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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Technologie bezieht sich auf eine Bildanzeigevorrichtung und ein Bildanzeigeverfahren, insbesondere auf eine Bildanzeigevorrichtung, die ein Bild auf holografische Weise anzeigt, und ein Bildanzeigeverfahren, das die Bildanzeigevorrichtung verwendet.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren wurde eine Bildanzeigevorrichtung (Brille), wie z.B. ein Head-Mounted-Display (HMD), zur Anzeige eines Bildes für einen Benutzer verwendet, indem sie am Körper, z. B. im Gesicht des Benutzers, getragen wird.
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Bei der Augenverfolgung (Sichtlinienverfolgung) mit einer solchen Brille ist in der Regel ein anderes Beleuchtungssystem als Videolicht erforderlich, so dass in der Regel eine Beleuchtung mit Infrarotlicht vorgesehen ist. Außerdem ist die Beleuchtung oft um einen Rahmen herum angeordnet, was dazu führt, dass die Brille selbst größer wird.
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Bei durchsichtigen Brillen führt der Rahmen der Brille zu einer Verringerung des Gefühls der Immersion, wenn ein Bild überlagert wird, und daher ist es notwendig, dass die Sicht des Benutzers nicht behindert wird. Allerdings wird die Rahmenbreite tendenziell größer, da die Beleuchtung mit Infrarotlicht erfolgt. Dies führt zu einer Verringerung des Gefühls der Immersion.
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Wenn ein gewünschtes Muster für die Bestrahlung eines Augapfels erzeugt wird, ist ein weiteres optisches System erforderlich. Folglich wird die Gesamtheit der Brillen in der Regel größer gestaltet.
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In Anbetracht der oben beschriebenen Umstände wurde in der Vergangenheit eine Technologie vorgeschlagen, die es ermöglicht, Brillen kleiner zu machen.
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In Patentliteratur 1 wird beispielsweise eine Bildprojektionsvorrichtung vorgeschlagen, die eine Lichtquelle, die einen Bildlichtstrahl, der ein Bild erzeugt, und einen Prüflichtstrahl aussendet, ein optisches System, das den von der Lichtquelle ausgesendeten Bildlichtstrahl auf einen ersten Oberflächenbereich eines Auges eines Benutzers projiziert, um den Bildlichtstrahl auf eine Netzhaut des Benutzers zu projizieren, und den von der Lichtquelle ausgesendeten Prüflichtstrahl auf einen zweiten Oberflächenbereich des Auges des Benutzers projiziert, wobei der zweite Oberflächenbereich von dem ersten Oberflächenbereich entfernt ist; einen Lichtdetektor, der reflektiertes Licht detektiert, das dem vom Auge des Benutzers reflektierten Prüflichtstrahl entspricht; und einen Controller, der mindestens eines von der Lichtquelle oder dem optischen System auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des reflektierten Lichts steuert, die durch den Lichtdetektor durchgeführt wird.
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Anführungsliste
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Patentdokumente
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Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsnummer
2017-009986 -
Offenbarung der Erfindung
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Technisches Problem
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In Patentdokument 1 werden jedoch keine Lösungen vorgeschlagen, um die Bildanzeigevorrichtung mit Hilfe der in Patentdokument 1 offenbarten Technologie zu verkleinern und die Verfolgungsgenauigkeit zu verbessern. Es besteht also Bedarf an der Weiterentwicklung einer Bildanzeigevorrichtung, die diese Probleme gleichzeitig löst.
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Daher ist es ein Hauptziel der vorliegenden Technologie, eine Bildanzeigevorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, die Verfolgungsgenauigkeit zu verbessern und gleichzeitig die Bildanzeigevorrichtung kleiner zu machen.
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Lösung des Problems
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Die vorliegende Technologie stellt eine Bildanzeigevorrichtung bereit, die einen Lichtquellenabschnitt, der Bildanzeigelicht, das zum Anzeigen eines Bildes verwendet wird, und konjugiertes Licht zu dem Bildanzeigelicht emittiert; ein optisches System, das das von dem Lichtquellenabschnitt emittierte Bildanzeigelicht auf eine Pupille eines Auges eines Benutzers projiziertund das von dem Lichtquellenabschnitt emittierte konjugierte Licht auf einen Bereich um die Pupille des Auges des Benutzers projiziert; einen Detektor, der reflektiertes Licht detektiert, das dem konjugierten Licht entspricht, das von dem optischen System projiziert wird, um von dem Bereich um die Pupille herum reflektiert zu werden; und einen Controller, der eine Position eines Anzeige-Zielbildes auf der Grundlage des vom Detektor detektierten reflektierten Lichts steuert.
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Des Weiteren stellt die vorliegende Technologie ein Bildanzeigeverfahren bereit, das das Emittieren von Bildanzeigelicht, das zur Anzeige eines Bildes verwendet wird, beinhaltet, und von konjugiertem Licht zum Bildanzeigelicht; das Projizieren des emittierten Bildanzeigelichts und des emittierten konjugierten Lichts auf eine Pupille eines Auges eines Benutzers bzw. auf einen Bereich um die Pupille des Auges des Benutzers; das Erfassen von reflektiertem Licht, das dem projizierten konjugierten Licht entspricht, das von dem Bereich um die Pupille herum reflektiert wird; und das Steuern einer Position eines Anzeige-Zielbildes auf der Grundlage des erfassten reflektierten Lichts umfasst.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Die vorliegende Technologie ermöglicht es, eine Bildanzeigevorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, die Bildanzeigevorrichtung kleiner zu machen und die Verfolgungsgenauigkeit zu verbessern. Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Effekte nicht notwendigerweise einschränkend sind, und dass jeder hier beschriebene Effekt oder andere Effekte, die hier verstanden werden könnten, zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten oder anstelle von ihnen bereitgestellt werden können.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist eine Draufsicht auf eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
- [2] 2 zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
- [3] 3 ist eine Draufsicht auf die Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
- [4] 4 zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
- [5] 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines Controllers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigt.
- [6] 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Bildanzeigeverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigt.
- [7] 7 zeigt schematisch ein Beispiel eines aufgenommenen Bildes, das mit einer Modifikation der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
- [8] 8 ist eine Draufsicht auf eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
- [9] 9 ist eine Draufsicht auf eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
- [10] 10 zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
- [11] 11 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
- [12] 12 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
- [13] 13 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
- [14] 14 ist eine Draufsicht auf eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
- [15] 15 ist eine Draufsicht auf eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
- [16] zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde.
