) leicht vergrößert werden.
Gemäß einem anderen Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element verwendet werden, ohne die Oberfläche des Augapfels zu berühren. Beim vorliegenden Implementationsaspekt kann das optische Element beispielsweise einen Abstand von höchstens 20 mm zwischen der Oberfläche des Augapfels und der augapfelseitigen Oberfläche des optischen Elements aufweisen. Der Abstand kann beispielsweise wenigstens 12 mm betragen, um zu verhindern, dass die Wimpern des Benutzers in Kontakt mit dem optischen Element gelangen, wenn dieses aufgesetzt ist.
Erstes Beispiel der ersten Ausführungsform (Videoprojektionssystem)
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie weist das optische Projektionssystem ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays auf. Ein Beispiel eines Videoprojektionssystems gemäß dem vorliegenden Implementationsaspekt wird mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben.
1(a) ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Videoprojektionssystems 100 gemäß der vorliegenden Technologie. Ferner ist 1(b) eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A aus 1(a). Es sei bemerkt, dass 1 schematisch einen Hauptlichtstrahl und einen Randlichtstrahl zeigt, die von einem optischen Projektionssystem 110 emittiert werden.
Wie in 1(a) dargestellt ist, weist das Videoprojektionssystem 100 eine Videoprojektionsvorrichtung 101 und ein optisches Element 120 auf. Weil das Videoprojektionssystem 100 bei fester Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element 120 und einem Augapfel 130 verwendet wird, ändert sich der Abstand zwischen dem optischen Element 120 und dem Drehzentrum des Augapfels 130 selbst bei einer Drehung des Augapfels 130 nicht. Daher ist es nicht erforderlich, das Videoanzeigelicht entsprechend der Bewegung des Augapfels einzustellen, und auch nicht erforderlich, eine Augenverfolgungsvorrichtung bereitzustellen.
Die Videoprojektionsvorrichtung 101 weist das optische Projektionssystem 110 auf, und das optische Projektionssystem 110 weist ein Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays, eine erste Linse 112 und eine zweite Linse 113 auf.
Das Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays bildet Videoanzeigelicht beispielsweise anhand von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) emittiertem Beleuchtungslicht. Beispielsweise können auf einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und dem Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays ein Abbildungssystem und ein Farbtrennungs-Synthesesystem bereitgestellt werden. Eine Anordnung dieser Komponenten kann von Fachleuten geeignet entworfen werden. Das Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays kann beispielsweise eine LCD, ein LCOS oder eine OLED sein.
Die Emission des Videoanzeigelichts durch das Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays kann beispielsweise durch eine Steuereinheit (nicht dargestellt) gesteuert werden. Das heißt, dass die Videoprojektionsvorrichtung 101 eine Steuereinheit (nicht dargestellt) aufweisen kann, die dafür ausgelegt ist, die Emission des Videoanzeigelichts durch das Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays zu steuern. Die Steuereinheit kann beispielsweise eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) und einen RAM aufweisen. Als CPU kann ein beliebiger Prozessor verwendet werden. Der RAM kann beispielsweise einen Cache-Speicher und einen Hauptspeicher umfassen und ein von der CPU verwendetes Programm zwischenspeichern. Die Videoprojektionsvorrichtung 101 kann ferner beispielsweise verschiedene für das Steuern eines Videoanzeigeelements verwendete Komponenten aufweisen, wie eine Platte, eine Kommunikationsvorrichtung und ein Laufwerk. Die Platte kann beispielsweise verschiedene Bilddaten und verschiedene Programme in der Art eines Programms zur Verwirklichung einer Emission von Videoanzeigelicht durch das Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays speichern. Die Kommunikationsvorrichtung kann Bilddaten und/oder ein Programm zum Steuern des Videoanzeigeelements beispielsweise von einem Netz erhalten. Das Laufwerk kann ein Programm und/oder Bilddaten auslesen, die beispielsweise auf einem Aufzeichnungsmedium in der Art einer microSD-Speicherkarte und einer SD-Speicherkarte aufgezeichnet sind, und sie an den RAM ausgeben.
Bei einem Videopräsentationsverfahren (auch als Bildpräsentation durch Maxwell-Sicht bezeichnet), bei dem Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und die Netzhaut erreicht, wurde herkömmlich häufig ein Scann-Spiegel verwendet. Bei der Verwendung eines Scann-Spiegels muss ein Laserstrahl als Lichtquelle verwendet werden.
Weil beim Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Technologie wie vorstehend beschrieben ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays verwendet werden kann, wird der Auswahlbereich der Lichtquelle vergrößert. Ferner ist es beim Ablenken des Laserstrahls mit einem Scann-Spiegel schwierig, den Gesichtsfeldwinkel zu verbreitern und wird die Anzeigezeit pro Pixel kürzer und kann die Anzeigeansteuerung schwierig werden, wenn die Anzahl der Pixel zu erhöhen ist. Das Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays ermöglicht es jedoch, die Anzahl der Pixel selbst bei einem breiten Sichtwinkel einfach durch Erhöhen der Anzahl der Pixel des Anzeigeelements zu vergrößern.
Die erste Linse 112 und die zweite Linse 113 sind zwischen dem Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays und dem optischen Element 120 bereitgestellt. Wie in 1(a) dargestellt ist, wird das vom Anzeigeelement 111 in Form eines zweidimensionalen Arrays projizierte Videoanzeigelicht vor der ersten Linse 112 gebrochen und ferner durch die zweite Linse 113 gebrochen, so dass es auf das optische Element 120 fällt.
Wie in 1(b) dargestellt ist, ist das Videoprojektionssystem 100 so ausgelegt, dass das von der zweiten Linse 113 gebrochene Videoanzeigelicht einen Brennpunkt bei Pl bis P3 unmittelbar vor dem optischen Element 120 hat. Weil das Videoanzeigelicht einen unmittelbar vor dem optischen Element 120 liegenden Brennpunkt hat, wird verhindert, dass Randlichtstrahlen von der Pupille abgewiesen werden, so dass sie in ausreichendem Maße auf diese fallen können. Daher kann, wenn das optische Element 120 bewirkt, dass Randlichtstrahlen in der Nähe der Pupille gesammelt werden, ein helles Bild auf die Netzhaut 132 projiziert werden. Der Abstand zwischen dem Brennpunkt und dem optischen Element 120 kann entsprechend dem Anteil von Randlichtstrahlen, die auf die Pupille fallen sollen, festgelegt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Hauptlichtstrahl des auf das optische Element 120 fallenden Videoanzeigelichts vorzugsweise eine solche Richtung haben, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt werden kann, nachdem es auf das optische Element 120 gefallen ist, und bevorzugter im Wesentlichen parallel zur optischen Achse sein. Das heißt, dass es bei der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt ist, dass der Hauptlichtstrahl des Videoanzeigelichts das optische Element 120 als telezentrischer Lichtstrahl erreicht. Das optische Projektionssystem 110 kann so ausgelegt werden, dass Videoanzeigelicht, dessen Hauptlichtstrahl im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ist, auf das optische Element 120 fällt.
Wie in 2 dargestellt ist, kann das Videoanzeigelicht, weil der Hauptlichtstrahl des Videoanzeigelichts im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ist, selbst dann in der Nähe der Pupille gesammelt werden, wenn sich die Position des optischen Elements 120 und des Augapfels 130 ändert. Insbesondere kann das Videoanzeigelicht beispielsweise selbst dann, wenn sich das optische Element 120 und der Augapfel 130 aus einer in 2(a) dargestellten Position zu einer in 2(b) oder 2(c) dargestellten Position bewegen, in der Nähe der Pupille gesammelt werden und zur Netzhaut 132 geleitet werden.
Ferner sind, wenn der Hauptlichtstrahl des Videoanzeigelichts im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ist, der Winkel und die Position des Hauptlichtstrahls des auf das optische Element 120 fallenden Videoanzeigelichts stets unverändert, selbst wenn sich die Position des optischen Elements 120 und des Augapfels 130 ändert. Daher ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Änderung der Auflösung des zentralen Abschnitts des vom Benutzer erkannten Gesichtsfelds zu verhindern, selbst wenn sich der Augapfel 130 bewegt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das optische Projektionssystem 110 so ausgelegt werden, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird und die Netzhaut 132 erreicht. Das heißt, dass das Videoanzeigelicht durch so genannte Maxwell-Sicht auf die Netzhaut 132 projiziert werden kann. Beispielsweise wird, wie in 1(a) dargestellt ist, das vom optischen Projektionssystem 110 projizierte Videoanzeigelicht durch das optische Element 120 gebeugt. Das gebeugte Videoanzeigelicht wird in der Nähe der Pupille gesammelt und erreicht dann die Netzhaut 132.
Beim optischen System mit Maxwell-Sicht ist, weil ein Punkt (eine minimale Anzeigeeinheit) in einem angezeigten Videobild durch einen Punkt auf einer Kristalllinse 131 hindurchtritt, das Einpunktbild auf der Netzhaut für den Zustand der Kristalllinse 131 weniger empfindlich. Daher kann ein Benutzer, selbst wenn er beispielsweise an Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit, Astigmatismus oder dergleichen leidet, das Videobild klar erkennen. Ferner ist ein virtuelles Bild, das in einem Raum zu schweben scheint, brennpunktfrei und gelangt in jedem Abstand vom Auge in den Fokus.
