JP2011527760A - 広視野角ディスプレイおよびユーザインタフェース - Google Patents
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Abstract
【選択図】図14
Description
本願は、米国特許法第119条(e)項に基づき、2008年7月10日出願の「BROAD VIEWING ANGLE DISPLAYS」と称する米国特許仮出願第61/129665号の優先権および恩典を主張し、その内容全体を参照によって本書に援用する。
本発明は、その一部の実施形態では、画像を表示するための方法および装置に関し、さらに詳しくは、広い視野角から、例えば画像の周囲360°から画像を見ることを可能にする、そのような方法および装置に関するが、それに限定されない。
McPhetersの米国特許第6377238号
McPhetersの米国特許第7054045号
Balakrishnanらの米国特許第7528823号
Mintzらの米国特許公開出願第2006/0171008号
Opt.Eng.39(1)10‐22(2000年1月)に発表されたChen F.、Brown G.M.、Song M.による「Overview of three−dimensional shape measurement using optical methods」と題する論文
各々がコンテンツの少なくとも一部分の画像であり、かつ各々がそれ自体の観察可能性空間(viewability space)から観察可能である、複数のボリュメトリック画像を形成するステップと、
1つ以上の前記観察可能性空間の一部分を観察者各人の瞳と重ね合わせるステップと、
を含む、複数の観察者にコンテンツを表示する方法を提供する。
各々がコンテンツの少なくとも一部分の画像であり、かつ各々がそれ自体の観察可能性空間から観察可能である、ボリュメトリック画像を生成するためのユニットと、
1つ以上の前記観察可能性空間の一部分を観察者各人の瞳と重ね合わせるように制御する光学系と、
を含む、複数の観察者にコンテンツを表示するためのシステムを提供する。
近軸画像を生成する画像生成ユニットと、
ステージを画定し、ステージ上の画像が観察可能性空間から観察可能であるように前記近軸画像を前記ステージに結像する光学系と、
を備えたシステムであって、前記光学系がアイピース(eyepiece)およびミラーを含み、ミラーが光を複数の異なる方位角でアイピースに指向させるように構成され、
前記方位角の各々が前記観察可能性空間に対し異なる位置を決定し、
前記方位角の各々に対し、ステージの位置が同一である、
システムを提供する。
近軸画像を生成するステップと、
近軸画像の像が最広部分およびより狭い部分を有する観察可能性空間から観察可能となるように、観察者が見る位置に近軸画像を結像するステップと、
観察者の瞳の位置に応答して、第3位置を選択するステップと、
選択された第3位置に観察可能性空間の最広部分を結像するステップと、
を含む方法に関する。任意選択的に、結像ステップは、近軸画像を画像観察可能性空間に結像すること、および同時にプロジェクタの面を観察者の瞳の面に結像することを含む。例えばホログラフィック構成におけるプロジェクタはSLMである。
観察者の瞳の値の指標を受け取るステップと、
前記指標に応答して、前記瞳がその内部に存在する覗き窓を画定するステップと
を含み、
第3位置は、観察可能性空間が少なくとも部分的に前記覗き窓とオーバラップするように選択される。任意選択的に、第3位置は、観察可能性空間が前記覗き窓全体とオーバラップするように選択される。
観察者の顔の位置の指標を受け取ること、および
前記指標を解析して、観察者の瞳の位置の指標を得ること、
を含む。
(a)観察者の一方の目の位置に応答してSLMを結像するステップと、その後に、
(b)観察者の他方の目の位置に応答してSLMを結像するステップと、
観察者に連続画像が見えるように(a)および(b)を繰り返すステップと
を含む。
SLMからミラーに光を投影するステップと、
観察者の目の動きに追従するように前記ミラーを移動させるステップと、
を含む。
SLMを回転ミラーに結像するステップと、
観察者に連続画像が見えるように前記回転ミラーを回転させるステップと、を含む。
前記観察者の目からの光の反射を受け取ること、および
前記反射を解析して前記観察者の目の位置を推定すること、
を含む。
観察者の顔が識別される位置の指標を受け取ること、および
前記指標を処理して観察者の瞳の位置の指標を得ること
を含む。
観察者の目の位置を推定するステップと、
シーンが前記所与の位置で所与の向きにあった場合に観察者がどのシーン部分を見たかを推定するステップと、
前記推定シーン部分を含むシーンの一部分のみのコンピュータ生成ホログラムを前記所与の位置に結像するステップと、
を含み、
観察者がホログラムを見ることができるように結像が行われる、
方法をも提供する。
空間光変調器(SLM)を含むホログラム生成ユニットと、
前記ユニットによって生成されたホログラムを第1位置に結像し、かつSLMの画像を第2位置に結像するように構成された光学系と、
CGHが光学系とSLMの画像との間の位置に結像されるように、第2位置へのSLMの前記画像の結像を制御するように構成されたコントローラと、
を備えたシステムに関する。任意選択的に、コントローラは光学系およびホログラム生成ユニットの少なくとも一方を制御する。
中心空洞を画定する内壁を有する中空アイピースと、
前記空洞内部に存在するホログラム生成ユニットと、
