JP2016533518A5

JP2016533518A5 -

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Publication number: JP2016533518A5
Application number: JP2016518105A
Authority: JP
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2034-09-25

Description

カップリングアウトセクションは光束の瞳孔拡張部を備えてもよい。従って、ユーザに大きな射出瞳を提供することができる。

さらに、カップリングインセクション及び／又はカップリングアウトセクションは結像効果を有してもよい。さらに、カップリングインセクションはコリメーション効果を有してもよい。さらに、カップリングインセクションは屈折性及び／又は反射性であってもよい。

さらに、ユーザの頭部に装着可能なホルダーと、画像を生成する、ホルダーに固定される画像生成モジュールと、ホルダーに固定される結像光学システムであって、上記発明の眼鏡レンズを備え、ホルダーが頭部に装着されたとき、ユーザが生成された画像を虚像として知覚することができるように生成された画像を画像化する、結像光学システムとを有する表示装置が提供される。

結像光学システムは、眼鏡レンズを唯一の光学要素として備えることができる。ただし、結像光学システムは、眼鏡レンズに加えて、少なくとも１つのさらなる光学要素を備えることも可能である。

図１に示された実施形態において、本発明による表示装置１は、ユーザの頭部に装着可能な、例えば従来の眼鏡フレームの様式で形成され得るホルダー２と、ホルダー２に固定される第１の眼鏡レンズ３及び第２の眼鏡レンズ４とを備えている。眼鏡レンズ３及び４を有するホルダー２は、例えば、スポーツ用眼鏡、サングラス及び／又は視覚欠陥を矯正する眼鏡として形成することができ、後述するように、虚像を、第１の眼鏡レンズ３を介してユーザの視野に反射させることができる。

凹部１１には、平行平面案内プレート１４が挿入され、平行平面案内プレート１４は、画像生成モジュール５によって生成される画像（したがって、各ピクセルから出る光束２４）を、エッジ領域１３から中央領域１２まで案内し、表示装置１を装着するユーザが画像を（好ましくは、周囲と重ね合わせられる）虚像として知覚することができるように中央領域においてカップリングアウトするよう働く。

横方向にオフセットされた位置におけるこのタイプの複数回のカップリングアウトによって、いわゆる瞳孔拡張部が実現され、その結果、領域２５において、大きい射出瞳又は大きいアイボックス（表示装置１によって提供されるとともにユーザの目が動くことができユーザが依然としてカップリングアウトされた画像を常に知覚することができる領域）が提供される。

ユーザに提示される可能な限り良好な虚像を周囲に重ね合わせることを達成するために、光束２４、２４'、２４"、２４'''は、第１の偏向セクション１６において偏向した後で、球状の前面８を通過したかのような方向を有する。第１の偏向セクション１６における偏向後に、光束２４、２４'、２４"、２４'''はしたがって、球状の前面８の効果を有する。これは、例えば、第１の偏向セクション１６及び／又は第２の偏向セクション１７の対応する設計によって実現することができる。カップリングイン光学システム１５の対応する設計によってこの効果を支援することも可能である。

周囲を観察するときのユーザの視覚欠陥の矯正は、前面８及び背面９の曲率によって生成され、第１の偏向セクション１６において偏向される光束２４、２４'、２４"、２４'''は背面９も通って進むため、これらは、周囲の光ビームと同じようにユーザのために補正される。ユーザはしたがって、周囲及び反射された虚像の双方を鮮明に知覚することができる。