Gemäß der vorliegenden Technologie kann das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt werden und beispielsweise auf der Pupille gesammelt werden oder um einige mm bis zu einem Dutzend mm (beispielsweise 1 mm bis 20 mm, insbesondere 2 mm bis 15 mm) in Richtung der optischen Achse gegenüber der Pupille verschoben werden. Wie im letztgenannten Fall kann die Maxwell-Sicht selbst dann verwirklicht werden, wenn der Brennpunkt nicht auf der Pupille liegt. Eine Verschiebung des Brennpunkts in Richtung der optischen Achse kann es erschweren, dass ein Benutzer ein Videobild verliert, selbst wenn es verschoben wird. Insbesondere kann das Videoanzeigelicht auf der Pupille, in der Kristalllinse 131 oder zwischen der Hornhautoberfläche und der Pupille gesammelt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Hauptlichtstrahl von Videoanzeigelicht divergieren oder konvergieren, falls das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird. Der auf diese Weise divergierende oder konvergierende Hauptlichtstrahl wird dabei dem Hauptlichtstrahl zugeordnet, der gemäß der vorliegenden Technologie „im Wesentlichen parallel“ ist. Beispielsweise wird ein Hauptlichtstrahl, der infolge einer Herstellungstoleranz leicht divergiert oder konvergiert, dem „im Wesentlichen parallelen“ Hauptlichtstrahl zugeordnet.
Das von der zweiten Linse 113 gebrochene Videoanzeigelicht kann beispielsweise divergieren, wie in 3 dargestellt, oder konvergieren, wie in 4 dargestellt. Wenn der Hauptlichtstrahl divergiert, beträgt die Differenz θ₁ zwischen dem maximalen Winkel und dem minimalen Winkel in Bezug auf die optische Achse vorzugsweise höchstens 5 Grad, höchstens 4 Grad, höchstens 3 Grad, höchstens 2 Grad oder höchstens 1 Grad. Es gibt keine bestimmten Beschränkungen, falls der Hauptlichtstrahl konvergiert, die Differenz θ₂ zwischen dem maximalen Winkel und dem minimalen Winkel in Bezug auf die optische Achse beträgt jedoch bevorzugter höchstens 5 Grad, höchstens 4 Grad, höchstens 3 Grad, höchstens 2 Grad oder höchstens 1 Grad.
Das optische Element 120 bewirkt, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird und die Netzhaut 132 erreicht.
Gemäß der vorliegenden Technologie wird das optische Element 120 bei fester Positionsbeziehung mit dem Augapfel 130 verwendet. Wie in 1 dargestellt ist, kann das optische Element 120 beispielsweise vorzugsweise in Kontakt mit dem Augapfel 130 bereitgestellt werden und bei fester Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element 120 und der Pupille verwendet werden. Ferner kann das optische Element 120 eine gekrümmte Oberfläche aufweisen und können das Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche und das Drehzentrum des Augapfels 130 konzentrisch sein. Durch Fixieren der Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element 120 und der Pupille kann das von der Linse 113 gebrochene Videoanzeigelicht selbst dann in der Nähe der Pupille gesammelt werden, wenn sich der Augapfel 130 dreht, so dass sich die Position der Pupille ändert.
Gemäß der vorliegenden Technologie ist das optische Element 120 beispielsweise ein kontaktlinsenförmiges optisches Element und kann vorzugsweise ein kontaktlinsenförmiges holographisches optisches Element sein. Weil das optische Element 120 ein kontaktlinsenförmiges optisches Element ist, kann das Gesichtsfeld, in dem ein Videobild durch Videoanzeigelicht erkannt werden kann, beispielsweise auf 60 Grad oder mehr und bevorzugter auf 100 Grad oder mehr aufgeweitet werden. Ferner kann, weil das optische Element 120 kontaktlinsenförmig ist, ein Augenkasten (d. h. ein räumlicher Bereich um den Augapfel, in dem ein Videobild durch Videoanzeigelicht erkannt werden kann) leicht vergrößert werden.
Eine solche Schicht holographischer optischer Elemente kann durch eine auf dem technischen Gebiet bekannte Technik hergestellt werden oder durch eine auf dem technischen Gebiet bekannte Technik mit einer gewünschten optischen Eigenschaft versehen werden. Beispielsweise kann wie beim optischen Element 120 ein holographisches optisches Element verwendet werden, das so hergestellt ist, dass vom optischen Projektionssystem 110 projiziertes Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird, oder können eine oder zwei oder mehr als zwei der Schichten holographischer optischer Elemente innerhalb einer Schutzschicht mit einem Material gebildet werden, das im Allgemeinen für eine Kontaktlinse verwendet wird, und als optisches Element 120 verwendet werden. Alternativ ist es auch möglich, eine Photopolymerschicht an der Oberfläche einer im Handel erhältlichen Kontaktlinse oder innerhalb einer Schutzschicht mit einem Material, das im Allgemeinen für eine Kontaktlinse verwendet wird, zu bilden und in der Polymerschicht ein Hologramm zu erzeugen, so dass das vom optischen Projektionssystem 110 projizierte Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird, und als optisches Element 120 zu verwenden. Ferner kann ein im Allgemeinen als DOE bezeichnetes diffraktives optisches Element von einem Relieftyp als optisches Element 120 verwendet werden. Alternativ kann als optisches Element 120 auch ein geprägtes Hologramm verwendet werden, das erzeugt wird, indem durch ein Druckverfahren oder dergleichen eine ungleichmäßige Oberfläche auf einer im Handel erhältlichen Kontaktlinse oder innerhalb einer Schutzschicht, die ein Material aufweist, das im Allgemeinen für Kontaktlinsen verwendet wird, erzeugt wird, und Interferenzstreifen gebildet werden, so dass das vom optischen Projektionssystem 110 projizierte Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird. Das optische Element 120 kann die Funktion einer Kontaktlinse (beispielsweise eine Sichtschärfe-Korrekturfunktion) aufweisen, oder dies kann nicht der Fall sein.
Zweites Beispiel der ersten Ausführungsform (Videoprojektionssystem)
Gemäß einem anderen Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie weist das optische Projektionssystem einen Scann-Spiegel auf. Ein Beispiel des Videoprojektionssystems gemäß dem vorliegenden Implementationsaspekt wird mit Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben. Es sei bemerkt, dass, weil die vorstehende Beschreibung (2) ein optisches Element betrifft, nachstehend auf die Beschreibung von diesem verzichtet wird.
5 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Videoprojektionssystems 200 gemäß der vorliegenden Technologie.
Wie in 5 dargestellt ist, weist das Videoprojektionssystem 200 eine Videoprojektionsvorrichtung 201 und ein optisches Element 220 auf. Die Videoprojektionsvorrichtung 201 weist ein optisches Projektionssystem 210 auf, und das optische Projektionssystem 210 weist eine Lichtquelle 211, einen Scann-Spiegel 212 und eine Linse 213 auf.
Die Lichtquelle 211 emittiert einen Lichtstrahl zum Scann-Spiegel. Als Lichtquelle 211 kann beispielsweise eine LED oder eine LD verwendet werden. Die Lichtquelle 211 kann einen Einzellichtfluss ausgeben, beispielsweise rote, grüne und blaue Laserstrahlen.
Der Scann-Spiegel 212 kann einen von der Lichtquelle 211 emittierten Laserstrahl zweidimensional ablenken, um zu bewirken, dass der Laserstrahl das optische Element 220 erreicht. Als Scann-Spiegel 212 kann beispielsweise ein MEMS-Spiegel verwendet werden. Der Scann-Spiegel 212 kann die Richtung des Laserstrahls mit hoher Geschwindigkeit ändern, so dass das Videobild auf der Netzhaut 232 gebildet wird.
Die Emission von Videoanzeigelicht von der Lichtquelle 211 kann beispielsweise durch eine Steuereinheit (nicht dargestellt) gesteuert werden. Das heißt, dass die Videoprojektionsvorrichtung 201 eine Steuereinheit (nicht dargestellt) aufweisen kann, die dafür ausgelegt ist, die Emission des Videoanzeigelichts von der Lichtquelle 211 zu steuern. Ferner kann die Steuereinheit die Ansteuerung des Scann-Spiegels 212 steuern. Beispielsweise kann die Steuereinheit den Scann-Ablenkwinkel des Scann-Spiegels 212 ändern. Die Steuereinheit kann beispielsweise eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) und einen RAM aufweisen. Als CPU kann ein beliebiger Prozessor verwendet werden. Der RAM kann beispielsweise einen Cache-Speicher und einen Hauptspeicher umfassen und ein von der CPU verwendetes Programm zwischenspeichern. Die Videoprojektionsvorrichtung 201 kann ferner beispielsweise verschiedene für das Steuern eines Videoanzeigeelements verwendete Komponenten aufweisen, wie eine Platte, eine Kommunikationsvorrichtung und ein Laufwerk. Die Platte kann beispielsweise verschiedene Bilddaten und verschiedene Programme in der Art eines Programms zur Verwirklichung einer Emission von Videoanzeigelicht durch die Lichtquelle 211 speichern. Die Kommunikationsvorrichtung kann Bilddaten und/oder ein Programm zum Steuern des Videoanzeigeelements beispielsweise von einem Netz erhalten. Das Laufwerk kann ein Programm und/oder Bilddaten auslesen, die beispielsweise auf einem Aufzeichnungsmedium in der Art einer microSD-Speicherkarte und einer SD-Speicherkarte aufgezeichnet sind, und sie an den RAM ausgeben.