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Modus (Modi) zum Ausführen der Erfindung
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Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Technologie werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele für repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, und jede Kombination der Ausführungsformen kann übernommen werden. Außerdem ist der Anwendungsbereich der vorliegenden Technologie nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Beachten Sie, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
- 1. Erste Ausführungsform
- (1) Beispiel für die Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung
- (2) Beispiel für die Konfiguration des Controllers
- (3) Beispiel für das Bildanzeigeverfahren (Verfolgungsverfahren)
- (4) Modifikationen
- 2. Zweite Ausführungsform
- 3. Dritte Ausführungsform
- (1) Beispiel für die Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung
- (2) Beispiel eines aufgenommenen Bildes 4. Vierte Ausführungsform
- 5. Fünfte Ausführungsform
- 6. Sechste Ausführungsform
- 7. Andere Verwendungszwecke
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1. Erste Ausführungsform
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(1) Beispiel für die Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung
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Zunächst wird ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Draufsicht zeigt. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild eines Augapfels 105, das von der Vorderseite des Augapfels 105 mit der Bildanzeigevorrichtung 100 aufgenommen wurde.
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Die Bildanzeigevorrichtung 100 kann beispielsweise in Form einer holografischen Wellenfront-Rekonstruktionsbrille verwendet werden, die Licht auf ein Hologramm strahlt und die Beugung verwendet, die aufgrund der im Hologramm aufgezeichneten Interferenzstreifen erfolgt, um die gleiche Wellenfront wie das Objektlicht zu erzeugen, die einer ursprünglichen Signalwelle entspricht. Beachten Sie, dass die Bildanzeigevorrichtung 100 auf ein achsenfernes optisches System angewendet werden kann, das sich in erster Linie mit Augmented Reality (AR) befasst.
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Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Bildanzeigevorrichtung 100 beispielsweise einen optischen Abschnitt 101, der eine optische Maschine ist, die eine Wellenfront rekonstruiert, einen Kombinierer 102, der ein Lichtkonzentrationsabschnitt ist, der die Richtungen von Lichtstrahlen, beispielsweise von Bildanzeigelicht OL und konjugiertem Licht CL, und die Lichtstrahlen auf ein Auge eines Benutzers konzentriert, um die Lichtstrahlen zu einer Pupille des Auges des Benutzers zu leiten, einen Abbildungsabschnitt 103, der ein Detektor ist, der Daten einer Positionsbeziehung zwischen einem Augapfel und einem Lichtstrahl erfasst, und einen Controller 104, der zum Beispiel ein Bild erzeugt und eine Position eines Bildes einstellt.
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In der Bildanzeigevorrichtung 100 bilden der optische Abschnitt 101 und der Kombinierer 102 ein optisches System. Man kann auch sagen, dass das optische System aus dem optischen Abschnitt 101, von dem ein später beschriebener Lichtquellenabschnitt ausgenommen ist, und dem Kombinierer 102 besteht. Das optische System dient dazu, das vom Lichtquellenabschnitt emittierte konjugierte Licht CL auf einen Bereich um die Pupille eines Auges eines Benutzers zu projizieren. Der Kombinierer 102 enthält ein optisches Element 113, an dem das konjugierte Licht CL reflektiert wird, und als optisches Element 113 wird ein diffraktives optisches Element (DOE) verwendet.
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Der Bildgebungsabschnitt 103 ist in den Detektor integriert, der das reflektierte Licht erfasst, das dem vom optischen System projizierten konjugierten Licht CL entspricht, das von dem Bereich um die Pupille reflektiert wird. Der Bildgebungsabschnitt 103 erfasst ein Bild des reflektierten Lichts eines Bildformationsbildes, bei dem das Bildanzeigelicht OL auf die Pupille einfällt, um auf eine Netzhaut abgebildet zu werden, und ein Reflexionsbild, bei dem das konjugierte Licht CL von dem Bereich um die Pupille reflektiert wird. Es ist zu beachten, dass der Bildgebungsabschnitt 103 Informationen über das Bildanzeigelicht OL und das konjugierte Licht CL nicht nur von einem Auge, sondern auch von zwei Augen erfassen kann.
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Der optische Abschnitt 101 umfasst einen Lichtquellenabschnitt 111, in dem eine (teilweise) kohärente Lichtquelle, beispielsweise ein Halbleiterlaser (LD), eine Superlumineszenzdiode (SLD) oder eine Leuchtdiode (LED), erzeugt wird, und einen räumlichen Lichtphasenmodulator (SLM) 112, der ein Modulator ist, der Amplituden oder Phasen des Bildanzeigelichts OL und des konjugierten Lichts CL räumlich moduliert. Der optische Abschnitt 101 erzeugt das Bildanzeigelicht (Objektlicht) OL, das zur Anzeige eines Objektbildes verwendet wird, und das konjugierte Licht CL, das dem Bildanzeigelicht OL entspricht. Hier bezieht sich das konjugierte Licht auf Licht, bei dem ein Winkel zwischen dem Licht und dem entsprechenden Bildanzeigelicht gesichert ist. Zu den spezifischen Beispielen für den optischen Abschnitt 101 gehören eine Linse und eine optische Komponente, wie ein holografisches optisches Element (HOE), ein diffraktives optisches Element (DOE), eine Meta-Oberfläche oder ein Metamaterial, das eine Linsenfunktion enthält.
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Das von dem Lichtquellenabschnitt 111 des optischen Abschnitts 101 emittierte Bildanzeigelicht OL und das zum Bildanzeigelicht OL konjugierte Licht CL werden auf einem computergenerierten Hologramm (CGH) angezeigt, das sich auf dem SLM 112 befindet. Hier sind das Bildanzeigelicht OL und das konjugierte Licht CL zueinander konjugiert, so dass eine Winkelbeziehung zwischen dem Bildanzeigelicht OL und dem konjugierten Licht CL sichergestellt ist. Das Bildanzeigelicht OL und das konjugierte Licht CL, das zum Bildanzeigelicht OL konjugiert ist, treten in den Kombinierer 102 ein, eine Wellenfront, die durch das von jedem optischen Element, das sich auf dem Kombinierer befindet, reflektierte Licht erhalten wird, wird erzeugt, und das reproduzierte Bildanzeigelicht OL fällt auf den Augapfel 105 eines Benutzers. Das auf den Augapfel 105 einfallende Bildanzeigelicht OL trifft auf eine Pupille, die auf die Netzhaut abgebildet wird.
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In 1 wird eine Tiefenrichtung, die eine Richtung einer Sichtlinie des Augapfels 105 eines Benutzers ist, als Z-Richtung bezeichnet (eine Aufwärts-Abwärts-Richtung, von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen), und Richtungen, die in einer Ebene senkrecht zur Z-Richtung orthogonal zueinander sind, werden als X-Richtung (eine Rechts-Links-Richtung, von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen) und als Y-Richtung (eine Vorwärts-RückwärtsRichtung, von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen) bezeichnet.
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2 zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit der Bildanzeigevorrichtung 100 aufgenommen wurde. Wie in 2 dargestellt, fällt das Bildanzeigelicht OL von einer Pupille 121 des Augapfels 105 auf die Netzhaut. Andererseits fällt das konjugierte Licht CL auf einen Bereich um die Pupille 121 des Augapfels 105, z. B. auf die Grenze zwischen der Iris 122 und der Sklera 123. Hier bezieht sich der Bereich um die Pupille 121 auf die Iris 122, die Sklera 123, eine Grenze zwischen der Pupille 121 und der Iris 122 sowie die Grenze zwischen der Iris 122 und der Sklera 123. Man beachte, dass die Projektion des konjugierten Lichts CL auf die Grenze zwischen der Iris 122 und der Sklera 123 eine einfachere Bestimmung der Position des Bildanzeigelichts OL ermöglicht.