Claims

ユーザの頭部に装着可能な、画像を生成する表示装置（１）用の眼鏡レンズであって、
前面（８）及び背面（９）を備える眼鏡レンズ本体（７）であって、前記前面（８）及び／又は前記背面（９）は湾曲しており、前記眼鏡レンズ本体（７）は、少なくとも第１の部分的な本体（３５）及び第２の部分的な本体（３６）を含み、該第１の部分的な本体（３５）及び該第２の部分的な本体（３６）の相互に面する境界面（３８、３９）は直接接触する眼鏡レンズ本体（７）と、
前記眼鏡レンズ（３、４）を上面から見た場合の、該眼鏡レンズ（３、４）のエッジ領域（１２）内のカップリングインセクション（１７）及び前記眼鏡レンズ（３、４）の中央領域（１３）のカップリングアウトセクション（１６）と
を有し、
前記眼鏡レンズ（３、４）は、該眼鏡レンズの前記カップリングインセクションを介して前記眼鏡レンズ（３、４）中にカップリングインされる、前記生成された画像のピクセルの光束（２４）を、前記眼鏡レンズ（３、４）において前記カップリングアウトセクション（１６）まで案内するとともに、該カップリングアウトセクション（１６）を介して前記眼鏡レンズ（３、４）からカップリングアウトさせるのに好適であり、
平坦な第１の反射表面（１８、３１）と、該第１の反射表面（１８、３１）から離間した平坦な第２の反射表面（１９、３２）とが前記眼鏡レンズ本体（７）に設けられ、該平坦な第１の反射表面（１８、３１）及び該平坦な第２の反射表面（１９、３２）はそれぞれ、前記カップリングインセクション（１７）から前記カップリングアウトセクション（１６）への方向に延びるとともに、それぞれ、前記眼鏡レンズ本体（７）の前記前面（８）及び前記背面（９）から離間し、
前記光束（２４）は、前記第１の反射表面（１８、３１）及び前記第２の反射表面（１９、３２）における反射によって、前記カップリングインセクション（１７）から前記カップリングアウトセクション（１６）への方向に案内され、前記第１の反射表面（１８、３１）及び前記第２の反射表面（１９、３２）のうちの少なくとも一方は、前記第１の部分的な本体（３５）又は前記第２の部分的な本体（３６）に設けられ、該第１の部分的な本体（３５）から該第２の部分的な本体（３６）への方向に対応する部分的な本体（３５、３６）の前記境界面（３８、３９）からオフセットされる眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面（３１）は、前記第１の部分的な本体（３５）に設けられるとともに、該第１の部分的な本体（３５）の前記境界面（３８）から離間し、前記第２の反射表面（３２）は、前記第２の部分的な本体（３６）に設けられるとともに、該第２の部分的な本体（３６）の前記境界面（３９）から離間する、請求項１に記載の眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面（３１）は、前記第１の部分的な本体（３５）に設けられるとともに、該第１の部分的な本体（３５）の前記境界面（３８）から離間し、前記第２の反射表面（３２）は、前記第２の部分的な本体（３６）の前記境界面（３９）に形成されている、請求項１に記載の眼鏡レンズ。
前記カップリングアウトセクション（１６）は射出瞳の拡大をもたらす前記光束（２４）の瞳孔拡張部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面（１８、３１）及び前記第２の反射表面（１９、３２）は互いに平行である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記カップリングアウトセクション（１６）には、前記光束（２４、２４'、２４"、２４'''）を、前記背面（９）を介してカップリングアウトさせるように該背面（９）の方向に偏向させる、反射性のフレネル構造を有する第１の偏向セクションが形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記フレネル構造は、前記エッジ領域（１２）から前記中央領域（１３）への方向に互いに隣に配置される幾つかの反射性のファセット（２７）を含む、請求項６に記載の眼鏡レンズ。
前記ファセット（２７）は部分反射性のファセットとして形成されている、請求項７に記載の眼鏡レンズ。
前記ファセット（２７）の透明度は、前記エッジ領域（１２）から前記中央領域（１３）への方向に低下する、請求項７または８に記載の眼鏡レンズ。
２つの直接隣り合うファセット（２７）はそれぞれ、透明な面（２８）によって接続されている、請求項７〜９のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面（１８、３１）は前記カップリングアウトセクション（１６）内に延び、前記フレネル構造は、前記第１の反射表面（１８、３１）に当たる前記光束（２４）の方向に見た場合、前記第１の反射表面（１８、３１）の前方にある、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記ファセット（２７）は前記第１の反射表面（３１）に形成され、前記ファセット（２７）と前記第１の反射表面（３１）との間の領域は、該第１の反射表面（３１）がある前記部分的な本体（３５）の材料と同じ材料で満たされている、請求項１１に記載の眼鏡レンズ。
前記第２の反射表面（１９、３２）は前記カップリングアウトセクション（１６）内へ延び、前記フレネル構造は、前記第２の反射表面（１９、３２）に当たる前記光束の方向に見た場合、前記第２の反射表面（１９、３２）の前方にある、請求項６〜１２のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面及び前記第２の反射表面（１９、３２）は、前記第１の部分的な本体（３５）及び／又は前記第２の部分的な本体（３６）に挿入される案内プレート（１４）の境界面によって形成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記案内プレート（１４）は前記眼鏡レンズ本体（７）から横方向に突出し、前記カップリングインセクション（１７）は前記案内プレート（１４）の横方向に突出する部分に形成されている、請求項１４に記載の眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面（１８、３１）及び／又は前記第２の反射表面（１９、３２）は、前記第１の部分的な本体（３５）及び／又は前記第２の部分的な本体（３６）に形成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