Die Linse 213 ist zwischen der Lichtquelle 211 und dem optischen Element 220 bereitgestellt. Wie in 5 dargestellt ist, wird das von der Lichtquelle 211 projizierte Videoanzeigelicht von der Linse 213 gebrochen und fällt auf das optische Element 220.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Hauptlichtstrahl des auf das optische Element 220 fallenden Videoanzeigelichts vorzugsweise eine solche Richtung haben, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt werden kann, nachdem es auf das optische Element 220 gefallen ist, und bevorzugter im Wesentlichen parallel zur optischen Achse sein. Das heißt, dass es bei der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt ist, dass der Hauptlichtstrahl des Videoanzeigelichts das optische Element 220 als telezentrischer Lichtstrahl erreicht. Das optische Projektionssystem 210 kann so ausgelegt werden, dass Videoanzeigelicht, dessen Hauptlichtstrahl im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ist, auf das optische Element 220 fällt.
Wie vorstehend mit Bezug auf 2 in (2) beschrieben, kann das Videoanzeigelicht selbst dann in der Nähe der Pupille gesammelt werden, wenn sich die Position des optischen Elements 220 und eines Augapfels 230 ändert, weil der Hauptlichtstrahl des Videoanzeigelichts im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ist. Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, weil das Videoanzeigelicht durch so genannte Maxwell-Sicht auf die Netzhaut 232 projiziert wird, die vorstehend in (2) beschriebene Wirkung der Maxwell-Sicht ähnlich hervorgerufen.
Auch kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnlich (2), wie vorstehend beschrieben, der Hauptlichtstrahl des Videoanzeigelichts unter der Bedingung divergieren oder konvergieren, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird.
Beispielsweise kann das von der Linse 213 gebrochene Videoanzeigelicht wie in 6 dargestellt divergieren oder wie in 7 dargestellt konvergieren. Wenn der Hauptlichtstrahl divergiert, beträgt die Differenz θ₃ zwischen dem maximalen Winkel und dem minimalen Winkel in Bezug auf die optische Achse vorzugsweise höchstens 5 Grad, höchstens 4 Grad, höchstens 3 Grad, höchstens 2 Grad oder höchstens 1 Grad. Es gibt keine bestimmten Beschränkungen, falls der Hauptlichtstrahl konvergiert, die Differenz θ₄ zwischen dem maximalen Winkel und dem minimalen Winkel in Bezug auf die optische Achse beträgt jedoch bevorzugter höchstens 5 Grad, höchstens 4 Grad, höchstens 3 Grad, höchstens 2 Grad oder höchstens 1 Grad.
Drittes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel der Videoprojektionsvorrichtung)
Eine Konfiguration Beispiel der Videoprojektionsvorrichtung wird mit Bezug auf die 8 bis 15 dargestellt. Beim nachstehend dargestellten Konfigurationsbeispiel können, weil sich in der vorderen Sichtlinie eines Benutzers kein optisches Projektionssystem befindet, Videoanzeigelicht zur Netzhaut geleitet werden, ohne das vordere Gesichtsfeld zu blockieren, und das Videoprojektionssystem als so genannter Durchsichttyp ausgebildet werden.
Wie in 8 dargestellt ist, kann eine Videoprojektionsvorrichtung 301 so ausgelegt werden, dass sie einen Hauptlichtstrahl von Videoanzeigelicht schräg zum Augapfel 330 projiziert. Es sei bemerkt, dass der Winkel, unter dem das Videoanzeigelicht projiziert wird, von Fachleuten geeignet in einen Bereich gelegt werden kann, in dem die Sichtlinienrichtung eines Benutzers nicht blockiert wird, sofern das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird. Beispielsweise kann die Videoprojektionsvorrichtung 301 auf einer Seite einer Fläche oder oberhalb der Augen (beispielsweise in der Nähe der Stirn) bereitgestellt werden. Durch diese Konfiguration kann ein Gesichtsfeld in der Nähe des bloßen Auges verwirklicht werden, weil sich vor dem Augapfel 330 keine optische Komponente befindet.
Wie in 9 dargestellt ist, kann die Videoprojektionsvorrichtung 301 einen Reflexionsspiegel 114 aufweisen. Die Videoprojektionsvorrichtung 301 kann so ausgelegt werden, dass sie bewirkt, dass von einem optischen Projektionssystem 310 emittiertes Videoanzeigelicht durch den Reflexionsspiegel 314 reflektiert und schräg zum Augapfel 330 projiziert wird. Weil sich bei dieser Konfiguration keine optische Komponente vor dem Augapfel 330 befindet, kann dadurch ein Gesichtsfeld in der Nähe des bloßen Auges verwirklicht werden und kann die Videoprojektionsvorrichtung 301 kompakter gemacht werden als in 8.
Wie in 10 dargestellt ist, kann die Videoprojektionsvorrichtung 301 eine Lichtleitplatte 315, ein erstes Hologramm 316a und ein zweites Hologramm 316b aufweisen. Die Videoprojektionsvorrichtung 301 kann so ausgelegt werden, dass sie einen Hauptlichtstrahl von Videoanzeigelicht aus der Vorwärtsrichtung der Pupille projiziert, indem sie bewirkt, dass vom optischen Projektionssystem 310 emittiertes Videoanzeigelicht durch das erste Hologramm 316a gebeugt wird, in der Lichtleitplatte 315 totalreflektiert wird und durch das zweite Hologramm 316b gebeugt wird. Die Lichtleitplatte 315 kann durch ein auf dem technischen Gebiet gebildetes Lichtleitplattenmaterial gebildet werden und beispielsweise aus Acrylharz (beispielsweise PMMA oder dergleichen), Cycloolefinharz (beispielsweise COP oder dergleichen) oder Polycarbonatharz gebildet werden. Ferner können das erste Hologramm 316a und das zweite Hologramm 316b beispielsweise ein holographisches optisches Element sein.
Es sei bemerkt, dass in 10 das erste Hologramm 316a und das zweite Hologramm 316b bei Betrachtung vom Augapfel 330 auf der Rückseite der Lichtleitplatte 315 bereitgestellt sind, dass jedoch das erste Hologramm 316a und das zweite Hologramm 316b auch auf der Vorderseite der Lichtleitplatte 315 bereitgestellt werden können.
Wie in 11 dargestellt ist, kann die Videoprojektionsvorrichtung 301 ein reflektierendes holographisches optisches Element 317 vor dem Augapfel 330 aufweisen. Die Videoprojektionsvorrichtung 301 kann so ausgelegt werden, dass sie bewirkt, dass vom optischen Projektionssystem 310 emittiertes Videoanzeigelicht vom reflektierenden holographischen optischen Element 317 reflektiert und auf den Augapfel 330 projiziert wird. Das reflektierende holographische optische Element 317 kann ein auf dem technischen Gebiet bekanntes Element sein.
Wie in den 12 und 13 dargestellt ist, kann eine Videoprojektionsvorrichtung 401 ein teilmultiplexierendes Element 414 aufweisen. Für das teilmultiplexierende Element 414 kann beispielsweise ein Halbspiegel verwendet werden. Das teilmultiplexierende Element 414 kann die Eigenschaft aufweisen, von einem optischen Projektionssystem 410 emittiertes Videoanzeigelicht zu reflektieren oder zu beugen, so dass es ein optisches Element 420 erreicht, und Licht von außen durchzulassen. Durch das teilmultiplexierende Element 414 kann bewirkt werden, dass das Videoanzeigelicht die Netzhaut 432 erreicht, ohne die Ansicht des Außenbereichs zu blockieren, wobei die Ansicht des Außenbereichs und des Videoanzeigelichts überlagert werden können.
Es sei bemerkt, dass das teilmultiplexierende Element 414 nicht auf den Fall beschränkt ist, in dem ein Anzeigeelement 411 in Form eines zweidimensionalen Arrays Videoanzeigelicht bildet, sondern ähnlich in einem Fall verwendet werden kann, in dem Videoanzeigelicht durch eine Lichtquelle 511 und einen Scann-Spiegel 512 gebildet wird, wie in den 14 und 15 dargestellt ist.
Viertes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel des optischen Elements)
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element verwendet werden, ohne die Oberfläche eines Augapfels zu berühren. Ein Beispiel eines Videoprojektionssystems gemäß dem vorliegenden Implementationsaspekt wird mit Bezug auf die 16 und 17 beschrieben.
Ein optisches Element 620 kann beispielsweise unter der Bedingung verwendet werden, dass der Abstand zwischen der Oberfläche des Augapfels 630 und der augapfelseitigen Oberfläche des optischen Elements 620 beispielsweise höchstens 20 mm, bevorzugt höchstens 18 mm, beträgt. Der Abstand kann beispielsweise wenigstens 12 mm, vorzugsweise wenigstens 14 mm, betragen, so dass die Wimpern des Benutzers nicht in Kontakt mit dem optischen Element gelangen, wenn dieses aufgesetzt wird.