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In 2 wird die Tiefenrichtung, die die Richtung der Sichtlinie des Augapfels 105 des Benutzers ist, als Z-Richtung bezeichnet (eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung, von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen), und die zueinander orthogonalen Richtungen in der Ebene senkrecht zur Z-Richtung werden als X-Richtung (eine Rechts-Links-Richtung, von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen) und als Y-Richtung (eine Aufwärts-Abwärts-Richtung, von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen) bezeichnet.
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Nachfolgend wird ein Überblick über die mit der Bildanzeigevorrichtung 100 durchgeführte Augenverfolgung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben. 3 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für die Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung 100 zeigt, wenn ein verschobenes Bild auf die Pupille fällt, von oben gesehen. zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das beim Auftreffen des verschobenen Bildes auf die Pupille aufgenommen wurde.
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Wie in 3 dargestellt, weicht bei einer Abweichung des einfallenden Bildanzeigelichts OL von der Mitte der Pupille 121 (einer anfänglichen Bezugsposition) auch das konjugierte Licht CL um denselben Abweichungsbetrag ab, um auf den Bereich um die Pupille 121 herum aufzutreffen. Insbesondere, zum Beispiel, wie in 4 dargestellt, wenn das Bildanzeigelicht OL von der Mitte der Pupille 121 um einen Abweichungsbetrag d1, von der Oberfläche des Blattes von 4 aus gesehen, nach rechts abweicht, weicht das konjugierte Licht CL ebenfalls um den Abweichungsbetrag d1, von der Oberfläche des Blattes von 4 aus gesehen, nach rechts ab, um auf die Sklera 123 aufzutreffen.
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Dabei weicht das auf den Augapfel 105 auftreffende Bildanzeigelicht OL von der Mitte der Pupille 121 um den Abweichungsbetrag d1 ab, um auf die Pupille zu treffen, und wird auf die Netzhaut abgebildet. Andererseits wird das konjugierte Licht CL von einem Teil der Sklera 123 reflektiert, der sich an einer um den Abweichungsbetrag d1 versetzten Position befindet. Auf diese Weise wird ein Bild des reflektierten konjugierten Lichts CL mit Hilfe des Bildgebungsabschnitts 103 aufgenommen. Das mit dem Bildgebungsabschnitt 103 aufgenommene Bild wird vom Controller 104 erfasst, der Controller 104 berechnet einen Betrag, der in Bezug auf den Abweichungsbetrag d1 und einen Korrekturbetrag verschoben werden soll, und gibt dem Controller 104 erneut eine Rückmeldung.
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Als Korrekturverfahren gibt es auch ein Verfahren, bei dem ein Phasenmuster geändert wird, das bei der Erzeugung einer Wellenfront den SLM 112 im optischen Abschnitt 101 überlagert, und ein Verfahren, bei dem zusätzlich ein Lenkungselement eingesetzt wird, das ein dynamisches optisches Element ist (wie ein MEMS-Spiegel oder ein Flüssigkeitsprisma).
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Die Verschiebung von einer anfänglichen Referenzposition in einer Ebene mit einem Bildschirm in der Aufwärts-Abwärts-Richtung und der Rechts-Links-Richtung (eine XY-Richtung) kann durch Beobachtung einer Position eines Fourier-Bildes des konjugierten Lichts CL auf dem Augapfel 105 und durch Berechnung der Verschiebung von der anfänglichen Referenzposition erhalten werden. Außerdem kann die Verschiebung in Tiefenrichtung (Z-Richtung), d. h. in Richtung der Sichtlinie des Augapfels 105, mit Hilfe eines Defokussierungsbetrags bestimmt werden, d. h. eines Betrags, um den das Fourier-Bild des konjugierten Lichts CL gegenüber einer Fokussierungsposition in Richtung der optischen Achse verschoben wird.
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(2) Beispiel für die Konfiguration des Controllers
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Nachfolgend wird ein Beispiel für eine Konfiguration eines Controllers gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration des Controllers 104 der Bildanzeigevorrichtung 100 zeigt. Der Controller 104 speichert darin Daten einer anfänglichen Referenzposition zusätzlich zur Erzeugung eines Bildes und zur Einstellung einer Position eines Bildes. Darüber hinaus führt der Controller 104 auch Berechnungen unter Verwendung von Bilddaten durch, um beispielsweise eine Position eines Bildes zu ermitteln und die Position des Bildes vorherzusagen.
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Wenn beispielsweise ein Head-Mounted-Display (HMD) verwendet wird, wird die anfängliche Referenzposition auf der Grundlage der Kopfposition eines Benutzers, wenn das HMD auf dem Kopf des Benutzers getragen wird, so eingestellt, dass ein Video betrachtet werden kann. Beispiele für ein Verfahren zum Einstellen der anfänglichen Referenzposition umfassen ein mechanisches Verfahren, bei dem z. B. ein VR-Headset verwendet wird, und andere Verfahren wie ein elektrisches Verfahren, bei dem z. B. ein elektrischer Antriebsspiegel verwendet wird. Beachten Sie, dass ein SLM nicht von Anfang an verwendet wird, um einen Bereich zu sichern, in dem die Abweichung nach der Festlegung der Ausgangsposition untergebracht werden kann.
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Wie in 5 dargestellt, umfasst der Controller 104 beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 131, einen Berechnungsabschnitt 132, einen Bestimmungsabschnitt 133 und einen Speicher 134. Die CPU 131 ist mit jedem der Berechnungsabschnitte 132, dem Bestimmungsabschnitt 133 und dem Speicher 134 verbunden und steuert die von den jeweiligen Komponenten erteilten Anweisungen.
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Der Berechnungsabschnitt 132 berechnet den Betrag der Abweichung und den Betrag der Korrektur für das konjugierte Licht CL. Der Bestimmungsabschnitt 133 stellt fest, ob die Höhe der Abweichung des konjugierten Lichts CL in einem akzeptablen Bereich liegt. Der Speicher 134 speichert darin den Abweichungsbetrag und den Korrekturbetrag, die vom Berechnungsabschnitt 132 berechnet werden. Die CPU 131 liest den Abweichungsbetrag oder den Korrekturbetrag zu einem geeigneten Zeitpunkt aus dem Speicher 134.
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Der Controller 104 kann die aktuelle Richtung der Sichtlinie eines Benutzers und die Richtung der optischen Achse berechnen, indem er den Betrag der Verschiebung und den Betrag der Korrektur für ein Anzeige-Zielbild berechnet. Darüber hinaus kann der Controller 104 eine Verschiebung eines Anzeige-Zielbildes von einer anfänglichen Referenzposition in XY-Richtung auf der Grundlage einer Position eines Fourier-Bildes des konjugierten Lichts CL in einem Bereich um die Pupille 121 berechnen. Darüber hinaus kann der Controller 104 auch eine Verschiebung des Anzeige-Zielbildes von der anfänglichen Referenzposition in Z-Richtung auf der Grundlage eines Defokussierungsbetrags des Fourier-Bildes des konjugierten Lichts CL berechnen. Darüber hinaus kann der Controller 104 eine Größe und eine Teilungsbreite des Fourier-Bildes für das Anzeige-Zielbild ändern, indem er eine Anfangsphase des Anzeige-Zielbildes anpasst.