ユーザの頭部に装着可能な、画像を生成する表示装置（１）用の眼鏡レンズであって、
前面（８）及び背面（９）を備える眼鏡レンズ本体（７）であって、前記前面（８）及び／又は前記背面（９）は湾曲しており、ワンピースで形成されている眼鏡レンズ本体（７）と、
該眼鏡レンズ（３、４）を上面から見た場合の、該眼鏡レンズ（３、４）のエッジ領域（１２）内のカップリングインセクション（１７）及び前記眼鏡レンズ（３、４）の中央領域（１３）のカップリングアウトセクション（１６）とを有し、
前記眼鏡レンズ（３、４）は、該眼鏡レンズの前記カップリングインセクション（１７）を介して前記眼鏡レンズ（３、４）中にカップリングインされる、前記生成された画像のピクセルの光束（２４）を、前記眼鏡レンズ（３、４）において前記カップリングアウトセクション（１６）まで案内するとともに、該カップリングアウトセクション（１６）を介して前記眼鏡レンズ（３、４）からカップリングアウトさせるのに好適であり、
平坦な第１の反射表面（１８、３１）と、該第１の反射表面（１８、３１）から離間した平坦な第２の反射表面（１９、３２）とが前記眼鏡レンズ本体（７）に設けられ、前記平坦な第１の反射表面（１８、３１）及び前記平坦な第２の反射表面（１９、３２）はそれぞれ、前記カップリングインセクション（１７）から前記カップリングアウトセクション（１６）への方向に延びるとともに、それぞれ、前記眼鏡レンズ本体（７）の前記前面（８）及び前記背面（９）から離間し、
前記光束（２４）は、前記第１の反射表面（１８、３１）及び前記第２の反射表面（１９、３２）における反射によって、前記カップリングインセクション（１７）から前記カップリングアウトセクション（１６）への方向に案内され、
前記第１の反射表面（１８）及び前記第２の反射表面（１９）は、前記眼鏡レンズ本体（７）に挿入される案内プレート（１４）の境界面によって形成され、
前記案内プレート（１４）は、前記カップリングアウトセクション（１６）に、前記光束（２４、２４'、２４"、２４'''）を、前記背面（９）を介してカップリングアウトさせるように該背面（９）の方向に偏向させる、反射性のフレネル構造を有する第１の偏向セクションを含む眼鏡レンズ。
前記案内プレート（１４）は前記眼鏡レンズ本体（７）から横方向に突出し、前記カップリングインセクション（１７）は前記案内プレート（１４）の突出する部分に形成されている、請求項１７に記載の眼鏡レンズ。
前記眼鏡レンズ本体（７）は、前記前面（８）及び前記背面（９）を接続する端面（１０）を含み、該端面（１０）から、凹部（１１）が前記眼鏡レンズ本体（７）内に延び、前記案内プレート（１４）は前記凹部（１１）内に位置する、請求項１７または１８に記載の眼鏡レンズ。
前記フレネル構造は、前記エッジ領域（１２）から前記中央領域（１３）への方向に互いに隣に配置される幾つかの反射性のファセット（２７）を含む、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記ファセット（２７）は部分反射性のファセット（２７）として形成されている、請求項２０に記載の眼鏡レンズ。
部分反射性の前記ファセット（２７）の透明度は、前記エッジ領域（１２）から前記中央領域（１３）への方向に低下する、請求項２１に記載の眼鏡レンズ。
２つの直接隣り合うファセット（２７）はそれぞれ、透明な面（２８）によって接続されている、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記ファセット（２７）と前記第１の反射表面（１８、３１）との間の領域は、該第１の反射表面（１８、３１）が前記ファセット（２７）の領域において平滑な表面として形成されるように、前記案内プレート（１４）の材料で満たされている、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面（１８）及び／又は前記第２の反射表面（１９）は、内部全反射によって前記光束を反射させる、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記第１の反射表面（３１）及び／又は前記第２の反射表面（３２）は、反射性の層（３１、３２）によって形成されている、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記光束（２４）が前記第１の反射表面（１８、３１）及び前記第２の反射表面（１９、３２）における反射によって前記カップリングアウトセクション（１６）に案内されるように前記光束（２４）を偏向させる第２の偏向セクションが、前記カップリングインセクション（１７）の領域に設けられている、請求項１７〜２６のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記カップリングインセクション（１７）及び／又は前記カップリングアウトセクション（１６）は結像効果を有する、請求項１７〜２７のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記カップリングインセクション（１７）はコリメーション効果を有する、請求項１７〜２８のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
前記カップリングインセクション（１７）は屈折性及び／又は反射性である、請求項１７〜２９のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
ユーザの頭部に装着可能なホルダー（２）と、
画像を生成する、前記ホルダー（２）に固定される画像生成モジュール（５）と、
前記ホルダー（２）に固定される結像光学システムであって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ（３、４）を備え、前記ホルダー（２）が前記頭部に装着されたとき、前記ユーザが前記生成された画像を虚像として知覚することができるように前記生成された画像を画像化する、結像光学システムと
を有する表示装置。