前記ホログラム生成ユニットによって生成されたホログラムから前記内壁に至る光路上のオブジェクティブと、
を備えたシステムに関する。
シーンが前記所与の位置で所与の向きにあった場合に観察者がどのシーン部分を見たかを推定するステップと、推定されたシーン部分を含むシーンの一部分だけのコンピュータ生成ホログラムを所与の位置に結像するステップとを含み、観察者がホログラムを見ることができるように結像が行なわれるようにした、方法を提供する。
本発明は、その一部の実施形態では、画像を表示するための方法および装置に関し、さらに詳しくは、広視野角からの3次元画像の観察を可能にするそのような方法および装置に関するが、それに限定されない。本発明の一部の実施形態は、広視野角からの2次元画像の観察をも可能にする。
本発明の例示的実施形態では、ホログラム生成ユニット10’は光源15および空間光変調器(SLM)20を含む。
図1Bは、例えば物体ホログラム35のような近軸画像の表示における多少の原理を示す。
図2Aは、本発明の実施形態に従って物体ホログラム35を投影するための基本的システム200を示す。
オブジェクティブ310は任意選択的に、回転軸が放物線の対称軸である回転放物面の形状を有するミラーである。別の任意の形状は、回転軸が放物線の対称軸に垂直な回転放物面である。任意選択的に、オブジェクティブミラー(対物鏡)310の形状は球面キャップの形状である。任意選択的に、オブジェクティブミラー310の形状は、上に示唆した形状のいずれかの一部の形状である。任意選択的に、球面キャップは製造が容易であるため好適であり、ホログラム35は近軸であるため、球面収差はシステムにおいて重要な役割を果たさない。
例示的実施形態では、図3Aおよび3Bに示したセットアップは、−50cmの焦点距離を有するレンズ310、およびレンズ310の第1側(図では右側)にレンズ310から100cmの位置に配置されたアイピース320を用いて拡大画像SLMを提供するために使用される。SLMは、レンズ310の第2側にレンズ310から数ミリメートル程度の位置に立設される。
限定された観察可能性空間で移動する観察者に画像を表示するために、画像SLMは観察者の目を追尾する必要がある。そのような追尾をもたらす一部の例示的実施形態を以下に記載する。
本発明の例示的実施形態では、システム500は、ホログラムが大きい画像および広い観察可能性空間を有するように、ホログラムを単一観察者に結像するために使用される。
本発明の一部の実施形態では、単一ホログラムの観察可能性空間は観察者の両方の目とオーバラップする。そのような実施形態では、見ている画像のホログラフィ的性質から原シーンの全ての奥行手掛かりが得られるので、観察者には完全3Dホログラムが見える。これらの実施形態は、成人の観察者の両方の目をカバーするように幅が約6〜8cmの画像SLMに基づく。
一部の実施形態では、システムは全方向に、例えば周囲360゜に単一ホログラムを投影する。そのようなシステムは、下述するウォークアラウンドシステムより単純かつ安価にすることができる。システムは、目の追跡無しに、かつ特定の観察者に合わせて調整することなく、充分に機能することができる。そのようなシステムの追加的利点は、SLMを制御するために必要な計算が、複数のユーザの各々に完全ホログラフィックビューを提供するために必要な計算と比較して、非常に簡単になることである。
図5の実施形態は、アイピース320の方向を見ている観察者にホログラムを示すことを可能にする。観察者がステージの周りを歩き回ることを可能にするため、またはステージを異なる場所から観察する異なる観察者にホログラムを提示するために、アイピース320は図6Aに絵画的に示すように円形にすることができる。
本発明の例示的実施形態では、光源は、近軸物体を生成するようにコリメート光(および一部の実施形態ではコヒーレント光)を提供する。コリメート光源の非限定例としてレーザおよびLEDがある。
例示的実施形態では、アイピース320は光学的活性内面、例えば湾曲反射性内面を有する中空体である。任意選択的に、光学的活性内面は例えば曲面ミラーの反射面である。任意選択的に、内面はレンズの表面である。
本発明の一部の実施形態では、2つ以上のSLMを使用して、異なる目、観察者、および/または位置に異なるホログラムを提供する。例えば1つの実施形態では、各々が観察者の1つの目のための物体ホログラムの形成専用である2つの異なるSLMが存在する。一部の実施形態では、各SLMが順次幾つかの物体ホログラムを、例えば3人の異なる観察者のために、各目に1つずつ、最高6種類のホログラムを形成し、回転ミラーはホログラムの各々をステージに移動させ、SLMの各々は、ホログラムがそれで見るために生成された目に結像する。
前節に記載した実施形態は、各観察者が(または各観察者の各目でさえ)異なるホログラムまたはビデオストリームを見ることを可能にするが、本発明の一部の実施形態は、全ての観察者が両方の目で同一ホログラムを見ることを可能にする。このようにして、大勢の人々が集合して標準的TVまたは映画を見るように、ホログラム映像で全く同じ経験をすることができる。完全な奥行感覚は、各目で異なるホログラムを見ることを必要とするが、両目で同じホログラムを見ることでもある程度の奥行感覚がもたらされ、それはときには一部のオートステレオディスプレイで得られるより良好である。