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(3) Beispiel für das Bildanzeigeverfahren (Verfolgungsverfahren)
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Als nächstes wird ein Beispiel für ein Bildanzeigeverfahren (Verfolgungsverfahren) gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Bildanzeigeverfahren unter Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 100 zeigt.
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Zunächst trägt der Benutzer in Schritt S1 die Bildanzeigevorrichtung 100, die eine Brille ist. Wenn die Bildanzeigevorrichtung 100 getragen wird, wird die Bildanzeigevorrichtung 100 eingeschaltet.
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Als Nächstes stellt der Controller 104 in Schritt S2 eine anfängliche Referenzposition eines Anzeige-Zielbildes ein, z. B. die Mitte der Pupille 121. Wenn der Controller 104 die anfängliche Referenzposition einstellt, speichert der Controller 104 darin die anfängliche Referenzposition. Danach emittiert der optische Abschnitt 101 das Bildanzeigelicht OL, das zur Anzeige eines Bildes verwendet wird, und das konjugierte Licht CL, das mit dem Bildanzeigelicht OL konjugiert ist.
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In Schritt S3 projiziert der optische Abschnitt 101 das emittierte Bildanzeigelicht OL bzw. das konjugierte Licht CL auf die Pupille 121 eines Auges des Benutzers und einen Bereich um die Pupille 121 des Auges des Benutzers. Dann betrachtet der Benutzer ein Bild oder ein Video, das auf der Bildanzeigevorrichtung 100 angezeigt wird.
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In Schritt S4 erfasst ein Detektor das reflektierte Licht, das dem projizierten konjugierten Licht CL entspricht, das von dem Bereich um die Pupille 121 reflektiert wird. Mit anderen Worten, der Bildgebungsabschnitt 103, der als Detektor dient, führt eine Bildaufnahme durch, um ein Bild oder ein Video zu erfassen, das aus dem konjugierten Licht CL besteht, das mit dem Bildanzeigelicht OL konjugiert ist.
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In Schritt S5 steuert der Controller 104 eine Position des Anzeige-Zielbildes auf der Grundlage des erfassten reflektierten Lichts. Mit anderen Worten, der Berechnungsabschnitt 132 des Controllers 104 berechnet einen Abweichungsbetrag für jeden eingestellten Rahmen.
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In Schritt S6 bestimmt der Bestimmungsabschnitt 133, ob der Abweichungsbetrag d1 in einem akzeptablen Bereich liegt. Wenn der Abweichungsbetrag d1 im akzeptablen Bereich liegt (wenn er als JA bestimmt wird), kehrt der Prozess zu Schritt S3 zurück, und der Benutzer fährt fort, das auf der Bildanzeigevorrichtung 100 angezeigte Bild oder Video zu betrachten. Wenn der Abweichungsbetrag d1 nicht im akzeptablen Bereich liegt (wenn er als NEIN bestimmt wird), geht der Prozess zu Schritt S7 über.
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In Schritt S7 berechnet der Berechnungsabschnitt 132 einen Korrekturbetrag (einen Verschiebungswert) auf der Basis des Abweichungsbetrags d1 und führt die Korrektur an einer Position durch, an der das Bildanzeigelicht OL einfällt.
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In Schritt S8 speichert der Speicher 134 den vom Berechnungsabschnitt 132 berechneten Korrekturbetrag, und der Prozess geht weiter zu Schritt S9.
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In Schritt S9 veranlasst die CPU 131, dass ein Bild, das durch eine unter Verwendung des Korrekturbetrags durchgeführte Korrektur erhalten wurde, auf der Bildanzeigevorrichtung 100 angezeigt wird. Der Prozess kehrt zu Schritt S3 zurück, und der Benutzer wird veranlasst, das durch die Korrektur erhaltene Bild oder Video zu betrachten.
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Die Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht es, das Bildanzeigelicht OL sicher auf einen Ort zu strahlen, der um einen bestimmten Betrag von dem Bildanzeigelicht OL entfernt ist, da ein Verhältnis zwischen dem Bildanzeigelicht OL und dem konjugierten Licht CL festgelegt ist. Somit ist die relative Position des Bestrahlungslichts im Verhältnis zum Bildanzeigelicht OL durch die physikalischen Beugungsbedingungen perfekt gesichert, und eine Verschiebung der relativen Position muss nicht befürchtet werden.
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Wie oben beschrieben, verwendet die Bildanzeigevorrichtung 100, z. B. eine Brillenanzeige mit Wellenfrontrekonstruktion, die ein CGH verwendet, das konjugierte Licht CL, das gleichzeitig mit dem Bildanzeigelicht OL erzeugt und in einem physikalisch festen Winkel emittiert wird. Dies ermöglicht eine genaue und präzise Blickverfolgung, ohne dass eine zusätzliche Lichtquelle oder ein Mustergenerator für die Blickverfolgung erforderlich ist. Beachten Sie, dass die Bildanzeigevorrichtung 100 auch dynamisch einen Ort, auf den das Bildanzeigelicht OL gestrahlt wird, und die Anzahl der Male, die das Bildanzeigelicht OL gestrahlt wird, ändern kann.
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Darüber hinaus können in der Bildanzeigevorrichtung 100 der Abstand des konjugierten Lichts CL zum Bildanzeigelicht OL und das Muster des konjugierten Lichts CL durch Änderung der Anfangsphase eines Anzeige-Zielbildes (reproduziertes Bild) geändert werden. Dadurch ist es möglich, ein Muster mit hoher Dichte des konjugierten Lichts CL zu erzeugen und so die Ausrichtung der Sichtlinie eines Auges mit Hilfe des konjugierten Lichts CL zu suchen, das in der Nähe eines Bildes erscheint, während das Bild mit Hilfe des Bildanzeigelichts OL angezeigt wird. Dadurch kann die Verfolgungsgenauigkeit verbessert werden.
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Ferner kann die Bildanzeigevorrichtung 100 eine Vielzahl von Bildanzeigelichtteilen OL zweidimensional aussenden und eine Translationsverschiebung in einer XY-Ebene unter Verwendung einer Änderung eines Reflexionsmusters auf einer gekrümmten Oberfläche des Augapfels 105 erkennen. Darüber hinaus kann die Bildanzeigevorrichtung 100 unter Verwendung eines Defokussierungsbetrags des konjugierten Lichts CL auch eine Tiefe in der Z-Richtung erkennen und den Betrag eines Versatzes beim Tragen ermitteln. Es ist zu beachten, dass die Messung für jeden festgelegten Zeitraum in Bezug auf den Betrag eines Versatzes bei Abnutzung durchgeführt werden kann, um den Betrag eines Versatzes bei Abnutzung zu aktualisieren.