Ferner kann das optische Element 620 eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, wie in 17 dargestellt ist. Es ist bevorzugt, dass das Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche und das Krümmungszentrum der Oberfläche des Augapfels 630 im Wesentlichen konzentrisch sind. Noch bevorzugter sind das Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche und das Drehzentrum des Augapfels 630 im Wesentlichen konzentrisch. Weil bei dieser Konfiguration das optische Element 620 Videoanzeigelicht selbst dann zur Pupille leiten kann, wenn sich der Augapfel 630 dreht, kann dabei das Gesichtsfeld aufgeweitet werden. Es sei bemerkt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche des optischen Elements 620 und das Krümmungszentrum der Oberfläche des Augapfels 630 eine gewisse Abweichung aufweisen können, sofern das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird. Eine solche Abweichung ist gemäß der vorliegenden Technologie auch in „im Wesentlichen konzentrisch“ enthalten. Beispielsweise schließt „im Wesentlichen konzentrisch“ sogar eine leichte Abweichung zwischen dem Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche des optischen Elements 620 und dem Krümmungszentrum der Oberfläche des Augapfels 630 infolge einer Herstellungstoleranz des optischen Elements 620 ein.
Der durch ein Beispiel eines Videoprojektionssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreichte Sichtwinkel wurde folgendermaßen getestet.
Wie in 18 dargestellt ist, wurden ein Anzeigeelement 611 in Form eines zweidimensionalen Arrays, eine erste Linse 612 (Brennweite 75 mm), eine zweite Linse 613 (Brennweite 75 mm) und ein optisches Element 620, die in einem Videoprojektionssystem 600-1 enthalten sind, vor dem Augapfel 630 bereitgestellt, so dass ein optisches 4f-System gebildet wurde. Das Videoprojektionssystem 600-1 wurde so ausgelegt, dass Videoanzeigelicht von der Lichtquelle 611 das optische Element 620 im Wesentlichen parallel zur optischen Achse erreicht. Das optische Element 620 wurde als reflektierendes holographisches optisches Element mit einer Zweischichtstruktur gebildet. Das reflektierende holographische optische Element mit der Zweischichtstruktur wurde so eingerichtet, dass ein holographisches optisches Element auf der Seite des Augapfels aus einer Vorwärtsrichtung des Augapfels 630 (d. h. 0 Grad in Bezug auf die optische Achse) in senkrechter Richtung (d. h. 0 Grad in Bezug auf die Einfallsrichtung) einfallendes Videoanzeigelicht reflektierte und ein holographisches optisches Element im Außenbereich das reflektierte Videoanzeigelicht mit einer NA von 0,78 in senkrechter Richtung (d. h. 0 Grad in Bezug auf die Einfallsrichtung) reflektierte. Mit einem solchen Videoprojektionssystem 600-1 kann ein Sichtwinkel von 102,5 Grad erhalten werden. Wie vorstehend beschrieben, kann durch das Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein breiter Sichtwinkel erhalten werden.
19 zeigt ein anderes Beispiel eines Videoprojektionssystems 600-2. Hinter der zweiten Linse 613 ist beim vorstehend beschriebenen Beispiel ein Halbspiegel 614 unter einem Winkel von 45 Grad in Bezug auf die erste Linse 612 und die zweite Linse 613 bereitgestellt und ist das optische Element 620 unter einem Winkel von 90 Grad in Bezug auf das Anzeigeelement 611 in Form eines zweidimensionalen Arrays bereitgestellt. Bei diesem Beispiel kann bei Verwendung des optischen Elements 620 mit einer ähnlichen Konfiguration wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel ein Sichtwinkel von 102,5 Grad erhalten werden, ohne das Gesichtsfeld in Vorwärtsrichtung zu blockieren. Wie vorstehend beschrieben, kann durch das Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein breiter Sichtwinkel erhalten werden.
20 zeigt ein anderes Beispiel eines Videoprojektionssystems 600-3. Das Anzeigeelement 611 in Form eines zweidimensionalen Arrays gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel wurde unter einem Winkel von 55 Grad in Bezug auf die erste Linse 612 und die zweite Linse 613 bereitgestellt, der Halbspiegel 614 wurde hinter der zweiten Linse 613 unter einem Winkel von 53 Grad in Bezug auf die erste Linse 612 und die zweite Linse 613 bereitgestellt, und das optische Element 620 wurde parallel zum Halbspiegel 614 (d. h. unter einem Winkel von 53 Grad in Bezug auf die erste Linse 612 und die zweite Linse 613) bereitgestellt. Bei diesem Beispiel kann bei Verwendung des optischen Elements 620 mit einer ähnlichen Konfiguration wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel ein Sichtwinkel von 102,5 Grad erhalten werden, ohne das Gesichtsfeld in Vorwärtsrichtung zu blockieren. Wie vorstehend beschrieben, kann durch das Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein breiter Sichtwinkel erhalten werden.
Bei einem in 21 dargestellten weiteren Beispiel wurden eine Lichtquelle 615, ein MEMS-Spiegel 616, eine Linse 617 und ein optisches Element 620, die in einem Videoprojektionssystem 600-4 enthalten sind, vor dem Augapfel 630 bereitgestellt. Das Videoprojektionssystem 600-4 wurde so ausgelegt, dass Videoanzeigelicht von der Lichtquelle 615 das optische Element 620 im Wesentlichen parallel zur optischen Achse erreicht. Bei diesem Beispiel kann bei Verwendung des optischen Elements 620 mit einer ähnlichen Konfiguration wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel ein Sichtwinkel von 102,5 Grad erhalten werden. Wie vorstehend beschrieben, kann durch das Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein breiter Sichtwinkel erhalten werden.
Bei einem in 22 dargestellten weiteren Beispiel wurden eine Lichtquelle 615, ein MEMS-Spiegel 616 und eine Linse 617, die in einem Videoprojektionssystem 600-5 enthalten sind, unter 60 Grad schräg gegenüber der Vorwärtsrichtung des Augapfels 630 bereitgestellt und wurde ein optisches Element 620 vor dem Augapfel 630 bereitgestellt. Das Videoprojektionssystem 600-5 wurde so ausgelegt, dass Videoanzeigelicht von der Lichtquelle 615 das optische Element 620 im Wesentlichen parallel zur optischen Achse erreicht. Das optische Element 620 wurde als reflektierendes holographisches optisches Element mit einer Zweischichtstruktur gebildet. Das reflektierende holographische optische Element mit der Zweischichtstruktur wurde so eingerichtet, dass ein holographisches optisches Element auf der Seite des Augapfels unter 60 Grad schräg in Bezug auf die Vorwärtsrichtung des Augapfels 630 einfallendes Videoanzeigelicht in senkrechter Richtung (d. h. 0 Grad in Bezug auf die Einfallsrichtung) reflektierte und ein holographisches optisches Element im Außenbereich das reflektierte Videoanzeigelicht mit einer NA von 0,78 in senkrechter Richtung (d. h. 0 Grad in Bezug auf die Einfallsrichtung) reflektierte. Durch ein solches Videoprojektionssystem 600-5 konnte ein Sichtwinkel von 102,5 Grad erhalten werden, ohne das Gesichtsfeld in Vorwärtsrichtung zu blockieren.
Herkömmlich war es schwierig, einen 100 Grad überschreitenden Sichtwinkel beim durchsichtigen Typ zu erhalten, die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es jedoch, einen 100 Grad überschreitenden Sichtwinkel zu erhalten.
Fünftes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel des optischen Elements)
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Element eine oder mehr Schichten optischer Elemente aufweisen. Ein Beispiel des optischen Elements gemäß dem vorliegenden Implementationsaspekt wird mit Bezug auf die 23 bis 27 beschrieben. Es sei bemerkt, dass in den 23 bis 27 mit durchgezogenen Linien eingezeichnete Lichtstrahlen einfallende und emittierte Lichtstrahlen sind und dass durch gepunktete Linien dargestellte Lichtstrahlen Licht nullter Ordnung sind.
Wie in 23 dargestellt ist, kann ein optisches Element 720 eine Schicht 721 holographischer optischer Elemente aufweisen. Diese Schicht 721 holographischer optischer Elemente kann auf das optische Element 720 fallendes Videoanzeigelicht beugen, um es in der Nähe der Pupille zu sammeln. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das optische Element 720 Schutzschichten 722a und 722b auf der Außenseite bzw. auf der Seite des Augapfels aufweisen.
Wie in 24 dargestellt ist, kann das optische Element 720 ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht 723 aufweisen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das optische Element 720 vom Außenbereich her betrachtet eine Lamination aufweisen, die nacheinander die Schicht 721 holographischer optischer Elemente und die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht 723 aufweist. Die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht 723 kann durch die Schicht 721 holographischer optischer Elemente hindurchgetretenes Licht 0-ter Ordnung reflektieren, so dass es sich in einer anderen Richtung als zum Augapfel hin ausbreitet. Gemäß dieser Konfiguration kann ein Videobild klar erkannt werden, weil veranlasst werden kann, dass das Videoanzeigelicht den Augapfel 730 erreicht, ohne durch das Licht 0-ter Ordnung beeinflusst zu werden.