起こり得るスミア問題を理解するために、画像SLMが約2cm幅であり、観察者が回転ミラーから約1mの距離におり(外周約6mを暗示する)、回転ミラーが30Hzで回転する実施形態を検討することが有用であるかもしれない。この特定の実施形態では、単一画像が絶えずかつ連続的に投影される場合、画像SLMは180m/秒の直線速度で観察者の目を掃引し、この掃引がホログラムのスミアの原因になることがある。
目追跡システムは当業界で周知であり、任意のそのような公知のシステムは、追跡品質がSLM画像のサイズと両立する限り、本発明の実施形態と共に使用するのに適しているかもしれない。すなわち、追跡は各方向の目の位置の推定が可能であるように、同じ方向の画像観察可能性空間のサイズより小さい許容差の範囲内で、充分に優れていなければならない。
観察者が物体の周りを歩き回りながら物体を見ているときに、観察者は各点から物体の異なる面を見る。
図10は、投影システムの幾つかの主要なユニットおよびそれらの間のインタラクションを示す、例示的システム900の簡易ブロック図である。
本発明の一部の実施形態は、観察者がホログラムと対話することを可能にする。例えば観察者はその手、またはいずれかの他の身体部分、または観察者が保持しているいずれかの物体、例えばポインタをホログラムに触れるように動かすことができる。任意選択的に、センサは観察者の手の位置を検出し、それに応じて出力装置を制御する。1つの実施例では、ベルに接触する観察者は、結果的に出力装置のベルを鳴らすことになる。
種々の実施形態を白黒画像の文脈で上述した。それにも関わらず、本発明の実施形態に係るシステムおよび方法によってマルチカラー画像も全く同様に提供することができる。
本発明の一部の実施形態では、物体ホログラムを作成するために、全SLMユニットを起動させる必要はない。そのような場合、1つのSLMを複数のSLMユニットとして使用することが可能である。例えば1000×1000画素の1つのSLMは、各々500×500画素の多様な4つのSLMとして機能して、下述する複数のSLMを使用する全ての利点を得ることができる。
例示的私的コンテンツ用途
本発明の一部の実施形態では、コンテンツは1人の観察者だけの目に結像され、観察者の近傍にいる他の人々はコンテンツを見ることができない。
多くの医療用途では、医師に組織の3次元構造に関する情報が提供される。本発明の一部の実施形態では、この情報は、医師が対話することのできるホログラムとして、1人以上の医師に表示される。
本発明の例示的実施形態では、コンピュータ設計モデルが設計者のチームに表示され、チームメンバの1人、数人、または各々がモデルの周りを歩き回り、それに関わり、かつ/またはそれを操作することを可能にする。例えばディスプレイがタッチスクリーンである新しい携帯電話の外囲器のような機械的部品のモデルでは、1人の設計者がディスプレイの照明の変更を提案することができ、別の設計者は変更の結果について意見を述べ、実際のボタンの追加を提案し、それを瞬時にプリセットする。同様に、単一設計者が同一細部を異なる角度から見ることができる。設計を検討しながら、チームのメンバが画像内の特定の部分を(専用ペンで、または彼の指で)指し示すことができる。任意選択的に、チームメンバ全員が指し示された部分を見、チームメンバは、異なる視点から見たその部分の光景について話し合うことができる。任意選択的に、ディスプレイはシステム・ヒューマン・インタフェースを備え、チームメンバがフル設計内の特定の部品を操作すること、例えば印を付けた表面の色を変更することが可能になる。チームは画像をあらゆる角度から厳密に観察するので、記載したプロセスは、開発工程内の一部の急速な試作品製造段階を削除し、こうしてその総時間およびコストが低下される。
本発明の一部の実施形態は、ディスプレイを注意深く見ることなくディスプレイに曝される人々の注意を引くために、利用することができる。例えば本発明の一部の実施形態は、公共の場で広告用ディスプレイとして使用し、より伝統的な平面ディスプレイおよびポスタで得られるよりかなり多くの注意を引くことができる。
ユーザが動きながら3D空間でインタラクションを実行することができるときに、3Dインタラクションが発生する。マン・マシン・インタラクションは、人間および機械の両方が情報を受け取りかつ処理し、次いでその処理の出力を互いに提示することを要求する。目的を達成するために、ユーザは操作を行い、またはコマンドを機械に与える。機械はユーザによって提供された情報を受け取り、何らかの処理を実行し、次いで結果をユーザに提示する。
典型的には、3D表現の場合、ボクセルまたはボリュメトリックデータとしても知られる大量のXYZ点が任意選択的に入力され、表示される。入力は任意選択的に、そのような情報を生成する源に由来し、任意選択的にCADモデルのようなコンピュータベースのデータ、および/または医用撮像におけるCTまたはMRIスキャンのような外部から取り込まれるデータに由来する。
空中浮遊画像と対話するために、任意選択的にボリュメトリックディスプレイ装置が使用される。一般的に、該装置は、ユーザが画像と対話するために、データから生成された「空中に浮遊する」画像を提示する。
表示空間内での2D/3Dユーザ入力または操作をサポートするツールは、インタフェース媒体として使用することが考えられる。そのようなツールは、非限定例として、ペン状装置のようなハンドヘルドツール、ジェスチャ認識インタフェースユニット、指および/または指先を認識するためのような物体認識インタフェースユニット、ならびにハンドヘルドツールまたは指の位置および/または向きを追跡する能力を持つ追跡システムを含む。
支援ソフトウェアおよび通信装置は任意選択的に、ディスプレイ表示用のデータ源を処理し、ディスプレイ装置とインタフェース装置との間で同期し。かつそれらの間でデータを転送する。