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Wie oben beschrieben, wird in der Bildanzeigevorrichtung 100, z. B. einer Wellenfront-Rekonstruktionsanzeige unter Verwendung eines CGH, das konjugierte Licht CL zusätzlich zum Bildanzeigelicht OL emittiert. Konventionell wird das konjugierte Licht CL als unnötig angesehen und daher z. B. durch einen Filter entfernt oder nicht verwendet. Wenn das konjugierte Licht CL als Indikator für die Augenverfolgung verwendet wird, kann das konjugierte Licht CL als sehr nützliche Referenz z. B. für die Augenverfolgung oder die Blickverfolgung verwendet werden.
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(4) Modifikationen
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Als nächstes wird eine Modifikation der Bildanzeigevorrichtung 100 unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 zeigt schematisch ein Beispiel eines aufgenommenen Bildes, das mit der Modifikation der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufgenommen wurde. Bei der Modifikation wird ein diffraktives optisches Element (DOE) mehrfacher Ordnung im Kombinierer 102 verwendet.
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Wenn zum Beispiel ein dünnes DOE, das eine Beugung in mehrere Ordnungen durchführt, als optisches Element verwendet wird, das sich auf dem Kombinierer 102 befindet und von dem das konjugierte Licht CL reflektiert wird, ist es möglich, weitere Beugungsmuster einer Vielzahl von Teilen des konjugierten Lichts CL zu erhalten, wie in 7 dargestellt. Dies führt dazu, dass die Position einer Sichtlinie oder der Pupille 121 mit höherer Genauigkeit ermittelt werden kann und somit die Genauigkeit der Augenverfolgung verbessert werden kann.
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2. Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Draufsicht zeigt. Die Bildanzeigevorrichtung 200 kann für ein koaxiales optisches System eingesetzt werden, das sich beispielsweise mit virtueller Realität (VR) befasst.
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Wie in 8 dargestellt, umfasst die Bildanzeigevorrichtung 200 den optischen Abschnitt 101, den Bildgebungsabschnitt 103 und den Controller 104, wie im Fall der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Außerdem enthält die Bildanzeigevorrichtung 200 eine Okularlinse 201. Die Mittelpunkte des optischen Abschnitts 101, des Controllers 104 und der Okularlinse 201 in der Bildanzeigevorrichtung 200 sind auf derselben Linie angeordnet, und eine optische Achse verläuft linear.
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Wie im Fall der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ermöglicht die Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sogar einem koaxialen optischen System eine genaue und präzise Augenverfolgung, ohne dass eine zusätzliche Lichtquelle oder ein Mustergenerator für die Augenverfolgung erforderlich ist.
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3. Dritte Ausführungsform
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(1) Beispiel für die Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung
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Als Nächstes wird ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. A in 9 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Ansicht von oben zeigt. Die Bildanzeigevorrichtung 300 ermöglicht es, ein Muster auf einer Pupille zu teilen, indem eine Anfangsphase eingestellt wird.
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Wie in A von 9 dargestellt, umfasst die Bildanzeigevorrichtung 300 beispielsweise den Lichtquellenabschnitt 111, den SLM 112, eine Linse L1, eine Linse L2 und eine Okularlinse L3. Entsprechende Strukturelemente der Bildanzeigevorrichtung 300 sind linear angeordnet.
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Das von dem Lichtquellenabschnitt 111 der Bildanzeigevorrichtung 300 nach Einstellung einer Anfangsphase emittierte Bildanzeigelicht OL durchläuft den SLM 112 und die Linse L1, um eine erste Fourier-Ebene FP1 zwischen der Linse L1 und der Linse L2 zu erzeugen. Danach tritt das Bildanzeigelicht OL durch die Linse L2 und bildet eine Bildebene 301 zwischen der Linse L2 und der Okularlinse L3. Danach tritt das Bildanzeigelicht OL durch die Okularlinse L3, um vor der Pupille 121 des Augapfels 105 eine Fourier-Ebene FP2 zu erzeugen.
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B in zeigt einen Zustand, in dem ein periodisches Muster zu einem Anzeige-Zielbild in der zweiten Fourier-Ebene FP2 hinzugefügt wird. Wenn ein periodisches Muster zu einem Anzeige-Zielbild hinzugefügt wird, kann die Anzahl der Punkte in der zweiten Fourier-Ebene FP2 vor der Pupille erhöht werden, wie in B von dargestellt. Dies hat zur Folge, dass das Sichtfeld des Augapfels 105 breiter wird.
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(2) Beispiel eines aufgenommenen Bildes
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Nachfolgend werden Beispiele von Bildern, die mit der Bildanzeigevorrichtung 300 aufgenommen wurden, anhand der 10 bis 13 beschrieben. 10 zeigt schematisch ein aufgenommenes Bild des Augapfels 105, das von der Vorderseite des Augapfels 105 mit der Bildanzeigevorrichtung 300 aufgenommen wurde.
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Wenn ein periodisches Muster zu einem Anzeige-Zielbild hinzugefügt wird, erhöht sich die Anzahl der Punkte in der zweiten Fourier-Ebene FP2 vor der Pupille, wie in dargestellt. Folglich wird das auf die Pupille 121 gestrahlte Bildanzeigelicht OL nicht nur in Form eines einzelnen Punktes, sondern auch in Form einer Vielzahl von Punkten in einem bestimmten engen Bereich abgestrahlt. Dann wird das konjugierte Licht CL auf einen Teil der Iris 122 und der Sklera 123, der sich um die Pupille 121 herum befindet, ebenfalls in Form einer Vielzahl von Punkten abgestrahlt, wie im Fall des Bildanzeigelichts OL. Dadurch lässt sich der Betrag der Verfolgungsabweichung leicht bestimmen. Beachten Sie, dass die Verfolgung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden kann, wenn die Anzahl der Punkte größer und der Punktabstand kleiner ist.
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Wenn also der Abweichungsbetrag genau erfasst werden soll, passt die Bildanzeigevorrichtung 300 eine Phase eines Originalbildes zum Zeitpunkt der Berechnung eines CGH an, und dies ermöglicht es, eine Größe oder eine Teilungsbreite eines Bildes zu ändern, das auf der Pupille 121 angezeigt werden soll, d. h. ein Fourier-Bild, das vor der Pupille 121 erzeugt werden soll. So kann zum Beispiel ein Fourier-Bild mit einer größeren Anzahl von Unterteilungen erzeugt werden, und das Einfügen dieses Bildes in einen beliebigen Rahmen ermöglicht es, den Genauigkeitsgrad der Erkennung zu erhöhen. Dies ist nützlich, um nicht nur die Position der Pupille 121, sondern auch einen detaillierteren Betrag der Drehung des Augapfels 105 bei der Augenverfolgung zu ermitteln.