Es sei bemerkt, dass die Schicht 721 holographischer optischer Elemente beispielsweise mit drei Hologrammen, die rotes, grünes und blaues Licht in einer Schicht beugen, gebildet werden kann oder mehrere Schichten aufweisen kann. Die mehreren Schichten können so ausgelegt werden, dass sie Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen. Durch die mehreren Schichten 721 holographischer optischer Elemente kann die Beugungseffizienz des Videoanzeigelichts verbessert werden.
Die 25(a) bis 25(c) zeigen ein Beispiel, bei dem die Schicht 721 holographischer optischer Elemente aus mehreren Schichten besteht. Beispielsweise kann, wie in 25(a) dargestellt ist, eine Schicht für jede Wellenlänge bereitgestellt werden, die in der Schicht 721 holographischer optischer Elemente zu beugen ist. Insbesondere können eine Schicht 721a, die rote Wellenlängen beugt, eine Schicht 721b, die grüne Wellenlängen beugt, und eine Schicht 721c, die blaue Wellenlängen beugt, in dieser Reihenfolge von der Außenseite laminiert sein. Alternativ können, wie in den 25(b) und 25(c) dargestellt ist, mehrere Hologramme, die Licht mehrerer Wellenlängen beugen, in einer in der Schicht 721 holographischer optischer Elemente enthaltenen Schicht gebildet werden. Insbesondere können, wie in 25(b) dargestellt ist, eine Schicht 721d, die rote und blaue Wellenlängen beugt, und eine Schicht 721e, die grüne Wellenlängen beugt, in dieser Reihenfolge von der Außenseite laminiert sein. Alternativ können, wie in 25(c) dargestellt ist, eine Schicht 721f, die grüne Wellenlängen beugt, und eine Schicht 721g, die rote und blaue Wellenlängen beugt, in dieser Reihenfolge von der Außenseite laminiert werden.
Wie in 26 dargestellt ist, kann das optische Element 720 eine erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente und eine zweite Schicht 725 holographischer optischer Elemente aufweisen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können beim optischen Element 720 die erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente und die zweite Schicht 725 holographischer optischer Elemente in dieser Reihenfolge von der Außenseite laminiert sein. Die erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente kann auf das optische Element 720 einfallendes Videoanzeigelicht durchlassen, die zweite Schicht 725 holographischer optischer Elemente kann das durchgelassene Videoanzeigelicht reflektieren, und die erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente kann das in der Nähe der Pupille zu sammelnde reflektierte Videoanzeigelicht beugen. Überdies kann das optische Element 720 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Schutzschichten 722a und 722b auf der Außenseite bzw. der Augapfelseite aufweisen.
Wie in 27 dargestellt ist, kann das optische Element 720 ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht 726 aufweisen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können beim optischen Element 720 die erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente, die zweite Schicht 725 holographischer optischer Elemente und die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht 726 in dieser Reihenfolge von der Außenseite laminiert sein. Die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht 726 kann Licht 0-ter Ordnung, das durch die erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente und die zweite Schicht 725 holographischer optischer Elemente hindurchgetreten ist, reflektieren, so dass es sich in einer vom Augapfel verschiedenen Richtung ausbreitet. Gemäß dieser Konfiguration kann ein Videobild klar erkannt werden, weil veranlasst werden kann, dass das Videoanzeigelicht den Augapfel 730 erreicht, ohne durch das Licht 0-ter Ordnung beeinflusst zu werden.
Es sei bemerkt, dass ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Schicht 721 holographischer optischer Elemente die erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente und/oder die zweite Schicht 725 holographischer optischer Elemente beispielsweise mit drei Hologrammen gebildet werden können, die rotes, grünes und blaues Licht in einer Schicht beugen, oder mehrere Schichten aufweisen können. Die mehreren Schichten können so ausgelegt werden, dass sie Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen. Indem die erste Schicht 724 holographischer optischer Elemente und/oder die zweite Schicht 725 holographischer optischer Elemente aus mehreren Schichten gebildet werden, kann die Beugungseffizienz für Videoanzeigelicht verbessert werden.
Sechstes Beispiel der ersten Ausführungsform (Konfigurationsbeispiel der Videoprojektionsvorrichtung)
Gemäß einem Implementationsaspekt der vorliegenden Technologie kann das optische Projektionssystem ein Lichtdiskriminierungselement aufweisen. Ein Beispiel des optischen Elements gemäß dem vorliegenden Implementationsaspekt wird mit Bezug auf die 28 bis 32 beschrieben.
28 zeigt Eigenschaften der Beugungseffizienz eines holographischen optischen Elements, das so gebildet ist, dass in einem Fall, in dem eine Lampe mit einem breiten Wellenlängenband als Lichtquelle verwendet wird und das optische Element zwei Schichten optischer Elemente aufweist, Licht, das unter 0 Grad in Bezug auf die optische Achse auf die erste Schicht auf der Augapfelseite einfällt, reflektiert wird und in Ursprungsrichtung gebeugt wird, falls Licht aller Wellenlängen auf das optische Element trifft. 29 zeigt einen Teil einer Komponente eines gebeugten Lichtstrahls von in Ursprungsrichtung reflektiertem und gebeugtem Licht, das durch die zweite Schicht auf der Außenseite in der Nähe der Pupille zu sammeln ist, sowie Eigenschaften der Beugungseffizienz eines holographischen optischen Elements, das dafür eingerichtet ist, hier in eine 45-Grad-Richtung zu reflektieren und zu beugen. Es sei bemerkt, dass die Entwurfswellenlängen der im optischen Element enthaltenen Hologramme 460 nm, 532 nm und 660 nm sind.
Ein Bereich a in 28 zeigt eine Wellenlängenkomponente unter 0 Grad in Bezug auf die optische Achse auf die erste Schicht auf der Augapfelseite des optischen Elements einfallenden Lichts. Ein Bereich a in 29 zeigt eine Wellenlängenkomponente unter 0 Grad in Bezug auf die optische Achse auf die zweite Schicht auf der Außenseite des optischen Elements einfallenden Lichts. Wenn die Wellenlängenkomponente im Bereich a reflektiert und gebeugt wird, wird sie in der Nähe der Pupille gesammelt. Daher ist eine durch das optische Element zu beugende Wellenlänge die Wellenlängenkomponente im Bereich a.
Allerdings wird in einem Fall, in dem die Lichtquelle ein breites Wellenlängenband aufweist, wie es bei einer Lampe der Fall ist, wie in den 28 und 29 gezeigt ist, auch eine nicht im Bereich a liegende Wellenlängenkomponente in der ersten Schicht und der zweiten Schicht des optischen Elements gebeugt. Wenn die nicht im Bereich a liegende Wellenlängenkomponente durch das optische Element gebeugt wird, erreicht vom gewünschten Licht verschiedenes Licht die Netzhaut, so dass ein gewünschtes Bild nicht erhalten werden kann.
Daher wird, wie in 30 dargestellt ist, ein Lichtdiskriminierungselement 819 bereitgestellt. Das Lichtdiskriminierungselement 819 beugt nur eine durch das optische Element 820 zu beugende Wellenlängenkomponente und lässt andere Wellenlängenkomponenten durch. 31 zeigt Eigenschaften der Beugungseffizienz eines holographischen optischen Elements, das dafür eingerichtet ist, aus einer Richtung von 45 Grad im Lichtdiskriminierungselement einfallendes Licht in Vorwärtsrichtung (0-Grad-Richtung) des Augapfels zu reflektieren und zu beugen. Das heißt, dass beim Lichtdiskriminierungselement 819 andere unnötige Wellenlängenkomponenten abgesondert und entfernt werden können, weil nur eine Wellenlänge des Bereichs a in 31 des von der Lichtquelle emittierten Videoanzeigelichts in Augapfelrichtung reflektiert und gebeugt wird.
Indem nur die gewünschte Wellenkomponente mit dem in 32 dargestellten Lichtdiskriminierungselement 819 abgesondert wird, erreicht unerwünschtes Licht kaum die Netzhaut.
Zweite Ausführungsform (Videoprojektionsvorrichtung)
Die vorliegende Technologie sieht auch eine im Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Technologie enthaltene Videoprojektionsvorrichtung vor. Die Videoprojektionsvorrichtung weist ein optisches Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel auf. Die Videoprojektionsvorrichtung wird in Kombination mit einem optischen Element verwendet, das dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht, wobei die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel bei Verwendung der Kombination fest ist.
Die Videoprojektionsvorrichtung ist die in 1. beschriebene Videoprojektionsvorrichtung. Das vorstehend Beschriebene und alle für die Videoprojektionsvorrichtung beschriebenen Einzelheiten gelten auch für die Videoprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Daher wird auf eine Beschreibung der Videoprojektionsvorrichtung verzichtet.
Durch die Verwendung der Videoprojektionsvorrichtung in Kombination mit dem in 1. beschriebenen optischen Element können die vorstehend erwähnten Wirkungen erhalten werden.
Dritte Ausführungsform (diffraktives optisches Videoanzeigelichtelement)
Die vorliegende Technologie sieht auch ein diffraktives optisches Videoanzeigelichtelement vor, das in einem Videoprojektionssystem gemäß der vorliegenden Technologie enthalten ist. Das diffraktive optische Videoanzeigelichtelement wird in Kombination mit einer Videoprojektionsvorrichtung verwendet, die mit einem optischen Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel versehen ist. Bei der Verwendung der Kombination ist die Positionsbeziehung mit dem Augapfel fest und wird das Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt und erreicht dann die Netzhaut.