本発明のユーザインタフェースの幾つかの適用例について下述する。
投影されたボリュメトリック画像(任意選択的にホログラム)に対し、ユーザは特定の位置を指し示す。聴覚的指示および/またはボタンクリック指示により、ユーザは表示空間内の特定の点にマーキングする。例えば追跡センサ付きスタイラスが使用され、特定の点はユーザによってボリュメトリック画像にマーキングされる。ユーザインタフェースはスタイラスの空間位置および/または向きを記録し、それを支援ハードウェアに保存する。保存された点は特定の単数または複数のボクセルに解釈され、ディスプレイ装置は任意選択的に、点を実時間でボリュメトリック画像上に提示する。
超音波ベースの診断、介入性心臓医療処置等のような医用撮像に有用な支援ソフトウェアによって実行されるエッジ認識の後で任意選択的に行われる、人手によるエッジ補正のためのツール、
器官内の位置のマーキング、
腫瘍の位置のマーキング、
装置の植込みを提案された体内、器官、および治療介入にマーキング、および
身体、器官の外部の位置のマーキング 空間または器官における固定点と呼ばれ、かつ身体または器官の運動中、または身体または期間の外側の運動中に、例えばECGゲーティングまたは呼吸のような
関係を維持する身体、器官の外側の位置のマーキング
が存在する。
投影画像、例えば骨組織に対して、ユーザは任意選択的に、骨の画像の1つの端部をマーキングし、次いで骨の画像の別の端部をマーキングする。ユーザ・インタフェース・システムはマーキングされた点を標識し、ソフトウェアモジュールを介する計算によって骨の長さを任意選択的に計算する。
ユーザインタフェースのユーザ、例えば医師はしばしば、ボリュメトリック画像内の特定の平面を観察したくなる。観察される特定の面は、様々な向きおよび位置であり得る。特定の平面の人間にとって自然な選択の方法を、本発明のユーザインタフェースに関連して記載する。
提示されたボリュメトリック画像に対し、ユーザは任意選択的に、画像上に、または画像の輪郭線上に1点をマーキングし、ジェスチャまたは何らかの他の点マーキング法によって、特定方向の画像の回転を定義する。任意選択的に、ユーザは2つの点をマーキングし、回転軸が2つの点によって画定される線によって画定される軸となるように、画像を回転させる。上記操作は任意選択的に、少なくとも部分的に、マーキングされた点の受取り、ディスプレイによって投影される画像を定義するマーキングされた点のソフトウェアおよび/またはハードウェアによる解釈に基づいて、かつ任意選択的に、ユーザによって提供される特定の「コマンド」、例えば「回転せよ」に基づいて実行される。対応する画像は任意選択的に、ディスプレイを介してレンダリングされ、かつ提示される。任意選択的に、この操作は実時間で実行される。
ユーザ・インタフェース・システムは任意選択的に、位置インジケータの位置を受け取り、その位置を表示空間に提示する。システムは任意選択的に、その中でツールがナビゲートする画像を、例えばCTデータからの画像または実時間超音波画像を提示する。システムは任意選択的に、任意選択的にスケール相関後に、任意選択的にツールを追跡するためのユニットのような多種多様な情報源からのツールの位置の標識を画像上に重ね合わせる。次いでユーザは任意選択的に、ツールが正しい位置または正しいルート上にあるかどうかを視覚的に検査する。ツール位置が正しくない場合、ユーザは、投影されたボリュメトリック画像内のツール位置インジケータを仮想的に「タッチ」して、ツール位置インジケータを好適な位置および/またはルートまでドラッグすることができる。位置および/またはルートの新しい座標はインタフェースツールによって記録され、任意選択的にツールナビゲーションユニットに提供される。
どこかにある実際のツールの遠隔ロボット操作を引き起こす、表示空間におけるツールの画像の上記操作は、身体を介する遠隔外科手術および/または遠隔ナビゲーションを可能にする。
本発明は、その一部の実施形態では、ボリュメトリック投影画像内に点、線、および/または経路を描画するためのツールを提供し、かつユーザが描画を実時間で見ることを可能にする。「空中」描画は任意選択的に、ユーザ/医師間のコラボレーションツールを提供し、点の描画または空間のマーキングを可能にし、画像内の特定の組織または関心領域に関する話し合いを可能にする。
本発明は、その一部の実施形態では、入力源からのデータから生成された表示画像内に仮想物体の画像を合成するためのツールを提供する。表示画像内部に仮想物体を配置するための1つの用法は、ボリュメトリック画像の表示を介して機器の選択をシミュレートすることである。
本発明は、その一部の実施形態では、入力源からのデータから生成された画像内に実際の物体を合成するためのツールを提供する。合成は任意選択的に、心臓弁の選択のような実際の機器の選択に役立つ。
ボリュメトリックディスプレイの表示空間への実際の物体の挿入は、ユーザ・インタフェース・システムをゲームに使用することを可能にする。
本出願から成熟する特許の存続期間の期間中には、多くの関連する空間光変調器、ホログラム生成ユニット、およびボリュメトリックディスプレイが開発されることが予想され、対応する用語の範囲は、すべてのそのような新しい技術を先験的に包含することが意図される。
Claims (129)
- 空中浮遊ディスプレイ装置をある位置に提供するステップと、前記位置の周りに少なくとも200度の円弧角を含む角度範囲にわたって観察可能な1つ以上の空中浮遊コンピュータ生成画像を前記装置から投影するステップとを含む、空中浮遊画像表示の方法。