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Als Nächstes wird die Erkennung einer Verschiebung eines aufgenommenen Bildes des Augapfels 105, das von der Vorderseite des Augapfels 105 mit der Bildanzeigevorrichtung 300 aufgenommen wurde, unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 beschrieben. 11 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Erfassung einer Translationsverschiebung des erfassten Bildes des Augapfels 105 in der XY-Ebene, wobei das erfasste Bild des Augapfels 105 von der Vorderseite des Augapfels 105 unter Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 300 erfasst wird. A in 11 zeigt schematisch einen Referenzzustand, in dem das Bildanzeigelicht OL ohne Abweichung auf die Mitte der Pupille 121 gestrahlt wird. B in 11 zeigt schematisch einen Zustand, in dem das von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen nach rechts abweichende Bildanzeigelicht OL auf die Pupille 121 gestrahlt wird. C in 11 zeigt schematisch einen Zustand, in dem das Bildanzeigelicht OL, das von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen nach links abweicht, auf die Pupille 121 gestrahlt wird.
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Wenn das konjugierte Licht CL, das einer Vielzahl von Punkten in dem erfassten Bild entspricht, in der XY-Richtung von einer anfänglichen Referenzposition über einen akzeptablen Bereich hinaus abweicht, wie in B oder C von 11, kann ein Betrag der Verschiebung des erfassten Bildes durch Beobachten einer Position eines Fourier-Bildes des konjugierten Lichts CL auf dem Augapfel 105 unter Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 300 und durch Berechnen der Verschiebung von der anfänglichen Referenzposition erhalten werden.
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12 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Erkennung einer Tiefenverschiebung des aufgenommenen Bildes des Augapfels 105 in der Z-Richtung, wobei das aufgenommene Bild des Augapfels 105 von der Vorderseite des Augapfels 105 unter Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 300 aufgenommen wird. A in 12 zeigt schematisch einen Referenzzustand, in dem das Bildanzeigelicht OL ohne Defokussierung auf das Zentrum der Pupille 121 gestrahlt wird. B in 12 zeigt schematisch einen Zustand, in dem das Bildanzeigelicht OL so eingestrahlt wird, dass es auf eine Position fokussiert wird, die weiter vom Augapfel 105 entfernt ist als die ursprüngliche Referenzposition. C in 12 zeigt schematisch einen Zustand, in dem das Bildanzeigelicht OL so eingestrahlt wird, dass es auf eine Position fokussiert wird, die näher am Augapfel 105 liegt als die ursprüngliche Referenzposition.
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Wenn das konjugierte Licht CL, das einer Vielzahl von Punkten in dem aufgenommenen Bild entspricht, auf eine Position defokussiert wird, die von einer anfänglichen Referenzposition in der Z-Richtung über einen akzeptablen Bereich hinaus versetzt ist, wie in B oder C von 12, kann ein Betrag der Verschiebung des aufgenommenen Bildes unter Verwendung eines Defokussierungsbetrags eines Fourier-Bildes des konjugierten Lichts CL bestimmt werden.
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13 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Erkennung einer Rotationsabweichung bei Drehung einer Orientierung der Pupille 121 nach rechts oder links von der anfänglichen Referenzposition um einen Drehwinkel 8 in einer Ebene, wenn der Augapfel 105 von oben betrachtet wird. A in 13 zeigt schematisch einen Referenzzustand, in dem das Bildanzeigelicht OL ohne Rotationsabweichung auf das Zentrum der Pupille 121 gestrahlt wird. B in 13 zeigt schematisch einen Zustand, in dem das Bildanzeigelicht OL auf die Pupille 121 gestrahlt wird, wenn die Pupille 121 vom einfallenden Bildanzeigelicht OL nach links gedreht wird. C in 13 zeigt schematisch einen Zustand, in dem das Bildanzeigelicht OL auf die Pupille 121 gestrahlt wird, wenn die Pupille 121 vom einfallenden Bildanzeigelicht OL nach rechts gedreht wird.
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Wenn das konjugierte Licht CL, das einer Vielzahl von Punkten in dem erfassten Bild entspricht, in einer Drehrichtung von einer anfänglichen Referenzposition über einen akzeptablen Bereich hinaus abweicht, wie in B oder C von 13, kann ein Betrag der Verschiebung des erfassten Bildes erhalten werden, indem eine Position eines Fourier-Bildes des konjugierten Lichts CL auf dem Augapfel 105 unter Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 300 beobachtet wird, und indem die Verschiebung von der anfänglichen Referenzposition berechnet wird. Wenn das konjugierte Licht CL in der Drehrichtung abweicht, kann die Verschiebung von der anfänglichen Referenzposition auch durch Beobachtung der Asymmetrie in der Breite zwischen einem rechten und einem linken Abschnitt in einem Abschnitt zwischen der Iris 122 und der Sklera 123 bestimmt werden, wie in B oder C von 13 dargestellt.
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In der Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein Abstand zum konjugierten Licht CL vom Bildanzeigelicht OL und ein Muster des konjugierten Lichts CL durch Ändern einer Anfangsphase eines Anzeige-Zielbildes geändert, und das konjugierte Licht CL, das einer Vielzahl von Punkten in einem bestimmten engen Bereich entspricht, wird beobachtet. Dies ermöglicht eine weitere Verbesserung der Verfolgungsgenauigkeit im Vergleich zur Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Außerdem kann die Bildanzeigevorrichtung 300 die Position einer Sichtlinie oder der Pupille 121 mit einem höheren Genauigkeitsgrad ermitteln.
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Darüber hinaus kann die Bildanzeigevorrichtung 300 unter Verwendung eines Defokussierungsbetrags des konjugierten Lichts CL nicht nur eine Translationsverschiebung in der XY-Ebene, sondern auch in der Z-Richtung (Tiefe) erkennen und den Betrag eines Versatzes beim Tragen feststellen. Es ist zu beachten, dass die Messung für jeden festgelegten Zeitraum in Bezug auf den Betrag eines Versatzes bei Abnutzung durchgeführt werden kann, um den Betrag eines Versatzes bei Abnutzung zu aktualisieren.
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4. Vierte Ausführungsform
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Als Nächstes wird ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. 14 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Ansicht von oben zeigt. Die Bildanzeigevorrichtung 400 enthält in einem optischen Abschnitt eine Vorrichtung zur Verschiebung oder Aufteilung eines Lichtstrahls.
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Wie in 14 dargestellt, umfasst die Bildanzeigevorrichtung 400 einen optischen Abschnitt 401, den Kombinierer 102, den Bildgebungsabschnitt 103 und den Controller 104, wie im Fall der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. In der Bildanzeigevorrichtung 400 bilden der optische Abschnitt 401 und der Kombinierer 102 ein optisches System.
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Wie bei der Bildanzeigevorrichtung 100 umfasst der optische Abschnitt 401 den Lichtquellenabschnitt 111 und den SLM, obwohl dies nicht dargestellt ist. Darüber hinaus enthält der optische Abschnitt 401 beispielsweise in einer Fourier-Ebene eine Vorrichtung 411 zur Verschiebung und/oder Aufteilung eines Lichtstrahls.