Das diffraktive optische Videoanzeigelichtelement ist das vorstehend in 1. beschriebene optische Element, und alle für das optische Element beschriebenen Einzelheiten gelten auch für das diffraktive optische Videoanzeigelichtelement gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Daher wird auf eine Beschreibung des optischen Elements verzichtet.
Durch die Verwendung des diffraktiven optischen Videoanzeigelichtelements in Kombination mit der vorstehend in 1. beschriebenen Videoprojektionsvorrichtung kann die vorstehend beschriebene Wirkung erhalten werden.
Vierte Ausführungsform (Videoprojektionsverfahren)
Die vorliegende Technologie sieht ein Videoprojektionsverfahren vor, welches Folgendes aufweist: einen Projektionsschritt, bei dem Videoanzeigelicht von einer Videoprojektionsvorrichtung auf einen Augapfel projiziert wird, und einen Lichtsammelschritt, bei dem bewirkt wird, dass im Projektionsschritt projiziertes Videoanzeigelicht mit einem optischen Element in der Nähe der Pupille gesammelt wird und dann die Netzhaut erreicht. Beim Videoprojektionsverfahren werden der Projektionsschritt und der Lichtsammelschritt bei fester Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel ausgeführt.
Beim Projektionsschritt projiziert die Videoprojektionsvorrichtung Videoanzeigelicht auf den Augapfel. Die im Projektionsschritt verwendete Videoprojektionsvorrichtung ist die vorstehend in 1. beschriebene Videoprojektionsvorrichtung. Ein Hauptlichtstrahl des Videoanzeigelichts kann im Wesentlichen parallel zur optischen Achse verlaufen.
Als nächstes bewirkt das optische Element im Lichtsammelschritt, dass das im Projektionsschritt projizierte Videoanzeigelicht in der Nähe der Pupille gesammelt wird und dann die Netzhaut erreicht. Das im Lichtsammelschritt verwendete optische Element ist das vorstehend in 1. beschriebene optische Element. Das optische Element kann in Kontakt mit der Oberfläche des Augapfels oder ohne Kontakt damit verwendet werden.
Das Videoprojektionsverfahren gemäß der vorliegenden Technologie erzeugt die vorstehend in 1. beschriebene Wirkung.
Modifiziertes Beispiel (Videoprojektionssystem)
Bei einem Videoprojektionssystem gemäß einem modifizierten Beispiel der vorliegenden Technologie kann ein optisches Element eine Schicht holographischer optischer Elemente aufweisen und beugt die Schicht holographischer optischer Elemente das auf das optische Element fallende Videoanzeigelicht, so dass es auf der Vorderseite oder der Rückseite der Pupille gesammelt wird.
Das Videoprojektionssystem gemäß dem modifizierten Beispiel der vorliegenden Technologie kann ferner Folgendes aufweisen: eine Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, die Position eines Augapfels in Bezug auf das optische Element zu erkennen, und eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, eine Lichtstrahlgruppe, welche die Netzhaut erreicht, auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses der Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung zu spezifizieren und ein optisches Projektionssystem zu steuern, um das Videoanzeigelicht mit der Lichtstrahlgruppe zu bilden.
Beim Videoprojektionssystem gemäß diesem modifizierten Beispiel kann Videoanzeigelicht zuverlässig visuell erkannt werden, ohne dass ein mechanischer Mechanismus in der Art eines Augenverfolgungsmechanismus zur Verfügung stände, d. h. während die Größe des Gesamtsystems und der Stromverbrauch verringert werden.
Nachstehend werden Videoprojektionssysteme der modifizierten Beispiele (modifizierte Beispiele 1 und 2) der vorliegenden Technologie spezifisch beschrieben.
<Videoprojektionssystem gemäß dem modifizierten Beispiel 1>
Die 33 bis 35 zeigen ein Videoprojektionssystem 800 gemäß dem modifizierten Beispiel 1 der vorliegenden Technologie.
Wie in 33 dargestellt ist, weist das Videoprojektionssystem 800 Folgendes auf: eine Lichtquelle (nicht dargestellt), ein optisches Projektionssystem 810, das dafür ausgelegt ist, Licht von der Lichtquelle zu projizieren, und ein optisches Element 820 mit einer Form einer im Wesentlichen flachen Platte zur Beugung des vom optischen Projektionssystem 810 projizierten Lichts zum Augapfel 830.
Das optische Projektionssystem 810 kann ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays oder einen Scann-Spiegel aufweisen.
Das optische Element 820 ist nicht kontaktlinsenförmig, es ist jedoch auch möglich, dass es den Augapfel nicht berührt.
Eine Schicht holographischer optischer Elemente des optischen Elements 820 kann ein diffraktives optisches Element von einem Volumenphasentyp aus einem Photopolymer sein, oder sie kann ein im Allgemeinen als DOE bezeichnetes diffraktives optisches Element eines Oberflächenrelieftyps sein.
Das optische Element 820 beugt von der Lichtquelle (nicht dargestellt) emittiertes und vom optischen Projektionssystem 810 projiziertes Licht, so dass es auf der Rückseite (der Seite der Netzhaut 832) der Pupille 48 gesammelt wird.
Das heißt, dass beim Videoprojektionssystem 800 die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element 820 und dem Augapfel 830 so festgelegt wird, dass das vom optischen Projektionssystem 810 projizierte und vom optischen Element 820 gebeugte Licht auf der Rückseite der Pupille 840 (der Seite der Netzhaut 832) gesammelt wird.
Beim Beispiel aus 33 steht der Augapfel 830 dem optischen Element 820 gegenüber. Genauer gesagt befinden sich das Zentrum der Pupille 840 und das Zentrum des Augapfels 830 auf einer Geraden 880 (in 33 durch eine strichpunktierte Linie angegeben), die durch das Zentrum des optischen Elements 820 und orthogonal zu diesem verläuft.
In diesem Fall werden unter allen vom optischen Projektionssystem 810 projizierten Lichtstrahlen Randlichtstrahlen (in 33 durch gestrichelte Linien dargestellt) durch den Randteil der Pupille 840 blockiert, während zentrale Lichtstrahlen (in 33 durch durchgezogene Linien dargestellt) durch die Pupille 840 hindurchtreten und die Netzhaut 832 erreichen. Das heißt, dass unter allen vorstehend beschriebenen Lichtstrahlen Lichtstrahlen in einem bestimmten Bereich die Netzhaut 832 erreichen.
Beim Beispiel aus 34 ist der Augapfel 830 orthogonal zur Geraden 880 in Bezug auf diese (durch eine strichpunktierte Linie in 34 angegeben) gegenüber einer dem optischen Element 820 gegenüberliegenden Position (in 33 dargestellt) verschoben. In diesem Fall werden unter allen vom optischen Projektionssystem 810 projizierten Lichtstrahlen Lichtstrahlen auf einer Seite (in 34 durch gestrichelte Linien dargestellt) durch den Randteil der Pupille 840 blockiert, während Lichtstrahlen auf der anderen Seite (in 34 durch durchgezogene Linien dargestellt) durch die Pupille 840 hindurchtreten und die Netzhaut 832 erreichen. Das heißt, dass unter allen vorstehend beschriebenen Lichtstrahlen Lichtstrahlen in einem bestimmten Bereich die Netzhaut 832 erreichen.
Beim Beispiel aus 35 wird der Augapfel 830 gegenüber einer dem optischen Element 820 gegenüberstehenden Position (einer in 33 dargestellten Position) gedreht, so dass ein Winkel in Bezug auf die Gerade 880 gebildet wird. In diesem Fall werden unter allen vom optischen Projektionssystem 810 projizierten Lichtstrahlen Lichtstrahlen auf einer Seite (in 35 durch gestrichelte Linien dargestellt) durch den Randteil der Pupille 840 blockiert, während Lichtstrahlen auf der anderen Seite (in 35 durch durchgezogene Linien dargestellt) durch die Pupille 840 hindurchtreten und die Netzhaut 832 erreichen. Das heißt, dass unter allen vorstehend beschriebenen Lichtstrahlen Lichtstrahlen in einem bestimmten Bereich die Netzhaut 832 erreichen.
<Videoprojektionssystem gemäß dem modifizierten Beispiel 2>
Die 36 bis 38 zeigen ein Videoprojektionssystem 900 gemäß dem modifizierten Beispiel 2 der vorliegenden Technologie.
Wie in 36 dargestellt ist, weist das Videoprojektionssystem 900 Folgendes auf: eine Lichtquelle (nicht dargestellt), ein optisches Projektionssystem 910, das dafür ausgelegt ist, Licht von der Lichtquelle zu projizieren, und ein optisches Element 920 mit einer Form einer im Wesentlichen flachen Platte zur Beugung des vom optischen Projektionssystem 910 projizierten Lichts zum Augapfel 930.
Das optische Projektionssystem 910 kann ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays oder einen Scann-Spiegel aufweisen.
Das optische Element 920 ist kein kontaktlinsenförmiges Element sondern berührt den Augapfel nicht.