- 投影するステップは、観察者が予想される小さい角度に対して選択的に投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、複数の画像生成モジュールを用いて選択的に投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、同一座標系で異なる画像を異なる方向に投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは2D画像を投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、物体のプレゼンテーション角度がその視野角と共に変化して物体の周りを動き回る効果に適合するように、前記物体の画像を投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは3D画像を投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップはホログラムを投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、画像の投影距離を調整することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、画像の焦点距離を調整することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、同一観察者の異なる目のために異なる画像を投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、前記装置内の単一点から投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、共有座標系で画像を投影することを含む、請求項1に記載の方法。
- 投影するステップは、ディスプレイ基板によって占有されない場所に前記画像を結像することを含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも180度の視野角の範囲にわたって同時に観察可能な空中に浮遊するコンピュータ生成ホログラムを投影するホログラムディスプレイ装置。
- 前記ホログラムは少なくとも20度離れた視点から同一座標セットを共有する、請求項15に記載のディスプレイ装置。
- ホログラム生成ユニットおよびホログラムを投影するための少なくとも1つのレンズを含む、請求項15に記載のディスプレイ装置。
- 少なくとも1つの距離制御ユニットを含む、請求項15に記載のディスプレイ装置。
- 少なくとも1つのホログラム照準機構を含む、請求項15に記載のディスプレイ装置。
- 複数の観察者にコンテンツを表示する方法であって、各々コンテンツの少なくとも一部分のものでありかつ各々がそれ自体の観察可能性空間から観察可能である複数のボリュメトリック画像を形成するステップと、1つ以上の前記観察可能性空間の一部分を各々の観察者の瞳とオーバラップさせるステップとを含む方法。
- 観察可能性空間は90度にわたることができる、請求項20に記載の方法。
- コンテンツは単一シーンであり、前記ボリュメトリック画像の各々は、異なる視点から観察可能な前記単一シーンの1面の画像である、請求項20に記載の方法。
- 観察者は、前記ボリュメトリック画像の1つによって占有される空間の周りの異なる方位角に存在する、請求項20に記載の方法。
- 前記異なる方位角は全円に及ぶ、請求項23に記載の方法。
- 前記異なる方位角は少なくとも半円に及ぶ、請求項23に記載の方法。
- 2人の前記観察者は互いに少なくとも1メートル離れている、請求項20〜25のいずれかに記載の方法。
- 観察者は同時に画像を見る、請求項20〜26のいずれかに記載の方法。
- 観察可能性空間は一連の短期間だけ観察者の目とオーバラップし、前記短期間は前記観察者が連続ビューを見るように時間的間隔を置く、請求項20〜27のいずれかに記載の方法。
- 複数の観察者にコンテンツを表示するためのシステムであって、各々コンテンツの少なくとも一部分のものでありかつ各々がそれ自体の観察可能性空間から観察可能である複数のボリュメトリック画像を生成するためのユニットと、1つ以上の前記観察可能性空間の一部分を各々の観察者の瞳と制御する光学系とを含むシステム。
- 光学系が、少なくとも1つの前記観察可能性空間から観察可能なボリュメトリック画像について、前記観察可能性空間の方位角を決定する方位決定要素を含む、請求項29に記載のシステム。
- 近軸画像を生成する画像生成ユニットと、ステージ上の画像が観察可能性空間から観察可能であるようにステージを画定しかつ前記近軸画像を前記ステージに結像する光学系とを含むシステムであって、前記光学系がアイピースおよびミラーを含み、ミラーが複数の異なる方位角のアイピースに光を指向させるように構成され、前記方位角の各々が前記観察可能性空間に対し異なる位置を決定し、かつ前記方位角の各々に対しステージの位置が同一であるように構成されたシステム。
- 少なくとも2つの異なる方位角に対し、2つの異なる仰角が提供される、請求項31に記載のシステム。
- 第1位置に瞳を有しかつ第2位置を見ている観察者によって見られる近軸画像を結像する方法であって、近軸画像を生成するステップと、最広部分およびより狭い部分を有する観察可能性空間から近軸画像の像が観察可能であるように、観察者が見ている位置に近軸画像を結像するステップと、観察者の瞳の位置に応答して第3位置を選択するステップと、選択された第3位置に観察可能性空間の最広部分を結像するステップとを含む方法。