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Wenn die Bildanzeigevorrichtung 400 im optischen Abschnitt 401 die Vorrichtung 411 zur Verschiebung und/oder Aufteilung eines Lichtstrahls enthält, ermöglicht dies beispielsweise die Verschiebung von Bildanzeigelicht, das vom optischen Abschnitt 401 emittiert wird, in Teile von Bildanzeigelicht OL1, OL2 und OL3, und beispielsweise die Verschiebung von konjugiertem Licht zum Bildanzeigelicht in Teile von konjugiertem Licht CL1, CL2 und CL3.
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In der Bildanzeigevorrichtung 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fourier-Bild durch Aufspaltung des konjugierten Lichts CL, das von dem optischen Abschnitt 401 emittiert wird, verstärkt, und das konjugierte Licht CL, das einer Vielzahl von Punkten entspricht, wird beobachtet. Dies ermöglicht eine weitere Verbesserung der Verfolgungsgenauigkeit im Vergleich zur Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus kann die Bildanzeigevorrichtung 400 auch die Pupille 121 verfolgen, wenn die Pupille 121 geweitet ist.
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5. Fünfte Ausführungsform
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Als Nächstes wird ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. 15 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Draufsicht zeigt. In der Bildanzeigevorrichtung 500 verwendet ein Lichtquellenabschnitt eine Vielzahl von Lichtquellen zur Durchführung der Augenverfolgung.
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Wie in 15 dargestellt, umfasst die Bildanzeigevorrichtung 500 beispielsweise einen optischen Abschnitt 501, der einen Lichtquellenabschnitt, der einen Lichtstrahl 511 von einer Lichtquelle 1 und einen Lichtstrahl 512 von einer Lichtquelle 2 aussendet, einen reflektierenden Spiegel 502, ein Prisma 503, den SLM 112, die Linse L1, die Linse L2 und die Okularlinse L3 umfasst.
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Der von der Lichtquelle 1 ausgehende Lichtstrahl 511 und der von der Lichtquelle 2 ausgehende Lichtstrahl 512, die von dem in dem optischen Abschnitt 501 enthaltenen Lichtquellenabschnitt nach Einstellung einer Anfangsphase ausgesandt werden, werden von dem Reflexionsspiegel 502 reflektiert und zum Prisma 503 geleitet. Der reflektierte Lichtstrahl 511 von der Lichtquelle 1 und der reflektierte Lichtstrahl 512 von der Lichtquelle 2 werden im Prisma 503 reflektiert und zum SLM 112 geleitet. Die reflektierten Lichtstrahlen 511 und 512 kehren vom SLM 112 zum Prisma 503 zurück, um das Prisma 503 erneut zu durchqueren und zu den Linsen zu gelangen. Der Lichtstrahl 511 von der Lichtquelle 1 und der Lichtstrahl 512 von der Lichtquelle 2 gehen durch die Linse L1, um eine erste Fourier-Ebene FP1 zwischen der Linse L1 und der Linse L2 zu erzeugen. Danach tritt das Bildanzeigelicht OL durch die Linse L2 und bildet die Bildebene 301 zwischen der Linse L2 und der Okularlinse L3. Danach tritt das Bildanzeigelicht OL durch die Okularlinse L3, um vor der Pupille 121 des Augapfels 105 eine Fourier-Ebene FP2 zu erzeugen.
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In der Bildanzeigevorrichtung 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise das Bildanzeigelicht auf den Lichtstrahl 511 von der Lichtquelle 1 und den Lichtstrahl 512 von der Lichtquelle 2 unter Verwendung einer Vielzahl von Lichtquellen verschoben, und die zu den Lichtstrahlen 511 und 512 konjugierten Lichtstücke werden ebenfalls verschoben. Folglich wird ein Fourier-Bild verstärkt, und das konjugierte Licht CL, das einer Vielzahl von Punkten entspricht, wird beobachtet. Somit ermöglicht die Bildanzeigevorrichtung 500 eine weitere Verbesserung der Verfolgungsgenauigkeit im Vergleich zur Verwendung der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform und eine Verfolgung der Pupille 121 auch dann, wenn die Pupille 121 geweitet ist.
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6. Sechste Ausführungsform
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Als Nächstes wird ein Beispiel für die Augenverfolgung mit einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. 16 zeigt schematisch ein Beispiel für ein aufgenommenes Bild, das mit einer Bildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie aufgenommen wurde. In der vorliegenden Ausführungsform fügt ein optisches System ein Emissionsmuster einer anfänglichen Referenzposition zu einem Teil der Bilder hinzu und misst einen aktuellen Abweichungsbetrag in Bezug auf ein Anzeige-Zielbild, um eine periodische Kalibrierung durchzuführen.
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A in 16 zeigt schematisch einen Referenzzustand, in dem das Bildanzeigelicht OL auf die Mitte der Pupille 121 (eine anfängliche Referenzposition) gestrahlt wird, ohne dass die Bildanzeigevorrichtung mit einem Versatz getragen wird. B in 16 zeigt schematisch einen Zustand, in dem die Bildanzeigevorrichtung mit einem Versatz getragen wird und das von der Oberfläche des Blattes der Figur aus gesehen nach rechts abweichende Bildanzeigelicht OL auf die Pupille 121 gestrahlt wird. C in 16 zeigt schematisch einen Zustand, in dem die Korrektur eines Versatzes in Bezug auf den Zustand der mit einem Versatz getragenen Bildanzeigevorrichtung durchgeführt wird, und das Bildanzeigelicht SOL, auf das das Bildanzeigelicht OL verschoben wurde, auf die Mitte der Pupille 121 gestrahlt wird.
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Wie in A und B von 16 dargestellt, wird ein Emissionsmuster einer anfänglichen Referenzposition nur für einen Moment emittiert, um das Emissionsmuster zu einem Teil der Bilder hinzuzufügen, und ein aktueller Abweichungsbetrag d2 in Bezug auf ein Anzeige-Zielbild, um eine periodische Kalibrierung durchzuführen. Auf der Grundlage des gemessenen Abweichungsbetrags d2 wird ein Korrekturbetrag berechnet, und das Bildanzeigelicht SOL, zu dem das Bildanzeigelicht OL verschoben wurde, wird so verschoben, dass es auf die Mitte der Pupille 121 gestrahlt wird.
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Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein akkumulierter Fehler klein gehalten, wodurch die Augenverfolgungsgenauigkeit verbessert werden kann. Es ist zu beachten, dass es im Falle der vorliegenden Ausführungsform vorteilhaft ist, die Augenverfolgung mit einer Kombination aus dem Bildanzeigelicht OL, das nicht auf die Pupille 121 gestrahlt wird, und dem konjugierten Licht CL, das mit dem nicht gestrahlten Bildanzeigelicht OL konjugiert ist, durchzuführen.