Eine Schicht holographischer optischer Elemente des optischen Elements 920 kann ein diffraktives optisches Element von einem Volumenphasentyp aus einem Photopolymer sein, oder sie kann ein im Allgemeinen als DOE bezeichnetes diffraktives optisches Element eines Oberflächenrelieftyps sein.
Das optische Element 920 beugt von der Lichtquelle (nicht dargestellt) emittiertes und vom optischen Projektionssystem 910 projiziertes Licht, um es auf der Vorderseite der Pupille 940 (der Hornhautseite, d. h. der zur Netzhaut entgegengesetzten Seite) zu sammeln.
Das heißt, dass beim Videoprojektionssystem 900 die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element 920 und dem Augapfel 930 so festgelegt wird, dass das vom optischen Projektionssystem 910 projizierte und vom optischen Element 920 gebeugte Licht auf der Vorderseite (der Hornhautseite) der Pupille 940 gesammelt wird.
Beim Beispiel aus 36 steht der Augapfel 930 dem optischen Element 920 gegenüber. Insbesondere befinden sich das Zentrum der Pupille 940 und das Zentrum des Augapfels 930 auf einer Geraden 980 (in 36 durch eine strichpunktierte Linie angegeben), die durch das Zentrum des optischen Elements 920 und orthogonal zu diesem verläuft.
In diesem Fall werden unter allen vom optischen Projektionssystem 910 projizierten Lichtstrahlen Randlichtstrahlen (in 36 durch gestrichelte Linien dargestellt) durch den Randteil der Pupille 940 blockiert, während zentrale Lichtstrahlen (in 36 durch durchgezogene Linien dargestellt) durch die Pupille 940 hindurchtreten und die Netzhaut 932 erreichen. Das heißt, dass unter allen vorstehend beschriebenen Lichtstrahlen Lichtstrahlen in einem bestimmten Bereich die Netzhaut 932 erreichen.
Beim Beispiel aus 37 ist der Augapfel 930 orthogonal zur Geraden 980 in Bezug auf diese (durch eine strichpunktierte Linie in 37 angegeben) gegenüber einer dem optischen Element 920 gegenüberliegenden Position (in 36 dargestellt) verschoben. In diesem Fall werden unter allen vom optischen Projektionssystem 910 projizierten Lichtstrahlen Lichtstrahlen auf einer Seite (in 37 durch gestrichelte Linien dargestellt) durch den Randteil der Pupille 940 blockiert, während Lichtstrahlen auf der anderen Seite (in 37 durch durchgezogene Linien dargestellt) durch die Pupille 940 hindurchtreten und die Netzhaut erreichen. Das heißt, dass unter allen vorstehend beschriebenen Lichtstrahlen Lichtstrahlen in einem bestimmten Bereich die Netzhaut 932 erreichen.
Beim Beispiel aus 38 wird der Augapfel 930 gegenüber einer dem optischen Element 920 gegenüberstehenden Position (einer in 36 dargestellten Position) gedreht, so dass ein Winkel in Bezug auf die Gerade 980 gebildet wird. In diesem Fall werden unter allen vom optischen Projektionssystem 910 projizierten Lichtstrahlen Lichtstrahlen auf einer Seite (in 38 durch gestrichelte Linien dargestellt) durch den Randteil der Pupille 940 blockiert, während Lichtstrahlen auf der anderen Seite (in 38 durch durchgezogene Linien dargestellt) durch die Pupille 940 hindurchtreten und die Netzhaut erreichen. Das heißt, dass unter allen vorstehend beschriebenen Lichtstrahlen Lichtstrahlen in einem bestimmten Bereich die Netzhaut 932 erreichen.
Bei den Videoprojektionssystemen 800 und 900 der vorstehend beschriebenen modifizierten Beispiele 1 und 2 wird vom optischen Element gebeugtes Licht auf der Rückseite oder der Vorderseite der Pupille gesammelt. Daher kann unabhängig von der Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel zuverlässig bewirkt werden, dass ein bestimmter Bereich von Lichtstrahlen unter allen vom optischen Projektionssystem projizierten Lichtstrahlen die Netzhaut erreicht.
Andererseits wird in einem Fall, in dem das optische Element vom optischen Projektionssystem projiziertes Licht zur Sammlung auf der Pupille beugt, der größte Teil der vom optischen Element gebeugten Lichtstrahlen abhängig von der Position des Augapfels in Bezug auf das optische Element auf einem Randteil der Pupille gesammelt und blockiert, was dazu führen kann, dass fast kein Licht die Netzhaut erreicht.
Wie in 39(a) bzw. 39(b) dargestellt ist, weisen die Videoprojektionssysteme 800 und 900 ferner Folgendes auf: eine Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung (eine Augenerfassungsvorrichtung), die dafür ausgelegt ist, die Position des Augapfels in Bezug auf ein optisches Element zu erkennen, und eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, eine Lichtstrahlgruppe, welche die Netzhaut erreicht, auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses der Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung zu spezifizieren und das optische Projektionssystem zu steuern, um das Videoanzeigelicht mit der Lichtstrahlgruppe zu bilden.
Die Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung erkennt die Position des Augapfels in Bezug auf das optische Element durch das vorstehend beschriebene Verfahren. Die Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung kann integral mit dem optischen Element bereitgestellt werden.
Die Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung kann als Position des Augapfels in Bezug auf das optische Element beispielsweise eine Verschiebung des Augapfels gegenüber der in den 33 bis 35 dargestellten Geraden 880 und der in den 36 bis 38 dargestellten Geraden 980 (einschließlich einer Verschiebung in einer zur Geraden 880 oder zur Geraden 980 orthogonalen Richtung und einer Verschiebung in Drehrichtung um diese Richtung) erkennen.
Die Steuereinheit spezifiziert eine die Netzhaut erreichende Lichtstrahlgruppe entsprechend einem Erkennungsergebnis der Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung, d. h. der Position des Augapfels in Bezug auf das optische Element, und steuert ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays oder einen Scann-Spiegel des optischen Projektionssystems zur Bildung des Videoanzeigelichts mit der Lichtstrahlgruppe (siehe 39(a) und 39(b). Es sei bemerkt, dass durch Spezifizieren einer die Netzhaut nicht erreichenden Lichtstrahlgruppe unter allen vom optischen Projektionssystem projizierten Lichtstrahlen auch im Wesentlichen eine die Netzhaut erreichende Lichtstrahlgruppe spezifiziert werden kann.
Es sei bemerkt, dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.

[1] Videoprojektionssystem, welches Folgendes aufweist:
- eine Videoprojektionsvorrichtung, die mit einem optischen Projektionssystem versehen ist, das dafür ausgelegt ist, Videoanzeigelicht auf einen Augapfel zu projizieren, und
- ein optisches Element, um zu bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht, wobei
- das Videoprojektionssystem bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel verwendet wird.
[2] Videoprojektionssystem nach [1], wobei ein Hauptlichtstrahl des auf das optische Element fallenden Videoanzeigelichts im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse verläuft.
[3] Videoprojektionssystem nach [1] oder [2], wobei das optische Element in Kontakt mit der Oberfläche des Augapfels verwendet wird.
[4] Videoprojektionssystem nach [3], wobei das Videoprojektionssystem bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und einer Pupille verwendet wird.
[5] Videoprojektionssystem nach [1] oder [2], wobei das optische Element verwendet wird, ohne die Oberfläche des Augapfels zu berühren.
[6] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [5], wobei das optische Element eine gekrümmte Oberfläche aufweist und das Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche und das Krümmungszentrum der Oberfläche des Augapfels im Wesentlichen konzentrisch sind.
[7] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [6], wobei das optische Element ein holographisches optisches Element ist.
[8] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [7], wobei das optische Projektionssystem ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays aufweist und das Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays das Videoanzeigelicht bildet.
[9] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [7], wobei das optische Projektionssystem einen Scann-Spiegel aufweist und der Scann-Spiegel das Videoanzeigelicht bildet.
[10] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [9], wobei das optische Projektionssystem ein teilmultiplexierendes Element aufweist und das teilmultiplexierende Element das Videoanzeigelicht reflektiert oder beugt, so dass es das optische Element erreicht.
[11] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [10], wobei das optische Element eine Schicht holographischer optischer Elemente aufweist und die Schicht holographischer optischer Elemente das auf das optische Element fallende Videoanzeigelicht beugt, um es in der Nähe einer Pupille zu sammeln.
[12] Videoprojektionssystem nach [11], wobei das optische Element ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht aufweist, das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der Schicht holographischer optischer Elemente und der Licht 0-ter Ordnung reflektierenden Schicht aufweist und die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht das Licht 0-ter Ordnung, das durch die Schicht holographischer optischer Elemente hindurchgetreten ist, reflektiert, so dass es sich in einer vom Augapfel verschiedenen Richtung ausbreitet.
[13] Videoprojektionssystem nach [11] oder [12], wobei die Schicht holographischer optischer Elemente mehrere Schichten aufweist und die mehreren Schichten Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen.