- 所与の位置に目を向けている観察者にシーンを表示する方法であって、観察者の目の位置を推定するステップと、シーンが前記所与の位置で所与の向きにあった場合に観察者がどのシーン部分を見たかを推定するステップと、前記推定されたシーン部分を含むシーンの一部分だけのコンピュータ生成ホログラムを所与の位置に結像するステップとを含み、観察者がホログラムを見ることができるように結像が行なわれるようにした、方法。
- 観察者の目の位置を追跡するステップと、観察者が移動するときに前記所与の位置にホログラムを見続けるように、コンピュータ生成ホログラムを結像するステップとを含む、請求項34に記載の方法。
- コンピュータ生成ホログラム(CGH)を結像するためのシステムであって、空間光変調器(SLM)を含むホログラム生成ユニットと、前記ユニットによって生成されたホログラムを第1位置に結像しかつSLMの画像を第2位置に結合するように構成された光学系と、CGHが光学系とSLMの画像との間の位置に結像されるように、前記SLMの画像の第2位置への結像を制御するように構成されたコントローラとを含むシステム。
- 前記コントローラは、前記SLMの画像を前記所望の位置で所望の向きに生成すべく、前記光学系を制御するように構成される、請求項36に記載のシステム。
- 前記コントローラは、所望の位置および/または向きをオンラインで変更するように構成される、請求項36又は37に記載のシステム。
- 前記所望の位置および/または向きの指標のオンライン受取りのための入力を含む、請求項38に記載のシステム。
- 前記入力は、目追跡ユニットから観察者の目の位置を示す信号を受け取るためのレシーバを含み、前記コントローラは、観察者の目が前記所望の位置を含む観察可能性空間内に存在するように、前記SLMの画像を前記所望の位置に投影すべく前記光学系を制御する、請求項39に記載のシステム。
- 前記光学系は、オブジェクティブと、アイピースと、前記所望の位置とアイピースおよびオブジェクティブの1つ以上との間の距離に応答してオブジェクティブとアイピースとの間の光路長を調整するように制御可能な光路長調整ユニットとを含む、請求項36〜40のいずれかに記載のシステム。
- 前記光路長調整ユニットは、前記光路長をオンラインで調整するように構成される、請求項41に記載のシステム。
- オブジェクティブからミラーに達した光をアイピースの一部分に反射するミラーを含み、ミラーは、前記光をアイピースの様々な部分に反射するように制御可能である、請求項36〜42のいずれかに記載のシステム。
- 前記アイピースは中空体を含む、請求項36〜43のいずれかに記載のシステム。
- 前記中空体は、放物線と同じ面上に無い軸を中心に放物線を回転することによって得られる回転体として形成される、請求項44に記載のシステム。
- 前記中空円筒体は球の一部分である、請求項44に記載のシステム。
- ホログラム生成ユニットは前記アイピースの内部にある、請求項44〜46のいずれかに記載のシステム。
- 前記アイピースの中心軸を中心に回転する回転ミラーを含む、請求項44〜47のいずれかに記載のシステム。
- オブジェクティブから前記回転ミラーに達した光はアイピースに向かって反射する、請求項48に記載のシステム。
- 前記光はオブジェクティブから1つ以上の光学素子を介して回転ミラーに到達する、請求項49に記載のシステム。
- 前記1つ以上の光学素子は、オブジェクティブとアイピースとの間の光路長を調整するように制御可能な光路長調整素子を含む、請求項50に記載のシステム。
- 少なくとも90度の円弧角にわたる内部反射壁を有するアイピースと、空洞内部に存在する画像生成ユニットとを含み、前記アイピースが前記画像生成ユニットから1人以上の観察者に画像を投影するように構成された、結像のためのシステム。
- 前記画像生成ユニットは、ある角度範囲にわたって前記画像を投影するように動く少なくとも1つの素子を含む、請求項52に記載のシステム。
- 前記システムは、前記観察者が壁に囲まれるように構成される、請求項52に記載のシステム。
- 前記アイピースは中空であり、空洞を画定し、画像生成ユニットは前記空洞内部に存在するホログラム生成ユニットを含み、前記ホログラム生成ユニットによって生成されたホログラムから前記内壁に至る光路上にオブジェクティブを含む、請求項52に記載のシステム。
- 各々がオブジェクティブに関連付けられる複数のホログラム生成ユニットを含む、請求項55に記載のシステム。
- 前記アイピースを用いて、単一位置で異なるコンピュータ生成ユニットによって生成されたホログラムの画像を形成するように構成される、請求項56に記載のシステム。
- 前記単一位置は前記アイピースの内側にある、請求項57に記載のシステム。
- 前記中空アイピースは内部反射面を有する、請求項55〜58のいずれかに記載のシステム。
- 前記内面の形状は、第1面上に存在するカーブを、前記第1面以外の第2面上に存在する回転軸を中心に回転することによって得られる、請求項59に記載のシステム。
- 前記回転軸は前記第1面に対して垂直である、請求項60に記載のシステム。
- 前記内面は球殻の一部として形作られる、請求項55〜58のいずれかに記載のシステム。
- 複数のホログラム生成ユニットの各々が空間光変調器(SLM)を含み、複数のユニットセルの各々が、SLMと前記SLMによって生成されたホログラムとの間に焦点が位置する集光オブジェクティブを含む、請求項55〜61のいずれかに記載のシステム。