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7. Andere Verwendungszwecke
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Das Beispiel, in dem die Bildanzeigevorrichtung auf ein einzelnes Auge angewendet wird, wurde in den obigen Ausführungen beschrieben. Die Bildanzeigevorrichtung nach der vorliegenden Technologie ist jedoch nicht auf die Anwendung für ein Auge beschränkt, sondern kann auch für zwei Augen verwendet werden. Wenn die Bildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie auf zwei Augen angewandt wird, ist es möglich, die Position einer Sichtlinie oder einer Pupille mit einem höheren Genauigkeitsgrad unter Verwendung von Daten der beiden Augen zu bestimmen. Dies führt dazu, dass die Drehung des Augapfels, der Blickpunkt und damit die Konvergenz sowie der Anpassungsbetrag mit höherer Genauigkeit geschätzt werden können.
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Beachten Sie dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen annehmen kann.
- (1) Bildanzeigevorrichtung, die Folgendes umfasst:
- einen Lichtquellenabschnitt, der Bildanzeigelicht, das zum Anzeigen eines Bildes verwendet wird, und konjugiertes Licht zu dem Bildanzeigelicht emittiert;
- ein optisches System, das das von dem Lichtquellenabschnitt emittierte Bildanzeigelicht auf eine Pupille eines Auges eines Benutzers projiziert und das von dem Lichtquellenabschnitt emittierte konjugierte Licht auf einen Bereich um die Pupille des Auges des Benutzers projiziert;
- einen Detektor, der reflektiertes Licht detektiert, das dem konjugierten Licht entspricht, das von dem optischen System projiziert wird, um von dem Bereich um die Pupille herum reflektiert zu werden; und
- einen Controller, der eine Position eines Anzeige-Zielbildes auf der Grundlage des vom Detektor detektierten reflektierten Lichts steuert.
- (2) Bildanzeigevorrichtung gemäß (1), wobei das optische System Folgendes umfasst:
- einen Lichtkonzentrationsabschnitt, der die Richtungen des Bildanzeigelichts und des konjugierten Lichts ändert und das Bildanzeigelicht und das konjugierte Licht auf das Auge des Benutzers konzentriert, und
- einen Modulator, der Amplituden oder Phasen des Bildanzeigelichts und des konjugierten Lichts räumlich moduliert.
- (3) Bildanzeigevorrichtung gemäß (1) oder (2), wobei
der Detektor einen Abbildungsabschnitt enthält, der ein Bildformationsbild, bei dem das Bildanzeigelicht auf die Pupille einfällt, um auf eine Netzhaut abgebildet zu werden, und ein Reflexionsbild, bei dem das konjugierte Licht von dem Bereich um die Pupille herum reflektiert wird, aufnimmt, und
auf der Grundlage des Bildformationsbildes und des Reflexionsbildes, die von dem Bildgebungsabschnitt erfasst werden, berechnet der Controller einen Verschiebungsbetrag und einen Korrekturbetrag für das Anzeige-Zielbild.
- (4) Bildanzeigevorrichtung gemäß (3), wobei der Controller eine aktuelle Richtung einer Sichtlinie des Benutzers und eine Richtung der optischen Achse berechnet, indem er den Betrag der Verschiebung und den Betrag der Korrektur für das Anzeige-Zielbild berechnet.
- (5) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (4), wobei der Bereich um die Pupille eine Iris, eine Sklera, eine Grenze zwischen der Pupille und der Iris und eine Grenze zwischen der Iris und der Sklera ist.
- (6) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (5), wobei auf der Grundlage einer Position eines Fourier-Bildes des konjugierten Lichts im Bereich um die Pupille der Controller eine Verschiebung des Anzeige-Zielbildes von einer Ausgangsposition in einer Ebene senkrecht zu einer Richtung einer Sichtlinie des Auges berechnet.
- (7) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (6), wobei auf der Grundlage eines Defokussierungsbetrags eines Fourier-Bildes des konjugierten Lichts der Controller eine Verschiebung des Anzeige-Zielbildes von einer Ausgangsposition in Richtung der Sichtlinie des Auges berechnet.
- (8) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (7), wobei der Controller eine Größe und eine Teilungsbreite eines Fourier-Bildes für das Anzeige-Zielbild durch Einstellen einer Anfangsphase des Anzeige-Zielbildes ändert.
- (9) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (8), wobei das optische System ein koaxiales optisches System ist.
- (10) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (9), wobei der Detektor Informationen über das Bildanzeigelicht und das konjugierte Licht von zwei Augen erfasst.
- (11) Bildanzeigevorrichtung gemäß (2), wobei der Lichtkonzentrationsabschnitt ein diffraktives optisches Element als optisches Element verwendet, an dem das konjugierte Licht reflektiert wird.
- (12) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (11), wobei das optische System in einer Fourier-Ebene eine Vorrichtung zur Verschiebung und/oder Aufteilung eines Lichtstrahls umfasst.
- (13) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (12), wobei der Lichtquellenabschnitt eine Vielzahl von Lichtquellen verwendet.
- (14) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (13), wobei das optische System ein Emissionsmuster einer Ausgangsposition zu einem Teil der Bilder hinzufügt und einen Betrag der Verschiebung des Anzeige-ZielBildes misst, um eine periodische Kalibrierung durchzuführen.
- (15) Bildanzeigeverfahren, das Folgendes beinhaltet:
- Emittieren von Bildanzeigelicht, das zur Anzeige eines Bildes verwendet wird, und von konjugiertem Licht zum Bildanzeigelicht;
- Projizieren des emittierten Bildanzeigelichts und des emittierten konjugierten Lichts auf eine Pupille eines Auges eines Benutzers bzw. auf einen Bereich um die Pupille des Auges des Benutzers;
- Erfassen von reflektiertem Licht, das dem projizierten konjugierten Licht entspricht, das von dem Bereich um die Pupille herum reflektiert wird; und
- Steuern einer Position eines Anzeige-Zielbildes auf der Grundlage des erfassten reflektierten Lichts.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200, 300, 400, 500
- Bildanzeigevorrichtung
- 101, 401, 501
- Optischer Abschnitt
- 102
- Kombinierer (Lichtkonzentrationsabschnitt)
- 103
- Bildgebungsabschnitt
- 104
- Controller
- 105
- Augapfel (rechtes Auge)
- 111
- Lichtquellenabschnitt
- 112
- SLM
- 121
- Pupille
- 122
- Iris
- 123
- Sklera
- 131
- CPU
- 132
- Berechnungsabschnitt
- 133
- Bestimmungsabschnitt
- 134
- Massenspeicher
- 201
- Okularlinse
- 301
- Bildebene
- 411
- Vorrichtung zur Verschiebung und/oder Teilung eines Lichtstrahls
- 502
- Reflexionsspiegel
- 503
- Prisma
- 511
- Lichtstrahl von Lichtquelle 1
- 512
- Lichtstrahl von Lichtquelle 2
- OL, OL1 bis OL3, SOL
- Bildanzeigelicht (Objektlicht)
- CL, CL1 bis CL4, SCL
- konjugiertes Licht
- d1, d2
- Abweichungsbetrag
- L1 bis L3
- Linse
- FP1, FP2
- Fourier-Ebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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