[14] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [10], wobei das optische Element eine erste Schicht holographischer optischer Elemente und eine zweite Schicht optischer Elemente aufweist, das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der ersten Schicht holographischer optischer Elemente und der zweiten Schicht holographischer optischer Elemente aufweist, die erste Schicht holographischer optischer Elemente das Videoanzeigelicht durchlässt, die zweite Schicht holographischer optischer Elemente das durchgelassene Videoanzeigelicht reflektiert und die erste Schicht holographischer optischer Elemente das reflektierte Videoanzeigelicht beugt, so dass es in der Nähe einer Pupille gesammelt wird.
[15] Videoprojektionssystem nach [14], wobei das optische Element ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht aufweist, das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der ersten Schicht holographischer optischer Elemente, der zweiten Schicht holographischer optischer Elemente und der Licht 0-ter Ordnung reflektierenden Schicht aufweist und die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht Licht 0-ter Ordnung, das durch die erste und die zweite Schicht holographischer optischer Elemente hindurchgetreten ist, reflektiert, so dass es sich in einer vom Augapfel verschiedenen Richtung ausbreitet.
[16] Videoprojektionssystem nach [14] oder [15], wobei die erste und/oder die zweite Schicht holographischer optischer Elemente mehrere Schichten aufweist und die mehreren Schichten Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen.
[17] Videoprojektionssystem nach einem von [1] bis [16], wobei das optische Projektionssystem ein Lichtdiskriminierungselement aufweist und das Lichtdiskriminierungselement eine unnötige Wellenlängenkomponente aus dem Videoanzeigelicht aussondert und entfernt.
[18] Videoprojektionssystem nach [1] bis [17], wobei das optische Element eine Schicht holographischer optischer Elemente aufweist und die Schicht holographischer optischer Elemente das auf das optische Element fallende Videoanzeigelicht beugt, so dass es auf der Vorderseite oder der Rückseite einer Pupille gesammelt wird.
[19] Videoprojektionssystem nach [18], welches ferner Folgendes aufweist:
- eine Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung zur Erkennung der Position des Augapfels in Bezug auf das optische Element und
- eine Steuereinheit zur Spezifikation einer die Netzhaut erreichenden Lichtstrahlgruppe auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses der Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung und zum Steuern des optischen Projektionssystems, um das Videoanzeigelicht mit der Lichtstrahlgruppe zu bilden.
[20] Videoprojektionsvorrichtung, welche Folgendes aufweist:
- ein optisches Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel, wobei
- die Videoprojektionsvorrichtung in Kombination mit einem optischen Element verwendet wird, das dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht, wobei die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel bei Verwendung der Kombination fest ist.
[21] Diffraktives optisches Videoanzeigelichtelement, das in Kombination mit einer Videoprojektionsvorrichtung verwendet wird, die mit einem optischen Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel versehen ist, wobei die Positionsbeziehung mit dem Augapfel bei Verwendung der Kombination fest ist, und das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und die Netzhaut erreicht.
[22] Videoprojektionsverfahren, welches Folgendes aufweist:
- einen Projektionsschritt, bei dem Videoanzeigelicht von einer Videoprojektionsvorrichtung auf einen Augapfel projiziert wird, und
- einen Lichtsammelschritt, bei dem bewirkt wird, dass im Projektionsschritt projiziertes Videoanzeigelicht mit einem optischen Element in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann die Netzhaut erreicht, wobei
- der Projektionsschritt und der Lichtsammelschritt bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel ausgeführt werden.

Bezugszeichenliste

100, 200: Videoprojektionssystem
101, 201: Videoprojektionsvorrichtung
110, 210: optisches Projektionssystem
111: Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays
211: Lichtquelle
212: Scann-Spiegel
112, 113, 213: Linse
120, 220: Optisches Element
130, 230: Augapfel
131, 231: Kristalllinse
132, 232: Netzhaut

Claims

Videoprojektionssystem, welches Folgendes aufweist: eine Videoprojektionsvorrichtung, die mit einem optischen Projektionssystem versehen ist, das dafür ausgelegt ist, Videoanzeigelicht auf einen Augapfel zu projizieren, und ein optisches Element, um zu bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht, wobei das Videoprojektionssystem bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel verwendet wird.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei ein Hauptlichtstrahl des auf das optische Element fallenden Videoanzeigelichts im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse verläuft.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Element in Kontakt mit der Oberfläche des Augapfels verwendet wird.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 3, wobei das Videoprojektionssystem bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und einer Pupille verwendet wird.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Element verwendet wird, ohne die Oberfläche des Augapfels zu berühren.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Element eine gekrümmte Oberfläche aufweist und das Krümmungszentrum der gekrümmten Oberfläche und das Krümmungszentrum der Oberfläche des Augapfels im Wesentlichen konzentrisch sind.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Element ein holographisches optisches Element ist.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Projektionssystem ein Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays aufweist und das Anzeigeelement in Form eines zweidimensionalen Arrays das Videoanzeigelicht bildet.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Projektionssystem einen Scann-Spiegel aufweist und der Scann-Spiegel das Videoanzeigelicht bildet.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Projektionssystem ein teilmultiplexierendes Element aufweist und das teilmultiplexierende Element das Videoanzeigelicht reflektiert oder beugt, so dass es das optische Element erreicht.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Element eine Schicht holographischer optischer Elemente aufweist und die Schicht holographischer optischer Elemente das auf das optische Element fallende Videoanzeigelicht beugt, um es in der Nähe einer Pupille zu sammeln.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 11, wobei das optische Element ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht aufweist, das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der Schicht holographischer optischer Elemente und der Licht 0-ter Ordnung reflektierenden Schicht aufweist und die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht das Licht 0-ter Ordnung, das durch die Schicht holographischer optischer Elemente hindurchgetreten ist, reflektiert, so dass es sich in einer vom Augapfel verschiedenen Richtung ausbreitet.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 11, wobei die Schicht holographischer optischer Elemente mehrere Schichten aufweist und die mehreren Schichten Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Element eine erste Schicht holographischer optischer Elemente und eine zweite Schicht holographischer optischer Elemente aufweist, das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der ersten Schicht holographischer optischer Elemente und der zweiten Schicht holographischer optischer Elemente aufweist, die erste Schicht holographischer optischer Elemente das Videoanzeigelicht durchlässt, die zweite Schicht holographischer optischer Elemente das durchgelassene Videoanzeigelicht reflektiert und die erste Schicht holographischer optischer Elemente das reflektierte Videoanzeigelicht beugt, so dass es in der Nähe einer Pupille gesammelt wird.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 14, wobei das optische Element ferner eine Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht aufweist, das optische Element von der Außenseite eine Lamination in der Reihenfolge der ersten Schicht holographischer optischer Elemente, der zweiten Schicht holographischer optischer Elemente und der Licht 0-ter Ordnung reflektierenden Schicht aufweist und die Licht 0-ter Ordnung reflektierende Schicht Licht 0-ter Ordnung, das durch die erste und die zweite Schicht holographischer optischer Elemente hindurchgetreten ist, reflektiert, so dass es sich in einer vom Augapfel verschiedenen Richtung ausbreitet.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 14, wobei die erste und/oder die zweite Schicht holographischer optischer Elemente mehrere Schichten aufweist und die mehreren Schichten Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen beugen.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Projektionssystem ein Lichtdiskriminierungselement aufweist und das Lichtdiskriminierungselement eine unnötige Wellenlängenkomponente aus dem Videoanzeigelicht aussondert und entfernt.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Element eine Schicht holographischer optischer Elemente aufweist und die Schicht holographischer optischer Elemente das auf das optische Element fallende Videoanzeigelicht beugt, so dass es auf der Vorderseite oder der Rückseite einer Pupille gesammelt wird.
Videoprojektionssystem nach Anspruch 18, welches ferner Folgendes aufweist: eine Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung zur Erkennung der Position des Augapfels in Bezug auf das optische Element und eine Steuereinheit zur Spezifikation einer die Netzhaut erreichenden Lichtstrahlgruppe auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses der Augapfelpositions-Erkennungsvorrichtung, wobei die Steuereinheit das optische Projektionssystem steuern soll, um das Videoanzeigelicht mit der Lichtstrahlgruppe zu bilden.
Videoprojektionsvorrichtung, welche Folgendes aufweist: ein optisches Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel, wobei die Videoprojektionsvorrichtung in Kombination mit einem optischen Element verwendet wird, das dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann eine Netzhaut erreicht, wobei die Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel bei Verwendung der Kombination fest ist.
Diffraktives optisches Videoanzeigelichtelement, das in Kombination mit einer Videoprojektionsvorrichtung verwendet wird, die mit einem optischen Projektionssystem zur Projektion von Videoanzeigelicht auf einen Augapfel versehen ist, wobei die Positionsbeziehung mit dem Augapfel bei Verwendung der Kombination fest ist, und das Videoanzeigelicht in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und die Netzhaut erreicht.
Videoprojektionsverfahren, welches Folgendes aufweist: einen Projektionsschritt, bei dem Videoanzeigelicht von einer Videoprojektionsvorrichtung auf einen Augapfel projiziert wird, und einen Lichtsammelschritt, bei dem bewirkt wird, dass im Projektionsschritt projiziertes Videoanzeigelicht mit einem optischen Element in der Nähe einer Pupille gesammelt wird und dann die Netzhaut erreicht, wobei der Projektionsschritt und der Lichtsammelschritt bei einer festen Positionsbeziehung zwischen dem optischen Element und dem Augapfel ausgeführt werden.