- 複数のユニットセルは各々、オブジェクティブ、および前記オブジェクティブとアイピースとの間の光路長を決定するように構成された光路長決定素子を有する、請求項55〜63のいずれかに記載のシステム。
- 前記光路長決定素子の各々は、他の光路長決定素子とは独立して制御可能である、請求項64に記載のシステム。
- 複数のユニットセルからの光を受光して前記光をアイピースに反射するように構成された回転ミラーを前記アイピースの中心に含む、請求項55〜65のいずれかに記載のシステム。
- コントローラは光学系を制御する、請求項36に記載のシステム。
- コントローラはホログラム生成ユニットを制御する、請求項36又は67に記載のシステム。
- 第1空中浮遊ディスプレイの表示空間に第1画像を表示するステップと、第1空中浮遊ディスプレイの表示空間に実際の物体を挿入するステップと、第1空中浮遊ディスプレイの表示空間内の実際の物体の位置を突き止めるステップと、表示空間内で実際の物体を検知するステップと、空中浮遊ユーザインタフェースへの入力として位置を提供するステップとを含む、空中浮遊ユーザインタフェースを実現するための方法。
- 少なくとも部分的に位置に基づいて、第1空中浮遊ディスプレイの表示空間に第2画像を表示するステップをさらに含む、請求項69に記載の方法。
- 空中浮遊ディスプレイはボリュメトリックディスプレイである、請求項69に記載の方法。
- 実際の物体を表示空間内に挿入した後、第2画像は略実時間で表示される、請求項70に記載の方法。
- 時間は1/24秒未満である、請求項72に記載の方法。
- 第1画像は空白画像であり、第2画像は位置の表示を含む、請求項70に記載の方法。
- 実際の物体は指である、請求項69に記載の方法。
- 第1画像にアクチュエータを表示するステップと、実際の物体の位置をアクチュエータに実質的に近づけるステップと、位置入力を実際の物体がアクチュエータを起動させたものと解釈するステップとをさらに含む、請求項69に記載の方法。
- 実際の物体の位置を移動させるステップと、実際の物体の位置を経時的に追跡するステップと、位置入力を実際の物体が第1画像の少なくとも一部を操作したものと解釈するステップとをさらに含む、請求項69に記載の方法。
- 少なくとも部分的に解釈に基づいてロボット装置に制御コマンドを送信するステップをさらに含む、請求項77に記載の方法。
- 実際の物体はさらに複数の実際の物体を含み、各々の実際の物体の位置をボリュメトリック・ユーザ・インタフェースのための位置入力として使用する、請求項69に記載の方法。
- 第2画像は第1画像とは異なる、請求項69に記載の方法。
- 第2画像は、第1画像に位置入力の標識が追加されたものに実質的に等しい、請求項69に記載の方法。
- 位置は、実際の物体上の実質的な1点の位置を含む、請求項69に記載の方法。
- 少なくとも部分的に位置に基づいてサブ画像を取得するステップをさらに含む、請求項82に記載の方法。
- サブ画像はボクセルを含む、請求項83に記載の方法。
- 位置はさらに、少なくとも部分的に実際の物体上の点の複数の位置に基づく複数の位置を含む、請求項82に記載の方法。
- 複数の位置を結ぶ経路が第1空中浮遊ディスプレイによって表示される、請求項85に記載の方法。
- 複数の位置は2つの位置を含み、少なくとも部分的に2つの位置に基づいて線を3次元で定義するステップをさらに含む、請求項85に記載の方法。
- 複数の位置は直線上にない3つの位置を含み、少なくとも部分的に3つの位置に基づいて3次元で面を定義するステップをさらに含む、請求項85に記載の方法。
- 複数の位置は1つの面内にない4つの位置を含み、少なくとも部分的に4つの位置に基づいて3次元で体積を定義するステップをさらに含む、請求項85に記載の方法。
- 少なくとも部分的に複数の位置に基づいて、次の機能群すなわち第1画像へのズームイン、第1画像からのズームアウト、第1画像のクロッピング、第1画像の回転、第1画像のスライシング、第1画像内の長さの測定、第1画像内の面積の測定、および第1画像内の体積の測定の中の1つの機能を実現するステップをさらに含む、請求項85に記載の方法。
- 少なくとも部分的に複数の位置に基づいてサブ画像取得を実現するステップをさらに含む、請求項85に記載の方法。
- 点をマーク表示して実際の物体の残りと実質的に対比させるステップをさらに含む、請求項82に記載の方法。
- 実質的に小型の光源によるマーク表示をさらに含む、請求項92に記載の方法。
- 位置は、実際の物体の長軸によって定義される線を含む、請求項69に記載の方法。
- 位置は、実際の物体の形状に対応するフレームを含む、請求項69に記載の方法。
- 第1空中浮遊ディスプレイが第1画像を表示するのと実質的に同時に第2画像を表示する第1空中浮遊ディスプレイをさらに含み、第1画像は第1ユーザに対して表示され、第2画像は第2ユーザに対して表示される、請求項69に記載の方法。
- 第1画像および第2画像は空間内で同一位置にあるように見える、請求項96に記載の方法。
- 第1空中浮遊ディスプレイが第1画像を表示するのと実質的に同時に第2画像を表示する第2空中浮遊ディスプレイをさらに含み、第1画像は第1ユーザに表示され、第2画像は第2ユーザに表示される、請求項69に記載の方法。
- 第1空中浮遊ディスプレイは第2空中浮遊ディスプレイから実質的に離れており、第1空中浮遊ディスプレイと第2空中浮遊ディスプレイとの間の通信チャネルをさらに含む、請求項98に記載の方法。
- 第1ディスプレイおよび第2ディスプレイは、第1ユーザと第2ユーザとの間で遠隔治療対話を実現するために使用される、請求項96に記載の方法。
- 第1ディスプレイおよび第2ディスプレイは、第1ディスプレイと第2ディスプレイとの間のホワイトボード状協調共有を実現するために使用される、請求項96に記載の方法。
- 第1ディスプレイおよび第2ディスプレイは、第1空中浮遊ディスプレイのところにいるユーザによる遠隔授業を実現するために使用される、請求項96に記載の方法。
- 第1ディスプレイおよび第2ディスプレイは、第1ユーザおよび第2ユーザが参加するゲームを実現するために使用される、請求項96に記載の方法。
- 第1ディスプレイは第2ディスプレイとは異なる、請求項96に記載の方法。
- 第1ディスプレイは第2ディスプレイより多くのコンテンツを表示する、請求項96に記載の方法。
- 動的に生成された空中浮遊表示物体および実際の物体を同一表示空間で観察することを可能にする方法であって、ボリュメトリック表示された物体を第1空中浮遊ディスプレイに表示するステップと、実際の物体を第1空中浮遊ディスプレイの表示空間に挿入するステップとを含む方法。
- 空中浮遊ディスプレイはボリュメトリックディスプレイである、請求項106に記載の方法。
- 動的生成はコンピュータ生成を含む、請求項106に記載の方法。
- 実際の物体を空中浮遊表示された物体の少なくとも一部分と比較するステップをさらに含む、請求項106に記載の方法。
- 実際の物体は標準を含み、それに照らして物体が測定され、比較ステップは標準に対する適合性の判断を可能にする、請求項109に記載の方法。
- 実際の物体は体内に挿入するための医療装置であり、空中浮遊表示される物体の少なくとも一部分は、3次元データセットから生成される身体の少なくとも一部分である、請求項109に記載の方法。
- 比較ステップは、実際の物体と空中浮遊表示される物体の少なくとも一部分との間の大きさの差を測定することをさらに含む、請求項109に記載の方法。
- 大きさの差を測定するステップは、長さの差、平面状面積の差、表面積の差、および体積の差から成る群の少なくとも1つを含む、請求項112に記載の方法。
- 身体の3次元データセットから空中浮遊表示される身体部分および1つ以上の仮想物体の3次元データセットからボリュメトリック表示される仮想物体の観察を可能にするための方法であって、空中浮遊表示される身体部分を第1空中浮遊ディスプレイに表示するステップと、第1空中浮遊ディスプレイの表示空間内に仮想物体をオーバレイするステップとを含む方法。
- 仮想物体および空中浮遊表示される身体部分は、第1空中浮遊ディスプレイの表示空間で互いに対して移動する、請求項114に記載の方法。
- 仮想物体を身体部分の少なくとも一部分と比較するステップをさらに含む、請求項114に記載の方法。
- 第1空中浮遊ディスプレイと、物体が第1空中浮遊ディスプレイによって内部に表示される体積である第1表示空間における第1位置からの入力を受け入れるように適応された第1入力ユニットとを含むユーザインタフェース。
- 空中浮遊ディスプレイはボリュメトリックディスプレイである、請求項117に記載のユーザインタフェース。
- 空中浮遊ディスプレイは2次元空中浮遊ディスプレイである、請求項117に記載のユーザインタフェース。
- 第1空中浮遊ディスプレイは第1位置を表示するように適応される、請求項117に記載のユーザインタフェース。
- 第2空中浮遊ディスプレイをさらに含み、第2空中浮遊ディスプレイは、第1位置を表示することを含め第1空中浮遊ディスプレイと同じ画面を表示する、請求項120に記載のユーザインタフェース。
- 第2空中浮遊ディスプレイによって表示される物体が内部に現れる体積である第2表示空間内における第2位置からの入力を受け入れるように適応された第2入力ユニットをさらに含み、第1空中浮遊ディスプレイは、第2位置を表示することを含め第2空中浮遊ディスプレイと同一画面を表示するように適応される、請求項121に記載のユーザインタフェース。
- 第1位置からの入力および第2位置からの入力が両方とも表示される、請求項122に記載のユーザインタフェース。
- 第1空中浮遊ディスプレイは第2空中浮遊ディスプレイとは異なる部屋に位置する、請求項122に記載のユーザインタフェース。
- 第1空中浮遊ディスプレイは第2空中浮遊ディスプレイから少なくとも100メートル離れている、請求項122に記載のユーザインタフェース。
- 第1空中浮遊ボリュメトリックディスプレイは、位置および該位置に表示されるものに少なくとも部分的に基づいて、感覚フィードバックを提供するように適応される、請求項117に記載のユーザインタフェース。
- 第1空中浮遊ボリュメトリックディスプレイは、ホログラムを表示するように適応される、請求項117に記載のユーザインタフェース。
- 第1空中浮遊ディスプレイの表示空間に第1画像を表示するステップと、実際の物体を表示空間内に挿入するステップと、表示空間内の実際の物体の位置を検出するステップと、該位置をユーザインタフェースの入力として使用するステップと、表示空間内の該位置をハイライトするステップとを含む、空中浮遊ユーザインタフェースを実現するための方法。
- 空中浮遊ディスプレイを表示するための手段と、空中浮遊ディスプレイによって表示される物体が内部に現れる体積である表示空間内の位置からの入力を受け入れるための手段とを含むユーザインタフェース。
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